基于Aurivillius相Bi2SrTa2O9的单层[SrTa2O7]2-纳米片上转换发光性能的可控调谐研究

本文首次报道了通过三步剥离法从Aurivillius相Bi2SrTa2O9获得具有上转换(UC)特性的单层[SrTa2O7]2-纳米片。该材料凭借低晶格声子能量和可控的敏化剂-激活剂比例，展现出可调谐多色发光特性，为生物成像、温度传感等光电器件应用提供了新型二维功能材料。

　　

Highlight

这项研究首次实现了从Aurivillius相Bi₂SrTa₂O₉高产率制备大尺寸单层[SrTa₂O₇]^2-上转换纳米片。通过精准控制剥离工艺，获得了横向尺寸达微米级的纳米片，其低晶格声子能量（与YAG相当）和可调的Yb³⁺/Ln³⁺比例，为开发新型光学材料提供了理想平台。

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材料与方法

采用固相反应法合成双分子层铋钽酸锶(BST)，掺杂Yb³⁺/Er³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺等稀土离子。通过选择性酸洗和剥离工艺，成功获得单层纳米片。

物相与形貌

XRD证实所有衍射峰均归属于正交相Bi₂SrTa₂O₉（PDF 00-049-0609），(115)晶面衍射峰显示稀土离子成功掺入晶格。TEM显示纳米片横向尺寸达1μm，AFM证实其单层特性（厚度~1.3nm）。

结论

研究成功制备出具有上转换特性的二维钙钛矿纳米片，其发光特性与块体材料相当。Yb³⁺离子作为敏化剂，通过能量转移上转换(ETU)机制有效激活稀土离子，为光热治疗、生物传感等应用开辟了新途径。