陜西科技大學葛萬銀J. Alloys Compd.：Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+納米纖維的近紅外加熱行為

DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.158622

非接觸式溫度監測在工業生產和科學研究領域一直是人們關注的重點。在此，通過靜電紡絲法制備了一系列具有高溫敏感性的Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+化合物（4:1、6:1、8:1、10:1、15:1、20:1）。采用XRD、SEM和TEM對晶體、形貌和元素分布進行了表征。本文報道了一種通過檢測上轉換光譜來獲得感溫特性的通用方法。結果表明，納米纖維具有強烈的高純度綠色發射，發射帶位于540nm、665nm和750nm，分別歸因于5F4/5S2→5I8、5F5→5I8和5F4/5S2→5I7躍遷。在298～498K范圍內記錄溫度相關光譜，由此計算出498K時的最大相對靈敏度為2.44％。樣品還具有出色的重復性和色度穩定性。更值得注意的是，研究了添加Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+納米纖維的組織監測溫度變化的光加熱能力。在泵浦功率為0.97w/cm2的808nm激光照射15min后，溫度升高15K左右。結果表明，新型Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+化合物在溫度傳感和光熱療法方面具有巨大的潛力。

圖1.（a）Bi2Ti2O7化合物的制備過程。（b）典型Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+納米纖維（10:1）的TEM和（c）HRTEM圖像；（d-i）選定區域的相應元素映射。

圖2.（a）純化合物以及Yb3+/Ho3+摻雜Bi2Ti2O7化合物的XRD圖。（b）（222）面的衍射峰。

圖3.（a）不同摻雜濃度（4:1、6:1、8:1、10:1、15:1、20:1）的Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+化合物在980nm激發下的UC發光光譜，插圖顯示I540/I665的值與摩爾比的關系；（b）在不同泵浦功率下的光譜；（c）550nm和665nm波段ln（I）和ln（P）之間的關系；（d）Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+熒光粉的簡化能量圖。

圖4.（a）在不同溫度下檢測到的Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+（10:1）納米纖維的上轉換光譜；（b）540和665nm的強度隨溫度的變化；（c）與溫度有關的FIR值；（d）相對靈敏度Sr與溫度的關系；（e）實驗溫度不確定性，以及（f）樣品的色度變化。

圖5.（a）實驗過程示意圖；（b）在808nm激光（0.97W/cm2）照射下，含Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+（10:1）納米纖維的豬肉和純豬肉組織的溫度；（c）在照射過程中記錄的熱圖像。