JP2015531413A - ケイ酸塩発光材料、及び、その製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ケイ酸塩発光材料とその製造方法に関する。【解決手段】ケイ酸塩発光材料は以下の化学式を有する:(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn。ここで、@はコーティングを表し、Mnはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dzはシェルを形成する。AはSr,Ca,Mg及びZnの少なくとも一つから選択され、DはFまたはClであり、MはAg,Au,Pt,Pd,及びCuの少なくとも一つから選択され、0.001<x≰0.15,0<y≰0.5,0≰z≰0.5である。nは、Mとケイ酸塩発光材料のSiのモル比であり、0<n≰1?10−2である。上述のケイ酸塩発光材料は金属ナノ粒子を包封することによりコアシェル構造となり、発光材料の内部量子効率を有効に高め、さらに、金属ナノ粒子表面のプラズマ効果により、ケイ酸塩発光材料の発光効率を高めさせる。なお、ケイ酸塩発光材料の製造方法は技術が簡単で、設備要件が低く、汚染が少なく、制御が容易で、工業的製造に適する。
Description
本発明は、発光材料技術の分野に関し、特にケイ酸塩発光材料とその製造方法に関する。
白色LED(light emitting diodes)には高性能、超寿命、小型、高速応答、無公害、省エネなどの利点があるため、ますます多くの注目を集めてきている。
白色光を実現するための主たる方法の一つは、青色GaNチップと黄色YAG:Ce蛍光体との組合わせで、白色光を作ることである。しかし、この方法は、演色指数が低いという欠点がある。
もう1つの方法では、近紫外線LEDチップと赤、緑及び青色蛍光体を使用して、白色光LEDを組合わせることである。この方法では発光効率が高く、色温度が調整可能であり、高い演色性があるため、広く研究され、研究の主流になっている。
このため、紫外線と近紫外線に励起されたLED3色蛍光体は広く研究されている。その中で、ケイ酸塩系に基づく発光材料は、豊富な原材料、安価、幅広い適応性、適度の合成温度、高い安定性及び他の利点があるため、広く関心がもたれている。
二価ユーロビウムイオンにより活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩発光材料はとてもよい緑色発光材料である。YAG発光材料と比較して、アルカリ土類金属オルト珪酸塩発光材料には、より広い励起スペクトルがあり、より良い色純度がある。しかし、この発光材料には発光効率が低く、演色性が乏しい等の欠点がある。
このため、高発光効率を有するケイ酸塩発光材料を提供することが必要とされる。
ケイ酸塩発光材料は以下の化学式を有する。
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
ここで、@はコーティングを表し、Mはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,DzはMをコーティングして、シェルを形成する。
AはSr,Ca,Mg及びZnの少なくとも一つから選択され、DはFまたはClであり、Mは、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択される金属ナノ粒子であり、
0.001<x≦0.15,0<y≦0.5,0≦z≦0.5である。
nは、Mとケイ酸塩発光材料のSiのモル比であり、0<n≦1×10−2である。
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
ここで、@はコーティングを表し、Mはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,DzはMをコーティングして、シェルを形成する。
AはSr,Ca,Mg及びZnの少なくとも一つから選択され、DはFまたはClであり、Mは、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択される金属ナノ粒子であり、
0.001<x≦0.15,0<y≦0.5,0≦z≦0.5である。
nは、Mとケイ酸塩発光材料のSiのモル比であり、0<n≦1×10−2である。
1つの実施例では、0.005≦x≦0.10である。
1つの実施例では、0.05≦y≦0.2である。
1つの実施例では、0.01≦z≦0.2である。
1つの実施例では、1×10−4≦n≦5×10−3である。
1つの実施例では、0.05≦y≦0.2である。
1つの実施例では、0.01≦z≦0.2である。
1つの実施例では、1×10−4≦n≦5×10−3である。
ケイ酸塩発光材料において、金属ナノ粒子に対しコーティングをし、コアシェル構造を形成し、Mはコアとして、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dzはシェルとして機能することにより、ケイ酸塩の内部量子効率を向上させる。
さらに、金属ナノ粒子表面のプラズマ効果により、同じ励起条件の下で放出光の波長を変えずに、ケイ酸塩発光材料の発光効率を大幅に増大させる。
ユウロピウムをドープした従来のケイ酸塩発光材料と比較して、前述のケイ酸塩発光材料は多くの利点があり、例えば発光効率が高く、演色性が良く、ユウロピウムをドープしたケイ酸塩発光材料の優れた安定性も有する。
ユウロピウムをドープした従来のケイ酸塩発光材料と比較して、前述のケイ酸塩発光材料は多くの利点があり、例えば発光効率が高く、演色性が良く、ユウロピウムをドープしたケイ酸塩発光材料の優れた安定性も有する。
ケイ酸塩発光材料の製造方法は以下のステップを含む:
金属Mの塩溶液、添加剤及び還元剤を混合し、反応させることにより、金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液を得る。ここで、Mは金属ナノ粒子であって、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択される。
金属Mの塩溶液、添加剤及び還元剤を混合し、反応させることにより、金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液を得る。ここで、Mは金属ナノ粒子であって、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択される。
Stober法を使用して、SiのMに対するモル比をnとして、前述の金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液の中にエタノールと水の混合溶媒、アンモニア及びテトラエチルオルソシリケートを添加、攪拌し、反応させ、金属ナノ粒子Mの外層にSiO2をコーティングして、SiO2@Mnを含有するコロイド溶液を得る。次いで、コロイド溶液のSiO2@Mnを分離し、乾燥して、SiO2@Mn粉末を得ることとする。ここで、@はコーティングを表し、0<n≦1×10−2である。
BaはAに対するモル比を(1−y):yとし、BaとAのモル量の合計はEu、Siに対するモル比を(2−x):x:1として、Ba,A,Eu及びSiO2@Mn粉末を秤量し、混合して、混合物を得る。その混合物を600℃〜1000℃の温度で、2〜10時間前処理し、還元雰囲気で1000°C〜1400°Cの温度で、1〜8時間還元、冷却して、以下の化学式を有するケイ酸塩発光材料を得る:
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
Mはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,DzはMをコーティングして、シェルを形成する。
AはSr,Ca,Mg及びZnの少なくとも一つから選択され、DはF又はClであり、0.001<x≦0.15,0<y≦0.5,0≦z≦0.5である。
1つの実施例において、金属Mの塩溶液はAgNO3,AuCl3・HCl・4H2O、H2PtCl6・6H2O,PdCl2・2H2O及びCu(NO3)2の少なくとも一つの塩溶液から選択される。
