/無機熒光粉三元復合溫度傳感材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復合功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合溫度傳感材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度作為眾多研宄及生產(chǎn)領(lǐng)域中最基礎(chǔ)的參數(shù)之一，溫度測量的重要性在科學研宄和日常生活中隨處可見，幾乎所有的化學過程和反應(yīng)歷程都和溫度有關(guān)。各個領(lǐng)域不同程度上依靠精確可靠的溫度信息以保證系統(tǒng)有效、可靠地運行。特別在一些難以接近或惡劣的環(huán)境，如射頻輻射或其他電磁噪聲干擾環(huán)境下，需要光學傳感材料進行溫度測量。
[0003]基于熒光發(fā)光強度或激發(fā)態(tài)壽命的變化對待測指標進行傳感或探測的材料及技術(shù)因具有高選擇性與操作簡便等特點，受到了許多研宄人員的關(guān)注。在許多的熒光傳感材料中，熒光比率傳感材料就是其中重要的一類，其優(yōu)勢在于熒光比率探針能夠在兩個發(fā)射波長或者激發(fā)波長下來檢測熒光比率強度，能夠很好地校正檢測環(huán)境時所帶來的誤差，在動力學范圍內(nèi)提高了信號強度。
[0004]熒光碳量子點作為一種新型發(fā)光材料，不僅具有優(yōu)良的光學性能與小尺寸特性，而且還有良好的生物相容性及低細胞毒性，因而在生物成像、標記以及催化領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。現(xiàn)有的熒光比率材料檢測溫度范圍較小，制作工藝流程繁瑣，耗時較長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合溫度傳感材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法獲得的熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合溫度傳感材料。
[0007]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合溫度傳感材料的制備方法，包括如下步驟:
[0009](I)硅烷功能化熒光碳量子點的制備:惰性氣體保護條件下，把真空脫氣的Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷預(yù)熱至220?250°C，在磁力攪拌情況下迅速加入無水檸檬酸，無水檸檬酸的加入量相對于Ν-β-(氨乙基)-γ -氨丙基三甲氧基硅烷比例為0.02?0.06g/mL，恒溫反應(yīng)I?1min后取出并冷卻至室溫，粗產(chǎn)物用石油醚純化三次后得硅烷功能化熒光碳量子點溶液；
[0010](2)預(yù)水解正硅酸乙酯溶液的制備:按摩爾比為正硅酸乙酯:無水乙醇:蒸餾水:鹽酸溶液=1:2?8:(0.5?1.2):(5X10_5?0.5)的比例將這四種溶液置于反應(yīng)容器中，在60?80°C下回流60?lOOmin，冷卻至室溫，靜置10?30min，再加入一定量的蒸飽水和鹽酸溶液至最終比例為正硅酸乙酯:無水乙醇:蒸餾水:鹽酸溶液=1: (2?8): (2?7): (0.1?0.5)，室溫下攪拌10?30min得到預(yù)水解正硅酸乙酯溶液，靜置待用；
[0011](3)熒光碳量子點/S12/無機熒光粉復合凝膠的制備:取Ig步驟(I)所制備的硅烷功能化熒光碳量子點溶液，加入5mL無水乙醇，并用鹽酸溶液調(diào)節(jié)至pH = 4.5?6.5，迅速加入5?40mL步驟⑵所制備的的預(yù)水解正硅酸乙酯溶液，在室溫下攪拌，加入O?4g熒光粉，室溫攪拌至形成均一的熒光碳量子點/S12/無機熒光粉復合凝膠；
[0012](4)將步驟(3)所得的熒光碳量子點/S12/無機熒光粉復合凝膠于80?100°C干燥8?14h，將所得產(chǎn)物研磨成粉末，得到所述熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合溫度傳感材料。
[0013]優(yōu)選的，步驟⑴所述惰性氣體為氮氣。
[0014]優(yōu)選的，步驟⑵和步驟(3)所述的鹽酸溶液的pH值為2。
[0015]優(yōu)選的，步驟(4)所述的干燥為真空干燥。
