JP2009184868A - Layered rare earth hydroxide and anion-exchange material and fluorescent material using it - Google Patents

Layered rare earth hydroxide and anion-exchange material and fluorescent material using it Download PDF

Info

Publication number
JP2009184868A
JP2009184868A JP2008025833A JP2008025833A JP2009184868A JP 2009184868 A JP2009184868 A JP 2009184868A JP 2008025833 A JP2008025833 A JP 2008025833A JP 2008025833 A JP2008025833 A JP 2008025833A JP 2009184868 A JP2009184868 A JP 2009184868A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rare earth
product
layered
earth hydroxide
layered rare
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.)
Granted
Application number
JP2008025833A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5386687B2 (en
Inventor
Takayoshi Sasaki
高義 佐々木
Fengxia Geng
鳳霞 耿
Hao Xin
シン ハオ
Hitoshi Ba
仁志 馬
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.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
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 National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2008025833A priority Critical patent/JP5386687B2/en
Publication of JP2009184868A publication Critical patent/JP2009184868A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5386687B2 publication Critical patent/JP5386687B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a layered rare earth hydroxide having a highly symmetric crystal structure and high crystallinity and to provide an anion-exchange material and a fluorescent material using it. <P>SOLUTION: The layered rare earth hydroxide is characterized by having a compositional formula of RE(OH)<SB>2.5</SB>Z<SB>0.5</SB>-0.125XH<SB>2</SB>O (wherein, 6<X<8; RE is a rare earth element; and Z is a halogen element). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、層状希土類水酸化物、それを用いたアニオン交換材料および蛍光材料に関する。   The present invention relates to a layered rare earth hydroxide, an anion exchange material using the same, and a fluorescent material.

層状物質は、強い化学結合を介して2次元方向に拡がったホスト層が積み重なった構造を有し、多種多様な化合物がある。また、層状物質は、層と層との間に異種物質(ゲスト)を取り込む反応性(インターカレーション)を示すことが知られている。   The layered material has a structure in which host layers spread in a two-dimensional direction through strong chemical bonds are stacked, and there are a wide variety of compounds. Further, it is known that the layered material exhibits reactivity (intercalation) for incorporating a different material (guest) between the layers.

最近、アニオン交換能を有する層状物質として層状希土類水酸化物が報告された(例えば、非特許文献1を参照)。非特許文献1によれば、水熱法により、組成式Ln(OH)NO・xHO(Ln=Y、Gd〜Lu、x≒1.5)で示される硝酸型層状希土類水酸化物が合成される。また、非特許文献1によれば、層状希土類水酸化物中の硝酸イオンが、有機カルボン酸塩およびスルホン酸イオンとアニオン交換すること、および、LnがTbおよびDyにおいて弱いながらも蛍光を示すことが開示されている。 Recently, a layered rare earth hydroxide has been reported as a layered material having anion exchange ability (see, for example, Non-Patent Document 1). According to Non-Patent Document 1, nitrate-type layered rare earth water represented by the composition formula Ln 2 (OH) 5 NO 3 .xH 2 O (Ln = Y, Gd to Lu, x≈1.5) is obtained by a hydrothermal method. An oxide is synthesized. Further, according to Non-Patent Document 1, nitrate ions in layered rare earth hydroxides undergo anion exchange with organic carboxylate and sulfonate ions, and Ln is weak in Tb and Dy but exhibits fluorescence. Is disclosed.

しかしながら、上記非特許文献1によれば、硝酸型層状希土類水酸化物では、極めて多数の回折線が重畳して現れており、結晶の対称性が低いことが示唆される。そのため、複雑な結晶構造となり、良質な結晶が得られていない一因となっていると考えられる。また、その結晶性も十分とはいえない。したがって、より高い対称性の結晶構造と高い結晶性を有する層状希土類水酸化物が望ましい。
また、非特許文献1によれば、層状希土類水酸化物中の希土類元素Lnは、YおよびGd〜Luに限定されており、その他の希土類元素を含む層状希土類水酸化物、さらには硝酸型以外の層状希土類水酸化物が望まれており、特に、希土類元素の中でもEuを含有する層状希土類水酸化物は、Euに基づく赤色発光が期待できる。
However, according to Non-Patent Document 1, in the nitrate-type layered rare earth hydroxide, an extremely large number of diffraction lines appear to be superimposed, suggesting that the symmetry of the crystal is low. Therefore, it is considered that it becomes a complicated crystal structure, and it is one of the causes that a quality crystal is not obtained. Moreover, the crystallinity is not sufficient. Therefore, a layered rare earth hydroxide having a higher symmetry crystal structure and higher crystallinity is desirable.
Further, according to Non-Patent Document 1, the rare earth element Ln in the layered rare earth hydroxide is limited to Y and Gd to Lu, and the layered rare earth hydroxide containing other rare earth elements, and also other than the nitric acid type In particular, a layered rare earth hydroxide containing Eu among rare earth elements can be expected to emit red light based on Eu.

McIntyreら, Chem. Mater., 20, 335−340(2008)McIntyre et al., Chem. Mater. , 20, 335-340 (2008)

以上より、本発明の目的は、高い対称性の結晶構造および高い結晶性を有する層状希土類水酸化物、それを用いたアニオン交換材料および蛍光材料を提供することである。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a layered rare earth hydroxide having a highly symmetric crystal structure and high crystallinity, an anion exchange material and a fluorescent material using the same.

(発明1)本発明による層状希土類水酸化物は、組成式RE(OH)2.50.5・0.125XHO(6<X<8)で表され、前記REは希土類元素であり、前記Zはハロゲン元素であることを特徴とする。
(発明2)発明1の層状希土類水酸化物であって、前記層状希土類水酸化物の結晶系は斜方晶系に属することを特徴とする。
(発明3)発明1の層状希土類水酸化物であって、正に帯電した[RE(OH)20(HO)4+層と、負に帯電したハロゲン元素からなる中間層Zとの積層構造であることを特徴とする。
(発明4)発明1の層状希土類水酸化物であって、前記ハロゲン元素ZはClまたはBrであることを特徴とする。
(発明5)発明1の層状希土類水酸化物であって、前記REは、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYからなる群から選択される希土類元素であることを特徴とする。
(発明6)本発明によるアニオン交換材料は、アニオンと交換可能な中間層を有する発明1〜5のいずれかの層状希土類水酸化物からなることを特徴とする。
(発明7)本発明による蛍光材料は、発光中心となる希土類元素を含有する発明1〜5のいずれかの層状希土類水酸化物からなることを特徴とする。
(Invention 1) The layered rare earth hydroxide according to the present invention is represented by the composition formula RE (OH) 2.5 Z 0.5 · 0.125XH 2 O (6 <X <8), and the RE is a rare earth element. And Z is a halogen element.
(Invention 2) The layered rare earth hydroxide according to Invention 1, wherein the crystal system of the layered rare earth hydroxide belongs to an orthorhombic system.
(Invention 3) The layered rare earth hydroxide of Invention 1, which is a positively charged [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) X ] 4+ layer and an intermediate layer Z made of a negatively charged halogen element. And a laminated structure.
(Invention 4) The layered rare earth hydroxide according to Invention 1, wherein the halogen element Z is Cl or Br.
(Invention 5) The layered rare earth hydroxide according to Invention 1, wherein the RE is a rare earth element selected from the group consisting of La, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho and Y. Features.
(Invention 6) The anion exchange material according to the present invention is characterized by comprising the layered rare earth hydroxide according to any one of Inventions 1 to 5 having an intermediate layer exchangeable with anions.
(Invention 7) The fluorescent material according to the present invention is characterized by comprising the layered rare earth hydroxide according to any one of Inventions 1 to 5 containing a rare earth element serving as an emission center.

本発明による層状希土類水酸化物は、組成式RE(OH)2.50.5・0.125XHO(6<X<8)で表され、REは希土類元素であり、Zはハロゲン元素である。Zとしてハロゲンイオンが存在するので、従来の嵩張った硝酸イオンに比べて、形状がシンプルで等方性球状である。その結果、高い対称性の結晶構造を有し、かつ、高い結晶性を有する層状希土類水酸化物が得られる。また、Zは、REに直接配位しないため、室温にてアニオン交換能を示す。このような層状希土類水酸化物を用いれば、高効率なアニオン交換材料を提供できる。REに基づいて蛍光を示すので、本発明の層状希土類水酸化物を用いた蛍光材料を提供できる。 The layered rare earth hydroxide according to the present invention is represented by the composition formula RE (OH) 2.5 Z 0.5 · 0.125XH 2 O (6 <X <8), where RE is a rare earth element and Z is a halogen atom. It is an element. Since halogen ions are present as Z, the shape is simple and isotropic spheres compared to conventional bulky nitrate ions. As a result, a layered rare earth hydroxide having a highly symmetric crystal structure and high crystallinity is obtained. Z does not directly coordinate to RE, and thus exhibits anion exchange ability at room temperature. If such a layered rare earth hydroxide is used, a highly efficient anion exchange material can be provided. Since fluorescence is exhibited based on RE, a fluorescent material using the layered rare earth hydroxide of the present invention can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本発明による層状希土類水酸化物の構造を説明する。
(Embodiment 1)
The structure of the layered rare earth hydroxide according to the present invention will be described.

図1は、本発明による層状希土類水酸化物の模式図(A)および結晶構造(B)を示す図である。   FIG. 1 is a schematic diagram (A) and a crystal structure (B) of a layered rare earth hydroxide according to the present invention.

本発明による層状希土類水酸化物100は、組成式RE(OH)2.50.5・0.125XHO(ここで、REは希土類元素、Zはハロゲン元素、6<X<8)で表される。例えば、REがEuであり、ZがClであり、Xが7である場合には、Eu(OH)2.5Cl0.5・0.9HOとなる。 The layered rare earth hydroxide 100 according to the present invention has a composition formula RE (OH) 2.5 Z 0.5 · 0.125XH 2 O (where RE is a rare earth element, Z is a halogen element, 6 <X <8). It is represented by For example, when RE is Eu, Z is Cl , and X is 7, Eu (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O is obtained.

希土類元素REとは、原子番号57番のランタン(La)から原子番号71番のルテチウム(Lu)までのランタノイドと、原子番号21番のスカンジウム(Sc)と、原子番号39番のイットリウム(Y)とを意図する。中でもREがEuである場合には、Euに基づく赤色発光が期待されるため好ましい。また、後述する実施例1〜12に示すように、類似の性質を示すほとんどの希土類元素(すなわち、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびY)において本発明の層状希土類水酸化物が確認されたことから、Er、Tm、YbおよびLuにおいても同様に層状希土類水酸化物が合成されることは容易に類推される。   Rare earth elements RE are lanthanoids from lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71, scandium (Sc) with atomic number 21 and yttrium (Y) with atomic number 39. Is intended. In particular, it is preferable that RE is Eu since red light emission based on Eu is expected. Further, as shown in Examples 1 to 12 described later, the layered rare earth of the present invention is used in most rare earth elements (ie, La, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, and Y) that exhibit similar properties. Since the hydroxide was confirmed, it can be easily inferred that the layered rare earth hydroxide is similarly synthesized in Er, Tm, Yb and Lu.

ハロゲン元素Zは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素であり、イオンとして存在する。これらのハロゲン元素Zの形状はシンプルで等方性球状である。このことは、層状希土類水酸化物100の結晶構造の対称性および結晶性の向上に寄与し得る。製造の容易性から、より好ましくは、ハロゲン元素Zは塩素またはヨウ素であり、最も好ましくは塩素である。   The halogen element Z is an element selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine, and exists as ions. The shape of these halogen elements Z is simple and isotropic spherical. This can contribute to the improvement of the symmetry and crystallinity of the crystal structure of the layered rare earth hydroxide 100. In view of ease of production, the halogen element Z is more preferably chlorine or iodine, and most preferably chlorine.

Xが6〜8の範囲を有するのは、湿度によって水分子の数がわずかに変化するためである。完全な状態ではX=7である。   The reason why X has a range of 6 to 8 is that the number of water molecules slightly changes depending on the humidity. In the perfect state, X = 7.

層状希土類水酸化物100は、より詳細には、図1に示されるように、正に帯電した[RE(OH)20(HO)4+(6<X<8)層(またはホスト層とも呼ぶ)110と、負に帯電した中間層Z120との積層構造を有する。ただしいずれにおいても実際には空気中から一部炭酸イオンが取り込まれる。 More particularly, the layered rare earth hydroxide 100 comprises a positively charged [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x ] 4+ (6 <X <8) layer (or as shown in FIG. 1). (Also called a host layer) 110 and a negatively charged intermediate layer Z - 120. However, in either case, some carbonate ions are actually taken in from the air.

図1(B)に示されるように、負に帯電した中間層Z120が、直接REに配位していないため、中間層Z120は異なるアニオンと容易に交換可能である(すなわち、層状希土類水酸化物100はアニオン交換能を有する)。例えば、層状希土類水酸化物100の[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがEuであり、中間層Z120がClである場合、硫酸イオン(アルカリ金属の硫酸塩を含んでもよい)と層状希土類水酸化物100とを室温において接触させるだけで、層状希土類水酸化物100の積層構造を維持しつつ上述のアニオン交換が生じる。 As shown in FIG. 1B, since the negatively charged intermediate layer Z - 120 is not directly coordinated to the RE, the intermediate layer Z - 120 can be easily exchanged for a different anion (ie, The layered rare earth hydroxide 100 has anion exchange ability). For example, when RE is Eu in the [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x ] 4+ layer 110 of the layered rare earth hydroxide 100 and the intermediate layer Z - 120 is Cl , sulfate ions (alkali metal The above-described anion exchange occurs while maintaining the laminated structure of the layered rare earth hydroxide 100 only by bringing the layered rare earth hydroxide 100 into contact with the layered rare earth hydroxide 100 at room temperature.

