JP2009067914A - Manufacturing method of phosphor - Google Patents

Manufacturing method of phosphor Download PDF

Info

Publication number
JP2009067914A
JP2009067914A JP2007238780A JP2007238780A JP2009067914A JP 2009067914 A JP2009067914 A JP 2009067914A JP 2007238780 A JP2007238780 A JP 2007238780A JP 2007238780 A JP2007238780 A JP 2007238780A JP 2009067914 A JP2009067914 A JP 2009067914A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manganese
zinc sulfide
salt
doped zinc
organic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007238780A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuma Inoue
一真 井上
Yoshihisa Tsuji
嘉久 辻
Hideji Iwasaki
秀治 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Luminas Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Luminas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Luminas Co Ltd filed Critical Kuraray Luminas Co Ltd
Priority to JP2007238780A priority Critical patent/JP2009067914A/en
Publication of JP2009067914A publication Critical patent/JP2009067914A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of zinc sulfide of high purity homogeneously doped with a substantial amount of manganese by an industrially easy method. <P>SOLUTION: The manufacturing method of manganese-doped zinc sulfide comprises mixing a manganese salt, a zinc salt and a sulfurizing agent in an aqueous solvent, where the sulfurizing agent is a thioamide and/or thiourea and the aqueous solvent has a pH of at least 8.2. Preferably, pH is adjusted using an organic acid salt and an amine, pH is adjusted using an organic acid salt and ammonia, the organic acid salt is ammonium salt of an organic acid and a salt of a doping element other than the manganese salt is further incorporated in the mixing step. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、蛍光体として有用なマンガンを含有する蛍光体の調製方法に関する。   The present invention relates to a method for preparing a phosphor containing manganese useful as a phosphor.

マンガンを含有する硫化亜鉛蛍光体の調製方法としては、硫化亜鉛にマンガンを含有する塩を添加する方法が一般的に行なわれるが、粒径を制御できないまたは、固体混合であるために、蛍光体内での均質性に疑問があるなどの問題から、硫化亜鉛を形成する時点でのドープについて、また著しく小さい粒子を作る観点からの検討が成されている。そこで、マンガンを含有する塩と亜鉛を含有する塩を混合し、硫化ナトリウムなどのアルカリ金属硫化物と混合、反応させて、マンガンがドープされた硫化亜鉛を調製する方法(非特許文献1参照)、液相反応でミセルを利用してマンガンドープを行う方法(非特許文献2)などが開示されている。また、銅などのイオンをドープする際にチオアセトアミドなど加熱することで、硫化水素を発生する硫化剤を使用する方法(非特許文献3)も開示されている。
マテリアル レターズ 58巻 2004年3661−3664項 Material Letters 58(2004) 3661−3664 ジャーナル オブ ルミネッセンス 99巻 2002年 39−45項 Journal of Luminescence 99 2002 39-45 ジャーナル オブ コロイド アンドインターフェイス サイエンス 257巻 1号 2003年 47−55項Journal of Colloid and Interface Science, Volume 257, Issue 1, 1 January 2003, Pages 47-55
As a method for preparing a zinc sulfide phosphor containing manganese, a method of adding a salt containing manganese to zinc sulfide is generally performed. However, since the particle size cannot be controlled or the mixture is solid, Due to problems such as doubt in homogeneity at the time, the dope at the time of forming zinc sulfide has been studied from the viewpoint of making extremely small particles. Therefore, a method of preparing zinc sulfide doped with manganese by mixing a salt containing manganese and a salt containing zinc and mixing and reacting with an alkali metal sulfide such as sodium sulfide (see Non-Patent Document 1). In addition, a method of performing manganese doping using micelles in a liquid phase reaction (Non-patent Document 2) is disclosed. In addition, a method of using a sulfurizing agent that generates hydrogen sulfide by heating with thioacetamide or the like when doping ions such as copper is also disclosed (Non-Patent Document 3).
Material Letters Vol.58, 2004, 3661-3664 Material Letters 58 (2004) 3661-3664 Journal of Luminescence 99 2002 39-45 Journal of Luminescence 99 2002 39-45 Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 257, No. 1, 2003, 47-55 Journal of Colloid and Interface Science, Volume 257, Issue 1, 1 January 2003, Pages 47-55

しかしながら、非特許文献1などのアルカリ金属硫化物を用いる方法では、得られる硫化亜鉛にアルカリ金属化合物の混入は避けられず、蛍光体純度が低く、充分な蛍光特性が得られない。非特許文献2などミセルを用いる方法では、ミセル形成に使用する薬剤の除去に多大な工数が必要であり、工業的規模で実施するには難しい。非特許文献3などに開示されるチオアセトアミドを使用する方法では、pHが低く、酸性条件下にあり、生成する硫化マンガンの溶解度が高く、硫化亜鉛に取り込まれないなどの問題点があった。   However, in the method using an alkali metal sulfide such as Non-Patent Document 1, it is inevitable that an alkali metal compound is mixed in the obtained zinc sulfide, and the phosphor purity is low and sufficient fluorescence characteristics cannot be obtained. In the method using micelles such as Non-Patent Document 2, a large number of man-hours are required to remove the chemicals used for micelle formation, which is difficult to implement on an industrial scale. In the method using thioacetamide disclosed in Non-Patent Document 3 and the like, there are problems such as low pH, acidic conditions, high solubility of produced manganese sulfide, and failure to be taken into zinc sulfide.

したがって、本発明の目的は、工業的に容易な方法で、相当量のマンガンを均質にドープし、純度の高い硫化亜鉛の製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing zinc sulfide having a high purity by uniformly doping a considerable amount of manganese with an industrially easy method.

本発明者らは、鋭意検討を重ね、pHを調整した水性溶液下で、反応を実施することにより、相当量のマンガンを均質にドープできることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have intensively studied and found that a considerable amount of manganese can be homogeneously doped by carrying out the reaction in an aqueous solution with adjusted pH, and have completed the present invention.

