一种BCNO材料、其制备方法及其在荧光材料中的应用技术

本申请提供了一种BCNO材料、其制备方法及其在荧光材料中的应用。所述BCNO材料的形貌为平均粒径0.5μm～3μm的微球，该BCNO材料具有微米级尺度和球形形貌，粒径分布均匀，用于LED，可改善初始光通量和光衰，在LED领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种BCNO材料、其制备方法及其在荧光材料中的应用
本申请涉及一种BCNO材料的制备方法及其在荧光材料中的应用，属于无机材料制备领域。
技术介绍
目前的荧光粉材料大都以稀土元素作为激活剂而发光，不仅价格昂贵，合成温度较高(900℃以上)，需要保护气氛(氮气或氩气)或还原性气氛(氢气)烧结，而且稀土氯化物的毒性较大，严重污染环境。BCNO是一种非稀土掺杂发光的荧光粉，由于其不需要稀土元素掺杂即可发光而得到了广泛关注。BCNO荧光粉具有制备温度较低(700～900℃)、不需要保护气氛烧结(即在空气中实现烧结)、节能环保、激发光谱范围宽(从紫外到蓝光)、发射光谱可调(可见光范围)等众多优点，在白光LED照明和显示、荧光素、生物荧光成像、DNA标记和医学等领域具有广阔的应用前景。荧光粉颗粒形貌良好与否，直接影响到LED器件的初始光通量和光衰。对于同一类型的荧光粉，结晶良好、颗粒形貌规则的荧光粉亮度通常比较高，这个规律适用于各类型的荧光粉。目前，人们制备的BCNO材料主要是烧结法制备，得到的产物形貌不均一，烧结的大颗粒较多，这极不利于其在LED领域的应用。而具有形貌的BCNO的合成方法较少，目前人们采用熔盐法和硬模板法合成了BCNO纳米颗粒；采用静电纺丝方法合成了BCNO纳米线。目前为止还未见关于合成微米球BCNO的报道。在已知的合成方法中，一般都采用一种含硼物质作为碳源(如硼酸等)，含氮有机物作为氮源(如尿素、三聚氰胺等)，及一种含碳有机物作为碳源(如柠檬酸等)。另外，人们普遍采用尿素燃烧法(烧结温度为700～900℃，烧结时间为30～120分钟)合成BCNO荧光粉，该方法虽然工艺简单，但是该方法的形貌可控性较差。因此，合成均一球形貌的BCNO材料具有重要的研究意义。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供一种BCNO材料(硼碳氮氧材料)，该BCNO材料具有微米级尺度和球形形貌。所得BCNO材料粒径分布均匀，用于LED，可改善初始光通量和光衰，在LED领域具有广阔的应用前景。所述BCNO材料，其特征在于，所述BCNO材料的形貌为平均粒径0.5μm～3μm的微球。优选地，所述BCNO材料的形貌为平均粒径0.5μm～2.5μm的微球。进一步优选地，所述BCNO材料的形貌为平均粒径0.694μm～2.22μm的微球。优选地，所述BCNO材料的粒径分布标准偏差为0.05～0.4。进一步优选地，所述BCNO材料的粒径分布标准偏差为0.05～0.35。更进一步优选地，所述BCNO材料的粒径分布标准偏差为0.071～0.322。作为一种最优选的实施方式，所述BCNO材料的形貌为平均粒径0.694μm～1.99μm的微球，粒径分布标准偏差为0.071～0.168。根据本申请的又一方面，提供了一种BCNO材料的制备方法，该方法通过采用三聚氰胺甲醛树脂微球作为前驱体，同时起到氮源和碳源的作用，获得了微米球荧光粉；该方法简单环保，适合大规模工业化生产。所述BCNO材料的制备方法，其特征在于，以三聚氰胺甲醛树脂微球为氮源和碳源，以硼酸为硼源，于300℃～700℃下保持不少于10min得到。所述BCNO材料是指具有六方氮化硼结构的硼碳氮氧材料。本领域技术人员可根据最终需要制备得到的BCNO材料的要求，选择合适粒径范围的三聚氰胺甲醛树脂微球。优选地，所述三聚氰胺甲醛树脂微球的平均粒径为1μm～6μm。作为一种优选的实施方式，所述三聚氰胺甲醛树脂微球的平均粒径为4μm～6μm。作为又一种优选的实施方式，所述三聚氰胺甲醛树脂微球的平均粒径为1μm～2μm。作为一种实施方式，所述BCNO材料的制备方法至少包括以下步骤：a)获得三聚氰胺甲醛树脂微球；b)将三聚氰胺甲醛树脂微球置于硼酸溶液中，蒸发溶剂得到固体粉末；c)将步骤b)所得固体粉末置于600℃～800℃下保持不少于10min后，研磨即得到所述BCNO材料。步骤a)中的三聚氰胺甲醛树脂微球，既可以通过商业购买获得，也可以根据已有的文献报道合成或者自己合成。作为一种优选的方式，步骤a)中三聚氰胺甲醛树脂微球采用包括以下步骤的方法制备得到：将含有三聚氰胺、甲醛和水的原料置于160℃～190℃下保持4～10小时，降至室温后，经洗涤、干燥，即可得到所述三聚氰胺甲醛树脂微球。进一步优选地，先将含有三聚氰胺、甲醛和水的原料60℃～90℃下老化30分钟，再置于反应釜中，于160℃～190℃下保持4～10小时。优选地，所述含有三聚氰胺、甲醛和水的原料中，三聚氰胺、甲醛和水的摩尔比为0.01:0.11:0.5～0.01:0.12:1.6。优选地，步骤b)中三聚氰胺甲醛树脂与硼酸溶液中硼酸的质量比为5：1～5。进一步优选地，步骤b)中三聚氰胺甲醛树脂与硼酸溶液中硼酸的质量比为5：1～4。更进一步优选地，步骤b)中三聚氰胺甲醛树脂与硼酸溶液中硼酸的质量比为5：1～3.1。优选地，步骤b)中蒸发溶剂得到固体粉末在50℃～90℃下进行。优选地，步骤c)为将步骤b)所得固体粉末置于600℃～800℃下保持10min～60min。进一步优选地，步骤c)为将步骤b)所得固体粉末置于700℃～800℃下保持10min～60min。步骤c)中的温度影响BCNO材料的形貌，当温度为600℃～800℃时，均可得到微球形貌的BCNO材料，当温度为700℃～800℃时，所得微球的粒径均一性较好，当温度为700℃时，所得微球的粒径均一性最好。作为一种具体的实施方式，所述BCNO绿光微米球荧光粉的制备方法，其特征为包括以下步骤：步骤1：将三聚氰胺和甲醛溶液(浓度为37％-40％)分别加入到水中搅拌，在60℃下加热10分钟使其形成均一透明的溶液，然后继续在80℃下保持10分钟；其中，质量比为三聚氰胺：甲醛溶液：去离子水＝1.2:9.4:19.4；步骤2：将上步得到的溶液放入100ml反应釜中，在180℃条件下加热6h；降至室温后，用乙醇和水进行抽滤洗涤；70℃烘箱中干燥；得到前驱体三聚氰胺甲醛树脂球；步骤3：将0.1546克硼酸溶解到100毫升去离子水中，在80℃加热搅拌下完全溶解；再将0.5克三聚氰胺甲醛树脂球加入到硼酸溶液中，保持80℃直至蒸干得到白色固体粉末；步骤4：将上步得到的白色固体粉末在600～800℃下保持30分钟，烧结结束后立即取出；最后将取出的产物研磨后，即得到绿光BCNO微米球荧光粉。根据本申请的又一方面，提供一种荧光材料，其特征在于，含有上述任一BCNO材料、根据上述任一方法制备得到的BCNO材料中的至少一种。即，上述任一BCNO材料和/或根据上述任一方法制备得到的BCNO材料中的至少一种在荧光材料中的应用。优选地，所述荧光材料由上述任一BCNO材料、根据上述任一方法制备得到的BCNO材料中的至少一种组成。优选地，所述荧光材料为荧光粉。本申请的有益效果包括但不限于：(1)本申请所提供的BCNO材料，具有微米级尺度和球形形貌。所得BCNO材料的粒径均一性好，用于LED，可改善初始光通量和光衰，在LED领域具有广阔的应用前景。(2)本申请所提供的BCNO材料的制备方法，通过采用三聚氰胺甲醛树脂微球作为前驱体，同时起到氮源和碳源的作用，获得了微米球荧光粉；该方法简单环保，适合大规模工业化生产。(3)本申请所提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种BCNO材料，其特征在于，所述BCNO材料的形貌为平均粒径0.5μm～3μm的微球。

【技术特征摘要】
1.一种BCNO材料，其特征在于，所述BCNO材料的形貌为平均粒径0.5μm～3μm的微球。2.根据权利要求1所述的BCNO材料，其特征在于，所述BCNO材料的形貌为平均粒径0.5μm～2.5μm的微球。3.一种BCNO材料的制备方法，其特征在于，以三聚氰胺甲醛树脂微球为氮源和碳源，以硼酸为硼源，于600℃～800℃下保持不少于10min得到。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺甲醛树脂微球的平均粒径为1μm～6μm；优选地，所述三聚氰胺甲醛树脂微球的平均粒径为4μm～6μm；或者所述三聚氰胺甲醛树脂微球的平均粒径为1μm～2μm。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：a)获得三聚氰胺甲醛树脂微球；b)将三聚氰胺甲醛树脂微球置于硼酸溶液中，蒸发溶剂得到固体粉末；c)将步骤b)所得固体粉末置于600℃～800℃下保持不少于10min后，研磨即得到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉萍，方绍帆，李广社，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35