高性能零热猝灭蓝色荧光粉Na3Ba2Sr(PO4)3:Eu2+的研发及其在植物生长LED中的应用突破

针对商用蓝光荧光粉热猝灭严重、显色性不足等问题，研究人员设计出新型β-K2SO4结构荧光粉Na3Ba2Sr(PO4)3:Eu2+，其内/外量子效率达90.5%/57.4%，150℃下发光强度逆势提升至102.6%，且与叶绿素a/b光谱匹配度达80.9%/71.2%，为植物生长LED提供理想蓝光光源。

　　

在能源危机与环保需求的双重压力下，LED照明技术因其高效节能特性成为研究热点。然而，当前商用蓝光荧光粉如Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺存在热猝灭严重（发光强度随温度升高急剧下降）、显色性差等瓶颈问题，严重制约其在植物工厂等特殊照明场景的应用。传统解决方案如陶瓷包覆虽能改善热稳定性，却以牺牲发光效率为代价。面对这一"鱼与熊掌不可兼得"的困境，开发兼具高亮度与超强热稳定性的新型蓝光荧光粉成为行业迫切需求。

长沙理工大学（根据基金编号kq2208419推断）的研究团队另辟蹊径，从基质结构设计入手，选取具有β-K₂SO₄型结构的磷酸盐体系作为研究对象。通过精确调控Na⁺/Ba²⁺/Sr²⁺比例，成功合成新型Na₃Ba₂Sr(PO₄)₃（简称NBS321）基质，并创新性引入Eu²⁺作为发光中心。该成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》，为解决LED热管理难题提供了全新思路。

研究采用高温固相法合成样品，通过X射线衍射（XRD）精修确定晶体结构，结合高斯拟合和Van Uitert模型分析Eu²⁺占位偏好，利用量子效率测试系统和光谱分析仪评估光学性能，最终通过365 nm芯片封装验证实际应用效果。

【材料与合成】
采用化学计量比混合原料，经600℃预烧后于还原气氛中完成烧结，获得系列NBS321:xEu²⁺（x=0.01-0.15）样品。

【相结构】
XRD精修揭示晶体含四个阳离子位点：Na1O₆（M2）、(Na2/Sr1)O₇（M1）、(Na3/Ba2/Sr2)O₁₀（M3）和Ba1O₆（M4）。Eu²⁺优先占据M1和M3位，分别产生451 nm和422 nm双峰发射。

【光学性能】
最优样品NBS321:0.07Eu²⁺展现突破性性能：

1. 量子效率：内量子效率（IQE）90.5%，外量子效率（EQE）57.4%
2. 热稳定性：150℃下发光强度达室温的102.6%，色坐标偏移Δx/Δy仅3.14×10^-4/4.34×10^-4
3. 植物光谱匹配：与叶绿素a/b相似度指数（SR）达80.9%/71.2%

【结论】
该研究通过精准设计β-K₂SO₄型基质结构，首次实现Eu²⁺荧光粉的"零热猝灭"特性。所制备WLED具有5536K色温、90显色指数和(0.3316,0.3546)色坐标，不仅突破传统荧光粉"效率-稳定性"此消彼长的限制，更为植物工厂提供光谱可定制的高效光源。这种"基质结构调控-发光性能优化-应用场景适配"的研究范式，为新型功能荧光材料开发树立了标杆。