CN106867527B - 一种Mn2+掺杂的BCNO基发光材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，由基质BCNO发光材料和掺杂化合物MnX组成，所述MnX为Mn2+的碳酸盐、氧化物、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。其制备方法包括以下步骤：称取硼酸、尿素、PEG和MnX，全部混合后加入蒸馏水，再搅拌至完全溶解，之后，在110℃条件下保温12～24小时，得到BCNO：Mn2+前驱体，最后，将BCNO：Mn2+前驱体在750℃条件下保温45分钟，得到所述Mn2+掺杂的BCNO基发光材料。本发明Mn2+掺杂的BCNO基发光材料相比于同比例的BCNO发光材料，发光强度得到大大增强，其发射强度是同等条件下不加MnX的发光材料的1.5～2.5倍，并且存在6000秒以上的余辉。

Description

一种Mn2+掺杂的BCNO基发光材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光材料领域，具体地说涉及一种Mn2+掺杂的BCNO基发光材料及其制备方法。
背景技术
传统的发光材料大多依赖于稀土元素作为激活剂或共激活剂掺杂其中而发光，稀土元素不仅价格昂贵，而且存在一定的毒性，在制备过程中通常需要高温，高压或保护气氛。
而硼碳氮氧(BCNO)具有六方氮化硼结构，是一种非稀土掺杂的发光材料，BCNO 发光材料不仅合成温度低，没有高压限制，而且可以直接在空气气氛中合成，制备的样品具有良好的热稳定性和化学稳定性，而且波长随着组分的变化，在390～620纳米范围内可调。
但是，BCNO与其他商用荧光粉相比存在发光效率低的问题，影响了其在显示及信息存储材料领域的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种发光强度得到大大增强的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，由基质BCNO发光材料和掺杂化合物MnX组成，所述MnX为Mn2+的碳酸盐、氧化物、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种。
进一步地，其中，B与Mn的摩尔比为1000：2.5～40。
进一步地，所述BCNO发光材料的硼氮碳源采用硼酸、尿素和PEG。
进一步地，其中，硼酸、尿素、PEG与MnX的摩尔比为1000：5000：1～2.5：2.5～ 40。
进一步地，所述MnX为MnCO3、MnO、Mn(NO3)2、Mn(OH)2、MnCl2中的至少一种。
上述Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的制备方法，包括以下步骤：
称取硼酸、尿素、PEG和MnX，全部混合后加入蒸馏水，再搅拌至完全溶解，之后，在110℃条件下保温12～24小时，得到BCNO：Mn2+前驱体，最后，将BCNO：Mn2+前驱体在750℃条件下保温45分钟，得到所述Mn2+掺杂的BCNO基发光材料。
本发明与现有技术相比具有显著优点：
1.本发明Mn2+掺杂的BCNO基发光材料相比于同比例的BCNO发光材料，发光强度得到大大增强，其发射强度是同等条件下不加MnX的BCNO发光材料的1.5～2.5倍，并且存在6000秒以上的余辉；
2.本发明Mn2+掺杂的BCNO基发光材料是一种宽激发范围的发光材料，其激发波段随组分发生变化，样品的激发波长在270～465纳米之间可调；
3.本发明Mn2+掺杂的BCNO基发光材料可以通过改变PEG含量在400～500纳米之间调节发射波段；
4.本发明Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的制备方法可在空气气氛下完成合成，方法简单，制备原材料硼酸、尿素、PEG、MnX价格低廉，发光性能优良，可实现大规模生产及应用。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，以400纳米为监控波长的激发光谱和以300纳米为激发波长的发射光谱。
图2为本发明实施例2制备的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，以425纳米为监控波长的激发光谱和以300纳米为激发波长的发射光谱。
图3为本发明实施例3制备的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，以400纳米为监控波长的激发光谱和以300纳米为激发波长的发射光谱。
图4为本发明实施例4制备的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，以395纳米为监控波长的激发光谱和以300纳米为激发波长的发射光谱。
图5为本发明实施例5制备的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，以392纳米为监控波长的激发光谱和以300纳米为激发波长的发射光谱。
图6为本发明实施例6制备的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，以399纳米为监控波长的激发光谱和以300纳米为激发波长的发射光谱。
图7为本发明实施例7制备的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，以434纳米为监控波长的激发光谱和以300纳米为激发波长的发射光谱。
