JP3383837B2 - 光機能材料 - Google Patents
光機能材料Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、出発物質
の層状構造を剥離して得られる酸化チタン半導体２次元
結晶による光機能材料に関するものである。さらに詳し
くは、この出願の発明は、シャープで高効率な光吸収や
発光により紫外線遮蔽材や発光材料等として有用な出発
物質の層状構造を剥離して得られる酸化チタン半導体２
次元結晶による新しい光機能材料に関するものである。
の層状構造を剥離して得られる酸化チタン半導体２次元
結晶による光機能材料に関するものである。さらに詳し
くは、この出願の発明は、シャープで高効率な光吸収や
発光により紫外線遮蔽材や発光材料等として有用な出発
物質の層状構造を剥離して得られる酸化チタン半導体２
次元結晶による新しい光機能材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、光吸収や発光の機
能を利用した遮蔽材や発光材が各種分野において広く一
般的に用いられている。このような光吸収や発光機能を
持つ遮蔽材料や発光材料としては、たとえば酸化チタン
系等の無機物からなる半導体物質が知られている。
能を利用した遮蔽材や発光材が各種分野において広く一
般的に用いられている。このような光吸収や発光機能を
持つ遮蔽材料や発光材料としては、たとえば酸化チタン
系等の無機物からなる半導体物質が知られている。
【０００３】このような従来の酸化チタン系等の物質の
場合には、アルコキシドなどを原料として加水分解法に
より合成された酸化チタンなどの半導体超微粒子が用い
られることが多く、その材料の形状は一般的に粒状であ
ることが多い。しかしながら、このような従来の半導体
超微粒子の場合には、加水分解法により粒子サイズやそ
の分布を揃えて結晶合成することは非常に困難であるた
め、その材料の可視・紫外吸収スペクトルは吸収端の立
ち上がりがブロードであるといった大きな欠点があっ
た。そのため、光吸収効率が非常に悪かった。
場合には、アルコキシドなどを原料として加水分解法に
より合成された酸化チタンなどの半導体超微粒子が用い
られることが多く、その材料の形状は一般的に粒状であ
ることが多い。しかしながら、このような従来の半導体
超微粒子の場合には、加水分解法により粒子サイズやそ
の分布を揃えて結晶合成することは非常に困難であるた
め、その材料の可視・紫外吸収スペクトルは吸収端の立
ち上がりがブロードであるといった大きな欠点があっ
た。そのため、光吸収効率が非常に悪かった。
【０００４】また、その吸収だけではなく、その発光に
ついてもブロードであり、さらには、室温以下の温度で
しか発光しないことが多かった。加水分解法で得られる
微粒子は粒状であり、そのサイズを制御するのは困難で
ある上にある程度の分布が生じるのは避けることができ
ない。さらにナノメーターサイズの超微粒子をこの方法
で結晶性良く、組成をコントロールした形で合成するこ
とは至難の技である。
ついてもブロードであり、さらには、室温以下の温度で
しか発光しないことが多かった。加水分解法で得られる
微粒子は粒状であり、そのサイズを制御するのは困難で
ある上にある程度の分布が生じるのは避けることができ
ない。さらにナノメーターサイズの超微粒子をこの方法
で結晶性良く、組成をコントロールした形で合成するこ
とは至難の技である。
【０００５】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
従来技術の欠点を鑑みてなされたものであり、酸化チタ
ン半導体について、吸収端の立ち上がりがシャープであ
り、室温付近でも発光すること等が可能な、新しい光機
能材料を提供することを目的としている。
従来技術の欠点を鑑みてなされたものであり、酸化チタ
ン半導体について、吸収端の立ち上がりがシャープであ
り、室温付近でも発光すること等が可能な、新しい光機
能材料を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、半導体２次元結晶が懸濁
