JP5655135B2 - ホウ酸塩基赤色発光材料及びその調製方法 - Google Patents

ホウ酸塩基赤色発光材料及びその調製方法 Download PDF

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Description

本発明は発光材料技術分野に関し、具体的にはホウ酸塩基赤色発光材料及びその調製方法に関する。
近年、PDP表示技術の発展及び無水銀光源の更なる研究にと伴って、高効率、安定、強吸収172nm光の赤、緑、青発光材料を研究開発することは広範な応用の見込みを有する。現在、商用発光材料は主に赤色発光材料Y: Eu3+,(Y,Gd)BO:Eu3+、緑色発光材料ZnSiO: Mn2+,BaAl1219:Mn2+、及び青色発光材料YSiO:Ce3+,LaPO:Tm3+,BaMgAl1017:Eu2+を有する。そのうち、(Y, Gd)BO:Eu3+赤色発光材料は真空紫外(VUV)の励起下で非常に高い発光効率を有するため、現在真空紫外光励起において最も汎用されている赤色組成発光材料である。また、研究により、VUV射線励起の、発光材料を通過できる厚さが約100nm〜200nmであり、表面及び有効な励起空間は光の発光において重要な役割を果たすことが明らかになったため、VUV励起の発光材料が形態よく、例えば球状、類球状及び顆粒が均一で、サイズが小さい(平均粒度1μm〜2μm)などの利点が要求された。然し、蛍光粉の発光性能がその調製方法とも密な関係を有し、例えば、通常の高温固相法により(Y, Gd)BO:Eu3+を調製することは、プロセスが簡単で、工業化の量産には有利である。しかし、反応時間が長く、混合が均一ではなく、ある程度の時間のボールミルが必要であり、基剤において発光中心の分散が不均一で、その発光効率に影響を与えるだけでなく、調製された発光粉の顆粒のサイズが比較的大きく、形態がよくない。それ以外に、ボールミルを行う過程には不純物を導入しやすく且つ格子欠陥を引き起こしやすいため、ボールミルによる粉末の物理的及び化学的変化は蛍光粉の明度の低下に至り、その応用には不利である。
これに鑑みて、粒度分布が均一で、構造が安定で、発光強度が高い及び発光効率が高いホウ酸塩基赤色発光材料を提供する。
また、プロセスが簡単で、設備に対する要求が低く、汚染がなく、反応及び材料形態並びに粒度サイズが制御しやすく、工業化の量産に適応するホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法を提供する。
前記技術的課題を解決する本発明により採用される技術的手段は、
ホウ酸塩基赤色発光材料であって、コアと、前記コアを被覆するハウジングと、を含み、前記コアが金属ナノ粒子であり、前記ハウジングは化学式が(Y1−x−yEuGd)BO、xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7、である蛍光粉である。
また、ホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法を提供し、
金属ナノ粒子と相応する金属化合物を溶解して、さらに助剤及び還元剤と順に混合して、金属ナノ粒子コロイド溶液を調製し得るステップと、
金属ナノ粒子コロイド溶液をポリビニルピロリドン表面処理剤に加えて8時間〜24時間撹拌混合処理を行った後、金属ナノ粒子混合コロイド溶液を調製し得るステップと、
分子式(Y1−x−yEuGd)BO(xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7)における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、及び化学量論比より1%〜50%過量のホウ酸または/及びホウ酸塩とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液を加え、75℃〜90℃の下で加熱撹拌してウェットゲルを形成し、その後乾燥して前駆体を得るステップ、または分子式(Y1−x−yEuGd)BO(xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7)における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、及び化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液及び燃焼剤を加え、且つ撹拌して、沸騰まで煮って脱水を行い、その後点火し燃焼して前駆体を得るステップと、
前駆体をまず事前焼結を行い、さらに焼成し、冷却した後研磨して、前記ホウ酸塩基赤色発光材料を得るステップと、を含む。
