JP2012007085A - Emitter, process for producing the same, lighting unit, detergent, ultraviolet shielding material for cosmetic, constructional material and photocatalyst - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an emitter having a wide emission spectral width and a high emission intensity.SOLUTION: A body RH is prepared. This plant RH is subjected to heat treatment in a gas including oxygen to produce an emitter using the plant body RH as a raw material. By doing so, an emitter having a wide emission spectral width and a high emission intensity can be obtained.

Description

この発明は、発光スペクトル幅の広い発光体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitter having a wide emission spectrum width and a method for producing the same.

白色光源では、紫外光により白色発光体を励起することにより白色光を得ることが行われている。このような白色光源に使用される従来の白色発光体は、その発光スペクトルには輝線が含まれており、白色発光体を用いた白色光源下での演色性は、必ずしも十分なものではなかった。   In a white light source, white light is obtained by exciting a white light emitter with ultraviolet light. Conventional white light emitters used for such white light sources have emission lines in their emission spectra, and color rendering under white light sources using white light emitters is not always sufficient. .

しかしながら、近年では、シリカと(SiO)とカーボン(C)との界面(シリカ−カーボン界面)が輝線を有しない白色の発光源となることが知られてきた。そこで、発光スペクトルに輝線を含まない白色発光体を得るため、フュームドシリカを表面修飾する方法(特許文献1)や、ポーラス・シリコンの細孔にカーボンクラスタを形成した後、シリコンを選択酸化するする方法(特許文献2)が提案されている。また、特許文献3には、多孔質シリカ系の微粒子に、炭素あるいは有機化合物の賦活剤を分散させることにより、青白色〜白色に発光する蛍光体を得られることが記載されている。 However, in recent years, it has been known that the interface between silica, (SiO 2 ), and carbon (C) (silica-carbon interface) becomes a white light-emitting source having no emission line. Therefore, in order to obtain a white light-emitting material that does not contain an emission line in the emission spectrum, a method of modifying the surface of fumed silica (Patent Document 1), or after carbon clusters are formed in the pores of porous silicon, silicon is selectively oxidized. A method (Patent Document 2) is proposed. Patent Document 3 describes that a phosphor emitting blue-white to white can be obtained by dispersing carbon or an organic compound activator in porous silica-based fine particles.

国際公開第2006/025428号パンフレットInternational Publication No. 2006/025428 Pamphlet 特開2008−208283号公報JP 2008-208283 A 特開2009−7356号公報JP 2009-7356 A

R.Liu, Y.Shi, Y.Wan, Y Meng, F.Zheng, D.Gu, Z.Chen, B.Tu, and D. Zhao, Journal of American Chemical Society, Vol 128 (2006), pp.11652-11662R. Liu, Y. Shi, Y. Wan, Y Meng, F. Zheng, D. Gu, Z. Chen, B. Tu, and D. Zhao, Journal of American Chemical Society, Vol 128 (2006), pp. 11652-11662

しかしながら、これらの白色発光体の作成方法では、発光体の原料として、フュームドシリカ、ポーラス・シリコン、あるいは多孔質シリカ系微粒子を用いている。これらの原料は、一般に入手が容易でなく、また、原料を製造するためには多くの工程を経る必要があり、発光体の製造は必ずしも容易ではない。この問題は、白色発光体を作成する場合のみならず、一般に、発光スペクトル幅の広い発光体を作成する際に共通する。   However, in these methods for producing a white light emitter, fumed silica, porous silicon, or porous silica-based fine particles are used as a raw material of the light emitter. These raw materials are generally not easily available, and it is necessary to go through many steps in order to produce the raw materials, and the production of the light emitter is not always easy. This problem is common not only when creating a white illuminant, but generally when creating an illuminant with a wide emission spectrum width.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、より簡便な方法で発光スペクトル幅が広い発光体を製造する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a technique for manufacturing a light emitter having a wide emission spectrum width by a simpler method.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   In order to achieve at least a part of the above object, the present invention can be realized as the following forms or application examples.

[適用例1]
植物体を原料とする発光体であって、前記植物体を酸素を含むガス中で熱処理することにより生成される発光体。この適用例によれば、入手が容易な植物体を熱処理することにより発光スペクトル幅が広い発光体を生成することができる。そのため、発光スペクトル幅が広い発光体を、より容易に製造することが可能となる。
[Application Example 1]
A light-emitting body that uses a plant body as a raw material and is produced by heat-treating the plant body in a gas containing oxygen. According to this application example, a light emitter having a wide emission spectrum width can be generated by heat-treating an easily available plant. Therefore, a light emitter having a wide emission spectrum width can be more easily manufactured.

[適用例2]
植物体を原料とする発光体であって、前記植物体を酸素を含まないガス中で熱処理した後、酸素を含むガス中で熱処理することにより生成される発光体。この適用例によれば、雰囲気に応じてより適した熱処理条件を設定できるので、より発光強度の高い発光体を得ることが可能となる。
[Application Example 2]
A light-emitting body that uses a plant body as a raw material, and is produced by heat-treating the plant body in a gas containing no oxygen and then heat-treating in a gas containing oxygen. According to this application example, a more suitable heat treatment condition can be set according to the atmosphere, so that a light emitter with higher light emission intensity can be obtained.

[適用例3]
前記発光体は、多孔質である、適用例1または2記載の発光体。多孔質の発光体は、多孔質でない場合に比べ、比表面積が大きくなる。発光体の比表面積が大きくなることにより、励起光が発光体の骨格に到達しやすくなり、また、骨格部分からの発光が吸収される虞が低減する。そのため、本適用例によれば、発光強度をより高くすることができる。
[Application Example 3]
The light emitter according to Application Example 1 or 2, wherein the light emitter is porous. The porous illuminant has a larger specific surface area than when it is not porous. By increasing the specific surface area of the illuminant, the excitation light easily reaches the skeleton of the illuminant, and the possibility that the light emitted from the skeleton part is absorbed is reduced. Therefore, according to this application example, the emission intensity can be further increased.

[適用例4]
前記発光体は、前記植物体が有する細胞壁構造を有する、適用例1ないし3のいずれか記載の発光体。細胞壁構造を有することにより、発光体の比表面積が大きくなる。そのため、本適用例によれば、発光強度をより高くすることができる。
[Application Example 4]
4. The light emitter according to any one of application examples 1 to 3, wherein the light emitter has a cell wall structure included in the plant body. By having the cell wall structure, the specific surface area of the light emitter is increased. Therefore, according to this application example, the emission intensity can be further increased.

[適用例5]
前記発光体は、カリウムの組成比が0.2%〜10%の範囲である、適用例1ないし4のいずれか記載の発光体。組成比で0.2%以上のカリウムが存在することにより、熱処理中に生成されたケイ酸カリウム中に炭素が取り込まれ、発光に寄与すると考えられる炭素とシリカとの結合量が増加する。また、発光に寄与しないカリウムの量が10%以下とすることにより、発光強度の低下を抑制することができる。そのため、本適用例によれば、発光体の発光強度をより高くすることが可能となる。
[Application Example 5]
The light emitter according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein the composition ratio of potassium is in a range of 0.2% to 10%. By the presence of 0.2% or more of potassium in the composition ratio, carbon is taken into the potassium silicate produced during the heat treatment, and the amount of binding between carbon and silica, which is considered to contribute to light emission, increases. Moreover, the fall of emitted light intensity can be suppressed because the quantity of potassium which does not contribute to light emission shall be 10% or less. Therefore, according to this application example, the light emission intensity of the light emitter can be further increased.

[適用例6]
前記発光体は、炭素の組成比が0.5%〜55%の範囲である、適用例1ないし5のいずれか記載の発光体。炭素の組成比を0.5%〜55%の範囲とすることにより、発光に寄与する炭素を十分に残存させつつ、発光に寄与しない炭素を低減することができる。そのため、発光体の発光強度をより高くすることができる。
[Application Example 6]
The light emitter according to any one of Application Examples 1 to 5, wherein the composition ratio of carbon is in a range of 0.5% to 55%. By setting the composition ratio of carbon in the range of 0.5% to 55%, carbon that does not contribute to light emission can be reduced while carbon contributing to light emission remains sufficiently. Therefore, the light emission intensity of the light emitter can be further increased.

[適用例7]
前記植物体は、ケイ素集積性植物の植物体である、適用例1ないし6のいずれか記載の発光体。ケイ素集積性植物は、他の植物よりも植物体に蓄積するシリカの量が多い。そのため、発光源を構成するシリカの量が多いケイ素集積性植物の植物体を用いることにより、より発光強度の高い発光体を得ることが可能となる。
[Application Example 7]
The light emitting body according to any one of application examples 1 to 6, wherein the plant body is a plant body of a silicon-accumulating plant. Silicon-accumulating plants have more silica accumulated in the plant than other plants. Therefore, it is possible to obtain a light-emitting body with higher light emission intensity by using a plant of a silicon-accumulating plant having a large amount of silica constituting the light-emitting source.

[適用例8]
前記植物体は、籾殻である、適用例7記載の発光体。籾殻を発光体の原料とすることにより、必ずしも処理が容易でない籾殻を有効に活用することが可能となる。
[Application Example 8]
The light emitting body according to application example 7, wherein the plant body is rice husk. By using rice husks as a raw material for the phosphor, it is possible to effectively use rice husks that are not always easy to process.

[適用例9]
発光体であって、ケイ素、酸素、炭素およびカリウムとを含む発光体。カリウムが存在することにより、熱処理中に生成されたケイ酸カリウム中に炭素が取り込まれ、発光に寄与すると考えられる炭素とシリカとの結合量が増加する。そのため、本適用例によれば、発光体の発光強度をより高くすることが可能となる。
[Application Example 9]
A light emitter comprising silicon, oxygen, carbon and potassium. Due to the presence of potassium, carbon is taken into the potassium silicate produced during the heat treatment, and the amount of bonding between carbon and silica, which is considered to contribute to light emission, increases. Therefore, according to this application example, the light emission intensity of the light emitter can be further increased.

[適用例10]
照明装置であって、
適用例1ないし9のいずれか記載の発光体と、前記発光体を励起するための励起光源とを備える、照明装置。これらの発光体は、光で励起することにより発光する。そのため、この適用例によれば、スペクトル幅が広い光源をより容易に得ることができる。
[Application Example 10]
A lighting device,
An illumination device comprising: the light emitter according to any one of application examples 1 to 9; and an excitation light source for exciting the light emitter. These light emitters emit light when excited with light. Therefore, according to this application example, a light source having a wide spectrum width can be obtained more easily.