すなわち本発明は、以下のものを提供する。
[1] 水性溶媒中でマンガン塩、亜鉛塩及び硫化剤を混合することを含むマンガンをドープした硫化亜鉛の製造方法であって、硫化剤がチオアミド類および/またはチオ尿素であり、水性溶媒のpHが8.2以上であることを特徴とする、マンガンドープ硫化亜鉛の製造方法。
That is, the present invention provides the following.
[1] A method for producing manganese-doped zinc sulfide comprising mixing a manganese salt, a zinc salt and a sulfiding agent in an aqueous solvent, wherein the sulfiding agent is a thioamide and / or thiourea, A method for producing manganese-doped zinc sulfide, wherein the pH is 8.2 or more.

[2] pH調整を有機酸塩とアミンで行う[1]記載の製造方法。
[3] pH調整を有機酸塩とアンモニアで行う[1]記載の製造方法。
[4] 有機酸塩が有機酸のアンモニウム塩である[2]または[3]記載の製造方法。
[2] The production method according to [1], wherein the pH is adjusted with an organic acid salt and an amine.
[3] The production method according to [1], wherein the pH is adjusted with an organic acid salt and ammonia.
[4] The production method according to [2] or [3], wherein the organic acid salt is an ammonium salt of an organic acid.

[5] 混合工程において、マンガン塩以外のドーピング元素の塩をさらに混合する、[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6] [1]〜[5]のいずれかに記載の方法により製造されたマンガンドープ硫化亜鉛。
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein in the mixing step, a salt of a doping element other than a manganese salt is further mixed.
[6] Manganese-doped zinc sulfide produced by the method according to any one of [1] to [5].

[7] [6]記載のマンガンドープ硫化亜鉛を蛍光体として使用する方法。
[8] [6]記載のマンガンドープ硫化亜鉛を焼成することを特徴とする、高量子効率を有するマンガンドープ硫化亜鉛蛍光体の製造方法。
[7] A method of using the manganese-doped zinc sulfide described in [6] as a phosphor.
[8] A method for producing a manganese-doped zinc sulfide phosphor having high quantum efficiency, comprising firing the manganese-doped zinc sulfide according to [6].

[9] [8]の方法により製造された高量子効率を有するマンガンドープ硫化亜鉛蛍光体。   [9] A manganese-doped zinc sulfide phosphor having a high quantum efficiency produced by the method of [8].

本発明の製造方法によれば、マンガンドープ硫化亜鉛を高い生産性で製造することができる。   According to the production method of the present invention, manganese-doped zinc sulfide can be produced with high productivity.

本発明に使用する亜鉛を含有する塩としては、塩化亜鉛、臭化亜鉛などのハロゲン化物、硫酸亜鉛、亜硫酸亜鉛、りん酸亜鉛、硝酸亜鉛などの鉱酸塩、または、ギ酸亜鉛、酢酸亜鉛、シュウ酸亜鉛などの有機酸塩を使用することができる。これらは、無水塩であっても含水塩であっても構わない。これらは、単一で使用しても混合して使用しても差し支えない。反応速度、カウンターイオンの残留性、入手の容易性を考慮して、硝酸塩を使用することが好ましい。使用する塩の純度としては、特に制限されるものではなく高ければ高いほど好ましいが、特に鉄、ニッケル、コバルト、クロム、タングステンなどの金属不純物を含まないものを使用することが、蛍光体として使用する場合に好ましい。   Examples of the salt containing zinc used in the present invention include halides such as zinc chloride and zinc bromide, mineral salts such as zinc sulfate, zinc sulfite, zinc phosphate and zinc nitrate, or zinc formate, zinc acetate, Organic acid salts such as zinc oxalate can be used. These may be anhydrous salts or hydrated salts. These may be used alone or in combination. Nitrate is preferably used in consideration of reaction rate, counter ion persistence, and availability. The purity of the salt to be used is not particularly limited and is preferably as high as possible. However, it is particularly preferable to use a substance that does not contain metal impurities such as iron, nickel, cobalt, chromium, and tungsten. This is preferable.

本発明でドープするマンガンは、亜鉛塩と同時に使用する。使用するマンガンの塩としては特に制限されるものではなく、塩化マンガン、臭化マンガンなどのハロゲン化物、硫酸マンガン、亜硫酸マンガン、りん酸マンガン、硝酸マンガンなどの鉱酸塩、または、ギ酸マンガン、酢酸マンガン、シュウ酸マンガンなどの有機酸塩、マンガンアセチルアセトネートのような錯塩を使用することができる。これらは、無水塩であっても含水塩であっても構わない。これらは、単一で使用しても混合して使用しても差し支えない。反応速度、カウンターイオンの残留性、入手の容易性を考慮して、硝酸塩を使用することが好ましい。使用する塩の純度としては、特に制限されるものではなく高ければ高いほど好ましいが、特に鉄、ニッケル、コバルト、クロム、タングステンなどの金属不純物を含まないものを使用することが、蛍光体として使用する場合に好ましい。   Manganese doped in the present invention is used simultaneously with the zinc salt. The salt of manganese to be used is not particularly limited, and halides such as manganese chloride and manganese bromide, mineral salts such as manganese sulfate, manganese sulfite, manganese phosphate and manganese nitrate, or manganese formate and acetic acid. Organic acid salts such as manganese and manganese oxalate, and complex salts such as manganese acetylacetonate can be used. These may be anhydrous salts or hydrated salts. These may be used alone or in combination. Nitrate is preferably used in consideration of reaction rate, counter ion persistence, and availability. The purity of the salt to be used is not particularly limited and is preferably as high as possible. However, it is particularly preferable to use a substance that does not contain metal impurities such as iron, nickel, cobalt, chromium, and tungsten. This is preferable.

