高性能Ca3Bi(PO4)3:Eu3+红光荧光粉：从植物生长照明到高显色性白光LED的双功能应用

本文成功合成高热稳定性的Ca3Bi(PO4)3:Eu3+红光荧光粉，其在近紫外（n-UV）激发下呈现615 nm红色发射，423 K时发光强度保持室温的71.9%。该材料与植物光敏受体蛋白吸收光谱高度匹配，可显著提升光合效率；与商用蓝绿粉组合制备的白光LED实现高显色指数（Ra=90.3）和低色温（CCT=4898 K），在植物生长照明和高端照明领域展现巨大应用潜力。

　　

Highlight

高热稳定性的Ca₃Bi(PO₄)₃:Eu³⁺红光荧光粉成功通过高温固相法合成，其发光性能在远红光区域显著增强。与商用蓝绿荧光粉组合时，可实现高显色指数（R_a=90.3）和低相关色温（CCT=4898 K）的白光LED。在近紫外（n-UV）激发下，该荧光粉于615 nm处发出明亮红光，最佳掺杂浓度为0.24。在423 K（150 °C）高温下，CBPO:0.24Eu³⁺的发光强度仍保持室温值的71.9%，展现出优异的热稳定性。所制备的红光LED具有高色纯度，其光谱特性与植物光敏受体蛋白（P_FR/P_R）的吸收特性高度匹配，能有效提升光合作用效率。实验室植物生长实验证实，该红光LED可有效补充光照并促进植物生长。

Results and discussion

图1(a)展示了CBPO:xEu³⁺样品（x=0, 0.22, 0.23, 0.24）在15°–90°范围内的XRD图谱。各样品衍射峰与标准钙铋磷酸盐（PDF #85–2447）高度吻合，未检测到明显杂质，表明基质结晶度良好且Eu³⁺掺杂对晶格影响微小。CBPO基质为立方结构，空间群属于I-43d (220)。主要衍射峰包括(211)、(310)等五个特征峰（具体数据详见原文）。

Conclusion

我们通过高温固相法成功制备出具有高发光热稳定性的Ca₃Bi(PO₄)₃:Eu³⁺红光荧光粉。基于该荧光粉制备的红光LED器件在红光区域与植物光敏色素P_FR和P_R的吸收光谱高度匹配，色纯度高达98.8%。与商用(Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺蓝绿荧光粉混合后，在近紫外芯片激发下可获得优质白光输出，显色指数R_a达90.3，相关色温为4898 K。实验室植物生长实验进一步验证了其在促进植物生长方面的实际效果，展现出在植物工厂照明与高端白光LED领域的双重应用价值。