JP2001354954A - Ultrafine cadmium sulfide particle - Google Patents

Ultrafine cadmium sulfide particle

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JP2001354954A
JP2001354954A JP2001099152A JP2001099152A JP2001354954A JP 2001354954 A JP2001354954 A JP 2001354954A JP 2001099152 A JP2001099152 A JP 2001099152A JP 2001099152 A JP2001099152 A JP 2001099152A JP 2001354954 A JP2001354954 A JP 2001354954A
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cadmium sulfide
cadmium
ultrafine
ultrafine particles
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JP2001099152A
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Soichiro Saida
壮一郎 齊田
Takeshi Otsu
猛 大津
Manabu Kawa
学 加和
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide ultrafine cadmium sulfide particles having a narrow particle size distribution and an excellent luminescence efficiency. SOLUTION: The ultrafine cadmium sulfide particles comprise cadmium sulfide crystals having organic ligands bonded thereto and give a luminescence band with a half width less than 40 nm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、有機配位子を結合
した硫化カドミウム結晶からなる超微粒子に関する。詳
しくは、優れた発光特性を有する、種々の光学材料とし
て応用可能な新規材料に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to ultrafine particles comprising a cadmium sulfide crystal having an organic ligand bonded thereto. More specifically, the present invention relates to a novel material having excellent light-emitting properties and applicable as various optical materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体超微粒子は量子閉じこめ効果によ
りバルクとは異なる性質を示す事が知られており、発光
材料や記憶材料としての使用が期待されている。その中
でも硫化カドミウム超微粒子は比較的製造の容易な物質
であるため、古くから各種の製造法が報告されている
(Ber.Bunsenges.Phys.Che
m.,第88巻,969頁(1984)等)。しかし、
例えば、Mat.Res.Soc.Symp.Pro
c.435巻,643頁(1996)に報告されている
ように、従来技術により製造された硫化カドミウム超微
粒子の発光スペクトルは、350nm〜500nmにか
けて現れる短波長側の発光帯と、350nm〜700n
mにかけて現れる長波長側の発光帯の2種類あることが
一般的である。この理由として、短波長側の発光帯は励
起子からの発光であり、長波長側の発光帯は超微粒子の
表面準位からの発光であると論じられている。こうした
発光挙動の詳細は明らかではないが、前者の発光波長
は、半導体のバルク状態でのバンドギャップエネルギー
(Eg)と量子閉じこめ効果(粒径の関数)により定ま
る量子準位のエネルギー差により決まると考えられる。
また後者の表面準位からの発光は、粒子表面の結晶格子
欠陥や有機物の存在等、従来技術では制御困難な要因に
よるものと考えられる。従って、半導体超微粒子の粒度
分布を狭くして所望の波長幅に発光エネルギーを絞るこ
と並びに表面準位からの発光を減らすことの2つが、量
子閉じこめ効果により制御される励起子からの特定波長
での発光効率を向上させるために有効であると考えられ
る。
2. Description of the Related Art It is known that semiconductor ultrafine particles exhibit properties different from bulk due to the quantum confinement effect, and are expected to be used as light emitting materials and storage materials. Among them, since cadmium sulfide ultrafine particles are relatively easy to produce, various production methods have been reported for a long time (Ber. Bunsenges. Phys. Che.
m. 88, 969 (1984)). But,
For example, Mat. Res. Soc. Symp. Pro
c. As reported in Vol. 435, p. 643 (1996), the emission spectrum of cadmium sulfide ultrafine particles produced by the conventional technique has an emission band on the short wavelength side appearing from 350 nm to 500 nm, and an emission band of 350 nm to 700 n.
Generally, there are two types of emission bands on the long wavelength side appearing over m. For this reason, it is argued that the emission band on the short wavelength side is emission from excitons and the emission band on the long wavelength side is emission from surface levels of ultrafine particles. Although the details of such emission behavior are not clear, the former emission wavelength is determined by the energy difference between the quantum level determined by the band gap energy (Eg) in the bulk state of the semiconductor and the quantum confinement effect (a function of the particle size). Conceivable.
The latter light emission from the surface level is considered to be due to factors that are difficult to control with the conventional technology, such as crystal lattice defects on the particle surface and the presence of organic substances. Therefore, the narrowing of the particle size distribution of the semiconductor ultrafine particles to narrow the emission energy to a desired wavelength width and the reduction of the emission from the surface level are two at the specific wavelength from the exciton controlled by the quantum confinement effect. It is considered to be effective for improving the luminous efficiency of the device.

【0003】量子準位のエネルギー差により決まる前記
の短波長側の発光帯の波長幅(通常、半値幅で評価され
る)を小さくする試みは、例えばD.Diazら;J.
Phys.Chem.B,103巻,9854頁(19
99)に見られる。ここでは、カドミウム(II)のカル
ボン酸塩と硫化ナトリウムとを原料としジメチルスルホ
キシド(DMSO)を溶媒とした合成が報告されてお
り、反応直後は510nmにピークを持ち半値幅が10
0nmのブロードな発光帯を示すものの、反応液を暗所
で保存すると3週間程度かけて402nmにピークを持
ち半値幅が40nmの鋭い発光帯に変化することが報告
されている。しかし、このような好ましい発光帯の変化
を達成するために長期間の暗所保存が必要であるため工
業生産に適していないだけでなく、かかる好ましい発光
挙動を示す生成物が得られてもこの性質を保持するため
には引き続き暗所保管を要すると該文献に記されている
ように、発光特性が不安定である点に問題を残してい
た。
[0003] Attempts to reduce the wavelength width of the emission band on the shorter wavelength side (usually evaluated by a half-value width) determined by the energy difference between quantum levels are described in, for example, D.S. Diaz et al .;
Phys. Chem. B, 103, 9854 (19
99). Here, a synthesis using cadmium (II) carboxylate and sodium sulfide as raw materials and dimethyl sulfoxide (DMSO) as a solvent is reported. Immediately after the reaction, a peak is at 510 nm and the half width is 10%.
Although a broad emission band of 0 nm is shown, it has been reported that when the reaction solution is stored in a dark place, the emission band has a peak at 402 nm and changes to a sharp emission band with a half width of 40 nm over about 3 weeks. However, not only is it not suitable for industrial production because long-term dark storage is required to achieve such a favorable emission band change, but even if a product exhibiting such favorable emission behavior is obtained, As described in the document, it is necessary to keep the property in a dark place in order to maintain the properties, and there is a problem in that the light emission characteristics are unstable.

【0004】L.Spanhelら;J.Am.Che
m.Soc.,109巻,5649−5655(198
7)には、半値幅が25nm程度である硫化カドミウム
結晶超微粒子が報告されているが、有機配位子を結合し
ていないため水以外の媒質への分散性が極端に乏しく容
易に2次凝集してしまうという問題があった。
[0004] L. Spanhel et al .; Am. Che
m. Soc. , 109, 5649-5655 (198
In 7), cadmium sulfide crystal ultrafine particles having a half-value width of about 25 nm are reported. However, since they do not have an organic ligand bonded thereto, their dispersibility in a medium other than water is extremely poor, and secondary particles are easily formed. There was a problem of aggregation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、その目的は、微粒子の粒度分
布が狭く且つ発光効率に優れた硫化カドミウム結晶から
なる超微粒子とその応用手段、及びかかる超微粒子を与
える工業的に有利な製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide ultrafine particles made of cadmium sulfide crystal having a narrow particle size distribution and excellent luminous efficiency, and application means thereof. And an industrially advantageous production method for providing such ultrafine particles.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記目的を
達成するため鋭意検討を重ねた結果、ホスフィンオキシ
ド類等の配位性有機媒質中で超微粒子を製造する過程に
おいてその反応温度を精密に制御すること、あるいはホ
スホン酸を添加することにより、発光帯の波長幅が狭く
且つ発光の安定性に優れた硫化カドミウム超微粒子を、
暗所での長期熟成工程等の不要な簡便な方法で製造する
ことができることを見いだし本発明に到達した。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that the reaction temperature during the production of ultrafine particles in a coordinating organic medium such as phosphine oxides is reduced. By precisely controlling or adding phosphonic acid, cadmium sulfide ultrafine particles with a narrow emission band wavelength width and excellent emission stability,
The present inventors have found that they can be produced by an unnecessary and simple method such as a long-term aging step in a dark place, and have reached the present invention.