前記ホウ酸塩基赤色発光材料及びその調製方法において、該ホウ酸塩基赤色発光材料は金属ナノ粒子をコア、(Y1−x−yEuGd)BOをハウジングとして構成された球状または類球状の微小顆粒の蛍光材料を採用しており、Eu3+を発光中心とすることによって、該発光材料の発光強度が高く、且つ該蛍光材料は粒度分布が均一で、構造が安定で、発光効率が高くなり、該ホウ酸塩基赤色発光材料は湿式化学法または燃焼被覆を採用して調製され、合成反応の温度を下げただけでなく、該ホウ酸塩基赤色発光材料のミクロ構造及びマイクロ性質を改善し、得られたホウ酸塩基赤色発光材料の粒度分布が均一で、材料の発光性能を有効に向上できる。これだけではなく、金属ナノ粒子の粒子径及び蛍光粉の厚さを制御することによってホウ酸塩基赤色発光材料の顆粒のサイズを円滑に調整でき、且つその他の不純物を導入せず、得られた製品の品質が高い。また、該ホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法は温度制御及び割合に基づいて各の反応物を添加することのみで生成物を得ることができるため、該調製方法はプロセスが簡単で、設備に対する要求が低く、汚染がなく、制御しやすく、工業化の量産には適応する。
以下図面及び実施例に合わせて本発明に対してさらに説明する。図中、
本発明実施例2により調製されたホウ酸塩基赤色発光材料と(Y0.98Eu0.02)BOとの、172nm励起波長下の発射スペクトル対比図であり、そのうち、曲線1が(Y0.98Eu0.02)BO@Ag発光材料の発射スペクトルであり、曲線2が(Y0.98Eu0.02)BO発光材料の発射スペクトルである。
本発明の目的、技術的解決手段及び利点をより明晰にするため、以下は図面及び実施例に合わせて、本発明に対して詳細に説明する。理解すべきことは、ここで説明する具体的な実施例は本発明に対して解釈することに用いられるのみであり、本発明を制限するものではない。
本発明の実施例により提供されるホウ酸塩基赤色発光材料であって、コアと、前記コアを被覆するハウジングと、を含み、前記コアが金属ナノ粒子であり、前記ハウジングは化学式が(Y1−x−yEuGd)BO、xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7、である蛍光粉である。
前記ホウ酸塩基赤色発光材料の構造式が(Y1−x−yEuGd)BO@zMに表示されることができ、@はMをコア、(Y1−x−yEuGd)BOをハウジングにし、(Y1−x−yEuGd)BOでMを包み込んだものを表示する。式中、xの取る値の範囲が0<x≦0.3、好ましくはxの取る値の範囲が0.005≦x≦0.20、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7、好ましくはyの取る値の範囲が0.01≦y≦0.5で、zがMと(Y1−x−yEuGd)BOとのモル比であり、zの取る値の範囲が0<z≦1×10−2で、好ましくはzの取る値の範囲が1×10−4≦y≦2×10−3で、Mが金属ナノ粒子であり、好ましくはAg、Au、Pt、及びPdナノ粒子のうちの少なくとも1種である。
前記ハウジングが層状の形で前記コアの表面に被覆され、前記ホウ酸塩基赤色発光材料が球状または類球状の顆粒構造である。
前記ホウ酸塩基赤色発光材料は、金属ナノ粒子をコアとし、(Y1−x−yEuGd)BOをハウジングとして構成される球状または類球状の微小顆粒の蛍光材料を採用し、それによって、該蛍光材料の粒度分布が均一で、構造が安定で、発光強度及び発光効率が高い。該材料はEu3+を発光中心とすることによって、該発光材料の発光強度を高くなり、特に147nm及び172nmの紫外光の励起下で比較的強い発光性能を有し、Xeガス輻射放電により発生された147nmまたは172nmと適応し、プラズマディスプレイ及び無水銀蛍光灯に用いられることに適する。
さらに、本発明の実施例は前記ホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法を提供し、
金属ナノ粒子と相応する金属化合物を溶解して、さらに助剤及び還元剤と順に混合して、金属ナノ粒子コロイド溶液を調製し得るステップと、
金属ナノ粒子コロイド溶液をポリビニルピロリドン表面処理剤に加えて8時間〜24時間撹拌混合処理を行った後、金属ナノ粒子混合コロイド溶液を調製し得るステップと、
分子式(Y1−x−yEuGd)BO(xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7)における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、及び前記化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸または/及びホウ酸塩とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液を加え、75℃〜90℃の下で加熱撹拌してウェットゲルを形成し、その後乾燥して前駆体を得るステップ、または分子式(Y1−x−yEuGd)BO(xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7)における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、及び前記化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液及び燃焼剤を加え、且つ撹拌して、沸騰まで煮って脱水を行い、その後点火し燃焼して前駆体を得るステップと、