1つの実施例では、添加物は、ポリビニルピロリドン、クエン酸ナトリウム、セチルトリメチル臭化アンモニウム、ラウリル硫酸ナトリウム、および硫酸ドデシルナトリウムの少なくとも一つから選択される。
金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液の添加物の濃度は、1×10−4g/mL〜5×10−2g/mLの範囲とされる。還元剤は、ヒドラジンヒドラート、アスコルビン酸、クエン酸ナトリウム、および水素化ホウ素ナトリウムの少なくとも一つから選択され、還元剤と、金属Mを含む塩溶液の金属イオンとのモル比は、3.6:1〜18:1の範囲とする。
1つの実施例では、金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液にポリビニルピロリドンの水溶液を添加することにより、金属ナノ粒子Mの表面を処理するステップが含まれ、ここで、ポリビニルピロリドンの水溶液の濃度は、0.005g/mL〜0.1g/mLの範囲とする。
1つの実施例では、Baの源化合物は、少なくともBaの炭酸塩、塩化物、酸化物、硝酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択され、Aの源化合物は、少なくともAの炭酸塩、酸化物、硝酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択され、Euの源化合物は、少なくともEuの炭酸塩、酸化物、硝酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択される。
ケイ酸塩発光材料の製造方法は、先ずゾル―ゲル法を用い、SiO2@Mを製造して、次いで、高温固相法を用い、SiO2@Mをシリコンの供給源として、Sr,A,及びEuに対応する化合物と、金属ナノ粒子に対してコーティングがされたケイ酸塩発光材料((Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn)を製造し、金属ナノ粒子に対しコーティングをすることでケイ酸塩発光材料の発光効率を高める。この方法はシンプルであり、設備要件が低く、汚染が少なく、制御が容易で、工業的製造に適する。
図1は1実施例によるケイ酸塩発光材料を製造する方法を示すフローチャートである。
図2は実施例4で製造された発光材料が460nmの波長で励起される発光スペクトルのグラフ表示である。曲線1はAgに対してコーティングされているBa1.99SiO4:Eu0.01:F0.1@Ag2.5×10(^−4)発光材料の発光スペクトルであり、曲線2はAgに対してコーティングがされていないBa1.99SiO4:Eu0.01:F0.1発光材料の発光スペクトルである。
図2は実施例4で製造された発光材料が460nmの波長で励起される発光スペクトルのグラフ表示である。曲線1はAgに対してコーティングされているBa1.99SiO4:Eu0.01:F0.1@Ag2.5×10(^−4)発光材料の発光スペクトルであり、曲線2はAgに対してコーティングがされていないBa1.99SiO4:Eu0.01:F0.1発光材料の発光スペクトルである。
図面を参照するに当たって、ケイ酸塩発光材料とその製造方法の一実施例について説明する。
1つの実施例におけるケイ酸塩発光材料は以下の化学式を有する:
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
@はコーティングを表し、Mはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,DzはMをコーティングして、シェルを形成する。
1つの実施例におけるケイ酸塩発光材料は以下の化学式を有する:
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
@はコーティングを表し、Mはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,DzはMをコーティングして、シェルを形成する。
AはSr,Ca,Mg及びZnの少なくとも一つから選択され、DはF又はClであり、Mは、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択される金属ナノ粒子である。
xは、0.001<x≦0.15,好ましくは0.005≦x≦0.10である。
yは、0<y≦0.5,好ましくは0.05≦y≦0.2である。
zは、0≦z≦0.5,好ましくは0.01≦z≦0.2である。
nは、Mとケイ酸塩発光材料のSiのモル比であり、0<n≦1×10−2,好ましくは1×10−4≦n≦5×10−3である。
yは、0<y≦0.5,好ましくは0.05≦y≦0.2である。
zは、0≦z≦0.5,好ましくは0.01≦z≦0.2である。
nは、Mとケイ酸塩発光材料のSiのモル比であり、0<n≦1×10−2,好ましくは1×10−4≦n≦5×10−3である。
ケイ酸塩発光材料は、金属ナノ粒子に対してコーティングをし、コアシェル構造を形成し、Mはコアとして、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dzはシェルとして機能することにより、ケイ酸塩の内部量子効率を向上させる。
さらに、金属ナノ粒子表面のプラズマ効果により、同じ励起条件の下で放出光の波長を変えずに、ケイ酸塩発光材料の発光効率を大幅に増大させる。
ユウロピウムをドープした従来のケイ酸塩発光材料と比較して、前述のケイ酸塩発光材料は多くの利点があり、例えば発光効率が高く、演色性が良く、ユウロピウムをドープしたケイ酸塩発光材料の優れた安定性も有する。
さらに、図1に示されるように、本実施例において、ケイ酸塩発光材料の製造方法は以下のステップを含む。
ステップS110
金属Mの塩溶液、添加剤及び還元剤を混合し、反応させることにより、金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液を得る。ここで、Mは金属ナノ粒子であって、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択される。
金属Mの塩溶液、添加剤及び還元剤を混合し、反応させることにより、金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液を得る。ここで、Mは金属ナノ粒子であって、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択される。
本実施例において、金属Mの塩溶液はAgNO3,AuCl3・HCl・4H2O,H2PtCl6・6H2O,PdCl2・2H2O及びCu(NO3)2の少なくとも一つの塩溶液から選択される。溶媒は、水、或いは、エタノールである。
添加物は、ポリビニルピロリドン(PVP)、クエン酸ナトリウム、セチルトリメチル臭化アンモニウム、ラウリル硫酸ナトリウム、および硫酸ドデシルナトリウムの少なくとも一つから選択される。金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液の添加物の濃度は、1×10−4g/mL〜5×10−2g/mLの範囲とされる。
還元剤は、ヒドラジンヒドラート、アスコルビン酸、クエン酸ナトリウム、および水素化ホウ素ナトリウムの少なくとも一つから選択される。還元剤と、金属Mを含む塩溶液の金属イオンとのモル比は、3.6:1〜18:1の範囲とする。
さらに、本実施例において、金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液にポリビニルピロリドンの水溶液を添加することにより、金属ナノ粒子Mの表面を処理するステップが含まれ、ここで、ポリビニルピロリドンの水溶液の濃度は、0.005g/mL〜0.1g/mLの範囲とする。
ステップS120
Stober法を使用して、SiのMに対するモル比をnとして、前述の金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液の中にエタノールと水の混合溶媒、アンモニア及びテトラエチルオルソシリケートを添加、攪拌し、反応させ、金属ナノ粒子Mの外層にSiO2をコーティングして、SiO2@Mnを含有するコロイド溶液を得る。次いで、コロイド溶液のSiO2@Mnを分離し、乾燥して、SiO2@Mn粉末を得ることとする。ここで、@はコーティングを表し、0<n≦1×10−2である。