[0016]上述制備方法獲得的熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合溫度傳感材料。該熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合溫度傳感材料是一種發(fā)光熱猝滅溫度傳感材料，在較大溫度范圍內(nèi)(100?440K)具有穩(wěn)定性強、響應(yīng)快速、靈敏度高等明顯優(yōu)勢。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0018]本發(fā)明所設(shè)計的熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合材料可用于溫度傳感:其在單一激發(fā)波長下，產(chǎn)生不同波長的雙發(fā)射峰，在固態(tài)發(fā)射光譜中，通過兩發(fā)射峰的熒光強度的比值在一定的溫度范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系及其穩(wěn)定性，能夠很好地實現(xiàn)溫度的快速有效探測及傳感。該復合材料的制備方法簡單易行，根據(jù)熒光碳量子點與熒光粉進行不同濃度的摻雜，實現(xiàn)了發(fā)光可調(diào)。該復合材料還具有抗干擾能力強、響應(yīng)速度快的特點，在檢測領(lǐng)域具有實際的應(yīng)用價值。
[0019]本發(fā)明熒光碳量子點/S12/無機熒光粉三元復合材料的制備方法過程簡單、耗時短、在較低成本基礎(chǔ)上獲得較高產(chǎn)量，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0020]圖1為室溫條件下，熒光碳量子點、SrAl2O4:Eu，Dy長余輝熒光粉、碳量子點/S12/SrAl204:Eu, Dy長余輝焚光粉三元復合材料分別在370nm、320nm、370nm激發(fā)波長下的歸一化發(fā)射光譜圖。
[0021]圖2 為室溫條件下，分別摻雜 0g、0.4g、0.8g、l.2g、1.6g、2g SrAl2O4 = Eu, Dy 長余輝熒光粉的碳量子點/Si02/SrAl204:Eu，Dy長余輝熒光粉三元復合材料在激發(fā)波長為370nm下的發(fā)射光譜圖。
[0022]圖3為摻雜0.8g 3^1204511，07長余輝熒光粉的碳量子點/5102/5^1204511，07長余輝熒光粉三元復合材料在370nm激發(fā)波長下，不同溫度下(100-440K，每20K取一個點)測得的發(fā)射光譜圖。
[0023]圖4為摻雜0.8g SrAl2O4IEu, Dy長余輝熒光粉的碳量子點/Si02/SrAl204:Eu，Dy長余輝熒光粉三元復合材料在370nm激發(fā)波長下，100-440K溫度范圍內(nèi)SrAl2O4 = Eu, Dy長余輝熒光粉與碳量子點熒光強度的比值(F53tZF47tl)與溫度的線性關(guān)系。
[0024]圖5為室溫條件下，熒光碳量子點、CaAl12O19:Mn4+紅色熒光粉、碳量子點/S12/CaAl12O19:Mn4+紅色焚光粉三元復合材料分別在370nm、330nm、330nm激發(fā)波長下的歸一化發(fā)射光譜圖。
[0025]圖6為摻雜0.3g CaAl12O19:Mn4+紅色熒光粉的碳量子點/S1 2/CaAl12019:Mn4+紅色熒光粉三元復合材料在330nm激發(fā)波長下，不同溫度下(160-400K，每20K取一個點)測得的發(fā)射光譜圖。
[0026]圖7為摻雜0.3g CaAl12O19:Mn4+紅色熒光粉的碳量子點/S1 2/CaAl12019:Mn4+紅色熒光粉三元復合材料在330nm激發(fā)波長下，160-400K溫度范圍內(nèi)CaAl12O19 = Mn4+紅色熒光粉與碳量子點熒光強度的比值(F653/F47CI)與溫度的線性關(guān)系。
[0027]圖8為熒光碳量子點、Y3Al5O12: Ce3+(YAG = Ce)黃色熒光粉、碳量子點/S12/Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce)黃色熒光粉三元復合材料分別在370nm、448nm、420nm激發(fā)波長下的歸一化發(fā)射光譜圖。
[0028]圖9為摻雜0.3g Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce)黃色熒光粉的碳量子點/S12/Y3Al5O12: Ce3+ (YAG: Ce)黃色熒光粉三元復合材料在420nm激發(fā)波長下，不同溫度下(100-300K，每20K取一個點)測得的發(fā)射光譜圖。
[0029]圖10為摻雜0.3g Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce)黃色熒光粉的碳量子點/S12/Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce)黃色熒光粉三元復合材料在420nm激發(fā)波長下，100-300K溫度范圍RY3Al5O12 = Ce3+(YAG = Ce)黃色熒光粉與碳量子點熒光強度的比值(F52CI/F47CI)與溫度的線性關(guān)系O
[0030]圖11為熒光碳量子點、Sr2Si5N8 = Eu2+熒光粉、碳量子點/Si02/Sr2Si具:Eu2+焚光粉三元復合材料分別在370nm、308nm、340nm激發(fā)波長下的歸一化發(fā)射光譜圖。
[0031]圖12為摻雜0.3g Sr2Si具:Eu2+熒光粉的碳量子點/S1 2/Sr2Si5N8:Eu2+焚光粉三元復合材料在340nm激發(fā)波長下，不同溫度下(100-280K，每20