龙岩学院周江聪&吴泉生博士团队CEJ：邻位阳离子尺寸调控Sr8CaX(PO4)7: Eu2+发光性能并获得高显色固态照明光源

如何调控激活离子在不同晶格位点的发光行为对发展下一代高质量照明光源具有重要的指导意义。当前，操纵激活离子在不同晶格格点的分布依旧是一项重要的科技挑战。白磷钙矿构型β-Ca₃(PO₄)₂基质一方面能够提供五种不同的阳离子格位用于等价或异价阳离子替换来形成新的荧光基质材料；另一方面，激活离子占据在不同的晶格格点将产生丰富多彩的发光性能。基于此，龙岩学院化学与材料学院周江聪&吴泉生博士组建的稀土光电新材料团队通过传统的高温固相烧结技术成功制备了近紫外激发黄光发射的Sr₈CaX(PO₄)₇: Eu²⁺ (X = Al, Ga)荧光粉，提出了“邻位阳离子尺寸效应”策略来实现发光性能的调控，为多阳离子格点型荧光粉的发光性能调控提供了借鉴意义。相关结果发表在Chemical Engineering Journal (DOI: 10.1016/j.cej.2021.131869)。

Sr₈CaX(PO₄)₇: Eu²⁺ (X = Al, Ga)基质具有九配位的Sr(1, 3, 5)O₉，八配位的Sr(2)O₈，和一个特殊空位的Sr(4)O₆；同时，Eu²⁺离子在这些晶格位点的发光分别坐落在发光光谱中的蓝绿光波段，绿光波段和红光波段。在Sr₈CaX(PO₄)₇晶体结构中，XO₆八面体通过磷氧四面体PO₄“手拉手”连接到Sr(4)的晶格格点。当X = Al时，相连接的Sr(4)-O键长分别是2.5872 Å与2.4767 Å；当X = Ga时，由于r (Ga³⁺)＞r (Al³⁺)，通过“手拉手”连接的Sr(4)空间会受到一定程度的挤压，其具体表现在相连接的Sr(4)-O键长变短（2.5849 Å和2.4740 Å）。而这种微小的空间收缩会减少发光中心Eu²⁺离子进入Sr(4)格位的含量，进而影响发射光谱中红光波段的强度，从而实现光谱调控。

为了进一步验证以上结论，该团队还制备了Sr₈CaAl_1-zGa_z(PO₄)₇: 0.03Eu²⁺ (z = 0, 0.4, 0.8, 1)固溶体荧光粉。从发射光谱中可以看出，随着Ga含量的增加，红光部分逐渐减弱，进一步验证了上述结论。此外，这种“阳离子尺寸效应”还可以拓展到其他具有类似晶体结构的荧光粉材料中，如Sr₉(Sc, Lu, Y)(PO₄)₇: Eu²⁺，其中Sc³⁺，Lu³⁺，Y³⁺离子半径相对较大，会更大程度的压缩Sr(4)位点的空间大小，从而减弱荧光粉的红光发射，呈现出黄绿或者绿光发射。最后，所制备SCXP荧光粉与商用蓝粉和400 nm的芯片封装的白光LED器件呈现出较高显色指数，这对于发展下一代高质量照明光源具有重要意义。

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https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131869