目前,具有颜色可调性,高的发射亮度的荧光粉是LED转换型器件的急需材料。而基于对基质结构的调控是实现对材料性能调控的一种有效手段。Bi³⁺的6s6p电子裸露在电子的最外层,导致其对周围的环境变化很敏感,所以Bi³⁺是一种很好地依赖于基质体系的发光离子,当Bi³⁺周围配位环境或Bi³⁺周围阴离子基团发生改变时,Bi³⁺的发光特性就会发生改变。基于Bi³⁺此发光特性,本文以Ca₅（BO₃）₃F为基质,以Bi³⁺为激活剂,采用高温固相法合成了一系列Ca₅（BO₃）₃F:Bi³⁺,Ca₅（BO₃）_3-x（PO₄）_xF:Bi³⁺和Ca_5-xM_x（BO₃）₃F:Bi³⁺(x=Na⁺,Sr²⁺,Ba²⁺)荧光粉,通过改变Bi³⁺的掺杂浓度改变其周围的配位环境,引入新阴离子基团改变其周围阴离子基团环境,以及通过对基质阳离子组分的取代实现对Bi³⁺周围配体环境的更大程度的调控。研究了Bi³⁺的发光特性与周围环境变化的关系,实现了Bi³⁺在Ca₅（BO₃）₃F中发光特性的调控,具体的研究结果如下:（1）为了探索Bi³⁺发光特性与其周围的配位环境变化的关系,合成了一系列Bi³⁺单掺杂的Ca₅（BO₃）₃F荧光粉。在Ca₅（BO₃）₃F中含有三个不同的Ca²⁺格位可以被Bi³⁺替代,随着Bi³⁺的掺杂浓度增加,Bi³⁺在基质中占据不同的格位导致其周围的配位环境发生变化,从而引起Ca₅（BO₃）₃F:Bi³⁺发射光谱的移动,其发射波长可以从蓝色调至青色,实现了Bi³⁺在Ca₅（BO₃）₃F中发光颜色的调控。这是因为Bi³⁺占据了不同的Ca²⁺格位从而引起了不同程度的电子云扩散效应和晶体场劈裂。为了研究Bi³⁺的发光特性与电子云扩散效应的关系,质心位移值被计算,其值与多面体的共价性和平均键长有关系,共价性是影响它的主要因素。与此同时,Bi³⁺的发光特性与晶体场劈裂的关系也被详细讨论。晶体场劈裂与Bi³⁺离子间的相互作用、晶体场劈裂能和晶体的扭曲度有关。Ca₅（BO₃）₃F:Bi³⁺发射光谱是不对称的,同时会随着激发波长的改变而改变,这表明所得的宽带发射至少来自两个发光中心,通过荧光衰减曲线验证了Ca₅（BO₃）₃F:Bi³⁺中含有三个发光中心。一方面,考虑到电子云扩散效应和晶体场劈裂,三个发光中心的来源可以通过Bi³⁺的6s6p能级在基质中的总位移（D（A））确定。另一方面,三个发光中心的来源可以通过多面体平均键长的变化趋势确定。此外,通过Bi³⁺到Eu³⁺的能量传递,实现了荧光粉发光颜色更大范围的调节,其发射波长可以从青色调为红色。并对Bi³⁺到Eu³⁺的能量传递机理进行了研究。（2）为了探索Bi³⁺发光特性与其周围阴离子基团变化的关系,合成了一系列Ca_5-y（BO₃）_3-x（PO₄）_xF（CBP_xF）:yBi³⁺（y=0.05,0.15,x=0-3）,Ca_5-y（PO₄）_3-X（BO₃）_XF（CPB_XF）:y Bi³⁺（y=0.05,0.15;X=0-1）,Ca_4.9（PO₄）₃F（CPF）:0.1Eu³⁺和Ca_4.95（PO₄）₃F（CPF）:0.05Bi³⁺,nCaF₂/CaCl₂（n=0-0.1）荧光粉。在CBP_xF:0.15Bi³⁺（x=0-3）中,用（PO₄）^3-去取代（BO₃）^3-,其发射峰位置保持不变,且发射强度快速降低,其潜在原因可能是平面三角形（PO₄）^3-的形成,通过CPB_XF:yBi³⁺（y=0.05,0.15;X=0-1）实验对其进行了验证。在CPB_XF:yBi³⁺（y=0.05,0.15;X=0-1）中,用（BO₃）^3-去取代（PO₄）^3-,P-O键会出现断裂导致（PO₄）^3-从四配位变为三配位（0.55（PO₄）₃F（ICSD-9444）转变为Ca₅（PO₄）₃F（ISCD-30261）,这种结构转变会阻止Bi³⁺被还原为Bi²⁺。而且,Bi³⁺在三配位的（PO₄）^3-中不发光,但是Bi³⁺在三配位的（BO₃）^3-中发光,所以在CPB_XF:yBi³⁺（y=0.05,0.15;0.54/BO₃）^3-的形成,导致荧光粉的发射强度逐渐增强,且发射峰突然从553nm变为474nm。