また、本発明による層状希土類水酸化物100のモルフォロジーは、上述の層状構造を反映した板状(小板とも呼ぶ)であり、より詳細には矩形の板状である。このような形状は、非特許文献1の六角形状とは異なり、この点からも、本発明による層状希土類水酸化物100は、上記Zがシンプルで等方性球状なハロゲンイオンにより、非特許文献1の硝酸型層状希土類水酸化物に比べて、高い対称性の結晶構造を有し、かつ、高い結晶性を有することが示唆される。なお、このようなモルフォロジーは、結晶性の程度に依存しており、結晶性が良いとエッジがシャープな形状となり、結晶性が低いとエッジがシャープでなくなる傾向がある。   Further, the morphology of the layered rare earth hydroxide 100 according to the present invention is a plate shape (also referred to as a small plate) reflecting the layered structure described above, and more specifically, a rectangular plate shape. Such a shape is different from the hexagonal shape of Non-Patent Document 1, and from this point as well, the layered rare earth hydroxide 100 according to the present invention has a Z is simple and isotropic spherical halogen ion. It is suggested that it has a highly symmetric crystal structure and high crystallinity as compared with 1 nitrate type layered rare earth hydroxide. Note that such morphology depends on the degree of crystallinity. When the crystallinity is good, the edge becomes sharp, and when the crystallinity is low, the edge tends not to be sharp.

さらに、本発明による層状希土類水酸化物100の結晶系は、斜方晶系、より詳細には単純斜方格子に属する。以上のモルフォロジーおよび結晶構造より、得られた生成物が、層状希土類水酸化物であるか否かは、簡易的には電子顕微鏡による表面観察により小板が確認されるか否か、詳細には、生成物のX線回折パターンの指数付けより判定できる。   Furthermore, the crystal system of the layered rare earth hydroxide 100 according to the present invention belongs to an orthorhombic system, more specifically to a simple orthorhombic lattice. From the above morphology and crystal structure, whether or not the obtained product is a layered rare earth hydroxide is simply determined whether or not the platelet is confirmed by surface observation with an electron microscope. This can be determined by indexing the X-ray diffraction pattern of the product.

また、REにおいて、発光特性および磁性の発現および高い触媒活性が知られている。本発明の層状希土類水酸化物100においても、アニオン交換能に加えて、含有されるREに基づく発光特性、磁性および触媒活性の発現、それを利用した応用(アニオン交換材料、発光材料、磁性材料等)が期待される。   In addition, RE is known to exhibit luminescent properties, magnetic properties and high catalytic activity. Also in the layered rare earth hydroxide 100 of the present invention, in addition to the anion exchange ability, the light emission characteristics, magnetism and catalytic activity based on the contained RE are exhibited, and applications using them (anion exchange materials, light emitting materials, magnetic materials) Etc.) is expected.

(実施の形態2)
本発明による層状希土類水酸化物の製造方法は、特に限定されないが、一例として均一沈殿法により製造することができる。本発明による層状希土類水酸化物は、例えば、希土類元素のハロゲン化物と、ヘキサメチレンテトラミン(HMT)または尿素と、水を含有する溶媒とからなる混合水溶液中のヘキサメチレンテトラミン(HMT)または尿素を分解して、希土類元素のハロゲン化物を加水分解することによって得られる。便宜上、混合水溶液の調製と、希土類元素のハロゲン化物の加水分解とを分けて説明する。フローチャートを参照し、詳述する。
(Embodiment 2)
Although the manufacturing method of the layered rare earth hydroxide according to the present invention is not particularly limited, it can be manufactured by a uniform precipitation method as an example. The layered rare earth hydroxide according to the present invention comprises, for example, hexamethylenetetramine (HMT) or urea in a mixed aqueous solution comprising a rare earth element halide, hexamethylenetetramine (HMT) or urea, and a solvent containing water. It is obtained by decomposing and hydrolyzing rare earth halides. For convenience, the preparation of the mixed aqueous solution and the hydrolysis of the rare earth element halide will be described separately. This will be described in detail with reference to the flowchart.

図2は、例示的な本発明による層状希土類水酸化物を製造するステップを示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flow chart illustrating steps for producing an exemplary layered rare earth hydroxide according to the present invention.

ステップごとに詳述する。   This will be described in detail for each step.

ステップS210:REのハロゲン化物(以降では単にREZと称する)と、ヘキサメチレンテトラミン(以降では単にHMTと称する)または尿素と、水を含有する溶媒とを含む混合水溶液を調製する。REおよびZは、それぞれ、実施の形態1で説明した希土類元素およびハロゲン元素である。 Step S210: A mixed aqueous solution containing a halide of RE (hereinafter simply referred to as REZ 3 ), hexamethylenetetramine (hereinafter simply referred to as HMT) or urea, and a solvent containing water is prepared. RE and Z are the rare earth element and the halogen element described in the first embodiment, respectively.

水を含有する溶媒とは、水(例えば、超純水)単独であってもよいし、水に加えてエタノール等の非水溶媒を用いてもよいが、少なくとも水があればよい。これは、希土類イオンが水と水和することにより、反応が促進されるためである。なお、少なくとも水があればよいため、水を含有する溶媒とともに、REZの水和物を用いてもよい。 The solvent containing water may be water (for example, ultrapure water) alone, or a nonaqueous solvent such as ethanol may be used in addition to water, but at least water is sufficient. This is because the reaction is promoted by hydration of rare earth ions with water. Since at least water is sufficient, a hydrate of REZ 3 may be used together with a solvent containing water.

HMTおよび尿素は、いずれも、分解後に混合水溶液のpHを上昇するよう機能する。好ましくは、REZとHMTまたは尿素とのモル比は、0.75である。この比を外れると、RE(OH)、RE(OH)Cl等の不純物が生成する場合がある。 Both HMT and urea function to increase the pH of the mixed aqueous solution after decomposition. Preferably, the molar ratio of REZ 3 to HMT or urea is 0.75. If this ratio is not satisfied, impurities such as RE (OH) 3 and RE (OH) 2 Cl may be generated.

混合水溶液のpHは、例えば、REが、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYからなる群から選択される元素である場合、5.5以上6.5以下の範囲となる。この範囲であれば、後述するステップS220により混合水溶液のpHが8〜10まで上昇し、REZの加水分解が促進するため、層状希土類水酸化物を確実に得ることができる。一方、REがLaである場合、混合水溶液のpHは上記範囲よりも低く、4.5以上5.5未満の範囲になるように設定することが好ましい。これは、希土類系列においてはサイズが大きくなるほど、すなわちLa側になるほど塩基性度が高まり、RE(OH)が生成しやすい傾向があるためである。これを抑えるためにpHを低めに設定するのが層状水酸化物の生成に有効である。なお、このようなpHの調整には、例えば、HCl等の酸を適宜加えればよい。このように選択するREに応じて、混合水溶液のpHは適宜調整される。 The pH of the mixed aqueous solution is, for example, in the range of 5.5 to 6.5 when RE is an element selected from the group consisting of Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, and Y. In this range, rises until the pH of the mixed aqueous solution in step S220 is 8 to 10 described below, to promote the hydrolysis REZ 3, it is possible to reliably obtain a layered earth hydroxides. On the other hand, when RE is La, the pH of the mixed aqueous solution is preferably set to be lower than the above range and in the range of 4.5 or more and less than 5.5. This is because in the rare earth series, the basicity increases as the size increases, that is, toward the La side, and RE (OH) 3 tends to be generated. In order to suppress this, it is effective to generate a layered hydroxide to set the pH lower. In addition, what is necessary is just to add acids, such as HCl suitably, for such adjustment of pH. The pH of the mixed aqueous solution is appropriately adjusted according to the RE selected in this way.

ステップS210において、上述の混合水溶液にアルカリ金属のハロゲン化物をさらに混合してもよい。アルカリ金属のハロゲン化物は、例えば、NaCl、KCl等であるが、これらに限定されない。これにより、REZの濃度が低い条件においても、合成が促進される。この結果、得られる層状希土類水酸化物のモルフォロジーまたは結晶性が向上し得る。 In step S210, an alkali metal halide may be further mixed in the mixed aqueous solution. Examples of the alkali metal halide include NaCl and KCl, but are not limited thereto. This promotes synthesis even under conditions where the concentration of REZ 3 is low. As a result, the morphology or crystallinity of the obtained layered rare earth hydroxide can be improved.

ステップS220:ステップS210で得た混合水溶液中のHMTまたは尿素を分解し、REZを加水分解する。 Step S220: HMT or urea in the mixed aqueous solution obtained in step S210 is decomposed, and REZ 3 is hydrolyzed.

HMTおよび尿素は、分解されて、アンモニアを生成する。これにより混合水溶液のpHが上昇し、アルカリ性となる。その結果、REZが加水分解され、層状希土類水酸化物の沈殿が生じる。HMTおよび尿素は、(好ましくは加熱により)いずれも制御された速度でゆっくりとアンモニアを生成するため、核生成および結晶化に偏りがなく、粒径のそろった結晶性の高い良質な層状希土類水酸化物が得られる。 HMT and urea are decomposed to produce ammonia. Thereby, pH of mixed aqueous solution rises and it becomes alkaline. As a result, REZ 3 is hydrolyzed and a layered rare earth hydroxide precipitates. Both HMT and urea (preferably by heating) produce ammonia slowly at a controlled rate, so there is no bias in nucleation and crystallization, and high quality layered rare earth water with uniform grain size and high crystallinity. An oxide is obtained.

HMTおよび尿素の分解は、例えば、ステップS210で得られた混合水溶液を室温にて長時間攪拌して行われるが、効率の観点から、少なくとも70℃以上の温度で攪拌しながら加熱することが好ましい。これにより、HMTおよび尿素の分解が促進されるため、合成が効率的に進行する。30分〜1時間の加熱により結晶の生成が目視にて確認できるが、典型的には、加熱は、6時間〜10時間の間行われる。特に、8時間以上加熱すると、層状希土類水酸化物の結晶性が向上するため好ましい。また、加熱温度の上限は、用いる溶媒によって異なるが、100℃を超えない温度である。   The decomposition of HMT and urea is performed, for example, by stirring the mixed aqueous solution obtained in step S210 at room temperature for a long time. From the viewpoint of efficiency, it is preferable to heat the mixed aqueous solution while stirring at a temperature of 70 ° C. or higher. . Thereby, since decomposition | disassembly of HMT and urea is accelerated | stimulated, a synthesis | combination advances efficiently. Crystal formation can be visually confirmed by heating for 30 minutes to 1 hour, but typically heating is performed for 6 hours to 10 hours. In particular, heating for 8 hours or more is preferable because the crystallinity of the layered rare earth hydroxide is improved. Moreover, although the upper limit of heating temperature changes with solvents to be used, it is the temperature which does not exceed 100 degreeC.

ステップS220に続いて、得られた層状希土類水酸化物を洗浄し、室温にて乾燥させてもよい。これにより取扱の簡便な粉末状の層状希土類水酸化物を得ることができる。洗浄は、水およびエタノールで数回繰返し行われる。   Subsequent to step S220, the obtained layered rare earth hydroxide may be washed and dried at room temperature. This makes it possible to obtain a powdery layered rare earth hydroxide that is easy to handle. Washing is repeated several times with water and ethanol.

これにより本発明の層状希土類水酸化物が得られる。なお、本発明の層状希土類水酸化物の製造方法は、図2を参照して説明した均一沈殿法に限定されないが、均一沈殿法であれば、オートクレーブ等の専用高圧装置は不要であり、簡便、安価かつ大量に層状希土類水酸化物を提供できるため有利である。   Thereby, the layered rare earth hydroxide of the present invention is obtained. The method for producing the layered rare earth hydroxide of the present invention is not limited to the homogeneous precipitation method described with reference to FIG. 2, but a dedicated high pressure apparatus such as an autoclave is not necessary if the homogeneous precipitation method is used. This is advantageous because the layered rare earth hydroxide can be provided inexpensively and in large quantities.

次に、実施例を述べるが、本発明は実施例に限定されるものではないことに留意されたい。   Next, examples will be described, but it should be noted that the present invention is not limited to the examples.

REZとしてEuCl・6HO(5mM)と、HMT(3.75mM)と、NaCl(65mM)とを1000mlの超純水に溶解させ、最終濃度を5.65mMの混合水溶液を調製した(図2のステップS210)。なお、ここで、希土類元素のハロゲン化物が6つの水分子を有するが、希土類元素のハロゲン化物は吸湿性であるため、環境によって6〜7の間で変動することが分かっている。以降の実施例においても同様に取り扱う。このようにして得られた混合水溶液のpHは、約6であった。次いで、混合水溶液をマグネチックスターラで攪拌し、窒素ガス中において還流温度(約100℃)で加熱した。これにより、HMTを分解させた(図2のステップS220)。このとき混合水溶液のpHは、約8まで上昇していた。これらの操作は、窒素フロー下にて、還流冷却器を備えた二口フラスコを用いて行った。 And EuCl 3 · 6H 2 O (5mM ) as REZ 3, the HMT (3.75 mM), and NaCl (65 mM) were dissolved in ultrapure water 1000 ml, the final concentration was prepared a mixed aqueous solution of 5.65 mm ( Step S210 in FIG. Here, the rare earth element halide has six water molecules, but since the rare earth element halide is hygroscopic, it is known to vary between 6 and 7 depending on the environment. The same applies to the following embodiments. The pH of the mixed aqueous solution thus obtained was about 6. Next, the mixed aqueous solution was stirred with a magnetic stirrer and heated at a reflux temperature (about 100 ° C.) in nitrogen gas. Thereby, HMT was decomposed | disassembled (step S220 of FIG. 2). At this time, the pH of the mixed aqueous solution rose to about 8. These operations were performed using a two-necked flask equipped with a reflux condenser under a nitrogen flow.

1時間後、混合溶液中に白い流線が観察された。これは、異方性形状の結晶が形成されたことを示唆する。次いで、生成物をろ過し、水とエタノールとで数回洗浄した後、室温にて乾燥させた。   After 1 hour, white streamlines were observed in the mixed solution. This suggests that an anisotropic shaped crystal was formed. The product was then filtered, washed several times with water and ethanol, and dried at room temperature.