Stober法を使用して、SiのMに対するモル比をnとして、前述の金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液の中にエタノールと水の混合溶媒、アンモニア及びテトラエチルオルソシリケートを添加、攪拌し、反応させ、金属ナノ粒子Mの外層にSiO2をコーティングして、SiO2@Mnを含有するコロイド溶液を得る。次いで、コロイド溶液のSiO2@Mnを分離し、乾燥して、SiO2@Mn粉末を得ることとする。ここで、@はコーティングを表し、0<n≦1×10−2である。
ステップS130
BaはAに対するモル比を(1−y):yとし、BaとAのモル量の合計は、Eu,Siに対するモル比を(2−x):x:1として、Ba,A,Eu及びSiO2@Mn粉末を秤量し、混合して、混合物を得る。
BaはAに対するモル比を(1−y):yとし、BaとAのモル量の合計は、Eu,Siに対するモル比を(2−x):x:1として、Ba,A,Eu及びSiO2@Mn粉末を秤量し、混合して、混合物を得る。
得られた混合物を2〜10時間、600℃〜1000℃の温度で前処理して、その後、還元雰囲気で1000℃〜1400℃の温度で1〜8時間還元し、冷却して、以下の化学式を有するケイ酸塩発光材料を得る。
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
Mはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,DzはMをコーティングして、シェルを形成する。Aは、Sr,Ca,Mg及びZnの少なくとも一つから選択され、DはF又はClであり、0.001<x≦0.15,0<y≦0.5,0≦z≦0.5である。
本実施例では、Baの原材料は、少なくともBaの炭酸塩、塩化物、酸化物、硝酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択される。Aの原材料は、少なくともAの酸化物、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択される。Euの原材料は、少なくともEuの酸化物、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択される。
還元雰囲気は、N2とH2の混合ガス雰囲気、CO還元雰囲気或いは純H2還元雰囲気である。
ケイ酸塩発光材料の製造方法は、先ずゾル―ゲル法を用い、SiO2@Mを製造して、次いで、高温固相法を用い、SiO2@Mをシリコンの供給源として、Sr,A,及びEuに対応する化合物と、金属ナノ粒子に対してコーティングがされたケイ酸塩発光材料((Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn)を製造し、金属ナノ粒子に対してコーティングがされることでケイ酸塩発光材料の発光効率を高める。この方法はシンプルであり、設備要件が低く、汚染が少なく、制御が容易で、工業的製造に適する。
具体例として、ケイ酸塩発光材料の組成、その製造方法、およびその性能を示すために以下で説明される。
実施例1
高温固相法による(Ba0.9Sr0.1)1.85SiO4:Eu0.15,Cl0.20@Pt1×10(^−2)の製造
高温固相法による(Ba0.9Sr0.1)1.85SiO4:Eu0.15,Cl0.20@Pt1×10(^−2)の製造
金属ナノ粒子Ptを含有するコロイド溶液の準備
51.8mgの塩化白金酸(H2PtCl6・6H2O)を、17mLの脱イオン水に溶解させる。塩化白金酸が完全に溶けた後に、40.0mgのクエン酸ナトリウムと60.0mgのラウリル硫酸ナトリウムを、磁力攪拌させながら塩化白金酸水溶液に溶解させる。1.9mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLの脱イオン水に溶解させ、5×10−3mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10mLを得る。10mLのヒドラジンヒドラート溶液(5×10−2mol/L)は同時に準備される。磁力攪拌させながら、水素化ホウ素ナトリウム溶液0.4mLを塩化白金酸水溶液に滴下して添加し、5分間攪拌反応させた後、ヒドラジンヒドラート(5×10−2mol/L)2.6mLを塩化白金酸水溶液に滴下して添加する。その後40分反応を続け、Ptの含量を5×10−3mol/Lとする金属ナノ粒子Ptを含有するコロイド溶液を10mL得る。
51.8mgの塩化白金酸(H2PtCl6・6H2O)を、17mLの脱イオン水に溶解させる。塩化白金酸が完全に溶けた後に、40.0mgのクエン酸ナトリウムと60.0mgのラウリル硫酸ナトリウムを、磁力攪拌させながら塩化白金酸水溶液に溶解させる。1.9mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLの脱イオン水に溶解させ、5×10−3mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10mLを得る。10mLのヒドラジンヒドラート溶液(5×10−2mol/L)は同時に準備される。磁力攪拌させながら、水素化ホウ素ナトリウム溶液0.4mLを塩化白金酸水溶液に滴下して添加し、5分間攪拌反応させた後、ヒドラジンヒドラート(5×10−2mol/L)2.6mLを塩化白金酸水溶液に滴下して添加する。その後40分反応を続け、Ptの含量を5×10−3mol/Lとする金属ナノ粒子Ptを含有するコロイド溶液を10mL得る。
界面活性剤の処理
金属ナノ粒子Ptを5×10−3mol/L含有する10mLのコロイド溶液はビーカーに秤量され、PVP溶液(0.02g/mL)が4mL加えられて、金属ナノ粒子Ptを含有する表面処理されたコロイド溶液を得るために18時間磁力撹拌される。
金属ナノ粒子Ptを5×10−3mol/L含有する10mLのコロイド溶液はビーカーに秤量され、PVP溶液(0.02g/mL)が4mL加えられて、金属ナノ粒子Ptを含有する表面処理されたコロイド溶液を得るために18時間磁力撹拌される。
SiO2@Pt1×10(^−2)の準備
無水エタノール25mL、アンモニア5mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.2mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。8時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Pt1×10(^−2)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
無水エタノール25mL、アンモニア5mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.2mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。8時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Pt1×10(^−2)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
(Ba0.9Sr0.1)1.85SiO4:Eu0.15,Cl0.20@Pt1×10(^−2)の製造
1.2352gの炭酸バリウム(BaCO3)、0.1092gの炭酸ストロンチウム(SrCO3)、0.1452gのユウロピウム炭酸塩(Eu2(CO3)3)、0.0832gの塩化バリウム(BaCl2)、および0.2524gのSiO2@Pt1×10(^−2)粉末が秤量され、めのう乳ばちの中で研磨され、混合されて、その混合物を10時間600℃で加熱し、その後、CO還元雰囲気下の管炉で、1300℃で1時間焼結し、室温に冷却して、金属ナノ粒子Pt金属ナノ粒子Ptに対してコーティングがされた(Ba0.9Sr0.1)1.85SiO4:Eu0.15,Cl0.20@Pt1×10(^−2)の発光材料が得られる。
