NaY9(SiO4)6O2:Bi3+,Eu3+熒光材料的合成及溫敏特性

付念，楊子晗，馬連華，王純豪，涂盈盈，魯法春

(1. 河北大學 物理科學與技術學院，河北 保定 071002；2. 河北大學 質量技術監(jiān)督學院，河北 保定 071002)

溫度作為一個基本的熱力學參數(shù)，在人類生活中起著重要的作用，涉及日常生活、制造業(yè)、醫(yī)藥等各個領域[1-3]，所以溫度的準確測量就顯得尤為重要.從傳統(tǒng)的水銀溫度計、熱電偶、紅外溫度計，到近年來開發(fā)的摻雜稀土的無機磷光粉溫度傳感器，溫度的標定和測量一直是研究人員關注的熱點.傳統(tǒng)的溫度計需要接觸被測物體來獲取溫度的數(shù)值，這種方法顯然在一些領域存在局限性；而在非接觸測溫中，光學測溫作為一種先進的測溫方法，可以提供快速響應的動態(tài)溫度并應用于極其惡劣的環(huán)境，從而引起研究者的興趣[4-5].發(fā)光材料的一些發(fā)光特性，比如：發(fā)射強度、發(fā)射峰位置、發(fā)光壽命和熒光強度比等，通常都會受到溫度的影響.所以，可以通過尋找在一定溫度范圍內(nèi)其光學參數(shù)與溫度存在特定依賴關系的物質，通過測定其光學參數(shù)進而來校準溫度.在這些光學測量中，熒光比強度技術憑借著自校準性、測量誤差小、不易受實驗條件影響等優(yōu)勢，在眾多的發(fā)光測溫方法中脫穎而出[6].

磷灰石化合物M10[AO4]6B2(M=K、Na、Ba、Sr…；A=Si、P、Ge、V、As、S…；B=O、Cl…；空間群P 63 /m)一直是發(fā)光材料基質研究的熱點[7-9]，其中硅酸鹽發(fā)光材料，由于其結構穩(wěn)定、成本低、易于制備、優(yōu)異的耐水性和近紫外附近的強吸收性、物理和化學穩(wěn)定性而備受關注，而硅酸鹽磷灰石化合物更是在此基礎上具有較強的共價硅氧鍵、剛性結構、良好的熱穩(wěn)定性和無毒性，因此硅酸鹽磷灰石化合物是稀土摻雜發(fā)光材料的理想基質材料[10].NaY9(SiO4)6O2是磷灰石化合物中的一種，目前僅有少數(shù)幾篇文獻對Ce3+摻雜NaY9(SiO4)6O2的熒光發(fā)光特性進行了報道[11-12]，Bi3+/Eu3+雙摻熒光粉熱敏特性參數(shù)鮮有報道.

本文采用傳統(tǒng)高溫固相燒結法合成Bi3+、Eu3+雙摻雜的NaY9(SiO4)6O2熒光粉，并對其發(fā)光特性和熱敏特性進行了系統(tǒng)研究.通過對其粉末X線衍射譜(XRD)研究了NaY9(SiO4)6O2:Bi3+,Eu3+熒光粉的晶體相；通過高溫下發(fā)射和激發(fā)光譜研究，揭示了其溫度依賴特性，并計算了Bi3+、Eu3+雙摻雜的NaY9(SiO4)6O2熒光粉的絕對靈敏度和相對靈敏度.結果表明，Bi3+、Eu3+雙摻NaY9(SiO4)6O2熒光材料具有優(yōu)異的測溫靈敏度，在光學測溫領域的應用潛力巨大.

1 實驗過程

1.1 實驗制備

初始原料Na2CO3(質量分數(shù)99.99%)、SiO2(質量分數(shù)99.99%)、Y2O3(質量分數(shù)99.99%)、Bi2O3(質量分數(shù)99.99%)、Eu2O3(質量分數(shù)99.99%)均為分析純試劑.采用高溫固相法燒結合成，實驗過程如下.

第1步，按照給定的化學計量比進行樣品的稱量，化學計量比

0.5(9-x-y)Y2O3+0.5Na2CO3+6SiO2+0.5xBi2O3+0.5yEu2O3=

NaY9-x-y(SiO4)6O2:xBi3+,yEu3+

(1)

配置樣品為y=0且x=0、0.045、0.072、0.090、0.108、0.135、0.162、0.189；及x=0.108且y= 0.09、0.45、0.90、1.35、1.80、2.25、2.70、3.15、3.60、4.50.

