CaLu2Al4SiO12:Eu3+荧光粉的制备和发光性能研究

现代农业如植物工厂的快速发展对植物照明的需求不断扩大，发光强度高、热稳定性良好的深红色荧光粉是LED人工植物照明光源的关键材料。为研究Eu³⁺在CaLu_2-xAl₄SiO₁₂基质中的发光性能，采用高温固相法合成了新型CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xEu³⁺（x=0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.1）荧光粉，通过多种表征测试技术，系统地研究了荧光粉的晶体结构、微观形貌、荧光性质及热稳定性能，并初步探究了CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xEu³⁺在植物照明领域应用的可能性。通过XRD、Rietveld结构精修、EDS能谱和元素分布分析发现， Eu³⁺成功进入了CaLu₂Al₄SiO₁₂基质中。荧光光谱测试结果表明：在711 nm光的监测下，样品在280—500 nm范围出现了Eu³⁺的特征f-f跃迁吸收峰；在394 nm光的激发下，样品在550—750 nm范围出现了Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J （J=0、1、2、3、4）跃迁发射，其最强发射峰位于711 nm（⁵D₀-⁷F₄）处，Eu³⁺的最佳掺杂量x=0.5；Eu³⁺的荧光寿命衰减曲线和荧光发射光谱，证明了Eu³⁺在CaLu₂Al₄SiO₁₂基质中只占据一个晶体学格位；CaLu_1.5Al₄SiO₁₂:0.5Eu³⁺荧光粉在423 K下的发射峰积分强度为室温下的91.75%，表明了该荧光粉具有良好的热稳定性；CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xEu³⁺的深红色强发射峰位于711 nm处，与植物的光敏色素（P_FR）吸收波段相吻合，表明CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xEu³⁺是一种潜在的可用于LED植物照明的荧光粉。