/无机荧光粉三元复合温度传感材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合功能材料领域，具体涉及一种荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合温度传感材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]温度作为众多研宄及生产领域中最基础的参数之一，温度测量的重要性在科学研宄和日常生活中随处可见，几乎所有的化学过程和反应历程都和温度有关。各个领域不同程度上依靠精确可靠的温度信息以保证系统有效、可靠地运行。特别在一些难以接近或恶劣的环境，如射频辐射或其他电磁噪声干扰环境下，需要光学传感材料进行温度测量。
[0003]基于荧光发光强度或激发态寿命的变化对待测指标进行传感或探测的材料及技术因具有高选择性与操作简便等特点，受到了许多研宄人员的关注。在许多的荧光传感材料中，荧光比率传感材料就是其中重要的一类，其优势在于荧光比率探针能够在两个发射波长或者激发波长下来检测荧光比率强度，能够很好地校正检测环境时所带来的误差，在动力学范围内提高了信号强度。
[0004]荧光碳量子点作为一种新型发光材料，不仅具有优良的光学性能与小尺寸特性，而且还有良好的生物相容性及低细胞毒性，因而在生物成像、标记以及催化领域展现了良好的应用前景。现有的荧光比率材料检测温度范围较小，制作工艺流程繁琐，耗时较长。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合温度传感材料的制备方法。
[0006]本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合温度传感材料。
[0007]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]一种荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合温度传感材料的制备方法，包括如下步骤:
[0009](I)硅烷功能化荧光碳量子点的制备:惰性气体保护条件下，把真空脱气的Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷预热至220?250°C，在磁力搅拌情况下迅速加入无水柠檬酸，无水柠檬酸的加入量相对于Ν-β-(氨乙基)-γ -氨丙基三甲氧基硅烷比例为0.02?0.06g/mL，恒温反应I?1min后取出并冷却至室温，粗产物用石油醚纯化三次后得硅烷功能化荧光碳量子点溶液；
[0010](2)预水解正硅酸乙酯溶液的制备:按摩尔比为正硅酸乙酯:无水乙醇:蒸馏水:盐酸溶液=1:2?8:(0.5?1.2):(5X10_5?0.5)的比例将这四种溶液置于反应容器中，在60?80°C下回流60?lOOmin，冷却至室温，静置10?30min，再加入一定量的蒸饱水和盐酸溶液至最终比例为正硅酸乙酯:无水乙醇:蒸馏水:盐酸溶液=1: (2?8): (2?7): (0.1?0.5)，室温下搅拌10?30min得到预水解正硅酸乙酯溶液，静置待用；
[0011](3)荧光碳量子点/S12/无机荧光粉复合凝胶的制备:取Ig步骤(I)所制备的硅烷功能化荧光碳量子点溶液，加入5mL无水乙醇，并用盐酸溶液调节至pH = 4.5?6.5，迅速加入5?40mL步骤⑵所制备的的预水解正硅酸乙酯溶液，在室温下搅拌，加入O?4g荧光粉，室温搅拌至形成均一的荧光碳量子点/S12/无机荧光粉复合凝胶；
[0012](4)将步骤(3)所得的荧光碳量子点/S12/无机荧光粉复合凝胶于80?100°C干燥8?14h，将所得产物研磨成粉末，得到所述荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合温度传感材料。
[0013]优选的，步骤⑴所述惰性气体为氮气。
[0014]优选的，步骤⑵和步骤(3)所述的盐酸溶液的pH值为2。
[0015]优选的，步骤(4)所述的干燥为真空干燥。
[0016]上述制备方法获得的荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合温度传感材料。该荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合温度传感材料是一种发光热猝灭温度传感材料，在较大温度范围内(100?440K)具有稳定性强、响应快速、灵敏度高等明显优势。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果:
