当前，假冒伪劣商品、药品、文件及货币等问题已成为威胁社会经济稳定的重要隐患，每年造成巨大经济损失。传统防伪技术如标签、全息图、二维码等存在易被复制、防伪级别低等缺陷，难以满足实际需求。荧光防伪技术因其操作简便、隐蔽性好、成本低廉等优势受到广泛关注，但多数荧光材料仅呈现单色、静态、单模式发光，防伪能力有限。开发具有多模式发光特性的单组分荧光材料成为提升防伪水平的关键方向。BaZrSi₃O₉基质材料因其良好的发光性能和长余辉特性被持续研究，但Eu²⁺掺杂样品在近紫外区的吸收效率受限，制约了其发光效率。引入Bi³⁺作为敏化剂可有效吸收近紫外光并高效传递能量给Eu²⁺，该策略在多种基质中已获验证。然而，Bi³⁺/Eu²⁺共掺杂BaZrSi₃O₉体系的系统性研究尚不充分，其多模式发光机制及在高端防伪领域的应用潜力有待深入挖掘。

在这项研究中，研究人员采用高温固相法合成了一系列Bi³⁺和Eu²⁺共掺杂的BaZrSi₃O₉荧光粉，系统研究了其结构特征、发光性能及防伪应用。X射线衍射分析表明所有样品均对应BaZrSi₃O₉标准相，Bi³⁺和Eu²⁺优先取代Ba²⁺位点。扫描电镜显示样品由1–5微米粒径的不规则颗粒组成，元素分布均匀。X射线光电子能谱证实Eu²⁺与Eu³⁺共存，且Bi³⁺信号随Eu²⁺掺杂增强而减弱，提示Eu²⁺优先占据晶格位点。光谱分析揭示Bi³⁺的宽带发射与Eu²⁺的激发带存在显著重叠，证实二者间存在高效能量传递。通过调控Eu²⁺掺杂浓度（0–0.1）和激发波长（270–420纳米），荧光粉发光颜色可从黄色连续调控至青绿色。优化样品BZSO:0.03Bi³⁺,0.05Eu²⁺在365纳米紫外光激发下呈现青绿色发光，与聚乙烯醇复合制备的柔性薄膜在停止激发后可维持余辉约4秒，余辉时长随Eu²⁺浓度增加而延长。该薄膜兼具良好柔韧性、透明度和加工性，在25–150℃范围内具有可控的热致变色特性，且经水浸泡后发光性能保持稳定。

研究表明，Bi³⁺/Eu²⁺共掺杂策略成功实现了BaZrSi₃O₉荧光粉的多模式发光功能。能量传递机制有效提升了Eu²⁺发光强度，多晶格位点共存导致光谱连续可调。优化样品在w-LED器件中应用可将显色指数提升至93，色温降至4609K，有效填补了传统白光LED的青光缺口。所制备的BZSO:0.03Bi³⁺,0.05Eu²⁺/PVA复合薄膜集成了多色荧光、长余辉、热致变色等多种防伪模式，突破了单一或双模式发光技术的局限。该材料体系在保持优异热稳定性和防水性的同时，实现了颜色动态调控与可持续发光，为高端防伪提供了新思路。这项工作不仅开发了一种兼具照明与防伪功能的多功能发光材料，也为单组分多模式发光材料的设计提供了重要参考，对推动信息显示、安全防伪等领域的技术发展具有积极意义。

来源：“材料研究进展”公众号