1.2352gの炭酸バリウム(BaCO3)、0.1092gの炭酸ストロンチウム(SrCO3)、0.1452gのユウロピウム炭酸塩(Eu2(CO3)3)、0.0832gの塩化バリウム(BaCl2)、および0.2524gのSiO2@Pt1×10(^−2)粉末が秤量され、めのう乳ばちの中で研磨され、混合されて、その混合物を10時間600℃で加熱し、その後、CO還元雰囲気下の管炉で、1300℃で1時間焼結し、室温に冷却して、金属ナノ粒子Pt金属ナノ粒子Ptに対してコーティングがされた(Ba0.9Sr0.1)1.85SiO4:Eu0.15,Cl0.20@Pt1×10(^−2)の発光材料が得られる。
実施例2
高温固相法によるBa1.99SiO4:Eu0.01@Au5×10(^−3)の製造
高温固相法によるBa1.99SiO4:Eu0.01@Au5×10(^−3)の製造
金属ナノ粒子Auを含有するコロイド溶液の準備
10.3mgのクロロ金酸(AuCl3・HCl・4H2O)が16.8mLの脱イオン水に溶解される。クロロ金酸が完全に溶けた後に、14.0mgのクエン酸ナトリウムと6mgのセチルトリメチル臭化アンモニウムを、磁力攪拌させながらクロロ金酸水溶液に溶解させる。1.9mgの水素化ホウ素ナトリウムと17.6mgのアスコルビン酸をそれぞれ10mLの脱イオン水に溶解させ、濃度5×10−3mol/Lの水素化ホウ素ナトリウム溶液10mLと、濃度1×10−2mol/Lのアスコルビン酸10mLを得ることとする。磁力攪拌させながら、まず水素化ホウ素ナトリウム溶液0.08mLをクロロ金酸水溶液に加え、5分間攪拌反応させた後、濃度1×10−2mol/Lのアスコルビン酸溶液3.12mLをクロロ金酸水溶液に加える。30分反応を続け、20mLのAuの含量を2.5×10−3mol/Lとする金属ナノ粒子Auを含有するコロイド溶液を得る。
10.3mgのクロロ金酸(AuCl3・HCl・4H2O)が16.8mLの脱イオン水に溶解される。クロロ金酸が完全に溶けた後に、14.0mgのクエン酸ナトリウムと6mgのセチルトリメチル臭化アンモニウムを、磁力攪拌させながらクロロ金酸水溶液に溶解させる。1.9mgの水素化ホウ素ナトリウムと17.6mgのアスコルビン酸をそれぞれ10mLの脱イオン水に溶解させ、濃度5×10−3mol/Lの水素化ホウ素ナトリウム溶液10mLと、濃度1×10−2mol/Lのアスコルビン酸10mLを得ることとする。磁力攪拌させながら、まず水素化ホウ素ナトリウム溶液0.08mLをクロロ金酸水溶液に加え、5分間攪拌反応させた後、濃度1×10−2mol/Lのアスコルビン酸溶液3.12mLをクロロ金酸水溶液に加える。30分反応を続け、20mLのAuの含量を2.5×10−3mol/Lとする金属ナノ粒子Auを含有するコロイド溶液を得る。
界面活性剤の処理
金属ナノ粒子Auを2.5×10−3mol/L含有する8mLのコロイド溶液はビーカーに秤量され、PVP溶液(0.1g/mL)が2mL加えられて、金属ナノ粒子Auを含有する表面処理されたコロイド溶液を得るために8時間磁力撹拌される。
金属ナノ粒子Auを2.5×10−3mol/L含有する8mLのコロイド溶液はビーカーに秤量され、PVP溶液(0.1g/mL)が2mL加えられて、金属ナノ粒子Auを含有する表面処理されたコロイド溶液を得るために8時間磁力撹拌される。
SiO2@Au5×10(^−3)の準備
無水エタノール20mL、アンモニア4mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。
3時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Au5×10(^−3)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
無水エタノール20mL、アンモニア4mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。
3時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Au5×10(^−3)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
Ba1.99SiO4:Eu0.01@Au5×10(^−3)の製造
1.2205gの酸化バリウム(BaO)、0.0070gの酸化ユウロピウム(Eu2O3)、および0.2524gのSiO2@Au5×10(^−3)粉末が秤量され、めのう乳ばちの中で研磨され、混合される。その混合物を4時間800℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1000℃で4時間焼結し、室温に冷却して、金属ナノ粒子Auに対してコーティングがされたBa1.99SiO4:Eu0.01@Au5×10(^−3)の発光材料が得られる。
1.2205gの酸化バリウム(BaO)、0.0070gの酸化ユウロピウム(Eu2O3)、および0.2524gのSiO2@Au5×10(^−3)粉末が秤量され、めのう乳ばちの中で研磨され、混合される。その混合物を4時間800℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1000℃で4時間焼結し、室温に冷却して、金属ナノ粒子Auに対してコーティングがされたBa1.99SiO4:Eu0.01@Au5×10(^−3)の発光材料が得られる。
実施例3
高温固相法による(Ba0.5Ca0.5)1.999SiO4:Eu0.001,F0.5@Pd1×10(^−5)の製造
高温固相法による(Ba0.5Ca0.5)1.999SiO4:Eu0.001,F0.5@Pd1×10(^−5)の製造
金属ナノ粒子Pdを含有するコロイド溶液の準備
0.22mgの塩化パラジウム(PdCl2・2H2O)を、19mLの脱イオン水に溶解させる。塩化パラジウムが完全に溶けた後に、11.0mgのクエン酸ナトリウムと4.0mgのラウリル硫酸ナトリウムを、磁力攪拌させながらパラジウム塩化物水溶液に溶解させる。3.8mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLの脱イオン水に溶解させ、1×10−2mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム還元溶液を得る。磁力攪拌させながら、濃度が1×10−2mol/Lの1mLの水素化ホウ素ナトリウム液が、パラジウム塩化物水溶液に素早く加えられる。その後20分反応を続け、Pdの含量を5×10−5mol/Lとする金属ナノ粒子Pdを含有するコロイド溶液20mLが得られる。
0.22mgの塩化パラジウム(PdCl2・2H2O)を、19mLの脱イオン水に溶解させる。塩化パラジウムが完全に溶けた後に、11.0mgのクエン酸ナトリウムと4.0mgのラウリル硫酸ナトリウムを、磁力攪拌させながらパラジウム塩化物水溶液に溶解させる。3.8mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLの脱イオン水に溶解させ、1×10−2mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム還元溶液を得る。磁力攪拌させながら、濃度が1×10−2mol/Lの1mLの水素化ホウ素ナトリウム液が、パラジウム塩化物水溶液に素早く加えられる。その後20分反応を続け、Pdの含量を5×10−5mol/Lとする金属ナノ粒子Pdを含有するコロイド溶液20mLが得られる。
界面活性剤の処理
金属ナノ粒子Pdを5×10−5mol/L含有する1.5mLのコロイド溶液はビーカーに秤量され、PVP溶液(0.005g/mL)が8mL加えられて、金属ナノ粒子Pdを含有する表面処理されたコロイド溶液を得るために16時間磁力撹拌される。
金属ナノ粒子Pdを5×10−5mol/L含有する1.5mLのコロイド溶液はビーカーに秤量され、PVP溶液(0.005g/mL)が8mL加えられて、金属ナノ粒子Pdを含有する表面処理されたコロイド溶液を得るために16時間磁力撹拌される。
SiO2@Pd1×10(^−5)の準備
