Enhancing Thermal Stability of Li3Cs2Ba2-<italic style="font-style: italic">x</italic>Sr<italic style="font-style: italic">x</italic>B3P6O24∶Eu2+ Phosphor <italic style="font-style: italic">via</italic> Cation Substitution

SUO Huixian; SONG Zhi; KANG Xiaojiao; LI Xinming; ZHOU Fei; LYU Wei

doi:10.37188/CJL.20220407

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Enhancing Thermal Stability of Li₃Cs₂Ba_2-_xSr_xB₃P₆O₂₄∶Eu²⁺ Phosphor via Cation Substitution

Synthesis and Properties of Materials | 更新时间：2023-06-15

- Enhancing Thermal Stability of Li₃Cs₂Ba_2-_xSr_xB₃P₆O₂₄∶Eu²⁺ Phosphor via Cation Substitution
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 44, Issue 5, Pages: 837-844(2023)
- 作者机构：
  
  1.东莞理工学院电子工程与智能化学院，广东东莞　523808
  2.华南师范大学信息光电子科技学院，广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室，广东广州　510006
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Dongguan Science and Technology of Social Development Program(20221800905152);Dongguan Sci-tech Commissoner Program(20221800500192);Guangdong Provincial Key Laboratory of Intelligent Disaster Prevention and Emergency Technologies for Urban Lifeline Engineering(2022B1212010016)
- DOI：10.37188/CJL.20220407
  CLC： O482.31
- Received：08 December 2022，
  
  Revised：2022-12-16，
  
  Published：05 May 2023
- 稿件说明：
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索慧娴,宋志,康晓娇等.阳离子替换提升Li₃Cs₂Ba_2-_xSr_xB₃P₆O₂₄∶Eu²⁺荧光粉热稳定性[J].发光学报,2023,44(05):837-844.

SUO Huixian,SONG Zhi,KANG Xiaojiao,et al.Enhancing Thermal Stability of Li₃Cs₂Ba_2-_xSr_xB₃P₆O₂₄∶Eu²⁺ Phosphor via Cation Substitution[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(05):837-844.
索慧娴,宋志,康晓娇等.阳离子替换提升Li₃Cs₂Ba_2-_xSr_xB₃P₆O₂₄∶Eu²⁺荧光粉热稳定性[J].发光学报,2023,44(05):837-844. DOI： 10.37188/CJL.20220407.

SUO Huixian,SONG Zhi,KANG Xiaojiao,et al.Enhancing Thermal Stability of Li₃Cs₂Ba_2-_xSr_xB₃P₆O₂₄∶Eu²⁺ Phosphor via Cation Substitution[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(05):837-844. DOI： 10.37188/CJL.20220407.

摘要

热猝灭性能极大程度上限制了发光材料的应用，如何改善发光材料的热稳定性这一课题受到了广泛关注。本文通过高温固相法制备了一系列浓度梯度的Li

∶0.03Eu

荧光粉，并对该系列荧光粉进行了表征，对其XRD、激发发射光谱、荧光寿命、热猝灭性能进行了分析。结果表明，通过阳离子Sr替代Ba的方法不但改善了晶格结构，提升了样品的发光强度，而且使原发光材料的热稳定性能进一步得到了提高。对于Li

∶Eu

样品，在150 ℃下的发光强度已经可以达到常温下的79%，通过Sr替换Ba，该强度能够进一步提高到87%。相关分析及结论可为荧光粉热稳定性的改善提供思路与依据。

Abstract

One of the more critical attributes of inorganic phosphors is the thermal quenching properties. In this study， we attempt to improve the photoluminescence and thermal quenching behavior by cation substitution. The optical， structural property， the thermal stability， and lifetime decay properties of phosphors were investigated. The results indicate that Sr substitution of Ba in Li

∶Eu

system could not only improve the luminous efficiency but also achieve better thermal stability at high temperature. This new series of blue luminescent materials have potential applications in LED applications. More importantly， we demonstrate a strategy to develop highly efficient， thermally stable phosphors.