【0007】即ち本発明の第一の要旨は、有機配位子を
結合した硫化カドミウム結晶からなる超微粒子であって
半値幅が40nm未満の発光帯を与えることを特徴とす
る硫化カドミウム超微粒子、に存する。本発明の第二の
要旨は、200〜350℃に予め調温された液相に硫化
カドミウム組成を与える原料を添加することを特徴とす
る、前記超微粒子の製造方法、に存する。
That is, a first gist of the present invention is an ultrafine particle comprising a cadmium sulfide crystal to which an organic ligand is bound, which provides an emission band having a half width of less than 40 nm. Exists. A second gist of the present invention resides in the method for producing ultrafine particles, which comprises adding a raw material that gives a cadmium sulfide composition to a liquid phase that has been previously adjusted to 200 to 350 ° C.

【0008】本発明の第三の要旨は、前記超微粒子を含
んでなる光学材料及び薄膜状成形体、に存する。
[0008] A third aspect of the present invention resides in an optical material and a thin film-shaped product comprising the ultrafine particles.

【0009】[0009]

【発明実施の形態】以下、本発明につき詳細に説明す
る。 [硫化カドミウム超微粒子]本発明の硫化カドミウム超微
粒子は、有機配位子を結合した硫化カドミウム結晶から
なるものであり、半値幅が40nm未満の発光帯を与え
るものである。該発光帯の半値幅は小さければ小さいほ
ど特定波長での発光効率が増大するので好ましい。より
好ましい半値幅は36nm以下であり、更に好ましくは
33nm以下、最も好ましくは30nm以下である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. [Cadmium Sulfide Ultrafine Particles] The cadmium sulfide ultrafine particles of the present invention are made of cadmium sulfide crystals to which an organic ligand is bonded, and give an emission band having a half width of less than 40 nm. It is preferable that the half width of the emission band be smaller, because the emission efficiency at a specific wavelength increases. A more preferred half width is 36 nm or less, further preferably 33 nm or less, and most preferably 30 nm or less.

【0010】本発明の硫化カドミウム超微粒子は、例え
ば硫化カドミウム結晶の量子効果により制御される吸収
発光特性を利用するものであるので、該超微粒子がかか
る発光能力を有する限りにおいて、任意の他の結晶構造
を含有していても良い。特に、硫化カドミウムよりもバ
ンドギャップエネルギーの大きな物質(例えば、酸化亜
鉛、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、セレン化マグネシウム等
のカルコゲン元素含有化合物半導体)を硫化カドミウム
結晶の外殻として有する超微粒子は、優れた発光特性の
安定性を示す場合がある。
The ultrafine cadmium sulfide particles of the present invention utilize absorption / emission characteristics controlled by, for example, the quantum effect of cadmium sulfide crystals. It may contain a crystal structure. In particular, ultrafine particles having a substance having a larger band gap energy than cadmium sulfide (for example, a chalcogen element-containing compound semiconductor such as zinc oxide, zinc sulfide, zinc selenide, and magnesium selenide) as an outer shell of the cadmium sulfide crystal are excellent. In some cases, the stability of the emission characteristics may be exhibited.

【0011】本発明の硫化カドミウム超微粒子は、粒子
表面どうしの凝集による粗大粒子の生成を避けるために
後述する有機配位子をその表面に結合したものである。
前記の半値幅が40nm未満の発光帯は、半導体種のバ
ルク状態でのバンドギャップエネルギー(以下、Egで
表す)と量子効果(粒径の関数)により定まるエキシト
ン準位等の量子化されたエネルギー準位に由来すると考
えられる。従ってそのピーク波長は、Egで決まる波長
よりも高エネルギー側、即ち短波長となると予想され
る。例えば硫化カドミウムのEgは、測定温度により変
化するものの理化学辞典第4版(岩波書店、1987
年)によると2.42eVであるので、該波長は512
nm程度以下であると計算される。従って、前記の半値
幅が40nm未満の発光帯のピーク波長は、通常350
〜510nm、特に近紫外〜可視領域発光体としての実
用と発光波長(即ち粒径)制御性の点から好ましくは3
60〜490nm、更に好ましくは370〜470n
m、最も好ましくは380〜450nm、の範囲に制御
される。前記波長範囲よりも該ピーク波長が小さくなる
場合には硫化カドミウム結晶粒径が極端に小さくなるた
め、粒径の制御が困難となり、しかも発光強度が不十分
となる場合がある。
The ultrafine cadmium sulfide particles of the present invention have an organic ligand, which will be described later, bonded to the surface of the ultrafine cadmium sulfide particles in order to avoid formation of coarse particles due to aggregation between the particle surfaces.
The emission band having a half width of less than 40 nm is a quantized energy such as an exciton level determined by a band gap energy (hereinafter, represented by Eg) and a quantum effect (a function of a particle diameter) in a bulk state of a semiconductor species. It is considered to be derived from the level. Therefore, the peak wavelength is expected to be on the higher energy side, that is, shorter wavelength than the wavelength determined by Eg. For example, although the Eg of cadmium sulfide changes depending on the measurement temperature, it can be changed according to the fourth edition of the Physical and Chemical Dictionary (Iwanami Shoten, 1987).
Year) is 2.42 eV, the wavelength is 512
It is calculated to be about nm or less. Therefore, the peak wavelength of the emission band having a half width of less than 40 nm is usually 350 nm.
To 510 nm, in particular, from the viewpoint of practical use as a luminous body in the near ultraviolet to visible region and controllability of emission wavelength (that is, particle diameter).
60-490 nm, more preferably 370-470 n
m, most preferably in the range of 380-450 nm. When the peak wavelength is smaller than the above wavelength range, the cadmium sulfide crystal grain size becomes extremely small, so that the control of the grain size becomes difficult and the emission intensity may be insufficient.

【0012】かかる発光帯の半値幅を狭くするために
は、超微粒子の粒径分布が狭いことが有効である。従っ
て本発明の硫化カドミウム超微粒子の粒径分布は、TE
Mで観察される超微粒子の粒径の標準偏差が20%以下
であることが好ましく、更に好ましくはこの値が15%
以下、最も好ましくは10%以下である。本発明の硫化
カドミウム超微粒子の粒子の大きさは、透過型電子顕微
鏡(TEM)で観察される数平均粒径として、通常1〜
30nm、好ましくは1.5〜20nm、更に好ましく
は2〜15nmである。ただし、TEMで観察される粒
子径は超微粒子中の半導体結晶部分が観察されているも
のであり、実際には結晶の表面には後述の有機配位子が
結合している。該数平均粒径が小さすぎると吸発光の制
御が困難となり、逆にこれが大きすぎると量子効果の発
現が顕著でなくなり吸発光の波長コントロールが困難と
なる上に、可視光線に対して透明性を発現しなくなる
(即ち光の散乱を生じる)等の傾向がある。
In order to narrow the half width of the emission band, it is effective that the particle size distribution of the ultrafine particles is narrow. Therefore, the particle size distribution of the cadmium sulfide ultrafine particles of the present invention is TE
The standard deviation of the particle size of the ultrafine particles observed in M is preferably 20% or less, more preferably 15% or less.
Or less, most preferably 10% or less. The size of the ultrafine cadmium sulfide particles of the present invention is generally 1 to 5 as a number average particle size observed by a transmission electron microscope (TEM).
It is 30 nm, preferably 1.5 to 20 nm, more preferably 2 to 15 nm. However, the particle diameter observed by the TEM is that in which the semiconductor crystal portion in the ultrafine particles is observed, and an organic ligand described later is actually bonded to the surface of the crystal. If the number average particle size is too small, it becomes difficult to control absorption and emission. Conversely, if this number average particle size is too large, the quantum effect is not remarkably exhibited, and the wavelength control of absorption and emission becomes difficult. (Ie, light scattering occurs).

