一種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法，1)采用水熱法合成NaYF4:Yb3+,Er3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料，通過(guò)對(duì)反應(yīng)參數(shù)的調(diào)節(jié)改變其結(jié)晶程度，在測(cè)試升溫光譜時(shí)綠光強(qiáng)度發(fā)生明顯降低，紅光強(qiáng)度基本保持不變，通過(guò)發(fā)光顏色的變化對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)；2)采用水熱法合成NaYF4:Yb3+,Er3+,Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，并通過(guò)對(duì)Yb3+,Er3+,Tm3+相對(duì)濃度的調(diào)節(jié)將其發(fā)光顏色調(diào)至白光，在溫度升高時(shí)，鑒別發(fā)光顏色的變化。該方法較其他溫度指示方法更為安全可靠，在溫度指示的同時(shí)還具有防偽效果；另外，在生物領(lǐng)域也具備良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法。
【背景技術(shù)】
[0002]上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是一種可以將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的發(fā)光材料。通過(guò)能量傳遞上轉(zhuǎn)換過(guò)程，稀土上轉(zhuǎn)換材料可以連續(xù)吸收980nm的低能光子，隨后轉(zhuǎn)化成波長(zhǎng)更短的高能光子，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)由長(zhǎng)波到短波的轉(zhuǎn)換過(guò)程。例如，在NaYF4: Yb3+，Er3+與NaYF4:Yb3+, Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中，Yb3+作為敏化劑，將吸收來(lái)的980nm近紅外光子傳遞給臨近的激活劑Tm3+或Er3+，隨后由這些激活劑分別發(fā)射出藍(lán)光、綠光或紅光。其中，Tm3+可以通過(guò)1D2 — 3F4,1G4 — 3H6以及1G4 — 3F4躍遷分別發(fā)射出450nm和Allxm的藍(lán)光以及649nm的紅光；Er3+可以通過(guò)4H11/2 — 4I1572, 4S 372 — 4115/2以及4F9/2 — 4I1572躍遷分別發(fā)射出525nm和545nm的綠光以及660nm的紅光
[0003]由于各能級(jí)無(wú)輻射躍遷弛豫幾率受到溫度的影響程度不同，并且低能級(jí)還可以通過(guò)高能級(jí)的無(wú)輻射弛豫提高布局?jǐn)?shù)。因此，不同能級(jí)的發(fā)射光譜強(qiáng)度將隨著溫度的升高而發(fā)生不同程度的降低，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)光顏色的變化，因此，可以利用發(fā)光顏色的不同反應(yīng)溫度的變化。
[0004]由于上轉(zhuǎn)換發(fā)光是一種典型的反Stokes發(fā)光過(guò)程，因此，利用上轉(zhuǎn)換材料顏色變化進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)較常用的溫度指示材料更為安全可靠，另外，由于980nm的激發(fā)光正好處于生物組織的光透射窗口(630-1350nm)，因此，在生物領(lǐng)域的溫度指示方面具備良好的應(yīng)用前景。由此，探索一種基于NaYF4上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法。該方法較其他溫度指示方法更為安全可靠，在溫度指示的同時(shí)還具有防偽效果；另外，在生物領(lǐng)域也具備良好的應(yīng)用前景
[0006]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法，I).采用水熱法合成NaYF4: Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料，通過(guò)對(duì)反應(yīng)參數(shù)的調(diào)節(jié)改變其結(jié)晶程度，在測(cè)試升溫光譜時(shí)綠光強(qiáng)度發(fā)生明顯降低，紅光強(qiáng)度基本保持不變，通過(guò)發(fā)光顏色的變化對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)；2).采用水熱法合成NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，并通過(guò)對(duì)Yb3+，Er3+，Tm3+相對(duì)濃度的調(diào)節(jié)將其發(fā)光顏色調(diào)至白光，在溫度升高時(shí)，鑒別發(fā)光顏色的變化。
[0008]上述方法具體步驟如下:
[0009]I).采用水熱法制備N(xiāo)aYF4: Yb3+，Er3+或NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料:將1.5?2mmol稀土硝酸鹽Ln(NO3)3與1.5?2mmol檸檬酸C6H8O7溶液混合，其中Ln=Y3+，Yb3+，Er3+，Tm3+ ;然后加入1.5?2mmol十二烷基磺酸鈉作為表面活性劑，待混合均勻后加入15~20mmol氟化鈉NaF攪拌15~30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于180~200°C處理18~48h，即得到NaYF4上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料，將所得樣品經(jīng)乙醇清洗2~3次后于60~80°C烘干；
[0010]2).升溫光譜測(cè)定:將上述烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料置于溫控平臺(tái)上，在近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)熒光分光光度計(jì)對(duì)其升溫光譜進(jìn)行測(cè)試，升溫范圍為25~125°C。
[0011]上述步驟I)中稀土硝酸鹽摩爾比分別為:Y3+:Yb3+:Er3+= SO-X1JO = X1,其中:
2^ X1 ^ 3 ；Y3+:Yb3+:Er3+:Tm3+ = 80_x2-y:20:x2:y,其中:0.5 < X2 < 2 ;0.5 < y < 2。
