近期，江西理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院溫和瑞教授團隊次開發(fā)了二維負熱膨脹性質(zhì)與稀土發(fā)光性質(zhì)相結(jié)合的新材料——稀土摻雜鉬酸鈧（Sc2(MoO4)3:Yb/Er）熒光粉，它因具有良好的熱縮冷脹特性，而能同時實現(xiàn)熱增強上轉(zhuǎn)換發(fā)光和下轉(zhuǎn)移發(fā)光的強度，進而能有效解決發(fā)光材料在照明、顯示、探測、生物成像等領(lǐng)域應(yīng)用的不足。
（圖片來源：He-Rui Wen/Nature Communications）
據(jù)悉，分子體系的發(fā)光通常對溫度較爲敏感，溫度的升高往往會引起分子發(fā)色團的旋轉(zhuǎn)和晶格振動的增強，從而導(dǎo)致發(fā)光熱猝滅。更簡單地說，就是隨著溫度的上升，發(fā)光材料的發(fā)光強度會下降。這也就嚴重阻礙了發(fā)光材料在高溫場所中的應(yīng)用。
爲了改善現(xiàn)有發(fā)光材料的熱猝滅性能，江西理工大學(xué)研究者就通過溶膠-凝膠法合成了 Sc2(MoO4)3:Yb/Er二維負熱膨脹材料，幷利用它在二維層面熱縮冷脹的良好特性，實現(xiàn)了在寬溫域下（298K-773K）的綠光上轉(zhuǎn)換（UC）發(fā)光和近紅外下轉(zhuǎn)移（DS）發(fā)光強度的顯著增強。研究表明，由于隨著溫度的升高，敏化劑和發(fā)射器之間的距離減小以及能量遷移受限，綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強了45倍，Er的近紅外下移發(fā)光增強了450倍。此外， Sc2(MoO4)3:Yb/Er熒光粉還具有較高發(fā)光測溫靈敏度。
（圖片來源：He-Rui Wen/Nature Communications）
Sc2(MoO4)3:Yb/Er熒光粉的合成步驟：首先製備稀土硝酸鹽，即將(NH4)6Mo7O24·4H2O和C6H8O7·H2O溶液緩慢滴入含有硝酸稀土的溶液中，然後添加一定量的檸檬酸，接著將上述溶液加熱得到淡黃色透明凝膠；最後乾燥的凝膠在空氣中退火數(shù)個小時，即可得到白色粉末。
該研究成果已以“ Thermally boosted upconversion and downshifting luminescence in Sc2(MoO4)3:Yb/Er with two-dimensional negative thermal expansion”爲題發(fā)表在國際一流期刊《Nature Communications》（自然·通訊）上。
