一种荧光光谱可调的无机光致发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种荧光光谱可调的无机光致发光材料及其制备方法。所述无机光致发光材料由柠檬酸、硼酸和尿素为原料制备得到。其元素组成为：碳元素1～15wt％，硼元素16～43wt％，氮元素8～28wt％，氧元素21～45wt％，其中，所述碳元素是由柠檬酸分解并还原而成的少层石墨烯片。制备方法为：在空气气氛下，将所述柠檬酸溶液在600W～900W的微波功率条件下反应3～10min；将所述反应体系与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在400W～900W的微波功率条件下反应10～90min，冷却至室温，将收集到的固体研磨成粉，即得。本发明专利技术采用两步微波法制备无机光致发光材料，操作简单易于实现，而且可以通过控制原料比和微波功率及各步反应时间，制取多色光致发光材料。

Inorganic luminescent material with adjustable fluorescence spectrum and preparation method thereof

The invention provides an inorganic light emitting material with adjustable fluorescence spectrum and a preparation method thereof. The inorganic luminescent material is prepared by citric acid, boric acid and urea as raw materials. The composition of the elements is as follows: the carbon element is 1 to 15wt%, the boron element is between and 43wt%, the nitrogen element is between the ages of 8 and 28wt%, and the oxygen element is from about 21 to 45wt%. The preparation method is as follows: in the atmosphere, the citric acid solution at 600W ~ 900W under the reaction conditions of microwave power of 3 ~ 10min; the reaction system with the boric acid and urea mixed solution, the microwave power at 400W ~ 900W condition was 10 ~ 90min, cooling to room temperature. The collected solid grinding into powder, namely. The invention adopts the two step microwave method to prepare inorganic light emitting material, the operation is simple and easy to realize, and can be prepared by controlling the raw material ratio, microwave power and reaction time of each step.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种荧光光谱可调的无机光致发光材料及其制备方法。
技术介绍
发光物质已成为人们生产生活中不可或缺的重要材料，目前发光材料的基质主要有以下几类化合物：硫系、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等。对于发光材料而言，除基质材料外，激活剂或共激活剂也非常重要，通常激活剂选用稀土元素，但稀土元素价格昂贵、合成温度高(900℃)、需要保护气氛(氮气或氩气)或还原性气氛(氢气)烧结且其氧化物和氯化物有较大毒性(JournalofTheElectrochemicalSociety,2009,156(5):81～84.)。其他一些发光材料则需要高温高压等较高的制备条件(J.Electrochem.Soc.,2010,157(10):329～333.)。因此，经济环保的发光材料的制备和应用成为必要。BCNO是一种非稀土掺杂发光的荧光材料，它具有低毒环保、合成成本低、合成工艺简单、发光效率高、发光波长可调节等诸多优势，因而成为新一代发光材料的佼佼者(Adv.Mater.,2008,20(17):3235～3238.)。申请号为201310097837.8的中国专利技术专利申请公开了一种宽激发和发射光谱的BCNO荧光粉的制备方法，它以三聚氰胺、硼酸和乙三醇为原料制备BCNO荧光粉，但其反应时间较长，所得材料发光效率较低；申请号为201410724748.6的中国专利技术专利和申请号为201410719862.X的中国专利技术专利分别申请公开了一种橙红色光和红色光发射可调BCNO荧光粉的制备方法，这两种制备方法反应步骤较多，制备过程相对复杂。专利
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种原材料易获取、制备方法简便的无机光致发光材料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种无机光致发光材料。本专利技术所提供的无机光致发光材料，由柠檬酸、硼酸和尿素为原料制备得到，其元素组成为：碳元素1～15wt％，硼元素16～43wt％，氮元素8～28wt％，氧元素21～45wt％，其中，所述碳元素是由柠檬酸分解并还原而成的少层石墨烯片。上述无机光致发光材料是按照包括下述步骤的方法制备得到的：1)分别配制柠檬酸溶液、硼酸与尿素的混合溶液；2)在空气气氛下，将所述柠檬酸溶液在600W～900W(优选700W～850W)的微波功率条件下反应3～10min，得到含石墨烯的反应体系；将所述含石墨烯的反应体系与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在400W～900W(优选700W～850W)的微波功率条件下反应10～90min，冷却至室温，将收集到的固体研磨成粉，得到无机光致发光材料。上述方法步骤1)中，所述硼酸与尿素的混合溶液中硼酸与尿素的质量比为1:3～20；所述硼酸与尿素的总质量与所述柠檬酸溶液中的柠檬酸的质量比为300～150:1。所述柠檬酸溶液可按照包括下述步骤的方法进行配制：先将柠檬酸溶于40ml的离子水中，再经5～20min超声处理，得到均匀稳定溶液，其中，所述超声的功率为30～70W、频率为30～70KHz。所述硼酸与尿素的混合溶液可按照包括下述步骤的方法进行配制：将硼酸、尿素加入去离子水50ml中，再经10～60min超声处理，得到均匀分散的硼酸与尿素的混合溶液，其中，所述超声功率为30～70W、频率为30～70KHz。本专利技术中，原料配比与反应条件对材料的发光光谱有重要影响，改变原料配比，微波功率、反应时间可得到不同颜色光谱的光致发光材料。进一步，所述硼酸与尿素质量比为1:11；所述硼酸与尿素的总质量与柠檬酸的质量比为300:1，所述步骤2)中，在“790～820W”(优选800W)微波功率条件下，柠檬酸溶液微波反应5min后，与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在“790W～820W”(优选800W)微波功率条件下反应30min，得到灰白色粉末，其在紫外(365nm)激发下，呈现蓝色荧光。进一步，所述硼酸与尿素质量比为1:5；所述硼酸与尿素的总质量与柠檬酸的质量比为150:1，所述步骤2)中，在“790～820W”(优选800W)微波功率条件下，柠檬酸溶液微波反应3min后，与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在“790W～820W”(优选800W)微波功率条件下反应25min，得到灰白色粉末，其在紫外(365nm)激发下，呈现紫色荧光。进一步，所述硼酸与尿素质量比为1:3；所述硼酸与尿素的总质量与柠檬酸的质量比为200:1，所述步骤2)中，在“690～710W”(优选700W)微波功率条件下，柠檬酸溶液微波反应10min后，与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在“690～710W”(优选700W)微波功率条件下反应50min，得到灰色粉末，其在紫外(365nm)激发下，呈现黄色荧光。进一步，所述硼酸与尿素质量比为1:9；所述硼酸与尿素的总质量与柠檬酸的质量比为250:1，所述步骤2)中，在“840～870W”(优选850W)微波功率条件下，柠檬酸溶液微波反应8min后，与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在“840～870W”(优选850W)微波功率条件下反应30min，得到灰色粉末，其在紫外(365nm)激发下，呈现淡蓝色荧光。进一步，所述硼酸与尿素质量比为1:5；所述硼酸和尿素的总质量与柠檬酸的质量比为120:1，所述步骤2)中，在“790～820W”(优选800W)微波功率条件下，柠檬酸溶液微波反应6min后，与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在“790～820W”(优选800W)微波功率条件下反应40min，得到灰色粉末，其在紫外(365nm)激发下，呈现橘黄色荧光。进一步，所述硼酸与尿素质量比为1:6；所述硼酸与尿素的总质量与柠檬酸的质量比为180:1，所述步骤2)中，在“840～870W”(优选850W)微波功率条件下，柠檬酸溶液微波反应3min后，与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在“840～870W”(优选850W)条件下微波反应90min，得到灰色粉末，其在紫外(365nm)激发下，呈现红色荧光。本专利技术采用两步微波法制备无机光致发光材料，操作简单易于实现，而且可以通过控制原料比和微波功率及各步反应时间，制取多色光致发光材料。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)原材料无毒无害，易于获取；(2)制作方法简单，不会对环境造成危害；(3)发光强度高，亮度好；(4)通过控制工艺条件，可制取多色光致发光材料。在紫外线(365nm)激发下，荧光颜色呈现橘黄色、黄色、蓝色、红色、淡蓝色等。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的光致发光材料的扫描电镜图。图2为本专利技术实施例2制备得到的光致发光材料的扫描电镜图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行说明，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1本实施例之无机光致发光材料是由柠檬酸、硼酸和尿素经两步法微波反应生成，所得产物呈灰白色粉末。元素组成为：碳元素6wt％，硼元素34wt％，氮元素19wt％，氧元素41wt％，其中碳元素是柠檬酸分解并还原而成的少层石墨烯片(见图1)。本实施例之无机光致发光材料的制备方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机光致发光材料，由柠檬酸、硼酸和尿素为原料制备得到，其元素组成，以质量百分含量计，为：碳元素1～15wt％，硼元素16～43wt％，氮元素8～28wt％，氧元素21～45wt％，其中，所述碳元素是由柠檬酸分解并还原而成的少层石墨烯片。