されたゾル溶液からなる光吸収もしくは発光機能を有す
る材料であって、半導体２次元結晶は、層状結晶が層間
剥離されたものである光機能材料を提供する。また、こ
の出願の発明は、半導体２次元結晶が懸濁されたゾル溶
液が固体基板上に塗布されてなる光吸収もしくは発光機
能を有する薄膜材料であって、半導体２次元結晶は、層
状結晶が層間剥離されたものである光機能材料を提供す
る。
の課題を解決するものとして、半導体２次元結晶が懸濁
されたゾル溶液からなる光吸収もしくは発光機能を有す
る材料であって、半導体２次元結晶は、層状結晶が層間
剥離されたものである光機能材料を提供する。また、こ
の出願の発明は、半導体２次元結晶が懸濁されたゾル溶
液が固体基板上に塗布されてなる光吸収もしくは発光機
能を有する薄膜材料であって、半導体２次元結晶は、層
状結晶が層間剥離されたものである光機能材料を提供す
る。
【０００７】さらに、この出願の発明は、半導体２次元
結晶が酸化チタン結晶である前記いずれかの光機能材料
を提供する。この出願の発明は、以上のとおりの特徴の
ある光機能材料を提供するが、この光機能材料は、数原
子層の厚みにまで薄くなった半導体２次元格子が実質的
に関与するため、吸収バンドが紫外域に大きく移動する
とともに、顕著なピークを伴うシャープな吸収端を持
ち、その吸収は高効率であり、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅ
ｒの法則に従うことに大きな特徴がある。
結晶が酸化チタン結晶である前記いずれかの光機能材料
を提供する。この出願の発明は、以上のとおりの特徴の
ある光機能材料を提供するが、この光機能材料は、数原
子層の厚みにまで薄くなった半導体２次元格子が実質的
に関与するため、吸収バンドが紫外域に大きく移動する
とともに、顕著なピークを伴うシャープな吸収端を持
ち、その吸収は高効率であり、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅ
ｒの法則に従うことに大きな特徴がある。
【０００８】さらに発光においても、室温で発光するこ
と、微細構造を示すことなどの特徴がある。
と、微細構造を示すことなどの特徴がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明するが、この発明において「２次元」との規定
は、層状結晶が単一層まで層間剥離された薄片状として
の２次元の広がりを持つことを特徴づけるためのもので
あり、従来の光機能材料としての超微粒子との差異を相
対的に規定しているものである。
いて説明するが、この発明において「２次元」との規定
は、層状結晶が単一層まで層間剥離された薄片状として
の２次元の広がりを持つことを特徴づけるためのもので
あり、従来の光機能材料としての超微粒子との差異を相
対的に規定しているものである。
【００１０】この規定を持つこの発明の半導体２次元結
晶そのものの製造方法としては、たとえば、特許第２６
７１９４９号などの方法を用いることができ、たとえば
層状チタン酸類に液媒体中で塩基性物質などを作用させ
て単一層まで剥離することにより得られる。この方法
は、様々な物質系に適用可能であるが、酸化チタン系で
はレピドクロサイト型チタン酸（Ｈx Ｔｉ2-x/4 Ｏ4 ・
ｎＨ2 Ｏ）をはじめ、三チタン酸（Ｈ2 Ｔｉ3 Ｏ7 ）、
四チタン酸（Ｈ2 Ｔｉ4 Ｏ9 ・ｎＨ2 Ｏ）、五チタン酸
（Ｈ2Ｔｉ5 Ｏ11・ｎＨ2 Ｏ）などを出発物質として用
いることができる。
晶そのものの製造方法としては、たとえば、特許第２６
７１９４９号などの方法を用いることができ、たとえば
層状チタン酸類に液媒体中で塩基性物質などを作用させ
て単一層まで剥離することにより得られる。この方法
は、様々な物質系に適用可能であるが、酸化チタン系で
はレピドクロサイト型チタン酸（Ｈx Ｔｉ2-x/4 Ｏ4 ・
ｎＨ2 Ｏ）をはじめ、三チタン酸（Ｈ2 Ｔｉ3 Ｏ7 ）、
四チタン酸（Ｈ2 Ｔｉ4 Ｏ9 ・ｎＨ2 Ｏ）、五チタン酸
（Ｈ2Ｔｉ5 Ｏ11・ｎＨ2 Ｏ）などを出発物質として用
いることができる。