硫化亜鉛中のマンガンの量としては、特に制限されるものではないが、多すぎる量は、励起子同士の相互作用により蛍光収率を低下させるため好ましくなく、少なすぎる量は、取り出せる蛍光量が低下するため好ましくない。従って、50〜50,000ppm、好ましくは、100〜30,000ppm、より好ましくは、300〜10,000ppmの範囲で含有することが好ましい。   The amount of manganese in zinc sulfide is not particularly limited, but an excessive amount is not preferable because it decreases the fluorescence yield due to interaction between excitons, and an excessively small amount is an amount of fluorescence that can be extracted. Since it falls, it is not preferable. Therefore, it is preferable to contain in 50-50,000 ppm, Preferably it is 100-30,000 ppm, More preferably, it contains in the range of 300-10,000 ppm.

本発明において、硫化亜鉛中にマンガン以外の他のドーピング元素、例えば、銅、銀、金、イリジウムなどの遷移金属;インジウム;セリウム、プラセオジム、ユーロピウムなどの希土類元素を含んでいても良い。これらも、亜鉛と同時に塩として添加することができる。使用できる塩としては、ハロゲン塩、硫酸塩などの鉱酸塩、酢酸塩などの有機酸塩として添加することができ、これらは、単一で使用されても、複数を複合して添加使用しても構わない。ドープされる量としては、マンガンのドープ量によっても異なるが、通常5〜10,000ppm、好ましくは、10〜5,000ppm、添加の効果、効率を考慮して、20〜3,000ppmの範囲で添加される。   In the present invention, zinc sulfide may contain doping elements other than manganese, for example, transition metals such as copper, silver, gold and iridium; indium; rare earth elements such as cerium, praseodymium and europium. These can also be added as a salt simultaneously with zinc. As salts that can be used, they can be added as mineral acid salts such as halogen salts and sulfates, and organic acid salts such as acetates. These can be used alone or in combination. It doesn't matter. The amount to be doped varies depending on the doping amount of manganese, but is usually 5 to 10,000 ppm, preferably 10 to 5,000 ppm, in the range of 20 to 3,000 ppm in consideration of the effect and efficiency of addition. Added.

本発明において使用される硫化剤としては、チオホルムアミド、チオアセトアミドなどのチオアミド類、チオ尿素などを使用することができる。これらの硫化剤の使用量としては、通常、使用する亜鉛塩に対して、0.1〜5当量の範囲、硫化物の生成効率、経済性を考慮して、0.5〜3当量、より好ましくは、0.8〜2当量を使用することが好ましい。   As the sulfurizing agent used in the present invention, thioamides such as thioformamide and thioacetamide, thiourea and the like can be used. The amount of these sulfiding agents used is usually in the range of 0.1 to 5 equivalents, 0.5 to 3 equivalents in view of the efficiency of production of sulfides and economics, relative to the zinc salt used. Preferably, 0.8 to 2 equivalents are used.

本発明は、水中で実施される。得られた硫化物を蛍光体として使用するためには、必要とする金属以外を含まないことが好ましい。従って、使用する水は、イオン交換水を使用することが好ましく、鉄、ニッケル、コバルトなどの重金属は各々50ppm以下、好ましくは10ppm以下、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの典型金属は各々500ppm以下、好ましくは100ppm以下のものを使用する。   The present invention is practiced in water. In order to use the obtained sulfide as a phosphor, it is preferable not to contain other than the required metal. Therefore, it is preferable to use ion-exchanged water as the water to be used. Heavy metals such as iron, nickel and cobalt are each 50 ppm or less, preferably 10 ppm or less, and typical metals such as sodium, potassium, calcium and magnesium are each 500 ppm or less. Preferably, the one with 100 ppm or less is used.

使用する水の量は特に限定されるものではなく、亜鉛の濃度として、反応を実施するときに、0.01モル/リットル〜3モル/リットルの範囲、より好ましくは、0.1モル/リットル〜2モル/リットルの範囲になるように調整する。   The amount of water to be used is not particularly limited, and the concentration of zinc, when carrying out the reaction, ranges from 0.01 mol / liter to 3 mol / liter, more preferably 0.1 mol / liter. Adjust to a range of ~ 2 mol / liter.

本発明は、pH=8.2以上の塩基性条件下で実施される。酸性条件、中性条件下では、生成する硫化マンガンの水溶性が高く、硫化亜鉛内に導入されないため好ましくない。塩基性条件のpHとしては、通常、8.2〜11の範囲内であり、高すぎるpHでは、チオアセトアミド、チオ尿素などの分解が早く、硫化効率が上がらないため、好ましくは、8.2〜10.5の範囲内、より好ましくは、9〜10.2の範囲内である。   The present invention is carried out under basic conditions of pH = 8.2 or higher. Under acidic and neutral conditions, the resulting manganese sulfide is not preferable because it is highly soluble in water and not introduced into zinc sulfide. The pH under basic conditions is usually in the range of 8.2 to 11, and when the pH is too high, decomposition of thioacetamide, thiourea and the like is quick and sulfurization efficiency does not increase. It is in the range of ˜10.5, more preferably in the range of 9 to 10.2.

本発明では、有機酸塩とアミンおよび/またはアンモニアにより反応系内の塩基性度を調整する。単に、アミンおよび/またはアンモニアのみを使用した場合には、使用する亜鉛塩が溶解せず、反応の効率が低く、更には析出する硫化亜鉛中に取り込まれる可能性があるため好ましくない。使用する有機酸塩を構成する酸としては、水溶性を示せば特に限定されるものではなく、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などの一塩基酸、シュウ酸などの二塩基酸などを使用することができる。アミンとしても、水溶性を示せば特に限定されるものではく、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミンなどを使用することができる。溶解性、析出する硫化亜鉛への残留性を考慮して、アンモニアの使用が好ましい。したがって、塩基性の調整には、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等のアンモニウム塩の使用が、入手性、効果、経済性の観点から好ましい。   In the present invention, the basicity in the reaction system is adjusted with an organic acid salt and an amine and / or ammonia. If only amine and / or ammonia is used, the zinc salt to be used is not dissolved, the efficiency of the reaction is low, and there is a possibility that it will be incorporated into the precipitated zinc sulfide. The acid constituting the organic acid salt to be used is not particularly limited as long as it shows water solubility, and it is possible to use monobasic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, dibasic acids such as oxalic acid and the like. it can. The amine is not particularly limited as long as it shows water solubility, and methylamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine and the like can be used. In view of solubility and persistence in precipitated zinc sulfide, it is preferable to use ammonia. Therefore, the use of ammonium salts such as ammonium formate and ammonium acetate is preferable from the viewpoints of availability, effects, and economical efficiency for the basic adjustment.

これらの使用量としては特に制限されるものではなく、使用する亜鉛塩、マンガン塩を溶解するに充分な量であればよい。よって、使用する亜鉛塩の種類によっても異なるが、通常、亜鉛塩に対して、0.5〜20モル倍、より好ましくは、0.6〜10モル倍を使用し、使用する試剤を均一化する。   The amount of these used is not particularly limited, and may be an amount sufficient to dissolve the zinc salt and manganese salt to be used. Therefore, although it varies depending on the type of zinc salt to be used, it is usually 0.5 to 20 mole times, more preferably 0.6 to 10 mole times with respect to the zinc salt, and the used reagent is homogenized. To do.

本発明の実施雰囲気は特に限定されるものではなく、大気下で実施しても構わないが、安全性、操作性を考慮して、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。   The working atmosphere of the present invention is not particularly limited and may be carried out in the atmosphere, but in view of safety and operability, it may be carried out in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. preferable.

本発明の液相調製としては、反応温度は使用する硫化剤によって異なるが、低すぎる温度では、反応の進行が著しく遅く好ましくなく、高すぎる温度では、発生する硫化水素の液中濃度が低下し、硫化剤効率が低下するため好ましくない。通常、5℃から120℃、より好ましくは、10℃〜100℃の範囲で実施される。反応の方式も特に限定されるものではなく、バッチ式、連続式何れの方法を採用しても構わない。   In the liquid phase preparation of the present invention, the reaction temperature varies depending on the sulfiding agent used, but if the temperature is too low, the progress of the reaction is extremely slow and undesirable, and if it is too high, the concentration of hydrogen sulfide generated in the liquid will decrease. This is not preferable because the efficiency of the sulfiding agent is lowered. Usually, it is carried out in the range of 5 ° C to 120 ° C, more preferably 10 ° C to 100 ° C. The reaction method is not particularly limited, and either a batch method or a continuous method may be adopted.

液相調製において得られた硫化物は、デカンテーションや遠心分離などの方法で水と分離しながら、イオン交換水による洗浄を繰り返し、水洗層のpHが6〜8になるまで洗浄する。   The sulfide obtained in the liquid phase preparation is repeatedly washed with ion-exchanged water while being separated from water by a method such as decantation or centrifugation, and washed until the pH of the washing layer becomes 6-8.

洗浄された硫化物は、真空乾燥または150℃以下の熱風乾燥などの方法で水を除去、乾燥することができる。乾燥時間としては、含んでいる水の量に依存することは言うまでもないが、通常、1時間から50時間、乾燥の効率を考慮して、1.5時間から20時間の範囲で実施される。   The washed sulfide can be dried by removing water by a method such as vacuum drying or hot air drying at 150 ° C. or lower. Needless to say, the drying time depends on the amount of water contained, but is usually 1 hour to 50 hours and 1.5 hours to 20 hours in consideration of drying efficiency.

本発明では、乾燥後、必要に応じて破砕などの方法で粒子を粉砕し、必要な大きさの蛍光体粒子として得ることができる。
本発明の方法により得られたマンガンドープ硫化亜鉛は蛍光体として使用できることは前述したとおりであるが、さらに焼成処理を行うことによって、その蛍光体の量子効率を飛躍的に高められることが本発明者らの研究により明らかとなっている。例えば、後述する実施例に示されるように、焼成後のマンガンドープ硫化亜鉛は35%以上、特に40%〜60%もの高い量子効率を有する。
In the present invention, after drying, if necessary, the particles can be pulverized by a method such as crushing to obtain phosphor particles having a required size.
As described above, the manganese-doped zinc sulfide obtained by the method of the present invention can be used as a phosphor. However, it is possible to dramatically increase the quantum efficiency of the phosphor by further firing treatment. It is clear from their research. For example, as shown in the Examples described later, the manganese-doped zinc sulfide after firing has a quantum efficiency as high as 35% or more, particularly as high as 40% to 60%.

本発明の方法により得られたマンガンドープ硫化亜鉛を焼成する温度としては、硫化亜鉛の結晶形が変化する温度以上、昇華する温度以下で実施する。即ち、500℃以上、1250℃以下、好ましくは、550℃以上、1000℃以下、より好ましくは、600℃以上、800℃以下の温度で実施する。   The temperature at which the manganese-doped zinc sulfide obtained by the method of the present invention is calcined is not less than the temperature at which the crystal form of zinc sulfide changes and not more than the temperature at which sublimation occurs. That is, it is carried out at a temperature of 500 ° C. or higher and 1250 ° C. or lower, preferably 550 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, more preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.

焼成温度までの昇温速度は特に限定されるものではないが、通常、2.0℃/分以上40.0℃/分以下の速度で昇温する。早すぎる温度は、炉体や硫化亜鉛を入れる容器を破損するため好ましくなく、遅すぎる速度では、生産効率が著しく低下するため好ましくない。このような観点から、2.5℃/分以上、30.0℃/分以下の速度で実施することが好ましい。   The rate of temperature rise up to the firing temperature is not particularly limited, but the temperature is usually raised at a rate of 2.0 ° C./min to 40.0 ° C./min. A temperature that is too early is not preferable because it damages the furnace body and the vessel containing zinc sulfide, and a rate that is too slow is not preferable because production efficiency is significantly reduced. From such a viewpoint, it is preferable to carry out at a rate of 2.5 ° C./min or more and 30.0 ° C./min or less.

本発明では、焼成をおこなう雰囲気は特に限定されるものではなく、空気下、不活性ガス雰囲気下、還元性ガス雰囲気下何れのガス雰囲気の下で実施しても構わない。
本発明において、焼成時に結晶化の促進や粒径を大きくするために融剤を使用することができる。使用できる融剤としては、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどのアルカリ金属塩、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどのアルカリ土類塩、塩化アンモニウム、塩化亜鉛などを使用することができる。これらの融剤は単独で使用しても、複数を混合して使用しても構わない。使用する量としては、特に限定されるものではなく、硫化亜鉛に対して、0.1〜50重量%、操作性、経済性を考慮して、0.5〜10重量%を使用することが好ましい。
In the present invention, the atmosphere in which the firing is performed is not particularly limited, and the firing may be performed in any gas atmosphere such as air, inert gas atmosphere, or reducing gas atmosphere.
In the present invention, a flux can be used to promote crystallization and increase the particle size during firing. Usable fluxes include alkali metal salts such as sodium chloride and potassium chloride, alkaline earth salts such as magnesium chloride, calcium chloride and magnesium chloride, ammonium chloride and zinc chloride. These fluxes may be used alone or in combination. The amount to be used is not particularly limited, and it may be 0.1 to 50% by weight, 0.5 to 10% by weight in consideration of operability and economy with respect to zinc sulfide. preferable.

本発明において、焼成時に欠落する硫黄を補うため硫黄単体を添加することができる。添加する量は特に限定されるものではなく、通常、硫化亜鉛100重量部に対して、0.1重量部から300重量部、より好ましくは、1重量部から200重量部の範囲で添加する。   In the present invention, sulfur alone can be added to supplement sulfur missing during firing. The amount to be added is not particularly limited, and is usually 0.1 to 300 parts by weight, more preferably 1 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of zinc sulfide.

本発明において、焼成終了後、焼成物を洗浄する。洗浄によって、添加した余分の融剤を除去する。洗浄は、中性水や酸性水を使用することができる。酸性分としては、特に限定されるものではなく、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの鉱酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの有機酸を使用することができる。これらは、単独で使用することも出来るし、複数を混合して使用することもできる。硫化亜鉛が、高濃度の酸性物と接触すると分解する場合があるので、酸性水を使用する場合、通常0.1〜20重量%の水溶液を使用することが好ましく、より好ましくは1〜10重量%の水溶液を使用する。更に、硫化亜鉛の分解、表面へのイオン残留性を考慮して、酢酸の使用が好ましい。   In the present invention, the fired product is washed after the firing. The excess flux added is removed by washing. For washing, neutral water or acidic water can be used. The acid content is not particularly limited, and mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid, and organic acids such as acetic acid, propionic acid and butyric acid can be used. These can be used alone or in combination. Since zinc sulfide may decompose when it comes into contact with high-concentration acidic substances, it is usually preferable to use an aqueous solution of 0.1 to 20% by weight, more preferably 1 to 10% by weight when using acidic water. % Aqueous solution is used. Furthermore, it is preferable to use acetic acid in consideration of decomposition of zinc sulfide and ion residual property on the surface.

本発明では、焼成した後、洗浄した硫化亜鉛を真空、熱風などの方法で乾燥し、所望の蛍光体を得ることが出来る。
蛍光体が形成されたことは、量子効率を測定することによって確認することができる。量子効率とは、入射光による励起によって放出された光子の数と物質に吸収された入射光の光子の数との比であり、この数値が大きいほどドーピング効果が高いことを意味する。量子効率は分光蛍光光度計によって測定することができる。
In the present invention, after firing, the washed zinc sulfide can be dried by a method such as vacuum or hot air to obtain a desired phosphor.
The formation of the phosphor can be confirmed by measuring the quantum efficiency. Quantum efficiency is the ratio between the number of photons emitted by excitation by incident light and the number of photons of incident light absorbed by the material, and the larger this value, the higher the doping effect. Quantum efficiency can be measured with a spectrofluorometer.

以下に実施例を挙げ、本発明をより詳細に説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものではないことは言うまでも無い。
なお、量子効率測定のための分光蛍光光度計の測定条件は以下のとおりであった。
測定装置:日本分光株式会社製 FP−6500
励起波長:350nm
励起バンド幅:5nm
ソフトウェア:Spectra Manager for Windows(登録商標) 95/NT Ver1.00.00 2005 日本分光株式会社製
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the following examples.
In addition, the measurement conditions of the spectrofluorometer for quantum efficiency measurement were as follows.
Measuring device: FP-6500 manufactured by JASCO Corporation
Excitation wavelength: 350 nm
Excitation bandwidth: 5 nm
Software: Spectra Manager for Windows (registered trademark) 95 / NT Ver1.00.00 2005 manufactured by JASCO Corporation

実施例1
攪拌器、コンデンサー、温度計を装着した3Lセパラブルフラスコに、硝酸亜鉛六水和物446.2g、酢酸アンモニウム770.8g、硝酸マンガン3.82g(Mn 5000ppm相当)を取り、25%アンモニア水433.5gを添加して溶解した。そこに、イオン交換水を加え、1.5Lまで希釈し(このときのpH=10)、均一溶液を得た。系内を窒素置換した後、昇温し、内温が75℃となったところで、チオアセトアミド169.0gを添加した。内温を75℃に維持したまま2.5時間攪拌した。所定時間経過後、室温まで冷却し、上層をデカンテーションで除き、イオン交換水で洗浄した。水相のpHが8以下になるまで洗浄を繰り返し、遠心分離機で水を分離、150℃の熱風乾燥機にて、12時間加熱乾燥を行い、マンガンドープ硫化亜鉛142gを得た。ICP発光分析にて分析したところ、マンガンのドープ量は4800ppmであり、マンガンおよび亜鉛以外の金属は検出されなかった。得られたマンガンドープ硫化亜鉛は、そのまま蛍光体として使用でき、その発光波長は580nm、量子効率は4.7%であった。
Example 1
Into a 3 L separable flask equipped with a stirrer, a condenser, and a thermometer, 446.2 g of zinc nitrate hexahydrate, 770.8 g of ammonium acetate, and 3.82 g of manganese nitrate (corresponding to Mn 5000 ppm) were taken, and 25% aqueous ammonia 433 was added. .5 g was added and dissolved. Ion exchange water was added thereto and diluted to 1.5 L (pH = 10 at this time) to obtain a uniform solution. After the inside of the system was replaced with nitrogen, the temperature was raised, and when the internal temperature reached 75 ° C., 169.0 g of thioacetamide was added. The mixture was stirred for 2.5 hours while maintaining the internal temperature at 75 ° C. After a predetermined time, the mixture was cooled to room temperature, the upper layer was removed by decantation, and washed with ion-exchanged water. Washing was repeated until the pH of the aqueous phase became 8 or less, water was separated with a centrifugal separator, and heat-dried with a hot air dryer at 150 ° C. for 12 hours to obtain 142 g of manganese-doped zinc sulfide. When analyzed by ICP emission analysis, the doping amount of manganese was 4800 ppm, and metals other than manganese and zinc were not detected. The obtained manganese-doped zinc sulfide can be used as a phosphor as it is, its emission wavelength was 580 nm, and the quantum efficiency was 4.7%.

上記で得られたマンガンドープ硫化亜鉛30gと硫黄5gとを乳鉢で粉砕混合し、特に硫黄粒子が識別できないように分散したことを確認した。この混合物を1000℃で焼成した。得られた焼成物の発光波長は581nm、量子効率は41.3%であった。   30 g of the manganese-doped zinc sulfide obtained above and 5 g of sulfur were pulverized and mixed in a mortar, and it was confirmed that the sulfur particles were particularly dispersed so that they could not be identified. The mixture was fired at 1000 ° C. The obtained fired product had an emission wavelength of 581 nm and a quantum efficiency of 41.3%.

実施例2
チオアセトアミド169.0gに代え、チオ尿素171.2gを使用した以外は実施例1と同様に実施し、マンガンドープ硫化亜鉛138.5gを得た。
マンガンドープ量は4900ppmであり、マンガンおよび亜鉛以外の金属は検出されなかった。得られたマンガンドープ硫化亜鉛は、そのまま蛍光体として使用でき、その発光波長は586nm、量子効率は5.1%であった。
Example 2
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 171.2 g of thiourea was used instead of 169.0 g of thioacetamide, to obtain 138.5 g of manganese-doped zinc sulfide.
The manganese doping amount was 4900 ppm, and metals other than manganese and zinc were not detected. The obtained manganese-doped zinc sulfide can be used as a phosphor as it is, its emission wavelength was 586 nm, and the quantum efficiency was 5.1%.

上記で得られたマンガンドープ硫化亜鉛30gと硫黄5gとを乳鉢で粉砕混合し、特に硫黄粒子が識別できないように分散したことを確認した。この混合物を1000℃で焼成した。得られた焼成物の発光波長は582nm、量子効率は44.1%であった。   30 g of the manganese-doped zinc sulfide obtained above and 5 g of sulfur were pulverized and mixed in a mortar, and it was confirmed that the sulfur particles were particularly dispersed so that they could not be identified. The mixture was fired at 1000 ° C. The fired product obtained had an emission wavelength of 582 nm and a quantum efficiency of 44.1%.

実施例3
六塩化イリジウム酸二アンモニウム99.9mgを添加した以外は、実施例1と同様に反応を行い、マンガン・イリジウムドープ硫化亜鉛141.5gを得た。マンガンのドープ量4800ppm、イリジウムのドープ量196ppmであった。得られたマンガン・イリジウムドープ硫化亜鉛は、そのまま蛍光体として使用でき、その発光波長は590nm、量子効率は5.3%であった。
Example 3
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that 99.9 mg of diammonium hexachloroiridate was added to obtain 141.5 g of manganese / iridium doped zinc sulfide. The manganese doping amount was 4800 ppm and the iridium doping amount was 196 ppm. The obtained manganese / iridium doped zinc sulfide can be used as a phosphor as it is, and its emission wavelength was 590 nm and the quantum efficiency was 5.3%.

上記で得られたマンガン・イリジウムドープ硫化亜鉛30gと硫黄5gとを乳鉢で粉砕混合し、特に硫黄粒子が識別できないように分散したことを確認した。この混合物を1000℃で焼成した。得られた焼成物の発光波長は588nm、量子効率は50.3%であった。   30 g of the manganese / iridium-doped zinc sulfide obtained above and 5 g of sulfur were pulverized and mixed in a mortar, and it was confirmed that the sulfur particles were particularly dispersed so that they could not be identified. The mixture was fired at 1000 ° C. The fired product obtained had an emission wavelength of 588 nm and a quantum efficiency of 50.3%.

実施例4
硝酸インジウム三水和物0.452gを添加した以外は、実施例1と同様に行い、マンガン・インジウムドープ硫化亜鉛142.3gを得た。マンガンのドープ量4800ppm、インジウムのドープ量860ppmであった。得られたマンガン・インジウムドープ硫化亜鉛は、そのまま蛍光体として使用でき、その発光波長は586nm、量子効率は7.4%であった。
Example 4
Except for adding 0.452 g of indium nitrate trihydrate, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain 142.3 g of manganese / indium doped zinc sulfide. The manganese doping amount was 4800 ppm and the indium doping amount was 860 ppm. The obtained manganese / indium doped zinc sulfide can be used as a phosphor as it is, the emission wavelength was 586 nm, and the quantum efficiency was 7.4%.

上記で得られたマンガン・インジウムドープ硫化亜鉛30gと硫黄5gとを乳鉢で粉砕混合し、特に硫黄粒子が識別できないように分散したことを確認した。この混合物を1000℃で焼成した。得られた焼成物の発光波長は586nm、量子効率は53.3%であった。   30 g of the manganese / indium-doped zinc sulfide obtained above and 5 g of sulfur were pulverized and mixed in a mortar, and it was confirmed that the sulfur particles were particularly dispersed so that they could not be identified. The mixture was fired at 1000 ° C. The obtained fired product had an emission wavelength of 586 nm and a quantum efficiency of 53.3%.

実施例5
25%アンモニア水の使用量を314.8gとし、pHを8.6とした以外は実施例1と同様に実施し、マンガンドープ硫化亜鉛140.2gを得た。マンガンのドープ量は4710ppmであった。得られたマンガンドープ硫化亜鉛は、そのまま蛍光体として使用でき、その発光波長は582nm、量子効率は5.2%であった。
Example 5
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of 25% aqueous ammonia was 314.8 g and the pH was 8.6, to obtain 140.2 g of manganese-doped zinc sulfide. The doping amount of manganese was 4710 ppm. The obtained manganese-doped zinc sulfide can be used as a phosphor as it is, its emission wavelength was 582 nm, and the quantum efficiency was 5.2%.

上記で得られたマンガンドープ硫化亜鉛30gと硫黄5gとを乳鉢で粉砕混合し、特に硫黄粒子が識別できないように分散したことを確認した。この混合物を1000℃で焼成した。得られた焼成物の発光波長は582nm、量子効率は40.4%であった。   30 g of the manganese-doped zinc sulfide obtained above and 5 g of sulfur were pulverized and mixed in a mortar, and it was confirmed that the sulfur particles were particularly dispersed so that they could not be identified. The mixture was fired at 1000 ° C. The obtained fired product had an emission wavelength of 582 nm and a quantum efficiency of 40.4%.

比較例1
チオアセトアミドに代え、硫化ナトリウム五水和物504.7gを添加した以外は、実施例1と同様に行い、マンガンドープの硫化亜鉛144.7gを得た。マンガンのドープ量は4120ppm、ナトリウムのドープ量は2100ppmであり、不純物として、多量のナトリウムを含んでいた。ナトリウムは、加熱成型時に、カーボンやアルミナ製のモールドを著しく腐食するため、混入は好ましくない。
Comparative Example 1
It replaced with thioacetamide and carried out similarly to Example 1 except having added 504.7g of sodium sulfide pentahydrate, and obtained 144.7g of manganese dope zinc sulfide. The doping amount of manganese was 4120 ppm, the doping amount of sodium was 2100 ppm, and a large amount of sodium was contained as an impurity. Sodium is unfavorable because it significantly corrodes carbon and alumina molds during heat molding.

比較例2
攪拌器、コンデンサー、温度計を装着した3Lセパラブルフラスコに、硝酸亜鉛六水和物223.2g、硝酸マンガン1.91g(Mn 5000ppm相当)を取り、イオン交換水750gを添加して溶解した。そこに、硝酸1.5gを添加(pH=2)し、均一溶液を得た。系内を窒素置換した後、昇温し、内温が75℃となったところで、チオアセトアミド84.5gを添加した。内温を75℃に維持したまま2.5時間攪拌した。所定時間経過後、室温まで冷却し、上層をデカンテーションで除き、イオン交換水で洗浄した。水相のpHが8以下になるまで洗浄を繰り返し、遠心分離機で水を分離、150℃の熱風乾燥機にて、12時間加熱乾燥を行い、硫化亜鉛67gを得た。ICP発光分析にて分析したところ、硫化亜鉛中のマンガンのドープ量は0ppmであった。
Comparative Example 2
In a 3 L separable flask equipped with a stirrer, a condenser, and a thermometer, 223.2 g of zinc nitrate hexahydrate and 1.91 g of manganese nitrate (equivalent to Mn 5000 ppm) were taken, and 750 g of ion-exchanged water was added and dissolved. Thereto was added 1.5 g of nitric acid (pH = 2) to obtain a uniform solution. After the inside of the system was replaced with nitrogen, the temperature was raised, and when the internal temperature reached 75 ° C., 84.5 g of thioacetamide was added. The mixture was stirred for 2.5 hours while maintaining the internal temperature at 75 ° C. After a predetermined time, the mixture was cooled to room temperature, the upper layer was removed by decantation, and washed with ion-exchanged water. Washing was repeated until the pH of the aqueous phase was 8 or less, water was separated with a centrifuge, and heat-dried with a hot air dryer at 150 ° C. for 12 hours to obtain 67 g of zinc sulfide. When analyzed by ICP emission analysis, the doping amount of manganese in zinc sulfide was 0 ppm.

比較例3
25%アンモニア水の使用量を112.5gとし、溶液のpHを7.8とした以外は実施例1と同様に実施し、マンガンドープ硫化亜鉛140.4gを得た。マンガンのドープ量は211ppmであった。
Comparative Example 3
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of 25% aqueous ammonia was 112.5 g, and the pH of the solution was 7.8, to obtain 140.4 g of manganese-doped zinc sulfide. The doping amount of manganese was 211 ppm.

比較例4
25%アンモニア水を使用しなかった以外は実施例1と同様に実施した。溶液のpHは6.5であり、硫化亜鉛140.1gを得たが、マンガンのドープ量は0ppmであった。
Comparative Example 4
The same operation as in Example 1 was performed except that 25% aqueous ammonia was not used. The pH of the solution was 6.5, and 140.1 g of zinc sulfide was obtained, but the doping amount of manganese was 0 ppm.

上記実施例及び比較例から明らかなように、マンガンドープ硫化亜鉛調製時の溶液のpHが中性域から酸性域では、硫化マンガンは加水分解されてしまい、マンガンを硫化亜鉛にドープすることが困難であることがわかる。このように本発明の方法は、マンガン源を溶液中に均一分散させ、その分散状態でマンガンを硫化亜鉛にドープすることができるので、経済的且つ効率的にマンガンを硫化亜鉛に均質にドープすることができ、産業上極めて有用である。   As is clear from the above Examples and Comparative Examples, when the pH of the solution during preparation of manganese-doped zinc sulfide is neutral to acidic, manganese sulfide is hydrolyzed and it is difficult to dope manganese sulfide to zinc sulfide. It can be seen that it is. As described above, according to the method of the present invention, the manganese source can be uniformly dispersed in the solution, and manganese can be doped into the zinc sulfide in the dispersed state. Therefore, the manganese is uniformly doped into the zinc sulfide economically and efficiently. It is extremely useful in industry.

また、蛍光体の量子効率は20%以上であることが好ましいが、本発明の方法により得られた高量子効率の蛍光体はいずれも20%を遙かに上回る量子効率を有することが上記実施例の結果によって示された。   In addition, the quantum efficiency of the phosphor is preferably 20% or more. However, the phosphors having high quantum efficiency obtained by the method of the present invention have a quantum efficiency far exceeding 20%. Indicated by example results.

Claims (9)

水性溶媒中でマンガン塩、亜鉛塩及び硫化剤を混合することを含むマンガンをドープした硫化亜鉛の製造方法であって、硫化剤がチオアミド類および/またはチオ尿素であり、水性溶媒のpHが8.2以上であることを特徴とする、マンガンドープ硫化亜鉛の製造方法。   A method for producing manganese-doped zinc sulfide comprising mixing a manganese salt, a zinc salt and a sulfurizing agent in an aqueous solvent, wherein the sulfurizing agent is a thioamide and / or thiourea, and the pH of the aqueous solvent is 8 A method for producing manganese-doped zinc sulfide, which is 2 or more. pH調整を有機酸塩とアミンで行う請求項1記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the pH is adjusted with an organic acid salt and an amine. pH調整を有機酸塩とアンモニアで行う請求項1記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the pH adjustment is performed with an organic acid salt and ammonia. 有機酸塩が有機酸のアンモニウム塩である請求項2または3記載の製造方法。   The production method according to claim 2 or 3, wherein the organic acid salt is an ammonium salt of an organic acid. 混合工程において、マンガン塩以外のドーピング元素の塩をさらに混合する、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein a salt of a doping element other than a manganese salt is further mixed in the mixing step. 請求項1〜5のいずれかに記載の方法により製造されたマンガンドープ硫化亜鉛。   Manganese-doped zinc sulfide produced by the method according to any one of claims 1 to 5. 請求項6記載のマンガンドープ硫化亜鉛を蛍光体として使用する方法。   A method of using the manganese-doped zinc sulfide according to claim 6 as a phosphor. 請求項6のマンガンドープ硫化亜鉛を焼成することを特徴とする、高量子効率を有するマンガンドープ硫化亜鉛蛍光体の製造方法。   A method for producing a manganese-doped zinc sulfide phosphor having high quantum efficiency, comprising firing the manganese-doped zinc sulfide according to claim 6. 請求項8の方法により製造された高量子効率を有するマンガンドープ硫化亜鉛蛍光体。   A manganese-doped zinc sulfide phosphor having a high quantum efficiency produced by the method of claim 8.
JP2007238780A 2007-09-14 2007-09-14 Manufacturing method of phosphor Pending JP2009067914A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007238780A JP2009067914A (en) 2007-09-14 2007-09-14 Manufacturing method of phosphor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007238780A JP2009067914A (en) 2007-09-14 2007-09-14 Manufacturing method of phosphor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009067914A true JP2009067914A (en) 2009-04-02

Family

ID=40604513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007238780A Pending JP2009067914A (en) 2007-09-14 2007-09-14 Manufacturing method of phosphor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009067914A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3101090B1 (en) Method for producing and method for processing complex fluoride phosphor
JP5337158B2 (en) Method for producing zinc sulfide phosphor
JP5828366B2 (en) Method for producing double fluoride phosphor
Ha et al. Synthesis of Mn4+ activated Na2SiF6 red-emitting phosphors using an ionic liquid
CN113637471A (en) In-situ lead salt coated all-inorganic lead halide perovskite nanocrystalline fluorescent powder and preparation method and application thereof
JP5583403B2 (en) Blue phosphor
JP2009067914A (en) Manufacturing method of phosphor
Zhuang et al. Additives and solvents-induced phase and morphology modification of NaYF4 for improving up-conversion emission
TWI469923B (en) Method for producing group ii metal sulfide fluorescent substance precursor and fluorescent substance
JP5394914B2 (en) Iridium element-containing phosphor and method for producing the same
WO2014006755A1 (en) Silicate phosphor and process for manufacturing same
Yang et al. Nano-structured NaLa (MoO4) 2 and Eu3+-doped NaLa (MoO4) 2: Synthesis, characterizations, photoluminescence and superhydrophobic properties
JP2009161680A (en) Method for preparing highly crystalline fluorescent material
JP2010180297A (en) Zinc sulfide phosphor and process of producing the same
JP5484397B2 (en) Silicate phosphor and method for producing the same
JP5300490B2 (en) Method for producing phosphor precursor
JP5248008B2 (en) Alkaline earth metal hydrogen phosphate, method for producing the same, and phosphor using the alkaline earth metal hydrogen phosphate
JP2010143967A (en) Method for preparing zinc sulfide phosphor
JP2012144689A5 (en)
JP5444271B2 (en) Method for producing alkaline earth metal silicate phosphor
KR100842376B1 (en) Preparation method of zns:mn nanoparticle
KR101053888B1 (en) Process for producing high purity alumina
JP5547493B2 (en) Method for producing iridium-containing phosphor
KR20200087856A (en) Oxalic acid
CN111925683A (en) BAM EM-based fluorescent whitening automobile paint and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100304