[適用例11]
洗剤であって、適用例1ないし9のいずれか記載の発光体を含み、前記発光体は、粉末状である、洗剤。本適用例では、紫外あるいは青色の励起光で発光するこれらの発光体を含むことにより、洗濯後の衣料品の白色度が高くなる。また、これらの発光体は、アレルゲンとなる物質をほとんど含まない。そのため、衣料品に付着した発光体によりアレルギー等の問題が生じる虞を低減することができる。
[Application Example 11]
A detergent, comprising the illuminant according to any one of Application Examples 1 to 9, wherein the illuminant is in a powder form. In this application example, the whiteness of the clothes after washing is increased by including these light emitters that emit light with ultraviolet or blue excitation light. Moreover, these light emitters contain almost no substance that becomes an allergen. Therefore, it is possible to reduce the possibility of problems such as allergies caused by the light emitters attached to the clothing.

[適用例12]
化粧品用紫外線遮蔽材であって、適用例1ないし9のいずれか記載の発光体を含み、前記発光体は、粉末状である、化粧品用紫外線遮蔽材。多孔質シリカと同様に、これらの発光体は、入射光を良好に散乱する。また、これらの発光体は、紫外線を吸収して、可視光を放出する。そのため、本適用例によれば、紫外線を良好に遮蔽することにより日焼けをより容易に抑制するとともに、放出される可視光により化粧品を用いた際の肌色のくすみを抑制することができる。また、これらの発光体は、アレルゲンとなる物質をほとんど含まない。そのため、化粧品に含まれる発光体によりアレルギー等の問題が生じる虞を低減することができる。
[Application Example 12]
An ultraviolet shielding material for cosmetics, comprising the light emitter according to any one of Application Examples 1 to 9, wherein the light emitter is in a powder form. Like porous silica, these phosphors scatter incident light well. In addition, these light emitters absorb ultraviolet rays and emit visible light. Therefore, according to this application example, it is possible to more easily suppress sunburn by shielding ultraviolet rays well, and to suppress dull skin color when using cosmetics by emitted visible light. Moreover, these light emitters contain almost no substance that becomes an allergen. Therefore, it is possible to reduce the possibility of problems such as allergies caused by the illuminant contained in the cosmetic.

[適用例13]
建築用資材であって、適用例1ないし9のいずれか記載の発光体を含み、前記発光体は、粉末状である、建築用資材。これらの発光体は、燐光性を有している。そのため、本適用例の建築資材を用いることにより、消灯後や停電時においても発光し、暗くなった際に発生しうる事故を抑制することが可能となる。また、これらの発光体は、アレルゲンとなる物質や揮発性の物質をほとんど含まない。そのため、本適用例によれば、アレルギーやシックハウス症候群等の問題が生じる虞を低減することができる。さらに、多孔質の発光体を用いた場合には、臭気等を吸着することが可能となる。
[Application Example 13]
A building material, comprising the light emitter according to any one of application examples 1 to 9, wherein the light emitter is powdered. These light emitters are phosphorescent. Therefore, by using the building material of this application example, it is possible to suppress an accident that may occur when the light is darkened after the light is turned off or during a power failure. Further, these light emitters contain almost no allergen or volatile substance. Therefore, according to this application example, it is possible to reduce the possibility of problems such as allergies and sick house syndrome. Furthermore, when a porous illuminant is used, it is possible to adsorb odors and the like.

[適用例14]
光触媒であって、適用例1ないし9のいずれか記載の発光体を含む光触媒。これらの発光体は、光線を照射することによって有機物を分解する光触媒として機能する。そのため、本適用例によれば、より容易に光触媒を得ることが可能となる。
[Application Example 14]
A photocatalyst comprising the luminescent material according to any one of Application Examples 1 to 9. These illuminants function as a photocatalyst that decomposes organic substances when irradiated with light. Therefore, according to this application example, a photocatalyst can be obtained more easily.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、発光体、発光体の製造方法とその製造方法で製造された発光体、それらの発光体を用いた照明装置、洗剤、建築用資材、光触媒、化粧品用紫外線遮蔽材、およびその化粧品用紫外線遮蔽材を用いた化粧品等の態様で実現することができる。   Note that the present invention can be realized in various modes. For example, a light emitting body, a method for manufacturing the light emitting body and a light emitting body manufactured by the manufacturing method, a lighting device using the light emitting body, a detergent, a building material, a photocatalyst, a UV shielding material for cosmetics, and an ultraviolet ray for cosmetics It can be realized in the form of cosmetics using a shielding material.

第1実施形態における発光体の製造工程を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing process of the light-emitting body in 1st Embodiment. 第1実施形態の実施例で得られた試料の発光状態を示す写真。The photograph which shows the light emission state of the sample obtained in the Example of 1st Embodiment. 第2実施形態における発光体の製造工程を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing process of the light-emitting body in 2nd Embodiment. 第2実施形態の実施例で得られた試料の発光状態を示す写真。The photograph which shows the light emission state of the sample obtained in the Example of 2nd Embodiment. フォトルミネセンスによる発光スペクトルの評価結果を示すグラフ。The graph which shows the evaluation result of the emission spectrum by photoluminescence. フォトルミネセンスによる発光スペクトルの評価結果を示すグラフ。The graph which shows the evaluation result of the emission spectrum by photoluminescence. SEMによる試料の形態評価結果を示す写真。The photograph which shows the form evaluation result of the sample by SEM. FT−IRによる試料の状態評価結果を示すグラフ。The graph which shows the state evaluation result of the sample by FT-IR. XPSによる試料の状態評価結果を示すグラフ。The graph which shows the state evaluation result of the sample by XPS. XPSによる試料の状態評価結果を示すグラフ。The graph which shows the state evaluation result of the sample by XPS. XPSによる試料の状態評価結果を示すグラフ。The graph which shows the state evaluation result of the sample by XPS.

本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A.第1実施形態:
A1.第1実施形態:
A2.第1実施形態の実施例:
B.第2実施形態:
B1.第2実施形態:
B2.第2実施形態の実施例:
C.変形例:
D.他の適用形態:
Embodiments of the present invention will be described in the following order.
A. First embodiment:
A1. First embodiment:
A2. Example of the first embodiment:
B. Second embodiment:
B1. Second embodiment:
B2. Example of the second embodiment:
C. Variations:
D. Other application forms:

A1.第1実施形態:
図1は、第1実施形態における発光体の製造工程を示す工程図である。第1実施形態では、まず、図1(a)に示すように、発光体の原料として、籾殻RHを準備する。準備された籾殻RHは、図1(b)に示すように、熱処理炉100のチャンバ110内に挿入され、空気中において熱処理が施される。チャンバ110内への空気の供給は、チャンバ110の一端に設けられたファン120を回転させ、チャンバ110内に送風することにより行われる。チャンバ110内に空気を供給しつつ、ヒータ130に通電して加熱することにより、籾殻RHが炭化するとともに、籾殻RHに含まれる炭素(C)の一部が脱離する。このように生成された籾殻の炭化物(籾殻炭化物)は、後述するように、発光体として機能する。
A1. First embodiment:
FIG. 1 is a process diagram showing manufacturing steps of the light emitter in the first embodiment. In the first embodiment, first, as shown in FIG. 1A, rice husk RH is prepared as a raw material of the light emitter. As shown in FIG. 1B, the prepared rice husk RH is inserted into the chamber 110 of the heat treatment furnace 100 and subjected to heat treatment in the air. Air is supplied into the chamber 110 by rotating a fan 120 provided at one end of the chamber 110 and blowing air into the chamber 110. By supplying and heating the heater 130 while supplying air into the chamber 110, the rice husk RH is carbonized and a part of carbon (C) contained in the rice husk RH is desorbed. The rice husk carbide thus generated (rice husk carbide) functions as a light emitter, as will be described later.

図1の例では、熱処理を空気中で行っているが、所定の割合(例えば、5%〜30%)で酸素(O)を含むガス(以下、「含酸素ガス」とも呼ぶ)中で熱処理を行うことも可能である。含酸素ガスとしては、空気の他、酸素と不活性ガスとを混合したガスを使用することが可能である。不活性ガスとしては、ケイ素(Si)や炭素(C)と反応しないガスであれば種々のガスが使用可能であり、例えば、窒素(N)、アルゴン(Ar)あるいはヘリウム(He)等を用いることができる。 In the example of FIG. 1, the heat treatment is performed in air, but in a gas containing oxygen (O 2 ) at a predetermined ratio (for example, 5% to 30%) (hereinafter also referred to as “oxygen-containing gas”). It is also possible to perform a heat treatment. As the oxygen-containing gas, it is possible to use a gas in which oxygen and an inert gas are mixed in addition to air. As the inert gas, various gases can be used as long as they do not react with silicon (Si) or carbon (C). For example, nitrogen (N 2 ), argon (Ar), helium (He) or the like can be used. Can be used.

熱処理では、まず、室温にて籾殻RHをチャンバ110内に挿入した後、含酸素ガス(図1の例では、空気)の供給が開始される。含酸素ガスをチャンバ110内に供給した状態で、所定の昇温速度(例えば、0.5〜20℃/分)で昇温する。昇温によりチャンバ110内の温度(以下、「熱処理炉の温度」とも呼ぶ)が所定の熱処理温度(例えば、200〜900℃)に到達した後、チャンバ110内を熱処理温度に保持する。所定の熱処理時間(例えば、1〜5時間)が経過した後、所定の降温速度(例えば、0.5〜20℃/分)で降温する。そして、熱処理炉の温度が室温に到達した後、含酸素ガスの供給が停止され、生成された籾殻炭化物はチャンバ110内から取り出される。チャンバ110から取り出された籾殻炭化物は、必要に応じて粉砕される。なお、熱処理温度や熱処理時間等の熱処理条件は、籾殻RHが十分に炭化されるとともに、発光に寄与する炭素の脱離が抑制されるように、熱処理雰囲気の酸素濃度等に応じて適宜設定される。   In the heat treatment, first, after the rice husk RH is inserted into the chamber 110 at room temperature, supply of oxygen-containing gas (air in the example of FIG. 1) is started. With the oxygen-containing gas supplied into the chamber 110, the temperature is increased at a predetermined temperature increase rate (for example, 0.5 to 20 ° C./min). After the temperature inside the chamber 110 reaches a predetermined heat treatment temperature (for example, 200 to 900 ° C.) due to the temperature rise, the inside of the chamber 110 is held at the heat treatment temperature. After a predetermined heat treatment time (for example, 1 to 5 hours) has elapsed, the temperature is decreased at a predetermined temperature decrease rate (for example, 0.5 to 20 ° C./min). Then, after the temperature of the heat treatment furnace reaches room temperature, the supply of the oxygen-containing gas is stopped, and the generated rice husk carbide is taken out from the chamber 110. The rice husk carbide taken out from the chamber 110 is pulverized as necessary. The heat treatment conditions such as the heat treatment temperature and the heat treatment time are appropriately set according to the oxygen concentration in the heat treatment atmosphere so that the rice husk RH is sufficiently carbonized and the desorption of carbon contributing to light emission is suppressed. The