【００１１】たとえば、Ｈx Ｔｉ2-x/4 Ｏ4 ・ｎＨ2 Ｏ
をテトラブチルアンモニウム水酸化物水溶液中に入れ強
力に振盪すると、層状結晶がその基本単位である層１枚
１枚にまで剥離し、水中に分散する。この場合は、酸化
チタン２次元結晶 が懸濁したゾル溶液がえられる。
をテトラブチルアンモニウム水酸化物水溶液中に入れ強
力に振盪すると、層状結晶がその基本単位である層１枚
１枚にまで剥離し、水中に分散する。この場合は、酸化
チタン２次元結晶 が懸濁したゾル溶液がえられる。
【００１２】このような半導体２次元結晶によるゾル溶
液もしくはこの溶液を固体表面に塗布してなる薄膜とし
てのこの発明の光機能材は、光吸収もしくは発光機能を
有するものとしてこれまで報告のないものであって、以
下に述べるように非常に特徴的なもので、様々な応用展
開が期待される。図１は、層状チタン酸Ｈx Ｔｉ2-x/4
Ｏ4 ・ｎＨ2 Ｏを剥離分散して合成したゾル溶液を希釈
し、これをＴＥＭグリッド上に滴下して乾燥した試料の
透過型電子回折パターンである。他の層状構造物質で
も、類似のパターンとなる。
液もしくはこの溶液を固体表面に塗布してなる薄膜とし
てのこの発明の光機能材は、光吸収もしくは発光機能を
有するものとしてこれまで報告のないものであって、以
下に述べるように非常に特徴的なもので、様々な応用展
開が期待される。図１は、層状チタン酸Ｈx Ｔｉ2-x/4
Ｏ4 ・ｎＨ2 Ｏを剥離分散して合成したゾル溶液を希釈
し、これをＴＥＭグリッド上に滴下して乾燥した試料の
透過型電子回折パターンである。他の層状構造物質で
も、類似のパターンとなる。
【００１３】この図１からは、シャープな回折リングを
示すことがわかり、高結晶性試料であることがわかる。
その回折リングのスペーシングは内側から０．３７８ｎ
ｍ，０．２３７ｎｍ，０．１９０ｎｍ，０．１５ｎｍ，
０．１１８ｎｍであり、１０，１１，２０，０２，２２
という２次元指数を与えることができる。これは、剥離
後のコロイド粒子が０．３８ｎｍ×０．３０ｎｍの２次
元周期を有していることを示しており、たとえば図２に
例示したように、出発物質のホスト層を構成する原子配
列がそのまま保持されていることが確認できる。そし
て、厚み方向にはＴｉＯ6 八面体が稜共有で２個連鎖し
ており、外層酸素の端から端までを厚みとして計算して
も０．７５ｎｍというサブナノメーターレベルのものと
なる。一方、横方向のサイズは剥離前の板状微結晶の大
きさをほぼ保っており、０．１〜１μｍであることが透
過型電子顕微鏡像より確認された。
示すことがわかり、高結晶性試料であることがわかる。
その回折リングのスペーシングは内側から０．３７８ｎ
ｍ，０．２３７ｎｍ，０．１９０ｎｍ，０．１５ｎｍ，
０．１１８ｎｍであり、１０，１１，２０，０２，２２
という２次元指数を与えることができる。これは、剥離
後のコロイド粒子が０．３８ｎｍ×０．３０ｎｍの２次
元周期を有していることを示しており、たとえば図２に
例示したように、出発物質のホスト層を構成する原子配
列がそのまま保持されていることが確認できる。そし
て、厚み方向にはＴｉＯ6 八面体が稜共有で２個連鎖し
ており、外層酸素の端から端までを厚みとして計算して
も０．７５ｎｍというサブナノメーターレベルのものと
なる。一方、横方向のサイズは剥離前の板状微結晶の大
きさをほぼ保っており、０．１〜１μｍであることが透
過型電子顕微鏡像より確認された。
【００１４】この発明の２次元結晶を含むゾル溶液を適
当な吸光度が得られる濃度に希釈して、透過法を用いて
測定した紫外・可視吸収スペクトルは、あるエネルギー
以上の光だけを吸収する。図３は前記のゾル溶液の場合
について示したものであるが、酸化チタンパルク結晶や
従来より知られていた粒状超微粒子などのデータと対比
すると、（ア）Lambert-Beerの法則が成立すること、
（イ）吸収の立ち上がりがシャープであり、吸収ピーク
を伴うこと、（ウ）高効率であること、（エ）吸収端が
バルク結晶に比べて短波長側にシフトするという特徴が
ある。
当な吸光度が得られる濃度に希釈して、透過法を用いて
測定した紫外・可視吸収スペクトルは、あるエネルギー