关键词

Keywords

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FANG M H ， BAO Z ， HUANG W T ， et al . Evolutionary generation of phosphor materials and their progress in future applications for light-emitting diodes ［J］. Chem. Rev. ， 2022 ， 122 （ 13 ）： 11474 - 11513 . doi: 10.1021/acs.chemrev.1c00952 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00952

QIAO J W ， ZHAO J ， LIU Q L ， et al . Recent advances in solid-state LED phosphors with thermally stable luminescence ［J］. J. Rare Earths ， 2019 ， 37 （ 6 ）： 565 - 572 . doi: 10.1016/j.jre.2018.11.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.jre.2018.11.001

DANG P P ， WANG W ， LIAN H Z ， et al . How to obtain anti-thermal-quenching inorganic luminescent materials for light-emitting diode applications ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2022 ， 10 （ 6 ）： 2102287-1-18 . doi: 10.1002/adom.202102287 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202102287

张曦月，张乐，孙炳恒，等 . 高功率密度激发荧光材料的反常热猝灭效应［J］. 发光学报， 2021 ， 42 （ 10 ）： 1458 - 1481 . doi: 10.37188/CJL.20210202 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210202

ZHANG X Y ， ZHANG L ， SUN B H ， et al . Abnormal thermal quenching effect of high power density excited fluorescent materials ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2021 ， 42 （ 10 ）： 1458 - 1481 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20210202 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210202

KIM Y H ， ARUNKUMAR P ， KIM B Y ， et al . A zero-thermal-quenching phosphor ［J］. Nat. Mater. ， 2017 ， 16 （ 5 ）： 543 - 550 . doi: 10.1038/nmat4843 http://dx.doi.org/10.1038/nmat4843

ZHONG J Y ， ZHAO W R ， DU F ， et al . Identifying the emission centers and probing the mechanism for highly efficient and thermally stable luminescence in the La 3 Si 6 N 11 ∶Ce 3+ phosphor ［J］. J. Phys. Chem. C ， 2018 ， 122 （ 14 ）： 7849 - 7858 . doi: 10.1021/acs.jpcc.8b00683 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b00683

WEI Y ， CAO L ， LV L M ， et al . Highly efficient blue emission and superior thermal stability of BaAl 12 O 19 ∶Eu 2+ phosphors based on highly symmetric crystal structure ［J］. Chem. Mater. ， 2018 ， 30 （ 7 ）： 2389 - 2399 . doi: 10.1021/acs.chemmater.8b00464 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b00464

HE S ， ZHANG L L ， WU H ， et al . Efficient super broadband NIR Ca 2 LuZr 2 Al 3 O 12 ∶Cr 3+ ，Yb 3+ garnet phosphor for pc-LED light source toward NIR spectroscopy applications ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2020 ， 8 （ 6 ）： 1901684-1-7 . doi: 10.1002/adom.201901684 http://dx.doi.org/10.1002/adom.201901684

KIM Y H ， KIM H J ， ONG S P ， et al . Cation-size mismatch as a design principle for enhancing the efficiency of garnet phosphors ［J］. Chem. Mater. ， 2020 ， 32 （ 7 ）： 3097 - 3108 . doi: 10.1021/acs.chemmater.0c00095 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c00095

LIU H M ， LIANG H W ， ZHANG W Y ， et al . Improving the thermal stability and luminescent efficiency of （Ba， Sr） 3 SiO 5 ∶Eu 2+ phosphors by structure， bandgap engineering and soft chemistry synthesis method ［J］. Chem. Eng. J. ， 2021 ， 410 ： 128367-1 - 9 . doi: 10.1016/j.cej.2020.128367 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2020.128367

KHAN M A ， LI Y Y ， LIN H ， et al . Syntheses of six and twelve membered borophosphate ring structure with nonlinear optical activity ［J］. J. Solid State Chem. ， 2016 ， 243 ： 259 - 266 . doi: 10.1016/j.jssc.2016.05.030 http://dx.doi.org/10.1016/j.jssc.2016.05.030

王一航，连雪珠，徐华伟，等 . 热稳定性优异的单一基质白光Cs 2 Li 3 Sr 2 B 3 （PO 4 ） 6 ∶Dy 3+ 荧光粉发光性能［J］. 发光学报， 2022 ， 43 （ 5 ）： 676 - 683 .

