XRD成果速递：HPXRD助力无机偏钒酸盐荧光粉高压致结构相变与光电性能调控研究

2026-05-25 10:44:53 安徽国科仪器科技有限公司

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引言

碱金属偏钒酸盐AVO₃（如CsVO₃）因具有高内部量子效率和在400至800nm范围内的宽带发射光谱可调性，作为极具潜力的白光发光荧光粉备受关注。在常压下，CsVO₃具有Pbcm对称性的正交结构，发光来源于VO₄四面体中电子的电荷转移跃迁。然而，探索其在极端高压环境下的结构演变及光电性能调控机制，是进一步开发新型发光材料的有效途径。

此研究结合理论预测与实验测试，深入探索了CsVO₃荧光粉在高压下的结构演化与光学调制。实验过程中结合高压原位X射线衍射（XRD）技术（HPXRD，安徽国科仪器，GKINST Co. ,LTD.），揭示了CsVO₃从正交相（Pbcm）到单斜相（Pc）的高压致结构相变。XRD特征衍射峰随压力的演变清晰证实了该相变过程伴随着VO₄四面体的扭曲与重新取向，为材料发光性能的改变提供了坚实的结构证据。

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实验概述

来自上海高压科学与技术先进研究中心的曾桥石研究团队利用金刚石对顶砧（DAC）对CsVO₃进行了高达20GPa的原位高压XRD和光谱表征。XRD图谱证实，常压下样品的衍射峰均归属于正交Pbcm结构，而随着压力的升高，晶体结构逐渐转变为单斜Pc相。

图1 CsVO₃ 在不同压力下的粉末 X 射线衍射（XRD）图谱

伴随着晶格相变和VO₄四面体结构的扭曲，CsVO₃的发光性能发生了显著的超宽带发射调制：发射峰位置从542nm宽幅红移至672nm，半高宽（FWHM）从158nm显著展宽至194nm，这使得CsVO₃在加压后呈现出极佳的白光发射趋势。

图2 随着压力从常压升至高压，PL 发光峰位显著红移，半高宽（FWHM）展宽

此外，原位紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）与第一性原理计算进一步表明，在约12GPa压力处，材料发生了由直接带隙向间接带隙的转变，这一光电属性的改变与XRD所观测到的结构相变压力点高度吻合。

图3 CsVO₃在常压和高压下的晶体结构图、VO₄四面体的扭曲情况，以及相对焓变的计算结果

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结论

本研究通过高压调控手段，实现了对无机偏钒酸盐荧光粉CsVO₃晶体结构和光电性能的有效调制。该工作不仅为理解偏钒酸盐荧光粉的结构演化与光学响应规律提供了全新见解，也为开发和设计新型高压无机固态发光材料提供了重要的科学基础。

[1].XingZ,JieY,SunY,etal.Pressureinducedstructuraltransitionandoptoelectronicmodificationininorganicmetavanadatephosphor[J].TheJournalofChemicalPhysics,2026,164(16):164701.

HPXRD设备简介：

高压X射线衍射仪HPXRD，针对高压X射线衍射的独特性，采用最先进的光源及旋转中心定位法，打造全球首套专用于高压晶体学的X射线衍射仪，独特的设计与同步辐射技术匹配，可用于高压粉末和单晶两种衍射实验，实现一机两用。

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• 超灵敏X射线单光子计数器：可选Pilatus3 R-CdTe、Eiger2 R CdTe 4M、Mar345成像板探测器，高性能、大面积；

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