以上の光だけを吸収する。図３は前記のゾル溶液の場合
について示したものであるが、酸化チタンパルク結晶や
従来より知られていた粒状超微粒子などのデータと対比
すると、（ア）Lambert-Beerの法則が成立すること、
（イ）吸収の立ち上がりがシャープであり、吸収ピーク
を伴うこと、（ウ）高効率であること、（エ）吸収端が
バルク結晶に比べて短波長側にシフトするという特徴が
ある。
【００１５】まず（ア）に関してはゾル濃度と吸光度と
の間に良好な直線関係が見られ、剥離されてできた２次
元結晶がほとんど相互作用のない状態で単分散している
ことを示している。これまで光吸収性について多くの研
究が行なわれてきた酸化チタン超微粒子が懸濁したゾル
溶液はチタン化合物（アルコキシドなど）を加水分解し
て合成されてきた。その典型的なデータを図４に比較例
として示した。その吸収端はこの発明の２次元結晶によ
るものと比較してブロードであり、かつ短波長の光にな
るほど吸収強度は増大し図３に見られるような特徴的な
ピークは認められない。また同じ吸光度を与えるゾル濃
度で比較すると２次元結晶の方が２倍程度効率がよいこ
とがわかる。
の間に良好な直線関係が見られ、剥離されてできた２次
元結晶がほとんど相互作用のない状態で単分散している
ことを示している。これまで光吸収性について多くの研
究が行なわれてきた酸化チタン超微粒子が懸濁したゾル
溶液はチタン化合物（アルコキシドなど）を加水分解し
て合成されてきた。その典型的なデータを図４に比較例
として示した。その吸収端はこの発明の２次元結晶によ
るものと比較してブロードであり、かつ短波長の光にな
るほど吸収強度は増大し図３に見られるような特徴的な
ピークは認められない。また同じ吸光度を与えるゾル濃
度で比較すると２次元結晶の方が２倍程度効率がよいこ
とがわかる。
【００１６】加水分解法で得られる微粒子は粒状であ
り、そのサイズを制御するのは困難である上にある程度
の分布が生じるのは避けることができない。さらにナノ
メーターサイズの超微粒子をこの方法で結晶性良く、組
成をコントロールした形で合成することは至難の技であ
る。これに対してこの発明の２次元結晶は高温で焼成す
ることによって合成される組成の明確な高結晶性の層状
結晶を単一層にまで剥離するという操作によって得られ
るので、結晶性、組成がしっかりしているうえに、厚み
はサブナノメーターで一定のものであるという特徴があ
る。これを反映して図３に見られるような非常にシャー
プな吸収端を与えると考えることができる。また吸収ピ
ークの出現はサブナノメーター領域まで微細化されたこ
とにより励起子吸収が誘起されたと解釈できる。
り、そのサイズを制御するのは困難である上にある程度
の分布が生じるのは避けることができない。さらにナノ
メーターサイズの超微粒子をこの方法で結晶性良く、組
成をコントロールした形で合成することは至難の技であ
る。これに対してこの発明の２次元結晶は高温で焼成す
ることによって合成される組成の明確な高結晶性の層状
結晶を単一層にまで剥離するという操作によって得られ
るので、結晶性、組成がしっかりしているうえに、厚み
はサブナノメーターで一定のものであるという特徴があ
る。これを反映して図３に見られるような非常にシャー
プな吸収端を与えると考えることができる。また吸収ピ
ークの出現はサブナノメーター領域まで微細化されたこ
とにより励起子吸収が誘起されたと解釈できる。
【００１７】アナターゼ、ルチルのバンドギャップはそ
れぞれ３．１８，３．０３ｅＶであることが知られてお
り、剥離前の層状チタン酸結晶のそれも３．２４ｅＶと
求められたが、この発明の２次元結晶の吸収ピークはお
よそ４．６７ｅＶ程度であり、１．４ｅＶ以上もシフト
する。このブルーシフトは半導体が微細化され励起子が
閉じ込められたことに起因する量子サイズ効果に基づく
結果と考えられる。
れぞれ３．１８，３．０３ｅＶであることが知られてお
り、剥離前の層状チタン酸結晶のそれも３．２４ｅＶと
求められたが、この発明の２次元結晶の吸収ピークはお
よそ４．６７ｅＶ程度であり、１．４ｅＶ以上もシフト
