JP5296993B2 - Yttrium oxide powder - Google Patents
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- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、酸化イットリウム粉末に関し、詳しくは、水酸化イットリウムなどのイットリウム塩粉末を焼成して得られる酸化イットリウム粉末に関する。 The present invention relates to an yttrium oxide powder, and more particularly to an yttrium oxide powder obtained by firing an yttrium salt powder such as yttrium hydroxide.
酸化イットリウム(イットリア)は、水酸化イットリウムなどのイットリウム塩を焼成して得ることができ、酸化ジルコニウムの安定化剤、窒化アルミニウムや窒化珪素などの焼結助剤などとして利用されている。また、融点が高く、耐食性・耐プラズマ性に優れているなどの長所を活かして、例えば、耐食・耐熱材料やレーザーのホスト材料、高圧Na発光管、センサー、半導体、耐熱合金、ミッシュメタル(混合希土メタル)ニッケル水素電池材料、さらにはエッチング装置などの高温用各種装置の窓材など、様々な用途に用いられている。
また、酸化イットリウムは、純度が高くて微粒であれば、透明で複屈折が無いため、ランプ発光管などの光学材料としても利用されている。
さらに、蛍光体にも応用されている。例えば母体としての酸化イットリウム(Y203)に賦活剤(発光中心)としてのユウロピウム (Eu)を加えた蛍光体(Y203:Eu)は、電子線や紫外励起により赤色(波長約611nm)発光を示し、現在、赤色蛍光体として市販されている。
Yttrium oxide (yttria) can be obtained by firing an yttrium salt such as yttrium hydroxide, and is used as a stabilizer for zirconium oxide, a sintering aid such as aluminum nitride and silicon nitride. Also, taking advantage of its high melting point and excellent corrosion resistance and plasma resistance, for example, corrosion resistant and heat resistant materials, laser host materials, high pressure Na arc tube, sensors, semiconductors, heat resistant alloys, misch metal (mixed) It is used for various applications such as nickel metal hydride battery materials, and window materials for various high-temperature devices such as etching devices.
Yttrium oxide is also used as an optical material such as a lamp arc tube because it has a high purity and is fine and is transparent and free of birefringence.
It is also applied to phosphors. For example, a phosphor (Y 2 0 3 : Eu) in which europium (Eu) as an activator (emission center) is added to yttrium oxide (Y 2 0 3 ) as a matrix is red (wavelength of about 611 nm) and is currently commercially available as a red phosphor.
このような酸化イットリウム粉末は、各種用途に利用するにあたって一般的には、粒径が小さく、且つ、分散性に優れた粉体特性が望まれる。ところが、イットリウム塩を焼成して酸化イットリウム粉末を製造する場合、従来の一般的なイットリウム塩は、焼成した際に粒子同士が焼結して粒径が大きくなるため、焼成後に酸化イットリウムを粉砕する必要があり、これがコスト高や不純物混入の原因となっていた。また、この粉砕によって粒度分布が広がるため、分級が必要となり、歩留りが低下し、均一な微粉末を効率良く得るには限界があった。 In general, such yttrium oxide powder is desired to have powder characteristics with a small particle size and excellent dispersibility when used in various applications. However, when producing an yttrium oxide powder by firing an yttrium salt, the conventional general yttrium salt sinters the particles when fired to increase the particle size, and thus pulverizes the yttrium oxide after firing. This is necessary, which has been a cause of high costs and contamination with impurities. Further, since the particle size distribution is broadened by this pulverization, classification is required, the yield is lowered, and there is a limit to efficiently obtaining a uniform fine powder.
そこで、例えば特許文献1には、粒径が小さく、且つ、分散性に優れた酸化イットリウム粉末を得るための製法として、イットリウムの酸性塩水溶液を炭酸含有塩基性塩水溶液によりpH4以上で且つ板状結晶が生成する値以下に中和して炭酸イットリウムを沈澱させ、次いで50℃以下の温度範囲で撹拌しながら10時間以上熟成した後、炭酸イットリウムを700〜1300℃で焼成することにより、一次粒子径0.01〜0.2μmで、且つ凝集粒子のない酸化イットリウム微粉を製造する方法が開示されている。
Therefore, for example, in
特許文献2には、より均一な粉末度を有し、焼結した時に高い直線透過率を有する酸化イットリウム粉末を得るための製法として、酸性のイットリウム塩の水溶液に塩基性の炭酸塩水溶液を滴下し、熟成完了前に、スラリ−状又は乾燥炭酸イットリウムの種結晶を反応母液中に加えて熟成させ、晶質炭酸イットリウムの微細粒子を得、これを仮焼することにより酸化イットリウム微細粉末を製造する方法が開示されている。
In
特許文献3には、30℃よりも低い温度で、0.02モル/リットル以上2モル/リットル以下の濃度のイットリウム塩を含む溶液にアンモニア等の塩基性溶液を加えて、厚さが20nm以下の多数の薄片状粒子が、互いに卓面と端面をカードハウス状に接合した状態で凝集した直径が0.5μm以上の凝集粒子である水酸化イットリウムを生成し、該水酸化イットリウムに、イットリウムイオンの量に対して10-3倍から1倍の硫酸イオンに相当する硫酸イオンを含む化合物を添加し、添加し終った時点でpH5以上となるようにし、この凝集粒子を900℃以上で仮焼することにより、一次粒子の平均粒径が30nm以上500nm以下の範囲にある酸化イットリウム粉末を形成する方法が開示されている。
In
また、非特許文献1には、尿素沈殿法によるイットリア前駆体の合成法として、イットリウムの酸性塩水溶液を、尿素の加水分解反応により生成した沈殿剤により、イットリウムの塩基性炭酸塩を沈殿させ、これを焼成することにより酸化イットリウム微粉を得る方法が開示されており、その際、酸性塩水溶液中に存在する陰イオンが、塩化物イオンもしくは硝酸イオンの場合には球状粒子が生成し、硫酸イオンの場合には不定形の凝集粒子が生成することが開示されている。
Further, in
本発明は、粒径が小さく、且つ、分散性に優れた粉体特性を備えた新たな酸化イットリウム粉末を新たな製法と共に提供せんとするものである。 The present invention is to provide a new yttrium oxide powder having a small particle size and excellent dispersibility with a new manufacturing method.
本発明は、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m2/gであることを特徴とする酸化イットリウム粉末を提案する。 In the present invention, the average particle diameter of secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) is 0.1 μm to 4 μm, and the perfect circle of secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) A yttrium oxide powder characterized by a rate average of 0.70 to 0.90 and a specific surface area of 1 to 120 m 2 / g is proposed.
このような酸化イットリウム粉末の好ましい一例として、小さな結晶状の粒子(1次粒子)が球状に凝集し、表面に凹凸を有するポン菓子の如き形状を呈する粒子(以下「ポン菓子粒子」という)を主成分とする酸化イットリウム粉末であって、2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmである酸化イットリウム粉末を挙げることができる。
このような酸化イットリウム粉末は、1次粒子の粒径が極めて小さく、それでいて分散性に優れ、ろ別が容易であったり、風や静電気の影響で飛散し難いなどのハンドリング性に優れた粉体特性を備えたものとすることができる。
As a preferred example of such yttrium oxide powder, particles having a shape like a pon confectionery (hereinafter referred to as “pon confectionery particle”) in which small crystalline particles (primary particles) aggregate in a spherical shape and have irregularities on the surface are referred to as “pon confectionery particles”. An example of the yttrium oxide powder is a yttrium oxide powder having a secondary particle having an average particle size of 0.1 μm to 4 μm.
Such yttrium oxide powder has a very small primary particle size, yet excellent dispersibility, easy to filter, and difficult to disperse under the influence of wind and static electricity. It can be provided with characteristics.
本発明の酸化イットリウム粉末は、例えば、イットリウム原料と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩とを混合し、加熱して反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成して得ることができる。
また、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩と、イットリウム原料とを混合し、加熱して反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成して得ることもできる。
これらの製法において、加熱して反応させる方法としては、加熱反応器等を用いて通常の方法で加熱することもできるが、マイクロ波を照射しながら加熱するようにしてもよい。マイクロ波を照射しながら加熱することにより、通常の方法で加熱した場合とは異なる粒子形状のイットリウム塩粉末を得ることができる。
The yttrium oxide powder of the present invention is obtained, for example, by mixing an yttrium raw material, a urea aqueous solution, sulfuric acid or a sulfate, reacting by heating to produce an yttrium salt, and firing the obtained yttrium salt powder. be able to.
Alternatively, lignin, an aqueous urea solution, sulfuric acid or sulfate, and a yttrium raw material are mixed, heated to react to form an yttrium salt, and the obtained yttrium salt powder is calcined. it can.
In these production methods, as a method of heating and reacting, heating can be performed by a usual method using a heating reactor or the like, but heating may be performed while irradiating with microwaves. By heating while irradiating with microwaves, it is possible to obtain yttrium salt powder having a particle shape different from that when heated by a normal method.
また、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩と、イットリウム原料とを混合し、マイクロリアクタを用いて反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成することによっても本発明の酸化イットリウム粉末を得ることができる。 Alternatively, lignin, aqueous urea solution, sulfuric acid or sulfate, and yttrium raw material are mixed, reacted using a microreactor to produce yttrium salt, and the obtained yttrium salt powder is fired. The yttrium oxide powder of the present invention can be obtained.