[0018]本发明所设计的荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合材料可用于温度传感:其在单一激发波长下，产生不同波长的双发射峰，在固态发射光谱中，通过两发射峰的荧光强度的比值在一定的温度范围内具有良好的线性关系及其稳定性，能够很好地实现温度的快速有效探测及传感。该复合材料的制备方法简单易行，根据荧光碳量子点与荧光粉进行不同浓度的掺杂，实现了发光可调。该复合材料还具有抗干扰能力强、响应速度快的特点，在检测领域具有实际的应用价值。
[0019]本发明荧光碳量子点/S12/无机荧光粉三元复合材料的制备方法过程简单、耗时短、在较低成本基础上获得较高产量，易于工业化生产。
【附图说明】
[0020]图1为室温条件下，荧光碳量子点、SrAl2O4:Eu，Dy长余辉荧光粉、碳量子点/S12/SrAl204:Eu, Dy长余辉焚光粉三元复合材料分别在370nm、320nm、370nm激发波长下的归一化发射光谱图。
[0021]图2 为室温条件下，分别掺杂 0g、0.4g、0.8g、l.2g、1.6g、2g SrAl2O4 = Eu, Dy 长余辉荧光粉的碳量子点/Si02/SrAl204:Eu，Dy长余辉荧光粉三元复合材料在激发波长为370nm下的发射光谱图。
[0022]图3为掺杂0.8g 3^1204511，07长余辉荧光粉的碳量子点/5102/5^1204511，07长余辉荧光粉三元复合材料在370nm激发波长下，不同温度下(100-440K，每20K取一个点)测得的发射光谱图。
[0023]图4为掺杂0.8g SrAl2O4IEu, Dy长余辉荧光粉的碳量子点/Si02/SrAl204:Eu，Dy长余辉荧光粉三元复合材料在370nm激发波长下，100-440K温度范围内SrAl2O4 = Eu, Dy长余辉荧光粉与碳量子点荧光强度的比值(F53tZF47tl)与温度的线性关系。
[0024]图5为室温条件下，荧光碳量子点、CaAl12O19:Mn4+红色荧光粉、碳量子点/S12/CaAl12O19:Mn4+红色焚光粉三元复合材料分别在370nm、330nm、330nm激发波长下的归一化发射光谱图。
[0025]图6为掺杂0.3g CaAl12O19:Mn4+红色荧光粉的碳量子点/S1 2/CaAl12019:Mn4+红色荧光粉三元复合材料在330nm激发波长下，不同温度下(160-400K，每20K取一个点)测得的发射光谱图。
[0026]图7为掺杂0.3g CaAl12O19:Mn4+红色荧光粉的碳量子点/S1 2/CaAl12019:Mn4+红色荧光粉三元复合材料在330nm激发波长下，160-400K温度范围内CaAl12O19 = Mn4+红色荧光粉与碳量子点荧光强度的比值(F653/F47CI)与温度的线性关系。
[0027]图8为荧光碳量子点、Y3Al5O12: Ce3+(YAG = Ce)黄色荧光粉、碳量子点/S12/Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce)黄色荧光粉三元复合材料分别在370nm、448nm、420nm激发波长下的归一化发射光谱图。
[0028]图9为掺杂0.3g Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce)黄色荧光粉的碳量子点/S12/Y3Al5O12: Ce3+ (YAG: Ce)黄色荧光粉三元复合材料在420nm激发波长下，不同温度下(100-300K，每20K取一个点)测得的发射光谱图。
[0029]图10为掺杂0.3g Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce)黄色荧光粉的碳量子点/S12/Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce)黄色荧光粉三元复合材料在420nm激发波长下，100-300K温度范围RY3Al5O12 = Ce3+(YAG = Ce)黄色荧光粉与碳量子点荧光强度的比值(F52CI/F47CI)与温度的线性关系O
[0030]图11为荧光碳量子点、Sr2Si5N8 = Eu2+荧光粉、碳量子点/Si02/Sr2Si具:Eu2+焚光粉三元复合材料分别在370nm、308nm、340nm激发波长下的归一化发射光谱图。
[0031]图12为掺杂0.3g Sr2Si具:Eu2+荧光粉的碳量子点/S1 2/Sr2Si5N8:Eu2+焚光粉三元复合材料在340nm激发波长下，不同温度下(100-280K，每20