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宋明君教授课题组在《发光学报》上发表关于非接触式光学测温材料的研究

发布时间:2021-07-23

近日,我校化学化工与环境工程学院宋明君教授课题组在杂志Journal of Luminescence 上发表了题为“Color-tunable luminescence and temperature sensing properties of a single-phase dual-emitting La2LiSbO6:Bi3+, Sm3+ phosphor”的研究论文DOI: 10.1016/j.jlumin.2021.118014)

作为基本物理参数之一,温度对于人们的日常生活、工业生产以及科学研究有着重要的意义。而传统的接触式温度传感器的应用在很多方面收到了限制,例如细胞内测温、有毒、腐蚀或辐射环境下测温等等。而基于荧光材料光学温度响应特性的非接触式温度传感技术—荧光强度比(FIR)技术则克服了接触式测温计的诸多缺陷,同时具有对测量条件依赖较小、稳定性好、具有自矫正特性等优点。

Bi3+离子是研究发光材料中一种常用的激活离子。与三价稀土离子不同的是,Bi3+的发光主要基于外层6s2~6s16p1跃迁。由于缺少外层电子的屏蔽,其光谱特性更加容易受周围环境的影响,如温度、配位数、共价键强度等。此外,Bi3+离子由于在紫外或蓝光区域具有较宽的吸收带,并且能把吸收到的能量传递给其他激活离子,因此Bi3+还是一种重要的敏化剂离子。我校人员研究了Bi3+Sm3+离子单/共掺的La2LiSbO6材料的发光特性,从中观察到Bi3+Sm3+离子之间存在着显著的能量传递效应。通过控制两种离子的掺杂比例,实现了材料发光颜色从蓝色到红色的调谐。此外,根据发光强度及荧光寿命的变化,分析了Bi3+Sm3+离子之间的能量传递机理与传递效率。尤其值得指出的是,Bi3+离子在La2LiSbO6材料中呈现出较强的温度响应特性,其发光强度随着温度的升高而迅速降低。相比之下,Sm3+离子则呈现出了较好的热稳定性,其发光前度几乎不受温度影响。因此,通过监测两种离子的发光强度之比或材料的发光颜色变化,可实现有效的温度监控。基于荧光强度比(FIR)技术,计算出La2LiSbO6:Bi3+, Sm3+材料作为温度传感材料的相对灵敏度达到了1.48%K-1,高于目前报道的大部分光学测温材料。


我校宋明君教授为该论文的第一作者,我校年轻博士王晶为该论文的通讯作者,淮南师范学院赵旺教授以及韩国釜庆国立大学博士后薛俊鹏参与了该论文的部分研究工作。该研究得到了山东省自然科学基金委项目(No. ZR2020KF017及安徽省自然科学基金项目(1708085QE91的资助。

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022231321001307


(化学化工与环境工程学院)


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