【技术特征摘要】
1.一种无机光致发光材料，由柠檬酸、硼酸和尿素为原料制备得到，其元素组成，以质量百分含量计，为：碳元素1～15wt％，硼元素16～43wt％，氮元素8～28wt％，氧元素21～45wt％，其中，所述碳元素是由柠檬酸分解并还原而成的少层石墨烯片。2.权利要求1所述的无机光致发光材料的制备方法，包括下述步骤：1)分别配制柠檬酸溶液、硼酸与尿素的混合溶液；2)在空气气氛下，将所述柠檬酸溶液在600W～900W的微波功率条件下反应3～10min，得到含石墨烯的反应体系；将所述含石墨烯的反应体系与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在400W～900W的微波功率条件下反应10～90min，冷却至室温，将收集到的固体研磨成粉，即得到无机光致发光材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述硼酸与尿素的混合溶液中硼酸与尿素的质量比为1:3～20；所述硼酸与尿素的总质量与所述柠檬酸溶液中的柠檬酸的质量比为300～150:1。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述硼酸与尿素质量比为1:11；所述硼酸与尿素的总质量与柠檬酸的质量比为300:1；步骤2)中，在790～820W微波功率条件下，柠檬酸溶液微波反应5min后，与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在790W～820W微波功率条件下反应30min，得到灰白色粉末，其在紫外激发下，呈现蓝色荧光。5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述硼酸与尿素质量比为1:5；所述硼酸与尿素的总质量与柠檬酸的质量比为150:1；步骤2)中，在790～820W微波功率条件下，柠檬酸溶液微波反应3min后，与所述硼酸与尿素的混合溶液混合，在790W～820W微波功率条件下反应25min，...

【专利技术属性】
技术研发人员：康越，马天，李伟，黄献聪，王庆春，祖媛媛，蒋毅，李伟萍，郭亚飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军总后勤部军需装备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11