籾殻RHを熱処理することにより生成された籾殻炭化物は、籾殻RHに含まれるケイ素(Si)、炭素および酸素(O)を含んでいる。籾殻炭化物は、これらの元素が所定の結合状態を形成することで、スペクトル幅の広い発光体として機能するものと考えられる。また、第1実施形態では、籾殻RHを含酸素ガス(図1の例では、空気)中で熱処理することにより、発光に寄与しない過剰な炭素が酸素と反応して脱離する。過剰な炭素が脱離することにより、炭素による光の吸収が抑制され、籾殻炭化物の発光強度が上昇するものと推定される。このように、第1実施形態によれば、籾殻RHを含酸素ガス中で熱処理することにより、スペクトル幅が広く、発光強度が十分に高い発光体を生成することができるので、発光体の生成がより容易となる。なお、籾殻炭化物中の炭素の組成は、発光に寄与する炭素が十分に残留するように、5%以上とするのが好ましい。一方、発光に寄与しない過剰な炭素を十分低減するためには、籾殻炭化物中の炭素の組成を55%以下とするのが好ましい。   The rice husk carbide produced by heat treating the rice husk RH contains silicon (Si), carbon and oxygen (O) contained in the rice husk RH. The rice husk carbide is considered to function as a light emitter having a wide spectrum width by forming a predetermined bonding state of these elements. Further, in the first embodiment, the rice husk RH is heat-treated in an oxygen-containing gas (in the example of FIG. 1, air), so that excess carbon that does not contribute to light emission reacts with oxygen and is desorbed. By desorbing excess carbon, it is presumed that light absorption by carbon is suppressed and the emission intensity of rice husk carbide increases. As described above, according to the first embodiment, the heat treatment of the rice husk RH in the oxygen-containing gas can generate a light emitter having a wide spectrum width and a sufficiently high light emission intensity. Becomes easier. The carbon composition in the rice husk carbide is preferably 5% or more so that carbon contributing to light emission remains sufficiently. On the other hand, in order to sufficiently reduce excess carbon that does not contribute to light emission, the composition of carbon in rice husk carbide is preferably 55% or less.

また、籾殻は一般に腐食が遅いため、籾殻をそのまま堆肥化することは容易ではなく、焼却処理されることが多い。この場合、籾殻の燃焼により生じる熱を再生可能エネルギとして利用することが可能である。しかしながら、籾殻はシリカ(SiO)を多く含有しているので、籾殻の焼却灰は嵩張り、焼却灰の処理も容易でない。一方、第1実施形態によれば、籾殻を発光体の原料とすることにより、必ずしも処理が容易でない籾殻を有効に活用することが可能となる。 In addition, since rice husk is generally slow to corrode, it is not easy to compost the rice husk as it is, and it is often incinerated. In this case, the heat generated by burning the rice husk can be used as renewable energy. However, since the rice husk contains a lot of silica (SiO 2 ), the incineration ash of the rice husk is bulky, and the treatment of the incineration ash is not easy. On the other hand, according to the first embodiment, it is possible to effectively utilize rice husks that are not necessarily easy to process by using rice husks as a raw material of the luminous body.

籾殻の骨格を形成する細胞壁には、細胞間を接続する原形質連絡等の細孔が形成されている。そのため、籾殻を熱処理して生成された発光体は、細孔を有する多孔質となっている。多孔質の発光体は、多孔質でない場合に比べ、単位重量に対する表面積の比率である比表面積が大きくなる。発光体の比表面積が大きくなることにより、励起光が発光体の骨格に到達しやすくなり、また、骨格部分からの発光が吸収される虞が低減する。そのため、多孔質の発光体は、非多孔質である場合に比べ、発光強度が高くなるものと考えられる。なお、発光体は、必ずしも多孔質でなくても良い。非多孔質の発光体は、例えば、熱処理により生成された発光体に高い圧力を加えて破砕することによって生成することが可能である。また、熱処理時の昇温・降温速度を速くして熱ショックを与え、熱ショックにより多孔質構造を壊すことによって非多孔質の発光体を生成することも可能である。この場合、生成された発光体は、粒径が小さい(〜100nm)微粉末となる。   On the cell wall that forms the skeleton of the rice husk, pores such as protoplasmic communication that connect cells are formed. Therefore, the luminous body produced by heat-treating the rice husk is porous with pores. The porous illuminant has a larger specific surface area, which is the ratio of the surface area to the unit weight, compared to the case where the porous illuminant is not porous. By increasing the specific surface area of the illuminant, the excitation light easily reaches the skeleton of the illuminant, and the possibility that the light emitted from the skeleton part is absorbed is reduced. Therefore, it is considered that the luminous intensity of the porous luminescent material is higher than that of the non-porous luminescent material. Note that the illuminant is not necessarily porous. The non-porous illuminant can be generated, for example, by crushing the illuminant generated by heat treatment by applying a high pressure. It is also possible to generate a non-porous illuminant by applying a heat shock by increasing the temperature rise / fall rate during the heat treatment and breaking the porous structure by the heat shock. In this case, the produced light emitter is a fine powder having a small particle size (˜100 nm).

さらに、所定の熱処理条件で籾殻を熱処理して生成された発光体は、籾殻の骨格を構成する細胞壁構造を有している。細胞壁構造を有することにより、発光体の比表面積は、細胞壁構造を有しない場合よりも大きくなる。そのため、より発光強度の高い発光体を得ることが可能となる点で、発光体は、籾殻が有している細胞壁構造を有しているのが好ましい。   Furthermore, the luminous body produced by heat-treating rice husks under predetermined heat treatment conditions has a cell wall structure that constitutes the skeleton of rice husks. By having the cell wall structure, the specific surface area of the illuminant becomes larger than that without the cell wall structure. Therefore, it is preferable that the light emitter has a cell wall structure that the rice husk has, in that a light emitter with higher emission intensity can be obtained.

籾殻は、炭素、ケイ素および酸素の他、主要な構成元素としてカリウム(K)を含んでいる。カリウムは、熱処理の過程でシリカと結合し、ケイ酸カリウムを形成する。このケイ酸カリウムは熱処理中に溶融するので、溶融したケイ酸カリウム中に炭素が取り込まれると推定される。このように、炭素がケイ酸カリウム中に取り込まれることにより、発光に寄与すると考えられる炭素とシリカとの結合量が増加し、発光体の発光強度が高くなると考えられる。従って、発光体としては、炭素、ケイ素および酸素に加え、カリウムを含むのがより好ましい。なお、ケイ酸カリウムの生成およびケイ酸カリウム中への炭素の取り込みが十分に行われるためには、発光体中のカリウムの組成が0.2%以上であるのが好ましい。一方、カリウムは直接発光に寄与しないと考えられるので、過剰なカリウムは発光強度の低下をもたらす虞がある。そのため、発光体中のカリウムの組成は、10%以下であるのが好ましい。   Rice husk contains potassium (K) as a main constituent element in addition to carbon, silicon and oxygen. Potassium combines with silica during the heat treatment to form potassium silicate. Since this potassium silicate melts during the heat treatment, it is presumed that carbon is taken into the molten potassium silicate. Thus, it is considered that the amount of carbon and silica that are considered to contribute to light emission increases due to carbon being incorporated into potassium silicate, and the light emission intensity of the light emitter is increased. Therefore, it is more preferable that the light emitter contains potassium in addition to carbon, silicon and oxygen. In order to sufficiently generate potassium silicate and to incorporate carbon into potassium silicate, the composition of potassium in the light emitter is preferably 0.2% or more. On the other hand, since potassium is considered not to directly contribute to light emission, excessive potassium may cause a decrease in light emission intensity. Therefore, the composition of potassium in the light emitter is preferably 10% or less.

さらに、籾殻を熱処理することにより生成された発光体では、籾殻を構成するカリウムが残留するのに対し、ケイ素、炭素、および酸素を含む発光体のうち、化学的に生成された発光体は、ほとんどカリウムを含有しない。従って、ケイ素、炭素、および酸素を含む発光体が、籾殻を原料として生成されたか否かは、発光体中に有意量(例えば、組成比で0.01%以上)のカリウムが含有されているか否かによって判断することが可能である。   Furthermore, in the phosphor generated by heat treating the rice husk, potassium constituting the rice husk remains, whereas among the phosphors containing silicon, carbon, and oxygen, the chemically generated phosphor is: Contains almost no potassium. Therefore, whether or not a phosphor containing silicon, carbon, and oxygen is produced using rice husks as a raw material, does the phosphor contain a significant amount (for example, a composition ratio of 0.01% or more) of potassium? Judgment can be made based on whether or not.

A2.第1実施形態の実施例:
[試料の作成]
試料を作成するために、空気中で籾殻の熱処理を行った。具体的には、原料となる籾殻を準備し、準備した籾殻を熱処理炉に挿入した後、熱処理炉への空気の供給を開始した。次いで、熱処理炉の昇温速度を4℃/分に設定して昇温し、所定の熱処理温度で3時間保持した。熱処理温度を3時間保持した後、熱処理炉の降温速度を4℃/分に設定して降温した。そして、熱処理炉の温度が室温となった段階で、熱処理炉への空気の供給を停止し、生成された籾殻炭化物を取り出した。取り出した籾殻炭化物を粉砕することにより、籾殻を原料とする粉末状の発光体の試料を得た。熱処理温度は300℃、400℃、600℃および900℃の4条件とし、4種類の試料を得た。
A2. Example of the first embodiment:
[Sample preparation]
To prepare the sample, the rice husk was heat-treated in air. Specifically, a rice husk as a raw material was prepared, and after the prepared rice husk was inserted into a heat treatment furnace, supply of air to the heat treatment furnace was started. Next, the temperature was raised at a heating rate of 4 ° C./min in the heat treatment furnace, and the temperature was kept at a predetermined heat treatment temperature for 3 hours. After maintaining the heat treatment temperature for 3 hours, the temperature was lowered by setting the temperature lowering rate of the heat treatment furnace to 4 ° C./min. Then, when the temperature of the heat treatment furnace reached room temperature, the supply of air to the heat treatment furnace was stopped and the produced rice husk carbide was taken out. The extracted rice husk carbide was pulverized to obtain a powdered phosphor sample using rice husk as a raw material. The heat treatment temperature was set to four conditions of 300 ° C., 400 ° C., 600 ° C., and 900 ° C., and four types of samples were obtained.

このように得られた試料を次の表に示す。なお、以下では、評価した試料を記号(A1〜A4)を用いて参照する。
The samples thus obtained are shown in the following table. Hereinafter, the evaluated sample is referred to using symbols (A1 to A4).

