新型LiCa(Yb,Nd)(WO4)3:Er上转换荧光粉的双功能光热转换与温度传感特性研究

本文报道了一种通过一步烧结法制备的双功能材料LiCa(Yb,Nd)(WO4)3:Er，该材料兼具优异的光热转换性能和温度传感能力。研究显示，Nd3+共掺杂不仅增强了Er3+的热耦合能级(2H11/2/4S3/2)的荧光强度比(FIR)温度传感性能，在30-480°C范围内保持0.01 K-1的高灵敏度，同时在980/808 nm近红外光激发下2分钟内可实现58°C的温升，其性能媲美复杂核壳纳米结构，为自监测光热治疗提供了新思路。

　　

Highlight
本研究亮点在于开发了一种具有双重功能的LiCa(Yb,Nd)(WO₄)₃:Er上转换材料，通过简单的一步烧结工艺实现了优异的光热转换性能和精准的温度传感能力。

Experimental
实验方法极其简便，主要包括称量、混合和烧结三个步骤。首先按照特定化学式LiCaX(WO₄)₃（LCW(X)）和LiCaX(WO₄)₃:0.03Er（LCW(X):Er）称量原料，其中X代表Yb、Nd和La。随后在无水乙醇中将原料充分研磨混合1小时，最后将所得粉末在空气氛围中于1000°C烧结4小时。待炉体冷却至室温后，即可获得最终样品。

Phase structure and elemental analysis
室温下的XRD谱图显示（图1a），所有样品都与标准CaWO₄（PDF#77-2235）完美匹配，呈现四方白钨矿结构，与先前报道一致。值得注意的是，在2θ=29°附近的局部放大图显示，不同Ln³⁺离子的掺杂导致了明显的衍射峰偏移，这为材料性能调控提供了结构基础。

Conclusions
简而言之，通过简单的一步烧结工艺成功制备了新型无机材料LiCa(Yb,Nd)(WO₄)₃:Er。基于Er³⁺离子的²H_11/2/⁴S_3/2热耦合能级（TCLs），采用经典的荧光强度比（FIR）技术在30-480°C的宽温度范围内获得了高达0.01 K^-1的灵敏度。此外，作为基质组分的Nd³⁺具有丰富而紧凑的能级结构，这些小的能隙促进了多光子衰变过程的高效产热，实现了令人惊喜的光热转换性能。