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　　綠色水熱法合成銪摻雜BaZrO3納米顆粒：結構調控與發光性能突破

 

　　文章來源：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.004
 

　　研究背景
 

　　墨西哥與西班牙聯合團隊在《Ceramics International》發表新的成果，通過環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系統精確解析材料熱釋光特性，為新型環保發光材料開發提供重要參考。
 

　　重要發現
 

　　一、綠色合成工藝
 

　　1)采用水熱法(200℃反應，800℃退火)，以氯化物為前驅體，只生成無害氯化鈉副產物(EDS譜驗證元素純度)。
 

　　2)XRD與HRTEM顯示獲得立方鈣鈦礦結構納米顆粒，平均粒徑約40 nm，與Scherrer公式計算結果一致。
 

　　二、發光性能優化
 

　　1)PL強度峰值：5% Eu³?摻雜時，605 nm紅光發射強度達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：超過5%摻雜時PL強度下降(圖2)，由離子間交叉弛豫導致。
 

圖2. 在395nm波長激發下，光釋光強度與Eu3+離子摻雜濃度的函數關系。
 

　　三、TL陷阱分析
 

　　使用Lexsyg系統測得β輻照后樣品呈現雙TL峰(130℃淺陷阱 & 295℃深陷阱)(圖7)，5%摻雜樣品TL積分強度高(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強度與Eu3+離子摻雜濃度的函數關系。
 

　　Lexsyg系統的關鍵技術貢獻
 

　　1)微克級檢測：只需40 μg樣品即可完成TL測試，展現高靈敏度。
 

　　2)動態控溫：10℃/s線性升溫至350℃，氮氣保護消除干擾信號。
 

　　應用價值
 

　　1)LED熒光粉：強紅光發射特性可優化白光LED顯色性。
 

　　2)輻射劑量計：高TL靈敏度與深陷阱穩定性(295℃峰)適合環境輻射監測。
 

　　3)生物成像：納米尺寸(<100 nm)與低毒性展現生物標記潛力。
 

　　結論啟示
 

　　本研究通過系統展示了Eu³?摻雜濃度對PL/TL性能的調控規律，證實5%為優異摻雜比例。lexsyg系統揭示的TL陷阱分布為材料缺陷工程提供了關鍵數據支持，凸顯先進表征設備在納米材料研發中的不可替代性。該成果為開發環保型發光材料開辟了新路徑，未來可進一步探索其在極端環境下的穩定性與劑量響應特性。