このようにして得られた生成物のモルフォロジーおよび構造を、走査型電子顕微鏡SEM(JEOL、JSM−6700F)および透過型電子顕微鏡TEM(JEOL、JEM−1010)を用いて観察した。観察結果を図3および図4に示し、後述する。また、TEMを用いて、銅グリッドにのせた生成物から制限視野回折パターン(SAED)を得た。結果を図5に示し後述する。   The morphology and structure of the product thus obtained were observed using a scanning electron microscope SEM (JEOL, JSM-6700F) and a transmission electron microscope TEM (JEOL, JEM-1010). The observation results are shown in FIGS. 3 and 4 and will be described later. Moreover, the limited-field diffraction pattern (SAED) was obtained from the product put on the copper grid using TEM. The results are shown in FIG.

生成物の構造評価を、X線回折を用いて行った。X線回折は、Cu対陰極(Cu−Kα線)(λ=1.5405Å)を備えたRigaku Rint−2000回折計で測定した。さらなる構造解析を行うため、大型放射光施設(Spring 8)のビームラインBL15(λ=0.65297Å)を用いて、高分解能シンクロトロン粉末X線回折データを得た。それぞれの結果を図6および図7に示し後述する。   The structure of the product was evaluated using X-ray diffraction. X-ray diffraction was measured with a Rigaku Rint-2000 diffractometer equipped with a Cu counter cathode (Cu—Kα ray) (λ = 1.5405 =). For further structural analysis, high-resolution synchrotron powder X-ray diffraction data was obtained using the beam line BL15 (λ = 0.65297Å) of the large synchrotron radiation facility (Spring 8). The respective results are shown in FIGS. 6 and 7 and will be described later.

次いで、図7の結果を用いて構造決定を行った。構造決定は以下の手順で行った。まず、図7のXRDパターンから、Le Bail法を用いて、積分強度を抽出した。抽出された積分強度を、最大エントロピーパターソンプログラムALBAにより再配分し、より信頼性の高い値を得た。得られた構造因子を直接法プログラムEXPO2004に導入し、希土類原子の位置を求めた。他の原子の位置は、MEM/Rietveldによる電子密度分布解析により求めた。最終的にRIETAN−FPプログラムを用いて構造を精密化した。PRIMAプログラムによって得られた構造因子F値を用いて、MEMにより電子密度分布を求めた。電子密度分布にさらなるピークが見つかった場合には、構造モデルを修正し、信頼性因子(R因子)のさらなる減少が見えなくなるまで精密化を繰り返した。これらの結果を図8〜11および表2に示し、詳述する。 Subsequently, structure determination was performed using the result of FIG. The structure was determined by the following procedure. First, the integrated intensity was extracted from the XRD pattern of FIG. 7 using the Le Bail method. The extracted integrated intensity was redistributed by the maximum entropy Patterson program ALBA to obtain a more reliable value. The obtained structural factors were directly introduced into the method program EXPO 2004, and the positions of rare earth atoms were determined. The positions of other atoms were obtained by electron density distribution analysis by MEM / Rietveld. Finally, the structure was refined using the Rietan-FP program. The electron density distribution was obtained by MEM using the structure factor F 0 value obtained by the PRIMA program. If additional peaks were found in the electron density distribution, the structural model was modified and refinement was repeated until no further decrease in reliability factor (R factor) was visible. These results are shown in FIGS. 8 to 11 and Table 2 and will be described in detail.

生成物の元素分析を行った。Euの量は、試料を塩酸水溶液中に溶解後、誘導結合プラズマ(ICP)原子発光分析(Seiko SPS1700HVR)を用いて測定した。生成物中のOHの量は、精秤した試料を硫酸(0.1モル)に溶解させたのち、NaOHによる中和滴定により求めた。生成物中のClの量をイオン電極法により求めた。この際、濃度メータとしてDKK IM−40Sを、イオン電極としてDKK CL−125Bを、参照電極としてDKK RE−2を用いた。生成物中のC含量をLECO RC−412分析装置により求めた。生成物中の含水量を熱重量分析により求めた。得られた生成物の元素分析の結果を、図8〜11および表2を参照しながら後述する。   Elemental analysis of the product was performed. The amount of Eu was measured using an inductively coupled plasma (ICP) atomic emission spectrometry (Seiko SPS1700HVR) after dissolving the sample in an aqueous hydrochloric acid solution. The amount of OH in the product was determined by neutralizing titration with NaOH after dissolving a precisely weighed sample in sulfuric acid (0.1 mol). The amount of Cl in the product was determined by the ion electrode method. At this time, DKK IM-40S was used as a concentration meter, DKK CL-125B was used as an ion electrode, and DKK RE-2 was used as a reference electrode. The C content in the product was determined with a LECO RC-412 analyzer. The water content in the product was determined by thermogravimetric analysis. The results of elemental analysis of the obtained product will be described later with reference to FIGS.

生成物の発光特性について調べた。室温における励起スペクトルおよび発光スペクトルを、蛍光分光光度計(Hitachi F−4500)を用いて測定した。測定結果を図12に示し、詳述する。   The emission characteristics of the product were examined. Excitation and emission spectra at room temperature were measured using a fluorescence spectrophotometer (Hitachi F-4500). The measurement results are shown in FIG.

次に、生成物のアニオン交換能について調べた。試料(0.2g)をNaNO水溶液(1M、200cm)、NaSO水溶液(1M、200cm)、および、ドデシル硫酸ナトリウム(C1225OSONa)水溶液(0.5M、200cm)それぞれに分散させた。それぞれの混合水溶液を含む反応容器を密閉し、室温にて2日間振盪させた。2日後、各反応容器から試料を回収した。 Next, the anion exchange ability of the product was examined. A sample (0.2 g) was added to a NaNO 3 aqueous solution (1 M, 200 cm 3 ), a Na 2 SO 4 aqueous solution (1 M, 200 cm 3 ), and a sodium dodecyl sulfate (C 12 H 25 OSO 3 Na) aqueous solution (0.5 M, 200 cm). 3 ) Each was dispersed. The reaction vessel containing each mixed aqueous solution was sealed and shaken at room temperature for 2 days. Two days later, samples were collected from each reaction vessel.

回収した試料の構造評価を、X線回折を用いて行った。X線回折は、Cu対陰極(Cu−Kα線)(λ=1.5405Å)を備えたRigaku Rint−2000回折計で測定した。結果を図13に示し、後述する。回収した試料のモルフォロジーを、SEMを用いて観察した。観察結果を図14〜16に示し、後述する。   The structural evaluation of the collected sample was performed using X-ray diffraction. X-ray diffraction was measured with a Rigaku Rint-2000 diffractometer equipped with a Cu counter cathode (Cu—Kα ray) (λ = 1.5405 =). The results are shown in FIG. 13 and will be described later. The morphology of the collected sample was observed using SEM. The observation results are shown in FIGS.

回収した試料についてフーリエ変換赤外分光分析(FT−IR)を行い、アニオン交換されたか否かについて定性分析を行った。測定は、400〜4000cm−1の波数範囲について、MCT検出器を備えたVarian 7000e FT−IR分光光度計を用いて、KBrペレット法により行った。結果を図17に示し後述する。 The recovered sample was subjected to Fourier transform infrared spectroscopic analysis (FT-IR), and qualitative analysis was performed as to whether or not anion exchange was performed. The measurement was performed by the KBr pellet method using a Varian 7000e FT-IR spectrophotometer equipped with an MCT detector in a wave number range of 400 to 4000 cm −1 . The results are shown in FIG.

実施例1において、REZとしてYCl・6HO(5mM)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例1と同様に、XRDおよびSEMを測定した。結果を図18および19に示し、後述する。 In Example 1, the product was obtained by the same procedure except that YCl 3 · 6H 2 O (5 mM) was used as REZ 3 . For the obtained product, XRD and SEM were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 18 and 19 and will be described later.

実施例1において、REZとしてSmCl・6HO(5mM)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例1と同様に、XRDおよびSEMを測定した。結果を図20および21に示し、後述する。 In Example 1, the product was obtained by the same procedure except that SmCl 3 · 6H 2 O (5 mM) was used as REZ 3 . For the obtained product, XRD and SEM were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 20 and 21 and will be described later.

実施例1において、REZとしてGdCl・6HO(5mM)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例1と同様に、XRDおよびSEMを測定した。結果を図22および23に示し、後述する。 In Example 1, the product was obtained by the same procedure except that GdCl 3 · 6H 2 O (5 mM) was used as REZ 3 . For the obtained product, XRD and SEM were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 22 and 23 and will be described later.

実施例1において、REZとしてTbCl・6HO(5mM)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例1と同様に、XRD、SEMおよび励起・発光スペクトルを測定した。結果を図24〜26に示し、後述する。 In Example 1, the product was obtained by the same procedure except that TbCl 3 · 6H 2 O (5 mM) was used as REZ 3 . For the obtained product, the XRD, SEM and excitation / emission spectrum were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS.

実施例1において、REZとしてDyCl・6HO(5mM)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例1と同様に、XRDおよびSEMを測定した。結果を図27および28に示し、後述する。 In Example 1, the product was obtained by the same procedure except that DyCl 3 · 6H 2 O (5 mM) was used as REZ 3 . For the obtained product, XRD and SEM were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 27 and 28 and will be described later.

実施例1において、REZとしてHoCl・6HO(5mM)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例1と同様に、XRDおよびSEMを測定した。結果を図29および30に示し、後述する。 In Example 1, except for using HoCl 3 · 6H 2 O (5mM ) as REZ 3 was obtained the product by the same procedure. For the obtained product, XRD and SEM were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 29 and 30 and will be described later.

実施例1において、REZとしてNdCl・6HO(5mM)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例1と同様に、XRDおよびSEMを測定した。結果を図31および32に示し、後述する。 In Example 1, the product was obtained by the same procedure except that NdCl 3 · 6H 2 O (5 mM) was used as REZ 3 . For the obtained product, XRD and SEM were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 31 and 32 and will be described later.

REZとしてLaCl・6HO(5mM)と、HMT(3.75mM)と、NaCl(65mM)とを1000mlの超純水に溶解させ、混合水溶液を得た。この混合水溶液にさらにHCl(0.1M)を加え、混合水溶液のpHが5となるように調製した(図2のステップS210)。次いで、混合水溶液をマグネチックスターラで攪拌し、窒素ガス中において還流温度(約100℃)で加熱した。これにより、HMTを分解させた(図2のステップS220)。これらの操作は、窒素気流下にて、還流冷却器を備えた二口フラスコを用いて行った。 And LaCl 3 · 6H 2 O (5mM ) as REZ 3, the HMT (3.75 mM), and NaCl (65 mM) were dissolved in ultrapure water 1000 ml, to obtain a mixed aqueous solution. HCl (0.1 M) was further added to the mixed aqueous solution to adjust the mixed aqueous solution to have a pH of 5 (step S210 in FIG. 2). Next, the mixed aqueous solution was stirred with a magnetic stirrer and heated at a reflux temperature (about 100 ° C.) in nitrogen gas. Thereby, HMT was decomposed | disassembled (step S220 of FIG. 2). These operations were performed using a two-necked flask equipped with a reflux condenser under a nitrogen stream.

1時間後、混合溶液中に白い流線が観察された。これは、異方性形状の結晶が形成されたことを示唆する。次いで、生成物をろ過し、水とエタノールとで数回洗浄した後、室温にて乾燥させた。得られた生成物について、実施例1と同様にXRDを測定した。結果を図33に示し、後述する。   After 1 hour, white streamlines were observed in the mixed solution. This suggests that an anisotropic shaped crystal was formed. The product was then filtered, washed several times with water and ethanol, and dried at room temperature. For the obtained product, XRD was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG. 33 and will be described later.

実施例5において、NaClを用いることなく、TbCl・6HOの濃度を5mM、10mM、15mM、25mMおよび50mMとした以外は、同様の手順によって生成物を得た。各濃度から得られた生成物について、実施例5と同様にXRDを測定した。結果を図34に示し、後述する。 In Example 5, a product was obtained by the same procedure except that NaCl was not used and the concentration of TbCl 3 .6H 2 O was changed to 5 mM, 10 mM, 15 mM, 25 mM, and 50 mM. For the products obtained from each concentration, XRD was measured in the same manner as in Example 5. The results are shown in FIG. 34 and will be described later.

実施例5において、NaClを用いることなく、および、超純水に代えてエタノールと水との混合溶媒(エタノール:水=9:1)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例5と同様にXRDを測定した。結果を図35に示し、後述する。   In Example 5, a product was obtained by the same procedure except that NaCl was not used and a mixed solvent of ethanol and water (ethanol: water = 9: 1) was used instead of ultrapure water. . For the obtained product, XRD was measured in the same manner as in Example 5. The results are shown in FIG. 35 and will be described later.

実施例5において、TbCl・6HOおよびNaClに代えて、それぞれ、TbBr・6HO(5mM)およびNaBr(65mM)を用いた以外は、同様の手順によって生成物を得た。得られた生成物について、実施例5と同様にXRDおよびSEMを測定した。結果を図36および37に示し、後述する。 In Example 5, a product was obtained by the same procedure except that TbBr 3 · 6H 2 O (5 mM) and NaBr (65 mM) were used instead of TbCl 3 · 6H 2 O and NaCl, respectively. The XRD and SEM of the obtained product were measured in the same manner as in Example 5. The results are shown in FIGS. 36 and 37 and will be described later.

比較例1Comparative Example 1

実施例1のEuClに代えてEuNO・6HO(5mM)と、HMT(3.75mM)と、NaNO(65mM)とを1000mlの超純水に溶解させ、最終濃度を5.65mMの混合水溶液を調製した(図2のステップS210)。なお、ここで、実施例1と同様に、希土類元素の硝酸塩が6つの水分子を有するが、希土類元素の硝酸塩は吸湿性であるため、環境によって6〜7の間で変動することが分かっている。次いで、混合水溶液をマグネチックスターラで攪拌し、窒素ガス中において還流温度(約100℃)で加熱した。これにより、HMTを分解させた(図2のステップS220)。これらの操作は、窒素気流下にて、還流冷却器を備えた二口フラスコを用いて行った。 In place of EuCl 3 in Example 1, EuNO 3 .6H 2 O (5 mM), HMT (3.75 mM), and NaNO 3 (65 mM) were dissolved in 1000 ml of ultrapure water to give a final concentration of 5.65 mM. Was prepared (step S210 in FIG. 2). Here, as in Example 1, the rare earth element nitrate has six water molecules, but since the rare earth element nitrate is hygroscopic, it is understood that it varies between 6 and 7 depending on the environment. Yes. Next, the mixed aqueous solution was stirred with a magnetic stirrer and heated at a reflux temperature (about 100 ° C.) in nitrogen gas. Thereby, HMT was decomposed | disassembled (step S220 of FIG. 2). These operations were performed using a two-necked flask equipped with a reflux condenser under a nitrogen stream.