する。このブルーシフトは半導体が微細化され励起子が
閉じ込められたことに起因する量子サイズ効果に基づく
結果と考えられる。
【００１８】従来の加水分解法で合成された超微粒子の
量子サイズ効果については、いくつかの報告があるがそ
のシフト量は、例えば、０．５ｅＶ以下という極めて小
さいものである。このことは、既述のように信頼性の高
いサブナノメーター径の超微粒子が合成されていないな
どの事情によるものと考えられる。この発明の２次元結
晶は、厚みが１ｎｍ以下で均一であることから、量子サ
イズ効果が顕著に発現すると考えられる。高効率の吸収
も半導体の微細化に伴う振動子強度の増大（量子サイズ
効果の一種）に帰することができる。
量子サイズ効果については、いくつかの報告があるがそ
のシフト量は、例えば、０．５ｅＶ以下という極めて小
さいものである。このことは、既述のように信頼性の高
いサブナノメーター径の超微粒子が合成されていないな
どの事情によるものと考えられる。この発明の２次元結
晶は、厚みが１ｎｍ以下で均一であることから、量子サ
イズ効果が顕著に発現すると考えられる。高効率の吸収
も半導体の微細化に伴う振動子強度の増大（量子サイズ
効果の一種）に帰することができる。
【００１９】上記のような２次元結晶による光吸収特性
は溶液状態だけでなく、様々な基板のうえに堆積させた
薄膜についても得ることができる。たとえば、石英ガラ
ス上に適当な濃度のチタニアゾル溶液を滴下しこれを乾
燥させると透明な薄膜が得られる。図５はその光吸収性
を透過法で測定した結果である。ゾル溶液の場合と同様
な特徴を持ったスペクトルが得られることがわかる。
は溶液状態だけでなく、様々な基板のうえに堆積させた
薄膜についても得ることができる。たとえば、石英ガラ
ス上に適当な濃度のチタニアゾル溶液を滴下しこれを乾
燥させると透明な薄膜が得られる。図５はその光吸収性
を透過法で測定した結果である。ゾル溶液の場合と同様
な特徴を持ったスペクトルが得られることがわかる。
【００２０】一方２次元結晶は発光に関しても特異な特
徴を示し発光材料としての応用も期待できる。図６は様
々な濃度のゾル溶液について２００ｎｍの励起光を用い
て発光スペクトルを測定した結果を示している。濃度を
低下させるにつれて発光端は見かけ上短波長側にシフト
するが、これは高濃度試料では発光が再吸収されるため
と解釈され、０．００７ｇｄｍ-3以下ではスペクトルに
変化がないのでこれが本来のスペクトルであると考える
ことができる。室温で特に酸素を除去することもなく測
定したにもかかわらず、非常に強い光がシャープな微細
構造を伴って観測される。これまで知られていた酸化チ
タン超微粒子の多くは室温以下でしか発光しないし、そ
のスペクトルも非常にブロードなものである。この発明
の２次元結晶では分子レベルまで薄くなっているためこ
のような顕著な違いが出るものと考えられる。
徴を示し発光材料としての応用も期待できる。図６は様
々な濃度のゾル溶液について２００ｎｍの励起光を用い
て発光スペクトルを測定した結果を示している。濃度を
低下させるにつれて発光端は見かけ上短波長側にシフト
するが、これは高濃度試料では発光が再吸収されるため
と解釈され、０．００７ｇｄｍ-3以下ではスペクトルに
変化がないのでこれが本来のスペクトルであると考える
ことができる。室温で特に酸素を除去することもなく測
定したにもかかわらず、非常に強い光がシャープな微細
構造を伴って観測される。これまで知られていた酸化チ
タン超微粒子の多くは室温以下でしか発光しないし、そ
のスペクトルも非常にブロードなものである。この発明
の２次元結晶では分子レベルまで薄くなっているためこ
のような顕著な違いが出るものと考えられる。
【００２１】なお、以上の説明においては酸化チタン半
導体２次元結晶について説明したが、この発明における
半導体２次元結晶については、酸化チタン系のものだけ
でなく、たとえば酸化ニオブ２次元結晶やぺロブスカイ
ト２次元結晶が考慮される。
導体２次元結晶について説明したが、この発明における
半導体２次元結晶については、酸化チタン系のものだけ
でなく、たとえば酸化ニオブ２次元結晶やぺロブスカイ