[発光強度の評価]
得られた4種類の試料(A1〜A4)の発光強度の評価を行った。発光強度の評価は、励起光として超高圧水銀灯からの紫外線を試料に照射して、試料からの発光を目視で比較した。図2は、得られた各試料の発光状態を示す写真である。写真の撮影は、同一強度の励起光を照射した状態で行った。
[Evaluation of luminous intensity]
The luminescence intensity of the four types of samples (A1 to A4) obtained was evaluated. The evaluation of light emission intensity was performed by irradiating the sample with ultraviolet light from an ultra-high pressure mercury lamp as excitation light and comparing the light emission from the sample visually. FIG. 2 is a photograph showing the light emission state of each obtained sample. The photo was taken in the state where the excitation light of the same intensity was irradiated.

図2から判るように、得られた4種類の試料(A1〜A4)のうち、熱処理温度を400℃とした試料(A2)の発光強度が最も高く、次いで、熱処理温度を600℃とした試料(A3)の発光強度が高かった。熱処理温度を300℃とした試料(A1)は、強度が低かったものの、発光を確認することができた。一方、熱処理温度を900℃とした試料(A4)では、目視では発光が確認できなかった。十分な強度での発光が確認された試料(A1〜A3)は、いずれも青白色で発光した。また、発光が確認された試料(A1〜A3)について、照射位置を変えながら白色の発光ダイオードから射出される光をあてたところ、照射位置の軌跡が確認された。このように、籾殻を空気中で熱処理することにより、スペクトル幅が広い燐光性の発光体を得ることができた。また、熱処理条件を適宜設定することにより、より発光強度の高い発光体を得ることができた。   As can be seen from FIG. 2, the sample (A2) having the heat treatment temperature of 400 ° C. has the highest light emission intensity among the four types of samples (A1 to A4) obtained, and then the heat treatment temperature of 600 ° C. The emission intensity of (A3) was high. The sample (A1) having a heat treatment temperature of 300 ° C. was confirmed to emit light, although the intensity was low. On the other hand, in the sample (A4) in which the heat treatment temperature was 900 ° C., no luminescence was confirmed visually. All of the samples (A1 to A3) that were confirmed to emit light with sufficient intensity emitted blue-white light. Moreover, about the sample (A1-A3) by which light emission was confirmed, when the light inject | emitted from a white light emitting diode was applied, changing the irradiation position, the locus | trajectory of the irradiation position was confirmed. In this way, a phosphorescent luminescent material having a wide spectral width could be obtained by heat treating the rice husk in air. Moreover, the light-emitting body with higher light emission intensity was able to be obtained by setting heat processing conditions suitably.

B1.第2実施形態:
図3は、第2実施形態としての発光体の製造工程を示す工程図である。第2実施形態では、含酸素ガス中での熱処理に先立って、不活性ガス中での熱処理を行う点で、第1実施形態と異なっている。他の点は、第1実施形態と同様である。
B1. Second embodiment:
FIG. 3 is a process diagram showing manufacturing steps of the light emitter as the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in that a heat treatment in an inert gas is performed prior to a heat treatment in an oxygen-containing gas. Other points are the same as in the first embodiment.

第2実施形態においても、まず、原料としての籾殻RHが準備される(図3(a))。次いで、籾殻RHを炭化させるために、図3(b)に示すように、不活性ガス(図3の例では、窒素)中で熱処理が行われる。熱処理炉100aのチャンバ110への不活性ガスの供給は、チャンバ110の一端に設けられたフランジ112を介して行われる。チャンバ110を通過した不活性ガスは、チャンバ110の他端に設けられたフランジ114を介して排出される。不活性ガスとしては、窒素の他、アルゴンやヘリウムなどのケイ素や炭素と反応しない種々のガスを使用することができる。なお、第2実施形態における不活性ガス中での熱処理では、籾殻RHの炭化が進行する。そのため、以下では、第2実施形態における不活性ガス中での熱処理を、「炭化処理」とも呼ぶ。   Also in the second embodiment, first, a rice husk RH as a raw material is prepared (FIG. 3A). Next, in order to carbonize the rice husk RH, as shown in FIG. 3B, heat treatment is performed in an inert gas (nitrogen in the example of FIG. 3). The inert gas is supplied to the chamber 110 of the heat treatment furnace 100 a through a flange 112 provided at one end of the chamber 110. The inert gas that has passed through the chamber 110 is exhausted through a flange 114 provided at the other end of the chamber 110. As the inert gas, various gases that do not react with silicon and carbon such as argon and helium can be used in addition to nitrogen. In the heat treatment in the inert gas in the second embodiment, carbonization of rice husk RH proceeds. Therefore, hereinafter, the heat treatment in the inert gas in the second embodiment is also referred to as “carbonization treatment”.

炭化処理では、室温にて籾殻RHをチャンバ110内に挿入した後、不活性ガスの供給が開始される。次いで、不活性ガスをチャンバ110内に供給した状態で、所定の昇温速度(例えば、0.5〜20℃/分)で昇温する。昇温により熱処理炉の温度が所定の炭化処理温度(例えば、200〜1000℃)に到達した後、チャンバ110内を炭化処理温度に保持する。所定の炭化処理時間(例えば、1〜5時間)が経過した後、所定の降温速度(例えば、0.5〜20℃/分)で降温する。そして、熱処理炉の温度が室温に到達した後、不活性ガスの供給が停止され、生成された籾殻炭化物はチャンバ110内から取り出される。取り出された籾殻炭化物は、粉砕され粉末状の籾殻炭化物RHCが生成される。なお、炭化処理温度や炭化処理時間等の炭化処理条件は、籾殻RHが十分に炭化されるように適宜設定される。   In the carbonization process, the inert gas supply is started after the rice husk RH is inserted into the chamber 110 at room temperature. Next, the temperature is increased at a predetermined temperature increase rate (for example, 0.5 to 20 ° C./min) in a state where the inert gas is supplied into the chamber 110. After the temperature of the heat treatment furnace reaches a predetermined carbonization temperature (for example, 200 to 1000 ° C.) due to the temperature rise, the inside of the chamber 110 is maintained at the carbonization temperature. After a predetermined carbonization time (for example, 1 to 5 hours) has elapsed, the temperature is decreased at a predetermined temperature decrease rate (for example, 0.5 to 20 ° C./min). Then, after the temperature of the heat treatment furnace reaches room temperature, the supply of the inert gas is stopped, and the generated rice husk carbide is taken out from the chamber 110. The extracted rice husk carbide is pulverized to produce powdered rice husk carbide RHC. In addition, carbonization conditions, such as carbonization temperature and carbonization time, are appropriately set so that rice husk RH is sufficiently carbonized.

生成された粉末状の籾殻炭化物RHCは、図3(c)に示すように、含酸素ガス中(図3の例では、空気)で熱処理が施される。なお、第2実施例における含酸素ガス中での熱処理では、籾殻炭化物RHCからの部分的な炭素の脱離が進行する。そのため、以下では、第2実施形態における含酸素ガス中での熱処理を、「部分脱炭処理」とも呼ぶ。部分脱炭処理の手順については、第1実施例の熱処理と同様であるので、ここではその説明を省略する。   The produced powdered rice husk carbide RHC is heat-treated in an oxygen-containing gas (air in the example of FIG. 3) as shown in FIG. In the heat treatment in the oxygen-containing gas in the second embodiment, partial carbon desorption from the rice husk carbide RHC proceeds. Therefore, hereinafter, the heat treatment in the oxygen-containing gas in the second embodiment is also referred to as “partial decarburization treatment”. Since the procedure of the partial decarburization process is the same as the heat treatment of the first embodiment, the description thereof is omitted here.

熱処理温度(脱炭処理温度)および熱処理時間(脱炭処理時間)等の脱炭処理条件は、籾殻炭化物RHCが有する過剰な炭素が脱離するとともに、発光に寄与する炭素の脱離が抑制されるように、含酸素ガス中の酸素濃度等に応じて適宜設定される。熱処理条件は、好適には、部分脱炭処理後の籾殻炭化物中の炭素組成が0.5〜55%となるように設定される。例えば、含酸素ガスを空気とした場合、脱炭処理温度は、200〜1000℃に設定するのが好ましく、脱炭処理時間は、1〜5時間に設定するのが好ましい。   The decarburization treatment conditions such as the heat treatment temperature (decarburization treatment temperature) and the heat treatment time (decarburization treatment time) are such that excess carbon contained in the rice husk carbide RHC is desorbed and desorption of carbon contributing to light emission is suppressed. As described above, it is appropriately set according to the oxygen concentration in the oxygen-containing gas. The heat treatment conditions are preferably set so that the carbon composition in the rice husk carbide after the partial decarburization treatment is 0.5 to 55%. For example, when the oxygen-containing gas is air, the decarburization treatment temperature is preferably set to 200 to 1000 ° C., and the decarburization treatment time is preferably set to 1 to 5 hours.

このように、第2実施形態においても、籾殻RHに炭化処理と部分脱炭処理とを施すことにより得られる籾殻炭化物には、籾殻RHに含まれるケイ素、炭素および酸素を含んでいる。また、籾殻炭化物RHCに部分脱炭処理を施すことにより、籾殻炭化物RHC中の発光に寄与しない過剰な炭素が脱離する。そのため、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、スペクトル幅が広く、発光強度が十分に高い発光体を生成することができる。   Thus, also in 2nd Embodiment, the rice husk carbide | carbonized_material obtained by performing a carbonization process and a partial decarburization process to rice husk RH contains the silicon, carbon, and oxygen which are contained in rice husk RH. Further, by subjecting rice husk carbide RHC to partial decarburization, excess carbon that does not contribute to light emission in rice husk carbide RHC is eliminated. Therefore, also in the second embodiment, as in the first embodiment, a light emitter having a wide spectrum width and a sufficiently high emission intensity can be generated.

第2実施形態では、不活性ガス中での熱処理による炭化と、含酸素ガス中での熱処理による炭素の部分脱離とが別個に行われるので、籾殻RHの十分な炭化のための熱処理条件(炭化処理条件)と、籾殻炭化物RHCの過剰な炭素を脱離させるための熱処理条件(脱炭処理条件)とを別個に設定することが可能となる。そのため、第2実施形態は、籾殻RHを十分に炭化させるとともに、籾殻炭化物RHCから脱離する炭素の量をより適切に制御することが可能となる点で、第1実施形態よりも好ましい。また、部分脱炭処理の前に炭化処理を施すことにより、強固な炭素とシリカとの結合が形成され、部分脱炭処理による発光に寄与する炭素の脱離が抑制される。そのため、過剰な炭素の除去がより容易となるので、第2実施形態は、第1実施形態よりも好ましい。一方、第1実施形態は、熱処理回数を低減することができる点で、第2実施形態よりも好ましい。   In the second embodiment, carbonization by heat treatment in an inert gas and partial carbon desorption by heat treatment in an oxygen-containing gas are performed separately, so that heat treatment conditions for sufficient carbonization of rice husk RH ( It is possible to separately set carbonization treatment conditions) and heat treatment conditions (decarburization treatment conditions) for desorbing excess carbon of rice husk carbide RHC. Therefore, the second embodiment is preferable to the first embodiment in that the rice husk RH can be sufficiently carbonized and the amount of carbon desorbed from the rice husk carbide RHC can be more appropriately controlled. Further, by performing the carbonization treatment before the partial decarburization treatment, a strong bond between carbon and silica is formed, and desorption of carbon contributing to light emission by the partial decarburization treatment is suppressed. Therefore, it is easier to remove excess carbon, so the second embodiment is preferable to the first embodiment. On the other hand, the first embodiment is preferable to the second embodiment in that the number of heat treatments can be reduced.

