DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.158622

非接触式温度监测在工业生产和科学研究领域一直是人们关注的重点。在此，通过静电纺丝法制备了一系列具有高温敏感性的Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+化合物（4:1、6:1、8:1、10:1、15:1、20:1）。采用XRD、SEM和TEM对晶体、形貌和元素分布进行了表征。本文报道了一种通过检测上转换光谱来获得感温特性的通用方法。结果表明，纳米纤维具有强烈的高纯度绿色发射，发射带位于540nm、665nm和750nm，分别归因于5F4/5S2→5I8、5F5→5I8和5F4/5S2→5I7跃迁。在298～498K范围内记录温度相关光谱，由此计算出498K时的最大相对灵敏度为2.44％。样品还具有出色的重复性和色度稳定性。更值得注意的是，研究了添加Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+纳米纤维的组织监测温度变化的光加热能力。在泵浦功率为0.97w/cm2的808nm激光照射15min后，温度升高15K左右。结果表明，新型Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+化合物在温度传感和光热疗法方面具有巨大的潜力。

图1.（a）Bi2Ti2O7化合物的制备过程。（b）典型Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+纳米纤维（10:1）的TEM和（c）HRTEM图像；（d-i）选定区域的相应元素映射。

图2.（a）纯化合物以及Yb3+/Ho3+掺杂Bi2Ti2O7化合物的XRD图。（b）（222）面的衍射峰。

图3.（a）不同掺杂浓度（4:1、6:1、8:1、10:1、15:1、20:1）的Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+化合物在980nm激发下的UC发光光谱，插图显示I540/I665的值与摩尔比的关系；（b）在不同泵浦功率下的光谱；（c）550nm和665nm波段ln（I）和ln（P）之间的关系；（d）Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+荧光粉的简化能量图。

图4.（a）在不同温度下检测到的Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+（10:1）纳米纤维的上转换光谱；（b）540和665nm的强度随温度的变化；（c）与温度有关的FIR值；（d）相对灵敏度Sr与温度的关系；（e）实验温度不确定性，以及（f）样品的色度变化。

图5.（a）实验过程示意图；（b）在808nm激光（0.97W/cm2）照射下，含Bi2Ti2O7:Yb3+/Ho3+（10:1）纳米纤维的猪肉和纯猪肉组织的温度；（c）在照射过程中记录的热图像。