これらの製法によれば、針状、薄片状乃至樹葉状の結晶状の粒子(1次粒子)が球状に凝集し、表面に凹凸を有するウニの如き形状を呈する粒子(以下「ウニ状粒子」という)、或いは、カードハウス構造をもつ薄片状の粒子(1次粒子)が球状に凝集し、表面に凹凸を有する粒子(以下「球状カードハウス粒子」という)を主成分とするイットリウム塩粉末(前駆体)を得ることができる。そして、このようなイットリウム塩粉末は、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せずほとんど凝集しないため、焼成することにより、粒子形状や粉体特性がイットリウム塩粉末(前駆体)と大きく変わらない酸化イットリウム粉末を得ることができる。
よって、上記のような製法によれば、上記の如きポン菓子粒子を主成分とする酸化イットリウム粉末であって、2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmである酸化イットリウム粉末を得ることができる。
According to these production methods, needle-like, flaky or foliate crystalline particles (primary particles) aggregate in a spherical shape and form a sea urchin-like shape having irregularities on the surface (hereinafter referred to as “urchin-like particles”). Or yttrium salt powder containing flaky particles (primary particles) having a card house structure in a spherical shape and having irregularities on the surface (hereinafter referred to as “spherical card house particles”) as a main component ( Precursor) can be obtained. And, when such yttrium salt powder is fired, the sintering within the particles proceeds, but the sintering of the particles does not proceed and hardly aggregates. It is possible to obtain an yttrium oxide powder that is not significantly different from the yttrium salt powder (precursor).
Therefore, according to the manufacturing method as described above, it is possible to obtain an yttrium oxide powder mainly composed of pon confectionery particles as described above, wherein the average particle diameter of the secondary particles is 0.1 μm to 4 μm. Can do.
本発明の酸化イットリウム粉末は、前述のように、1次粒子の粒径が極めて小さく、それでいて分散性に優れ、ろ別が容易であったり、風や静電気の影響で飛散し難いなどのハンドリング性に優れた粉体特性を備えるから、各種用途で求められる特性を備えており、例えば、酸化ジルコニウムの安定化剤、窒化アルミニウムや窒化珪素などの焼結助剤、耐食・耐熱材料やレーザーのホスト材料、高圧Na発光管、センサー、半導体、耐熱合金、ミッシュメタル(混合希土メタル)ニッケル水素電池材料、さらにはエッチング装置などの高温用各種装置の窓材やランプ発光管などの光学材料、さらには蛍光体などの各種用途で好適に利用することができる。例えば、本発明の酸化イットリウム粉末を母体(母結晶)として得られる蛍光体(例えばY203:Eu)は、現在市販されている蛍光体と同程度の発光強度を示し、かつ、611nm付近の演色性が高いという特性を発揮するものとなる。 As described above, the yttrium oxide powder of the present invention has a very small primary particle size, yet has excellent dispersibility, is easy to filter, and is not easily scattered by the influence of wind and static electricity. Because it has excellent powder characteristics, it has characteristics required for various applications, such as zirconium oxide stabilizers, sintering aids such as aluminum nitride and silicon nitride, corrosion and heat resistant materials, and laser hosts. Materials, high-pressure Na arc tube, sensor, semiconductor, heat-resistant alloy, misch metal (mixed rare earth metal) nickel metal hydride battery material, optical materials such as window materials for various high-temperature devices such as etching equipment, lamp arc tubes, and more Can be suitably used in various applications such as phosphors. For example, a phosphor (for example, Y 2 0 3 : Eu) obtained using the yttrium oxide powder of the present invention as a matrix (matrix) exhibits a light emission intensity comparable to that of a commercially available phosphor, and is around 611 nm. The color rendering properties of the material are high.
なお、本発明において「2次粒子」とは、SEM(20000倍)で観察した際に、表面に凹凸を有する球状の凝集粒子を示し、「1次粒子」は、当該2次粒子を構成している個々の粒子を示すものである。
また、本発明において「X〜Y」(X、Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きく、Yより小さい」の意を包含するものである。
また、本発明において「主成分」と表現した場合には、特に記載しない限り、当該主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容する意を包含するものである。特に当該主成分の含有割合を特定するものではないが、その大半、すなわち個数或いは質量割合において、50%以上、好ましくは70%以上、中でも好ましくは90%以上(100%を含む)を占めるものである。
In the present invention, “secondary particles” refers to spherical aggregated particles having irregularities on the surface when observed with SEM (20000 times), and “primary particles” constitute the secondary particles. The individual particles are shown.
Further, in the present invention, when expressed as “X to Y” (X and Y are arbitrary numbers), unless otherwise specified, “X or more and Y or less” and “preferably larger than X and smaller than Y”. Is included.
In addition, the expression “main component” in the present invention includes the meaning of allowing other components to be contained within a range that does not hinder the function of the main component, unless otherwise specified. In particular, the content ratio of the main component is not specified, but the majority, that is, the number or mass ratio accounts for 50% or more, preferably 70% or more, and preferably 90% or more (including 100%). It is.
以下、本発明の実施形態として、4つの実施形態例とその製造方法例について説明する。但し、本発明が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, as an embodiment of the present invention, four exemplary embodiments and an example of a manufacturing method thereof will be described. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
(第1の実施形態)
本実施形態では、硫酸ナトリウム(Na2SO4)を加える特殊な尿素−均一沈殿法によりイットリウム塩粉末Aを製造し、このイットリウム塩粉末Aを焼成して酸化イットリウム粉末Aを得ることができる。
(First embodiment)
In the present embodiment, the yttrium salt powder A is produced by a special urea-homogeneous precipitation method in which sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) is added, and the yttrium salt powder A can be fired to obtain the yttrium oxide powder A.
本実施形態におけるイットリウム塩粉末Aは、イットリウム原料と、尿素水溶液と、硫酸ナトリウム(Na2SO4)とを混合し、加熱して反応させることによりイットリウム塩を生成(沈殿)させ、これを遠心分離、洗浄、乾燥させて得ることができる。
好ましい例としては、イットリウム原料である硝酸イットリウム(水和物)と、尿素水溶液と、硫酸ナトリウムとを混合し、80℃以上に加熱して反応させることによりイットリウム塩を沈殿生成させ、これを遠心分離、洗浄、乾燥させてイットリウム塩粉末Aを得ることができる。
The yttrium salt powder A in this embodiment is a mixture of an yttrium raw material, an aqueous urea solution, and sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), heated to react to produce (precipitate) an yttrium salt, which is centrifuged. It can be obtained by separating, washing and drying.
As a preferable example, yttrium nitrate (hydrate) which is a raw material for yttrium, an aqueous urea solution, and sodium sulfate are mixed and heated to react at 80 ° C. or higher to precipitate yttrium salt, which is centrifuged. The yttrium salt powder A can be obtained by separating, washing and drying.
イットリウム塩粉末Aは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜10m2/gであるという特徴を備えるものである。
また、イットリウム塩粉末AをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がウニ状粒子を呈するという特徴を備えるものである。ただし、ウニ状粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわちイットリウム塩粉末Aの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をウニ状粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
The yttrium salt powder A has an average secondary particle diameter of 1 μm to 4 μm observed with a scanning electron microscope (20000 times) and a perfect circle of secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times). The rate average is 0.70 to 0.90, and the specific surface area is 1 to 10 m 2 / g.
Moreover, when the yttrium salt powder A is observed by SEM (20000 times), it has the characteristic that the particle | grains which make a main component exhibit a sea urchin-like particle | grain. However, it is not necessary to be composed only of sea urchin-like particles, and most of them, that is, 50% by mass or more of yttrium salt powder A, preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more (including 100% by mass). If sea urchin-like particles occupy, it is considered to have the same characteristics.
イットリウム塩粉末Aは、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せず凝集することが少ないため、焼成後もイットリウム塩粉末Aの粒子形状や粉体特性が大きく変化しないという特徴を備えている。 When the yttrium salt powder A is fired, the sintering within the particles proceeds, but the sintering between the particles does not proceed and the agglomeration is less likely to occur. Has the feature that does not change greatly.
よって、イットリウム塩粉末Aを焼成して得られる酸化イットリウム粉末Aは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜10 m2/g(真球であると仮定すると、2次粒子の平均粒径が1μmの場合1.2m2/g、4μmの場合0.3m2/g)であるという特徴を備えたものとすることができる。 Therefore, the yttrium oxide powder A obtained by firing the yttrium salt powder A has an average secondary particle diameter of 1 μm to 4 μm observed with a scanning electron microscope (20000 times), and a scanning electron microscope (20000). The average roundness of the secondary particles observed at a magnification of 0.70 to 0.90 and a specific surface area of 1 to 10 m 2 / g (assuming a true sphere) When the average particle size is 1 μm, it may be 1.2 m 2 / g, and when 4 μm, it may be 0.3 m 2 / g).
なお、真球の比表面積は、下記式から算出することができる(以下、同様)
真球の比表面積=[1÷{(4πr3/3)×5(g/cm3)}]×4πr2
但し、r:半径、5(g/cm3):酸化イットリウムの密度である。
The specific surface area of the true sphere can be calculated from the following formula (hereinafter the same).
The specific surface area of a sphere = [1 ÷ {(4πr 3 /3) × 5 (g / cm 3)}] ×
However, r: radius, 5 (g / cm 3 ): density of yttrium oxide.
また、酸化イットリウム粉末AをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子は、ポン菓子粒子を呈するものとすることができる。ただし、酸化イットリウム粉末Aは、ポン菓子粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわち酸化イットリウム粉末Aの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をポン菓子粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。 Moreover, when the yttrium oxide powder A is observed by SEM (20000 times), the particles constituting the main component can exhibit pon confectionery particles. However, the yttrium oxide powder A does not need to be composed only of pon confectionery particles, and most of them, that is, 50% by mass or more of the yttrium oxide powder A, preferably 70% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more (100 If the confectionery particles occupy (including mass%), it is considered that the same characteristics are obtained.
イットリウム塩粉末Aの製造において、イットリウム原料としては、水や有機溶剤等の液体に溶解するイットリウム化合物であればよく、上記の硝酸イットリウム(水和物)のほか、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウム等を挙げることができる。
イットリウム原料の添加量は適宜調整すればよい。
In the production of the yttrium salt powder A, the yttrium raw material may be an yttrium compound that dissolves in a liquid such as water or an organic solvent. In addition to the yttrium nitrate (hydrate), yttrium chloride, yttrium bromide, iodine Yttrium fluoride, yttrium acetate, yttrium perchlorate, and the like.