ト２次元結晶が考慮される。
【００２２】（実施例１）層状チタン酸（Ｈ2 Ｔｉ
2-x/4 Ｏ4 ・Ｈ2 Ｏ）粉末１．０ｇを濃度０．０１６５
ｍｏｌｄｍ-3のテトラブチルアンモニウム水酸化物溶液
２５０ｃｍ3 に加え、強力に振盪することにより、層状
微結晶を剥離して２次元結晶が分散したゾル溶液を得
た。
2-x/4 Ｏ4 ・Ｈ2 Ｏ）粉末１．０ｇを濃度０．０１６５
ｍｏｌｄｍ-3のテトラブチルアンモニウム水酸化物溶液
２５０ｃｍ3 に加え、強力に振盪することにより、層状
微結晶を剥離して２次元結晶が分散したゾル溶液を得
た。
【００２３】得られた溶液を４００〜１００００倍に希
釈して、透過法で紫外・可視吸収スペクトルを測定し
た。その結果、３００ｎｍ付近から吸収が始まり、急激
に立ち上がって２６６ｎｍでピークを持つスペクトルが
得られた（図３参照）。またピーク位置での吸光度をゾ
ル濃度に対してプロットしたところ、良好な直線関係が
得られLambert-Beer則が成立することが明らかになっ
た。また吸収バンドの位置は剥離前の母結晶（図中点
線）やアナターゼ、ルチルのバルク結晶と比較して大き
くブルーシフトしており、分子レベルまで薄くなったた
め量子サイズ効果が発現したと解釈された。 （実施例２）実施例１と同様に得られたゾル溶液を１０
０倍に希釈し石英ガラス板上に滴下し、自然乾燥したと
ころ透明な薄膜が得られた。このサンプルについて透過
法で紫外・可視吸収スペクトを測定したところ、実施例
１のゾル溶液の場合とほぼ同様な紫外線吸収が観測され
た（図５）。 （実施例３）実施例１と同様にし得られたゾル溶液およ
びこれを５〜１００倍に希釈したサンプルについて励起
波長２００ｎｍで蛍光スペクトルを室温で測定したとこ
ろ、図６に示すようなスペクトルが得られた。濃度が薄
くなるとともに見かけの発光はより短波長側にシフトし
ているが、これは発光の再吸収によるもので、０．００
７ｇｄｍ-3以下のスペクトルが本質的な発光挙動を示し
ていると解釈される。すなわち吸収端にほぼ一致する２
７０ｎｍ付近より発光が始まり、可視光域にまで続く蛍
光が認められる。さらに明瞭な微細構造を伴うことが特
徴である。 （比較例１）四塩化チタンＴｉＣｌ4 ５ｃｍ3 を０℃に
保ったイオン交換水２００ｃｍ3 に攪拌しながらゆっく
り滴下して加水分解を進行させたチタニアゾル溶液を合
成した。それを希釈して実施例１と同一の条件で紫外・
可視吸収スペクトルを測定した。結果を図４に示す。図
３に比較して吸収端はブロードでピークも見られなかっ
た。
釈して、透過法で紫外・可視吸収スペクトルを測定し
た。その結果、３００ｎｍ付近から吸収が始まり、急激
に立ち上がって２６６ｎｍでピークを持つスペクトルが
得られた（図３参照）。またピーク位置での吸光度をゾ
ル濃度に対してプロットしたところ、良好な直線関係が
得られLambert-Beer則が成立することが明らかになっ
た。また吸収バンドの位置は剥離前の母結晶（図中点
線）やアナターゼ、ルチルのバルク結晶と比較して大き
くブルーシフトしており、分子レベルまで薄くなったた
め量子サイズ効果が発現したと解釈された。 （実施例２）実施例１と同様に得られたゾル溶液を１０
０倍に希釈し石英ガラス板上に滴下し、自然乾燥したと
ころ透明な薄膜が得られた。このサンプルについて透過
法で紫外・可視吸収スペクトを測定したところ、実施例
１のゾル溶液の場合とほぼ同様な紫外線吸収が観測され
た（図５）。 （実施例３）実施例１と同様にし得られたゾル溶液およ
びこれを５〜１００倍に希釈したサンプルについて励起
波長２００ｎｍで蛍光スペクトルを室温で測定したとこ
ろ、図６に示すようなスペクトルが得られた。濃度が薄
くなるとともに見かけの発光はより短波長側にシフトし
ているが、これは発光の再吸収によるもので、０．００
７ｇｄｍ-3以下のスペクトルが本質的な発光挙動を示し
ていると解釈される。すなわち吸収端にほぼ一致する２
７０ｎｍ付近より発光が始まり、可視光域にまで続く蛍
光が認められる。さらに明瞭な微細構造を伴うことが特
徴である。 （比較例１）四塩化チタンＴｉＣｌ4 ５ｃｍ3 を０℃に
