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绿色水热法合成铕掺杂BaZrO3纳米颗粒：结构调控与发光性能突破
文章来源：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.004
研究背景
墨西哥与西班牙联合团队在《Ceramics International》发表新的成果，通过环保水热法成功制备铕掺杂锆酸钡(BaZrO3:Eu³⁺)纳米颗粒。该研究利用lexsyg Smart TL/OSL系统精确解析材料热释光特性，为新型环保发光材料开发提供重要参考。
重要发现
一、绿色合成工艺
1)采用水热法(200℃反应，800℃退火)，以氯化物为前驱体，只生成无害氯化钠副产物(EDS谱验证元素纯度)。
2)XRD与HRTEM显示获得立方钙钛矿结构纳米颗粒，平均粒径约40 nm，与Scherrer公式计算结果一致。
二、发光性能优化
1)PL强度峰值：5% Eu³⁺掺杂时，605 nm红光发射强度达到未掺杂样品的百倍(图1)，归因于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁。
图1. BaZrO3:Eu3+粉末各浓度光释光图谱
2)浓度淬灭效应：超过5%掺杂时PL强度下降(图2)，由离子间交叉弛豫导致。
图2. 在395nm波长激发下，光释光强度与Eu3+离子掺杂浓度的函数关系。
三、TL陷阱分析
使用Lexsyg系统测得β辐照后样品呈现双TL峰(130℃浅陷阱 & 295℃深陷阱)(图7)，5%掺杂样品TL积分强度高(图8)。
图3. (a)BaZrO3:Eu3+(5mol%)磷光体材料在5Gy β辐照下的典型TL曲线。(b) TL强度与Eu3+离子掺杂浓度的函数关系。
Lexsyg系统的关键技术贡献
1)微克级检测：只需40 μg样品即可完成TL测试，展现高灵敏度。
2)动态控温：10℃/s线性升温至350℃，氮气保护消除干扰信号。
应用价值
1)LED荧光粉：强红光发射特性可优化白光LED显色性。
2)辐射剂量计：高TL灵敏度与深陷阱稳定性(295℃峰)适合环境辐射监测。
3)生物成像：纳米尺寸(<100 nm)与低毒性展现生物标记潜力。
结论启示
本研究通过系统展示了Eu³⁺掺杂浓度对PL/TL性能的调控规律，证实5%为优异掺杂比例。lexsyg系统揭示的TL陷阱分布为材料缺陷工程提供了关键数据支持，凸显先进表征设备在纳米材料研发中的不可替代性。该成果为开发环保型发光材料开辟了新路径，未来可进一步探索其在极端环境下的稳定性与剂量响应特性。
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