無水エタノール40mL、アンモニア8mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.8mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。5時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Pd1×10(^−5)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
無水エタノール40mL、アンモニア8mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.8mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。5時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Pd1×10(^−5)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
(Ba0.5Ca0.5)1.999SiO4:Eu0.001,F0.5@Pd1×10(^−5)の製造
0.1958gの硝酸バリウム(Ba(NO3)2)、0.6560gの硝酸カルシウム(Ca(NO3)2)、0.0014gの硝酸ユウロピウム(Eu(NO3)3)、0.1753gのフッ化バリウム(BaF2)、および0.2526gのSiO2@Pd1×10(^−5)粉末が秤量され、めのう乳ばちの中で研磨され、混合されて、その混合物を2時間1000℃で加熱し、その後、H2還元雰囲気下の管炉で、1300℃で8時間焼結し、室温に冷却して、金属ナノ粒子Pdに対してコーティングがされた(Ba0.5Ca0.5)1.999SiO4:Eu0.001,F0.5@Pd1×10(^−5)の発光材料が得られる。
0.1958gの硝酸バリウム(Ba(NO3)2)、0.6560gの硝酸カルシウム(Ca(NO3)2)、0.0014gの硝酸ユウロピウム(Eu(NO3)3)、0.1753gのフッ化バリウム(BaF2)、および0.2526gのSiO2@Pd1×10(^−5)粉末が秤量され、めのう乳ばちの中で研磨され、混合されて、その混合物を2時間1000℃で加熱し、その後、H2還元雰囲気下の管炉で、1300℃で8時間焼結し、室温に冷却して、金属ナノ粒子Pdに対してコーティングがされた(Ba0.5Ca0.5)1.999SiO4:Eu0.001,F0.5@Pd1×10(^−5)の発光材料が得られる。
実施例4
高温固相法によるBa1.99SiO4:Eu0.01:F0.1@Ag2.5×10(^−4)の製造
高温固相法によるBa1.99SiO4:Eu0.01:F0.1@Ag2.5×10(^−4)の製造
金属ナノ粒子Agを含有するコロイド溶液の準備
3.4mgの硝酸銀(AgNO3)は18.4mLの脱イオン水に溶解されて、硝酸銀が完全に溶けた後に、42mgのクエン酸ナトリウムを秤量し、磁力攪拌させながら硝酸銀水溶液に溶解させる。5.7mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLの脱イオン水に溶解させ、1.5×10−2mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム溶液10mLを得る。磁力攪拌させながら、1.6mLの水素化ホウ素ナトリウム液(1.5×10−2mol/L)が、硝酸銀水溶液に加えられる。10分反応を続け、20mLのAgの含量を1×10−3mol/LとするAgナノ粒子を含有するコロイド溶液を得ることとする。
3.4mgの硝酸銀(AgNO3)は18.4mLの脱イオン水に溶解されて、硝酸銀が完全に溶けた後に、42mgのクエン酸ナトリウムを秤量し、磁力攪拌させながら硝酸銀水溶液に溶解させる。5.7mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLの脱イオン水に溶解させ、1.5×10−2mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム溶液10mLを得る。磁力攪拌させながら、1.6mLの水素化ホウ素ナトリウム液(1.5×10−2mol/L)が、硝酸銀水溶液に加えられる。10分反応を続け、20mLのAgの含量を1×10−3mol/LとするAgナノ粒子を含有するコロイド溶液を得ることとする。
界面活性剤の処理
金属ナノ粒子Agを含有する1×10−3mol/Lのコロイド溶液が、ビーカーに1.2mL秤量され、0.01g/mLのPVPが10mL加えられて、表面処理された金属ナノ粒子Agを含有するコロイド溶液を得るために12時間磁力撹拌される
金属ナノ粒子Agを含有する1×10−3mol/Lのコロイド溶液が、ビーカーに1.2mL秤量され、0.01g/mLのPVPが10mL加えられて、表面処理された金属ナノ粒子Agを含有するコロイド溶液を得るために12時間磁力撹拌される
SiO2@Ag2.5×10(^−4)の準備
無水エタノール30mL、アンモニア7.2mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.2mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。
6時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Ag2.5×10(^−4)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
無水エタノール30mL、アンモニア7.2mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.2mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。
6時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Ag2.5×10(^−4)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
Ba1.99SiO4:Eu0.01:F0.1@Ag2.5×10(^−4)の製造
1.1898gの酸化バリウム(BaO)、0.0070gの酸化ユウロピウム(Eu2O3)、0.0350gのフッ化バリウム(BaF2)、および0.2524gのSiO2@Ag2.5×10(^−4)粉末が秤量され、めのう乳ばちの中で研磨、混合されて、その混合物を、2時間800℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1250℃で4時間焼結、還元し、室温に冷却して、Ba1.99SiO4:Eu0.01:F0.1@Ag2.5×10(^−4)の発光材料が得られる。
1.1898gの酸化バリウム(BaO)、0.0070gの酸化ユウロピウム(Eu2O3)、0.0350gのフッ化バリウム(BaF2)、および0.2524gのSiO2@Ag2.5×10(^−4)粉末が秤量され、めのう乳ばちの中で研磨、混合されて、その混合物を、2時間800℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1250℃で4時間焼結、還元し、室温に冷却して、Ba1.99SiO4:Eu0.01:F0.1@Ag2.5×10(^−4)の発光材料が得られる。
図2は、本実施例で製造された、Agに対してコーティングがされたBa1.99SiO4:Eu0.01:F0.1@Ag2.5×10(^−4)発光材料と、Agに対してコーティングがされないBa1.99SiO4:Eu0.01:F0.1発光材料は、460nmの波長で励起される発光スペクトルのグラフ表示である。
図2において明らかなように、505nmにおいて発光ピークが見られ、金属ナノ粒子に対してコーティングがされたケイ酸塩発光材料は、金属ナノ粒子に対してコーティングがされていないケイ酸塩発光材料と比較して発光強度が35%増強された。
実施例5
高温固相法による(Ba0.8Mg0.2)1.95SiO4:Eu0.05@Ag5×10(^−4)の製造
高温固相法による(Ba0.8Mg0.2)1.95SiO4:Eu0.05@Ag5×10(^−4)の製造