なお、第2実施形態では、籾殻RHに炭化処理を施した籾殻炭化物を粉砕して粉末状の籾殻炭化物RHCを得て、得られた粉末状の籾殻炭化物RHCに部分脱炭処理を施しているが、粉末化していない籾殻炭化物にRHに部分脱炭処理を施すことも可能である。この場合において、部分脱炭処理によって得られた発光体は、必要に応じて粉砕され粉末化される。   In the second embodiment, the rice husk carbide obtained by carbonizing the rice husk RH is pulverized to obtain powdered rice husk carbide RHC, and the obtained powdered rice husk carbide RHC is partially decarburized. However, it is also possible to subject the RH to partial decarburization treatment to non-powdered rice husk carbide. In this case, the luminous body obtained by the partial decarburization treatment is pulverized and powdered as necessary.

B2.第2実施形態の実施例:
[試料の作成]
試料を作成するために、まず、籾殻の炭化処理を行った。具体的には、原料となる籾殻を準備し、準備した籾殻を熱処理炉に挿入した後、熱処理炉への窒素の供給を開始した。次いで、熱処理炉の昇温速度を4℃/分に設定して昇温し、所定の炭化処理温度で3時間保持した。炭化処理温度を3時間保持した後、熱処理炉の降温速度を4℃/分に設定して降温した。熱処理炉の温度が室温となった段階で、熱処理炉への窒素の供給を停止し、生成された籾殻炭化物を取り出した。そして、取り出した籾殻炭化物を粉砕して、粉末状の籾殻炭化物を得た。炭化処理温度は、400℃、600℃、900℃および1200℃の4条件に設定し、4種類の籾殻炭化物を得た。
B2. Example of the second embodiment:
[Sample preparation]
In order to prepare a sample, carbonization of rice husk was first performed. Specifically, rice husk as a raw material was prepared, and after the prepared rice husk was inserted into a heat treatment furnace, supply of nitrogen to the heat treatment furnace was started. Next, the temperature was raised at a heating rate of 4 ° C./min in the heat treatment furnace, and the temperature was maintained at a predetermined carbonization temperature for 3 hours. After maintaining the carbonization temperature for 3 hours, the temperature was decreased by setting the temperature decrease rate of the heat treatment furnace to 4 ° C./min. When the temperature of the heat treatment furnace reached room temperature, the supply of nitrogen to the heat treatment furnace was stopped, and the produced rice husk carbide was taken out. And the taken rice husk carbide was pulverized to obtain powdered rice husk carbide. The carbonization temperature was set to four conditions of 400 ° C., 600 ° C., 900 ° C., and 1200 ° C. to obtain four types of rice husk carbides.

次に、得られた4種類の籾殻炭化物のそれぞれについて、部分炭化処理を施した。具体的には、上述のように得られた粉末状の籾殻炭化物を熱処理炉に挿入した後、熱処理炉への空気の供給を開始した。次いで、熱処理炉の昇温速度を4℃/分に設定して昇温し、所定の脱炭処理温度で3時間保持した。脱炭処理温度を3時間保持した後、熱処理炉の降温速度を4℃/分に設定して降温した。そして、熱処理炉の温度が室温となった段階で、熱処理炉への空気の供給を停止し、部分脱炭処理が施された籾殻炭化物を取り出し、籾殻を原料とする発光体の試料を得た。脱炭処理温度は400℃の1条件とし、炭化処理温度の異なる4種類の試料を得た。また、炭化処理温度が600℃の炭化処理で得られた籾殻炭化物については、その一部を部分脱炭処理を施さない対照試料にするとともに、300℃、500℃、600℃および1000℃の4条件で脱炭処理温度を変更した試料を作成した。   Next, partial carbonization treatment was performed on each of the obtained four types of rice husk carbide. Specifically, after the powdered rice husk carbide obtained as described above was inserted into a heat treatment furnace, the supply of air to the heat treatment furnace was started. Next, the temperature was raised at a heating rate of 4 ° C./min in the heat treatment furnace, and the temperature was maintained at a predetermined decarburization temperature for 3 hours. After maintaining the decarburization treatment temperature for 3 hours, the temperature was lowered by setting the temperature lowering rate of the heat treatment furnace to 4 ° C./min. Then, when the temperature of the heat treatment furnace reached room temperature, the supply of air to the heat treatment furnace was stopped, the rice husk carbide subjected to the partial decarburization treatment was taken out, and a sample of a luminescent material using rice husk as a raw material was obtained. . The decarburization temperature was one condition of 400 ° C., and four types of samples with different carbonization temperatures were obtained. Moreover, about the rice husk carbide | carbonized_material obtained by the carbonization process whose carbonization process temperature is 600 degreeC, while making the part into the control sample which does not perform a partial decarburization process, 300 degreeC, 500 degreeC, 600 degreeC, and 1000 degreeC 4 The sample which changed the decarburization processing temperature on condition was created.

このように得られた試料を次の表に示す。なお、以下では、評価した試料を記号(B1〜B4、C1〜C4、D)を用いて参照する。   The samples thus obtained are shown in the following table. In the following, the evaluated samples are referred to using symbols (B1 to B4, C1 to C4, D).

[発光強度の評価]
脱炭処理温度を400℃とした4種類の試料(B1〜B4)および対照試料(D)の発光強度の評価を、第1実施形態の実施例と同様に行った。図4は、各試料(B1〜B4)の発光状態を示す写真であり、写真の撮影は、同一強度の励起光を照射した状態で行った。
[Evaluation of luminous intensity]
Evaluation of the luminescence intensity of the four types of samples (B1 to B4) and the control sample (D) with a decarburization treatment temperature of 400 ° C. was performed in the same manner as in the example of the first embodiment. FIG. 4 is a photograph showing the light emission state of each sample (B1 to B4), and the photograph was taken in a state in which excitation light having the same intensity was irradiated.

図4から判るように、4種類の試料(B1〜B4)のうち、炭化処理温度を600℃とした試料(B2)の発光が最も強く、次いで、炭化処理温度を400℃とした試料(B1)の発光が強かった。炭化処理温度を900℃とした試料(B3)は、強度が低かったものの、発光を確認することができた。一方、炭化処理温度を1200℃とした試料(B4)は、目視では発光が確認できなかった。また、図4には示していないが、部分脱炭処理を施していない対照試料(D)は、発光が確認できなかった。発光が確認された試料(B1〜B3)は、いずれも青白色で発光した。また、発光が確認された試料(B1〜B3)について、励起光の照射位置を変更したところ、励起光照射位置の軌跡が確認された。これらの結果から、籾殻に炭化処理および部分脱炭処理を施すことにより、スペクトル幅が広い燐光性の発光体を得ることができることが判った。また、炭化処理および部分脱炭処理の条件を適宜設定することにより、より発光強度の高い発光体を得ることが可能であることが判った。   As can be seen from FIG. 4, among the four types of samples (B1 to B4), the sample (B2) having a carbonization temperature of 600 ° C. has the strongest emission, and then the sample (B1) having a carbonization temperature of 400 ° C. ) Was strong. Although the intensity | strength was low, the sample (B3) which made the carbonization temperature 900 degreeC was able to confirm light emission. On the other hand, the sample (B4) having a carbonization temperature of 1200 ° C. could not be confirmed visually. Further, although not shown in FIG. 4, the control sample (D) not subjected to the partial decarburization treatment could not confirm luminescence. All of the samples (B1 to B3) in which luminescence was confirmed emitted blue white. Moreover, about the sample (B1-B3) by which light emission was confirmed, when the irradiation position of the excitation light was changed, the locus | trajectory of the excitation light irradiation position was confirmed. From these results, it was found that a phosphorescent luminescent material having a wide spectrum width can be obtained by subjecting rice husks to carbonization treatment and partial decarburization treatment. It was also found that a light emitter with higher emission intensity can be obtained by appropriately setting the conditions for carbonization treatment and partial decarburization treatment.

[フォトルミネセンスによる発光スペクトルの評価]
図5および図6は、フォトルミネセンスによる発光スペクトルの評価結果を示すグラフである。図5および図6の各グラフにおいて、横軸は波長を表し、縦軸は発光強度を表している。なお、図5では、発光強度を任意単位(AU)で表している。また、図6では、600nmにおける発光強度を1に規格化した相対発光強度で表している。フォトルミネセンスの評価は、試料を250nmもしくは370nmの光で励起し、試料からの発光スペクトルを測定することにより行った。
[Evaluation of emission spectrum by photoluminescence]
5 and 6 are graphs showing the evaluation results of the emission spectrum by photoluminescence. In each graph of FIG. 5 and FIG. 6, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the emission intensity. In FIG. 5, the emission intensity is expressed in arbitrary units (AU). In FIG. 6, the light emission intensity at 600 nm is represented by relative light emission intensity normalized to 1. Photoluminescence was evaluated by exciting the sample with 250 nm or 370 nm light and measuring the emission spectrum from the sample.

図5は、脱炭処理温度を400℃とした4種類の試料(B1〜B4)のうち、最も発光強度が高かった試料(B2)の発光スペクトルを示すグラフである。図5のグラフにおいて、実線は励起光の波長(励起波長)を250nmとした際の発光スペクトルを示し、破線は、励起波長を370nmとした際の発光スペクトルを示している。なお、励起波長を370nmとした際の発光スペクトルにおいて、波長が420nmよりも短波長側で発光強度が低下しているのは、励起光を除去するフィルタの影響である。図5に示すように、炭化処理温度を600℃とし、脱炭処理温度を400℃として得られた試料(B2)の発光スペクトル幅は広かった。このことは、当該試料(B2)の発光が青白色を呈していたことと一致し、籾殻に炭化処理および部分脱炭処理を施すことにより得られた発光体のスペクトル幅が広いことが確認できた。   FIG. 5 is a graph showing an emission spectrum of a sample (B2) having the highest emission intensity among four types of samples (B1 to B4) having a decarburization treatment temperature of 400 ° C. In the graph of FIG. 5, the solid line indicates the emission spectrum when the wavelength of the excitation light (excitation wavelength) is 250 nm, and the broken line indicates the emission spectrum when the excitation wavelength is 370 nm. In the emission spectrum when the excitation wavelength is 370 nm, the emission intensity is reduced on the wavelength side shorter than 420 nm because of the filter that removes the excitation light. As shown in FIG. 5, the emission spectrum width of the sample (B2) obtained by setting the carbonization temperature to 600 ° C. and the decarburization temperature to 400 ° C. was wide. This is consistent with the fact that the emission of the sample (B2) was bluish white, and it was confirmed that the spectrum width of the phosphor obtained by subjecting the rice husks to carbonization and partial decarburization was wide. It was.