What is necessary is just to adjust the addition amount of a yttrium raw material suitably.
硫酸ナトリウム(Na2SO4)の添加量は、5mM以上2000mM未満、特に5mM以上500mM以下であるのが好ましい。5mM以上2000mM未満であれば、上記の如く、2次粒子の形状はウニ状を呈し、真円率や比表面積も所望範囲内のものとすることができる。他方、2000mM以上になると、粒子形状はウニ状を呈さなくなり、比表面積も所望範囲を外れるようになる。 The amount of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) added is preferably 5 mM or more and less than 2000 mM, particularly preferably 5 mM or more and 500 mM or less. If it is 5 mM or more and less than 2000 mM, as described above, the secondary particles have a sea urchin shape, and the roundness and specific surface area can be within the desired ranges. On the other hand, when it becomes 2000 mM or more, the particle shape does not exhibit a sea urchin shape, and the specific surface area is also outside the desired range.
硫酸ナトリウム(Na2SO4)に代えて、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)など他の硫酸塩を加えても、上記の如く粒子形状はウニ状を呈し、真円率や比表面積を所望範囲内とすることができる。その一方、硝酸塩や塩酸塩などの他の無機酸塩では、粒子形状はウニ状を呈さなくなり、比表面積も所望範囲を外れてしまう。
なお、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)を用いる場合には、添加量を100mM未満とするのが好ましい。100mM以上添加すると、粒子を生成しなくなる場合がある。
Even if other sulfates such as potassium sulfate (K 2 SO 4 ) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) are added in place of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), the particle shape will be a sea urchin as described above. The roundness and specific surface area can be set within the desired ranges. On the other hand, with other inorganic acid salts such as nitrate and hydrochloride, the particle shape does not exhibit a sea urchin shape, and the specific surface area is also outside the desired range.
In addition, when using ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), the amount added is preferably less than 100 mM. When 100 mM or more is added, particles may not be generated.
イットリウム塩を沈殿させる沈殿形成反応は、80℃以上に加熱して反応させることが重要であり、80℃以上であれば特に限定するものではない。 The precipitation forming reaction for precipitating the yttrium salt is important to be heated to 80 ° C. or higher and is not particularly limited as long as it is 80 ° C. or higher.
また、イットリウム塩粉末Aは、例えば大気中600〜1500℃で焼成することにより、酸化イットリウム粉末Aを得ることができる。但し、このような焼成条件に限定されるものではない。 Moreover, the yttrium salt powder A can obtain the yttrium oxide powder A, for example, by firing at 600 to 1500 ° C. in the atmosphere. However, it is not limited to such firing conditions.
(第2の実施形態)
本実施形態では、加熱方法として、マイクロ波を利用して急加熱反応させる方法を採用する以外は、第1の実施形態と同様にしてイットリウム塩粉末B及び酸化イットリウム粉末Bを得ることができる。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the yttrium salt powder B and the yttrium oxide powder B can be obtained in the same manner as in the first embodiment, except that a heating reaction method using microwaves is employed as the heating method.
本実施形態で得られるイットリウム塩粉末Bは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜10m2/gであるという特徴を備えたものである。
また、イットリウム塩粉末BをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子が球状カードハウス粒子を呈するという特徴を備えたものである。
ただし、球状カードハウス粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわちイットリウム塩粉末Bの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%以上を含む)を球状カードハウス粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
The yttrium salt powder B obtained in the present embodiment has an average secondary particle diameter of 1 μm to 4 μm observed with a scanning electron microscope (20000 times) and is observed with a scanning electron microscope (20000 times). The roundness average of the secondary particles is 0.70 to 0.90, and the specific surface area is 1 to 10 m 2 / g.
Further, when the yttrium salt powder B is observed with an SEM (20000 times), the particles constituting the main component are characterized as exhibiting spherical card house particles.
However, it is not necessary to be composed only of spherical card house particles, and most of them, that is, 50% by mass or more of yttrium salt powder B, preferably 70% by mass or more, and preferably 90% by mass or more (including 100% by mass or more). ) Are considered to have the same characteristics.
なお、「カードハウス」という用語は、例えば、粘土粒子の凝集状態を示す用語であり、正の端面と負の層面とが結合した場合に形成される嵩高い凝集体をカードハウス構造と称している(前野昌弘著『粘土の科学』第55〜56項、日刊工業新聞社)。また、走査電子顕微鏡写真で見たセラミックス焼結体の六角板状水和物がばらの花状に集合した構造等を示す用語としても用いられている(『セラミックス』1976年、7月号、日本セラミックス協会出版)。 The term “card house” is a term that indicates, for example, the agglomeration state of clay particles, and the bulky aggregate formed when the positive end surface and the negative layer surface are combined is referred to as a card house structure. (Mashiro Maeno, Clay Science, 55-56, Nikkan Kogyo Shimbun). It is also used as a term indicating a structure in which hexagonal plate-like hydrates of ceramic sintered bodies gathered in the shape of roses as seen in a scanning electron micrograph (“Ceramics”, 1976, July issue, (Published by the Ceramic Society of Japan).
イットリウム塩粉末Bは、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せず凝集することが少ないため、焼成後もイットリウム塩粉末Bの粒子形状や粉体特性は大きく変化しないという特徴を備えている。 When the yttrium salt powder B is fired, the sintering in the particles proceeds, but the sintering of the particles does not proceed and the particles are less likely to agglomerate. Has the characteristic of not changing significantly.
よって、イットリウム塩粉末Bを焼成して得られる酸化イットリウム粉末Bは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜10m2/g(真球であると仮定すると、2次粒子の平均粒径が1μmの場合1.2m2/g、4μmの場合0.3m2/g)であるという特徴を備えたものとすることができる。
また、酸化イットリウム粉末BをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がポン菓子状粒子を呈するものとすることができる。ただし、酸化イットリウム粉末Bはポン菓子粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわち酸化イットリウム粉末Bの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をポン菓子粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
Therefore, the yttrium oxide powder B obtained by firing the yttrium salt powder B has an average particle size of secondary particles observed by a scanning electron microscope (20000 times) of 1 μm to 4 μm, and a scanning electron microscope (20000). The average roundness of the secondary particles observed at a magnification of 0.70 to 0.90 and a specific surface area of 1 to 10 m 2 / g (assuming a true sphere) When the particle diameter is 1 μm, it may be 1.2 m 2 / g, and when 4 μm, the characteristic is 0.3 m 2 / g).
Moreover, when the yttrium oxide powder B is observed by SEM (20000 times), the particles constituting the main component can be presented as confectionery-like particles. However, the yttrium oxide powder B does not need to be composed only of pon confectionery particles, and most of them, that is, 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 90% by mass or more (100% by mass) of the yttrium oxide powder B. It is considered that the confectionery particles occupy the same characteristics.
イットリウム塩粉末Bの製造において、イットリウム原料としては、水や有機溶剤等の液体に溶解するイットリウム化合物であればよく、上記の硝酸イットリウム(水和物)のほか、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウム等を挙げることができる。
イットリウム原料の添加量は適宜調整すればよい。
In the production of the yttrium salt powder B, the yttrium raw material may be any yttrium compound that can be dissolved in a liquid such as water or an organic solvent. Yttrium fluoride, yttrium acetate, yttrium perchlorate, and the like.
What is necessary is just to adjust the addition amount of a yttrium raw material suitably.
硫酸ナトリウム(Na2SO4)の添加量は、5mM以上2000mM未満、特に5mM以上500mM以下であるのが好ましい。5mM以上2000mM未満であれば、上記の如く、粒子形状は球状カードハウス構造を呈し、真円率や比表面積も所望範囲内のものとすることができる。他方、2000mM以上になると、粒子形状は球状カードハウス構造を呈しなくなり、比表面積も所望範囲を外れるようになる。 The amount of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) added is preferably 5 mM or more and less than 2000 mM, particularly preferably 5 mM or more and 500 mM or less. If it is 5 mM or more and less than 2000 mM, as described above, the particle shape exhibits a spherical card house structure, and the roundness and specific surface area can be within the desired ranges. On the other hand, when it becomes 2000 mM or more, the particle shape does not exhibit a spherical card house structure, and the specific surface area is also outside the desired range.
硫酸ナトリウム(Na2SO4)に代えて、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)などの他の硫酸塩を加えても、上記の如く粒子形状は球状カードハウス構造を呈し、真円率や比表面積を所望範囲内とすることができる。その一方、硝酸塩や塩酸塩などの他の無機酸塩では、粒子形状は球状カードハウス構造を呈さなくなり、比表面積も所望範囲を外れてしまう。
なお、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)を用いる場合には、添加量を100mM未満とすることが好ましい。100mM以上添加すると、粒子は生成しなくなる。
Even if other sulfates such as potassium sulfate (K 2 SO 4 ) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) are added in place of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), the particle shape is spherical as described above. It exhibits a house structure, and the roundness and specific surface area can be within the desired ranges. On the other hand, with other inorganic acid salts such as nitrates and hydrochlorides, the particle shape does not exhibit a spherical card house structure, and the specific surface area is also outside the desired range.
In addition, when using ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), the amount added is preferably less than 100 mM. When 100 mM or more is added, particles are not generated.
反応温度、すなわちマイクロ波照射機能付密封加熱器にて加熱する温度は、80℃以上に加熱して反応させることが重要であり、好ましくは80〜250℃、特に100〜180℃である。 It is important that the reaction temperature, that is, the temperature heated by the sealed heater with a microwave irradiation function, is heated to 80 ° C. or higher, and is preferably 80 to 250 ° C., more preferably 100 to 180 ° C.