金属ナノ粒子Agを含有するコロイド溶液の準備
0.0429gの硝酸銀(AgNO3)、0.0733gのクエン酸ナトリウム、および0.05gのPVPは秤量され、0.025mol/LのAgNO3水溶液10mL、0.025mol/Lのクエン酸ナトリウム水溶液10mL、5mg/mLのPVP水溶液10mLを配合する。
0.0429gの硝酸銀(AgNO3)、0.0733gのクエン酸ナトリウム、および0.05gのPVPは秤量され、0.025mol/LのAgNO3水溶液10mL、0.025mol/Lのクエン酸ナトリウム水溶液10mL、5mg/mLのPVP水溶液10mLを配合する。
AgNO3水溶液2mLを脱イオン水30mLに加えて、次に、攪拌しながらPVP水溶液4mLを加える。
混合物溶液を100℃に加熱した後に、クエン酸ナトリウム水溶液4mLをその溶液に滴下して添加し、15分間反応して、1×10−3mol/L濃度のAgナノ粒子を含有するコロイド溶液40mLを得ることとする。
混合物溶液を100℃に加熱した後に、クエン酸ナトリウム水溶液4mLをその溶液に滴下して添加し、15分間反応して、1×10−3mol/L濃度のAgナノ粒子を含有するコロイド溶液40mLを得ることとする。
界面活性剤の処理
金属ナノ粒子Agを含有する1×10−3mol/Lのコロイド溶液を、ビーカーに5mL計りとり、0.06g/mLのPVPを6mL加え、15時間磁力攪拌し、表面処理された金属ナノ粒子Agを含有するコロイド溶液が得られる。
金属ナノ粒子Agを含有する1×10−3mol/Lのコロイド溶液を、ビーカーに5mL計りとり、0.06g/mLのPVPを6mL加え、15時間磁力攪拌し、表面処理された金属ナノ粒子Agを含有するコロイド溶液が得られる。
SiO2@Ag5×10(^−4)の準備
無水エタノール35mL、アンモニア8mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.5mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。2時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Ag5×10(^−4)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
無水エタノール35mL、アンモニア8mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.5mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。2時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Ag5×10(^−4)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
(Ba0.8Mg0.2)1.95SiO4:Eu0.05@Ag5×10(^−4)の製造
1.4062gのバリウムオキサラート(BaC2O4)、0.1752gのマグネシウムオキサラート(MgC2O4)、0.0567gのユウロピウムオキサラート(Eu2(C2O4)3)、および0.2524gのSiO2@Ag5×10(^−4)粉末は秤量され、めのう乳ばちの中で研磨、混合されて、その混合物を5時間900℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1150℃で6時間焼結、還元し、室温に冷却して、(Ba0.8Mg0.2)1.95SiO4:Eu0.05@Ag5×10(^−4)の発光材料が得られる。
1.4062gのバリウムオキサラート(BaC2O4)、0.1752gのマグネシウムオキサラート(MgC2O4)、0.0567gのユウロピウムオキサラート(Eu2(C2O4)3)、および0.2524gのSiO2@Ag5×10(^−4)粉末は秤量され、めのう乳ばちの中で研磨、混合されて、その混合物を5時間900℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1150℃で6時間焼結、還元し、室温に冷却して、(Ba0.8Mg0.2)1.95SiO4:Eu0.05@Ag5×10(^−4)の発光材料が得られる。
実施例6
高温固相法による(Ba0.7Sr0.2Mg0.1)1.9SiO4:Eu0.1,Cl0.01@Cu1×10(^−4)の製造
高温固相法による(Ba0.7Sr0.2Mg0.1)1.9SiO4:Eu0.1,Cl0.01@Cu1×10(^−4)の製造
Cuナノ粒子を含有するコロイド溶液の準備
1.6mgの硝酸銅は16mLのエタノール系に溶解されて、硝酸銅が完全に溶けた後に、12mgのPVPを攪拌しながら添加する。0.4mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLのエタノール系に溶解させ、1×10−3mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウムアルコール溶液を得ることとする。水素化ホウ素ナトリウムアルコール溶液4mLを銅の硝酸塩溶液に滴下して添加し、10分の攪拌と反応を続け、20mLの4×10−4mol/Lとする金属ナノ粒子Cuを含有するコロイド溶液を得る。
1.6mgの硝酸銅は16mLのエタノール系に溶解されて、硝酸銅が完全に溶けた後に、12mgのPVPを攪拌しながら添加する。0.4mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLのエタノール系に溶解させ、1×10−3mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウムアルコール溶液を得ることとする。水素化ホウ素ナトリウムアルコール溶液4mLを銅の硝酸塩溶液に滴下して添加し、10分の攪拌と反応を続け、20mLの4×10−4mol/Lとする金属ナノ粒子Cuを含有するコロイド溶液を得る。
界面活性剤の処理
金属ナノ粒子Cuを含有する4×10−4mol/Lのコロイド溶液を、ビーカーに1.5mL計りとり、0.03g/mLのPVP5mLを加え、10時間磁力攪拌し、表面処理された金属ナノ粒子Cuを含有するコロイド溶液を得る。
金属ナノ粒子Cuを含有する4×10−4mol/Lのコロイド溶液を、ビーカーに1.5mL計りとり、0.03g/mLのPVP5mLを加え、10時間磁力攪拌し、表面処理された金属ナノ粒子Cuを含有するコロイド溶液を得る。
SiO2@Cu1×10(^−4)の準備
無水エタノール15mL、アンモニア3mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.4mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。4時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Cu1×10(^−4)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
無水エタノール15mL、アンモニア3mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.4mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。4時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Cu1×10(^−4)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
(Ba0.7Sr0.2Mg0.1)1.9SiO4:Eu0.1,Cl0.01@Cu1×10(^−4)の製造
1.3537gの酢酸バリウム(Ba(CH3COO)2)、0.3127gの酢酸ストロンチウム(Sr(CH3COO)2)、0.1082gの酢酸マグネシウム(Mg(CH3COO)2)、0.1316gの酢酸ユーロピウム(Eu(CH3COO)3)、0.0042gの塩化バリウム(BaCl2)、および0.2524gのSiO2@Cu1×10(^−4)粉末を秤量し、めのう乳ばちの中で研磨、混合して、その混合物を6時間700℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1350℃で6時間焼結、還元し、室温に冷却して、(Ba0.7Sr0.2Mg0.1)1.9SiO4:Eu0.1,Cl0.01@Cu1×10(^−4)の発光材料が得られる。