前駆体をまず事前焼結を行い、さらに焼成し、冷却した後研磨して、前記ホウ酸塩基赤色発光材料を得るステップと、を含む。
好ましくは、前記金属ナノ粒子コロイド溶液の調製方法は、
1)金属ナノ粒子と相応する金属化合物を量り、溶剤に溶解して、金属塩溶液を調製し得、前記金属化合物は、硝酸銀、クロロ金酸、塩化白金酸、及び塩化パラジウムのうちの少なくとも1種であることが好ましく、前記溶剤は、水及び/またはエタノールが好ましいが、限定されなく、その原因は、溶剤の役割が金属ナノ粒子と相応する金属化合物を溶解することのみにあるため、該目的を実現できる溶剤であれば全て使用されることができる。
2)磁力撹拌の状態下で、1種または1種以上の助剤を前記1)溶液に溶解し、且つ助剤の、最終に得られた金属ナノ粒子コロイド溶液における含有量を好ましくは1.5×10−4g/mL〜2.1×10−3g/mLにし、好ましくは、前記助剤がポリビニルピロリドン(PVP)、クエン酸ナトリウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリルスルホン酸ナトリウムのうちの少なくとも1種であり、該助剤が分散の役割を果たし、1)溶液を均一の分散液に形成させ、最終の金属ナノ粒子コロイド溶液に凝集を発生することを防止する。
3)還元剤物質を量って溶剤に溶解し、濃度範囲が好ましくは1×10−3mol/L〜1×10−2mol/Lである還元剤溶液に調製し、好ましくは、前記還元剤がヒドラジン水和物、アスコルビン酸、及び水素化ホウ素ナトリウムのうちの少なくとも1種で、前記溶剤は、水及び/またはエタノールが好ましい。
4)磁力撹拌の環境下で、還元剤と金属ナノ粒子と相応する金属イオンとのモル比が1.2〜4.8:1であることに基づいて、前記3)に得られた還元液を、前記2)に得られた溶液に加え、全体の体系が10分間〜45分間反応した後、金属ナノ粒子コロイド溶液を得る。
前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液の調製方法は、好ましくは、金属ナノ粒子コロイド溶液をポリビニルピロリドン(PVP)、但しPVPに限定されない表面処理剤溶液に加えて、金属ナノ粒子に対して表面処理を行い、撹拌処理して金属ナノ粒子を含有する金属ナノ粒子混合コロイド溶液を得る。PVPの添加量は、金属ナノ粒子混合コロイド溶液における含有量が0.001g/mL〜0.01g/mLであることが好ましく、その役割が金属ナノ粒子に対して表面処理を行い、処理時間は8時間〜24時間が好ましく、表面処理剤を添加することの目的は、金属ナノ粒子の吸着及び沈積性を改善することにあり、撹拌反応の目的は、金属ナノ粒子の表面粗さを増加し、金属ナノ粒子の付着及び沈積に有利であることにある。
前記前駆体の調製方法はゾルゲル被覆法を選択してもよく、すなわち分子式(Y 1−x−y Eu Gd )BO における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸または/及びホウ酸塩とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液及び燃焼剤を加え、75℃〜90℃の下で加熱撹拌してウェットゲルを形成し、その後好ましくは50℃〜80℃以下で送風乾燥箱内において事前乾燥を行い、さらに90℃〜150℃以下で加熱乾燥を行って前駆体を得る。xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7、Y塩はY(NO、及びYClのうちの少なくとも1種が好ましく、Eu塩はEu(NO、及びEuClのうちの少なくとも1種が好ましく、Gd塩はGd(NO、GdClのうちの少なくとも1種が好ましく、ホウ酸塩はホウ酸トリブチルが好ましいが、これに限定されず、アルコール溶液は本技術分野に汎用されているアルコール溶液であり、エタノールが好ましく、該ステップにおける温度制御は水浴で加熱制御を行うことが好ましく、事前乾燥は自然に乾かし、日に当てて乾燥するなどのその他の乾燥方法を採用してもよい。
前記ゾルゲル被覆方法によって前駆体を調製することは、好ましくは、分子式(Y1−x−yEuGd)BOにおける相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸及び総希土イオンとのモル比が1〜3:1であるクエン酸一水和物とを混合して、それを金属粒子と錯体化させ、エタノール溶液を加えて溶解した後、さらに金属ナノ粒子混合コロイド溶液を加え、75℃〜90℃の下で加熱撹拌してウェットゲルを形成し、その後好ましくは60℃の下で送風乾燥箱内において事前乾燥を行い、さらに100℃の下で加熱乾燥を行って前駆体を調製し得る。
