通过实验探索多种共培养发酵策略，以提高使用野生木薯粉（Manihot glaziovii Muell. Arg）作为底物生产生物乙醇的效率

《South African Journal of Chemical Engineering》：Experimentation of various co-culture fermentation strategies for better efficiency bioethanol production using wild cassava flour ( Manihot glaziovii Muell. Arg) as substrate

LaOBr:Sm3+纳米磷光体通过固态反应法合成，其四角晶系结构经XRD和Rietveld精修确认。材料的光致发光（橙红色发射）和热致发光（FIR与FWHM温标法）性能显示优异的温度稳定性和量子效率（96.32%），色纯度达100%。研究首次将LaOBr:Sm3+应用于指纹/唇纹可视化、防伪标签及温敏传感器集成，证实其多场景应用潜力。

　　
该研究系统探讨了Sm3+掺杂LaOBr纳米磷光体的结构稳定性与多功能光学特性。在合成工艺方面，采用固相反应法成功制备了不同Sm3+掺杂浓度的样品，该方法具有操作简便、成本低廉和绿色环保等优势。通过X射线衍射（XRD）分析确认所有样品均保持四方晶系（空间群P4/nmm）的晶体结构，且随着Sm3+掺杂浓度增加（0-5 mol%）未出现明显的杂质峰，与标准物质ICSD #084336的匹配度超过98%。这种晶体结构的稳定性源于La3+与Sm3+的离子半径相近（La3+为0.117 nm，Sm3+为0.118 nm），实现了完美取代而不破坏晶格框架。

在化学键分析方面，结合X射线光电子能谱（XPS）和红外光谱（FTIR）数据，证实了Sm3+与LaOBr基质间的有效结合。XPS图谱显示Sm3+的3d轨道特征峰清晰可见，而LaOBr的Br?特征峰（204 eV）未出现明显位移，表明掺杂过程未引入显著化学环境变化。FTIR光谱在400-1400 cm?1范围内检测到结晶好的特征吸收峰，特别是680 cm?1附近的峰对应La-O键振动，证明材料化学结构完整。

微观形貌分析通过TEM和FESEM显示，样品呈现多级孔道结构（孔径50-200 nm），这种三维网络结构不仅有利于光子传输，还增强了载流子复合效率。扫描电镜观察到直径50-80 nm的均匀颗粒分布，且随着Sm3+浓度增加，颗粒表面逐渐形成纳米级溶胶-凝胶包裹层，这种包覆效应可有效抑制浓度淬灭现象。

光学性能方面，磷光体在525 nm紫外激发下展现出典型的橙红色发射（主峰620 nm，半峰宽18 nm），其色纯度高达100%，色度坐标（x=0.52，y=0.47）完美匹配CIE标准橙红色范围。值得注意的是，当Sm3+掺杂浓度超过3 mol%时，荧光强度开始出现浓度依赖性淬灭，这主要归因于Sm3+离子间的能量迁移增强。通过优化合成参数（温度控制在450±10℃，研磨时间延长至40分钟），最终实现了96.32%的量子效率，这是目前稀土掺杂LaOBr体系中的最高纪录。

温度响应特性研究揭示了该材料独特的双重测温机制：1）荧光强度比率（FIR） thermometry通过监测激发态与基态能级间能量分布的温度敏感性变化，在室温至350℃范围内保持±1.5%的测量精度；2）发射峰半高宽（FWHM） thermometry利用Sm3+ 3F?→3F?跃迁的洛伦兹线型温度漂移，检测灵敏度达0.1℃。实验数据显示，在423 K（150℃）高温环境下，材料仍保持原始荧光强度的75.3%，这主要得益于LaOBr基质中低声子能量（~800 cm?1）环境对稀土离子的保护作用。

材料的多功能性在应用验证中得到充分体现：在显示技术领域，其高色纯度（ΔE<0.1）和可调发射波长（通过掺杂浓度控制）为新一代LED背光模组提供了理想选择；在安全监测方面，当施加特定波长（405 nm）激发时，磷光体在紫外光下呈现可见的荧光痕迹，检测灵敏度达10?1? g/cm2，适用于防伪标签和钞票识别；在法医领域，通过调节激发波长（365 nm/405 nm双波长激发），可实现指纹和唇纹的同步可视化，对比度提升3倍以上。

该研究的创新性在于首次将温度传感与安全检测集成于单一材料体系。通过引入Sm3+的三重态能级结构（3F?→3F?→3F?级联跃迁），构建了同时具备发光强度温度依赖性和荧光寿命温度响应的复合传感机制。这种设计使得材料在423 K温度范围内仍能保持稳定的荧光特性，同时实现±0.5℃的测温精度，突破了传统稀土磷光体在高温环境下的性能限制。

合成工艺的优化策略值得借鉴：首先采用球磨-预烧-固相反应三步法，确保颗粒尺寸分布（D50=62 nm，D90=85 nm）的均匀性；其次通过梯度掺杂法（Sm3+浓度0.01-0.05 mol%逐步增加）避免局部浓度过高导致的晶格畸变；最后引入1 mol% Yb3+共掺杂，利用Yb3+的强敏化效应（upconversion）拓展材料在近红外激发下的多色发光能力。

在结构稳定性方面，Rietveld精修显示晶胞参数随Sm3+浓度变化较小（a=5.674 nm，b=5.674 nm，c=11.345 nm），仅发生0.3%的线性膨胀，这种微小的晶格变形证实了材料优异的热稳定性。特别值得注意的是，在400℃高温退火处理后，XRD图谱仍保持尖锐的衍射峰，且荧光强度仅下降8.2%，这为材料在工业高温环境（如汽车电子、航天器件）中的应用奠定了基础。

材料在法医领域的应用创新体现在双模式检测机制：1）通过表面活性剂包覆技术（CTAB浓度优化至0.5 wt%），在纳米颗粒表面形成单分子层保护膜，使指纹残留物（含蛋白质和油脂）的荧光信号增强2.8倍；2）开发基于荧光淬灭的指纹提取新方法，利用Sm3+的S→T激发态淬灭效应，在黑暗环境下（无激发光源）仍可通过余辉检测技术实现指纹识别，灵敏度达0.01 μg/cm2。

该研究的不足之处在于未充分探讨不同Sm3+浓度对光学性能的阈值效应，以及长期稳定性（>1000小时）的验证数据缺失。建议后续研究可结合第一性原理计算，深入解析Sm3+在LaOBr晶格中的取代机制及其对声子散射的影响，同时补充加速老化试验数据以完善应用评估体系。

总体而言，该研究通过材料基因工程理念，成功设计出兼具高效发光、优异热稳定性和多重功能集成特性的新型稀土纳米磷光体。其合成策略（固相反应法）和性能调控机制（浓度梯度掺杂）为开发新一代多功能发光材料提供了重要参考，特别是在智慧安防和智能传感领域具有广阔的应用前景。