1.3537gの酢酸バリウム(Ba(CH3COO)2)、0.3127gの酢酸ストロンチウム(Sr(CH3COO)2)、0.1082gの酢酸マグネシウム(Mg(CH3COO)2)、0.1316gの酢酸ユーロピウム(Eu(CH3COO)3)、0.0042gの塩化バリウム(BaCl2)、および0.2524gのSiO2@Cu1×10(^−4)粉末を秤量し、めのう乳ばちの中で研磨、混合して、その混合物を6時間700℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1350℃で6時間焼結、還元し、室温に冷却して、(Ba0.7Sr0.2Mg0.1)1.9SiO4:Eu0.1,Cl0.01@Cu1×10(^−4)の発光材料が得られる。
実施例7
高温固相法による(Ba0.95Zn0.05)1.995SiO4:Eu0.005@Pd3×10(^−4)の製造
高温固相法による(Ba0.95Zn0.05)1.995SiO4:Eu0.005@Pd3×10(^−4)の製造
金属ナノ粒子Pdを含有するコロイド溶液の準備
6.6mgの塩化パラジウム(PdCl2・2H2O)を、19mLの脱イオン水に溶解させる。塩化パラジウムが完全に溶けた後に、11.0mgのクエン酸ナトリウムと4.0mgのラウリル硫酸ナトリウムを、磁力攪拌させながらパラジウム塩化物水溶液に溶解させる。3.8mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLの脱イオン水に溶解させ、1×10−2mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム還元溶液を得る。磁力攪拌させながら、濃度が1×10−2mol/Lの1mLの水素化ホウ素ナトリウム液が、パラジウム塩化物水溶液に素早く加えられる。その後20分反応を続け、Pdの含量を1.5×10−3mol/Lとする金属ナノ粒子Pdを含有するコロイド溶液20mLを得る。
6.6mgの塩化パラジウム(PdCl2・2H2O)を、19mLの脱イオン水に溶解させる。塩化パラジウムが完全に溶けた後に、11.0mgのクエン酸ナトリウムと4.0mgのラウリル硫酸ナトリウムを、磁力攪拌させながらパラジウム塩化物水溶液に溶解させる。3.8mgの水素化ホウ素ナトリウムを10mLの脱イオン水に溶解させ、1×10−2mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム還元溶液を得る。磁力攪拌させながら、濃度が1×10−2mol/Lの1mLの水素化ホウ素ナトリウム液が、パラジウム塩化物水溶液に素早く加えられる。その後20分反応を続け、Pdの含量を1.5×10−3mol/Lとする金属ナノ粒子Pdを含有するコロイド溶液20mLを得る。
界面活性剤の処理
金属ナノ粒子Pdを5×10−5mol/L含有する1.5mLのコロイド溶液はビーカーに秤量され、PVP溶液(0.005g/mL)が8mL加えられて、金属ナノ粒子Pdを含有する表面処理されたコロイド溶液を得るために16時間磁力撹拌される。
金属ナノ粒子Pdを5×10−5mol/L含有する1.5mLのコロイド溶液はビーカーに秤量され、PVP溶液(0.005g/mL)が8mL加えられて、金属ナノ粒子Pdを含有する表面処理されたコロイド溶液を得るために16時間磁力撹拌される。
SiO2@Pd3×10(^−4)の準備
無水エタノール40mL、アンモニア8mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.8mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。5時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Pd3×10(^−4)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
無水エタノール40mL、アンモニア8mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1.8mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。5時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@Pd3×10(^−4)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
(Ba0.95Zn0.05)1.995SiO4:Eu0.005@Pd3×10(^−4)の製造
1.1624gの酸化バリウム(BaO)、0.0325gの酸化亜鉛(ZnO)、0.0035gの酸化ユウロピウム(Eu2O3)、および0.2524gのSiO2@Pd3×10(^−4)粉末を秤量し、めのう乳ばちの中で研磨、混合して、その混合物をまず、8時間600℃で加熱し、その後、CO還元雰囲気下の管炉で、1400℃で3時間焼結、還元し、室温に冷却して、(Ba0.95Zn0.05)1.995SiO4:Eu0.005@Pd3×10(^−4)の発光材料が得られる。
1.1624gの酸化バリウム(BaO)、0.0325gの酸化亜鉛(ZnO)、0.0035gの酸化ユウロピウム(Eu2O3)、および0.2524gのSiO2@Pd3×10(^−4)粉末を秤量し、めのう乳ばちの中で研磨、混合して、その混合物をまず、8時間600℃で加熱し、その後、CO還元雰囲気下の管炉で、1400℃で3時間焼結、還元し、室温に冷却して、(Ba0.95Zn0.05)1.995SiO4:Eu0.005@Pd3×10(^−4)の発光材料が得られる。
実施例8
高温固相法によるBa1.95SiO4:Eu0.05@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)の製造
高温固相法によるBa1.95SiO4:Eu0.05@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)の製造
Ag0.5/Au0.5ナノ粒子を含有するコロイド溶液の準備
6.2mgのクロロ金酸(AuCl3・HCl・4H2O)と2.5mgのAgNO3を28mLの脱イオン水で溶解させる。完全に溶けた後に、22mgのクエン酸ナトリウムと20mgのPVPを計量し、磁力攪拌させながら上述の混合溶液に加える。5.7mgの水素化ホウ素ナトリウムを計量し、10mLの脱イオン水に溶解させ、1.5×10−2mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10MLを得る。磁力攪拌の環境下、2mLの水素化ホウ素ナトリウム水溶液(1.5×10−2mol/L)を、混合溶液に加える。20分反応を続け、30mLの合計金属の含量を1×10−3mol/Lとする金属ナノ粒子Ag/Auを含有するコロイド溶液を得る。
6.2mgのクロロ金酸(AuCl3・HCl・4H2O)と2.5mgのAgNO3を28mLの脱イオン水で溶解させる。完全に溶けた後に、22mgのクエン酸ナトリウムと20mgのPVPを計量し、磁力攪拌させながら上述の混合溶液に加える。5.7mgの水素化ホウ素ナトリウムを計量し、10mLの脱イオン水に溶解させ、1.5×10−2mol/Lの濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10MLを得る。磁力攪拌の環境下、2mLの水素化ホウ素ナトリウム水溶液(1.5×10−2mol/L)を、混合溶液に加える。20分反応を続け、30mLの合計金属の含量を1×10−3mol/Lとする金属ナノ粒子Ag/Auを含有するコロイド溶液を得る。
界面活性剤の処理
金属ナノ粒子Ag0.5/Au0.5を含有する1×10−3mol/Lのコロイド溶液を、ビーカーに5mL計りとり、0.1g/mLのPVPを10mL加え、12時間磁力攪拌し、表面処理された金属ナノ粒子Ag0.5/Au0.5を含有するコロイド溶液を得ることとする。