第2步，將所有原料放入瑪瑙石研缽中，加入適量的乙醇混合研磨1 h，后烘干備用.

第3步，將樣品放入剛玉坩堝內(nèi)，置于箱式爐中，設置溫度如下：用50 min，從室溫升溫到300 ℃，保溫0.5 h；然后用時2 h，加熱至1 200 ℃保溫1 h；隨后用時50 min升溫至最高溫度1 400 ℃保溫4 min；最后降溫至室溫.爐內(nèi)冷卻.

第4步，樣品取出,壓碎,精細研磨，以備各項測試使用.

1.2 實驗表征

利用德國布魯克D8 Advance X線衍射儀(Cu Kα，λ=0.154 068 nm，40 kV×40 mA)測試了樣品的X線衍射花樣(XRD).物相分析采用連續(xù)掃描模式，掃描范圍為10～70°，掃描速度為4°/min.用于晶體結構精修的XRD數(shù)據(jù)，采用了步進掃描模式，掃描范圍為10～120°，步進值為0.02°，采樣時間為5 s.利用通用結構分析系統(tǒng)軟件包(GSAS)對記錄的XRD進行結構擬合和精修.采用日本日立F-7000光致發(fā)光分光光度計記錄樣品光致發(fā)光光譜.對于高溫光致發(fā)光光譜測量，樣品被放入中國天津東方科捷科技有限公司所產(chǎn)的高溫熒光分析儀TAP-02的密閉樣品倉內(nèi)，樣品倉放入F-7000樣品測試平臺，采用F-7000測試系統(tǒng)記錄高溫時的光致發(fā)光光譜.

2 實驗結果

2.1 物相和晶體結構分析

單摻雜Bi3+、Eu3+及Bi3+、Eu3+共摻雜樣品的XRD檢測結果如圖1所示.所選取樣品的XRD衍射花樣與NaY9(SiO4)6O2標準衍射卡35-0404匹配很好，無任何雜相存在，所合成熒光熱敏樣品均為單一相多晶粉末材料.研究發(fā)現(xiàn)，隨著Bi3+和Eu3+摻雜量的增加，衍射峰均呈現(xiàn)規(guī)律的低角度漂移.這一現(xiàn)象，與Bi3+半徑(0.103 nm)和Eu3+半徑(0.094 7 nm)均大于Y3+半徑(0.09 nm)[13]，Bi3+、Eu3+進入晶格替代Y3+后將引起晶格膨脹的物理推測相符[14].

為研究的Bi3+發(fā)光中心在晶格中的配位環(huán)境，采用Rietveld結構精修技術，對NaY8.892(SiO4)6O2:0.108Bi3+樣品的晶體結構進行了精修，該樣品的實驗衍射花樣、計算衍射花樣和兩者偏離值如圖2所示.精修后的原子位置如表1所示.該樣品精修后的晶體結構如圖3所示.擬合因子分別為RP= 4.59%、Rwp= 6.4%和CHI= 3.634%.精修后的晶胞參數(shù)分別為a=0.934 37 nm、b=0.934 37 nm、c=0.676 04 nm、α=β=90°、γ=120°.

圖1 NaY9-x-y(SiO4)6O2：xBi3+,yEu3+樣品的XRD衍射花樣Fig.1 XRD patterns of the series of NaY9-x-y(SiO4)6O2：xBi3+,yEu3+ phosphors

圖2 NaY8.892(SiO4)6O2:0.108Bi3+樣品的實測XRD、結構精修后的計算XRD及兩者之間的差值Fig.2 Observed, Rietveld refined and the differential values of the XRD patterns of NaY8.892(SiO4)6O2:0.108Bi3+ phosphor

表1 NaY8.892(SiO4)6O2:0.108Bi3+樣品通過GSAS軟件精修所得的原子位置

圖3 NaY8.892(SiO4)6O2:0.108Bi3+沿c和a軸方向的晶體結構(a)及Y(1)/Bi(1)和Y(2)/Bi(2)兩種格位的氧原子配位及平均鍵長(b)Fig.3 Crystal structure of NaY8.892(SiO4)6O2:0.108Bi3+ along a and b axis (a) and Y(1)/Bi(1) and Y(2)/Bi(2) coordinated O atoms and the corresponding bond lengths (b)