図6は、脱炭処理温度が異なる試料(B2、C1〜C4)の発光スペクトルを示すグラフである。測定は、励起波長を370nmとし、励起光を除去するフィルタを用いて行った。そのため、各スペクトルにおいて、波長が420nmよりも短波長側で発光強度が低下している。   FIG. 6 is a graph showing emission spectra of samples (B2, C1 to C4) having different decarburization treatment temperatures. The measurement was performed using a filter that removes excitation light with an excitation wavelength of 370 nm. Therefore, in each spectrum, the emission intensity is reduced on the shorter wavelength side than 420 nm.

図6に示すように、脱炭処理温度を300℃から600℃まで高くするに従って、短波長側の発光強度が上昇した。それに伴い、発光色も脱炭処理温度が300℃の試料(C1)で白色だったものが、脱炭処理温度が400℃の試料(B2)で青白色となり、脱炭処理温度が500℃および600℃の試料(C2,C3)では青色となった。しかしながら、脱炭処理温度を1000℃とした試料(C4)では、短波長成分が減少し、発光は白色となった。このことから、籾殻に炭化処理および部分脱炭処理を施すことにより生成される発光体は、脱炭処理温度を調整することにより、発光色を変更可能であることが判った。   As shown in FIG. 6, the emission intensity on the short wavelength side increased as the decarburization temperature was increased from 300 ° C. to 600 ° C. Accordingly, the emission color of the sample (C1) having a decarburization treatment temperature of 300 ° C. was white, but the sample (B2) having a decarburization treatment temperature of 400 ° C. was bluish white, and the decarburization treatment temperature was 500 ° C. The sample at 600 ° C. (C2, C3) turned blue. However, in the sample (C4) in which the decarburization treatment temperature was 1000 ° C., the short wavelength component decreased and the light emission became white. From this, it was found that the luminescent material produced by subjecting rice husks to carbonization and partial decarburization can change the emission color by adjusting the decarburization temperature.

脱炭処理温度の変化による発光色の変化は、短波長(すなわち、青色)の発光がシリカの欠陥に由来する発光であり、以下のようなメカニズムでシリカの欠陥量が変化するために生じたものと考えられる。まず、脱炭処理温度が低い場合には、シリカの欠陥が多いため、大多数の欠陥が非発光中心として作用して短波長成分が現れず(300℃以下)、脱炭処理温度が高くなるに従って非発光中心として作用する欠陥が減少し短波長成分が増加する(400℃〜600℃)。そして、脱炭処理温度がさらに高くなると、シリカ中の欠陥が消失し短波長成分が減少する(1000℃以上)。   The change in the emission color due to the change in the decarburization temperature is caused by the fact that the short wavelength (ie, blue) emission originates from silica defects and the amount of silica defects changes by the following mechanism. It is considered a thing. First, when the decarburization temperature is low, since there are many silica defects, the majority of the defects act as non-radiative centers and short wavelength components do not appear (300 ° C. or lower), resulting in a high decarburization temperature. Accordingly, defects acting as non-luminescent centers decrease and short wavelength components increase (400 ° C. to 600 ° C.). And if the decarburization process temperature becomes still higher, the defect in a silica will lose | disappear and a short wavelength component will reduce (1000 degreeC or more).

[試料の形態評価]
図7は、熱処理が試料の形態に与える影響を評価するため、走査型電子顕微鏡(SEM)により、試料の形態を評価した結果を示す電子顕微鏡写真である。図7の写真は、脱炭処理温度を400℃とした4種類の試料(B1〜B4)のうち、最も発光強度が高かった試料(B2)を撮影したものである。この写真から、炭化処理と部分脱炭処理とを行った後の試料(B2)においても、原料の籾殻に存在する細胞壁構造が維持されていることが判った。また、試料(B2)について比表面積を評価したところ、比表面積は、99.5m/gであった。このように籾殻に炭化処理と部分脱炭処理とを施すことにより得られる試料は、比表面積が大きかった。
[Sample morphology evaluation]
FIG. 7 is an electron micrograph showing the result of evaluating the sample form with a scanning electron microscope (SEM) in order to evaluate the effect of heat treatment on the form of the sample. The photograph of FIG. 7 is a photograph of the sample (B2) having the highest emission intensity among the four types of samples (B1 to B4) having a decarburization treatment temperature of 400 ° C. From this photograph, it was found that also in the sample (B2) after the carbonization treatment and the partial decarburization treatment, the cell wall structure existing in the rice husk of the raw material was maintained. Moreover, when the specific surface area was evaluated about the sample (B2), the specific surface area was 99.5 m < 2 > / g. Thus, the sample obtained by subjecting rice husks to carbonization and partial decarburization had a large specific surface area.

[EDXによる試料の組成評価]
次の表3は、エネルギ分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)を用いて、試料の組成を評価した結果を示している。組成の評価は、脱炭処理温度を400℃とした4種類の試料(B1〜B4)のうち、最も発光強度が高かった試料(B2)と、部分脱炭処理を施していない対照試料(D)とについて行った。試料(B2)については、2カ所の組成を評価し、対照試料(D)については、4カ所の組成を評価した。
[Sample composition evaluation by EDX]
Table 3 below shows the results of evaluating the composition of the sample using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The composition was evaluated by the sample (B2) having the highest luminescence intensity among the four types of samples (B1 to B4) having a decarburization treatment temperature of 400 ° C. and the control sample (D) not subjected to the partial decarburization treatment (D ) And went. For sample (B2), the composition at two locations was evaluated, and for the control sample (D), the composition at four locations was evaluated.

表3に示すように、部分脱炭処理を施した試料(B2)の炭素組成は、部分脱炭処理を施していない対照試料(D)よりも減少した。このことから、籾殻炭化物に部分脱炭処理を施すことにより、炭素を脱離していることが判った。また、対照試料(D)がほとんど発光しなかったことから、発光体の炭素組成は、55%以下とするのが好ましいことが判った。   As shown in Table 3, the carbon composition of the sample (B2) subjected to the partial decarburization treatment was decreased as compared with the control sample (D) not subjected to the partial decarburization treatment. From this, it was found that carbon was desorbed by subjecting rice husk carbide to partial decarburization treatment. Further, since the control sample (D) hardly emitted light, it was found that the carbon composition of the light emitter is preferably 55% or less.

[試料の結合状態評価]
白色発光の起源を調査するため、フーリエ変換型赤外分光(FT−IR:Fourier Transform-Infrared Spectroscopy)と、X線光電子分光(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)とを用いて、試料の構成元素の結合状態を評価した。評価は、炭化処理温度を600℃として炭化処理を行った試料のうち、400℃で部分脱炭処理を行った試料(B2)と、部分脱炭処理を行っていない対照試料(D)とを用いた。
[Evaluation of sample binding state]
In order to investigate the origin of white light emission, the constituent elements of the sample are analyzed using Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IR) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The binding state of was evaluated. In the evaluation, among samples subjected to carbonization treatment at a carbonization treatment temperature of 600 ° C., a sample (B2) subjected to partial decarburization treatment at 400 ° C. and a control sample (D) not subjected to partial decarburization treatment are used. Using.

FT−IRを用いた試料の評価では、透過法による赤外吸収スペクトルの測定を行った。図8は、これらの2つの試料(B2、D)のFT−IRによる試料の状態評価結果を示すグラフであり、各試料の赤外吸収スペクトルを示している。図8のグラフにおいて、横軸は赤外線の波数を示し、縦軸は透過率を示している。   In the evaluation of the sample using FT-IR, the infrared absorption spectrum was measured by a transmission method. FIG. 8 is a graph showing the state evaluation results of these two samples (B2, D) by FT-IR, and shows the infrared absorption spectrum of each sample. In the graph of FIG. 8, the horizontal axis represents the wave number of infrared rays, and the vertical axis represents the transmittance.

図8に示すように、部分脱炭処理の有無にかかわらず、波数が約1100cm−1の位置にSi−O−C結合を示す吸収ピークが認められた。このように、Si−O−C結合が存在することから、籾殻を炭化処理することにより、籾殻に含まれるシリカと炭素とが結合したものと推定される。一方、部分脱炭処理を行った試料(B2)には、波数が約1200cm−1のC−O−C結合を示す吸収ピークが認められたが、部分脱炭処理を行っていない試料(D)には、C−O−C結合を示す吸収ピークが認められなかった。この、C−O−C結合は、ケイ素あるいは酸素に結合した複数の炭素間を橋渡しするように、空気中の酸素が結合したものと考えられる。一般に、他の原子に結合していない炭素のクラスタ(カーボンクラスタ)は、炭素間の結合が弱いため、空気中の酸素と結合して二酸化炭素となり脱離する。その一方、ケイ素あるいは酸素に結合した複数の炭素は、ケイ素あるいは酸素と炭素との結合が強いため脱離せず、C−O−C結合を形成するものと考えられる。 As shown in FIG. 8, an absorption peak showing a Si—O—C bond was observed at a position where the wave number was about 1100 cm −1 regardless of the presence or absence of the partial decarburization treatment. Thus, since the Si—O—C bond exists, it is presumed that silica and carbon contained in the rice husk are bonded by carbonizing the rice husk. On the other hand, in the sample (B2) subjected to the partial decarburization treatment, an absorption peak indicating a C—O—C bond having a wave number of about 1200 cm −1 was observed, but the sample (D) not subjected to the partial decarburization treatment (D ), No absorption peak showing a C—O—C bond was observed. This C—O—C bond is considered to be a combination of oxygen in air so as to bridge a plurality of carbons bonded to silicon or oxygen. In general, carbon clusters that are not bonded to other atoms (carbon clusters) are weakly bonded between carbon atoms, and thus combine with oxygen in the air to be desorbed as carbon dioxide. On the other hand, it is considered that a plurality of carbons bonded to silicon or oxygen do not desorb and form a C—O—C bond because the bond between silicon or oxygen and carbon is strong.