【0013】[硫化カドミウムの原料]本発明の硫化カ
ドミウム超微粒子は、硫化カドミウムの原料として、例
えば有機カドミウム化合物や酸化カドミウム等のカドミ
ウム源と硫黄含有化合物との組み合わせを使用して製造
される。有機カドミウム化合物としては、後述するよう
に、高温下での熱分解等により硫化カドミウム結晶を与
えるカドミウム源になりうる化合物が好ましく、例えば
ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウム、ジイソプロ
ピルカドミウム、ジブチルカドミウム、ジヘキシルカド
ミウム、ジオクチルカドミウム、ジデシルカドミウム等
の総炭素数2〜20のジアルキルカドミウム類、塩化メ
チルカドミウム、臭化メチルカドミウム、ヨウ化メチル
カドミウム、ヨウ化エチルカドミウム等のハロゲン化モ
ノアルキルカドミウム類、あるいは二塩化カドミウム、
二臭化カドミウム、二ヨウ化カドミウム、塩化ヨウ化カ
ドミウム等のジハロゲン化カドミウム類が挙げられる。
これらのうち、ジメチルカドミウム、ジエチルカドミウ
ム、ジブチルカドミウム、ジヘキシルカドミウム等の総
炭素数2〜12のジアルキルカドミウム類、あるいは塩
化メチルカドミウム、臭化メチルカドミウム、ヨウ化メ
チルカドミウム等のハロゲン化モノアルキルカドミウム
類が特に好適に用いられ、中でもジメチルカドミウム、
ジエチルカドミウム、あるいはジ−n−ブチルカドミウ
ム等の総炭素数2〜8のジアルキルカドミウム類が最適
である。これらの有機カドミウム化合物は、必要に応じ
て複数種を併用しても良い。またこれらの有機カドミウ
ム化合物の取り扱いをし易くするために、ヘキサン、ヘ
プタン等の脂肪族系炭化水素、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等の芳香族系炭化水素、あるいはトリブチルホス
フィン、トリへキシルホスフィン、トリオクチルホスフ
ィン等のトリアルキルホスフィン等の希釈溶媒を有機カ
ドミウムと同時に存在させても良い。これらの希釈溶媒
は、必要に応じて複数種を併用しても良い。なお、これ
らの有機カドミウム化合物の取り扱いは、好ましくない
分解や副反応を避けるため、乾燥した不活性雰囲気(例
えば窒素やアルゴン等の希ガス)で行うのが好ましい。
[Cadmium Sulfide Raw Material] The cadmium sulfide ultrafine particles of the present invention are produced using a combination of a cadmium source such as an organic cadmium compound or cadmium oxide and a sulfur-containing compound as a cadmium sulfide raw material. As the organic cadmium compound, as described later, a compound which can be a cadmium source that gives cadmium sulfide crystals by thermal decomposition at a high temperature or the like is preferable, for example, dimethyl cadmium, diethyl cadmium, diisopropyl cadmium, dibutyl cadmium, dihexyl cadmium, dioctyl Cadmium, dialkyl cadmium having 2 to 20 total carbon atoms such as didecyl cadmium, methyl cadmium chloride, methyl cadmium bromide, methyl cadmium iodide, monoalkyl cadmium halides such as ethyl cadmium iodide, or cadmium dichloride,
Cadmium dihalides, such as cadmium dibromide, cadmium diiodide, and cadmium chloroiodide.
Among them, dimethyl cadmium, diethyl cadmium, dibutyl cadmium, dialkyl cadmium having 2 to 12 carbon atoms such as dihexyl cadmium, or monoalkyl cadmium halides such as methyl cadmium chloride, methyl cadmium bromide and methyl cadmium iodide. Are particularly preferably used, among which dimethyl cadmium,
Dialkyl cadmium having a total carbon number of 2 to 8, such as diethyl cadmium or di-n-butyl cadmium, is most suitable. These organic cadmium compounds may be used in combination of two or more as necessary. Further, in order to facilitate the handling of these organic cadmium compounds, aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, or tributylphosphine, trihexylphosphine and trioctyl A diluting solvent such as a trialkylphosphine such as phosphine may be present at the same time as the organic cadmium. These diluting solvents may be used in combination of two or more as necessary. The handling of these organic cadmium compounds is preferably performed in a dry inert atmosphere (for example, a rare gas such as nitrogen or argon) in order to avoid undesired decomposition and side reactions.

【0014】酸化カドミウムをカドミウム源として使用
する場合には、粒径が10μm以下程度の微粒子として
その表面積を大きくしておくことが好ましい。一方、硫
黄含有化合物としては、反応時の高温下で前記カドミウ
ム源と反応し硫化カドミウム結晶を生成するものが好ま
しく、例えばヘキサメチルジシルチアン[別称ビス(ト
リメチルシリル)スルフィド]、ビス(tert−ブチ
ルジメチルシリル)スルフィド、ビス(tert−ブチ
ルジフェニルシリル)スルフィド等のアルキルシリル基
を有する化合物、硫化ナトリウムや水硫化ナトリウム等
のアルカリ金属硫化物、あるいは硫化水素等が挙げられ
る。これらの硫黄含有化合物は、必要に応じて複数種を
併用しても良い。またこれらの硫黄含有化合物の取り扱
いをし易くするために、前述した有機カドミウム化合物
の場合と同様に、希釈溶媒を同時に存在させても良い。
なお、これらの硫黄含有化合物の取り扱いは、好ましく
ない分解や副反応を避けるため、乾燥した不活性雰囲気
(例えば窒素やアルゴン等の希ガス)で行うのが好まし
い。
When cadmium oxide is used as a cadmium source, it is preferable to increase the surface area as fine particles having a particle size of about 10 μm or less. On the other hand, as the sulfur-containing compound, those which react with the cadmium source at a high temperature during the reaction to form cadmium sulfide crystals are preferable. For example, hexamethyldisilthiane [also known as bis (trimethylsilyl) sulfide], bis (tert-butyl) Examples thereof include compounds having an alkylsilyl group such as dimethylsilyl) sulfide and bis (tert-butyldiphenylsilyl) sulfide, alkali metal sulfides such as sodium sulfide and sodium hydrosulfide, and hydrogen sulfide. These sulfur-containing compounds may be used in combination of two or more as necessary. Further, in order to facilitate the handling of these sulfur-containing compounds, a diluting solvent may be present at the same time as in the case of the organic cadmium compound described above.
The handling of these sulfur-containing compounds is preferably performed in a dry inert atmosphere (for example, a rare gas such as nitrogen or argon) in order to avoid undesired decomposition and side reactions.

【0015】[硫化カドミウム超微粒子の製造方法]本発
明の硫化カドミウム超微粒子は、例えば、溶融したホス
フィンオキシド類等の配位性有機媒質の液相において、
前記有機カドミウム化合物と前記硫黄含有化合物とを必
須原料とする反応を特定の温度条件で実施することで特
に好ましく製造されるが、該超微粒子が前記の用件を満
たす限りにおいてその製造方法に制限はない。かかる好
ましい製造方法を、本発明では以下ホットソープ法と呼
ぶ。
[Method for Producing Cadmium Sulfide Ultrafine Particles] The cadmium sulfide ultrafine particles of the present invention can be prepared, for example, in a liquid phase of a coordinating organic medium such as a molten phosphine oxide.
The organic cadmium compound and the sulfur-containing compound are particularly preferably produced by carrying out a reaction using the essential raw materials under specific temperature conditions, but the production method is limited as long as the ultrafine particles satisfy the above requirements. There is no. Such a preferred production method is hereinafter referred to as a hot soap method in the present invention.

【0016】ホットソープ法での必須原料である有機カ
ドミウム化合物や酸化カドミウムは、制御された熱分解
を起こして活性な反応種を生成し、共存する前記硫黄含
有化合物と反応すると考えられている。従って、ここで
使用される液相を構成する溶媒としては、該有機カドミ
ウム化合物の熱分解温度を越えて加熱可能な物質、具体
的には大気圧において150℃以上程度の沸点を有する
物質が通常使用される。この時、前記の原料物質に対し
て該液相が望ましくない作用(例えば、加溶媒分解等の
熱分解以外の望まない分解反応、あるいは溶解度不足に
よる溶解させるべき原料成分の析出等)をもたらさない
物質の選択が好ましい。
It is considered that organic cadmium compounds and cadmium oxide, which are essential raw materials in the hot soap method, undergo controlled thermal decomposition to generate active reactive species and react with the coexisting sulfur-containing compound. Therefore, as the solvent constituting the liquid phase used here, a substance that can be heated beyond the thermal decomposition temperature of the organic cadmium compound, specifically, a substance having a boiling point of about 150 ° C. or more at atmospheric pressure is usually used. used. At this time, the liquid phase does not cause an undesirable effect on the raw material (eg, an undesirable decomposition reaction other than thermal decomposition such as solvolysis, or precipitation of a raw material component to be dissolved due to insufficient solubility). The choice of the substance is preferred.

【0017】かかる条件に合致する液相を構成する溶媒
としては、ノナン、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、
オクタデカン、あるいは流動パラフィン等の脂肪族炭化
水素類、キシレン、ナフタレン、アントラセン等の芳香
族炭化水素類、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン等
の炭素数12以上18以下程度のアルキルアミン類、あ
るいは下記一般式(1)で表されるトリアルキルホスフ
ィンオキシド類等が例示される。
Nonane, decane, dodecane, hexadecane, and solvents constituting the liquid phase satisfying the above conditions are
Aliphatic hydrocarbons such as octadecane or liquid paraffin; aromatic hydrocarbons such as xylene, naphthalene and anthracene; alkylamines having about 12 to 18 carbon atoms such as dodecylamine and hexadecylamine; The trialkylphosphine oxides represented by (1) are exemplified.