Y在NaY9(SiO4)6O2晶體結構中占據(jù)2種晶體學格位，分別為4f(Y(1))和6h(Y(2)).兩種格位的配位氧原子及與各氧原子之間的共價鍵鍵長分別如圖3b所示.Bi3+替代Y3+進入晶格后，由于所處格位配位環(huán)境的不同，將形成2類發(fā)光中心，即Bi3+(1)和Bi3+(2).根據(jù)晶體結構圖可得出，Y(1)/Bi3+(1)和Y(2)/Bi3+(2)兩種格位的氧原子配位數(shù)分別為9和7.兩種格位中心陽離子與周圍配位氧離子之間的平均鍵長經(jīng)計算可得出分別為0.254和0.238 nm.

2.2 NaY9(SiO4)6O2:Bi3+發(fā)光光譜

激發(fā)光譜和發(fā)射光譜測試分析表明，Bi3+單摻 NaY9(SiO4)6O2樣品在不同的激發(fā)波長下顯示出不同的發(fā)光特性，NaY9-x(SiO4)6O2:xBi3+系列樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜測試結果如圖4所示.在該系列樣品中，Bi3+的發(fā)光包含2組發(fā)光譜：一組為372 nm激發(fā)、發(fā)射峰值在412 nm的寬譜Bi3+發(fā)射，及監(jiān)測波長在412 nm、激發(fā)峰位在335和372 nm的Bi3+離子吸收光譜，如圖4a所示；另一組為335 nm激發(fā)、發(fā)射峰值在412 和496 nm的寬譜發(fā)射，及監(jiān)測波長在496 nm、激發(fā)峰位在335 nm的吸收光譜，如圖4b所示.

a.λem=412 nm,λex=372 nm;b.λem=496 nm,λex=335 nm圖4 NaY9-x(SiO4)6O2：xBi3+系列樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜Fig.4 Excitation and emission spectra of the series of NaY9-x(SiO4)6O2：xBi3+ phosphors

Bi3+的基態(tài)是6s2構型的1S0，而激發(fā)態(tài)是源于其6s6p構型的三重態(tài)3P0、3P1、3P2和單重態(tài)1P1.由于1S0→3P0和3P2躍遷是自旋禁戒的，所以Bi3+的激發(fā)一般來自1S0→3P1或1P1，發(fā)射來自3P1→1S0輻射躍遷[15-18].由于Bi3+的6p電子裸露在殼層外，易受周圍晶體場影響而發(fā)生晶體場劈裂.

由2.1小節(jié)對NaY8.892(SiO4)6O2:0.108Bi3+晶體結構的分析可知，Bi3+占據(jù)了格位中2種晶體學位置的Y3+離子格位(4f，Y(1))和(6h，Y(2))，形成了2類發(fā)光中心Bi3+(1)和 Bi3+(2).根據(jù)Dorenbos等[19]的報道，晶體場劈裂的強度與中心離子和配體離子間距離R的5次方成反比.對于Bi3+(1)來說，其取代的Y(1)格位平均鍵長較長(0.254 nm)，所以晶體場劈裂強度較弱，發(fā)出較短的412 nm光譜.Bi3+(2)取代的Y(2)格位，具有較短的平均鍵長(0.238 nm)，所以晶體場劈裂強度較強，發(fā)出較長的496 nm光譜.對應發(fā)射光譜，位于372和335 nm的激發(fā)峰則分別來自Bi3+(1)和 Bi3+(2)發(fā)光中心的1S0→3P1躍遷吸收.同時，樣品中存在著明顯的Bi3+(2)至Bi3+(1)發(fā)光中心的能量傳遞.