前記前駆体の調製方法は燃焼被覆法を採用してもよく、すなわち分子式(Y1−x−yEuGd)BOにおける相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに金属ナノ粒子混合コロイド溶液及び燃焼剤を加え、且つ撹拌して、沸騰まで煮って脱水を行い、その後点火し燃焼して前駆体を得、xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7、燃焼剤がクエン酸一水和物、尿素、及びグリシンのうちの少なくとも1種である。
前記燃焼被覆法によって前駆体を調製することの好ましい手段は、分子式(Y1−x−yEuGd)BOにおける相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸とを混合して、エタノール溶液を加えて溶解した後、さらに金属ナノ粒子混合コロイド溶液及び総希土イオンとのモル比が1〜4:1である燃焼剤を加え、且つ撹拌して、沸騰まで煮って脱水を行い、その後好ましくは300℃〜600℃の下で点火し燃焼して前駆体を得る。
前記事前焼結は、前駆体を高温炉に置いて500℃〜1000℃の下で3時間〜8時間熱処理を行うことが好ましく、焼成は、事前焼結処理された後の前駆体を箱式高温炉にまたは管式炉に置いて800℃〜1300℃の下で2時間〜5時間熱処理を行うことが好まし。事前焼結された後の前駆体はまず研磨した後さらにそれを高温炉または管式炉に置いて焼成を行うことができ、そうすれば前駆体における有機物の十分な除去に有利であり、焼成された後の前駆体は冷却され、さらに研磨された後前記ホウ酸塩基赤色発光材料を得る。
該ホウ酸塩基赤色発光材料は湿式化学法を採用して調製され、合成反応の温度を下げただけでなく、該ホウ酸塩基赤色発光材料のミクロ構造及びマイクロ性質を改善し、得られたホウ酸塩基赤色発光材料の粒度分布が均一で、材料の発光性能を有効に向上できる。これだけではなく、金属ナノ粒子の粒子径及び蛍光粉の厚さを制御することによってホウ酸塩基赤色発光材料の顆粒のサイズを円滑に調整でき、且つその他の不純物を導入せず、得られた製品の品質が高い。また、該ホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法は温度制御及び割合に基づいて各の反応物を添加することのみで生成物を得ることができるため、該調製方法はプロセスが簡単で、設備に対する要求が低く、汚染がなく、制御しやすく、工業化の量産には適応する。該ホウ酸塩基赤色発光材料は燃焼被覆法を採用することによって調製された場合、全ての原料を液相において原子クラスの混合に達させることができ、イオンの均一なドーピングを実現するだけでなく、顆粒のサイズが制御され、反応速度が速く、得られた蛍光粉はさらにボールミルを行う必要がなく、生成物の応用には有利である。
以下、複数の実施例を通じて例を挙げてホウ酸塩基赤色発光材料の異なる組成及びその調製方法、並びにその性能などを説明する。
実施例1
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.495Eu0.005Gd0.5)BO@Auであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Auナノ顆粒コロイド溶液の調製:20.6mgクロロ金酸(AuCl・HCl・4HO)を量って16.8ml脱イオン水に溶解し、クロロ金酸が完全に溶解した後、14mgクエン酸ナトリウム及び6mg臭化セチルトリメチルアンモニウムを量って、磁力撹拌の環境下でクロロ金酸水溶液に溶解し、1.9mg水素化ホウ素ナトリウム及び17.6mgアスコルビン酸を量ってそれぞれ10ml脱イオン水に溶解して、5×10−3mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10ml及び1×10−2mol/L濃度のアスコルビン酸水溶液10mlを得る。そして、磁力撹拌の環境下で、まずクロロ金酸水溶液に0.08ml水素化ホウ素ナトリウム水溶液を加え、5分間撹拌反応した後さらにクロロ金酸水溶液に1×10−2mol/L濃度のアスコルビン酸水溶液3.12mlを加え、その後30分間続けて反応させて、20ml、Au含有量が5×10−3mol/LであるAuナノ顆粒コロイド溶液を得る。さらに、8ml濃度が5×10−3mol/LであるAuナノ顆粒コロイド溶液を量って、8mlのAuナノ顆粒コロイド溶液に8mgPVPを加え、8時間磁力撹拌して、表面処理された後のAuナノ顆粒を得る。
(Y0.495Eu0.005Gd0.5)BO@Auの調製: 0.2 mol/LのY(NO)9.9ml、0.05 mol/LのEu(NO)0.4ml、0.2mol/LのGd(NO)10ml溶液及び0.2498g HBOを取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後前記表面処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下して混合液を形成し、0.8406gクエン酸一水和物(金属イオン物質の量の1倍)を取ってエタノールに溶かしてさらに前記混合液に加える。その後75℃の水浴に入れてウェットゲルを形成するまで加熱撹拌を行い、該ウェットゲルを60℃の送風乾燥箱に入れて12時間乾燥し、さらに110℃で完全に乾燥させて前駆体を得、前駆体を高温炉に入れて、500℃で2時間事前焼結し、室温まで冷却し、研磨した後それをさらに管式炉に入れて、800℃の下で5時間焼成した後、自然冷却し、取り出して所望の発光材料(Y0.495Eu0.005Gd0.5)BO@Auを得る。