保ったイオン交換水２００ｃｍ3 に攪拌しながらゆっく
り滴下して加水分解を進行させたチタニアゾル溶液を合
成した。それを希釈して実施例１と同一の条件で紫外・
可視吸収スペクトルを測定した。結果を図４に示す。図
３に比較して吸収端はブロードでピークも見られなかっ
た。
【００２４】以上詳しく説明したとおり、この出願の発
明によって、これまでに知られていない光機能材料とし
ての光吸収あるいは発光特性をもつゾル溶液、このゾル
溶液を塗布、乾燥して薄膜としたものが提供される。
明によって、これまでに知られていない光機能材料とし
ての光吸収あるいは発光特性をもつゾル溶液、このゾル
溶液を塗布、乾燥して薄膜としたものが提供される。
【図１】半導体２次元結晶の電子線回折図形を示した図
面に代わる写真である。サンプルはレピドクロサイト型
層状チタン酸ＨX Ｔｉ2-x/4 Ｏ4 ・Ｈ2 Ｏを剥離した擬
酸化チタン２次元結晶。各回折リングには次のような２
次元指数を与えることができる。１：１０（０．３７８
ｎｍ），２：１１（０．２３７ｎｍ），３：２０（０．
１９０ｎｍ），４：０２（０．１５０ｎｍ），５：２２
（０．１１８ｎｍ）
面に代わる写真である。サンプルはレピドクロサイト型
層状チタン酸ＨX Ｔｉ2-x/4 Ｏ4 ・Ｈ2 Ｏを剥離した擬
酸化チタン２次元結晶。各回折リングには次のような２
次元指数を与えることができる。１：１０（０．３７８
ｎｍ），２：１１（０．２３７ｎｍ），３：２０（０．
１９０ｎｍ），４：０２（０．１５０ｎｍ），５：２２
（０．１１８ｎｍ）
【図２】レピドクロサイト型層状チタン酸ＨX Ｔｉ
2-x/4 Ｏ4 ・Ｈ2 Ｏを剥離した擬酸化チタン２次元結晶
の構造を示した模式図である。座標系（ｘ，ｙ，ｚ）は
母相である層状チタン酸の斜方晶系の構造に対応させて
ある。
2-x/4 Ｏ4 ・Ｈ2 Ｏを剥離した擬酸化チタン２次元結晶
の構造を示した模式図である。座標系（ｘ，ｙ，ｚ）は
母相である層状チタン酸の斜方晶系の構造に対応させて
ある。
【図３】半導体２次元結晶が懸濁したゾル溶液の吸収ス
ペクトルを示した図である。 ａ：０．０１０５ｇｄｍ-3，ｂ：０．００７０ｇｄ
ｍ-3，ｃ：０．００５２５ｇｄｍ-3，ｄ：０．００３５
ｇｄｍ-3，ｅ：０．００２４５ｇｄｍ-3，ｆ：０．００
１７５ｇｄｍ-3，ｇ：０．００１０５ｇｄｍ-3，ｈ：
０．０００３５ｇｄｍ-3。点線は剥離前の層状チタン酸
ＨX Ｔｉ2-x/4 Ｏ4 ・Ｈ2 Ｏの拡散反射スペクトル。挿
入図は２６６ｎｍでの吸光度をゾル濃度に対してプロッ
トしたものである。
ペクトルを示した図である。 ａ：０．０１０５ｇｄｍ-3，ｂ：０．００７０ｇｄ
ｍ-3，ｃ：０．００５２５ｇｄｍ-3，ｄ：０．００３５
ｇｄｍ-3，ｅ：０．００２４５ｇｄｍ-3，ｆ：０．００
１７５ｇｄｍ-3，ｇ：０．００１０５ｇｄｍ-3，ｈ：
０．０００３５ｇｄｍ-3。点線は剥離前の層状チタン酸
ＨX Ｔｉ2-x/4 Ｏ4 ・Ｈ2 Ｏの拡散反射スペクトル。挿
入図は２６６ｎｍでの吸光度をゾル濃度に対してプロッ
トしたものである。
【図４】加水分解法により得られた酸化チタン微粒子が
懸濁したゾル溶液の紫外・可視吸収スペクトルを示した
図である。
懸濁したゾル溶液の紫外・可視吸収スペクトルを示した
図である。
【図５】石英ガラス基板上に堆積させた２次元結晶の薄
膜の吸収スペクトルを示した図である。図３（ａ）のゾ
ル溶液のデータを比較のため点線でしめす。
膜の吸収スペクトルを示した図である。図３（ａ）のゾ
ル溶液のデータを比較のため点線でしめす。
【図６】半導体２次元結晶のゾル溶液の蛍光スペクトル
を示した図である。 測定温度：室温、励起波長：２００ｎｍ ａ：０．３５ｇｄｍ-3，ｂ：０．０７ｇｄｍ-3，ｃ：
０．０１７５ｇｄｍ-3，ｄ：０．００７ｇｄｍ-3，ｅ：
０．００３５ｇｄｍ-3。
を示した図である。 測定温度：室温、励起波長：２００ｎｍ ａ：０．３５ｇｄｍ-3，ｂ：０．０７ｇｄｍ-3，ｃ：
０．０１７５ｇｄｍ-3，ｄ：０．００７ｇｄｍ-3，ｅ：
０．００３５ｇｄｍ-3。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C09K 3/00 104