1時間後、混合溶液中に白い流線が観察された。これは、異方性形状の結晶が形成されたことを示唆する。次いで、生成物をろ過し、水とエタノールとで数回洗浄した後、室温にて乾燥させた。   After 1 hour, white streamlines were observed in the mixed solution. This suggests that an anisotropic shaped crystal was formed. The product was then filtered, washed several times with water and ethanol, and dried at room temperature.

得られた生成物について、実施例1と同様にXRDおよびSEMを測定した。結果を図38および39に示し、後述する。
以上の実施例1〜12と比較例1との実験条件および結果を表1に示す。
The XRD and SEM of the obtained product were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 38 and 39 and will be described later.
Table 1 shows the experimental conditions and results of Examples 1 to 12 and Comparative Example 1 described above.

XRDパターン、励起スペクトルおよび発光スペクトルの強度(カウント値)は測定装置や条件によって変化するため単位は任意単位である。すなわち、同一条件で測定した本実施例内でしか比較できないことに留意されたい。   Since the intensity (count value) of the XRD pattern, excitation spectrum, and emission spectrum varies depending on the measurement apparatus and conditions, the unit is an arbitrary unit. That is, it should be noted that the comparison can be made only within the present example measured under the same conditions.

図3は、実施例1の生成物のSEM像を示す図である。   FIG. 3 is a SEM image of the product of Example 1.

図4は、実施例1の生成物のTEM像を示す図である。   4 is a TEM image of the product of Example 1. FIG.

図3および図4から、得られた生成物は、矩形の板状(小板)であることが確認された。また、図3から、生成物全体にわたって均一な大きさであることが分かった。図4から、矩形の小板のモルフォロジー(板厚)は、約20nm程度であった。また、矩形の小板一枚の大きさは、長手方向に約2μmであり、短手方向に約1μmであった。これらの特徴は、中間層Z120(図1)がClである層状希土類水酸化物が得られたことを強く示唆する。 From FIG. 3 and FIG. 4, it was confirmed that the obtained product was a rectangular plate (platelet). Moreover, it turned out that it is a uniform magnitude | size over the whole product from FIG. From FIG. 4, the morphology (plate thickness) of the rectangular platelet was about 20 nm. In addition, the size of one rectangular small plate was about 2 μm in the longitudinal direction and about 1 μm in the short direction. These characteristics strongly suggest that a layered rare earth hydroxide having an intermediate layer Z - 120 (FIG. 1) of Cl was obtained.

図5は、実施例1のSAEDパターン(A)および基本単位格子と超格子との関係(B)を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing the SAED pattern (A) of Example 1 and the relationship (B) between the basic unit cell and the superlattice.

図5(A)には、輝度の異なる2組のスポット群が示されている。これは、超格子構造が形成されていることを示唆する。詳細には、六角形を形成するより明るいスポットは、六方対称の基本単位格子(a=3.7Å)に相当する。一方、矩形を形成するやや暗いスポットは、長方形超格子(a=2√3Å、a=13.1Å、b=2a=7.4Å)に相当する。これら基本単位格子と超格子との関係を図5(B)に模式的に示す。基本単位格子(六方晶単位格子)は、希土類原子(ここではEu)の六方晶配列を示しており、ブルサイト型(Mg(OH))または層状複水酸化物LDH型([M2+ α3+ 1−α(OH)1−α(αは1を超えない有理数))のホスト層構造との類似性を暗示している。理想的なブルサイト構造の原子位置からのずれによって、長方形超格子が形成されていると考えられる。 FIG. 5A shows two sets of spot groups having different luminances. This suggests that a superlattice structure is formed. Specifically, the brighter spots forming the hexagons correspond to hexagonal symmetric elementary unit cells (a f = 3.7Å). Meanwhile, a darker spot to form a rectangle, rectangular superlattice (a s = 2√3Å, a f = 13.1Å, b s = 2a f = 7.4Å) corresponds to. The relationship between these basic unit lattices and superlattices is schematically shown in FIG. The basic unit cell (hexagonal unit cell) indicates a hexagonal arrangement of rare earth atoms (Eu in this case), and is a brucite type (Mg (OH) 2 ) or a layered double hydroxide LDH type ([M 2+ α M 3+ 1-α (OH) 2 ] 1-α (α is a rational number not exceeding 1)) is implied by the similarity to the host layer structure. It is considered that a rectangular superlattice is formed by the deviation from the ideal brucite structure atomic position.

図6は、実施例1の生成物のXRDパターンを示す図である。   6 is a diagram showing an XRD pattern of the product of Example 1. FIG.

XRDパターンは、鋭い複数の回折ピークから構成され、生成物が高い結晶性を持っていることを示す。特に低角度域の約10.6°および約21.2°の極めて強いピークは、得られた生成物が層状物質であることを暗示している。次に、実施例1の生成物の結晶構造をより詳細に調べた。   The XRD pattern is composed of sharp diffraction peaks, indicating that the product has high crystallinity. In particular, the very strong peaks at about 10.6 ° and about 21.2 ° in the low angle region imply that the resulting product is a layered material. Next, the crystal structure of the product of Example 1 was examined in more detail.

図7は、実施例1の生成物の高分解能シンクロトロン粉末X線回折(XRD)パターンを示す図である。   7 is a high resolution synchrotron powder X-ray diffraction (XRD) pattern of the product of Example 1. FIG.

図7のXRDパターンに見られるピークはいずれも、斜方晶、詳細には単純斜方格子に指数付けができた。特に、001反射および002反射のピーク強度は他のピーク強度に比べて強かった。これらのピークが、図6の約10.6°および約21.2°のピークに一致することを確認した。単純斜方格子の格子定数a、bおよびcは、それぞれ、a=12.92(1)Å、b=7.38(1)Åおよびc=8.71(1)Åであった。aとbとの比は、√3に完全な一致をしなかった。これは、上述の六方対称の基本単位格子が、理想的なブルサイト構造のように完全な六方対称でないことを示唆している。   The peaks seen in the XRD pattern in FIG. 7 were all orthorhombic, and more specifically, simple orthorhombic lattices could be indexed. In particular, the peak intensity of 001 reflection and 002 reflection was stronger than other peak intensities. It was confirmed that these peaks corresponded to the peaks at about 10.6 ° and about 21.2 ° in FIG. The lattice constants a, b and c of the simple orthorhombic lattice were a = 12.92 (1) Å, b = 7.38 (1) Å and c = 8.71 (1) Å, respectively. The ratio of a and b did not completely match √3. This suggests that the above-described hexagonal symmetric basic unit cell is not completely hexagonal symmetric as in an ideal bullsite structure.

図7から得られたaおよびbは、図5(A)のSAEDパターンから得られたaおよびbに良好に一致した。このことは、図4で見られた小板が、{001}結晶面上に位置しており、図5(A)のSAEDパターンは、[001]方向、すなわちz軸に沿って撮影されたことを示す。   A and b obtained from FIG. 7 matched well with a and b obtained from the SAED pattern of FIG. This is because the platelets seen in FIG. 4 are located on the {001} crystal plane, and the SAED pattern of FIG. 5 (A) was taken along the [001] direction, that is, along the z-axis. It shows that.

組成分析の結果、元素組成はEu(OH)2.36Cl0.51(CO0.065・0.87HOであることが分かった。図7のXRDパターンにおける指数付けの結果から、h=2n+1(h00の場合)およびk=2n+1(0k0の場合)の一連のピークが消滅していることが分かった。このことは、生成物の空間群がP22であることを示唆する。また、Le Bail法による強度抽出を行った結果、空間群P22が最も良好に一致した。以上より、生成物の空間群はP22と結論できた。 As a result of the composition analysis, it was found that the elemental composition was Eu (OH) 2.36 Cl 0.51 (CO 3 ) 0.065 · 0.87H 2 O. From the results of indexing in the XRD pattern of FIG. 7, it was found that a series of peaks of h = 2n + 1 (in the case of h00) and k = 2n + 1 (in the case of 0k0) disappeared. This suggests that the product space group is P2 1 2 1 2. Further, as a result of intensity extraction by the Le Bail method, the space groups P2 1 2 1 2 matched best. From the above, it was concluded that the product space group was P2 1 2 1 2.

次に、図5を参照して説明したように単位格子中に8個のEuが存在することから、Z=8とし、単位式をEu(OH)18.88Cl4.08(CO0.52・6.96HOとした。簡単のため、炭酸イオンの電荷を水酸化物イオンに移し、単位式をEu(OH)20Cl・7.0HOとした。まず、プログラムEXPO2004を用いた直接法を適用し8個のEuの原子位置を求めた。他の軽い元素種(OH、HO、Cl)は、最大エントロピー法のMEM/Rietveldを採用した電子密度分布解析により求めた。この結果から、層状結晶構造モデルを生成した。 Next, as described with reference to FIG. 5, since eight Eu exist in the unit cell, Z = 8 and the unit formula is Eu 8 (OH) 18.88 Cl 4.08 (CO 3 0.52 · 6.96H 2 O For simplicity, transferred charge of carbonate ion to hydroxide ion, the unit formula was Eu 8 (OH) 20 Cl 4 · 7.0H 2 O. First, the direct method using the program EXPO 2004 was applied to determine the atomic positions of 8 Eu. Other light element species (OH, H 2 O, Cl) were determined by electron density distribution analysis employing MEM / Rietveld of the maximum entropy method. From this result, a layered crystal structure model was generated.

図8は、層状結晶構造モデルの模式図である。   FIG. 8 is a schematic diagram of a layered crystal structure model.

図8の左図は、[001]方向から投影した層状結晶構造モデルであり、図8の右図は、[010]方向の層状結晶構造モデルである。これらの結晶構造モデルに基づいて、RIETAN−FPプログラムから構造パラメータを精密化した。その結果、図9に示す。   The left diagram in FIG. 8 is a layered crystal structure model projected from the [001] direction, and the right diagram in FIG. 8 is a layered crystal structure model in the [010] direction. Based on these crystal structure models, the structural parameters were refined from the Rietan-FP program. The result is shown in FIG.

図9は、実施例1における生成物のリートベルトパターンを示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a Rietveld pattern of the product in Example 1.

図9には、実験値、計算値および差分を示す。図9に示す通り満足すべきパターンフィッティングが達成された。最終的な信頼度因子(R因子)は、Rwp=2.04%(S=0.5167)、R=1.52%、R=3.98%およびR=1.65%となった。これら極めて小さなR因子により、図8で示した層状構造モデルが妥当であることが示唆される。精密化の結果得られた構造パラメータを表2に示す。 FIG. 9 shows experimental values, calculated values, and differences. Satisfactory pattern fitting was achieved as shown in FIG. The final confidence factor (R factor) is R wp = 2.04% (S = 0.5167), R p = 1.52%, R I = 3.98% and R F = 1.65%. It became. These extremely small R factors suggest that the layered structure model shown in FIG. 8 is valid. Table 2 shows the structural parameters obtained as a result of the refinement.

表2において、括弧内の数字は標準偏差である。空間群をP22とし、格子定数a、bおよびcは、それぞれ、a=12.9155(3)Å、b=7.3763(1)Åおよびc=8.7023(3)Åであった。温度因子(Biso)はいずれも、Euのサイトについては1.0Åに、他の種のサイトについては2.0Åに固定した。最終段階では、元素分析によって決定された元素組成にしたがって、水分子の占有率を固定した。また、Eu3のサイトは、P22が対称心を持たない空間群であるため、直接法から得られた値で固定した。 In Table 2, the numbers in parentheses are standard deviations. The space group is P2 1 2 1 2 and the lattice constants a, b and c are a = 12.9155 (3) Å, b = 7.3763 (1) Å and c = 8.70223 (3) (, respectively. Met. All temperature factors ( Biso ) were fixed at 1.0 2 for the Eu site and 2.0 2 for the other species. In the final stage, the water molecule occupancy was fixed according to the elemental composition determined by elemental analysis. Further, the Eu3 site is a space group in which P2 1 2 1 2 does not have a symmetric center, and thus is fixed at a value obtained from the direct method.

図10は、電子密度分布を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing an electron density distribution.

図10の電子密度分布解析の結果の図示化によれば、電子密度分布は、図8の層状結晶構造モデルに良好に一致した。注目すべき特徴は、中間層Clに相当する電子密度が、ほぼ球状分布を示していることである。これは、Clもまた層間において良好に配列しており、中間層アニオンが無秩序に配列することの多い他の層状複水酸化物とは異なる特徴を示す。 According to the illustration of the result of the electron density distribution analysis of FIG. 10, the electron density distribution matched well with the layered crystal structure model of FIG. A remarkable feature is that the electron density corresponding to the intermediate layer Cl exhibits a substantially spherical distribution. This is because Cl is also well arranged between the layers, and has characteristics different from other layered double hydroxides in which intermediate layer anions are often arranged randomly.

以上の結果から、実施例1で得られた生成物の構造が図1を参照して説明した層状希土類水酸化物であることが示された。詳細には、層状希土類水酸化物は、RE(OH)2.5Cl0.5・0.9HOの組成式を満たし、正に帯電した[Eu(OH)20(HO)4+層と、層間に位置する負に帯電した中間層Clとからなる。これにより、電荷が補償され安定化している。 From the above results, it was shown that the structure of the product obtained in Example 1 was the layered rare earth hydroxide described with reference to FIG. Specifically, the layered rare earth hydroxides, RE (OH) 2.5 meets Cl 0.5 · 0.9H 2 O of composition formula, positively charged [Eu 8 (OH) 20 ( H 2 O) 7 ] It consists of a 4+ layer and a negatively charged intermediate layer Cl located between the layers. Thereby, the charge is compensated and stabilized.