隨著Bi3+摻雜量的提高，發(fā)光光譜的強度逐漸升高.當Bi3+摻雜量x=0.108時，Bi3+發(fā)光光譜強度最強.當Bi3+摻雜量大于0.108時，由于濃度猝滅效應，樣品的發(fā)光光譜強度出現(xiàn)下降.熒光材料中，稀土發(fā)光離子的濃度猝滅主要歸因于發(fā)光離子間的非輻射能量傳遞[20-21].摻雜進入晶格的發(fā)光離子形成發(fā)光中心，均勻分布于晶格中.發(fā)光中心之間易通過輻射自吸收或交換相互作用、電多極-電多極相互作用而發(fā)生能量傳遞.由于摻雜作用，在合成過程中發(fā)光材料在晶格中生成大量結構缺陷，形成能級陷阱.激發(fā)態(tài)電子在發(fā)光中心之間轉移的過程中易被能級陷阱捕獲而不發(fā)光.當發(fā)光離子的摻雜濃度升高時，晶格中相鄰2個發(fā)光中心之間的距離減小，相鄰發(fā)光中心之間的能量傳遞的概率隨之升高，激發(fā)態(tài)電子被能級陷阱捕獲的數(shù)量也逐漸增加，導致輻射躍遷的激發(fā)態(tài)電子數(shù)量減少而出現(xiàn)發(fā)光強度的猝滅.

此外，可以觀察到，在412和496 nm監(jiān)測時的激發(fā)光譜帶中均存在峰值約為260 nm的弱激發(fā)寬譜，這可能是來自Bi3+→O2-離子的電荷遷移(Charge transfer，CT)躍遷.

2.3 NaY9(SiO4)6O2:Eu3+發(fā)光光譜

圖5a所示為NaY6.3(SiO4)6O2:2.7Eu3+樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜測試結果.在614 nm波長監(jiān)測下，樣品的激發(fā)光譜與Eu3+摻雜硅酸鹽的激發(fā)光譜類似，包含250～350 nm的寬吸收帶和350～550 nm的銳吸收線.寬吸收帶實質上是Eu3+→O2-的CT躍遷.364、382、395、415、463、532 nm處的銳線則對應于Eu3+離子4f能級內(nèi)的f-f躍遷.

在 385 nm 激發(fā)下，樣品的發(fā)射光譜表現(xiàn)為典型的Eu3+銳發(fā)射線，對應于Eu3+離子5D0能級至7FJ分立能級(J=1、2、3、4)的發(fā)射躍遷，峰值位置分別處于593、614、655、704 nm.614 nm處的5D0→7F2躍遷光譜強度最強，主導整個發(fā)射光譜，使該樣品表現(xiàn)出紅光發(fā)射.

作為對比，圖5b所示為NaY8.892(SiO4)6O2:0.108Bi3+樣品中Bi3+(1)發(fā)光中心的激發(fā)和發(fā)射光譜.與Eu3+激發(fā)光譜相對比，發(fā)現(xiàn)Bi3+(1)的發(fā)射光譜譜帶覆蓋Eu3+的395、415和463 nm處的多個吸收線.因此，根據(jù)Dexter能量傳輸理論[22]，Bi3+到Eu3+之間可發(fā)生有效共振能量傳遞，使Bi3+(1)發(fā)射出的光子能量可被Eu3+吸收.即NaY9(SiO4)6O2中同時摻雜Bi3+和Eu3+，可通過單一波段激發(fā)Bi3+，實現(xiàn)Bi3+和Eu3+的共同發(fā)射.

2.4 NaY9(SiO4)6O2:Bi3+,Eu3+發(fā)光光譜

圖6為NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+雙摻雜樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜.在412 nm監(jiān)測下，該樣品在315～400 nm波長的激發(fā)光譜與圖4中Bi3+(1)的激發(fā)光譜結果相似.說明，在雙摻雜熒光材料發(fā)射光譜中處于412 nm的發(fā)射帶來源于Bi3+(1)發(fā)光中心.

在614 nm監(jiān)測下，NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+的激發(fā)光譜包含了Bi3+在200～360 nm的特征吸收帶和Eu3+離子特征吸收線譜(360～500 nm)，即Eu3+的發(fā)射光子能量可由Bi3+和Eu3+的吸收光子能量提供.

在372 nm(Bi3+(1)發(fā)光中心激發(fā)光譜峰值位置)激發(fā)下，NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+的發(fā)射光譜同時包含了Bi3+(1)發(fā)光中心的特征發(fā)射帶(380～500 nm)和Eu3+的特征發(fā)射帶(570～720 nm).發(fā)射光譜表明，Bi3+作為敏化劑，將部分光子能量傳遞給了Eu3+，增強了Eu3+的發(fā)射光譜強度.

