具有发射轨迹可调性和温度响应的稀土离子共掺杂材料

温度是一个基本的热力学参数,在现代的科学研究和技术发展中对其进行精确的测定是至关重要的。在测定温度的多种方法中,基于发光的检测方法因其无创、准确、快速响应、高空间分辨的特点,甚至能适应于强电、磁场及快速运动的物体而受到了广泛的关注。现有的荧光温度计,例如:有机染料、聚合物、半导体纳米晶、掺杂稀土的无机/有机杂化材料等传感器通常是利用它们随温度增加使发光强度降低的性质而实现温度传感。然而,大多数的荧光温度计通常依赖于一个发射峰,因此在检测浓度、激发或检测效率改变,或灵敏性差的情况下,容易导致测量结果不准确。

针对以上问题,最近中国科学院长春应用化学研究所宋术岩和张洪杰研究员课题组进行深入而细致的研究,并取得了重要进展。相关结果发表在Advanced Functional Materials上。

该研究团队采用稀土离子共掺杂方式,通过改变掺杂比例及激发波长,实现了颜色可调甚至包括白光发射;并基于温度依赖的荧光行为,制备了一种具有自参比的荧光温度传感器。他们以同结构的稀土有机框架材料为基础,合成了同时含有两种稀土特征发射峰的共掺杂的有机框架材料:EuxTb1-xL。通过改变Eu和Tb的掺杂比例,实现了从绿到黄绿、黄、橙、橙红、红光的变化。通过改变激发波长,不仅得到了黄、黄绿光发射,甚至得到了白光发射。与此同时,基于温度依赖的荧光行为,

他们设计并制备了一种具有内参性质且适用于低温到室温(40 K-300 K)的荧光温度传感器。它利用内在的Eu和Tb的特征的发射及其之间随温度变化的能量传递使其存在内参的作用,从而能克服大多数荧光温度传感器因依赖于单峰发射而产生的测量误差。

该工作突出的展现了共掺杂稀土有机框架材料EuxTb1-xL作为温度传感材料在温度检测方面的潜在应用前景,而且其中提出的策略也有望促进适用于更宽温度范围及拥有更高灵敏度的温度传感材料的发展。Untitled