図9ないし図11は、2つの試料(B2、D)および熱処理を施していない籾殻のXPSによる試料の状態評価結果を示すグラフである。図9ないし図11の各グラフにおいて、横軸は結合エネルギを表し、縦軸は信号強度を表している。これらのグラフでは、結合状態を比較するため、最大強度で信号強度を規格化している。なお、XPSでは、粉末状の試料をインジウム(In)に埋め込んで評価を行った。   9 to 11 are graphs showing the state evaluation results of the two samples (B2, D) and the XPS of the rice husks not subjected to heat treatment. In each graph of FIGS. 9 to 11, the horizontal axis represents the binding energy, and the vertical axis represents the signal intensity. In these graphs, in order to compare the coupling state, the signal intensity is normalized at the maximum intensity. In XPS, evaluation was performed by embedding a powder sample in indium (In).

図9は、ケイ素の2p軌道の結合状態を示している。図9に示すように、部分脱炭処理を施していない試料(D)では、シリカ(SiO)のピークが認められた。これに対し、部分脱炭処理を施した試料(B2)では、試料(D)にみられたシリカのピークが、炭化ケイ素(SiC)結合側にシフトした。これは、シリカの近傍に存在するカーボンクラスタのC−C結合が酸素の存在により切断され、炭素の一部がシリカを構成するケイ素と結合したものと考えられる。なお、熱処理を施していない籾殻は、部分脱炭処理を施していない試料(D)と同様の結合を有するが、ケイ素の組成比が低いためにノイズの多いピークとなっている。 FIG. 9 shows the bonding state of silicon 2p orbitals. As shown in FIG. 9, a peak of silica (SiO 2 ) was observed in the sample (D) not subjected to the partial decarburization treatment. In contrast, in the sample (B2) subjected to the partial decarburization treatment, the silica peak observed in the sample (D) was shifted to the silicon carbide (SiC) bonding side. This is considered that the C—C bond of the carbon cluster existing in the vicinity of the silica is cut by the presence of oxygen, and a part of the carbon is bonded to the silicon constituting the silica. The rice husk not subjected to heat treatment has the same bond as the sample (D) not subjected to partial decarburization, but has a noisy peak due to the low composition ratio of silicon.

図10は、炭素の1s軌道の結合状態を示している。籾殻では、C−O結合のピークに加えて高エネルギ側に有機物に由来するブロードな肩が認められた。熱処理を施していない籾殻では、その組成の大半が有機物からなっているためと考えられる。部分脱炭処理を施していない試料(D)では、カーボンクラスタ(C)のピークが認められた。これは、炭化処理では、有機物が分解し炭素が生成することにより、炭素の集合体であるカーボンクラスタが生じたものと考えられる。これに対し、部分脱炭処理を施した試料(B2)では、C−C結合を表すカーボンクラスタ(C)のピークが低下するとともに、C−Si結合と、C−O結合とのピークが現れた。これは、カーボンクラスタ内部の炭素が脱離するとともに、シリカの近傍に存在するカーボンクラスタのC−C結合が酸素の存在により切断され、炭素がシリカを構成するケイ素および酸素と結合したものと考えられる。 FIG. 10 shows the bonding state of the carbon 1s orbital. In the rice husk, in addition to the peak of the C—O bond, a broad shoulder derived from organic substances was observed on the high energy side. This is considered to be because most of the composition of the rice husks not subjected to heat treatment is composed of organic matter. In the sample (D) that was not subjected to the partial decarburization treatment, a peak of carbon cluster (C 4 ) was observed. This is considered to be because carbon clusters, which are aggregates of carbon, are generated by carbonization by decomposition of organic substances and generation of carbon. On the other hand, in the sample (B2) subjected to the partial decarburization treatment, the peak of the carbon cluster (C 4 ) representing the C—C bond decreases and the peak of the C—Si 4 bond and the C—O bond. Appeared. This is because carbon inside the carbon cluster is desorbed and the C—C bond of the carbon cluster existing in the vicinity of the silica is broken by the presence of oxygen, and the carbon is bonded to silicon and oxygen constituting the silica. It is done.

図11は、酸素の1s軌道の結合状態を示している。なお、図11のグラフにおいて酸化インジウム(In)の位置に現れたピークは、試料を埋め込んだインジウムに由来する。図11に示すように、籾殻と部分脱炭処理を施していない試料(D)では、534.5eV付近にピークが認められた。この結合のピークは、有機物中のOとCとの結合に由来すると考えられる。加えて、ほぼシリカ(SiO)に対応する位置に肩が認められた。これは、籾殻自身にもすでに若干のシリカが含まれていることを示している。これに対し、部分炭化処理を施した試料(B2)では、有機物に由来する534.5eV付近のピークが消失し、C=OとSiO結合からなるピークが現れた。これは、シリカと結合した炭素だけが残り、さらに空気中の酸素と結合することによりC=O結合が生じたものと考えられる。 FIG. 11 shows the bonding state of the 1s orbital of oxygen. Note that the peak appearing at the position of indium oxide (In 2 O 3 ) in the graph of FIG. 11 is derived from indium in which the sample is embedded. As shown in FIG. 11, a peak was observed in the vicinity of 534.5 eV in the rice husk and the sample (D) not subjected to the partial decarburization treatment. This bond peak is considered to be derived from the bond between O and C in the organic substance. In addition, a shoulder was recognized at a position substantially corresponding to silica (SiO 2 ). This indicates that the rice husk itself already contains some silica. On the other hand, in the sample (B2) subjected to the partial carbonization treatment, the peak near 534.5 eV derived from the organic matter disappeared, and the peak composed of C═O and SiO 2 bond appeared. It is considered that this is because only carbon bonded to silica remains, and further, C═O bond is generated by bonding with oxygen in the air.

以上の結果より、第2実施形態では、籾殻に炭化処理と部分脱炭処理とを施すことにより、以下のようなメカニズムで発光体が形成されると推定される。まず、籾殻を不活性ガス中で熱処理(炭化処理)することにより籾殻に含まれる有機物からカーボンクラスタが生成されるとともに、カーボンクラスタ中の一部の炭素がシリカと結合する。次いで、生成されたカーボンクラスタは、籾殻炭化物を含酸素ガス中で熱処理(部分脱炭処理)することにより、近傍にシリカが存在しないカーボンクラスタでは炭素が酸化され二酸化炭素として脱離するとともに、近傍にシリカが存在するカーボンクラスタでは、炭素間の結合(C−C)結合が切断されてシリカと結合する。また、シリカに結合した炭素は、空気中の酸素によって脱離されることなく、空気中の酸素は、シリカに結合した炭素と結合する。そして、このようにして形成されたケイ素、炭素および酸素の結合部が、籾殻炭化物の発光源となるものと考えられる。   From the above result, in 2nd Embodiment, it is estimated that a light-emitting body is formed with the following mechanisms by performing a carbonization process and a partial decarburization process to a rice husk. First, the rice husk is heat-treated (carbonized) in an inert gas to generate carbon clusters from organic substances contained in the rice husk, and a part of carbon in the carbon clusters is bonded to silica. Next, the produced carbon clusters are heat treated (partial decarburization treatment) in rice husk carbide in an oxygen-containing gas, so that carbon is oxidized and desorbed as carbon dioxide in carbon clusters where silica is not present in the vicinity. In the carbon cluster in which silica is present, the carbon-carbon bond (C—C) bond is cut and bonded to silica. Further, the carbon bonded to the silica is not desorbed by the oxygen in the air, and the oxygen in the air is bonded to the carbon bonded to the silica. And it is thought that the joint part of silicon, carbon, and oxygen formed in this way becomes a light emission source of rice husk carbide.

C.変形例:
なお、本発明は上記実施形態や実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
C. Variations:
The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

上記各実施形態および各実施例では、発光体の原料として籾殻を用いているが、発光体の原料としては、シリカを含む種々の植物体を用いることが可能である。ここで「植物体」とは、根、茎、葉、種子、果実等の植物の器官の少なくとも一部、あるいは藻類等の単細胞植物自体のことをいう。一般に、植物は、土壌中のあるいは水中のケイ酸塩を取り込み、植物体内にシリカとして蓄積する。そのため、原料となる植物体としては、任意の植物の植物体を用いることができる。但し、発光体の原料となる植物体としては、シリカの含有量が多い点で、イネ科植物、トクサ科植物、地衣類、あるいは珪藻類等のケイ素集積性植物の植物体を用いるのがより好ましい。なお、籾殻に換えて他の植物体を原料として用いる場合、熱処理条件は、原料としての植物体の種類に応じて適宜変更される。   In each of the embodiments and examples described above, rice husk is used as a raw material for the light emitter, but various plant bodies containing silica can be used as the raw material for the light emitter. Here, the “plant” refers to at least a part of plant organs such as roots, stems, leaves, seeds and fruits, or single cell plants such as algae themselves. Generally, plants take up silicates in soil or water and accumulate as silica in the plant body. Therefore, the plant body of an arbitrary plant can be used as the plant body as a raw material. However, it is more preferable to use plant bodies of silicon-accumulating plants such as gramineous plants, laceaceae plants, lichens, or diatoms as the plant body that is the raw material of the luminous body. preferable. In addition, when using another plant body as a raw material instead of a rice husk, heat treatment conditions are suitably changed according to the kind of plant body as a raw material.

D.適用形態:
上記各実施形態では、各実施形態により得られる試料の発光体としての特性について説明してきたが、得られる試料は、種々の用途に適用することができる。各実施形態により得られる発光体は、例えば、次のような適用形態で利用することが可能である。
D. Application form:
In each of the above embodiments, the characteristics of the sample obtained by each embodiment as a light emitter have been described, but the obtained sample can be applied to various applications. The luminous body obtained by each embodiment can be used in the following application forms, for example.

D1.適用形態1:
上述の通り、植物体を熱処理することにより得られる発光体(以下、「植物由来発光体」とも呼ぶ)は、励起光を照射することにより、スペクトル幅が広い青色や白色の光を放出する。そのため、これらの試料に励起光を照射する励起光源を用いることにより、輝度が高く、スペクトル幅が広い可視光の照明装置を構成することが可能となる。具体的には、放電で発生する紫外線を励起光とする蛍光ランプ、エレクトロルミネッセンスにより発生する青から近紫外域の光を励起光とし白色の光を放出する発光ダイオード、あるいは、これらの蛍光ランプや発光ダイオードを用いたバックライト等、種々の照明装置を構成することが可能となる。
D1. Application form 1:
As described above, a luminous body obtained by heat-treating a plant body (hereinafter also referred to as “plant-derived luminous body”) emits blue or white light having a wide spectrum width when irradiated with excitation light. Therefore, by using an excitation light source that irradiates these samples with excitation light, a visible light illumination device having high luminance and a wide spectrum width can be configured. Specifically, a fluorescent lamp that uses ultraviolet light generated by discharge as excitation light, a light-emitting diode that emits white light using blue to near ultraviolet light generated by electroluminescence as excitation light, or these fluorescent lamps, Various lighting devices such as a backlight using a light emitting diode can be configured.