圖6 NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+樣品在372 nm激發(fā)時的發(fā)射光譜及在監(jiān)測波長為412和614 nm時的激發(fā)光譜Fig.6 Emission spectrum of NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+ under the excitation wavelength of 372 nm, and the excitation spectra under the monitoring wavelengths of 412 and 614 nm

在NaY9-x-y(SiO4)6O2基質中，固定Bi3+摻雜量為x=0.108，變化Eu3+摻雜量，所測得的發(fā)射光譜如圖7a所示.所得發(fā)射光譜譜形基本不變，均包含Bi3+和Eu3+離子發(fā)光光譜，但Bi3+和Eu3+離子發(fā)光強度呈現(xiàn)競爭性變化.Bi3+和Eu3+離子發(fā)光強度隨Eu3+離子摻雜量的變化如圖7b所示：隨著Eu3+摻雜量的提高，Bi3+發(fā)射光譜強度逐漸下降，Bi3+將發(fā)射光子的能量傳遞給了Eu3+；Eu3+發(fā)射光譜強度先升高，然后由于濃度猝滅效應，發(fā)光強度逐漸減弱，當Eu3+含量y=2.7時，Eu3+發(fā)光強度最高.

圖7 a.NaY8.892-y(SiO4)6O2:0.108Bi3+,yEu3+系列熒光材料的發(fā)射光譜；b.Bi3+和Eu3+發(fā)射光譜強度在Eu3+摻雜量逐漸升高時的變化Fig.7 a.Emission spectra of the series of NaY8.892-y(SiO4)6O2:0.108Bi3+,yEu3+ phosphors；b.Variations of Bi3+and Eu3+ emission spectrum intensity with the increased Eu3+ content

在NaY9(SiO4)6O2中，Bi3+(1)發(fā)光中心和Eu3+在禁帶中的光子發(fā)射過程可由圖8描述.在372 nm激發(fā)時，處于1S0基態(tài)的Bi3+吸收能量到3P1激發(fā)態(tài)，然后通過輻射躍遷回到基態(tài)，產(chǎn)生412 nm藍色發(fā)光.由于Bi3+的激發(fā)態(tài)能級和Eu3+的部分高能級十分接近，擁有高能量的活躍Bi3+電子，一部分從3P1激發(fā)態(tài)輻射躍遷到1S0基態(tài)，另一部分將能量傳遞到相鄰的Eu3+離子，使得Eu3+離子5D3,2,1激發(fā)態(tài)電子布居數(shù)增多.處于激發(fā)態(tài)高能級的Eu3+離子5 d電子通過無輻射弛豫到5D0能級，然后通過5D0→7FJ的輻射躍遷形成的銳線發(fā)射[23].

圖8 NaY9(SiO4)6O2化合物禁帶中Bi3+和Eu3+的能級分布及電子躍遷過程Fig.8 Energy diagram and the transition process of Bi3+ and Eu3+ in the forbidden band of NaY9(SiO4)6O2

2.5 NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+高溫發(fā)光光譜

為了探索樣品在溫度傳感探測的應用，研究了NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+熒光材料在高溫時的發(fā)光光譜，測試結果如圖9a所示.溫度升溫區(qū)間為298～473 K，激發(fā)波長為372 nm(Bi3+(1)發(fā)光中心的激發(fā)峰位).由圖9a可看出，該樣品整體的發(fā)光強度隨溫度升高而降低.Bi3+和Eu3+發(fā)光光譜強度隨溫度的變化關系如圖9b所示.隨溫度升高，Eu3+的發(fā)光強度下降速率比Bi3+離子要慢，即Bi3+的發(fā)光強度對溫度敏感，而溫度對Eu3+的發(fā)光強度的影響較弱.

圖9 a.NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+熒光粉在升溫時的發(fā)射光譜；b.Bi3+和Eu3+發(fā)射光譜強度在溫度升高時的變化Fig.9 a.Emission spectra of NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+ phosphor under the increased temperature; b.Different quenching speed of Bi3+ and Eu3+ emission intensity under the increased temperature

目前，研究者提出解釋熒光材料溫度猝滅的機理主要有2種：1)位形坐標中無輻射弛豫模型，即位形坐標中激發(fā)態(tài)電子越過激發(fā)態(tài)與基態(tài)能級交叉點無輻射弛豫回到基態(tài)的過程[24]；2)熱致自電離模型，即熱致聲子輔助下激發(fā)態(tài)電子自激發(fā)態(tài)能級電離到導帶的過程[25-26].應用位形坐標中無輻射弛豫模型解釋溫度猝滅需要發(fā)射光譜隨溫度的升高出現(xiàn)逐漸增加的Stokes位移.由圖9a可知，隨溫度的升高，Bi3+和Eu3+兩種發(fā)光離子的發(fā)光光譜峰值位置均保持不變，即Stokes位移均未出現(xiàn)增加現(xiàn)象.因此，位形坐標中無輻射弛豫模型不適于解釋NaY9(SiO4)6O2:Bi3+,Eu3+熒光材料的溫度猝滅.