图8为本发明实施例8制备的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，以500纳米为监控波长的激发光谱和以300纳米为激发波长的发射光谱。
图9为实施例1、6、7、8的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱图。
图10为实施例6的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料与相同原料比例下合成的BCNO 基发光材料发射光谱对比图。
图11为实施例6制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的余辉衰减曲线。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
本实施例Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的原材料摩尔比为硼酸：尿素：PEG： MnCO3＝1000：5000：1：2.5。
称取原材料硼酸1.2366g、尿素6g、PEG 0.4g、碳酸锰0.0058g，全部混合后加入蒸馏水，再加热搅拌至完全溶解，然后放入110℃的烘箱中保温12～24小时，得到BCNO： Mn2+前驱体，最后，将BCNO：Mn2+前驱体取出，转移到管式炉中以5～10℃/min加热到 750℃保温45分钟，后随炉冷却至室温，即得Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，整个合成过程在空气气氛下完成。
本实施例制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱见图1，由图1可知，其激发峰主要在300和360纳米处，主要激发波段在27～370纳米，主要发射峰在400纳米处，主要发射波段在350～450纳米。
实施例2
本实施例与实施例1相似，仅原材料的配比不同，具体为硼酸：尿素：PEG： MnCO3＝1000：5000：1：5，硼酸用量不变，其他步骤同实施例1。
本实施例制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱见图2，由图2可知，其激发峰主要在300、350和370纳米处，主要激发波段在260～390纳米，主要发射峰在430 纳米处，主要发射波段在400～480纳米。
实施例3
本实施例与实施例1相似，仅原材料的配比不同，具体为硼酸：尿素：PEG： MnCO3＝1000：5000：1：10，硼酸用量不变，其他步骤同实施例1。
本实施例制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱见图3，由图3可知，其激发峰主要在300和370纳米处，主要激发波段在270～380纳米，主要发射峰在400纳米处，主要发射波段在380～450纳米。
实施例4
本实施例与实施例1相似，仅原材料的配比不同，具体为硼酸：尿素：PEG： MnCO3＝1000：5000：1：30，硼酸用量不变，其他步骤同实施例1。
本实施例制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱见图4，由图4可知，其激发峰主要在300和370纳米处，主要激发波段在270～380纳米，主要发射峰在395纳米处，主要发射波段在350～430纳米。
实施例5
本实施例与实施例1相似，仅原材料的配比不同，具体为硼酸：尿素：PEG： MnCO3＝1000：5000：1：40，硼酸用量不变，其他步骤同实施例1。
本实施例制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱见图5，由图5可知，其激发峰主要在300和370纳米处，主要激发波段在270～380纳米，主要发射峰在392纳米处，主要发射波段在330～420纳米。
实施例6
本实施例与实施例1相似，仅原材料的配比不同，具体为硼酸：尿素：PEG： MnCO3＝1000：5000：1.5：20，硼酸用量不变，其他步骤同实施例1。
本实施例制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱见图6，由图6可知，其激发峰主要在300和360纳米处，主要激发波段在270～370纳米，发射峰在399纳米处，主要发射波段在340～440纳米。
实施例7
本实施例与实施例1相似，仅原材料的配比不同，具体为硼酸：尿素：PEG： MnCO3＝1000：5000：2：20，硼酸用量不变，其他步骤同实施例1。
本实施例制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱见图7，由图7可知，其激发峰分别在300、360和405纳米处，主要激发波段在270～415纳米，主要发射峰在434 纳米处，主要发射波段在380～430纳米。
实施例8
本实施例与实施例1相似，仅原材料的配比不同，具体为硼酸：尿素：PEG： MnCO3＝1000：5000：2.5：20，硼酸用量不变，其他步骤同实施例1。
本实施例制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱见图8，由图8可知，其激发峰主要在465纳米处，主要激发波段在300～480纳米，主要发射峰在500纳米处，主要发射波段在455～530纳米。
