综述：硼酸盐基发光材料：结构对热稳定性和发光特性影响的全面综述

（编辑推荐）本综述系统梳理了硼酸盐荧光粉（Borate phosphors）近百年发展历程，重点解析了其晶体结构（BO3/BO4单元）、稀土掺杂（RE3+）机制与热稳定性关联，揭示了通过配位化学调控实现高效固态照明（SSL）和WLED应用的创新路径。

　　

历史演变中的硼酸盐荧光粉

硼酸盐荧光粉的发展可追溯至1930年代对天然矿物（如硬硼钙石）的研究。这类材料凭借独特的[BO₃]^3-和[BO₄]^5-结构单元，逐步取代传统硅酸盐成为固态照明（SSL）的核心材料。早期研究聚焦于碱土金属硼酸盐体系，而现代研究则通过稀土离子（如Eu³⁺/Tb³⁺）掺杂实现光谱精准调控。

晶体结构与位点工程的艺术

硼酸盐的发光性能与其晶体结构紧密相关。正交晶系的LaBO₃和YBO₃等基质，通过调控稀土离子占据的晶格位点（如八面体或十二面体位），可显著改变4f-4f跃迁效率。高配位数阳离子（如Ba²⁺的CN=12）形成的刚性"笼状结构"，能有效抑制温度引起的荧光猝灭（Thermal Quenching）。

发光机制的多维解析

材料发光源于宿主-激活剂的协同作用：

1. 1.

   基础跃迁：f-f跃迁产生锐线光谱（如Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂红光），d-f跃迁则形成宽带发射（如Eu²⁺的4f⁶5d→4f⁷）

2. 2.

   晶体场效应：BO₄四面体比BO₃平面更强的配体场可分裂5d能级

3. 3.

   声子耦合：低振动能量的B-O键（<600 cm^-1）减少非辐射跃迁

新型基质的突破性进展

近期开发的K_xNa_5-xB₂P₃O₁₃:Eu²⁺等材料，通过引入[PO₄]^3-杂化阴离子，将热稳定性提升至150°C以上。而NaBa₄Al₂B₈O₁₈Cl₃:Eu²⁺则利用氯离子调控晶格应变，实现93%的量子效率。

热稳定性的结构密码

硼酸盐的耐热优势源于：

• •

  三维网状结构：如Y₂CaB₁₀O₁₉中[BO₃]∞链的共价键网络

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  高熔点特性：Ba₃Y(BO₃)₃的分解温度>1200°C

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  能量传递优化：KSr₄B₃O₉:Ce³⁺/Ln³⁺中敏化剂-激活剂间距调控

未来发展的挑战与机遇

当前研究需突破窄带发射（FWHM<50nm）和深红光（650-680nm）材料的瓶颈。通过机器学习辅助的"晶体位点工程"，或将加速开发适用于micro-LED和植物照明的特种硼酸盐荧光粉。