金属ナノ粒子Ag0.5/Au0.5を含有する1×10−3mol/Lのコロイド溶液を、ビーカーに5mL計りとり、0.1g/mLのPVPを10mL加え、12時間磁力攪拌し、表面処理された金属ナノ粒子Ag0.5/Au0.5を含有するコロイド溶液を得ることとする。
SiO2@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)の準備
無水エタノール30mL、アンモニア6mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。5時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
無水エタノール30mL、アンモニア6mL、およびテトラエチルオルトケイ酸塩1mLを攪拌しながらコロイド溶液に加える。5時間の反応後に、固相材料が遠心分離法によって得られて、固相材料は、SiO2@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)粉末を得るために洗浄、乾燥される。
Ba1.95SiO4:Eu0.05@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)の製造
1.1959gの酸化バリウム(BaO)、0.0352gの酸化ユウロピウム(Eu2O3)、および0.2524gのSiO2@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)粉末を秤量し、めのう乳ばちの中で研磨、混合して、その混合物を5時間800℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1300℃で2時間焼結、還元し、室温に冷却して、Ba1.95SiO4:Eu0.05@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)ケイ酸塩発光材料が得られる。
1.1959gの酸化バリウム(BaO)、0.0352gの酸化ユウロピウム(Eu2O3)、および0.2524gのSiO2@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)粉末を秤量し、めのう乳ばちの中で研磨、混合して、その混合物を5時間800℃で加熱し、その後、95%N2+5%H2の弱還元雰囲気下の管炉で、1300℃で2時間焼結、還元し、室温に冷却して、Ba1.95SiO4:Eu0.05@(Ag0.5/Au0.5)1.25×10(^−3)ケイ酸塩発光材料が得られる。
理解されるべきは、上述した本発明の好ましい実施例は、詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の特許の権利範囲を制限するものではない。本発明の権利範囲は、特許請求の範囲の記載に基くものである。
Claims (10)
- 以下の分子式を有するケイ酸塩発光材料であって、
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
@はコーティングを表し、Mはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,DzはMをコーティングして、シェルを形成し、
AはSr,Ca,Mg及びZnの少なくとも一つから選択され、
DはF又はClであり、
Mは、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択される金属ナノ粒子であり、
xは、0.001<x≦0.15であり、
yは、0<y≦0.5,0≦z≦0.5であり、
nは、Mとケイ酸塩発光材料のSiのモル比であり、0<n≦1×10−2である、ケイ酸塩発光材料。 - xが0.005≦x≦0.10であることを特徴とする請求項1に記載のケイ酸塩発光材料。
- yが0.05≦y≦0.2であることを特徴とする請求項1に記載のケイ酸塩発光材料。
- zが0.01≦z≦0.2であることを特徴とする請求項1に記載のケイ酸塩発光材料。
- nが1×10−4≦n≦5×10−3であることを特徴とする請求項1に記載のケイ酸塩発光材料。
- ケイ酸塩発光材料の製造方法であって、
金属Mの塩溶液、添加剤及び還元剤を混合し、反応させることにより、金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液を得るステップであって、金属ナノ粒子Mは、Ag,Au,Pt,Pd及びCuの少なくとも一つから選択されるステップ:
SiのMに対するモル比をnとして、前記金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液の中にエタノールと水の混合溶媒、アンモニア及びテトラエチルオルソシリケートを添加し、攪拌し、反応させ、金属ナノ粒子Mの外層にSiO2をコーティングしたSiO2@Mnを含有するコロイド溶液を得て、さらに、コロイド溶液のSiO2@Mnを分離し、乾燥して、SiO2@Mn粉末を得るステップであって、@はコーティングを表し、0<n≦1×10−2であるステップ:
BaはAに対するモル比を(1−y):yとし、BaとAのモル量の合計はEu、Siに対するモル比を(2−x):x:1として、Ba,A,Eu及びSiO2@Mn粉末を秤量し、混合して、混合物を得て、その混合物を600℃〜1000℃の温度で、2〜10時間前処理し、還元雰囲気で1000°C〜1400°Cの温度で、1〜8時間還元し、冷却して、以下の化学式を有するケイ酸塩発光材料を得るステップ:
(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,Dz@Mn
を有し、
Mはコアを形成し、(Ba1−yAy)2−xSiO4:Eux,DzはMをコーティングして、シェルを形成し、
AはSr,Ca,Mg及びZnの少なくとも一つから選択され、DはF又はClであり、0.001<x≦0.15,0<y≦0.5,0≦z≦0.5である、
ケイ酸塩発光材料の製造方法。 - 金属Mの塩溶液は、AgNO3,AuCl3・HCl・4H2O、H2PtCl6・6H2O、PdCl2・2H2O及びCu(NO3)2の少なくとも一つの塩溶液から選択される、
ことを特徴とする請求項6に記載のケイ酸塩発光材料の製造方法。 - 添加物は、ポリビニルピロリドン、クエン酸ナトリウム、セチルトリメチル臭化アンモニウム、ラウリル硫酸ナトリウム、および硫酸ドデシルナトリウムの少なくとも一つから選択され、
金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液の添加物の濃度は、1×10−4g/mL〜5×10−2g/mLの範囲とされ、
還元剤は、ヒドラジンヒドラート、アスコルビン酸、クエン酸ナトリウム、および水素化ホウ素ナトリウムの少なくとも一つから選択され、
還元剤と、金属Mを含む塩溶液の金属イオンとのモル比は、3.6:1〜18:1の範囲とする、
ことを特徴とする請求項6に記載のケイ酸塩発光材料の製造方法。 - 金属ナノ粒子Mを含有するコロイド溶液に、ポリビニルピロリドンの水溶液を添加することにより、金属ナノ粒子Mの表面を処理するステップが含まれ、前記ポリビニルピロリドンの水溶液の濃度は、0.005g/mL〜0.1g/mLの範囲とする、
ことを特徴とする請求項6に記載のケイ酸塩発光材料の製造方法。 - Baの原材料は、少なくともBaの炭酸塩、塩化物、酸化物、硝酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択され、
Aの源化合物は、少なくともAの酸化物、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択され、
Euの源化合物は、少なくともEuの酸化物、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、およびシュウ酸塩の少なくとも一つから選択される、
ことを特徴とする請求項6に記載のケイ酸塩発光材料の製造方法。
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