C09K 11/00 - 11/89
C10G 23/04
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化チタン半導体２次元結晶が縣濁さ
れたゾル溶液からなる光吸収または発光機能を有する材
料であって、半導体２次元結晶は、出発物質の層状結晶
が層間剥離されたものである光機能材料。 - 【請求項２】 酸化チタン半導体２次元結晶が縣濁され
たゾル溶液が固体基板上に塗布されてなる光吸収または
発光機能を有する薄膜材料であって、半導体２次元結晶
は、出発物質の層状結晶が層間剥離されたものである光
機能材料。 - 【請求項３】 出発物質の層状結晶がレピドクロサイト
型チタン酸である請求項１または２記載の光機能材料。 - 【請求項４】 請求項１ないし３記載のいずれかの光機
能材料を用いることを特徴とする光吸収方法もしくは発
光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15232098A JP3383837B2 (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 光機能材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15232098A JP3383837B2 (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 光機能材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11329001A JPH11329001A (ja) | 1999-11-30 |
| JP3383837B2 true JP3383837B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=15537959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15232098A Expired - Lifetime JP3383837B2 (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 光機能材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383837B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1419994B1 (en) | 2001-08-20 | 2009-02-18 | Otsuka Chemical Company, Limited | Layered titanic acid; lamellar titanic acid; lamellar titanium oxide and method for producing lamellar titanic acid |
| US9187339B2 (en) | 2007-09-07 | 2015-11-17 | Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. | Organic solvent dispersion containing flaky titanium oxide, method for production of the dispersion, titanium oxide film using the dispersion, and method for production of the titanium oxide film |
-
1998
- 1998-05-15 JP JP15232098A patent/JP3383837B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11329001A (ja) | 1999-11-30 |
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