綠色水熱法合成銪摻雜BaZrO3納米顆粒：結(jié)構(gòu)調(diào)控與發(fā)光性能突破
文章來(lái)源：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.004
研究背景
墨西哥與西班牙聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在《Ceramics International》發(fā)表新的成果，通過(guò)環(huán)保水熱法成功制備銪摻雜鋯酸鋇(BaZrO3:Eu³?)納米顆粒。該研究利用lexsyg Smart TL/OSL系統(tǒng)精確解析材料熱釋光特性，為新型環(huán)保發(fā)光材料開(kāi)發(fā)提供重要參考。
重要發(fā)現(xiàn)
一、綠色合成工藝
1)采用水熱法(200℃反應(yīng)，800℃退火)，以氯化物為前驅(qū)體，只生成無(wú)害氯化鈉副產(chǎn)物(EDS譜驗(yàn)證元素純度)。
2)XRD與HRTEM顯示獲得立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)納米顆粒，平均粒徑約40 nm，與Scherrer公式計(jì)算結(jié)果一致。
二、發(fā)光性能優(yōu)化
1)PL強(qiáng)度峰值：5% Eu³?摻雜時(shí)，605 nm紅光發(fā)射強(qiáng)度達(dá)到未摻雜樣品的百倍(圖1)，歸因于Eu³?的?D?→?F?電偶極躍遷。
圖1. BaZrO3:Eu3+粉末各濃度光釋光圖譜
2)濃度淬滅效應(yīng)：超過(guò)5%摻雜時(shí)PL強(qiáng)度下降(圖2)，由離子間交叉弛豫導(dǎo)致。
圖2. 在395nm波長(zhǎng)激發(fā)下，光釋光強(qiáng)度與Eu3+離子摻雜濃度的函數(shù)關(guān)系。
三、TL陷阱分析
使用Lexsyg系統(tǒng)測(cè)得β輻照后樣品呈現(xiàn)雙TL峰(130℃淺陷阱 & 295℃深陷阱)(圖7)，5%摻雜樣品TL積分強(qiáng)度高(圖8)。
圖3. (a)BaZrO3:Eu3+(5mol%)磷光體材料在5Gy β輻照下的典型TL曲線。(b) TL強(qiáng)度與Eu3+離子摻雜濃度的函數(shù)關(guān)系。
Lexsyg系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)貢獻(xiàn)
1)微克級(jí)檢測(cè)：只需40 μg樣品即可完成TL測(cè)試，展現(xiàn)高靈敏度。
2)動(dòng)態(tài)控溫：10℃/s線性升溫至350℃，氮?dú)獗Ｗo(hù)消除干擾信號(hào)。
應(yīng)用價(jià)值
1)LED熒光粉：強(qiáng)紅光發(fā)射特性可優(yōu)化白光LED顯色性。
2)輻射劑量計(jì)：高TL靈敏度與深陷阱穩(wěn)定性(295℃峰)適合環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)。
3)生物成像：納米尺寸(<100 nm)與低毒性展現(xiàn)生物標(biāo)記潛力。
結(jié)論啟示
本研究通過(guò)系統(tǒng)展示了Eu³?摻雜濃度對(duì)PL/TL性能的調(diào)控規(guī)律，證實(shí)5%為優(yōu)異摻雜比例。lexsyg系統(tǒng)揭示的TL陷阱分布為材料缺陷工程提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持，凸顯先進(jìn)表征設(shè)備在納米材料研發(fā)中的不可替代性。該成果為開(kāi)發(fā)環(huán)保型發(fā)光材料開(kāi)辟了新路徑，未來(lái)可進(jìn)一步探索其在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性與劑量響應(yīng)特性。
更新時(shí)間：2025-05-22
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