また、イットリウム塩粉末Bは大気中600〜1500℃で焼成することにより、酸化イットリウム粉末Bを得ることができる。但し、この焼成条件に限定するものではない。 Moreover, the yttrium salt powder B can be baked at 600-1500 degreeC in air | atmosphere, and the yttrium oxide powder B can be obtained. However, it is not limited to these firing conditions.
(第3の実施形態)
本実施形態では、リグニンを加える特殊な尿素−均一沈殿法によりイットリウム塩粉末Cを製造し、このイットリウム塩粉末Cを焼成して酸化イットリウム粉末Cを得ることができる。
(Third embodiment)
In this embodiment, the yttrium salt powder C is manufactured by a special urea-homogeneous precipitation method in which lignin is added, and the yttrium oxide powder C can be obtained by firing the yttrium salt powder C.
本実施形態におけるイットリウム塩粉末Cは、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸若しくは硫酸塩と、イットリウム原料である硝酸イットリウムを加えて混合し、加熱して反応させることによりイットリウム塩を生成させ、遠心分離、洗浄、乾燥させてイットリウム塩粉末Cを得ることができる。
好ましい例としては、リグニン(Lignin)と尿素水溶液とを混合し、硫酸を用いてpH1〜4に調整した後、イットリウム原料である硝酸イットリウムとを混合し、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)等を用いて反応前溶液のpHを1〜5に調整し、マイクロ波照射機能付密封加熱器にてマイクロ波を照射しながら100〜180℃に加熱して反応させることによりイットリウム塩を生成(沈殿)させ、遠心分離、洗浄、乾燥させてイットリウム塩粉末Cを得ることができる。
The yttrium salt powder C in this embodiment is a mixture of lignin, urea aqueous solution, sulfuric acid or sulfate, and yttrium nitrate, which is an yttrium raw material, mixed, heated, and reacted to produce an yttrium salt. The yttrium salt powder C can be obtained by centrifuging, washing and drying.
As a preferred example, lignin and an aqueous urea solution are mixed, adjusted to
イットリウム塩粉末Cは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.6μm〜1.1μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が10〜20m2/gであるという特徴を備えている。
また、イットリウム塩粉末CをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がウニ状粒子を呈するという特徴を備えている。ただし、ウニ状粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわちイットリウム塩粉末Cの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をウニ状粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
In the yttrium salt powder C, the secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) have an average particle size of 0.6 μm to 1.1 μm, and the secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times). The average roundness average of the particles is 0.70 to 0.90, and the specific surface area is 10 to 20 m 2 / g.
Moreover, when the yttrium salt powder C is observed by SEM (20000 times), it has the characteristic that the particle | grains which make a main component exhibit a urchin-like particle | grain. However, it is not necessary to be composed only of sea urchin-like particles, and most of them, that is, 50% by mass or more of yttrium salt powder C, preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more (including 100% by mass). If sea urchin-like particles occupy, it is considered to have the same characteristics.
イットリウム塩粉末Cは、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せず凝集することが少ないため、焼成後もイットリウム塩粉末Cの粒子形状や粉体特性が大きく変化しないという特徴を備えている。 When the yttrium salt powder C is fired, the sintering within the particles proceeds, but the sintering between the particles does not proceed and the agglomeration is less likely to occur. Has the feature that does not change greatly.
よって、イットリウム塩粉末Cを焼成して得られる酸化イットリウム粉末Cは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.6μm〜1.1μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が10〜20m2/g(真球であると仮定すると、2次粒子の平均粒径が0.6μmの場合2m2/g、1.1μmの場合1.1m2/g)であるという特徴を備えたものとすることができる。
また、酸化イットリウム粉末CをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がポン菓子粒子を呈するものとすることができる。ただし、酸化イットリウム粉末Cは、ポン菓子粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわち酸化イットリウム粉末Cの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をポン菓子粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
Therefore, the yttrium oxide powder C obtained by firing the yttrium salt powder C has an average secondary particle diameter of 0.6 μm to 1.1 μm observed with a scanning electron microscope (20000 times), and scanning. Assuming that the average roundness of secondary particles observed with an electron microscope (20000 times) is 0.70 to 0.90 and the specific surface area is 10 to 20 m 2 / g (
Moreover, when the yttrium oxide powder C is observed by SEM (20000 times), the particles constituting the main component can exhibit pon confectionery particles. However, the yttrium oxide powder C does not need to be composed only of pon confectionery particles, and most of them, that is, 50% by mass or more of the yttrium oxide powder C, preferably 70% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more (100 If the confectionery particles occupy (including mass%), it is considered that the same characteristics are obtained.
イットリウム塩粉末Cの製造において、イットリウム原料としては、水や有機溶剤等の液体に溶解するイットリウム化合物であればよく、上記の硝酸イットリウム(水和物)のほか、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウム等を挙げることができる。
イットリウム原料の添加量は適宜調整すればよい。
In the production of the yttrium salt powder C, the yttrium raw material may be an yttrium compound that dissolves in a liquid such as water or an organic solvent. In addition to the yttrium nitrate (hydrate), yttrium chloride, yttrium bromide, iodine Yttrium fluoride, yttrium acetate, yttrium perchlorate, and the like.
What is necessary is just to adjust the addition amount of a yttrium raw material suitably.
硝酸イットリウムを混合する前の溶液は、硫酸などを使用してpH1〜4、特にpH2〜3に調整するのが好ましい。
The solution before mixing yttrium nitrate is preferably adjusted to
なお、硫酸以外の酸でpH調整することも可能であるが、その場合には、硫酸イオン供給源として硫酸塩を添加するのが好ましい。この際、硫酸以外の酸としては、硝酸、塩酸などを挙げることができ、また、硫酸塩としては硫酸ナトリウム(Na2SO4)、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)などを挙げることができる。 It is also possible to adjust the pH with an acid other than sulfuric acid, but in that case, it is preferable to add a sulfate as a sulfate ion supply source. In this case, examples of acids other than sulfuric acid include nitric acid and hydrochloric acid, and sulfates include sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), potassium sulfate (K 2 SO 4 ), and ammonium sulfate ((NH 4 )). 2 SO 4 ).
また、リグニンの重量平均分子量を変化させることにより、イットリウム塩粉末の平均粒径を制御することができる。 Moreover, the average particle diameter of a yttrium salt powder can be controlled by changing the weight average molecular weight of lignin.
リグニンの添加量は100ppm〜1500ppm程度、特に250ppm〜1000ppmとするのが好ましい。リグニンの添加量が100ppm未満ではリグニン添加の効果が得られ難くなり、逆に1500ppmを超えると、イットリウム塩が粒子として析出しなくなる可能性がある。 The amount of lignin added is preferably about 100 ppm to 1500 ppm, particularly preferably 250 ppm to 1000 ppm. If the amount of lignin added is less than 100 ppm, it is difficult to obtain the effect of lignin addition. Conversely, if it exceeds 1500 ppm, the yttrium salt may not precipitate as particles.
反応開始前の反応液のpHは、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)などを用いてpHを1〜5に調整するのが好ましい。反応開始前の反応液のpHを調整することによってイットリウム塩粉末の平均粒径を変化させることができる。粒径をより小さくするためには、反応前溶液のpHを1〜5、特に3〜4に調整するのが好ましい。
なお、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)の代わりに水酸化カリウム(苛性カリ)などの他のアルカリ化剤を使用してpH調整してもよい。
The pH of the reaction solution before starting the reaction is preferably adjusted to 1 to 5 using sodium hydroxide (caustic soda) or the like. The average particle diameter of the yttrium salt powder can be changed by adjusting the pH of the reaction solution before starting the reaction. In order to make the particle size smaller, it is preferable to adjust the pH of the pre-reaction solution to 1 to 5, particularly 3 to 4.
In addition, you may adjust pH using other alkalizing agents, such as potassium hydroxide (caustic potash), instead of sodium hydroxide (caustic soda).
反応温度、すなわちマイクロ波照射機能付密封加熱器にて加熱する温度は、80℃以上に加熱して反応させることが重要であり、好ましくは80〜250℃、特に100〜180℃に加熱するのがよい。 It is important that the reaction temperature, that is, the temperature heated by the sealed heater with the microwave irradiation function, is heated to 80 ° C. or higher, and preferably 80 to 250 ° C., particularly 100 to 180 ° C. Is good.
また、イットリウム塩粉末Cは、大気中600〜1500℃で焼成することにより、酸化イットリウム粉末Cを得ることができる。但し、この焼成条件に限定するものではない。 Moreover, the yttrium salt powder C can obtain the yttrium oxide powder C by baking at 600-1500 degreeC in air | atmosphere. However, it is not limited to these firing conditions.
(第4の実施形態)
本実施形態では、リグニンを加えると共に、マイクロリアクタを用いて反応させる特殊な尿素−均一沈殿法によりイットリウム塩粉末Dを製造し、このイットリウム塩粉末Dを焼成して酸化イットリウム粉末Dを得ることができる。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, yttrium salt powder D is produced by a special urea-homogeneous precipitation method in which lignin is added and reacted using a microreactor, and this yttrium salt powder D is fired to obtain yttrium oxide powder D. .
本実施形態におけるイットリウム塩粉末Dは、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸若しくは硫酸塩と、イットリウム原料である硝酸イットリウムを加えて混合し、マイクロリアクタを利用して反応させることによりイットリウム塩を生成させ、ろ過、乾燥させてイットリウム塩粉末Dを得ることができる。
好ましい例としては、リグニン(Lignin)と尿素水溶液とを混合し、硫酸を用いてpH1〜4に調整した後、イットリウム原料である硝酸イットリウムを加えて混合し、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)等を用いて反応前溶液のpHを1〜5に調整した後、マイクロリアクタを利用して100〜180℃で反応させてイットリウム塩を生成(沈殿)させ、遠心分離、洗浄、乾燥させてイットリウム塩粉末Dを得ることができる。
The yttrium salt powder D in this embodiment is prepared by adding and mixing lignin, urea aqueous solution, sulfuric acid or sulfate, and yttrium nitrate as yttrium raw material, and reacting them using a microreactor. It can be produced, filtered and dried to obtain yttrium salt powder D.