由以上分析可以得出结论,在CBP_xF:yBi³⁺（y=0.05,0.15;x=0-3）中,其晶体结构应该是从Ca₅（BO₃）₃F（ISCD-65763）变为Ca₅（PO₄）₃F（ISCD-30261）,之后变为Ca₅（PO₄）₃F（ISCD-9444）,其发射峰位置不变,且发射强度快速降低是由于平面三形（PO₄）^3-的形成引起的。此外,通过CPF:0.05Bi³⁺,nCaF₂/CaCl₂（n=0-0.1）和CPF:0.1Eu³⁺实验验证得出,通过减小激活离子周围的电负性或者增加激活离子的电离能,可增加Bi³⁺被还原为Bi²⁺的速率。（3）为了更深一步探索Bi³⁺的发光特性与其周围配位环境变化的关系,合成了一系列Ca_4.85-xM_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺(M=Na⁺,Sr²⁺和Ba²⁺)荧光粉,通过对基质阳离子组分调控的方式实现了对Bi³⁺周围配体环境更大程度的改变。Na⁺,Sr²⁺和Ba²⁺阳离子的引入,使Ca₅（BO₃）F基质产生了更多的弗伦克尔（Frenkel）缺陷,从而使Ca_4.85（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺荧光粉的发射强度增强。同时,晶胞的体积越大,共价性越强,晶体产生的弗伦克尔缺陷数目越多,其主要受共价性的影响。所以,尽管Ca_4.85-xSr_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺的晶胞体积比Ca_4.85-xNa_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺晶胞体积大,但由于Na⁺和Sr²⁺的共价性基本相同,从而导致二者在浓度猝灭点时拥有相同的缺陷深度（E-_α）和缺陷密度（）。此外,在浓度猝灭点,Ca_4.85-xSr_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺（x=0.07）和Ca_4.85-xNa_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺（x=0.08）还具有相同的扭曲度,导致二者的发射强度一致。与Ca_4.85-xM_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺(M=Na⁺,Sr²⁺)相比,Ca_4.85-xBa_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺有更大的晶胞体积和共价性导致其在其浓度猝灭点有更深的缺陷深度（）和更大的缺陷密度（）,但是Ca_4.85-xBa_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺（x=0.1）的晶胞扭曲度与Ca_4.85-xSr_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺（x=0.08）和Ca_4.85-xNa_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺（x=0.07）相一致,导致三者在浓度猝灭点的发射强度相一致。由于Ca_4.85-xNa_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺,Ca_4.85-xSr_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺和Ca_4.85-xBa_x（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺扭曲度改变速率的不同,所以三者的浓度猝灭点不同。同理,通过引入阴离子Cl^-,也可以使基质产生更多的的弗伦克尔缺陷,从而使Ca_4.85（BO₃）₃F:0.15Bi³⁺荧光粉的发射强度增强。