D2.適用形態2:
植物由来発光体は、紫外あるいは青色の励起光を照射することにより、スペクトル幅が広い青色や白色の光を放出する。そのため、植物由来発光体を洗剤に配合することにより、洗濯後の衣料品に付着した植物由来発光体が近紫外あるいは青色の光により発光するので、衣料品の白色度が高くなる。すなわち、植物由来発光体の粉末は、洗剤の白色化剤として用いることが可能である。また、植物由来発光体は、植物体を原料としており、また、植物体が有する有機物が炭化しているため、植物由来発光体には、有機物や希土類金属などのアレルゲンとなる物質がほとんど存在しない。そのため、植物由来発光体を洗剤白色化剤として使用することにより、アレルギー等の問題が生じる虞を低減することができる。
D2. Application form 2:
The plant-derived luminescent material emits blue or white light having a wide spectrum width when irradiated with ultraviolet or blue excitation light. For this reason, by adding the plant-derived luminescent material to the detergent, the plant-derived luminescent material attached to the clothing after washing emits light by near-ultraviolet or blue light, so that the whiteness of the clothing is increased. That is, the plant-derived phosphor powder can be used as a whitening agent for detergents. In addition, since plant-derived light emitters are made from plant bodies, and the organic matter contained in the plant bodies is carbonized, the plant-derived light emitters are almost free of allergens such as organic matter and rare earth metals. . Therefore, the use of a plant-derived luminescent material as a detergent whitening agent can reduce the possibility of problems such as allergies.

D3.適用形態3:
一般に、多孔質シリカの粉末やシリカの微粉末は、入射光を良好に散乱する。植物由来発光体は、シリカと炭素を含んだ多孔質体あるいは微粉末となっている。そのため、植物由来発光体は、多孔質シリカの粉末やシリカの微粉末と同様に、入射光を良好に散乱させる。また、植物由来発光体は、紫外線を吸収して可視光を放出する。そのため、植物由来発光体の粉末は、日焼け止めクリームやファンデーション等の日焼け止め機能を有する化粧品における紫外線散乱・吸収材(紫外線遮蔽材)あるいは不透明化材として用いることも可能である。さらに、植物由来発光体の粉末を用いることにより、可視光が放出されるので、化粧品を用いた際に肌色が暗くなる肌色のくすみを抑制することが可能となる。また、上述の通り、植物由来発光体には、アレルゲンとなる物質がほとんど存在しない。そのため、植物由来発光体を化粧品における紫外線遮蔽剤として使用することにより、アレルギー等の問題が生じる虞を低減することができる。
D3. Application form 3:
In general, porous silica powder and silica fine powder scatter incident light well. The plant-derived luminescent material is a porous material or fine powder containing silica and carbon. Therefore, the plant-derived illuminant scatters incident light satisfactorily in the same manner as porous silica powder and silica fine powder. The plant-derived luminescent material absorbs ultraviolet rays and emits visible light. Therefore, the plant-derived phosphor powder can also be used as an ultraviolet scattering / absorbing material (ultraviolet shielding material) or an opacifying material in a cosmetic product having a sunscreen function such as sunscreen cream or foundation. Furthermore, since the visible light is emitted by using the powder of the plant-derived illuminant, it becomes possible to suppress the dullness of the skin color that darkens the skin color when using cosmetics. Further, as described above, the plant-derived illuminant has almost no substance that becomes an allergen. Therefore, by using a plant-derived illuminant as an ultraviolet shielding agent in cosmetics, the risk of problems such as allergies can be reduced.

D4.適用形態4:
上述の通り、植物由来発光体は、燐光性を有しているため、励起光が照射されなくなった後も、一定の時間、発光し続ける。そのため、天井材、壁材、壁紙、床材、カーペット、あるいは階段の滑り止めテープ等の建築用資材に配合することにより、励起光となる照明が消えた場合においても発光し続けるので、消灯後や停電時において、暗い室内の障害物への衝突や、階段の踏み外し等の事故の発生を抑制することができる。また、植物由来発光体には、植物体が有する有機物が炭化しているため、アレルゲンとなる物質や揮発性の物質がほとんど存在しない。そのため、植物由来発光体を建築用資材に使用することにより、アレルギーやシックハウス症候群等の問題が生じる虞を低減することができる。さらに、多孔質の発光体を用いた場合、臭気成分等の分子が発光体の細孔内に吸着されるので、臭気等を吸着することが可能となる。
D4. Application form 4:
As described above, since the plant-derived luminescent material has phosphorescence, it continues to emit light for a certain period of time after the excitation light is no longer irradiated. Therefore, by blending it into building materials such as ceiling materials, wall materials, wallpaper, flooring materials, carpets, or anti-slip tape for stairs, it will continue to emit light even when the excitation light is turned off. It is possible to suppress the occurrence of accidents such as collision with obstacles in the dark room and stepping off stairs during a power failure. Moreover, since the organic substance which a plant body has carbonized in the plant-derived light-emitting body, the substance used as an allergen and a volatile substance hardly exist. Therefore, by using a plant-derived illuminant as a building material, it is possible to reduce the possibility of problems such as allergies and sick house syndrome. Further, when a porous illuminant is used, molecules such as odor components are adsorbed in the pores of the illuminant, so that it is possible to adsorb odors and the like.

D5.適用形態5:
また、有機染料を含む水中に植物由来発光体を投入して光を照射することにより、染料の濃度が低下した。従って、植物由来発光体は、光の照射により有機物を分解する光触媒として機能するものと考えられる。上述の通り、植物由来発光体は、植物体を熱処理することにより得られるので、光触媒をより容易に生成することが可能である。
D5. Application form 5:
Moreover, the density | concentration of the dye fell by throwing a plant-derived light-emitting body into the water containing an organic dye, and irradiating light. Therefore, it is considered that the plant-derived luminescent material functions as a photocatalyst for decomposing organic matter by light irradiation. As described above, since the plant-derived luminescent material is obtained by heat-treating the plant body, it is possible to generate the photocatalyst more easily.

100,100a…熱処理炉
110…チャンバ
112,114…フランジ
120…ファン
130…ヒータ
RH…籾殻
RHC…籾殻炭化物
100, 100a ... Heat treatment furnace 110 ... Chamber 112, 114 ... Flange 120 ... Fan 130 ... Heater RH ... Rice husk RHC ... Rice husk carbide

Claims (18)

植物体を原料とする発光体であって、
前記植物体を酸素を含むガス中で熱処理することにより生成される
発光体。
A luminous body made from a plant body,
A luminous body produced by heat-treating the plant body in a gas containing oxygen.
植物体を原料とする発光体であって、
前記植物体を酸素を含まないガス中で熱処理した後、酸素を含むガス中で熱処理することにより生成される
発光体。
A luminous body made from a plant body,
A phosphor produced by heat-treating the plant body in a gas containing no oxygen and then heat-treating the plant body in a gas containing oxygen.
前記発光体は、多孔質である、請求項1または2記載の発光体。   The light emitter according to claim 1 or 2, wherein the light emitter is porous. 前記発光体は、前記植物体が有する細胞壁構造を有する、請求項1ないし3のいずれか記載の発光体。   The light emitter according to any one of claims 1 to 3, wherein the light emitter has a cell wall structure of the plant. 前記発光体は、カリウムの組成比が0.2%〜10%の範囲である、請求項1ないし4のいずれか記載の発光体。   The light emitter according to any one of claims 1 to 4, wherein the phosphor has a composition ratio of potassium in a range of 0.2% to 10%. 前記発光体は、炭素の組成比が0.5%〜55%の範囲である、請求項1ないし5のいずれか記載の発光体。   The light emitter according to claim 1, wherein the composition ratio of carbon is in a range of 0.5% to 55%. 前記植物体は、ケイ素集積性植物の植物体である、請求項1ないし6のいずれか記載の発光体。   The light emitting body according to any one of claims 1 to 6, wherein the plant body is a plant body of a silicon-accumulating plant. 前記植物体は、籾殻である、請求項7記載の発光体。   The light emitting body according to claim 7, wherein the plant body is rice husk. 発光体であって、
ケイ素、酸素、炭素およびカリウムとを含む
発光体。
A light emitter,
A phosphor containing silicon, oxygen, carbon and potassium.
発光体の製造方法であって、
(a)植物体を準備する工程と、
(b)前記植物体を酸素を含むガス中で熱処理する工程と
を備える、発光体の製造方法。
A method of manufacturing a light emitter,
(A) preparing a plant;
(B) The process of heat-processing the said plant body in the gas containing oxygen.
発光体の製造方法であって、
(1)植物体を準備する工程と、
(2)前記植物体を酸素を含まないガス中で熱処理する工程と、
(3)前記工程(2)において熱処理が施された植物体を、酸素を含むガス中で熱処理する工程と、
を備える、発光体の製造方法。
A method of manufacturing a light emitter,
(1) a step of preparing a plant body;
(2) a step of heat-treating the plant in a gas not containing oxygen;
(3) a step of heat-treating the plant subjected to the heat treatment in the step (2) in a gas containing oxygen;
A method of manufacturing a light emitter.
前記植物体は、ケイ素集積性植物の植物体である、請求項10または11記載の発光体の製造方法。   The method according to claim 10 or 11, wherein the plant body is a plant body of a silicon-accumulating plant. 前記植物体は、籾殻である、請求項12記載の発光体の製造方法。   The method according to claim 12, wherein the plant body is rice husk. 照明装置であって、
請求項1ないし9のいずれか記載の発光体と、
前記発光体を励起するための励起光源と
を備える、照明装置。
A lighting device,
The light emitter according to any one of claims 1 to 9,
An illumination device comprising: an excitation light source for exciting the light emitter.
洗剤であって、
請求項1ないし9のいずれか記載の発光体を含み、
前記発光体は、粉末状である、
洗剤。
A detergent,
A light emitter according to any one of claims 1 to 9,
The luminous body is in a powder form,
detergent.
化粧品用紫外線遮蔽材であって、
請求項1ないし9のいずれか記載の発光体を含み、
前記発光体は、粉末状である、
化粧品用紫外線遮蔽材。
UV shielding material for cosmetics,
A light emitter according to any one of claims 1 to 9,
The luminous body is in a powder form,
UV shielding material for cosmetics.
建築用資材であって、
請求項1ないし9のいずれか記載の発光体を含み、
前記発光体は、粉末状である、
建築用資材。
Building materials,
A light emitter according to any one of claims 1 to 9,
The luminous body is in a powder form,
Building materials.
光触媒であって、
請求項1ないし9のいずれか記載の発光体を含む
光触媒。
A photocatalyst,
A photocatalyst comprising the light emitter according to claim 1.
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