次に、Euカチオンサイトの配位について説明する。Euカチオンには、8配位すなわち7つの水酸基および1つの水分子を伴う4c(0.2736, 0.2503, 0.9349)位置、ならびに、9配位すなわち8つの水酸基および1つの水分子を伴う2a(0, 0, 0.9194)サイトまたは2b(0, 0.5, 0.9324)位置の3パターンがある。   Next, coordination of Eu cation sites will be described. The Eu cation has an 8-coordinate, ie, 4c (0.2736, 0.2503, 0.9349) position with seven hydroxyl groups and one water molecule, and a nine-coordinate, ie, eight hydroxyl groups and one water molecule. There are three patterns with accompanying 2a (0, 0, 0.9194) sites or 2b (0, 0.5, 0.9324) positions.

図11は、実施例1における生成物中のEuの配位環境を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing the coordination environment of Eu in the product in Example 1.

図11には、上述の3つの異なるEuサイトの配位環境を模式的に示す。いずれの配位においても、水酸基はすべて、距離2.1Å〜2.6ÅでEuと結合している。また、8配位および9配位におけるHOとEuとの距離は、それぞれ、2.35(2)Åと、2.65(6)および2.45(5)Åとであった。これらの水酸基とHO分子とに配位されたEuが2次元方向に連鎖して、図1の110に示すようなab面に平行な層が生成される。 FIG. 11 schematically shows the coordination environment of the three different Eu sites described above. In any coordination, all the hydroxyl groups are bonded to Eu at a distance of 2.1 to 2.6. In addition, the distance between H 2 O and Eu in 8-coordinate and 9-coordinate was 2.35 (2) Å, 2.65 (6), and 2.45 (5) Å, respectively. Eu coordinated with these hydroxyl groups and H 2 O molecules is chained in a two-dimensional direction, and a layer parallel to the ab plane as shown at 110 in FIG. 1 is generated.

理想的な面内六方晶配列からのEuの位置のずれは、SAEDの結果に良好に一致した。これは、現実の構造において六方対称の基本単位格子が実質的に認められるものの、Euの位置が[001]方向すなわちz軸方向に波打つと同時にab面でも歪んでおり、その結果、斜方晶、詳細には単純斜方超格子となっているためである。以上より、本発明の層間にClイオンを含む層状希土類水酸化物の結晶系は斜方晶に属し、詳細には、単純斜方超格子構造を有していることが分かった。   The deviation of the Eu position from the ideal in-plane hexagonal arrangement was in good agreement with the SAED results. This is because although the hexagonal symmetrical basic unit cell is substantially recognized in the actual structure, the position of Eu undulates in the [001] direction, that is, the z-axis direction, and is also distorted in the ab plane. This is because the details are a simple orthorhombic superlattice. From the above, it has been found that the crystal system of the layered rare earth hydroxide containing Cl ions between the layers of the present invention belongs to orthorhombic crystal, and specifically has a simple orthorhombic superlattice structure.

図12は、実施例1の生成物の励起スペクトル(A)および発光スペクトル(B)を示す図である。   12 shows the excitation spectrum (A) and emission spectrum (B) of the product of Example 1. FIG.

図12(A)は、観測発光波長が612nm(線)の場合の励起スペクトルであり、図12(B)は、395nm(intra−4f直接励起)で励起した場合の発光スペクトルである。励起スペクトルは、Eu3+の4f電子配置内のintra−4f遷移に起因する複数の鋭いピークを示した。発光スペクトルは、578.4nm、594.6nm、612.4nm、649.0nmおよび696.8nmに、典型的な(j=0〜4)遷移を示した。のようなより高い励起準位からの蛍光は検出されなかった。このことは、準位へ極めて効率的に非放射緩和することを示唆する。 12 (A) shows the observed emission wavelength 612 nm - a excitation spectrum when the (5 D 0 7 F 2 line), FIG. 12 (B) when excited with 395nm (intra-4f 6 direct excitation) Is an emission spectrum. The excitation spectrum showed multiple sharp peaks due to the intra-4f 6 transition in the Eu 3+ 4f 6 electron configuration. Emission spectra, 578.4nm, 594.6nm, 612.4nm, the 649.0nm and 696.8nm, typical 5 D 0 - showed 7 F j (j = 0~4) transition. Fluorescence from higher excitation levels such as 5 D 1 was not detected. This suggests that very efficiently non-radiative relaxation to 5 D 0 level.

図12(B)の(j=0〜4)遷移の発光ピーク強度、および、これらの発光ピークの分裂を用いて、Eu3+イオンの環境を調べた。図12(B)によれば、約612nmに遷移の最も強い発光ピークを示した。理論的には、Eu3+が、結晶格子において反転対称となる場合、約590nmにおける磁気双極子遷移が主要な発光ピークとなり、そうでない場合には、約610nm〜620nmにおける電気双極子遷移が主要な発光ピークとなる。このことから、実施例1の層状希土類水酸化物におけるEu3+は反転対称とならない、すなわち、反転中心を有していないことが示唆される。 5 D 0 in FIG. 12 (B) - 7 F j (j = 0~4) emission peak intensity of the transition, and, by using the division of these emission peaks, were examined Eu 3+ ions environment. According to FIG. 12 (B), 5 D 0 to about 612 nm - showed the strongest emission peak of 7 F 2 transition. Theoretically, Eu 3+ If the the inversion symmetry in the crystal lattice, the magnetic dipole transition 5 D 0 at about 590 nm - 7 F 1 becomes a major emission peak, otherwise, at about 610nm~620nm electric dipole transition 5 D 0 - 7 F 2 becomes the major emission peak. This suggests that Eu 3+ in the layered rare earth hydroxide of Example 1 does not have inversion symmetry, that is, has no inversion center.

また、図12(B)によれば、遷移および遷移による発光ピークは、それぞれ、3つおよび2つにピーク分裂した。このことは、Eu3+のまわりの結晶場の対称性が低いことを示唆する。これらの結果は上記結晶構造解析結果とよく符合するものであった。図11を参照して説明したように、Eu3+は、2つの局所的な配位、すなわち、点群Cにおける8配位の4c位置と、点群C4νにおける9配位の2aおよび2b位置とをとることが示されており、Eu3+の2つの配位(すなわち、3つの位置)のいずれも、反転中心のない低い対称性に属する。 In addition, according to FIG. 12 (B), 5 D 0 - 7 F 1 transition and 5 D 0 - 7 F 2 emission peak by the transition, respectively, and the peak split into three and two. This suggests that the symmetry of the crystal field around Eu 3+ is low. These results were in good agreement with the crystal structure analysis results. As described with reference to FIG. 11, Eu 3+ has two local coordinations, namely an 8-coordinate 4c position in the point group C 1 and a 9-coordinate 2a and 2b in the point group C . Both of the Eu 3+ coordinations (ie, the three positions) belong to low symmetry with no inversion center.

以上、図12の励起スペクトルおよび発光スペクトルにより、典型的なEu3+の発光(赤色発光)が確認された。このことは、本発明の生成物において、RE(ここではEu)が発光中心として機能しており、蛍光材料、さらには、発光デバイスに適用可能であることを示唆する。 As described above, typical Eu 3+ emission (red emission) was confirmed from the excitation spectrum and emission spectrum of FIG. This suggests that RE (here, Eu) functions as a luminescent center in the product of the present invention, and is applicable to fluorescent materials and further to light emitting devices.

図13は、実施例1の生成物のアニオン交換後のXRDパターンを示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing an XRD pattern after anion exchange of the product of Example 1.

図13には、参考のためアニオン交換前の試料(層間にClイオンを含む)のXRDパターンも合わせて示す。アニオン交換後の生成物のXRDパターンは、いずれも明確なピークシフトを示した。   FIG. 13 also shows an XRD pattern of a sample (including Cl ions between layers) before anion exchange for reference. The XRD pattern of the product after anion exchange showed a clear peak shift.

アニオン交換前の層間距離は、8.63Åであった。一方、硝酸ナトリウム(NO )および硫酸ナトリウム(SO 2−)およびドデシル硫酸ナトリウム(C1225OSO )によるアニオン交換後の生成物の層間距離は、それぞれ、8.32Å、8.94Åおよび23.6Åに変化した。 The interlayer distance before anion exchange was 8.63 mm. On the other hand, the interlayer distance of the product after anion exchange with sodium nitrate (NO 3 ), sodium sulfate (SO 4 2− ), and sodium dodecyl sulfate (C 12 H 25 OSO 3 ) was 8.32 cm, 8 Changed to .94 cm and 23.6 cm.

また、アニオン交換後の生成物のXRDパターンは、いずれも、鋭い回折ピークを維持しており、アニオン交換時のプロセスによっても高い結晶性が維持されることが分かった。   In addition, the XRD pattern of the product after anion exchange maintained a sharp diffraction peak, and it was found that high crystallinity was maintained by the process during anion exchange.

図14は、実施例1の硝酸ナトリウム(NO )によるアニオン交換後の生成物のSEM像を示す図である。 14 is a diagram showing an SEM image of the product after anion exchange with sodium nitrate (NO 3 ) in Example 1. FIG.

図15は、実施例1の硫酸ナトリウム(SO 2−)によるアニオン交換後の生成物のSEM像を示す図である。 15 is a diagram showing an SEM image of the product after anion exchange with sodium sulfate (SO 4 2− ) in Example 1. FIG.

図16は、実施例1のドデシル硫酸ナトリウム(C1225OSO )によるアニオン交換後の生成物のSEM像を示す図である。 16 is a diagram showing an SEM image of the product after anion exchange with sodium dodecyl sulfate (C 12 H 25 OSO 3 ) in Example 1. FIG.

図3の実施例1のアニオン交換前の生成物のSEM像と、図14〜図16のSEM像とを比較すると、アニオン交換後の生成物も、アニオン交換前の生成物における矩形の小板のモルフォロジーを維持していることが分かった。このことからも、アニオン交換時のプロセスによっても高い結晶性および結晶構造が維持されることが示される。   Comparing the SEM image of the product before the anion exchange of Example 1 in FIG. 3 with the SEM images of FIGS. 14 to 16, the product after the anion exchange is also a rectangular platelet in the product before the anion exchange. It was found to maintain the morphology of. This also shows that high crystallinity and crystal structure are maintained by the process during anion exchange.

図17は、実施例1のアニオン交換後の生成物のFT−IR吸収スペクトルを示す図である。   17 is a diagram showing an FT-IR absorption spectrum of the product after anion exchange in Example 1. FIG.

図17には、参考のためアニオン交換前の生成物のFT−IR吸収スペクトル(a)も合わせて示す。いずれのスペクトル(a)〜(d)も、約3500cm−1、約1650cm−1および約620cm−1に吸収帯を示した。約3500cm−1の吸収帯は、O−H結合、ν(OH)の伸縮振動に起因し、結晶中に金属−OH層による水酸化物イオンが存在することを示唆する。約1650cm−1の吸収帯は、水分子の伸縮・変角モードに起因する。約620cm−1の吸収帯は、Eu−Oの伸縮/変角振動に起因する。 FIG. 17 also shows the FT-IR absorption spectrum (a) of the product before anion exchange for reference. Any spectrum (a) ~ (d) also, about 3500 cm -1, and an absorption band at about 1650 cm -1 and about 620 cm -1. The absorption band of about 3500 cm −1 is due to the O—H bond and the stretching vibration of ν (OH), and suggests that hydroxide ions due to the metal-OH layer exist in the crystal. The absorption band of about 1650 cm −1 is due to the expansion / contraction mode of water molecules. The absorption band of about 620 cm −1 is caused by Eu / O stretching / deformation vibration.

また、図17のFT−IR吸収スペクトルは、中間層Zの種類に起因する吸収帯も示した。詳細には、硝酸ナトリウム(NO )によるアニオン交換後の生成物のFT−IR吸収スペクトル(b)は、1385cm−1および1410cm−1に鋭く強い吸収を示した。これらは、それぞれ、NO アニオンのD3h、ν振動モード、および、O−NOのC2νν4非対称伸縮モードに起因する。これらの吸収帯は、反応前のスペクトル(a)には見られなかった。 Further, the FT-IR absorption spectrum of FIG. 17 also shows an absorption band due to the type of the intermediate layer Z . Specifically, the FT-IR absorption spectrum (b) of the product after anion exchange with sodium nitrate (NO 3 ) showed sharp and strong absorption at 1385 cm −1 and 1410 cm −1 . These are each, NO 3 - anions D 3h, [nu 3 vibration mode, and, O-NO 2 of C 2v, due to ν4 asymmetric stretching mode. These absorption bands were not found in the spectrum (a) before the reaction.

硫酸ナトリウム(SO 2−)によるアニオン交換後の生成物のFT−IR吸収スペクトル(c)は、SO 2−に起因する1120cm−1に吸収を示した。この吸収帯は、スペクトル(a)には見られなかった。 The FT-IR absorption spectrum (c) of the product after anion exchange with sodium sulfate (SO 4 2− ) showed absorption at 1120 cm −1 due to SO 4 2− . This absorption band was not seen in spectrum (a).