【0018】[0018]

【化1】R123P=O (1) 一般式(1)中、R1,R2,及びR3はいずれも独立に
炭素数20以下のアルキル基を表す。かかるアルキル基
の炭素数は通常1〜20、好ましくは3〜16、更に好
ましくは4〜12、最も好ましくは6〜10であり、具
体的にはイソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル
基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等
が例示でき、中でもヘキシル基、オクチル基、及びデシ
ル基が好適である。該アルキル基の分子量が小さすぎる
場合にはホスフィンオキシド類の沸点が低すぎるため好
適な高温反応への適用に支障を来す場合があり、逆に該
アルキル基の分子量が高すぎる場合には後述するホスフ
ィンオキシド類の配位力が著しく低下する場合がある。
Embedded image R 1 R 2 R 3 P = O (1) In the general formula (1), R 1 , R 2 and R 3 each independently represent an alkyl group having 20 or less carbon atoms. The alkyl group has usually 1 to 20, preferably 3 to 16, more preferably 4 to 12, and most preferably 6 to 10, carbon atoms. Specifically, isopropyl, n-butyl, isobutyl, hexyl Groups, octyl group, decyl group, dodecyl group, etc., among which hexyl group, octyl group and decyl group are preferred. If the molecular weight of the alkyl group is too small, the application of the phosphine oxides to a suitable high-temperature reaction may be hindered because the boiling point of the phosphine oxides is too low. Conversely, if the molecular weight of the alkyl group is too high, it will be described later. Coordination force of the phosphine oxides may be significantly reduced.

【0019】前記のホットソープ法における液相は、生
成する硫化カドミウム結晶への配位能力を有する有機化
合物(以下、「有機配位子」と呼ぶ)を含有するのが望
ましい。かかる有機配位子の作用機構と実際に超微粒子
において存在している化学構造は未だ完全に理解されて
いないが、半導体組成の構成元素との配位結合あるいは
共有結合等の何らかの化学結合により、1つの超微粒子
においてその表面層を成す有機成分として導入され、そ
の結果、超微粒子どうしの凝集を防いだり有機媒質への
分散性を増大させる効果があると推測される。かかる有
機配位子として前記の一般式(1)で表されるホスフィ
ンオキシド類が非常に好ましく用いられで、その配位力
を高めるためには、酸素原子の電子供与性を低減しない
分子構造のものが好ましい。
The liquid phase in the hot soap method desirably contains an organic compound having a coordinating ability to a cadmium sulfide crystal to be formed (hereinafter, referred to as "organic ligand"). Although the mechanism of action of such organic ligands and the chemical structure actually present in the ultrafine particles are not yet completely understood, some kind of chemical bonds such as coordination bonds or covalent bonds with the constituent elements of the semiconductor composition, It is presumed that it is introduced as an organic component constituting the surface layer in one ultrafine particle, and as a result, there is an effect of preventing aggregation of the ultrafine particles and increasing dispersibility in an organic medium. As such organic ligands, phosphine oxides represented by the above general formula (1) are very preferably used. In order to increase the coordination force, a phosphine oxide having a molecular structure which does not reduce the electron-donating property of an oxygen atom is used. Are preferred.

【0020】前記一般式(1)で表されるホスフィンオ
キシド類として、具体的にはトリブチルホスフィンオキ
シド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチル
ホスフィンオキシド(以下、TOPOと略)、トリデシ
ルホスフィンオキシド等のトリアルキルホスフィンオキ
シド類が例示され、中でもTOPOは最も一般的に用い
られる。
Specific examples of the phosphine oxides represented by the general formula (1) include tributyl phosphine oxide, trihexyl phosphine oxide, trioctyl phosphine oxide (hereinafter abbreviated as TOPO), tridecyl phosphine oxide and the like. Alkyl phosphine oxides are exemplified, among which TOPO is most commonly used.

【0021】また、トリブチルホスフィン、トリヘキシ
ルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリデシルホ
スフィン等のトリアルキルホスフィン類も有機配位子と
して使用すると好ましい場合がある。あるいはドデシル
アミン、ヘキサデシルアミン等の炭素数12以上18以
下程度のアルキルアミン類も有機配位子として使用可能
である。
In some cases, trialkylphosphines such as tributylphosphine, trihexylphosphine, trioctylphosphine, and tridecylphosphine are preferably used as the organic ligand. Alternatively, alkylamines having about 12 to 18 carbon atoms, such as dodecylamine and hexadecylamine, can also be used as the organic ligand.

【0022】本発明の硫化カドミウム超微粒子における
かかる有機配位子の含有量は、通常10〜90重量%、
好ましくは20〜85重量%、更に好ましくは30〜8
0重量%である。これらカドミウム原料及び硫黄含有化
合物のホットソープ法の液相反応系への加え方に特に制
限はなく、あらかじめ前記の希釈溶媒中で混合しておく
方法、カドミウム原料次いで硫黄含有化合物の順に加え
る方法、あるいはその逆の順に加える方法等が例示でき
る。これらのうち、あらかじめ前記の希釈溶媒中で混合
しておく方法が、粒径の制御等の点で好ましい結果を与
える場合がある。かかる混合は比較的低温で行われ、そ
の温度は通常0〜100℃、好ましくは5〜80℃、更
に好ましくは10〜70℃、最も好ましくは15〜60
℃程度である。
The content of the organic ligand in the cadmium sulfide ultrafine particles of the present invention is usually 10 to 90% by weight,
Preferably 20 to 85% by weight, more preferably 30 to 8% by weight.
0% by weight. There is no particular limitation on how to add the cadmium raw material and the sulfur-containing compound to the liquid phase reaction system of the hot soap method, a method in which the cadmium raw material and the sulfur-containing compound are mixed in advance in the aforementioned diluting solvent, Alternatively, a method of adding them in the reverse order can be exemplified. Among them, the method of mixing in the above-mentioned diluting solvent in advance may give preferable results in terms of control of the particle diameter and the like. Such mixing is carried out at a relatively low temperature, which is usually between 0 and 100 ° C, preferably between 5 and 80 ° C, more preferably between 10 and 70 ° C, most preferably between 15 and 60 ° C.
It is about ° C.

【0023】使用するカドミウム原料及び硫黄含有化合
物の比は、元素のモル比として通常0.5≦Cd/S≦
10、粒径制御の点で好ましくは1≦Cd/S≦7、更
に好ましくは1.5≦Cd/S≦5、最も好ましくは好
ましくは2≦Cd/S≦3とする。前記ホットソープ法
の実施に際して、硫化カドミウム原料である前記カドミ
ウム原料及び硫黄含有化合物の使用量に特に制限はない
が、カドミウム(Cd:式量=112.41)の液相反
応液全体中における重量百分率(wt%)として、通常
0.001〜10wt%、粒径制御と生産性の点で好ま
しくは0.01〜8wt%、更に好ましくは0.05〜
6wt%、最も好ましくは0.1〜5wt%程度とす
る。
The ratio between the cadmium raw material and the sulfur-containing compound used is usually 0.5 ≦ Cd / S ≦
10, preferably 1 ≦ Cd / S ≦ 7, more preferably 1.5 ≦ Cd / S ≦ 5, most preferably 2 ≦ Cd / S ≦ 3 in terms of particle size control. In carrying out the hot soap method, the amounts of the cadmium raw material and the sulfur-containing compound, which are cadmium sulfide raw materials, are not particularly limited, but the weight of cadmium (Cd: formula weight = 112.41) in the entire liquid phase reaction solution As a percentage (wt%), it is usually 0.001 to 10 wt%, preferably 0.01 to 8 wt%, more preferably 0.05 to 10 wt% in terms of particle size control and productivity.
6 wt%, most preferably about 0.1 to 5 wt%.

【0024】本発明の第二の要旨である、特に反応温度
を精密に制御する硫化カドミウム超微粒子の好適な製造
方法について、以下説明する。前記のホットソープ法に
おいて、前記硫化カドミウム組成原料を加える液相を2
00〜350℃に予め調温することが粒径の制御に非常
に良好な結果を与える。この理由は定かでないが、例え
ばC.B.Murrayら;J.Am.Chem.So
c.,115巻,8706頁(1993)で論じられて
いるように、微細結晶核の生成とこれを核とする硫化カ
ドミウムナノ結晶の成長の2つの素過程が、反応の初期
温度を前記の範囲に制御することにより適正なバランス
となるものと推測される。なお、前記の初期液相温度の
範囲は、より好ましくは250〜350℃、更に好まし
くは270〜330℃、最も好ましくは280〜320
℃に制御する。
The second aspect of the present invention, in particular, a preferred method for producing cadmium sulfide ultrafine particles for precisely controlling the reaction temperature will be described below. In the hot soap method, the liquid phase to which the cadmium sulfide composition raw material is added is 2
Pre-controlling the temperature to 00 to 350 ° C. gives very good results for controlling the particle size. The reason for this is not clear, but for example, C.I. B. Murray et al .; Am. Chem. So
c. 115, p. 8706 (1993), the two elementary processes, the formation of fine crystal nuclei and the growth of cadmium sulfide nanocrystals based on these nuclei, bring the initial temperature of the reaction into the above range. It is presumed that a proper balance can be obtained by controlling. In addition, the range of the above-mentioned initial liquidus temperature is more preferably 250 to 350 ° C, further preferably 270 to 330 ° C, and most preferably 280 to 320 ° C.
Control to ° C.