WANG Y H ， LIAN X Z ， XU H W ， et al . Single-phase white light-emitting phosphor Cs 2 Li 3 Sr 2 B 3 （PO 4 ） 6 ∶Dy 3+ with excellent thermal stability ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2022 ， 43 （ 5 ）： 676 - 683 . （in Chinese）

ZHANG L J ， LI Y Y ， LIU P F ， et al . Li 3 Cs 2 M 2 B 3 P 6 O 24 （ M =Pb， Sr）： borophosphates with double six-membered ring of ［BP 2 O 8 ］ 3- ［J］. Dalton Trans. ， 2016 ， 45 （ 16 ）： 7124 - 7130 . doi: 10.1039/c6dt00498a http://dx.doi.org/10.1039/c6dt00498a

CHEN H ， DING J Y ， DING X ， et al . Synthesis， crystal structure， and luminescence properties of tunable red-emitting nitride solid solutions （Ca 1– x Sr x ） 16 Si 17 N 34 ∶Eu 2+ for white LEDs ［J］. Inorg. Chem. ， 2017 ， 56 （ 18 ）： 10904 - 10913 . doi: 10.1021/acs.inorgchem.7b01021 http://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.7b01021

XIA Z G ， ZHUANG J Q ， LIAO L B ， et al . Synthesis and luminescence properties of Ba 2 Gd（BO 3 ） 2 Cl∶Eu 2+ phosphor ［J］. J. Electrochem. Soc. ， 2011 ， 158 （ 11 ）： J359 - J362 . doi: 10.1149/2.050111jes http://dx.doi.org/10.1149/2.050111jes

WANG X C ， ZHAO Z Y ， WU Q S ， et al . Synthesis， structure， and luminescence properties of SrSiAl 2 O 3 N 2 ∶Eu 2+ phosphors for light-emitting devices and field emission displays ［J］. Dalton Trans. ， 2015 ， 44 （ 24 ）： 11057 - 11066 . doi: 10.1039/c5dt00800j http://dx.doi.org/10.1039/c5dt00800j

YANG Z Y ， ZHAO Y F ， ZHOU Y Y ， et al . Giant red-shifted emission in （Sr， Ba）Y 2 O 4 ∶Eu 2+ phosphor toward broadband near-infrared luminescence ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2022 ， 32 （ 1 ）： 2103927-1-12 . doi: 10.1002/adfm.202103927 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202103927

LIU D J ， YUN X H ， DANG P P ， et al . Yellow/orange-emitting AB Zn 2 Ga 2 O 7 ∶Bi 3+ （ A = Ca， Sr； B = Ba， Sr） phosphors： optical temperature sensing and white light-emitting diode applications ［J］. Chem. Mater. ， 2020 ， 32 （ 7 ）： 3065 - 3077 . doi: 10.1021/acs.chemmater.0c00054 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c00054

SUN X K ， HUANG Z Z ， FU X H ， et al . Generation of warm white light by doping Sm 3+ in Ca 3 TeO 6 ∶Dy 3+ fluorescent powders ［J］. Ceram. Int. ， 2020 ， 46 （ 9 ）： 14252 - 14256 . doi: 10.1016/j.ceramint.2020.02.058 http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.02.058

LÜ W ， HAO Z D ， ZHANG X ， alet ， et al . Eu 2+ -activated Ca 8 Zn（SiO 4 ） 4 Cl 2 ： an intense green emitting phosphor for blue light emitting diodes ［J］. J. Electrochem. Soc. ， 2011 ， 158 （ 2 ）： H124 - H127 .