実施例2
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.98Eu0.02)BO@Agであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Agナノ顆粒コロイド溶液の調製:3.40mg硝酸銀(AgNO)を量って18.4ml脱イオン水に溶解し、硝酸銀が完全に溶解した後、42mgクエン酸ナトリウムを量って、磁力撹拌の環境下で硝酸銀水溶液に溶解し、5.7mg水素化ホウ素ナトリウムを量って10ml脱イオン水に溶解して、1.5×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10mlを得る。そして、磁力撹拌の環境下で、硝酸銀水溶液に1.5×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液1.6mlを一回性に加え、その後10分間継続に反応させて、20ml、Ag含有量が1×10−3mol/LであるAgナノ顆粒コロイド溶液を得、2ml濃度が1×10−3mol/LであるAgナノ顆粒コロイド溶液を量ってビーカーに入れて、さらに4mgPVPを加え、且つ12時間磁力撹拌して、表面処理された後のAgナノ顆粒を得る。
(Y0.98Eu0.02)BO@Agの調製:0.2 mol/LのY(NO)19.6ml、0.05 mol/LのEu(NO)1.6ml、及び0.3710g HBO(過量50mol%)を取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後前記処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下し、1.6811gクエン酸一水和物(金属イオン物質の量の2倍)を取ってエタノールに溶かしてさらに前記形成された混合液に加え、その後90℃の水浴に入れてウェットゲルを形成するまで加熱撹拌を行い、60℃の送風乾燥箱に入れて15時間乾燥する。さらに110℃で完全に乾燥させて前駆体を得、前駆体を高温炉に入れて、700℃で4時間事前焼結し、室温まで冷却し、研磨した後それをさらに箱式高温炉に入れて、1200℃の下で2時間焼成した後、自然冷却し、取り出して所望の発光材料(Y0.98Eu0.02)BO@Agを得、また、同様な条件で、金属顆粒が被覆されなかった発光材料(Y0.98Eu0.02)BOを調製し得る。
図1は本発明の実施例2により調製された発光材料の発光スペクトル対比図(励起光波長が172nmである)であり、曲線1が(Y0.98Eu0.02)BO@Ag発光材料の発射スペクトル、曲線2が(Y0.98Eu0.02)BO発光材料の発射スペクトルである。金属ナノ粒子が被覆された後の発光材料の発光強度が、被覆されなかったサンプルと比べ、27%も向上したため、本発明の実施例ホウ酸塩基赤色発光材料の発光強度及び発光効率が高いことが明らかになった。
実施例3
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.5Eu0.3Gd0.2)BO@Ptであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Ptナノ顆粒コロイド溶液の調製:5.18mg塩化白金酸(HPtCl・6HO)を量って17ml脱イオン水に溶解し、塩化白金酸が完全に溶解した後、8.0mgクエン酸ナトリウム及び12.0mgラウリルスルホン酸ナトリウムを量って、磁力撹拌の環境下で塩化白金酸水溶液に溶解し、0.38mg水素化ホウ素ナトリウムを量って10ml脱イオン水に溶解して、1×10−3mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10mlを得る。また同時に、1×10−2mol/L濃度のヒドラジン水和物溶液10mlを調製し、磁力撹拌の環境下で、まず塩化白金酸水溶液に0.4ml水素化ホウ素ナトリウム水溶液を滴下し、5min撹拌反応した後さらに塩化白金酸水溶液に1×10−2mol/L濃度のヒドラジン水和物溶液2.6mlを滴下し、その後40min続けて反応させて、20ml、Pt含有量が5×10−4mol/LであるPtナノ顆粒コロイド溶液を得、16ml濃度が5×10−4mol/LであるPtナノ顆粒コロイド溶液を量ってビーカーに入れて、且つ32mgPVPを加え、12時間磁力撹拌して、表面処理された後のPtナノ顆粒を得る。