As a preferred example, lignin and aqueous urea solution are mixed, adjusted to
イットリウム塩粉末Dは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜0.6μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が20〜120 m2/gであるという特徴を備えたものである。
また、イットリウム塩粉末DをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がウニ状粒子を呈するという特徴を備えたものである。ただし、ウニ状粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわちイットリウム塩粉末Dの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をウニ状粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
In the yttrium salt powder D, the secondary particles observed with a scanning electron microscope (20,000 times) have an average particle size of 0.1 μm to 0.6 μm, and the secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times). The average roundness average of the particles is 0.70 to 0.90, and the specific surface area is 20 to 120 m 2 / g.
Further, when the yttrium salt powder D is observed with an SEM (20000 times), it is characterized in that the main component particles exhibit sea urchin-like particles. However, it is not necessary to be composed only of sea urchin-like particles, and most of them, that is, 50% by mass or more of yttrium salt powder D, preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more (including 100% by mass). If sea urchin-like particles occupy, it is considered to have the same characteristics.
イットリウム塩粉末Dは、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せず凝集することが少ないため、焼成後もイットリウム塩粉末Dの粒子形状や粉体特性が大きく変化しないという特徴を備えている。 When the yttrium salt powder D is fired, the sintering in the particles proceeds, but the sintering of the particles does not proceed and the particles hardly aggregate. Has the feature that does not change greatly.
よって、イットリウム塩粉末Dを焼成して得られる酸化イットリウム粉末Dは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜0.6μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が20〜120m2/g(真球であると仮定すると、2次粒子の平均粒径が0.1μmの場合12m2/g、0.6μmの場合2m2/g)であるという特徴を備えたものとすることができる。
また、酸化イットリウム粉末DをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がポン菓子粒子を呈するものとすることができる。ただし、酸化イットリウム粉末Dは、ポン菓子粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわち酸化イットリウム粉末Dの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をポン菓子粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
Therefore, the yttrium oxide powder D obtained by firing the yttrium salt powder D has an average secondary particle diameter of 0.1 μm to 0.6 μm observed with a scanning electron microscope (20000 times), and is scanned. Assuming that the roundness average of secondary particles observed with an electron microscope (20000 times) is 0.70 to 0.90 and the specific surface area is 20 to 120 m 2 / g (
Moreover, when the yttrium oxide powder D is observed by SEM (20000 times), the particles constituting the main component can exhibit pon confectionery particles. However, the yttrium oxide powder D does not need to be composed only of pon confectionery particles, and most of them, that is, 50% by mass or more of the yttrium oxide powder D, preferably 70% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more (100 If the confectionery particles occupy (including mass%), it is considered that the same characteristics are obtained.
イットリウム塩粉末Dの製造において、イットリウム原料としては、水や有機溶剤等の液体に溶解するイットリウム化合物であればよく、上記の硝酸イットリウム(水和物)のほか、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウム等を挙げることができる。
イットリウム原料の添加量は適宜調整すればよい。
In the production of the yttrium salt powder D, the yttrium raw material may be an yttrium compound that dissolves in a liquid such as water or an organic solvent. In addition to the yttrium nitrate (hydrate), yttrium chloride, yttrium bromide, iodine Yttrium fluoride, yttrium acetate, yttrium perchlorate, and the like.
What is necessary is just to adjust the addition amount of a yttrium raw material suitably.
硝酸イットリウムを混合する前の溶液は、硫酸などを使用してpH1〜4、特にpH2〜3に調整するのが好ましい。
The solution before mixing yttrium nitrate is preferably adjusted to
なお、硫酸以外の酸でpH調整することも可能であるが、その場合には、硫酸イオン供給源として硫酸塩を添加するのが好ましい。この際、硫酸以外の酸としては、硝酸、塩酸などを挙げることができ、また、硫酸塩としては硫酸ナトリウム(Na2SO4)、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)などを挙げることができる。 It is also possible to adjust the pH with an acid other than sulfuric acid, but in that case, it is preferable to add a sulfate as a sulfate ion supply source. In this case, examples of acids other than sulfuric acid include nitric acid and hydrochloric acid, and sulfates include sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), potassium sulfate (K 2 SO 4 ), and ammonium sulfate ((NH 4 )). 2 SO 4 ).
また、リグニンの重量平均分子量を変化させることにより、イットリウム塩粉末の平均粒径を0.1μm〜0.6μmの範囲内で制御することができる。
例えば、平均粒径0.25μm〜0.45μmのイットリウム塩粉末を得るには、リグニンの重量平均分子量は10000〜40000、特に12000〜21000のものを使用するのが好ましい。
また、平均粒径0.25μm以下のイットリウム塩粉末を得るには、リグニンの重量平均分子量は10000より小さいか、或いは40000より大きいものを使用するのが好ましい。
Moreover, the average particle diameter of a yttrium salt powder can be controlled within the range of 0.1 micrometer-0.6 micrometer by changing the weight average molecular weight of lignin.
For example, in order to obtain an yttrium salt powder having an average particle size of 0.25 μm to 0.45 μm, it is preferable to use a lignin having a weight average molecular weight of 10,000 to 40,000, particularly 12,000 to 21,000.
In order to obtain an yttrium salt powder having an average particle size of 0.25 μm or less, it is preferable to use a lignin having a weight average molecular weight of less than 10,000 or greater than 40000.
リグニンの添加量は100ppm〜1500ppm程度、特に250ppm〜1000ppmとするのが好ましい。リグニンの添加量が100ppm未満ではリグニン添加の効果が得られ難くなり、逆に1500ppmを超えると、イットリウム塩が粒子として析出しなくなる可能性がある。 The amount of lignin added is preferably about 100 ppm to 1500 ppm, particularly preferably 250 ppm to 1000 ppm. If the amount of lignin added is less than 100 ppm, it is difficult to obtain the effect of lignin addition. Conversely, if it exceeds 1500 ppm, the yttrium salt may not precipitate as particles.
さらに、反応開始前の反応液のpHは、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)などを用いてpH1〜5に調整するのが好ましい。反応開始前の反応液のpHを調整することによってイットリウム塩粉末の平均粒径を変化させることができる。より粒径を細かくするためには、反応前溶液のpHを1〜5、特に3〜4に調整するのが好ましい。
なお、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)の代わりに水酸化カリウム(苛性カリ)などの他のアルカリ化剤を使用してpH調整してもよい。
Furthermore, it is preferable to adjust the pH of the reaction solution before starting the reaction to
In addition, you may adjust pH using other alkalizing agents, such as potassium hydroxide (caustic potash), instead of sodium hydroxide (caustic soda).
反応温度、すなわちマイクロリアクタにて加熱する温度は、80℃以上に加熱して反応させることが重要であり、好ましくは80〜250℃、特に100〜180℃である。 The reaction temperature, that is, the temperature to be heated in the microreactor is important to be heated to 80 ° C. or higher, and is preferably 80 to 250 ° C., particularly 100 to 180 ° C.
また、イットリウム塩粉末Dは、大気中600〜1500℃で焼成することにより、酸化イットリウム粉末Dを得ることができる。但し、この焼成条件に限定するものではない。 Moreover, the yttrium salt powder D can obtain the yttrium oxide powder D by baking at 600-1500 degreeC in air | atmosphere. However, it is not limited to these firing conditions.
(まとめ)
上記の如く、イットリウム塩粉末A乃至Dは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m2/gであり、主成分を占める2次粒子はウニ状粒子若しくは球状カードハウス粒子を呈する。このようなイットリウム塩粉末A乃至Dは、焼成した際、粒子同士の焼結は進行せず凝集がほとんどないため、イットリウム塩粉末A乃至Dの粒子形状や粉体特性がほとんど変化しないという共通の特徴を有する。
(Summary)
As described above, the yttrium salt powders A to D have an average secondary particle diameter of 0.1 μm to 4 μm observed with a scanning electron microscope (20000 times) and are observed with a scanning electron microscope (20000 times). The average roundness of the secondary particles is 0.70 to 0.90, the specific surface area is 1 to 120 m 2 / g, and the secondary particles occupying the main component are sea urchin particles or spherical card houses. Presents particles. When such yttrium salt powders A to D are baked, sintering between particles does not proceed and there is almost no aggregation, so that the particle shape and powder characteristics of yttrium salt powders A to D are hardly changed. Has characteristics.
よって、イットリウム塩粉末A乃至Dを焼成して得られる酸化イットリウム粉末A乃至Dは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m2/gであり、主成分を占める2次粒子はポン菓子粒子を呈するものとすることができる。 Therefore, the yttrium oxide powders A to D obtained by firing the yttrium salt powders A to D have an average secondary particle diameter of 0.1 μm to 4 μm observed with a scanning electron microscope (20,000 times), and The average roundness of secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) is 0.70 to 0.90, the specific surface area is 1 to 120 m 2 / g, and 2 occupies the main component. The secondary particles can exhibit pon confectionery particles.
このようなイットリウム塩粉末A乃至Dは、酸化ジルコニウムの安定化剤、窒化アルミニウムや窒化珪素などの焼結助剤、耐食・耐熱材料やレーザーのホスト材料、高圧Na発光管、センサー、半導体、耐熱合金、ミッシュメタル(混合希土メタル)ニッケル水素電池材料、エッチング装置など高温用各種装置の窓材、光学材料、蛍光体など様々な用途に利用が可能である。
ここでは、具体的な一例として蛍光体を作製する用途を例示する。
Such yttrium salt powders A to D include zirconium oxide stabilizers, sintering aids such as aluminum nitride and silicon nitride, corrosion and heat resistant materials, laser host materials, high pressure Na arc tubes, sensors, semiconductors, heat resistant materials. It can be used in various applications such as alloys, misch metal (mixed rare earth metal) nickel-metal hydride battery materials, window materials for various high-temperature devices such as etching devices, optical materials, and phosphors.