ドデシル硫酸ナトリウム(C1225OSO )によるアニオン交換後の生成物のFT−IR吸収スペクトル(d)は、2920cm−1および2850cm−1に強い吸収を、2958cm−1、1470cm−1および1300cm−1〜900cm−1に比較的弱い吸収を示した。2920cm−1および2850cm−1の吸収は、それぞれ、ドデシル硫酸塩のアルキル鎖における非対称CH伸縮振動および対称CH伸縮振動に起因する。また、2958cm−1における比較的弱い吸収は、炭化水素の末端基であるCH基の伸縮振動に起因する。1470cm−1近傍における比較的弱い吸収は、CH変角(またはscissor)モードに起因する。さらに、1300cm−1〜900cm−1における一連の弱い吸収は、硫酸塩(OSO )の伸縮モードに起因する。これらの吸収帯は、スペクトル(a)には見られなかった。 Sodium dodecyl sulfate (C 12 H 25 OSO 3 - ) FT-IR absorption spectrum of the by product after anion exchange (d) is a strong absorption at 2920 cm -1 and 2850cm -1, 2958cm -1, 1470cm -1 and Relatively weak absorption was shown at 1300 cm −1 to 900 cm −1 . The absorptions at 2920 cm −1 and 2850 cm −1 are attributed to asymmetric CH 2 stretching vibration and symmetric CH 2 stretching vibration in the alkyl chain of dodecyl sulfate, respectively. Further, the relatively weak absorption at 2958 cm −1 is attributed to the stretching vibration of the CH 3 group which is a hydrocarbon end group. The relatively weak absorption near 1470 cm −1 is due to the CH 2 bending (or scissor) mode. Furthermore, a series of weak absorption in 1300cm -1 ~900cm -1 is sulfate - due to the expansion and contraction mode (OSO 3). These absorption bands were not found in spectrum (a).

このように、本発明の生成物は、室温にて容易にアニオン交換可能であるとともに、アニオン交換後も高い結晶性および結晶構造(層状構造)を維持することが分かった。以上の結果は、図1を参照して説明したように、中間層120(ここではCl層)は、カウンターアニオンとして機能することを示している。本発明の層状希土類水酸化物をアニオン交換材料として用いれば、室温にて高効率でアニオン交換が可能であることが示唆される。 Thus, it was found that the product of the present invention can be easily anion-exchanged at room temperature and maintain high crystallinity and crystal structure (layered structure) even after anion exchange. The above results indicate that the intermediate layer 120 (here, the Cl layer) functions as a counter anion, as described with reference to FIG. When the layered rare earth hydroxide of the present invention is used as an anion exchange material, it is suggested that anion exchange can be performed with high efficiency at room temperature.

図18は、実施例2の生成物のXRDパターンを示す図である。   18 is a diagram showing an XRD pattern of the product of Example 2. FIG.

図18のXRDパターンは、図6のXRDパターンと同様に、約10.6°および約21.2°の強いピークに加えて、他のピークすべてが層状希土類水酸化物(RE(OH)2.50.5・0.9HO)のピークに一致した。このことから、実施例2の生成物は、Y(OH)2.5Cl0.5・0.9HO単相であり、詳細には、図1の[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがYであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことを示している。 The XRD pattern of FIG. 18 is similar to the XRD pattern of FIG. 6 in addition to strong peaks at about 10.6 ° and about 21.2 °, all other peaks are layered rare earth hydroxide (RE (OH) 2 .5 Z 0.5 · 0.9 H 2 O). From this, the product of Example 2 is a Y (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O single phase, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H This shows that a layered rare earth hydroxide in which RE is Y in the 2 O) x ] 4+ layer 110 and the intermediate layer Z 120 is Cl is obtained.

図19は、実施例2の生成物のSEM像を示す図である。   19 is a view showing an SEM image of the product of Example 2. FIG.

図19から、中間層Z120(図1)がClである層状希土類水酸化物に典型的な矩形の小板が凝集したモルフォロジーが示される。このことからも、層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。 FIG. 19 shows a morphology in which rectangular platelets typical of layered rare earth hydroxides in which the intermediate layer Z - 120 (FIG. 1) is Cl are aggregated. This also suggests that a layered rare earth hydroxide was obtained.

図20は、実施例3の生成物のXRDパターンを示す図である。   20 shows the XRD pattern of the product of Example 3. FIG.

図20のXRDパターンは、図6のXRDパターンと同様に、約10.6°および約21.2°の強いピークに加えて、他のピークすべてが層状希土類水酸化物(RE(OH)2.50.5・0.9HO)のピークに一致した。このことから、実施例3の生成物は、Sm(OH)2.5Cl0.5・0.9HO単相であり、詳細には、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがSmであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことを示している。 The XRD pattern of FIG. 20 is similar to the XRD pattern of FIG. 6, in addition to the strong peaks at about 10.6 ° and about 21.2 °, all other peaks are layered rare earth hydroxide (RE (OH) 2 .5 Z 0.5 · 0.9 H 2 O). From this, the product of Example 3 is a single phase of Sm (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9 H 2 O, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x] RE in 4+ layer 110 is Sm, the intermediate layer Z - 120 are Cl - layered earth hydroxides it is indicated that the obtained a.

図21は、実施例3の生成物のSEM像を示す図である。   21 is a SEM image of the product of Example 3. FIG.

図21より、実施例3の生成物のモルフォロジーは、実施例1の生成物のモルフォロジーと類似しており、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物に典型的な矩形の小板が、生成物全体にわたって均一に得られた。このことからも、層状希土類水酸化物が単相で得られたことが示唆される。 From FIG. 21, the morphology of the product of Example 3 is similar to the morphology of the product of Example 1, the intermediate layer Z - 120 are Cl - typical small rectangular layered rare earth hydroxide is A plate was obtained uniformly throughout the product. This also suggests that the layered rare earth hydroxide was obtained in a single phase.

図22は、実施例4の生成物のXRDパターンを示す図である。   22 shows the XRD pattern of the product of Example 4. FIG.

図22のXRDパターンは、図6のXRDパターンと同様に、約10.6°および約21.2°の強いピークに加えて、他のピークすべてが層状希土類水酸化物(RE(OH)2.5Cl0.5・0.9HO)のピークに一致した。このことから、実施例4の生成物は、Gd(OH)2.5Cl0.5・0.9HO単相であり、詳細には、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがGdであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことを示している。 The XRD pattern of FIG. 22 is similar to the XRD pattern of FIG. 6 in addition to strong peaks at about 10.6 ° and about 21.2 °, all other peaks are layered rare earth hydroxide (RE (OH) 2 .5 Cl 0.5 · 0.9 H 2 O). From this, the product of Example 4 is a Gd (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O single phase, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x] RE in 4+ layer 110 is Gd, intermediate layer Z - 120 are Cl - layered earth hydroxides it is indicated that the obtained a.

図23は、実施例4の生成物のSEM像を示す図である。   23 is a view showing an SEM image of the product of Example 4. FIG.

図23より、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物に典型的な矩形の小板が凝集したモルフォロジーが示される。このことからも、層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。 From FIG. 23, the intermediate layer Z - 120 are Cl - morphology typical rectangular platelets are aggregated in a layered earth hydroxide is is shown. This also suggests that a layered rare earth hydroxide was obtained.

図24は、実施例5の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 24 shows the XRD pattern of the product of Example 5.

図24のXRDパターンは、図6のXRDパターンと同様に、約10.6°および約21.2°の強いピークに加えて、他のピークすべてが層状希土類水酸化物(RE(OH)2.5Cl0.5・0.9HO)のピークに一致した。このことから、実施例5の生成物は、Tb(OH)2.5Cl0.5・0.9HO単相であり、詳細には、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがTbであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことを示している。 The XRD pattern of FIG. 24 is similar to the XRD pattern of FIG. 6 in addition to the strong peaks at about 10.6 ° and about 21.2 °, all other peaks are layered rare earth hydroxide (RE (OH) 2 .5 Cl 0.5 · 0.9 H 2 O). From this, the product of Example 5 is a Tb (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O single phase, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x] RE in 4+ layer 110 is Tb, the intermediate layer Z - 120 are Cl - layered earth hydroxides it is indicated that the obtained a.

図25は、実施例5の生成物のSEM像を示す図である。   FIG. 25 is a view showing an SEM image of the product of Example 5.

図25より、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物に典型的な小板が凝集したモルフォロジーが示される。このことからも、層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。 From FIG. 25, the intermediate layer Z - 120 are Cl - morphology typical platelets are aggregated in a layered earth hydroxide is is shown. This also suggests that a layered rare earth hydroxide was obtained.

図26は、実施例5の生成物の励起/発光スペクトルを示す図である。   FIG. 26 shows the excitation / emission spectrum of the product of Example 5.

図26には、観測発光波長が543nmの場合の励起スペクトルと、252nmで励起した場合の発光スペクトルが示される。典型的なTb3+の発光(緑色発光)が、遷移による543mに確認された。本発明の生成物において、RE(ここではTb)が発光中心として機能しており、蛍光材料、さらには発光デバイスに適用可能であることを示唆する。 FIG. 26 shows an excitation spectrum when the observed emission wavelength is 543 nm and an emission spectrum when excited at 252 nm. Emission of a typical Tb 3+ (green light emission) is, 5 D 4 - 7 F 5 was confirmed to 543m by the transition. In the product of the present invention, RE (here, Tb) functions as an emission center, suggesting that it can be applied to fluorescent materials and further to light emitting devices.

図27は、実施例6の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 27 is an XRD pattern of the product of Example 6.

図27のXRDパターンは、図6のXRDパターンと同様に、約10.6°および約21.2°の強いピークに加えて、他のピークすべてが層状希土類水酸化物(RE(OH)2.50.5・0.9HO)のピークに一致した。このことから、実施例6の生成物は、Dy(OH)2.5Cl0.5・0.9HO単相であり、詳細には、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがDyであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことを示している。 The XRD pattern of FIG. 27 is similar to the XRD pattern of FIG. 6 in addition to strong peaks at about 10.6 ° and about 21.2 °, all other peaks are layered rare earth hydroxide (RE (OH) 2 .5 Z 0.5 · 0.9 H 2 O). From this, the product of Example 6 is a Dy (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O single phase, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x] RE in 4+ layer 110 is Dy, intermediate layer Z - 120 are Cl - layered earth hydroxides it is indicated that the obtained a.

図28は、実施例6の生成物のSEM像を示す図である。   28 is a SEM image of the product of Example 6. FIG.

図28より、サイズは不均一であるものの、層状希土類水酸化物に典型的な小板が凝集したモルフォロジーが示される。また、一部形状が崩れているもの、その形状は矩形であった。このことからも、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。 FIG. 28 shows a morphology in which platelets typical of a layered rare earth hydroxide are aggregated although the size is not uniform. Moreover, the shape was partially broken, and the shape was rectangular. This also intermediate layer Z - 120 are Cl - that the layered rare earth hydroxides is obtained is suggested that.

図29は、実施例7の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 29 is a diagram showing an XRD pattern of the product of Example 7. FIG.

図29のXRDパターンは、図6のXRDパターンと同様に、約10.6°および約21.2°の強いピークに加えて、他のピークすべてが層状希土類水酸化物(RE(OH)2.50.5・0.9HO)のピークに一致した。このことから、実施例7の生成物は、Ho(OH)2.5Cl0.5・0.9HO単相であり、詳細には、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがHoであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことを示している。 The XRD pattern of FIG. 29 is similar to the XRD pattern of FIG. 6 in addition to the strong peaks at about 10.6 ° and about 21.2 °, all other peaks are layered rare earth hydroxide (RE (OH) 2 .5 Z 0.5 · 0.9 H 2 O). From this, the product of Example 7 is a Ho (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9 H 2 O single phase, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x] RE in 4+ layer 110 is Ho, intermediate layer Z - 120 are Cl - layered earth hydroxides it is indicated that the obtained a.

図30は、実施例7の生成物のSEM像を示す図である。   30 is a SEM image of the product of Example 7. FIG.

図30より、一部形状が崩れているものの、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物に典型的な矩形の小板が凝集したモルフォロジーが示される。このことからも、層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。 From FIG. 30, although a part shape is collapsed, the intermediate layer Z - 120 are Cl - morphology typical rectangular platelets are aggregated in a layered earth hydroxide is is shown. This also suggests that a layered rare earth hydroxide was obtained.

図31は、実施例8の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 31 shows the XRD pattern of the product of Example 8.

図31のXRDパターンは、図6のXRDパターンと同様に、実施例1と同様に、約10.6°および約21.2°に層状希土類水酸化物(RE(OH)2.50.5・0.9HO)に典型的なピークを示したが、Nd(OH)を示すピークも一部認められた。このことから、実施例8の生成物は、Nd(OH)2.5Cl0.5・0.9HOとNd(OH)との混合物であることがわかった。構造精密化の結果、Nd(OH)の生成量は10%以下であり、Nd(OH)2.5Cl0.5・0.9HOが主生成物であることがわかった。 The XRD pattern of FIG. 31 is similar to the XRD pattern of FIG. 6 in that the layered rare earth hydroxide (RE (OH) 2.5 Z 0 at about 10.6 ° and about 21.2 ° is the same as in Example 1. .5 · 0.9H 2 O) showed a typical peak, but a part of the peak showing Nd (OH) 3 was also observed. From this, it was found that the product of Example 8 was a mixture of Nd (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O and Nd (OH) 3 . As a result of structural refinement, it was found that the amount of Nd (OH) 3 produced was 10% or less, and Nd (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O was the main product.

図32は、実施例8の生成物のSEM像を示す図である。   32 is a SEM image of the product of Example 8. FIG.

図32には、層状希土類水酸化物に典型的な小板が凝集したモルフォロジーに加えて、針状の小片も示される。特に、小板の形状は矩形であった。このことからも、実施例8の生成物は、Nd(OH)2.5Cl0.5・0.9HO(矩形小板モルフォロジー)とNd(OH)(針状モルフォロジー)との混合物であることが示唆される。以上より、完全な単体ではないものの、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがNdであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことが分かった。 FIG. 32 shows a needle-like piece in addition to the morphology of platelets typical of layered rare earth hydroxide. In particular, the shape of the platelet was rectangular. This also indicates that the product of Example 8 is a mixture of Nd (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O (rectangular platelet morphology) and Nd (OH) 3 (acicular morphology). It is suggested that As described above, a layered rare earth hydroxide in which RE is Nd in the [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x ] 4+ layer 110 and the intermediate layer Z - 120 is Cl , although not a complete simple substance. I understood that it was obtained.

図33は、実施例9の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 33 is an XRD pattern of the product of Example 9.