[0012]有益效果:本發(fā)明方法通過(guò)NaYF4: Yb3+，Er3+ (或NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+)上轉(zhuǎn)換材料在升溫時(shí)顏色的變化實(shí)現(xiàn)溫度的指示功能，由于激發(fā)光為980nm近紅外光，因此這種發(fā)光材料較其他溫度指示材料更為安全可靠，在溫度指示的同時(shí)還具有防偽效果；另外，由于980nm的激發(fā)光正好處于生物組織的光透射窗口(630_1350nm)，因此，本發(fā)明溫度指示方法在生物領(lǐng)域具備良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為實(shí)施例1的TEM圖譜
[0014]圖2為實(shí)施例1的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜
[0015]圖3為實(shí)施例1的色坐標(biāo)圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例1:
[0018]采用水熱法制備N(xiāo)aYF4:Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，其中Y3+:Yb3+:Er3+ = 78:20:2 ;將
1.5mmol 稀土硝酸鹽(Ln(NO3)3, Ln = Y3+，Yb3+，Er3+)與 1.5mmol 檸檬酸(C6H8O7)溶液混合，隨后加入1.5mmol十二烷基磺酸鈉(SDS)作為表面活性劑，待混合均勻后加入15mmol NaF,攪拌30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于200°C處理24h，即得到NaYF4:Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，樣品經(jīng)乙醇清洗3次后于60°C烘干；升溫光譜測(cè)定:將烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)置于溫控平臺(tái)上，在980nm近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)F-7000熒光分光光度計(jì)對(duì)升溫光譜進(jìn)行測(cè)量。升溫范圍設(shè)為25-125°C。
[0019]樣品形貌如圖1所示，發(fā)射光譜隨溫度的變化如圖2所示，相應(yīng)的色坐標(biāo)中的位置隨溫度的變化如圖3所示。
[0020]實(shí)施例2:
[0021]采用水熱法制備N(xiāo)aYF4:Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，其中Y3+:Yb3+:Er3+= 78:20:2 ;將
1.5mmol 稀土硝酸鹽(Ln(NO3)3, Ln = Y3+，Yb3+，Er3+)與 1.5mmol 檸檬酸(C6H8O7)溶液混合，隨后加入1.5mmol十二烷基磺酸鈉(SDS)作為表面活性劑，待混合均勻后加入15mmol NaF,攪拌30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于180°C處理24h，即得到NaYF4:Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，樣品經(jīng)乙醇清洗3次后于60°C烘干；升溫光譜測(cè)定:將烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)置于溫控平臺(tái)上，在980nm近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)F-7000熒光分光光度計(jì)對(duì)升溫光譜進(jìn)行測(cè)量。升溫范圍設(shè)為25-125°C。
[0022]實(shí)施例3:[0023]采用水熱法制備N(xiāo)aYF4:Yb3+, Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，其中Y:Yb:Er:Tm =78:20:1:1 ；將 1.5mmol 稀土硝酸鹽(Ln (NO3) 3，Ln = Y3+，Yb3+, Ho3+, Tm3+)與 1.5mmol 梓檬酸(C6H8O7)溶液混合，隨后加入1.5mmol十二烷基磺酸鈉(SDS)作為表面活性劑，待混合均勻后加入15mmo I NaF，攪拌30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于200°C處理24h，即得到NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，樣品經(jīng)乙醇清洗3次后于60°C烘干；升溫光譜測(cè)定:將烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)置于溫控平臺(tái)上，在980nm近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)F-7000熒光分光光度計(jì)對(duì)升溫光譜進(jìn)行測(cè)量。升溫范圍設(shè)為25-125?。
[0024]實(shí)施例4:
[0025]采用水熱法制備N(xiāo)aYF4:Yb3+, Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，其中Y:Yb:Er:Tm =78.5:20:0.5:1 ;將 1.5mmol 稀土硝酸鹽(Ln (NO3) 3，Ln = Y3+，Yb3+, Ho3+, Tm3+)與 1.5mmol檸檬酸(C6H8O7)溶液混合，隨后加入1.5mmol十二烷基磺酸鈉(SDS)作為表面活性劑，待混合均勻后加入15mmol NaF，攪拌30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于200°C處理24h，即得到NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，樣品經(jīng)乙醇清洗3次后于60°C烘干；升溫光譜測(cè)定:將烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)置于溫控平臺(tái)上，在980nm近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)F-7000熒光分光光度計(jì)對(duì)升溫光譜進(jìn)行測(cè)量。升溫范圍設(shè)為25-125?。
[0026]實(shí)施例5:
[0027]采用水熱法制備N(xiāo)aYF4:Yb3+, Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，其中Y:Yb:Er:Tm =78.5:20:1:0.5 ;將 1.5mmol 稀土硝酸鹽(Ln (NO3) 3，Ln = Y3+，Yb3+, Ho3+, Tm3+)與 1.5mmol檸檬酸(C6H8O7)溶液混合，隨后加入1.5mmol十二烷基磺酸鈉(SDS)作為表面活性劑，待混合均勻后加入15mmol NaF，攪拌30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于200°C處理24h，即得到NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，樣品經(jīng)乙醇清洗3次后于60°C烘干；升溫光譜測(cè)定:將烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)置 于溫控平臺(tái)上，在980nm近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)F-7000熒光分光光度計(jì)對(duì)升溫光譜進(jìn)行測(cè)量。升溫范圍設(shè)為25-125?。
[0028]實(shí)施例6:
[0029]采用水熱法制備N(xiāo)aYF4: Yb3+, Er3+, Tm3+ (Y: Yb: Er: Tm = 77.5:20:0.5:2)上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn):將 1.5mmol 稀土硝酸鹽(Ln(NO3)3, Ln = Y3+，Yb3+，Ho3+，Tm3+)與 1.5mmol 檸檬酸(C6H8O7)溶液混合，隨后加入1.5mmol十二烷基磺酸鈉(SDS)作為表面活性劑，待混合均勻后加入15mmol NaF，攪拌30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于200°C處理24h，即得到NaYF4 = Yb3+, Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，樣品經(jīng)乙醇清洗3次后于60°C烘干；升溫光譜測(cè)定:將烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)置于溫控平臺(tái)上，在980nm近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)F-7000熒光分光光度計(jì)對(duì)升溫光譜進(jìn)行測(cè)量。升溫范圍設(shè)為25-125?。
[0030]實(shí)施例7:
[0031 ]采用水熱法制備 NaYF4: Yb3+, Er3+, Tm3+ (Y: Yb: Er: Tm = 77.5:20:2:0.5)上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn):將 1.5mmol 稀土硝酸鹽(Ln(NO3)3, Ln = Y3+，Yb3+，Ho3+，Tm3+)與 1.5mmol 檸檬酸(C6H8O7)溶液混合，隨后加入1.5mmol十二烷基磺酸鈉(SDS)作為表面活性劑，待混合均勻后加入15mmol NaF，攪拌30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于200°C處理24h，即得到NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，樣品經(jīng)乙醇清洗3次后于60°C烘干；升溫光譜測(cè)定:將烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)置于溫控平臺(tái)上，在980nm近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)F-7000熒光分光光度計(jì)對(duì)升溫光譜進(jìn)行測(cè)量。升溫范圍設(shè)為25-125?。[0032]本發(fā)明中 NaYF4: Yb3+, Er3+表示 NaYF4 中摻雜了 Yb3+, Er3+ ；NaYF4:Yb3+, Er3+, Tm3+表示NaYF4 中摻雜了 Yb3+, Er3+, Tm3+。
【權(quán)利要求】
1.一種基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法，其特征在于:1).采用水熱法合成NaYF4: Yb3+，Er3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料，通過(guò)對(duì)反應(yīng)參數(shù)的調(diào)節(jié)改變其結(jié)晶程度，在測(cè)試升溫光譜時(shí)綠光強(qiáng)度發(fā)生明顯降低，紅光強(qiáng)度基本保持不變，通過(guò)發(fā)光顏色的變化對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)；2).采用水熱法合成NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)，并通過(guò)對(duì)Yb3+，Er3+，Tm3+相對(duì)濃度的調(diào)節(jié)將其發(fā)光顏色調(diào)至白光，在溫度升高時(shí)，鑒別發(fā)光顏色的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法，其特征在于，所述方法如下: 1).采用水熱法制備N(xiāo)aYF4:Yb3+，Er3+或NaYF4: Yb3+，Er3+，Tm3+上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料:將1.5~2mmol稀土硝酸鹽Ln(NO3)3與1.5~2mmol檸檬酸C6H8O7溶液混合，其中Ln =Y3+，Yb3+，Er3+，Tm3+ ;然后加入1.5~2mmol十二烷基磺酸鈉作為表面活性劑，待混合均勻后加入15~20mmol氟化鈉NaF攪拌15~30min后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中于180~200°C處理18~48h，即得到NaYF4上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料，將所得樣品經(jīng)乙醇清洗2~3次后于60~80°C烘干； 2).升溫光譜測(cè)定:將上述烘干后的上轉(zhuǎn)換納米線(xiàn)發(fā)光材料置于溫控平臺(tái)上，在近紅外光的激發(fā)下，通過(guò)熒光分光光度計(jì)對(duì)其升溫光譜進(jìn)行測(cè)試，升溫范圍為25~125°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的溫度指示方法，其特征在于:所述步驟I)中稀土硝酸鹽摩爾比分別為:Y3+:Yb3+:Er3+ = SO-X1^OiX1,其中:2 < X1 < 3 ;Y3+:Yb3+:Er3+:Tm3+ = 80_x2-y:20:x2:y,其中:0.5 ^ x2 ^ 2 ；0.5 ^ y ^ 2?
【文檔編號(hào)】G01K11/14GK104019921SQ201410272440
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】李東東, 邵起越, 蔣建清, 董巖, 方峰 申請(qǐng)人:東南大學(xué)