【0025】本発明の製造方法において、原料を加えた
直後の液相の温度低下幅が80℃以内となるように制御
することが非常に好ましい。かかる温度低下は、低温の
原料(通常液体とする)を加えることにより起きるもの
である。硫化カドミウム組成を与える原料である有機カ
ドミウム化合物及び硫黄含有化合物は、それぞれ独立
に、あるいは混合して、適当な希釈溶媒による溶液とし
て反応系に加えるのが作業性の点で好適である。かかる
原料溶液は必要に応じてあらかじめ150℃以下程度に
適当に加熱しておいても構わないが、過度の加熱は原料
の変質を来すおそれがあるので好ましくない。従って、
前記の200〜350℃の温度範囲に調整された初期液
相にかかる低温の原料溶液を加えると反応温度の低下が
起きるので、これを80℃以内となるように制御するこ
とが本発明の製造方法の1つの特徴である。かかる温度
低下幅は、粒径制御の点でより好ましくは60℃以内、
最も好ましくは50℃以内に制御する。なお、複数の原
料種を別々に反応液相に加える場合の「原料を加えた直
後」とは、本発明の製造方法においては最後の原料種の
添加完了の直後を意味する。また、かかる温度低下幅を
実現する目的で、原料を一定の時間内で連続的に加えて
も構わない。
In the production method of the present invention, it is highly preferable that the temperature drop of the liquid phase immediately after the addition of the raw materials is controlled to be within 80 ° C. Such a temperature drop is caused by adding a low-temperature raw material (usually a liquid). It is preferable from the viewpoint of workability that the organic cadmium compound and the sulfur-containing compound, which are the raw materials giving the cadmium sulfide composition, are added to the reaction system independently or as a mixture with a suitable diluting solvent. Such a raw material solution may be appropriately heated in advance to about 150 ° C. or lower as necessary, but excessive heating is not preferred because the raw material may be deteriorated. Therefore,
The addition of a low-temperature raw material solution in the initial liquid phase adjusted to the temperature range of 200 to 350 ° C. causes a decrease in the reaction temperature. Therefore, it is necessary to control the reaction temperature to be within 80 ° C. according to the present invention. One feature of the method. Such a temperature decrease width is more preferably within 60 ° C. in terms of particle size control,
Most preferably, it is controlled within 50 ° C. In the production method of the present invention, “immediately after the addition of the raw materials” when the plurality of raw materials are separately added to the reaction liquid phase means immediately after the completion of the addition of the last raw materials. For the purpose of realizing such a temperature reduction range, the raw material may be continuously added within a certain time.

【0026】本発明の製造方法においては、前記の反応
初期の温度制御の後、220〜350℃の温度範囲で硫
化カドミウム結晶を成長させることが好ましい。この温
度範囲に満たない低温では反応が極端に遅くなる場合が
あり、逆にこの温度範囲を越える高温では粒径制御が困
難となる場合がある。かかる結晶の成長温度範囲は、よ
り好ましくは230〜330℃、最も好ましくは240
〜320℃とする。なおかかる結晶の成長温度は、実際
には前記の原料添加直後の温度低下の後、連続的に好ま
しい所定温度に昇温される過程を通常経ることになる。
従って、かかる昇温過程あるいは所定温度に達した後の
定温過程を前記の220〜350℃の温度範囲内に制御
することが好ましい。かかる昇温過程の昇温速度には特
に制限はない。
In the production method of the present invention, it is preferable to grow cadmium sulfide crystals in a temperature range of 220 to 350 ° C. after the above-mentioned initial temperature control of the reaction. If the temperature is lower than this temperature range, the reaction may be extremely slow, and if the temperature is higher than this temperature range, the particle size control may be difficult. The growth temperature range for such crystals is more preferably 230-330 ° C, most preferably 240-330 ° C.
~ 320 ° C. In practice, the growth temperature of the crystal usually goes through a process in which the temperature is lowered immediately after the addition of the raw material and then continuously raised to a preferable predetermined temperature.
Therefore, it is preferable to control the temperature rising process or the constant temperature process after reaching the predetermined temperature within the above-mentioned temperature range of 220 to 350 ° C. There is no particular limitation on the heating rate in the heating process.

【0027】本発明の製造方法における反応時間は、最
初の原料添加時点から計測して、通常、1秒〜500
分、粒径制御と生産性の点で好ましくは5秒〜400
分、更に好ましくは10秒〜300分、最も好ましくは
20秒〜200分の範囲とする。前記のホットソープ法
の液相にホスホン酸類を存在させると、生成する硫化カ
ドミウム超微粒子の粒径分布が小さくなる場合がある。
ここでいうホスホン酸類とはホスホン酸基を有する有機
化合物であり、該液相の温度において揮発あるいは熱分
解等により著しくその添加量が減少しない限りにおいて
その構造に制限はないが、例えばヘキシルホスホン酸、
オクチルホスホン酸、デシルホスホン酸、ドデシルホス
ホン酸、テトラデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホ
ン酸、オクタデシルホスホン酸等の炭素数6〜18程度
のアルキルホスホン酸類、ベンゼンホスホン酸やナフタ
レンホスホン酸等のアリールホスホン酸類等が挙げら
れ、中でもデシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、テ
トラデシルホスホン酸等の炭素数10〜14程度のアル
キルホスホン酸類が沸点と安定性の点で好ましく用いら
れ、ドデシルホスホン酸は更に好ましく用いられる。か
かるホスホン酸の使用量は、前記原料の該液相への添加
が完了した時点での重量百分率として、通常0.1〜1
5重量%、好ましくは0.5〜10重量%、更に好まし
くは1〜7重量%程度とし、その添加時期は原料添加
前、原料添加と同時、あるいは原料添加後のいずれであ
ってもよく、該原料にあらかじめ混合しておくことも可
能である。
The reaction time in the production method of the present invention is usually from 1 second to 500
Minutes, preferably from 5 seconds to 400 in terms of particle size control and productivity.
Minutes, more preferably 10 seconds to 300 minutes, and most preferably 20 seconds to 200 minutes. If phosphonic acids are present in the liquid phase of the hot soap method, the particle size distribution of the resulting cadmium sulfide ultrafine particles may be reduced.
The phosphonic acids referred to herein are organic compounds having a phosphonic acid group, and the structure thereof is not limited as long as the amount thereof is not significantly reduced by volatilization or thermal decomposition at the temperature of the liquid phase. ,
Alkylphosphonic acids having about 6 to 18 carbon atoms such as octylphosphonic acid, decylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid, tetradecylphosphonic acid, hexadecylphosphonic acid, octadecylphosphonic acid, and arylphosphonic acids such as benzenephosphonic acid and naphthalenephosphonic acid And the like, among which decylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid, alkylphosphonic acids having about 10 to 14 carbon atoms such as tetradecylphosphonic acid are preferably used in terms of boiling point and stability, and dodecylphosphonic acid is more preferably used. . The amount of the phosphonic acid used is usually 0.1 to 1 as a weight percentage at the time when the addition of the raw material to the liquid phase is completed.
5% by weight, preferably about 0.5 to 10% by weight, more preferably about 1 to 7% by weight, the addition may be made before the addition of the raw material, simultaneously with the addition of the raw material, or after the addition of the raw material, It is also possible to mix the raw materials in advance.

【0028】[硫化カドミウム超微粒子の精製方法]上
述した方法により得られる硫化カドミウム超微粒子は、
反応系より抜き出した後そのまま冷却して使用しても良
いが、該超微粒子中の硫化カドミウム結晶の構成比を挙
げる方法として、ホットソープ法の反応液相の溶媒物質
や原料の希釈溶媒等の溶解度は高いが生成した超微粒子
の溶解度は低い溶剤、例えばメタノール、エタノール、
n−プロパノール、イソプロピルアルコール、n−ブタ
ノール等のアルコール類等と混合する方法もある。この
場合、超微粒子が析出した懸濁液が生成するので、遠心
分離等の分離方法により、精製された硫化カドミウム超
微粒子を分離する。
[Method of Purifying Cadmium Sulfide Ultrafine Particles] The cadmium sulfide ultrafine particles obtained by the above-described method are:
After being extracted from the reaction system, it may be used as it is after cooling, but as a method of raising the composition ratio of cadmium sulfide crystals in the ultrafine particles, a solvent material of a reaction liquid phase of a hot soap method or a diluting solvent of a raw material may be used. Solvents with high solubility but low solubility of the generated ultrafine particles, such as methanol, ethanol,
There is also a method of mixing with alcohols such as n-propanol, isopropyl alcohol and n-butanol. In this case, a suspension in which the ultrafine particles are precipitated is generated, and the purified ultrafine cadmium sulfide particles are separated by a separation method such as centrifugation.

【0029】[薄膜状成形体]上述した本発明の硫化カド
ミウム超微粒子は常法により成形して様々な用途に応用
可能であるが、一例としては薄膜状成形体が挙げられ
る。かかる薄膜状成形体は、前記の製造方法で得られる
本発明の硫化カドミウム超微粒子を適当な溶剤(例えば
トルエン等の芳香族系溶剤、ヘキサン等の脂肪族炭化水
素、アセトン等のケトン系溶剤、テトラヒドロフラン等
のエーテル系溶剤、あるいはクロロホルム、塩化メチレ
ンやクロロベンゼン等のハロゲン化溶剤等)に溶解ある
いは分散し、これを所望の基板、例えばガラス基板、イ
ンジウムドープ錫酸化物(通称ITO)や金属あるいは
グラファイト等の導電性基板、シリコン等の半導体基
板、ポリメチルメタクリレート(PMMA)やポリスチ
レンあるいは芳香族ポリカーボネート等の樹脂基板等の
上に流延塗布することにより、成形可能である。
[Thin Film Molded Article] The above-mentioned cadmium sulfide ultrafine particles of the present invention can be molded by a conventional method and applied to various uses. One example is a thin film molded article. Such a thin film-shaped molded product is obtained by using the cadmium sulfide ultrafine particles of the present invention obtained by the above-mentioned production method in a suitable solvent (for example, an aromatic solvent such as toluene, an aliphatic hydrocarbon such as hexane, a ketone solvent such as acetone, Dissolved or dispersed in an ether-based solvent such as tetrahydrofuran or a halogenated solvent such as chloroform, methylene chloride or chlorobenzene), and then dissolved or dispersed in a desired substrate, for example, a glass substrate, indium-doped tin oxide (commonly known as ITO), metal or graphite. It can be molded by casting and coating on a conductive substrate such as silicon, a semiconductor substrate such as silicon, a resin substrate such as polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, or aromatic polycarbonate.

【0030】かかる流延塗布による成形時、あらかじめ
適当な有機バインダ成分、例えばポリメチルメタクリレ
ート(PMMA)やポリスチレンあるいは芳香族ポリカ
ーボネート等の樹脂類、ワックス類やシリコーン油脂等
を溶媒に溶解させておくことも可能である。この場合の
有機バインダ成分の量は、該超微粒子との総和に対して
通常1〜90重量%、膜の機械的強度や輝度・吸光度・
光線透過度等の光学特性の点で好ましくは5〜80重量
%、更に好ましくは10〜70重量%、最も好ましくは
15〜60重量%である。
At the time of molding by such casting coating, an appropriate organic binder component, for example, a resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene or aromatic polycarbonate, a wax, or a silicone oil or the like must be dissolved in a solvent. Is also possible. In this case, the amount of the organic binder component is usually 1 to 90% by weight based on the total amount of the ultrafine particles, and the mechanical strength, brightness, absorbance and
From the viewpoint of optical characteristics such as light transmittance, it is preferably 5 to 80% by weight, more preferably 10 to 70% by weight, and most preferably 15 to 60% by weight.

【0031】さらに本発明の薄膜状成形体には、その効
果を著しく損なわない限りに於いて、任意の添加剤、例
えば熱安定剤、紫外線等の光線吸収剤、酸化防止剤、酸
素補捉剤、吸湿剤等を添加することも可能である。該薄
膜状成形体は、平面状あるいは任意曲率の曲面状に成形
されていても構わない。その厚膜には制限は特にない
が、例えば0.003〜5000μm程度、輝度や吸光
度あるいは光線透過度の点で好ましくは0.004〜1
000μm程度、更に好ましくは0.005〜500μ
m程度、最も好ましくは0.005〜100μm程度で
ある。
The thin-film molded article of the present invention may contain any additives, for example, heat stabilizers, light absorbers such as ultraviolet rays, antioxidants, oxygen scavengers, as long as the effects are not significantly impaired. It is also possible to add a moisture absorbent or the like. The thin film-shaped body may be formed into a flat shape or a curved surface having an arbitrary curvature. The thickness of the thick film is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.003 to 5000 μm, preferably 0.004 to 1 in terms of luminance, absorbance, or light transmittance.
About 000 μm, more preferably 0.005 to 500 μm
m, most preferably about 0.005 to 100 μm.

【0032】また、薄膜状成形体の片側あるいは両側に
追加機能を有する層(例えば機械的損傷に対する保護
層、ガスバリアー層、光線遮断層、断熱層、電極層等)
を必要に応じ設けることもできる。上述した本発明の薄
膜状成形体は、該超微粒子の発光特性を生かしたディス
プレイや照明器具等に用いられる面状発光体、あるいは
吸収発光特性を生かした高密度記録層等として産業上有
用である。
Further, a layer having an additional function on one or both sides of the thin film-shaped molded product (for example, a protective layer against mechanical damage, a gas barrier layer, a light blocking layer, a heat insulating layer, an electrode layer, etc.).
May be provided as needed. The thin film-shaped molded article of the present invention described above is industrially useful as a planar illuminant used for a display or a lighting device or the like utilizing the emission characteristics of the ultrafine particles, or as a high-density recording layer utilizing the absorption and emission characteristics. is there.

【0033】[0033]

【実施例】以下に本発明を実施例を用いて更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これらの
実施例によって限定されるものではない。 [測定装置] (1)発光スペクトル:(株)日立製作所製のF250
0分光蛍光光度計において、溶液サンプルを光路長1c
mの石英セル中で測定した。 (2)数平均粒径:(株)日立製作所製H−9000U
HR型透過電子顕微鏡(加速電圧300kV、観察時の
真空度約7.6×10-9Torr)により観察した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto without departing from the scope of the present invention. [Measurement device] (1) Emission spectrum: F250 manufactured by Hitachi, Ltd.
In a spectrofluorometer 0, the solution sample was measured with an optical path length of 1c.
m in a quartz cell. (2) Number average particle size: H-9000U manufactured by Hitachi, Ltd.
Observation was performed using an HR transmission electron microscope (acceleration voltage: 300 kV, vacuum degree during observation: about 7.6 × 10 −9 Torr).

【0034】実施例1:硫化カドミウム超微粒子の製造 まず原料溶液を、室温下、乾燥窒素雰囲気に保たれたグ
ローブボックス中にて、東京化成社製のトリ−n−ブチ
ルホスフィン(純度>90%)を減圧蒸留法により精製
を加えたもの2.55gを20mLバイヤル瓶にとり、
これにStrem Chemicals社製のジメチルカドミウム(純
度99+%)ヘキサン希釈液(10重量%)0.56g
を加え、数分間振り混ぜた。これに、Fulka社製のヘキ
サメチルジシルチアン(0.028g)を加え数分間振
り混ぜて調製した。次いで、反応液相温度をモニターす
る熱電対、空冷式のリービッヒ冷却管、及びゴム製セプ
タム栓を装着した50mLの三口丸底フラスコに、Aldr
ich社製トリオクチルホスフィンオキシド(純度90
%)4g及びマグネチック攪拌子を入れ、乾燥アルゴン
ガスを15分間流通させ、フラスコ内部をアルゴン雰囲
気に置換した。熱電対はデジタル設定式温度調節器に接
続した。攪拌開始後、マントルヒーターで内部温度30
0℃まで昇温した。グローブボックスから前記の原料溶
液を取り出し、乾燥アルゴンで内部を置換した注射器に
2mLを分取し、ゴム製セプタム栓を通じてフラスコ内
部に0.1秒間程度で注入した。フラスコ内部の液は黄
色になり、反応が開始したことが確認された。ストック
溶液注入直後、反応液相温度は260℃程度まで低下し
た。温度調節器の温度設定を直ちに300℃としたとこ
ろ、約15分で反応液相温度は300℃に達した。原料
溶液注入から20分後、室温まで冷却し、反応を停止し
た。精製は以下の手順によった。即ち、反応フラスコに
和光純薬社製メタノール10mLを添加し5分間攪拌し
て黄白色の析出物を含んだ懸濁液を得たので、この懸濁
液を3000rpmで15分遠心分離した。遠心分離に
より得た沈殿物を窒素気流下、次いで真空乾燥し室温で
15時間真空乾燥させた。このようにして約60mgの
濃縮された硫化カドミウム超微粒子を得た。この超微粒
子の数平均粒径は約4nmであり、トルエン中約0.0
3wt%濃度の溶液の発光スペクトル(励起光は366
nm)を図1に示す。431nmにピーク波長を有する
発光帯のピークの半値幅は31nmであった。
Example 1 Production of Cadmium Sulfide Ultrafine Particles First, a raw material solution was placed in a glove box kept at room temperature in a dry nitrogen atmosphere, and tri-n-butylphosphine (purity> 90%, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used. ) Was purified by a vacuum distillation method, and 2.55 g of the purified product was placed in a 20 mL vial.
0.56 g of dimethyl cadmium (purity 99 +%) hexane diluent (10% by weight) manufactured by Strem Chemicals
And shaken for a few minutes. To this, hexamethyldisilthiane (0.028 g) manufactured by Fulka was added and shaken for several minutes to prepare. The Aldr was then placed in a 50 mL three-necked round bottom flask equipped with a thermocouple for monitoring the reaction liquid phase temperature, an air-cooled Liebig condenser, and a rubber septum stopper.
ich trioctylphosphine oxide (purity 90
%) And a magnetic stirrer, and a dry argon gas was passed for 15 minutes to replace the inside of the flask with an argon atmosphere. The thermocouple was connected to a digitally set temperature controller. After the stirring is started, the internal temperature is 30
The temperature was raised to 0 ° C. The raw material solution was taken out of the glove box, 2 mL was taken into a syringe whose inside was replaced with dry argon, and injected into the flask through a rubber septum stopper for about 0.1 second. The liquid inside the flask turned yellow, confirming that the reaction had started. Immediately after injection of the stock solution, the reaction liquid phase temperature dropped to about 260 ° C. When the temperature of the temperature controller was immediately set to 300 ° C., the reaction liquid phase temperature reached 300 ° C. in about 15 minutes. Twenty minutes after the injection of the raw material solution, the mixture was cooled to room temperature to stop the reaction. Purification was performed according to the following procedure. That is, 10 mL of methanol manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added to the reaction flask and stirred for 5 minutes to obtain a suspension containing a yellow-white precipitate. This suspension was centrifuged at 3000 rpm for 15 minutes. The precipitate obtained by centrifugation was dried under a stream of nitrogen, then dried under vacuum, and dried under vacuum at room temperature for 15 hours. Thus, about 60 mg of concentrated ultrafine cadmium sulfide particles were obtained. The number average particle size of the ultrafine particles is about 4 nm, and the
Emission spectrum of a 3 wt% concentration solution (excitation light is 366
nm) are shown in FIG. The half value width of the peak of the emission band having the peak wavelength at 431 nm was 31 nm.

【0035】実施例2 原料溶液を注入するときのフラスコ内部の温度が200
℃、注入直後の反応液相温度が165℃程度まで低下し
たこと以外は実施例1と同一の方法で製造した硫化カド
ミウム超微粒子の蛍光スペクトルを図1に示す。励起光
は366nmの波長を用いた。448nmにピーク波長
を有する発光帯の半値幅は37nmであった。
Example 2 When the temperature inside the flask when the raw material solution was injected was 200
FIG. 1 shows the fluorescence spectrum of cadmium sulfide ultrafine particles produced by the same method as in Example 1 except that the temperature of the reaction liquid phase immediately after the injection decreased to about 165 ° C. The excitation light used a wavelength of 366 nm. The half bandwidth of the emission band having the peak wavelength at 448 nm was 37 nm.

【0036】実施例3:ホスホン酸類を添加する方法 乾燥窒素雰囲気のグローブボックス内で、トリブチルホ
スフィン(2.25g)、ジメチルカドミウムの10重
量%n−ヘキサン溶液(0.56g)、及びヘキサメチ
ルジシルチアン(0.033mL)をガラス瓶中にて混
合し、ゴム栓(Aldrich社から供給されるセプタ
ム)で封をした(この混合液を以下「原料溶液A」と呼
ぶ)。この原料溶液Aとは別に、反応容器として、空冷
式のリービッヒ還流管と反応温度調節のための熱電対を
装着した褐色のパイレックス(登録商標)ガラス製3口
フラスコ(内容積50mL)に、トリオクチルホスフィ
ンオキシド(6.5g)とテトラデシルホスホン酸
(0.13g)を入れ、室温で15分減圧乾燥した。こ
の間、乾燥アルゴンガスで内部を大気圧に復圧し次いで
再度減圧する内部雰囲気の置換操作を3回行った。その
後300℃に昇温し、前記の原料溶液A(3mL)を注
射器で一気に注入し、この時点を反応の開始時刻とし
た。反応開始5分後に熱源を除去し約50℃に冷却され
た時点で無水メタノール(0.6mL)を加えて希釈し
室温まで放冷した。この反応液を乾燥窒素雰囲気におい
て、無水メタノール(22.5mL)中に注入して室温
で5分間攪拌し、不溶物を生じさせた。この不溶物を遠
心分離(3500rpm)し、デカンテーションにより
上澄み液を除去して黄色い固体を得た。この固体は精製
トルエン(1mL)に溶解し、無水メタノール(15m
L)中に注入し、室温で5分間攪拌して前記同様の遠心
分離とデカンテーションにより黄色い固体沈殿を分離し
た。この固体を室温で乾燥窒素気流下乾燥後、室温で一
晩真空乾燥して黄色固形粉体(45.5mg)を得た。
こうして得た黄色固形粉体はトルエンに可溶であり、か
かるトルエン溶液の発光スペクトル(励起波長366n
m)はピーク波長435nmである発光帯を与え、この
発光帯の半値幅は27nmであった。この発光スペクト
ルを図3に示す。
Example 3: Method for adding phosphonic acids In a glove box under a dry nitrogen atmosphere, tributylphosphine (2.25 g), a 10% by weight solution of dimethylcadmium in n-hexane (0.56 g), and hexamethyldiamine were added. Silthiane (0.033 mL) was mixed in a glass bottle and sealed with a rubber stopper (a septum supplied by Aldrich) (this mixed solution is hereinafter referred to as “raw material solution A”). Separately from the raw material solution A, a tripyrrole brown Pyrex (registered trademark) glass flask equipped with an air-cooled Liebig reflux tube and a thermocouple for controlling the reaction temperature was used as a reaction vessel. Octylphosphine oxide (6.5 g) and tetradecylphosphonic acid (0.13 g) were added, and dried under reduced pressure at room temperature for 15 minutes. During this time, the inside atmosphere was restored to atmospheric pressure with dry argon gas, and then the pressure was reduced again. Thereafter, the temperature was raised to 300 ° C., and the above-mentioned raw material solution A (3 mL) was injected at once with a syringe, and this time was regarded as the reaction start time. Five minutes after the start of the reaction, the heat source was removed, and when cooled to about 50 ° C., anhydrous methanol (0.6 mL) was added to dilute the mixture, and the mixture was allowed to cool to room temperature. The reaction solution was poured into anhydrous methanol (22.5 mL) in a dry nitrogen atmosphere and stirred at room temperature for 5 minutes to generate an insoluble matter. This insoluble matter was centrifuged (3500 rpm), and the supernatant was removed by decantation to obtain a yellow solid. This solid was dissolved in purified toluene (1 mL), and anhydrous methanol (15 m
L), stirred at room temperature for 5 minutes, and centrifuged and decanted in the same manner as above to separate a yellow solid precipitate. The solid was dried at room temperature under a stream of dry nitrogen and then vacuum dried at room temperature overnight to obtain a yellow solid powder (45.5 mg).
The yellow solid powder thus obtained is soluble in toluene, and the emission spectrum of the toluene solution (excitation wavelength 366 n
m) gives an emission band having a peak wavelength of 435 nm, and the half width of this emission band is 27 nm. This emission spectrum is shown in FIG.

【0037】比較例1:従来技術による硫化カドミウム
超微粒子の製造 V.L.Colvinら;J.Am.Chem.So
c.,114巻,5221頁(1992)に記載の方法
(逆ミセル法)に従って、硫化カドミウム超微粒子を製
造した。窒素雰囲気下室温にて、純正化学社製ヘプタン
(250mL)を300mLフラスコに取り、22.2
gの和光純薬社製エアロゾルOT(AOT)を溶解させ
たものを2つ作製した。キシダ化学社製過塩素酸カドミ
ウム6水和物(1.17g)を窒素バブリングした超純
水(6mL)に溶解させた後、一方のAOTヘプタン溶
液に添加した。一方、0.18gの和光純薬工業社製硫
化ナトリウム9水和物を窒素バブリングした超純水(6
mL)に溶解させた後、もう一方のAOTヘプタン溶液
に添加した。両方のフラスコをそれぞれ1時間攪拌した
ところ、無色透明な液が得られた。室温下、カドミウム
を含む液を注射器で15分かけて硫黄を含む液に添加し
たところ、透明な黄色の液体が得られた。これに0.4
5mgのキシダ化学社製チオフェノールをゆっくり添加
したところ液は黄白濁した。0.5μm径のメンブラン
フィルターで濾過し、300mLの石油エーテルで3回
洗浄した。濾過物を10mLのピリジンに溶解し、濾過
した。200mLの石油エーテル中に黄色透明な濾液を
添加し、再沈殿させ、再度濾過した。このようにして、
約15mgの硫化カドミウム超微粒子を得た。この超微
粒子の数平均粒径は約4nmであり、トルエン中約0.
03wt%濃度の溶液の発光スペクトルを測定した。得
られた蛍光スペクトルを図2に示す。励起光は420n
mの波長を用いた。556nmにピーク波長を有する発
光帯の半値幅は123nmであった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 Production of Ultrafine Cadmium Sulfide Fine Particles by Conventional Technique L. Colvin et al .; Am. Chem. So
c. , 114, p. 5221 (1992) (reverse micelle method) to produce ultrafine cadmium sulfide particles. At room temperature under a nitrogen atmosphere, heptane (250 mL) manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd. was placed in a 300 mL flask, and 22.2
g of aerosol OT (AOT) manufactured by Wako Junyaku Co., Ltd. were prepared. Cadmium perchlorate hexahydrate (1.17 g, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was dissolved in ultrapure water (6 mL) with nitrogen bubbling, and then added to one AOT heptane solution. On the other hand, 0.18 g of sodium sulfide 9 hydrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
mL) and added to the other AOT heptane solution. When both flasks were stirred for 1 hour, a colorless and transparent liquid was obtained. At room temperature, the liquid containing cadmium was added to the liquid containing sulfur over 15 minutes with a syringe, whereby a clear yellow liquid was obtained. 0.4
When 5 mg of thiophenol manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. was slowly added, the solution turned yellow-white. The mixture was filtered through a membrane filter having a diameter of 0.5 μm, and washed three times with 300 mL of petroleum ether. The filtrate was dissolved in 10 mL of pyridine and filtered. The clear yellow filtrate was added to 200 mL of petroleum ether, reprecipitated and filtered again. In this way,
About 15 mg of cadmium sulfide ultrafine particles were obtained. The number average particle diameter of these ultrafine particles is about 4 nm, and about 0.
The emission spectrum of the solution having a concentration of 03 wt% was measured. FIG. 2 shows the obtained fluorescence spectrum. Excitation light is 420n
A wavelength of m was used. The half width of the light emitting band having the peak wavelength at 556 nm was 123 nm.

【0038】比較例2:ホットソープ法液相の温度低下
が大きい場合 室温下、乾燥窒素雰囲気に保たれたグローブボックス中
にて、東京化成社製のトリ−n−ブチルホスフィン(純
度>90%)を減圧蒸留法により精製を加えたもの2.
55gを20mLバイヤル瓶にとり、これにStrem Chem
icals社製のジメチルカドミウム(純度99+%)ヘキ
サン希釈液(10重量%)0.56gを加え、数分間振
り混ぜた。これに、Fulka社製のヘキサメチル−ジシル
チアン0.070gを加え数分間振り混ぜて原料溶液を
得た。この原料溶液を注入する以前のフラスコ内部の温
度が360℃、注入直後の反応液相温度が290℃程度
まで低下したこと以外は実施例1の硫化カドミウム超微
粒子の製造法と同一の方法で製造した硫化カドミウム超
微粒子の蛍光スペクトルを図1に示す。励起光は366
nmの波長を用いた。463nmにピーク波長を有する
発光帯の半値幅は68nmであった。
Comparative Example 2: When the temperature drop in the liquid phase of the hot soap method is large At room temperature, in a glove box kept in a dry nitrogen atmosphere, tri-n-butylphosphine (purity> 90%) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ) Is purified by vacuum distillation.
Take 55 g into a 20 mL vial and add Strem Chem
0.56 g of dimethyl cadmium (purity 99 +%) hexane diluent (10% by weight) manufactured by Iicals was added and shaken for several minutes. To this, 0.070 g of hexamethyl-disilthiane manufactured by Fulka was added and shaken for several minutes to obtain a raw material solution. Manufactured by the same method as the method of manufacturing cadmium sulfide ultrafine particles in Example 1, except that the temperature inside the flask before injecting the raw material solution was reduced to 360 ° C., and the reaction liquid phase temperature immediately after the injection was reduced to about 290 ° C. FIG. 1 shows the fluorescence spectrum of the obtained cadmium sulfide ultrafine particles. The excitation light is 366
A wavelength of nm was used. The half bandwidth of the light emitting band having the peak wavelength at 463 nm was 68 nm.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の硫化カドミウム超微粒子は、粒
度分布が狭く且つ発光効率に優れるため、種々の光学材
料として応用可能である。
The cadmium sulfide ultrafine particles of the present invention have a narrow particle size distribution and excellent luminous efficiency, so that they can be applied as various optical materials.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例1、2及び比較例2で得られた硫化カ
ドミウム超微粒子の発光スペクトル図である。
1 is an emission spectrum diagram of cadmium sulfide ultrafine particles obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2. FIG.

【図2】 比較例1で得られた硫化カドミウム超微粒子
の発光スペクトル図である。
FIG. 2 is an emission spectrum diagram of ultrafine cadmium sulfide particles obtained in Comparative Example 1.

【図3】 実施例3で得られた硫化カドミウム超微粒子
の発光スペクトル図である。
FIG. 3 is an emission spectrum diagram of cadmium sulfide ultrafine particles obtained in Example 3.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機配位子を結合した硫化カドミウム結
晶からなる超微粒子であって半値幅が40nm未満の発
光帯を与えることを特徴とする硫化カドミウム超微粒
子。
1. Ultrafine cadmium sulfide fine particles comprising cadmium sulfide crystals bonded with an organic ligand and giving an emission band having a half width of less than 40 nm.
【請求項2】 半値幅が40nm未満の発光帯のピーク
波長が350〜510nmの範囲にある請求項1に記載
の硫化カドミウム超微粒子。
2. The cadmium sulfide ultrafine particles according to claim 1, wherein a peak wavelength of an emission band having a half width of less than 40 nm is in a range of 350 to 510 nm.
【請求項3】 200〜350℃に予め調温された液相
に硫化カドミウムの原料を添加することを特徴とする請
求項1又は2に記載の硫化カドミウム超微粒子の製造方
法。
3. The method for producing ultrafine cadmium sulfide particles according to claim 1, wherein a cadmium sulfide raw material is added to a liquid phase which has been previously adjusted to 200 to 350 ° C.
【請求項4】 原料を添加した直後の液相の温度低下幅
が80℃以内である請求項3に記載の硫化カドミウム超
微粒子の製造方法。
4. The method for producing cadmium sulfide ultrafine particles according to claim 3, wherein the temperature drop of the liquid phase immediately after the addition of the raw material is within 80 ° C.
【請求項5】 220〜350℃の温度範囲で硫化カド
ミウム結晶を成長させる請求項3又は4に記載の硫化カ
ドミウム超微粒子の製造方法。
5. The method for producing cadmium sulfide ultrafine particles according to claim 3, wherein the cadmium sulfide crystal is grown in a temperature range of 220 to 350 ° C.
【請求項6】 液相がホスフィンオキシド類を含むもの
である請求項3〜5のいずれかに記載の硫化カドミウム
超微粒子の製造方法。
6. The method for producing ultrafine cadmium sulfide particles according to claim 3, wherein the liquid phase contains phosphine oxides.
【請求項7】 液相にホスホン酸類を存在させる請求項
3〜6のいずれかに記載の硫化カドミウム超微粒子の製
造方法。
7. The method for producing ultrafine cadmium sulfide particles according to claim 3, wherein phosphonic acids are present in the liquid phase.
【請求項8】 請求項1又は2に記載の硫化カドミウム
超微粒子を含んでなる光学材料。
8. An optical material comprising the cadmium sulfide ultrafine particles according to claim 1 or 2.
【請求項9】 請求項1又は2に記載の硫化カドミウム
超微粒子を含んでなる薄膜状成形体。
9. A thin film-shaped compact comprising the cadmium sulfide ultrafine particles according to claim 1 or 2.
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