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《Materials Today Chemistry》：Multifunctional antibacterial-anti-inflammatory-osteogenic performance of ZIF-8/PDA composite scaffold for osteoporotic bone regeneration via intelligent quercetin delivery

负热膨胀材料Sm3?-Eu3?能量转移光强度比测温技术高温固相法灵敏度热淬灭效应Sc?Mo?O??温度测量应用领域稀土掺杂

　　在光学温度测量领域，近年来研究者们对光致发光强度比（LIR）技术表现出了浓厚的兴趣。这项技术因其在空间分辨率和响应速度方面的优势而受到广泛关注。LIR技术的核心原理在于利用不同温度下发光离子的热淬灭行为，通过比较两个发射峰的强度比来实现温度的精确测量。在这一背景下，研究者们不断探索新的发光材料，以提高温度测量的灵敏度和分辨率，同时拓展其在不同应用场景中的适用性。

本文中，研究团队成功合成了一种新型的负热膨胀材料Sc?Mo?O??:1%Sm3?, xEu3?，该材料具备荧光温度测量的能力。Sc?Mo?O??属于A?M?O??结构家族，其中A代表三价金属元素，如稀土元素或过渡金属元素，而M则为钼或钨。这种材料具有良好的化学稳定性、优异的负热膨胀特性以及与稀土掺杂剂的高度兼容性。此外，其还表现出较强的抗潮性，并且在较宽的温度范围内都具有出色的负热膨胀性能。Sc?Mo?O??材料的高热稳定性和较高的截止声子能量，有助于减少非辐射跃迁，从而提升稀土离子的发光效率。

研究发现，Sc?Mo?O??:Sm3?, Eu3?材料在温度变化时，Eu3?和Sm3?离子表现出截然不同的热淬灭行为。随着温度的升高，Eu3?离子显示出传统的正向热淬灭现象，即其发光强度随温度升高而下降；而Sm3?离子则表现出异常的负向热淬灭行为，其发光强度在温度上升时反而增强。这种特殊的热淬灭特性为LIR温度测量技术提供了新的思路，即通过对比Eu3?和Sm3?在不同温度下的发光强度比，可以实现高灵敏度和高分辨率的温度检测。

基于上述特性，研究团队开发了一种基于LIR的温度测量系统，利用Eu3?和Sm3?的特征发射峰（393 nm和403 nm）作为温度指示的依据。实验结果表明，该系统在温度测量中表现出较高的灵敏度和分辨率，具体数值为Sr = 2.29% K?1，Sa = 1.94% K?1，以及温度分辨率为0.03 K?1。这些数据表明，该材料在光学温度测量方面具有显著的应用潜力，特别是在航空航天、生物医学和工业过程中，对温度监测的需求往往伴随着复杂环境和高精度要求。

为了进一步优化材料的性能，研究团队采用高温固相法合成了一系列Sc?Mo?O??:1%Sm3?, xEu3?（x = 0–5%）材料，并重点研究了Sm3?到Eu3?的能量转移过程。通过调整Eu3?的掺杂浓度，研究人员不仅验证了能量转移的可行性，还确定了最佳的掺杂比例，从而实现了材料在温度测量方面的性能最大化。此外，研究还深入探讨了材料的结构特性，包括其晶体结构、晶格参数以及掺杂离子对晶格结构的影响，这些信息对于理解材料的发光机制和热响应特性至关重要。

在光学温度测量领域，近年来的研究趋势表明，采用上转换发光机制的材料通常展现出比下转换发光机制更高的相对灵敏度。然而，本文的研究重点在于下转换发光机制的温度传感材料，特别是Sc?Mo?O??:Sm3?, Eu3?材料。Eu3?离子以其独特的4f-4f电子跃迁特性而闻名，能够发出红色光，这一特性使其在温度测量中具有重要的应用价值。同时，Sm3?和Eu3?离子之间的能量转移现象，为材料的发光效率提升提供了可能。

研究团队指出，Sm3?和Eu3?离子的4f电子跃迁特性相似，这种相似性有助于实现能量的高效转移。在实际应用中，这一特性可以被用来增强材料的发光强度，从而提高温度测量的精度。此外，Sm3?和Eu3?离子的稳定发光特性，使其在复杂环境中仍能保持良好的性能，这对实际工程应用具有重要意义。

为了验证材料的性能，研究团队进行了系统的实验分析，包括材料的结构表征、发光光谱测试以及温度响应特性的测量。结构表征结果表明，Sc?Mo?O??:1%Sm3?, xEu3?材料在不同Eu3?掺杂浓度下均能保持良好的晶体结构，这为后续的发光性能研究奠定了基础。发光光谱测试结果显示，Eu3?和Sm3?离子在特定波长范围内表现出明显的发射峰，且这些发射峰的强度比随温度的变化呈现出显著的差异。这一现象进一步验证了材料在温度测量中的可行性。

在温度响应特性方面，研究团队发现，随着温度的升高，Eu3?离子的发光强度逐渐减弱，而Sm3?离子的发光强度则逐渐增强。这种对比现象使得LIR技术在温度测量中具有独特的优势。通过分析不同掺杂浓度下的发光强度比变化，研究团队确定了最佳的Eu3?掺杂比例，从而实现了材料在温度测量中的最优性能。此外，研究还探讨了不同温度区间下材料的热响应行为，为实际应用中的温度范围选择提供了理论依据。

值得注意的是，本文的研究不仅限于材料的合成和性能测试，还深入探讨了其在实际应用中的潜力。Sc?Mo?O??:Sm3?, Eu3?材料因其优异的热膨胀特性和稳定的发光性能，被认为在航空航天、生物医学和工业等高要求领域具有广阔的应用前景。例如，在航空航天领域，温度测量常常需要在极端环境下进行，而该材料的负热膨胀特性可以有效缓解因温度变化引起的结构变形，提高测量的准确性。在生物医学领域，该材料的高灵敏度和快速响应能力使其适用于体内温度监测，为疾病诊断和治疗提供新的工具。在工业过程中，温度测量的精度和稳定性对于设备运行和工艺控制至关重要，该材料的优异性能有望在这些领域发挥重要作用。

研究团队还提到，Sc?Mo?O??:Sm3?, Eu3?材料的合成方法具有一定的可扩展性，这使得其在大规模生产和实际应用中具备可行性。此外，该材料的制备过程相对简单，且所需的原材料成本较低，这进一步增强了其在实际应用中的经济性和实用性。因此，本文的研究不仅为光学温度测量技术的发展提供了新的材料选择，也为相关领域的工程应用提供了重要的理论支持和技术基础。

综上所述，本文通过合成和研究Sc?Mo?O??:1%Sm3?, xEu3?材料，揭示了其在光学温度测量中的独特优势。材料的负热膨胀特性、稳定的发光性能以及Eu3?和Sm3?离子之间的能量转移现象，使其成为一种具有高灵敏度和高分辨率的温度传感材料。这些研究成果不仅拓展了光学温度测量技术的应用范围，也为未来相关领域的研究和开发提供了新的方向和思路。