図33によれば、La(OH)に相当するピークが主として検出されたが、わずかながら約10.6°および約21.2°に層状希土類水酸化物(RE(OH)2.50.5・0.9HO)に典型的なピークが見られた。このことから、実施例9の生成物は、主としてLa(OH)であるものの、La(OH)2.5Cl0.5・0.9HOも含むことが分かった。完全な単体ではないものの希土類元素REのうちLa、Nd(実施例8を参照)、Sm(実施例3を参照)において、本発明の層状希土類水酸化物が得られることから、周期律表のLaとSmとで挟まれたCe、PrおよびPmについても本発明の層状希土類水酸化物が得られることは容易に類推される。 According to FIG. 33, a peak corresponding to La (OH) 3 was mainly detected, but a slight amount of layered rare earth hydroxide (RE (OH) 2.5 Z was observed at about 10.6 ° and about 21.2 °. A typical peak was observed at 0.5 · 0.9H 2 O). From this, it was found that the product of Example 9 was mainly La (OH) 3 but also contained La (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O. Although the layered rare earth hydroxide of the present invention is obtained in La, Nd (see Example 8), and Sm (see Example 3) among the rare earth elements RE that are not completely simple elements, It can be easily inferred that the layered rare earth hydroxide of the present invention can be obtained for Ce, Pr and Pm sandwiched between La and Sm.

図34は、実施例10の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 34 is an XRD pattern of the product of Example 10.

図34によれば、いずれのXRDパターンも、図24に示される実施例5と同様のXRDパターンであった。このことから、実施例10の生成物は、Tb(OH)2.5Cl0.5・0.9HO単相であり、詳細には、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがTbであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。以上より、アルカリ金属のハロゲン化物を追加することなく、層状希土類水酸化物が得られることが示された。 According to FIG. 34, all XRD patterns were the same XRD patterns as in Example 5 shown in FIG. From this, the product of Example 10 is a Tb (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O single phase, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x] RE in 4+ layer 110 is is Tb, the intermediate layer Z - 120 are Cl - be layered rare earth hydroxides is obtained is suggested that. From the above, it was shown that a layered rare earth hydroxide can be obtained without adding an alkali metal halide.

さらに、図34のTbCl5mMから得られた生成物のXRDパターンのピーク強度は、図24に示されるXRDパターンのピーク強度よりも低いことが分かった。このことから、同じTbClモル濃度を用いた場合、アルカリ金属のハロゲン化物(実施例5ではNaCl)を加えることによって、結晶性が向上することが示された。しかしながら、TbCl10mM以上の高濃度の塩を用いた場合、アルカリ金属のハロゲン化物を加えることなく、結晶性のよい良質な層状希土類水酸化物が得られることを確認した。以上より、図2のステップS210におけるREZとして10mM未満の比較的低濃度の塩を採用する場合には、アルカリ金属のハロゲン化物を加えるこが望ましいことが示唆される。 Furthermore, the peak intensity of the XRD pattern of the product obtained from 5 mM TbCl 3 in FIG. 34 was found to be lower than the peak intensity of the XRD pattern shown in FIG. This indicates that, when the same TbCl 3 molar concentration is used, crystallinity is improved by adding an alkali metal halide (NaCl in Example 5). However, it was confirmed that when a high-concentration salt of TbCl 3 10 mM or more was used, a good-quality layered rare earth hydroxide with good crystallinity was obtained without adding an alkali metal halide. From the above, it is suggested that it is desirable to add an alkali metal halide when a relatively low concentration salt of less than 10 mM is used as REZ 3 in step S210 of FIG.

図35は、実施例11の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 35 shows the XRD pattern of the product of Example 11.

図35のXRDパターンは、図24に示される実施例5と同様のXRDパターンであった。このことから、実施例11の生成物は、Tb(OH)2.5Cl0.5・0.9HO単相であり、詳細には、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがTbであり、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。以上より、アルカリ金属のハロゲン化物を追加することなく、かつ、溶媒として水とエタノールとの混合溶媒を用いても、層状希土類水酸化物が得られることが示された。 The XRD pattern in FIG. 35 was the same XRD pattern as in Example 5 shown in FIG. From this, the product of Example 11 is a Tb (OH) 2.5 Cl 0.5 · 0.9H 2 O single phase, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x] RE in 4+ layer 110 is is Tb, the intermediate layer Z - 120 are Cl - be layered rare earth hydroxides is obtained is suggested that. From the above, it was shown that a layered rare earth hydroxide can be obtained without adding an alkali metal halide and using a mixed solvent of water and ethanol as a solvent.

図36は、実施例12の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 36 shows the XRD pattern of the product of Example 12.

図36のXRDパターンは、図24に示される実施例5と同様のXRDパターンであった。このことから、実施例12の生成物は、Tb(OH)2.5Br0.5・0.9HO単相であり、詳細には、[RE(OH)20(HO)4+層110においてREがTbであり、中間層Z120がBrである層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。 The XRD pattern in FIG. 36 was the same XRD pattern as in Example 5 shown in FIG. From this, the product of Example 12 is a Tb (OH) 2.5 Br 0.5 · 0.9H 2 O single phase, and in detail, [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x] RE in 4+ layer 110 is Tb, the intermediate layer Z - 120 is Br - be layered rare earth hydroxides is obtained is suggested that.

図37は、実施例12の生成物のSEM像を示す図である。   FIG. 37 is a SEM image of the product of Example 12.

図37より、一部無定形形状を示す部分を含むものの、中間層Z120がClである層状希土類水酸化物に典型的な矩形の小板が凝集したモルフォロジーが示される。このことからも、層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。以上より、図2のステップS210においてREZとして塩化物に替えて臭化物を用いても、層状希土類水酸化物が得られることが示された。このことは、ハロゲン元素は、ClおよびBrに限定されず、その他のハロゲン元素を含有する層状希土類水酸化物もまた容易に合成されることを示唆する。ここでもやはり、中間層Z120がハロゲン元素である層状希土類水酸化物のモルフォロジーは、矩形の板状であることが示される。 FIG. 37 shows a morphology in which rectangular platelets typical of a layered rare earth hydroxide having a part of an amorphous shape, but having an intermediate layer Z - 120 of Cl 2 are aggregated. This also suggests that a layered rare earth hydroxide was obtained. From the above, it was shown that layered rare earth hydroxide can be obtained even if bromide is used in place of chloride as REZ 3 in step S210 of FIG. This suggests that the halogen elements are not limited to Cl and Br, and layered rare earth hydroxides containing other halogen elements are also easily synthesized. Again, the morphology of the layered rare earth hydroxide in which the intermediate layer Z - 120 is a halogen element is shown to be a rectangular plate.

図38は、比較例1の生成物のSEM像を示す図である。   38 is a view showing an SEM image of the product of Comparative Example 1. FIG.

比較例1の生成物のモルフォロジーは、層状希土類水酸化物に典型的な板状であり、生成物全体にわたって均一に得られた。なお、板状の形状は、中間層Z120がハロゲンの場合と異なり、細長六角形であった。この細長六角形は、非特許文献1に示される形状と同様であり、硝酸型層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。 The morphology of the product of Comparative Example 1 was plate-like typical for layered rare earth hydroxides and was obtained uniformly throughout the product. The plate shape was an elongated hexagonal shape unlike the case where the intermediate layer Z - 120 was halogen. This elongated hexagon is similar to the shape shown in Non-Patent Document 1, suggesting that a nitrate-type layered rare earth hydroxide was obtained.

図39は、比較例1の生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 39 is a diagram showing an XRD pattern of the product of Comparative Example 1.

図39のXRDパターンには、9.8°および19.7°の強いピークに加えて、多数の鋭い回折線が見られた。このパターンの指数づけを行ったところ、本化合物は単斜晶であり、格子定数としてa=12.800(7)Å,b=7.692(8)Å,c=9.002(9)Åおよびβ=94.65(9)°が得られた。a軸およびb軸の長さが塩素型化合物(すなわち中間層Z120がClである層状希土類水酸化物)のそれと非常によく一致することから、本化合物は塩素型化合物と同一のホスト層を有していることが示唆される。層間イオンがハロゲンイオンから硝酸イオンに変わったことの影響によりホスト層の積層様式が変化し、単斜晶構造をとると理解される。以上より、比較例1の生成物は、組成式Eu(OH)2.5(NO0.5・0.9HOで表される硝酸型層状希土類水酸化物が得られたことが示唆される。 In the XRD pattern of FIG. 39, in addition to the strong peaks at 9.8 ° and 19.7 °, a number of sharp diffraction lines were observed. When this pattern was indexed, the compound was monoclinic and the lattice constants were a = 12.800 (7) Å, b = 7.692 (8) Å, c = 9.002 (9). Å and β = 94.65 (9) ° were obtained. The length of a-axis and b-axis chlorine type compounds because it matches well with it very (i.e. the intermediate layer Z - - 120 are Cl layered rare earth hydroxide is), the compound is the same as the chlorine-type compound host It is suggested to have a layer. It is understood that the layering pattern of the host layer changes due to the effect of the interlayer ions changing from halogen ions to nitrate ions, resulting in a monoclinic structure. From the above, it was confirmed that the product of Comparative Example 1 was a nitrate-type layered rare earth hydroxide represented by the composition formula Eu (OH) 2.5 (NO 3 ) 0.5 · 0.9H 2 O. It is suggested.

図6と図39とのXRDの回折線を比較したところ、図39は、図6に比べて回折線が多く複雑であった。一般的に、結晶構造の対称性が低くなると、XRDに現れる回折線の数が増加することが知られている。このことから、実施例1の塩素型層状希土類水酸化物の結晶構造の対称性は、比較例1の硝酸型層状希土類水酸化物のそれに比べて高いことが示唆される。   Comparing the XRD diffraction lines of FIG. 6 and FIG. 39, FIG. 39 was more complicated than that of FIG. In general, it is known that the number of diffraction lines appearing in XRD increases as the symmetry of the crystal structure decreases. This suggests that the symmetry of the crystal structure of the chlorine-type layered rare earth hydroxide of Example 1 is higher than that of the nitrate-type layered rare earth hydroxide of Comparative Example 1.

また、図6と図38とのXRDの回折線の線巾を比較したところ、図6は、図39に比べて回折線がシャープであり、線巾が短いことが分かった。一般に、結晶性が高いと、XRDの回折線の線巾は短く、ピークがシャープになることが知られている。このことから、実施例1の塩素型層状希土類水酸化物の結晶性は、比較例1の硝酸型層状希土類水酸化物のそれに比べて高いことが示唆される。   Further, when the line widths of the XRD diffraction lines in FIGS. 6 and 38 were compared, it was found that the diffraction lines in FIG. 6 were sharper and the line widths shorter than those in FIG. In general, it is known that when the crystallinity is high, the line width of the XRD diffraction line is short and the peak becomes sharp. This suggests that the crystallinity of the chlorine-type layered rare earth hydroxide of Example 1 is higher than that of the nitrate-type layered rare earth hydroxide of Comparative Example 1.

以上の実施例を用いて、本発明によるハロゲン型層状希土類水酸化物を詳述してきた。特に、実施例1によれば、本発明によるハロゲン型層状希土類水酸化物の室温におけるアニオン交換能が確認された。また、実施例1および実施例5によれば、本発明によるハロゲン型層状希土類水酸化物の希土類元素に基づく蛍光が確認された。これらから、本発明の層状希土類水酸化物が発光材料およびアニオン交換材料として好適であることが示唆される。   The halogen type layered rare earth hydroxide according to the present invention has been described in detail using the above examples. In particular, according to Example 1, the anion exchange ability at room temperature of the halogen-type layered rare earth hydroxide according to the present invention was confirmed. Moreover, according to Example 1 and Example 5, the fluorescence based on the rare earth element of the halogen type layered rare earth hydroxide according to the present invention was confirmed. From these, it is suggested that the layered rare earth hydroxide of the present invention is suitable as a light emitting material and an anion exchange material.

さらに、実施例1〜実施例8によれば、均一沈殿法を採用すれば所定の割合で希土類元素REのハロゲン化物(中でも、Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、DyおよびHoからなる群から選択された元素)とHMTとを超純水に溶解し、得られた混合水溶液を加熱するだけで、本発明の層状希土類水酸化物を少なくとも主成分として容易に得られることが分かった。   Further, according to Examples 1 to 8, when the uniform precipitation method is employed, a rare earth element RE halide (in particular, Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, and Ho is formed at a predetermined ratio. The element selected from the group) and HMT were dissolved in ultrapure water, and it was found that the layered rare earth hydroxide of the present invention can be easily obtained at least as a main component simply by heating the resulting mixed aqueous solution. .

本発明による層状希土類水酸化物は、組成式RE(OH)2.50.5・0.125XHO(6<X<8)で表され、REは希土類元素であり、Zはハロゲン元素である。このような組成式で表される層状希土類水酸化物は、高い対称性の結晶構造を有し、かつ、高い結晶性を有する。また、Zは、REに直接配位しないため、室温にてアニオン交換能を示す。このような層状希土類水酸化物を用いれば、高効率なアニオン交換材料を提供できる。さらに、本発明の層状希土類水酸化物は、希土類元素に基づいて蛍光を示すので、蛍光材料として機能し得る。当然のことながら、本発明の層状希土類水酸化物は、カウンターアニオンを有する層状物質に基づくアニオン交換材料、希土類元素に基づく発光材料、磁性材料、触媒材料、および、これらを組み合わせた材料に、さらにはそれら材料を利用したデバイスに利用可能である。 The layered rare earth hydroxide according to the present invention is represented by the composition formula RE (OH) 2.5 Z 0.5 · 0.125XH 2 O (6 <X <8), where RE is a rare earth element and Z is a halogen atom. It is an element. The layered rare earth hydroxide represented by such a composition formula has a highly symmetric crystal structure and high crystallinity. Z does not directly coordinate to RE, and thus exhibits anion exchange ability at room temperature. If such a layered rare earth hydroxide is used, a highly efficient anion exchange material can be provided. Furthermore, since the layered rare earth hydroxide of the present invention exhibits fluorescence based on rare earth elements, it can function as a fluorescent material. As a matter of course, the layered rare earth hydroxide of the present invention further comprises an anion exchange material based on a layered substance having a counter anion, a light emitting material based on a rare earth element, a magnetic material, a catalyst material, and a combination thereof. Can be used for devices using these materials.