赵旺，平兆艳，郑庆华，等 . 白光发光二极管用SrGdLiTeO 6 ∶Eu 3+ 红色荧光粉的浓度猝灭和温度猝灭行为［J］. 物理学报， 2018 ， 67 （ 24 ）： 247801-1-10 .

ZHAO W ， PING Z Y ， ZHENG Q H ， et al . Concentration and thermal quenching of SrGdLiTeO 6 ∶Eu 3+ red-emitting phosphor for white light-emitting diode ［J］. Acta Phys. Sinica ， 2018 ， 67 （ 24 ）： 247801-1-10 . （in Chinese）

WANG D ， YIN Q R ， LI Y X ， et al . Concentration quenching of Eu 2+ in SrO·Al 2 O 3 ∶Eu 2+ phosphor ［J］. J. Lumin. ， 2002 ， 97 （ 1 ）： 1 - 6 . doi: 10.1016/s0022-2313(01)00413-6 http://dx.doi.org/10.1016/s0022-2313(01)00413-6

LONG J Q ， CHU F J ， WANG Y Z ， et al . M 8 MgSc（PO 4 ） 7 ∶ x Dy 3+ （ M = Ca/Sr） single-phase full-color phosphor with high thermal emission stability ［J］. Inorg. Chem. ， 2017 ， 56 （ 17 ）： 10381 - 10386 . doi: 10.1021/acs.inorgchem.7b01268 http://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.7b01268

QIN C X ， HUANG Y L ， SHI L ， et al . Thermal stability of luminescence of NaCaPO 4 ∶Eu 2+ phosphor for white-light-emitting diodes ［J］. J. Phys. D： Appl. Phys. ， 2009 ， 42 （ 18 ）： 185105-1-5 . doi: 10.1088/0022-3727/42/18/185105 http://dx.doi.org/10.1088/0022-3727/42/18/185105

LIN Y C ， BETTINELLI M ， KARLSSON M ， et al . Unraveling the mechanisms of thermal quenching of luminescence in Ce 3+ -doped garnet phosphors ［J］. Chem. Mater. ， 2019 ， 31 （ 11 ）： 3851 - 3862 . doi: 10.1021/acs.chemmater.8b05300 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b05300

ZHANG S Y ， HUANG Y L ， NAKAI Y ， et al . The luminescence characterization and thermal stability of Eu 2+ ions-doped NaBaPO 4 phosphor ［J］. J. Am. Ceram. Soc. ， 2011 ， 94 （ 9 ）： 2987 - 2992 . doi: 10.1111/j.1551-2916.2011.04481.x http://dx.doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04481.x

LIN Y C ， KARLSSON M ， BETTINELLI M ， et al . Inorganic phosphor materials for lighting ［J］. Top. Curr. Chem. ， 2016 ， 374 （ 2 ）： 21-1-47 . doi: 10.1007/s41061-016-0023-5 http://dx.doi.org/10.1007/s41061-016-0023-5

KHAN W U ， KHAN W U ， PENG Y ， et al . Robust thermal performance of red-emitting phosphor composites for white light-emitting diodes： energy transfer and oxygen-vacancy induced electronic localization ［J］. J. Colloid Interface Sci. ， 2021 ， 600 ： 219 - 228 . doi: 10.1016/j.jcis.2021.04.139 http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2021.04.139

BLASSE G . Thermal quenching of characteristic fluorescence ［J］. J. Chem. Phys. ， 1969 ， 51 （ 8 ）： 3529 - 3530 . doi: 10.1063/1.1672543 http://dx.doi.org/10.1063/1.1672543

POORT S H M ， JANSSEN W ， BLASSE G . Optical properties of Eu 2+ -activated orthosilicates and orthophosphate s ［J］. J. Alloys Compd. ， 1997 ， 260 （ 1-2 ）： 93 - 97 . doi: 10.1016/s0925-8388(97)00140-0 http://dx.doi.org/10.1016/s0925-8388(97)00140-0

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