一种BCNO长余辉荧光粉的制备方法与流程

本发明的技术方案涉及氮化硼的碳氧化物，具体的说是长余辉BCNO荧光粉的制备方法。

背景技术：

硼碳氮氧化学式为BCNO，属于无机非金属材料，其主要用途在于发光领域，主要用于制作白光LED、OLED等，同时在长余辉发光材料中也有应用。

目前对于BCNO荧光粉研究较多，但是大多数合成方法使用的材料、方法单一。(X.F.Liu,S.Ye,G.P.Dong,Y.B.Qiao,J.Ruan,Y.X.Zhuang,Q.Zhang,G.Lin,D.P.Chen,J.R.Qiu,Spectroscopic investigation on BCNO-based phosphor:photoluminescence and long persistent phosphorescence J.Phys.D:Appl.Phys.42(2009)215409.)该文献报道了一种BCNO长余辉荧光粉的合成方法，但是该方法合成温度高，且反应得到的产物荧光和余辉效果不好。虽然已有的这些方法均可得到BCNO长余辉荧光粉，但是目前还没有方法使用甘氨酸合成BCNO长余辉荧光粉。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对当前技术的不足，提供一种合成新思路，利用甘氨酸作为碳源合成BCNO长余辉荧光粉的制备方法。该方法采用硼酸，三聚氰胺和甘氨酸作为原料，在合适的物料配比下，溶解在蒸馏水中，形成前驱体溶液。将前驱体溶液抽滤，烘干得到前驱体，经过适当时间的低温烧结，得到BCNO长余辉荧光粉产物。本方法原料价廉易得，制备过程简单方便，适合工业化生产的特点，得到了一种全新的碳源甘氨酸用于合成BCNO长余辉荧光粉。荧光粉发光性质和余辉性质优良。

本发明的技术方案是：

一种BCNO长余辉荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硼源、氮源和甘氨酸加入盛有到蒸馏水的容器中；其中，质量比为硼源：氮源：甘氨酸＝1:1：0.4～0.8；每100mL蒸馏水加0.4g～0.8g甘氨酸；

(2)将步骤(1)中的容器放入水浴锅中，在搅拌条件下加热至70～90℃直至溶液完全澄清；

(3)将步骤(2)中澄清液在室温下静置6～12小时，然后真空抽滤，得到固体前驱体；

(4)将步骤(3)中得到的前驱体放入马弗炉中，在600～750℃下加热2～6小时，得到的浅黄色粉末为BCNO长余辉荧光粉。

所述步骤(1)中所述的硼源为硼酸，氮源为三聚氰胺。

本发明的实质性特点为：

本发明可以通过控制反应原料甘氨酸中碳元素的配比来精确调控所得BCNO荧光粉发光峰位置。当前技术中，通过两步法，第一步通过液相法制备出BCNO前驱体，第二步通过自蔓延燃烧法制备出的BCNO荧光粉。相比于BCNO荧光粉见于报道的合成方法，如自蔓延燃烧法，虽然反应温度要求不高，但是得到了产物杂质多，并且反应不可控。也有用电纺的方法制备BCNO荧光粉，虽然得到的荧光粉纳米纤维形态好，具有多晶结构，但是工序繁琐，生产速度缓慢，合成效率低下。而本发明专利的关键之处在于使用甘氨酸作为碳源，通过将甘氨酸加入反应来改变产物的性质，得到具有长余辉效应的荧光粉。

本发明的有益效果是：

1.本发明方法所得到的BCNO长余辉荧光粉，PL图谱可看出发光峰强度高，清晰尖锐，没有其他杂峰出现。通过余晖衰减曲线可以看到，产物的余辉时间长，衰减速率慢，具有长余辉性质，在暗场中肉眼可观察时间超过10min。利用甘氨酸制备BCNO长余辉荧光粉的方法未见其他文献报道。

2.本发明方法中，无需高温煅烧，无需保护气体，降低了生产成本，有利于无毒害规模化合成和环境保护。

3.本发明方法简单，利于批量生产。本专利采用绿色，简便的方法得到BCNO长余辉荧光粉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为实施例1中BCNO长余辉荧光粉的XRD图谱。

图2为实施例1、2、3、4、5中BCNO长余辉荧光粉的PL图谱；其中，图2a为实施例1的激发光谱；图2b为实施例1-5的发射光谱；

图3为实施例1、2、3、4、5中的余辉衰减曲线。

图4为实施例1的余辉发射光谱。

具体实施方式

实施例1

(1)将1g硼酸，1g三聚氰胺，0.6g甘氨酸加入到盛有100mL蒸馏水的锥形瓶中；

(2)将步骤(1)中的锥形瓶放入水浴锅中，在搅拌条件下加热至90℃直至溶液完全澄清；

(5)将步骤(2)中锥形瓶在室温下静置12小时，等待BCNO荧光粉前驱体从水中完全析出，抽滤后利用真空泵将前驱体中多余水分去除；

(6)将步骤(3)中得到的前驱体放入马弗炉中，在650℃下加热2小时，得到的浅黄色粉末为BCNO长余辉荧光粉。

说明：

经过XRD测试，从图1可以看出BCNO长余辉荧光粉在26°和43°有明显的衍射峰，对应的是t-BN的(002)和(100)晶面，但是在16°与28°有微小的氧化硼峰位，说明我们得到的化合物中主要有结晶的BCNO，和少量的硼氧化合物，同时化合物也具有立方氮化硼的结构。

实施例2

将实施例1中步骤(1)中的甘氨酸含量定为0.4g，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例3

将实施例1中步骤(1)中的甘氨酸含量定为0.5g，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例4

将实施例1中步骤(1)的甘氨酸含量定为0.7g，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例5

将实施例1中步骤(1)的甘氨酸含量定为0.8g，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

说明：

通过以上改变荧光粉中，甘氨酸的加入量变化，令最终产物BCNO随之相对应改变。

从图2(a)可以看出，荧光粉具有宽的激发带，激发波长从260-330nm全覆盖，其他实施例的激发光谱与实施例1相比变化不大，故只放实施例1的激发光谱。图2(b)是实施例1、2、3、4、5样品的发射光谱，随着甘氨酸加入量的增加，发射峰位从384nm红移到430nm，我们可以看到通过调控甘氨酸的加入量可以得到从近紫外光到蓝光的光。图3是实施例1、2、3、4、5样品的余辉衰减曲线，从曲线中可以看出BCNO长余辉荧光粉的余辉寿命远远大于10min，并且当甘氨酸含量为0.6g时，余辉效果最好。这说明甘氨酸的加入量不仅影响发射峰的位置，同时也在影响余辉发光的强度。图4是实施例1的余辉发射曲线，与荧光发射光谱进行对比，可以看到余辉发光和荧光发光来自同一个发射中心，并且10min之后还有明显的发射峰。这说明了BCNO长余辉荧光粉余辉发光峰位与荧光发光峰位一致，因而我们可以通过改变甘氨酸的加入量来控制余辉的发射峰位。

实施例6

将实施例1中步骤(2)的搅拌温度调节为70℃，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例7

将实施例1中步骤(2)的搅拌温度调节为80℃，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例8

将实施例1中步骤(6)的反应时间调节为4h，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例9

将实施例1中步骤(4)的反应时间调节为6h，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例10

将实施例1中步骤(6)的反应温度调节为600℃，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例11

将实施例1中步骤(6)的反应温度调节为700℃，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

实施例12

将实施例1中步骤(6)的反应温度调节为750℃，其他步骤同实施例1。得到产物同实施例1。

本发明未尽事宜为公知技术。