本発明による層状希土類水酸化物の模式図(A)および結晶構造(B)を示す図Schematic diagram (A) and crystal structure (B) of layered rare earth hydroxide according to the present invention 例示的な本発明による層状希土類水酸化物を製造するステップを示すフローチャートFlowchart showing steps for producing an exemplary layered rare earth hydroxide according to the present invention. 実施例1の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 1 実施例1の生成物のTEM像を示す図The figure which shows the TEM image of the product of Example 1 実施例1のSAEDパターン(A)および基本単位格子と超格子との関係(B)を示す図The figure which shows the SAED pattern (A) of Example 1, and the relationship (B) of a basic unit cell and a superlattice. 実施例1の生成物のXRDパターンを示す図Figure showing the XRD pattern of the product of Example 1 実施例1の生成物の高分解能シンクロトロン粉末X線回折(XRD)パターンを示す図FIG. 5 shows a high-resolution synchrotron powder X-ray diffraction (XRD) pattern of the product of Example 1 層状結晶構造モデルの模式図Schematic diagram of a layered crystal structure model 実施例1の生成物のリートベルトパターンを示す図The figure which shows the Rietveld pattern of the product of Example 1 電子密度分布を示す図Diagram showing electron density distribution 実施例1における生成物中のEuの配位環境を示す図The figure which shows the coordination environment of Eu in the product in Example 1 実施例1の生成物の励起スペクトル(A)および発光スペクトル(B)を示す図The figure which shows the excitation spectrum (A) and emission spectrum (B) of the product of Example 1 実施例1の生成物のアニオン交換後のXRDパターンを示す図The figure which shows the XRD pattern after anion exchange of the product of Example 1 実施例1の硝酸ナトリウム(NO )によるアニオン交換後の生成物のSEM像を示す図Shows an SEM image of the product after the anion exchange with - sodium nitrate in Example 1 (NO 3) 実施例1の硫酸ナトリウム(SO 2−)によるアニオン交換後の生成物のSEM像を示す図Shows an SEM image of the product after anion exchange with sodium sulfate of Example 1 (SO 4 2-) 実施例1のドデシル硫酸ナトリウム(C1225OSO )によるアニオン交換後の生成物のSEM像を示す図It shows an SEM image of the product after the anion exchange with - sodium dodecyl sulfate of Example 1 (C 12 H 25 OSO 3 ) 実施例1のアニオン交換後の生成物のFT−IR吸収スペクトルを示す図The figure which shows the FT-IR absorption spectrum of the product after anion exchange of Example 1. 実施例2の生成物のXRDパターンを示す図Figure 4 shows the XRD pattern of the product of Example 2 実施例2の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 2 実施例3の生成物のXRDパターンを示す図Figure 3 shows the XRD pattern of the product of Example 3 実施例3の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 3 実施例4の生成物のXRDパターンを示す図Figure 4 shows the XRD pattern of the product of Example 4 実施例4の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 4 実施例5の生成物のXRDパターンを示す図Figure 5 shows the XRD pattern of the product of Example 5 実施例5の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 5 実施例5の生成物の励起/発光スペクトルを示す図FIG. 5 shows the excitation / emission spectrum of the product of Example 5 実施例6の生成物のXRDパターンを示す図Figure 4 shows the XRD pattern of the product of Example 6 実施例6の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 6 実施例7の生成物のXRDパターンを示す図Figure 7 shows the XRD pattern of the product of Example 7 実施例7の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 7 実施例8の生成物のXRDパターンを示す図Figure 4 shows the XRD pattern of the product of Example 8 実施例8の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 8 実施例9の生成物のXRDパターンを示す図Figure 5 shows the XRD pattern of the product of Example 9 実施例10の生成物のXRDパターンを示す図Figure 5 shows the XRD pattern of the product of Example 10 実施例11の生成物のXRDパターンを示す図FIG. 11 shows the XRD pattern of the product of Example 11. 実施例12の生成物のXRDパターンを示す図Figure 4 shows the XRD pattern of the product of Example 12 実施例12の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of Example 12 比較例1の生成物のSEM像を示す図The figure which shows the SEM image of the product of the comparative example 1 比較例1の生成物のXRDパターンを示す図The figure which shows the XRD pattern of the product of the comparative example 1

符号の説明Explanation of symbols

100 層状希土類水酸化物
110 [RE(OH)20(HO)4+層またはホスト層
120 中間層
100 layered rare earth hydroxide 110 [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) x ] 4+ layer or host layer 120 intermediate layer

Claims (7)

組成式RE(OH)2.50.5・0.125XHO(6<X<8)で表され、
前記REは希土類元素であり、前記Zはハロゲン元素であることを特徴とする、層状希土類水酸化物。
Represented by the composition formula RE (OH) 2.5 Z 0.5 · 0.125XH 2 O (6 <X <8),
The layered rare earth hydroxide, wherein RE is a rare earth element and Z is a halogen element.
請求項1に記載の層状希土類水酸化物であって、前記層状希土類水酸化物の結晶系は斜方晶系に属することを特徴とする、層状希土類水酸化物。   2. The layered rare earth hydroxide according to claim 1, wherein the crystal system of the layered rare earth hydroxide belongs to an orthorhombic system. 請求項1に記載の層状希土類水酸化物であって、
正に帯電した[RE(OH)20(HO)4+層(6<X<8)と、負に帯電したハロゲン元素からなる中間層Zとの積層構造であることを特徴とする、層状希土類水酸化物。
The layered rare earth hydroxide according to claim 1,
A laminate structure of a positively charged [RE 8 (OH) 20 (H 2 O) X ] 4+ layer (6 <X <8) and an intermediate layer Z made of a negatively charged halogen element. A layered rare earth hydroxide.
請求項1に記載の層状希土類水酸化物であって、前記ハロゲン元素ZはClまたはBrであることを特徴とする、層状希土類水酸化物。   2. The layered rare earth hydroxide according to claim 1, wherein the halogen element Z is Cl or Br. 請求項1に記載の層状希土類水酸化物であって、前記REは、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、HoおよびYからなる群から選択される希土類元素であることを特徴とする、層状希土類水酸化物。   2. The layered rare earth hydroxide according to claim 1, wherein the RE is a rare earth element selected from the group consisting of La, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, and Y. A layered rare earth hydroxide. アニオン交換材料であって、アニオンと交換可能な中間層を有する請求項1〜5のいずれかに記載の層状希土類水酸化物からなることを特徴とする、アニオン交換材料。   An anion exchange material comprising the layered rare earth hydroxide according to any one of claims 1 to 5, wherein the anion exchange material has an intermediate layer exchangeable with an anion. 励起源から励起により発光する蛍光材料であって、発光中心となる希土類元素を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の層状希土類水酸化物からなることを特徴とする、蛍光材料。   A fluorescent material that emits light by excitation from an excitation source, comprising a rare earth element as a light emission center, and comprising the layered rare earth hydroxide according to claim 1.
JP2008025833A 2008-02-06 2008-02-06 Layered rare earth hydroxide, anion exchange material and fluorescent material using the same Expired - Fee Related JP5386687B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008025833A JP5386687B2 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Layered rare earth hydroxide, anion exchange material and fluorescent material using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008025833A JP5386687B2 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Layered rare earth hydroxide, anion exchange material and fluorescent material using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009184868A true JP2009184868A (en) 2009-08-20
JP5386687B2 JP5386687B2 (en) 2014-01-15

Family

ID=41068513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008025833A Expired - Fee Related JP5386687B2 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Layered rare earth hydroxide, anion exchange material and fluorescent material using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5386687B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102199423A (en) * 2011-04-08 2011-09-28 北京师范大学 4-diphenyl formate/LEuH nanometer complex and synthetic method
KR101097907B1 (en) 2009-08-25 2011-12-23 성균관대학교산학협력단 Surface-modified Layered Gadolinium Hydroxide, Process of Preparing the Same and MRI Contrast Agent Including the Same
KR102118353B1 (en) * 2019-02-20 2020-06-03 경희대학교 산학협력단 Layered Rare Earth Hydroxide-based Organic-inorganic Composites and Use Thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109321249A (en) * 2018-11-16 2019-02-12 阜阳师范学院 A kind of the rare-earth hydroxide Nanoflake luminescent material and preparation method of lanthanum matrix

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59213620A (en) * 1983-05-18 1984-12-03 Asahi Chem Ind Co Ltd Preparation of fine powdery yttrium oxide
JPS60166223A (en) * 1984-02-09 1985-08-29 Asahi Chem Ind Co Ltd Preparation of basic chloride of rare earth element
JPS614529A (en) * 1984-06-15 1986-01-10 Asahi Chem Ind Co Ltd Adsorbent of phosphoric acid ion
JP2010241899A (en) * 2009-04-02 2010-10-28 National Institute For Materials Science Rare earth oxide fluorescent material, thin film using the same, and methods for producing them

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59213620A (en) * 1983-05-18 1984-12-03 Asahi Chem Ind Co Ltd Preparation of fine powdery yttrium oxide
JPS60166223A (en) * 1984-02-09 1985-08-29 Asahi Chem Ind Co Ltd Preparation of basic chloride of rare earth element
JPS614529A (en) * 1984-06-15 1986-01-10 Asahi Chem Ind Co Ltd Adsorbent of phosphoric acid ion
JP2010241899A (en) * 2009-04-02 2010-10-28 National Institute For Materials Science Rare earth oxide fluorescent material, thin film using the same, and methods for producing them

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013020630; L. POUDRET et al.: 'Synthesis and Crystal Structures of New Lanthanide Hydroxyhalide Anion Exchange Materials, Ln2(OH)5X' Chemistry of Materials , Vol. 20, Pages 7447-7453 (2008) *
JPN6013020631; F. GENG et al.: 'General Synthesis and Structural Evolution of a Layered Family of Ln8(OH)20Cl4・nH2O (Ln = Nd, Sm, E' Journal of the American Chemical Society , Vol. 130, Pages 16344-16350 (2008) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101097907B1 (en) 2009-08-25 2011-12-23 성균관대학교산학협력단 Surface-modified Layered Gadolinium Hydroxide, Process of Preparing the Same and MRI Contrast Agent Including the Same
CN102199423A (en) * 2011-04-08 2011-09-28 北京师范大学 4-diphenyl formate/LEuH nanometer complex and synthetic method
KR102118353B1 (en) * 2019-02-20 2020-06-03 경희대학교 산학협력단 Layered Rare Earth Hydroxide-based Organic-inorganic Composites and Use Thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP5386687B2 (en) 2014-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Smalenskaite et al. A comparative study of co-precipitation and sol-gel synthetic approaches to fabricate cerium-substituted MgAl layered double hydroxides with luminescence properties
Wang et al. Sacrificial conversion of layered rare-earth hydroxide (LRH) nanosheets into (Y 1− x Eu x) PO 4 nanophosphors and investigation of photoluminescence
CN104797531B (en) Cladding Barium metatitanate. fine grained and manufacture method thereof
Lian et al. Co-precipitation synthesis of Y2O2SO4: Eu3+ nanophosphor and comparison of photoluminescence properties with Y2O3: Eu3+ and Y2O2S: Eu3+ nanophosphors
Jo et al. Synthesis of high efficient nanosized Y (V, P) O4: Eu3+ red phosphors by a new technique
Huang et al. A new protocol for templated synthesis of YVO4: Ln luminescent crystallites (Ln= Eu, Dy, Sm)
JP5386687B2 (en) Layered rare earth hydroxide, anion exchange material and fluorescent material using the same
Yaba et al. Enhanced red emission from Bi3+ sensitized CaWO4: Eu3+ as red component for near UV/blue LED pumped white light emission
Wang et al. 3D-hierachical spherical LuVO4: Tm3+, Dy3+, Eu3+ microcrystal: synthesis, energy transfer, and tunable color
US10144868B2 (en) Water-insoluble metal hydrate containing an alkali metal and preparation methods thereof
Li et al. Room-temperature fluorination of layered rare-earth hydroxide nanosheets leading to fluoride nanocrystals and elucidation of down-/up-conversion photoluminescence
JP5665051B2 (en) Layered rare earth hydroxide, method for producing the same, and use thereof
Lian et al. Hydrothermal synthesis and photoluminescence properties of Gd2O2SO4: Eu3+ spherical phosphor
JP5339330B2 (en) Method for producing layered rare earth hydroxide
JP5370740B2 (en) Layered rare earth hydroxide, thin film thereof, and production method thereof
Rambabu et al. Influence of Bi3+ as a sensitizer and SiO2 shell coating as a protecting layer towards the enhancement of red emission in LnVO4: Bi3+, Eu3+@ SiO2 (Ln= Gd, Y and Gd/Y) powder phosphors for optical display devices
Jiang et al. Facile one-step hydrothermal synthesis and luminescence properties of Eu3+-doped NaGd (WO4) 2 nanophosphors
Lian et al. Synthesis and optical properties of (Gd1− x, Eux) 2O2SO4 nano-phosphors by a novel co-precipitation method
Benharrat et al. Preparation and characterization of luminescent YPO4: Eu3+ thin films using sol gel spin coating method
Niu et al. Hierarchical bundles structure of β-NaLuF 4: facile synthesis, shape evolution, and luminescent properties
Sletnes et al. Luminescent Eu 3+-doped NaLa (WO 4)(MoO 4) and Ba 2 CaMoO 6 prepared by the modified Pechini method
Huang et al. Malate-aided selective crystallization and luminescence comparison of tetragonal and monoclinic LaVO 4: Eu nanocrystals
Liu et al. Highly bright multicolour emission through energy migration in core/shell nanotubes
Sonoyama et al. Optical properties of the europium (II) and (III) ions doped metal oxides obtained from sintering layered double hydroxides, and their fine structures
Fu et al. Synthesis and spectral properties of nanocrystalline Eu3+-doped pyrochlore oxide M2Sn2O7 (M= Gd and Y)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110131

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130430

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130723

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130729

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130827

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5386687

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees