射線光電子能譜、紅外光譜和發(fā)射光譜測量，測試結(jié)果分別如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示。圖1是硼酸和α -丙氨酸為1:1和1:10時650度燒結(jié)12小時制備的BCNO熒光粉的X射線衍射圖，樣品在26度和43度附近存在兩個較寬的衍射峰，通過與標準PDF卡片比較(H)F#45-0895)，表明BCNO熒光粉的結(jié)構(gòu)為錯層BN六角結(jié)構(gòu)；并且樣品在33、44度、58度和62度附近存在尖銳的衍射峰，通過與標準PDF卡片比較(PDF#06-0634)，表明制備的樣品中含有少量的三氧化二硼。圖2是硼酸和α-丙氨酸為1:1時650度燒結(jié)12小時制備的BCNO熒光粉的掃描電鏡圖，結(jié)果表明樣品的形貌不規(guī)則，顆粒尺寸在5微米至100微米。圖3是硼酸和α -丙氨酸為1:1時650度燒結(jié)12小時制備的BCNO熒光粉的X射線光電子能譜圖，結(jié)果表明樣品存在B、C、N、0四種元素。圖4給出的是硼酸和α -丙氨酸為1:1和1:10時650度燒結(jié)12小時制備的BCNO熒光粉的紅外吸收光譜圖，由圖4可以看出，BCNO熒光粉中含有B-N、B-N-B、B-O、B-C、C-C、C-H等化學鍵。通過分析以上4個圖，可以得出制備的熒光粉由B、C、N、O組成，樣品為錯層BN六角結(jié)構(gòu)，并且各元素之間存在化學鍵。圖5是硼酸和α -丙氨酸為1:1時不同燒結(jié)溫度制備的BCNO熒光粉在370nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖，由圖5可知，熒光粉的發(fā)射光譜在黃橙光波段，發(fā)射峰位置在570nm附近，并且發(fā)射峰位置隨著燒結(jié)溫度的升高略有紅移，但是發(fā)射光譜強度隨著燒結(jié)溫度的升高先增大后減小，當燒結(jié)溫度為650度時，BCNO熒光粉的發(fā)射光譜強度最強，通過改變燒結(jié)溫度可以使最佳發(fā)射光譜強度達到原來的6倍。此外，由于我們的樣品燒結(jié)時間都比較長，燒結(jié)時間相差20分鐘以內(nèi)基本對光譜不產(chǎn)生影響，因此該方法制備的BCNO熒光粉具有良好的穩(wěn)定性和可重復性。
[0031]實施例5:在不同燒結(jié)時間下制備橙光發(fā)射BCNO熒光粉。
[0032]步驟1:按照化學摩爾比I:1稱量硼酸(0.02mol)和α -丙氨酸(0.02mol)，將稱量好的硼酸和α -丙氨酸放入烘箱中進行加熱預處理，加熱溫度為120度，加熱時間為5小時，加熱完成后自然冷卻至室溫；
[0033]步驟2:將加熱預處理后的硼酸和α -丙氨酸放入燒杯，然后加入30毫升去離子水，并且進行加熱攪拌，加熱溫度為60°C，持續(xù)攪拌時間為5小時；然后將溶液溫度升高至120度，直至將水完全蒸干，得到BCNO的前軀體；
[0034]步驟3:將上步制備的BCNO前軀體放入氧化鋁；t甘禍中，將氧化鋁；t甘禍放入馬弗爐進行燒結(jié)，馬弗爐以每分鐘5度的升溫速率升至650°C。在該溫度下燒結(jié)8小時。燒結(jié)結(jié)束后關(guān)閉馬弗爐并自然冷卻至室溫。最后將取出的樣品研磨40分鐘即得橙光發(fā)射BCNO熒光粉。
[0035]實施例6，
[0036]其他步驟同實施例5，不同之處在于步驟3中的燒結(jié)時間由8小時改為12小時。
[0037]實施例7，
[0038]其他步驟同實施例5，不同之處在于步驟3中的燒結(jié)時間由8小時改為16小時。
[0039]實施例8，
[0040]其他步驟同實施例5，不同之處在于步驟3中的燒結(jié)時間由8小時改為24小時。
[0041]測試結(jié)果:利用低溫燒結(jié)前軀體采用不同燒結(jié)時間^50°C燒結(jié))制備了橙光發(fā)射BCNO熒光粉，對熒光粉進行了 X射線衍射、掃描電鏡、X射線光電子能譜、紅外光譜和發(fā)射光譜測量。圖6是硼酸和α -丙氨酸為1:1時650度燒結(jié)不同時間制備的BCNO熒光粉在370nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖。由圖6可知，在8_24小時范圍內(nèi)該熒光粉的發(fā)射光譜在黃橙光波段，發(fā)射峰位置在570nm附近，并且發(fā)射峰位置隨著燒結(jié)時間的增加基本不變，但是發(fā)射光譜強度隨著燒結(jié)時間的增加先升高后降低，當燒結(jié)時間為12小時，BCNO熒光粉的發(fā)射光譜強度最強，通過改變燒結(jié)時間可以使最佳發(fā)射光譜強度達到原來的3倍。
[0042]實施例9:不同摩爾比的硼酸和α -丙氨酸時制備橙紅光發(fā)射BCNO熒光粉。
[0043]步驟1:按照化學摩爾比1:1稱量硼酸和α -丙氨酸，硼酸固定在0.02mol，將稱量好的硼酸和α -丙氨酸放入烘箱中進行加熱預處理，加熱溫度為120度，加熱時間為6小時，加熱完成后自然冷卻至室溫；
[0044]步驟2:將加熱預處理后的硼酸和α-丙氨酸放入燒杯，然后加入40毫升去離子水，并且進行加熱攪拌，加熱溫度為60°C，持續(xù)攪拌時間為5小時；然后將溶液溫度升高至120度，直至將水完全蒸干，得到BCNO的前軀體；
[0045]步驟3:將上步制備的BCNO前軀體放入氧化鋁；t甘禍中，將氧化鋁；t甘禍放入馬弗爐進行燒結(jié)，馬弗爐以每分鐘5度的升溫速率升至650°C。在該溫度下燒結(jié)12小時。燒結(jié)結(jié)束后關(guān)閉馬弗爐并自然冷卻至室溫。最后將取出的樣品研磨40分鐘即得橙光發(fā)射BCNO熒光粉。
[0046]實施例10，
[0047]其他步驟同實施例9，不同之處在于步驟I中的硼酸和α -丙氨酸的摩爾比由1:1改成1:3。
[0048]實施例11，
[0049]其他步驟同實施例9，不同之處在于步驟I中的硼酸和α -丙氨酸的摩爾比由1:1改成1:5。
[0050]實施例12，
[0051]其他步驟同實施例9，不同之處在于步驟I中的硼酸和α -丙氨酸的摩爾比由1:1改成1:8。
[0052]實施例13，
[0053]其他步驟同實施例9，不同之處在于步驟I中的硼酸和α -丙氨酸的摩爾比由1:1改成1:10。
[0054]測試結(jié)果:采用不同摩爾比的硼酸和α -丙氨酸(650度燒結(jié)12小時)制備了橙紅光發(fā)射BCNO熒光粉，對熒光粉進行了 X射線衍射、掃描電鏡、X射線光電子能譜、紅外光譜和發(fā)射光譜測量。圖7是采用不同摩爾比的硼酸和α-丙氨酸制備的BCNO熒光粉在370nm激發(fā)下的歸一化發(fā)射光譜圖。由圖7可知，硼酸和α-丙氨酸的摩爾比在1:1-1:10范圍內(nèi)該熒光粉的發(fā)射光譜范圍在橙紅光范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，發(fā)射峰位置隨著硼酸和α-丙氨酸的摩爾比增加由570nm紅移至610nm。由發(fā)射光譜圖可知，我們以硼酸和α-丙氨酸為原料制備的BCNO熒光粉的發(fā)射光譜確實在橙紅光波段，并且通過改變硼酸和α -丙氨酸的摩爾比可以方便的調(diào)節(jié)BCNO熒光粉的發(fā)射光譜范圍。
[0055]根據(jù)以上結(jié)果，可以看出本發(fā)明提出的方法避免了尿素的使用，在較低的溫度(600?700°C )下采用低溫燒結(jié)制備出橙紅光發(fā)射可調(diào)的BCNO熒光粉，并且克服了尿素燃燒法制備BCNO熒光粉對燒結(jié)時間敏感的不足。此外，通過液相加熱攪拌可以使原料進行充分混合均勻并提高反應的均勻性和可控性，易于批量生產(chǎn)。本發(fā)明通過改變燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間和硼酸與α -丙氨酸的摩爾比確定了橙紅光發(fā)射BCNO熒光粉的工藝條件。
[0056]以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。
[0057] 本發(fā)明未盡事宜為公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種橙紅光發(fā)射可調(diào)BCNO熒光粉的制備方法，其特征為包括以下步驟: 步驟1:將硼酸和α -丙氨酸按比例放入烘箱中進行加熱預處理，加熱溫度為110~130° C，加熱時間為4-6小時，加熱完成后自然冷卻至室溫；其中，物料摩爾比為硼酸:α-丙氨酸=I:1~10 ； 步驟2:將加熱預處理后的硼酸和α-丙氨酸隨即放入反應器中，再加入去離子水使硼酸和α -丙氨酸溶解，然后40~60。C攪拌4~6小時；然后將溶液溫度升高至110~130度，直至將水蒸干，得到BCNO的前軀體； 步驟3:將上步制備的BCNO前軀體升溫至600 ~ 700 ° C下進行燒結(jié)，升溫速率為每分鐘5度，燒結(jié)時間為8~24小時，燒結(jié)結(jié)束后自然冷卻至室溫；最后將取出的產(chǎn)物研磨30-60分鐘，即得橙紅光發(fā)射可調(diào)BCNO熒光粉。
2.如權(quán)利要求1所述的橙紅光發(fā)射可調(diào)BCNO熒光粉的制備方法，其特征為所述的溶液的攪拌為電磁攪拌或者機械攪拌，低速攪拌，轉(zhuǎn)速為50~100轉(zhuǎn)/分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明為一種橙紅光發(fā)射可調(diào)BCNO熒光粉的制備方法，該方法包括以下步驟：步驟1：將硼酸和α-丙氨酸放入烘箱中進行加熱預處理，加熱溫度為110~130 °C，加熱時間為4-6小時，加熱完成后自然冷卻至室溫；步驟2：將加熱預處理后的硼酸和α-丙氨酸隨即放入反應器中，再加入去離子水然后40~60 °C攪拌4~6小時；然后將溶液溫度升高至110~130度，直至將水蒸干，得到BCNO的前軀體；步驟3：將上步制備的BCNO前軀體升溫至600~700 °C下燒結(jié)8~24小時，自然冷卻至室溫即得橙紅光發(fā)射可調(diào)BCNO熒光粉。該發(fā)明僅需要兩種原料，通過液相法合成BCNO前軀體，再采用低溫燒結(jié)制備得到橙紅光發(fā)射BCNO熒光粉。
【IPC分類】C09K11-65, C01B35-14
【公開號】CN104531146
【申請?zhí)枴緾N201410724748
【發(fā)明人】張興華, 賈小波, 劉輝, 盧遵銘, 孟凡斌, 唐成春
【申請人】河北工業(yè)大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月2日