Here, the use which produces fluorescent substance is illustrated as a specific example.
すなわち、酸化イットリウム粉末A乃至D(Y203)を母体(母結晶)とし、これに賦活剤(発光中心)としてのユウロピウム(Eu)が固溶した状態の赤色蛍光体(Y203:Eu)を得ることができる。
このような蛍光体の製法としては、例えば、酸化イットリウム粉末Dの製法と同様に、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸若しくは硫酸塩と、イットリウム原料である硝酸イットリウムと、ユウロピウム原料である硝酸ユウロピウムとを混合し、加熱反応させることによりユウロピウムを数mol%含むイットリウム塩を沈殿させ、遠心分離、洗浄、乾燥させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成することにより蛍光体を得ることができる。
That is, yttrium oxide powders A to D (Y 2 0 3 ) are used as a base (mother crystal), and europium (Eu) as an activator (emission center) is dissolved in the red phosphor (Y 2 0 3). : Eu) can be obtained.
As a method for producing such a phosphor, for example, similarly to the method for producing yttrium oxide powder D, lignin, urea aqueous solution, sulfuric acid or sulfate, yttrium nitrate as yttrium raw material, and europium raw material are used. A phosphor can be obtained by mixing yttrium salt containing several mol% of europium by mixing with europium nitrate and allowing it to react by heating, centrifuging, washing and drying, and firing the obtained yttrium salt powder. .
このようにして得られる赤色蛍光体、すなわち酸化イットリウム粉末A乃至D(Y203)を母体(母結晶)とする赤色蛍光体(Y203:Eu)は、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m2/gであり、主成分を占める2次粒子はポン菓子粒子を呈するものとなる。そして、このような赤色蛍光体は、分散性に優れ、ろ別が容易であったり、風や静電気の影響で飛散し難いなどのハンドリング性に優れているという特徴を有し、現在市販されている赤色蛍光体と同程度の発光強度を示し、かつ、611nm付近の演色性が高いという特徴を有するものとなる。
なお、賦活剤として、Euの代わりにTb(緑色)、Tm(青色)などの他の希土類元素を用いても同様に蛍光体を作製できるものと考えられる。
The red phosphor thus obtained, that is, the red phosphor (Y 2 0 3 : Eu) having yttrium oxide powders A to D (Y 2 0 3 ) as a base (mother crystal) is a scanning electron microscope (20000 times magnification). ) Observed in the secondary particle is 0.1 μm to 4 μm, and the average roundness of the secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) is 0.70 to 0.90. And the specific surface area is 1-120 m < 2 > / g, and the secondary particle which occupies the main component becomes a pon confectionery particle. Such a red phosphor has excellent dispersibility, is easy to filter, and has excellent handling properties such as being hardly scattered by the influence of wind and static electricity. The emission intensity is similar to that of the red phosphor, and the color rendering property near 611 nm is high.
In addition, it is thought that a phosphor can be similarly produced even if it uses other rare earth elements, such as Tb (green) and Tm (blue), instead of Eu as an activator.
以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples.
<粒子径の測定>
測定サンプル(イットリウム塩粉末又は酸化イットリウム粉末)をSEM(20000倍)により観察し、SEM写真において任意の200個の粒子を選択して、それぞれの粒子についてノギスを用いてフェレ径の最小値と最大値を測定してその平均を求め、200個の平均を求めて2次粒子の平均粒径とした。
<Measurement of particle size>
A measurement sample (yttrium salt powder or yttrium oxide powder) is observed by SEM (20000 times), arbitrary 200 particles are selected in the SEM photograph, and the minimum and maximum values of the ferret diameter are measured using calipers for each particle. The value was measured to determine the average, and the average of 200 particles was determined as the average particle size of the secondary particles.
<真円率の測定>
測定サンプル(イットリウム塩粉末又は酸化イットリウム粉末)をSEM(20000倍)により2次粒子を観察し、SEM写真において任意の10個の2次粒子を選択した。それぞれの2次粒子について、ポン菓子状粒子を円に近似し、近似した円の中心から5°毎に中心から粒子の端までの平均長さ(Rn)を測定し、次の式(1)により真円率を算出した。
<Measurement of roundness>
Secondary particles of the measurement sample (yttrium salt powder or yttrium oxide powder) were observed by SEM (20000 times), and arbitrary 10 secondary particles were selected in the SEM photograph. For each secondary particle, the confectionery-like particle is approximated to a circle, and the average length (Rn) from the center to the end of the particle is measured every 5 ° from the center of the approximated circle. The roundness was calculated by
式(1)・・・真円率=Rn,min/Rn,max
但し、Rn(n:1、2、・・・72):5°刻みで測定した粒子の中心から粒子の端までの平均長。
Rn,min:Rnのうちの最小値。
Rn,max:Rnのうちの最大値。
Formula (1) ... Roundness = Rn, min / Rn, max
However, Rn (n: 1, 2,... 72): average length from the center of the particle to the end of the particle measured in 5 ° increments.
Rn, min: The minimum value of Rn.
Rn, max: the maximum value of Rn.
<比表面積の測定>
測定サンプル(イットリウム塩粉末又は酸化イットリウム粉末)の比表面積は、COULTER社製SA3100にてBET一点法で測定した。
<Measurement of specific surface area>
The specific surface area of the measurement sample (yttrium salt powder or yttrium oxide powder) was measured by a BET single point method using SA3100 manufactured by COULTER.
<分散性の測定>
測定サンプル4mgを純水4mLに加え、超音波振動器(38kHz)にて10分間分散処理を行なった後、2mLをガラス製セルにとり、日立製作所製分光光度計(U−3300)にて波長400nmでの吸光度の経時変化を調べた。
<Measurement of dispersibility>
After adding 4 mg of a measurement sample to 4 mL of pure water and performing a dispersion treatment for 10 minutes with an ultrasonic vibrator (38 kHz), 2 mL is taken into a glass cell, and a wavelength of 400 nm is measured with a spectrophotometer (U-3300) manufactured by Hitachi. The change in absorbance with time was examined.
(実施例1)
硝酸イットリウムの水和物(Y(NO3)3・6H2O)5mMと、尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mとを混合し、さらに硫酸ナトリウム(Na2SO4)20mMを加え、得られた混合物を加熱反応容器に入れ、90℃で2時間(撹拌なし)反応させ、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が2.0μmであり、真円率平均が0.82であり、粒子形状はウニ状粒子を呈していた(図1参照)。また、比表面積は5.2m2/gであった。
Example 1
Yttrium nitrate hydrate (Y (NO 3 ) 3 .6H 2 O) 5 mM and urea aqueous solution ((NH 2 ) 2 COaq.) 0.5 M are mixed, and sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) 20 mM. The mixture obtained is put into a heated reaction vessel, reacted at 90 ° C. for 2 hours (without stirring), the precipitate formed in the reaction solution is centrifuged, washed with water, and dried at room temperature to dry the yttrium salt. A powder was obtained.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particle) was 2.0 μm, the average roundness was 0.82, and the particle shape was a sea urchin particle. (See Figure 1). The specific surface area was 5.2 m 2 / g.
上記の如く得られたイットリウム塩粉末を磁性るつぼ容器に入れ、大気中900℃で焼成し、酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が1.9μmであり、真円率平均が0.84であり、比表面積は5.5m2/gであり、粒子形状は、ポン菓子状粒子を呈していた(図2参照)。
The yttrium salt powder obtained as described above was put in a magnetic crucible container and fired at 900 ° C. in the atmosphere to obtain an yttrium oxide powder.
When the obtained yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) was 1.9 μm, the roundness average was 0.84, and the specific surface area was 5.5 m 2. / G, and the particle shape was a confectionery-like particle (see FIG. 2).
(試験1−1)
硫酸ナトリウム(Na2SO4)の添加量を100mM、500mM、1000mM、2000mMと変化させ、その他は実施例1と同様にしてイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)及び真円率は、硫酸ナトリウム(Na2SO4)の添加量に応じて次のようであった。
(Test 1-1)
The addition amount of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) was changed to 100 mM, 500 mM, 1000 mM, and 2000 mM, and the yttrium salt powder and yttrium oxide powder were obtained in the same manner as in Example 1.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) and roundness were as follows according to the amount of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) added. It was.
粒子形状に関しては、添加量が500mM以下ではウニ状粒子を呈し、2000mM以上になるとウニ状粒子は得られなくなり、不定形の凝集粒子が得られた。
酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察すると、添加量が500mM以下ではポン菓子状粒子を呈していたが、1000mM以上になるとポン菓子状粒子を得られなくなった。
Regarding the particle shape, sea urchin-like particles were exhibited when the addition amount was 500 mM or less, and sea urchin-like particles were not obtained when the amount was 2000 mM or more, and amorphous aggregated particles were obtained.
When the yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), pon confectionery-like particles were exhibited when the addition amount was 500 mM or less.
(試験1−2)
硫酸ナトリウム(Na2SO4)に代えて、硫酸カリウム(K2SO4)又は硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)を加え、その他は実施例1と同様にイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)及び真円率は、次のようであった。
(Test 1-2)
In place of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), potassium sulfate (K 2 SO 4 ) or ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) is added, and the yttrium salt powder and yttrium oxide powder are used in the same manner as in Example 1. Obtained.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) and roundness were as follows.
イットリウム塩粉末の粒子形状はいずれもウニ状粒子を呈し、酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察すると、いずれもポン菓子状粒子を呈していた。 The particle shape of the yttrium salt powder was all urine-like particles, and when the yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), all of them showed pon-like particles.