根据以上结果可以看到本发明制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料发光强度得到大大增强，通过改变Mn2+的含量和PEG的含量可以调节Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的激发和发射波段以及发光强度。
另外，对实施例1、6、7、8的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射光谱进行了比较，结果见图9，由图9可知，随着PEG含量的变化，Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发射峰位在400～500纳米范围内是可调节的。
对实施例6的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料与相同原料比例下合成的BCNO发光材料发射光谱进行了比较，结果见图10，由图10可知，在300纳米激发下，实施例6的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的发光强度是BCNO发光材料的2.5倍左右。表明本发明Mn2+掺杂的BCNO基发光材料发光性能优于不掺杂的BCNO样品。
图11为实施例6的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料的余辉衰减曲线，由图可知，其余辉存在时间超过6000秒。表明本发明实施例6的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料具有良好的长余辉发光效果。
本发明中对BCNO基发光材料起到提高发射强度作用的是Mn2+，因此当Mn2+是以其他化合物如MnO、Mn(NO3)2、Mn(OH)2或MnCl2的形进行掺杂时，所制得的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料同样能够达到上述效果，为简洁描述起见，本部分不再详述，按照上述的制备方法即可实施。
本发明Mn2+掺杂的BCNO基发光材料在可见波段具有良好的发光效率，该材料可以应用于信息显示、信息探测、激光材料和存储(长余辉)等方面。由于该发光材料发射波长在400～500纳米可调，很多DNA片段或其他有机材料的吸收及发射很多出现在400～ 500纳米波段，因此，该材料可以应用于生物材料的标记和成像等。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，其特征在于：由基质BCNO发光材料和掺杂化合物MnX组成，所述MnX为Mn2+的碳酸盐、氧化物、硝酸盐、氢氧化物、氯化物中的至少一种；所述BCNO发光材料的硼氮碳源采用硼酸、尿素和PEG，其中，硼酸、尿素、PEG与MnX的摩尔比为1000：5000：1～2.5：30～40；制备方法包括以下步骤：
称取硼酸、尿素、PEG和MnX，全部混合后加入蒸馏水，再搅拌至完全溶解，之后，在110℃条件下保温12～24小时，得到BCNO：Mn2+前驱体，最后，将BCNO：Mn2+前驱体在750℃条件下保温45分钟，得到所述Mn2+掺杂的BCNO基发光材料。
2.如权利要求1所述的Mn2+掺杂的BCNO基发光材料，其特征在于：所述MnX为MnCO3、MnO、Mn(NO3)2、Mn(OH)2、MnCl2中的至少一种。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104531146A (zh) * 2014-12-02 2015-04-22 河北工业大学 一种橙红光发射可调bcno荧光粉的制备方法
CN105505388A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 河北工业大学 一种bcno发光纳米片的制备方法
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104531146A (zh) * 2014-12-02 2015-04-22 河北工业大学 一种橙红光发射可调bcno荧光粉的制备方法
CN105505388A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 河北工业大学 一种bcno发光纳米片的制备方法
CN106867527A (zh) * 2017-03-17 2017-06-20 合肥工业大学 一种Mn2+掺杂的BCNO基发光材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A red emitting of manganese-doped boron carbon oxynitride (BCNO) phosphor materials: facile approach and photoluminescence properties;Bebeh W.Nuryadin等;《RSC Advances》;20170117;第7卷;第4161-4166页 *
Fabrication and Characterization of a Yellow-Emitting BCNO Phosphor for White Light-Emitting Diodes;Yutaka Kaihatsu等;《Electrochemical and Solid-State Letters》;20090109;第12卷(第3期);第J33-J36页 *

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