[发明专利]一种无机光致发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机光致发光材料及其制备方法，尤其是涉及一种用紫外线激发能产生包括白色光在内的多色光的无机光致发光材料及其制备方法。

背景技术

近年来，白光LED因其体积小、寿命长、能耗少、安全稳定性能好、对环境无污染等特性而被业内人士誉为第四代固态照明器件，备受关注，并得到了快速发展和广泛应用。白光是多种颜色的混合光，目前实现白光LED主要有以下途径：（1）商业化做法：以460 nm的InGaN蓝光芯片涂上一层YAG黄光荧光粉，利用蓝光和被照的荧光粉转化出555nm波长黄光，混合而得到肉眼所需的白光，这种方法制管工艺简单，成本低，但是白光LED的寿命被荧光粉的寿命限制（目前约一万余小时），能量也有损耗；（2）利用蓝光管芯和黄色光管芯封装成双管芯的白光LED，但这种白光中缺少红光光谱成分，光源的选色指数较低，而色温较高；（3）利用蓝光管芯、绿色管芯和红光管芯封装成三管芯白光LED，这种白光LED工艺复杂，制作难度大；（4）日本亿友公司开发出一硒化锌的白光LED，但放光功率较差。近期研究较多的是利用紫光单芯片加上红、蓝、绿三基色荧光粉封装成白光LED，可以得到高质量的白光，但红色荧光粉存在转换效率及亮度均较低的问题，远远低于蓝、绿色荧光粉，难以满足高性能器件的应用需求。因此有必要开发能够被紫光有效激发的新型白光发光材料。

申请号为200680048833.9的中国发明专利申请公开了一种黄光无机发光材料及利用该无机发光材料的白光发射装置，与YAG荧光粉一样，这种白光发射装置的寿命短，能量利用率低；申请号为200810007451.2的中国发明专利申请公开了硼酸盐荧光材料与白光发光装置，硼酸盐荧光材料的结构式为M_a（M_b）_1-XBO₃：（M_c）_x，Ma是Li、Na等，其成分非常复杂，且所得的白光材料是由各颜色粉末混合而得。申请号为200310113506.5的中国发明专利公开了含硼的白光LED用荧光粉及其制造方法和所制成的电光源，含硼的白光LED荧光粉材料是由红、蓝、绿三种发光粉末混合所得，这种方法工艺比较复杂，步骤较多。Kikuo Okuyama 等人（Adv. Mater. 2008, 20, 3235–3238）用聚乙二醇和硼酸、尿素进行反应制得一种无机多色发光材料，但在其所得材料中，未能一次性制得发白光发光材料，因此，使用这种材料制备白光LED时，仍涂覆到蓝光LED上，能量损失大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种制备方法简便，一次性制得在紫外线（365nm）激发下可发出多色光，尤其是发出白色光的无机光致发光材料及其制备方法。

本发明之无机光致发光材料，呈白色或灰色粉末状，元素组成为：硼25－45wt％（优选28－42wt％）、碳1-20wt%（优选2－19wt%）、氮8-22wt％（优选10-20wt%）、氧30-50wt%（优选33-45wt%），其中碳以单原子层石墨烯的形式存在。

本发明之无机光致发光材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）原料称量：按比例称量硼酸、尿素、氧化石墨烯（所述氧化石墨烯制备方法参见：Chem Mater 2009; 21(23):5674-5680.），其中硼酸与尿素的质量比为1: 8～16，硼酸和尿素的总质量与氧化石墨烯的质量比为1～60:1； 

（2）配制混合溶液：将步骤（1）称量的硼酸、尿素和氧化石墨烯混合均匀，加相当于硼酸、尿素和氧化石墨烯混合物总质量4～15倍的去离子水配制成混合溶液，超声20～60min，所述超声功率为40～60W，频率为30～60KHz，获得均匀稳定分散的硼酸、尿素、氧化石墨烯混合溶液；

（3）干燥脱水处理：将步骤（2）配制好的硼酸、尿素、氧化石墨烯混合溶液，置于烘箱内， 在60～90℃（优选80℃）烘蒸24h～72h（优选36h～48h），至水分完全去除，得固态混合料，再研磨成粉；

（4）高温反应：将步骤（3）所得粉状混合料装入瓷碗内，放置于充满空气气氛的马弗炉中，以10℃/min～15℃/min的升温速率升温至500℃～1000℃（优选700℃～900℃），保温5～30min，再冷却至室温，研磨成粉，即得无机光致发光材料。