(試験1−3)
加熱温度を、70℃〜180℃の間で変化させ、その他は実施例1と同様にしてイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、80℃以上であれば、粒子形状はウニ状粒子を呈し、その場合には、酸化イットリウム粉末もポン菓子状粒子を呈することが判明した。
(Test 1-3)
The heating temperature was changed between 70 ° C. and 180 ° C., and others were performed in the same manner as in Example 1 to obtain yttrium salt powder and yttrium oxide powder.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the particle shape exhibited sea urchin-like particles at 80 ° C. or higher, and in that case, the yttrium oxide powder also exhibited pon confectionery-like particles. found.
(実施例2)
硝酸イットリウムの水和物(Y(NO3)3・6H2O)5mMと、尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mとを混合し、さらに硫酸ナトリウム(Na2SO4)20mMを加え、得られた混合物をマイクロ波照射機能付密封オーブンにてマイクロ波を照射しながら160℃で10分間加熱し、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が1.7μmであり、真円率平均が0.73であり、球状カードハウス粒子を呈していた(図3参照)。また、比表面積は6.1m2/gであった。
(Example 2)
Yttrium nitrate hydrate (Y (NO 3 ) 3 .6H 2 O) 5 mM and urea aqueous solution ((NH 2 ) 2 COaq.) 0.5 M are mixed, and sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) 20 mM is mixed. The mixture obtained was heated at 160 ° C. for 10 minutes while irradiating microwaves in a sealed oven with a microwave irradiation function, and the precipitate formed in the reaction solution was centrifuged, washed with water, and dried at room temperature. As a result, yttrium salt powder was obtained.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) was 1.7 μm, the average roundness was 0.73, and spherical card house particles were exhibited. (See FIG. 3). The specific surface area was 6.1 m 2 / g.
上記の如く得られたイットリウム塩粉末を磁性坩堝に入れ、大気中900℃で焼成し、酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が1.5μmであり、真円率平均が0.75であり、比表面積は6.9m2/gであり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた(図4参照)。
The yttrium salt powder obtained as described above was put in a magnetic crucible and fired at 900 ° C. in the atmosphere to obtain yttrium oxide powder.
When the obtained yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) was 1.5 μm, the average roundness was 0.75, and the specific surface area was 6.9 m 2. / G, and the particle shape was confectionery-like particles (see FIG. 4).
(試験2−1)
硫酸ナトリウム(Na2SO4)に代えて、硫酸カリウム(K2SO4)又は硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)を加え、その他は実施例2と同様にイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)及び真円率は、次のようであった。
(Test 2-1)
In place of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), potassium sulfate (K 2 SO 4 ) or ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) was added, and the yttrium salt powder and yttrium oxide powder were used in the same manner as in Example 2. Obtained.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) and roundness were as follows.
イットリウム塩粉末の粒子形状は、いずれも球状カードハウス粒子を呈し、酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察すると、いずれもポン菓子状粒子を呈していた。 As for the particle shape of the yttrium salt powder, all exhibited spherical card house particles, and when the yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), all exhibited pon-like confectionery particles.
(試験2−2)
加熱温度を、70℃〜180℃の間で変化させ、その他は実施例2と同様にしてイットリウム塩粉末および酸化イットリウムを得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、80℃以上であれば、粒子形状は球状カードハウス粒子を呈し、その場合には、酸化イットリウム粉末もポン菓子状粒子を呈することが判明した。
(Test 2-2)
The heating temperature was changed between 70 ° C. and 180 ° C., and others were the same as in Example 2 to obtain yttrium salt powder and yttrium oxide.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), if it was 80 ° C. or higher, the particle shape exhibited spherical cardhouse particles, and in that case, the yttrium oxide powder also exhibited pon confectionery particles. There was found.
(実施例3)
リグニン(Lignin)500ppmと尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mとを混合し、これに硫酸を加えてpH2に調整した後、さらに硝酸イットリウム水溶液(Y(NO3)3 aq.)3.3mMを加え、水酸化ナトリウムを加えてpH3に調整した後、得られた混合物を加熱反応容器に入れ、マイクロ波照射機能付密封オーブンにてマイクロ波を照射しながら160℃、10分間加熱し、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が0.87μmであり、真円率平均が0.75であり、粒子形状はウニ状粒子を呈していた(図5参照)。また、比表面積は12m2/gであった。
(Example 3)
Lignin (500 ppm) and urea aqueous solution ((NH 2 ) 2 COaq.) 0.5 M were mixed, and sulfuric acid was added thereto to adjust to
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particle) was 0.87 μm, the average roundness was 0.75, and the particle shape was a sea urchin particle. (See Figure 5). The specific surface area was 12 m 2 / g.
上記の如く得られたイットリウム塩粉末を磁性るつぼ容器に入れ、大気中900℃で焼成し、酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が0.80μmであり、真円率平均が0.78であり、比表面積は13m2/gであり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた(図6参照)。
The yttrium salt powder obtained as described above was put in a magnetic crucible container and fired at 900 ° C. in the atmosphere to obtain an yttrium oxide powder.
When the obtained yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) was 0.80 μm, the roundness average was 0.78, and the specific surface area was 13 m 2 / g. The particle shape was a confectionery-like particle (see FIG. 6).
(試験3−1)
加熱反応容器に入れた後、160℃まで昇温するまでの時間(1.5分又は3分)、および160℃での保持時間(0分又は7分)を変化させ、その他の条件は実施例3と同様にイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、いずれも平均粒径(2次粒子)が0.83μmであり、真円率平均が0.78であり、比表面積は13m2/gであり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた。
(Test 3-1)
Change the time (1.5 minutes or 3 minutes) until the temperature is raised to 160 ° C after being put in the heated reaction vessel, and the holding time (0 minutes or 7 minutes) at 160 ° C. Yttrium salt powder and yttrium oxide powder were obtained in the same manner as in Example 3.
When the obtained yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), all had an average particle diameter (secondary particle) of 0.83 μm, an average roundness of 0.78, and a specific surface area of 13 m 2. / G, and the particle shape was Pon confectionery-like particles.
(試験3−2)
マイクロ波照射機能付密封オーブンの代わりに、マイクロ波照射機能の付いていない密封オーブンにて160℃、1時間〜5時間加熱し、その他の条件は実施例3と同様にしてイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、不定形の凝集粒子であり、ポン菓子状粒子の生成は確認できなかった。
(Test 3-2)
Instead of a sealed oven with a microwave irradiation function, heating was performed at 160 ° C. for 1 hour to 5 hours in a sealed oven without a microwave irradiation function, and the other conditions were the same as in Example 3 with yttrium salt powder and oxidation. Yttrium powder was obtained.
When the obtained yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), it was amorphous aggregated particles, and the formation of pon confectionery-like particles could not be confirmed.
(実施例4)
リグニン(Lignin)500ppmと尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mとを混合し、これに硫酸を加えてpH2に調整した後、さらに硝酸イットリウムの水和物(Y(NO3)3・6H2O)3.3mMを加え、水酸化ナトリウムを加えてpHを3に調整した後、得られた混合物を、マイクロリアクタ(ピークチューブ製、内径:750μm、反応部の長さ:4m、送液速度:0.5mL/min)にて160℃、3.5分間反応させ、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が0.31μmであり、真円率平均が0.85であり、粒子形状は、ウニ状粒子を呈していた(図7参照)。また、比表面積は34m2/gであった。
Example 4
Lignin (500 ppm) and urea aqueous solution ((NH 2 ) 2 COaq.) 0.5 M were mixed, and sulfuric acid was added to adjust the pH to 2, followed by yttrium nitrate hydrate (Y (NO 3 )). ( 3.6H 2 O) 3.3 mM was added, and sodium hydroxide was added to adjust the pH to 3. Then, the resulting mixture was mixed with a microreactor (manufactured by Peak Tube, inner diameter: 750 μm, reaction section length: 4 m, The reaction was carried out at 160 ° C. for 3.5 minutes at a liquid feeding speed of 0.5 mL / min), and the precipitate formed in the reaction liquid was centrifuged, washed with water, and dried at room temperature to obtain an yttrium salt powder. .
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) was 0.31 μm, the average roundness was 0.85, and the particle shape was a sea urchin particle. (See FIG. 7). The specific surface area was 34 m 2 / g.
上記の如く得られたイットリウム塩粉末を磁性るつぼ容器に入れ、大気中900℃で焼成し、酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が0.26μmであり、真円率平均が0.87であり、比表面積は40g/m2であり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた(図8参照)。
The yttrium salt powder obtained as described above was put in a magnetic crucible container and fired at 900 ° C. in the atmosphere to obtain an yttrium oxide powder.
When the obtained yttrium oxide powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) was 0.26 μm, the average roundness was 0.87, and the specific surface area was 40 g / m 2. The particle shape was a confectionery-like particle (see FIG. 8).
(試験4−1)
硫酸の代わりに硝酸、塩酸を加えてpHを調整した以外は実施例4同様にイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(1次粒子)及び真円率は次のようであった。
(Test 4-1)
Yttrium salt powder was obtained in the same manner as in Example 4 except that the pH was adjusted by adding nitric acid and hydrochloric acid instead of sulfuric acid.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), the average particle size (primary particles) and roundness were as follows.
粒子形状に関しては、硫酸以外の無機酸を添加した場合はいずれも、粒子形状はウニ状粒子を呈していなかった。 Regarding the particle shape, when an inorganic acid other than sulfuric acid was added, the particle shape did not exhibit sea urchin particles.
(試験4−2)
重量平均分子量(Mw)の異なる数種類のリグニンを用いて、実施例4同様に、イットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、粒子形状に変化は認められなかったが、平均粒径(2次粒子)に関しては次のようであった(図9参照)。
(Test 4-2)
Yttrium salt powder was obtained in the same manner as in Example 4 using several types of lignin having different weight average molecular weights (Mw).