如圖8所示對Bi3+和Eu3+離子在NaY9(SiO4)6O2化合物禁帶中能級分布的分析可知，Bi3+離子3P1激發(fā)態(tài)相比Eu3+5D激發(fā)態(tài)更靠近導帶.在聲子作用下，Bi3+激發(fā)態(tài)電子更容易被電離到導帶，Bi3+的發(fā)光光譜強度更容易被猝滅，即Bi3+發(fā)光光譜的溫度猝滅速率要快于Eu3+.

由于該熒光材料在不同溫度下，Bi3+和Eu3+兩種發(fā)光離子發(fā)光強度衰減速率不同，該材料可作為熒光溫敏材料利用到溫度測量和標定中.首先，可測定不同溫度下2種發(fā)光光譜的強度比值；其次，可通過監(jiān)測2種發(fā)光離子的發(fā)光光譜強度比得出被測物的溫度.

2.6 溫敏特性研究

Bi3+和Eu3+兩種發(fā)光離子熒光強度比值FIR(fluorescence intensity ratio)隨溫度的變化關系如圖10所示.對數(shù)據(jù)點采用多項式擬合，擬合結果如式(2)所示，擬合優(yōu)度R2=0.999 78.

FIR=2.455×10-8×T3-2.653×10-5×T2+0.008 75×T-2.128.

(2)

在光學溫度傳感領域，相對靈敏度Sr(relative sensitivity)和絕對靈敏度Sa(absolute sensitivity)通常用于描述溫度傳感器的性能，是一個必不可少的參數(shù)，可以計算和推導如下[18,23]：

Sa= |(?FIR/?T)|,

(3)

Sr= |(1/FIR)*(?FIR/?T)|.

(4)

基于上述擬合結果(2)，利用(3)(4)，可推算出樣品在不同溫度下的Sa和Sr值.圖11所示結果為不同溫度下樣品的Sa和Sr值.在350 K時，本樣品的絕對靈敏度Sa達到1.0×10-4·K-1.在378 K時，本樣品最大相對靈敏度Sr(Sr max)為1.51 %·K-1.表2為本組樣品在溫度區(qū)間內(nèi)與前人對Bi3+、Eu3+雙摻不同基質的Sr比較結果.NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+熒光材料的相對靈敏度均較大幅度優(yōu)于所列文獻結果.據(jù)前人研究結果，相對靈敏度Sr值大于0.3 %·K-1即具有實際應用價值[33].本文所述熒光材料在298～473 K的Sr值均大于0.3 %·K-1.在378 K時，Sr最大值為1.51 %·K-1，更是遠優(yōu)于建議值.

圖10 NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+熒光材料在298～473 K的FIR及對其隨溫度變化的線性擬合結果Fig.10 FIR values of NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+ phosphor at the temperature of 298-473 K and the linear fitted results between the FIR and the temperature

圖11 NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+熒光材料在298～473 K的絕對靈敏度和絕對靈敏度Fig.11 Absolute sensitivity and the relative sensitivity for NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+ phosphor at the temperature of 298-473 K

表2 NaY6.192(SiO4)6O2:0.108Bi3+,2.7Eu3+與其他溫敏材料的相對靈敏度比較

3 結論

NaY9(SiO4)6O2:Bi3+,Eu3+熒光材料的制備所需原料均為易得的碳酸鹽或氧化物，原料成本均不高.實驗制備采用傳統(tǒng)高溫固相法在1 400 ℃保溫4 h即可合成.作為溫敏傳感材料，該材料在298～473 K相對靈敏度Sr值均大于0.3%·K-1.在378 K時，Sr max為1.51%·K-1.該研究表明，NaY9(SiO4)6O2:Bi3+,Eu3+熒光材料在溫敏傳感領域具有較大的應用前景.