基于Sc2Mo3O12:Dy3+负热猝灭特性的光学测温研究OA
Optical Thermometry Based on Negative Thermal Quenching Characteristics of Sc2Mo3O12:Dy3+
利用负热膨胀基质的晶格动力学行为可以有效抑制稀土发光中心的热猝灭效应,为构建高灵敏度的光学温度探针开辟了新途径.本文采用高温固相法合成了一系列具有负热膨胀特性的Sc2Mo3O12:xDy3+荧光粉,并系统研究了其晶体结构、发光性能及变温热响应行为.X射线衍射与Rietveld结构精修结果表明,所制备样品均为纯相正交结构,属Pbcn空间群,Dy3+离子成功占据六配位的Sc3+格位.在468 nm激发下,样品呈现Dy3+的特征黄光发射,且通过调控掺杂浓度可实现发光颜色从黄光区至黄绿光区的可控演化.Sc2Mo3O12基质的负热膨胀特性与[MoO4]2-基团到Dy3+的热激活能量传递有关,该体系在303~393 K温区内表现出反常的负热猝灭行为,发光强度随温度升高持续增强.基于这一特性,我们构建了两种发光强度比测温模式:单发光中心非热耦合模式(在513 K时绝对灵敏度Sa=12%·K-1,相对灵敏度Sr=0.45%·K-1)与双激发非热耦合模式(在513 K时绝对灵敏度Sa=1.38%·K-1,相对灵敏度Sr=0.77%·K-1).此外,经过8次加热-冷却循环测试,材料表现出优异的热循环可逆性,证实了其结构的稳定性.凭借负热膨胀基质的结构协同、反常热增强发光的能量传递机制以及高精度温度传感性能,Sc2Mo3O12:Dy3+荧光粉在高温电子器件及光学测温领域展现出广阔的应用前景.
Negative thermal expansion(NTE)matrices offer an effective strategy to suppress thermal quenching of rare-earth luminescence for high-sensitivity optical thermometry.Herein,a series of NTE Sc2Mo3O12:xDy3+phos-phors were synthesized via solid-state reaction.Rietveld refinement confirms pure orthorhombic phase(Pbcn)with Dy3+occupying Sc3+sites.Under 468 nm excitation,the phosphors exhibit characteristic Dy3+yellow emission with tunable color from yellow to yellow-green.Benefiting from the NTE host and thermally activated[MoO4]2-→Dy3+en-ergy transfer,an anomalous negative thermal quenching is observed(303~393 K),where emission intensity increas-es with temperature.Based on this characteristic,we constructed two luminescence intensity ratio(LIR)thermomet-ric modes:a single-emission-center non-thermally coupled mode(with absolute sensitivity Sa=12%·K-1 and relative sensitivity Sr=0.45%·K-1 at 513 K)and a dual-excitation non-thermally coupled mode(with Sa=1.38%·K-1 and Sr=0.77%·K-1 at 513 K).The material exhibits excellent thermal cycling reversibility.Integrating NTE synergy,anoma-lous thermal enhancement,and high sensitivity,Sc2Mo3O12:xDy3+shows great promise for high-temperature optical thermometry.
牛金艳;马永红;程晨;于晓波;贺帅;管倩;沈宇;李赫;乔君;潮洛蒙
内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010内蒙古科技大学理学院,内蒙古包头 014010
数理科学
Sc2Mo3O12Dy3+负热猝灭负热膨胀光学温度传感发光强度比
Sc2Mo3O12Dy3+negative thermal quenchingnegative thermal expansionoptical thermometrylumi-nescence intensity ratio(LIR)
《发光学报》 2026 (6)
997-1007,11
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