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), no change was observed in the particle shape, but the average particle size (secondary particles) was as follows (see FIG. 9).
Mw: 8000・・・平均粒径:0.23μm
Mw:12000・・・平均粒径:0.35μm
Mw:21000・・・平均粒径:0.31μm
Mw:52000・・・平均粒径:0.18μm
Mw: 8000 ... average particle diameter: 0.23 μm
Mw: 12000 ... average particle diameter: 0.35 μm
Mw: 21000 ... Average particle diameter: 0.31 μm
Mw: 52000 ... Average particle diameter: 0.18 μm
図9より、リグニンの重量平均分子量を変化させることにより、イットリウム塩粉末の平均粒径を制御することができ、重量平均分子量10000〜40000、特に12000〜21000のリグニンを使用すれば、平均粒径0.25μm〜0.45μmのイットリウム塩粉末を得ることができ、また、重量平均分子量が10000より小さいか、或いは40000より大きいリグニンを使用すれば、平均粒径0.25μm以下のイットリウム塩粉末を得ることができることが分った。 From FIG. 9, by changing the weight average molecular weight of lignin, the average particle diameter of the yttrium salt powder can be controlled. If a lignin having a weight average molecular weight of 10,000 to 40,000, particularly 12,000 to 21,000 is used, the average particle diameter is changed. Yttrium salt powder having a mean particle size of 0.25 μm or less can be obtained by using lignin having a weight average molecular weight of less than 10,000 or greater than 40000. I found that I can get it.
(試験4−3)
実施例4において、反応開始前のpHを2−4に変化させて、これ以外の点は実施例4同様にイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、粒子形状に変化は認められなかったが、平均粒径(2次粒子)に関しては次のようであった(図10参照)。
(Test 4-3)
In Example 4, the yttrium salt powder was obtained in the same manner as in Example 4 except that the pH before the start of the reaction was changed to 2-4.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), no change was observed in the particle shape, but the average particle size (secondary particles) was as follows (see FIG. 10).
pH2・・・・・・・・平均粒径:0.45μm
pH3・・・・・・・・平均粒径:0.31μm
pH4・・・・・・・・平均粒径:0.24μm
pH2 ... average particle size: 0.45 μm
pH 4 ... average particle diameter: 0.24 μm
図10より、反応開始前に反応溶液のpHは2〜4、特にpH2〜3に調整するのが好ましいことが分った。また、pH1以上であれば平均粒径0.6μm以下に調整できるものと推測することができた。
From FIG. 10, it was found that it is preferable to adjust the pH of the reaction solution to 2 to 4, particularly
(試験4−4)
実施例4において、リグニンの添加量を変化させて、これ以外の点は実施例4同様にイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、粒子形状に変化は認められなかったが、平均粒径(2次粒子)は次のようであった。
(Test 4-4)
In Example 4, the amount of lignin added was changed, and yttrium salt powder was obtained in the same manner as in Example 4 except for this point.
When the obtained yttrium salt powder was observed by SEM (20000 times), no change was observed in the particle shape, but the average particle size (secondary particles) was as follows.
250ppm・・・・・平均粒径:0.36μm
500ppm・・・・・平均粒径:0.31μm
750ppm・・・・・平均粒径:0.30μm
250 ppm ... Average particle size: 0.36 μm
500 ppm ... Average particle size: 0.31 μm
750 ppm ... Average particle size: 0.30 μm
(試験4−5)
実施例4で得られたイットリウム塩粉末を磁性るつぼ容器に入れ、大気中900℃又は1000℃で焼成し、酸化イットリウムを得た。
得られた酸化イットリウムをSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)、真円率平均及び比表面積は次のようであった。
(Test 4-5)
The yttrium salt powder obtained in Example 4 was put in a magnetic crucible container and fired at 900 ° C. or 1000 ° C. in the atmosphere to obtain yttrium oxide.
When the obtained yttrium oxide was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles), the average roundness and the specific surface area were as follows.
900℃焼成した場合の粒子形状は、ポン菓子状粒子を呈していた。但し、1000℃で焼成したものは、外側に突出した各先端部が若干溶融してイボイボ状となっていた。 The particle shape in the case of baking at 900 ° C. exhibited pon candy-like particles. However, the one fired at 1000 ° C. was slightly warped by melting each tip portion protruding outward.
<実施例5:蛍光体の作製>
リグニン(Lignin)500ppmと尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mを混合し、これに硫酸を加えてpH2に調整した後、これに硝酸イットリウム水溶液(Y(NO3)3・6H2O)3.175mMおよび硝酸ユウロピウム水溶液(Eu(NO3)3 aq.)0.135mMを加え、水酸化ナトリウムを加えてpHを3に調整した後、得られた混合物を、マイクロリアクタ(内径:750μm、反応部の長さ:4m、送液速度:0.5mL/min)にて160℃、3.5分間反応させ、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりユウロピウムを5mol%含むイットリウム塩粉末を得た。
得られたユウロピウムを5mol%含むイットリウム塩粉末を磁性坩堝にいれて、900℃で3時間焼成し、蛍光体粉末((Y0.95Eu0.05)2O3)を得た。
<Example 5: Production of phosphor>
Lignin (500 ppm) and urea aqueous solution ((NH 2 ) 2 COaq.) 0.5M were mixed, and sulfuric acid was added to adjust the pH to 2. Then, yttrium nitrate aqueous solution (Y (NO 3 ) 3 · 6H was added thereto. 2 O) 3.175 mM and europium nitrate aqueous solution (Eu (NO 3 ) 3 aq.) 0.135 mM were added, and sodium hydroxide was added to adjust the pH to 3. Then, the resulting mixture was mixed with a microreactor (inner diameter: 750 μm, length of reaction part: 4 m, liquid feed rate: 0.5 mL / min) at 160 ° C. for 3.5 minutes, the precipitate formed in the reaction liquid is centrifuged, washed with water, and at room temperature By drying, an yttrium salt powder containing 5 mol% of europium was obtained.
The obtained yttrium salt powder containing 5 mol% of europium was put in a magnetic crucible and baked at 900 ° C. for 3 hours to obtain a phosphor powder ((Y 0.95 Eu 0.05 ) 2 O 3 ).
得られた蛍光体をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子) が0.26μmであり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた(図11参照)。また、比表面積は40m2/gであった。 When the obtained phosphor was observed by SEM (20000 times), the average particle size (secondary particles) was 0.26 μm, and the particle shape was Pon confectionery-like particles (see FIG. 11). The specific surface area was 40 m 2 / g.
このようにして得た蛍光体粉体のXRD及びカソードルミネセンスを次のように測定した。 The XRD and cathodoluminescence of the phosphor powder thus obtained were measured as follows.
XRD測定は、測定装置としてマックサイエンスMXP18を使用し、線源にはCuターゲットを用い、2θが5度から80度の範囲でXRDパターンを得た。
得られたパターンを同定したところ、立方晶形の(Y0.95Eu0.05)2O3であることが分った。
In XRD measurement, Mac Science MXP18 was used as a measuring device, a Cu target was used as a radiation source, and an XRD pattern was obtained in the range of 2θ from 5 degrees to 80 degrees.
When the obtained pattern was identified, it was found to be cubic (Y 0.95 Eu 0.05 ) 2 O 3 .
カソードルミネッセンス測定は、CL−SEMシステムMP−32(堀場製作所製)を用いて、加速電圧5kV、電流109mAにて測定を行った。 The cathodoluminescence measurement was performed using a CL-SEM system MP-32 (manufactured by Horiba, Ltd.) at an acceleration voltage of 5 kV and a current of 109 mA.
本実施例で得られた蛍光体粉末は、市販品と同程度の発光強度を示すことが確認された。また、両者とも、611nm付近に最大強度示すが、本実施例の蛍光体は、市販品に比べると、611nm付近以外のピークが高くないため、611nm付近の演色性が高いということが分った。
また、本実施例で得られた蛍光体粉末は、主成分をなす粒子がポン菓子状粒子を呈し、市販品よりも吸光度の経時変化が小さい(初期吸光度と一定時間経過後の吸光度の比が大きい)ため(図12参照)、分散性が良好であるという特徴を備えていることが分った。
さらにまた、粒径が大きい粒子ほど、粒子の回収が容易であることや、風や静電気の影響(粒子の飛散等)を受け難いことにより、ハンドリング性が良好であるという特徴を備えていることも分った。
It was confirmed that the phosphor powder obtained in this example showed the same luminous intensity as that of a commercially available product. In addition, although both show the maximum intensity near 611 nm, the phosphor of this example has a high color rendering property near 611 nm because the peaks other than the vicinity of 611 nm are not high compared to the commercially available product. .
In addition, the phosphor powder obtained in this example, the main component particles are confectionery-like particles, and the change in absorbance with time is smaller than that of a commercially available product (the ratio between the initial absorbance and the absorbance after a certain time has passed). (See FIG. 12), it was found that it has a feature of good dispersibility.
Furthermore, the larger the particle size, the easier it is to collect the particles, and the less the influence of wind and static electricity (particle scattering, etc.), the better the handling characteristics. I also understood.
Claims (7)
走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.6μm〜1.1μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が10〜20mThe average particle diameter of secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) is 0.6 μm to 1.1 μm, and the average roundness of secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) Is 0.70 to 0.90 and the specific surface area is 10 to 20 m. 22 /gであるか、或いは、/ G, or
走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜0.6μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が20〜120mThe average particle diameter of secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) is 0.1 μm to 0.6 μm, and the average roundness of secondary particles observed with a scanning electron microscope (20000 times) Is 0.70 to 0.90 and the specific surface area is 20 to 120 m. 22 /gである請求項1記載の酸化イットリウム粉末。The yttrium oxide powder according to claim 1, which is / g.
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