《CEJ》：利用热致变色荧光粉设计多模光学温度计！

传统的接触式温度计暴露了许多局限性，例如无法测量快速移动的物体、腐蚀性环境以及纳米或亚微米物体。相比之下，非接触式光学温度计具有非接触操作、宽工作温度范围、快速响应和高空间分辨率等优点，满足快速准确测量的要求。

来自韩国釜庆大学等单位的研究人员采用固相反应技术制备了LaNbO₄:1.0%Bi³⁺/x%Ln3+（Ln=Eu，Tb，Dy，Sm）发光材料，该材料能同时发射Bi3+和Ln3+离子。在306nm激发下，由于Bi3+到Ln 3+离子的能量转移，制备的荧光粉呈现多色发射。利用Bi3+和Ln3+离子之间不同的热猝灭性质，对所得化合物的光学测温特性进行了评价。此外，基于所研究样品的热致变色行为，还探讨了它们的温度传感能力。相关论文以题目为“Designing multi-mode optical thermometers via the thermochromic LaNbO4:Bi3+/Ln3+ (Ln = Eu, Tb, Dy, Sm) phosphors”发表在Chemical Engineering Journal期刊上。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721005702

至于光学温度计，其原理主要基于与温度相关的光学参数，如发光强度比（LIR）、光谱位移、寿命、发射带宽、发光强度等。特别是，这些利用与温度相关的LIR和寿命的技术由于其对外部环境和测量条件的固有敏感性而引起了广泛关注。对于基于LIR的光学温度计，通常需要两个具有不同热猝灭行为的发射带，即其中一个作为参考信号，另一个作为指示信号。注意，通过研究稀土离子掺杂材料的绝对灵敏度（S a）和相对灵敏度（S r），三价稀土（Re 3+）离子的热耦合能级（Tcl）被广泛用于探索稀土离子掺杂材料的测温特性。然而，由于固有的窄能隙（200–2000cm），该方法存在较低的S r值和信号可识别性。为了解决上述问题，提出了一种新的策略，即使用具有不同热行为的可分辨双发射中心。

目前，有报道称，掺杂Mn 4+/Tb 3+、Mn 4+/Eu 3+、Mn 4+/Dy 3+、Eu 3+/Tb 3+、Pr 3+/Dy 3+等的发光材料不仅具有更高的灵敏度，而且在光学热学中也有潜在的应用。除了LIR路线外，通过使用寿命来实现温度测量也受到了广泛关注。通过分析Mn 4+离子随温度变化的衰减时间，Li等人设计了一种新型光学温度计，工作温度范围为298–573 K。此外，我们还利用寿命技术深入了解了Eu 3+离子基荧光粉的测温性能。尽管如此，很明显，大多数报告使用LIR方法或寿命技术来实现非接触测温，而同时使用LIR和寿命技术来监测温度的研究仍然不足。

图1。荧光粉的EDS光谱、SEM图像和元素映射图像。

图2。使用荧光粉在加热过程中制备的指纹的光学图像。

图3。不同温度下水中荧光粉的光学图像。

通过采用不同的传感技术，可以方便地控制化合物的测温特性。这些结果表明，LaNbO₄:1.0%Bi³⁺/x%Ln3+（Ln=Eu，Tb，Dy，Sm）荧光粉是一种很有前途的多模光学温度计。（文：爱新觉罗星）

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