[1]黄 珂,等.稀土掺杂荧光粉的光学性能及其测温应用研究[J].武汉工程大学学报,2022,44(03):288-292.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202008004]
　HUANG Ke,LIU Danni,et al.Optical Properties of Rare Earth Doped Phosphors and Its Application in Temperature Sensing[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2022,44(03):288-292.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202008004]

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稀土掺杂荧光粉的光学性能及其测温应用研究(/HTML)

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《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:

44

期数:

2022年03期

页码:

288-292

栏目:

材料科学与工程

出版日期:

2022-06-30

文章信息/Info

Title:

Optical Properties of Rare Earth Doped Phosphors and Its Application in Temperature Sensing

文章编号:

1674 - 2869（2022）03 - 0288 - 05

作者:

黄 珂¹;  2; 刘丹妮¹;  2; 柳竣捷¹;  2; 崔玉格¹;  2; 徐 慢¹;  2; 戴武斌^*1;  2

1. 等离子体化学与新材料湖北省重点实验（武汉工程大学），湖北 武汉 430205；

2. 武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430205

Author(s):

HUANG Ke¹;  2; LIU Danni¹;  2; LIU Junjie¹;  2; CUI Yuge¹;  2; XU Man¹;  2; DAI Wubin^*1;  2

1. Hubei Key Laboratory of Plasma Chemistry and Advanced Materials（Wuhan Institute of Technology），Wuhan 430205，China；

2. School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China

关键词:

Ca₃La₃（BO₃）₅; Dy³⁺; 荧光粉; 温度传感特性; 高温固相法; 热耦合能级; 灵敏度

Keywords:

Ca₃La₃（BO₃）₅; Dy³⁺;  phosphor; temperature sensing property; high temperature solid-phase method; thermal coupled energy levels; sensitivity

分类号:

O482.31

DOI:

10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202008004

文献标志码:

A

摘要:

为研究Ca₃La₃（BO₃）₅：Dy³⁺（CLBD）荧光粉的温度传感特性，采用传统高温固相法在还原气氛下制备了系列镝离子掺杂的硼酸镧钙荧光粉材料。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见分光光度计和荧光光谱仪表征了CLBD（x=0.12）荧光粉样品的晶体结构、形貌、发光性能和温度传感特性。XRD结果表明，镝离子成功掺杂CLB基质，取代镧离子位点并形成单相。SEM结果表明，样品呈现团聚，粒径0.5~3.0 μm。漫反射光谱结果表明：CLBD荧光粉在紫外光范围内具有宽的吸收带。荧光光谱表明：该荧光粉可被紫外光有效激发，发射峰位于454、485、578和668 nm。由于镝离子的4I15/2和4F9/2的能级差为1 408 cm^-1，满足热耦合能级的条件（200~2 000 cm^-1），可用于光温传感。荧光强度比温度传感分析表明：在298~573 K的温度范围内，CLBD荧光粉的绝对灵敏度随温度升高而增大，相对灵敏度在350 K时达到最大值0.019 4 K^-1。优异的光学性能、宽的温度测量范围和高的灵敏度表明CLBD荧光粉在温度传感方面具有良好的应用前景。

Abstract:

To study the temperature sensing properties of Ca₃La₃（BO₃）₅：Dy³⁺（CLBD） phosphors，a series of Dy³⁺-doped Ca₃La₃（BO₃）₅ phosphor materials were prepared by traditional high temperature solid-phase method in a reducing atmosphere. The crystal structure，topography，luminescence properties and temperature sensing properties of CLBD（x=0.12） phosphor samples were characterized by X-ray diffraction（XRD），scanning electron microscopy（SEM），ultraviolet-visible spectrophotometer and fluorescence spectroscopy，respectively. XRD results show that dysprosium ions are successfully doped into the Ca₃La₃（BO₃）₅ matrix，and replace the lanthanum ions sites and form a single phase. SEM results show that the samples form some agglomerations and the particle sizes are 0.5-3.0 μm. Diffusive reflection spectra results show that CLBD phosphors have a wide absorption band in the ultraviolet range. Fluorescence spectra indicate that the phosphors can be effectively excited by ultraviolet light，with emission peaks at 454，485，578 and 668 nm. The energy level difference between 4I15/2 and 4F9/2 of dysprosium ions is 1 408 cm^-1， which satisfies the condition of thermal coupled energy levels（200-2 000 cm^-1） and can be used for optical temperature sensing. Fluorescence intensity ratio temperature sensing analysis demonstrates that in the temperature range of 298-573 K，the absolute sensitivity of CLBD phosphors increases with the increase of temperature，and the relative sensitivity reaches the maximum value of 0.019 4 K^-1 at 350 K. Excellent optical properties，wide temperature measurement range and high sensitivity indicate that the CLBD phosphors have a good application prospect in temperature sensing.

备注/Memo

备注/Memo:

收稿日期：2020-08-03

基金项目：湖北省自然科学基金（18S020）；湖北省教育厅科学技术研究计划项目（18S069）；武汉工程大学博士启动基金（16QD28）；武汉工程大学第十二届研究生教育创新基金（CX2020153）

作者简介：黄 珂，硕士研究生。E-mail：[email protected]

*通讯作者：戴武斌，博士，特聘教授。E-mail：[email protected]

引文格式：黄珂，刘丹妮，柳竣捷，等. 稀土掺杂荧光粉的光学性能及其测温应用研究［J］. 武汉工程大学学报，2022，44（3）：288-292.

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