(Y0.5Eu0.3Gd0.2)BO@Ptの調製:0.2 mol/LのY(NO)10ml、0.05 mol/LのEu(NO)24ml、0.2 mol/LのGd(NO)4ml溶液、及び0.2968gHBO(過量20mol%)を取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後前記処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下して混合液を形成し、2.5217gクエン酸一水和物(金属イオン物質の量の3倍)を取ってエタノールに溶かしてさらに前記混合液に加え、その後80℃の水浴に入れてウェットゲルを形成するまで加熱撹拌を行い、60℃の送風乾燥箱に入れて10時間乾燥し、さらに110℃で完全に乾燥させて前駆体を得る。そして、前駆体を高温炉に入れて、1000℃で2時間事前焼結し、室温まで冷却し、研磨した後それをさらに管式炉に入れて、1300℃の下で2時間焼成した後、自然冷却し、取り出して所望の発光材料(Y0.5Eu0.3Gd0.2)BO@Ptを得る。
実施例4
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.25Eu0.05Gd0.7)BO@Pdであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Pdナノ顆粒コロイド溶液の調製:0.43mg塩化パラジウム(PdCl・2HO)を量って8.5ml脱イオン水に溶解し、塩化パラジウムが完全に溶解した後、11.0mgクエン酸ナトリウム及び4.0mgラウリル硫酸ナトリウムを量って、磁力撹拌の環境下で塩化パラジウム水溶液に溶解し、3.8mg水素化ホウ素ナトリウムを量って10ml脱イオン水に溶解して、1×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム還元液を得る。磁力撹拌の環境下で、塩化パラジウム水溶液に1×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液0.48mlを迅速に加える。その後20分間継続して反応させて、10ml、Pd含有量が1×10−4mol/LであるPdナノ顆粒コロイド溶液を得、6ml濃度が1×10−4mol/LであるPdナノ顆粒コロイド溶液を量ってビーカーに入れて、且つ60mgPVPを加え、8時間磁力撹拌して、表面処理された後のPdナノ顆粒を得る。
(Y0.25Eu0.05Gd0.7)BO@ Pdの調製:0.2mol/LのY(NO)5ml、0.05mol/LのEu(NO)4ml、0.2mol/LのGd(NO)14ml溶液、及び0.9752gホウ酸トリブチル(C1227BO、過量20mol%)を取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後前記処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下し、さらに85℃の水浴に入れてウェットゲルを形成するまで加熱撹拌を行い、50℃の送風乾燥箱に入れて12時間乾燥し、さらに150℃で完全に乾燥させて前駆体を得る。前駆体を高温炉に入れて、500℃で7時間事前焼結し、室温まで冷却し、研磨した後それをさらに箱式高温炉に入れて、900℃の下で5時間焼成した後、自然冷却し、取り出して所望の発光材料(Y0.25Eu0.05Gd0.7)BO@Pdを得る。
実施例5
燃焼被覆法によって構造式が(Y0.79Eu0.20Gd0.01)BO@Agであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Agナノ顆粒コロイド溶液の調製:3.40mg硝酸銀(AgNO)を量って18.4ml脱イオン水に溶解し、硝酸銀が完全に溶解した後、42mgクエン酸ナトリウムを量って、磁力撹拌の環境下で硝酸銀水溶液に溶解し、5.7mg水素化ホウ素ナトリウムを量って10ml脱イオン水に溶解して、1.5×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10mlを得る。磁力撹拌の環境下で、硝酸銀水溶液に1.5×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液1.6mlを一回性に加え、その後10min継続に反応させて、20ml、Ag含有量が1×10−3mol/LであるAgナノ顆粒コロイド溶液を得、5ml濃度が1×10−3mol/LであるAgナノ顆粒コロイド溶液を量ってビーカーに入れて、さらに30mgPVPを加え、且つ24時間磁力撹拌して、表面処理された後のAgナノ顆粒を得る。
(Y0.79Eu0.20Gd0.01)BO@Agの調製:0.2 mol/LのY(NO)15.8ml、0.05 mol/LのEu(NO)16ml、0.2 mol/LのGd(NO)0.2ml、及び0.2721gホウ酸 (化学量論比に基づいて過量10%)を取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後前記処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下して混合液を形成し、0.8406gクエン酸一水和物(クエン酸一水和物物質の量と総希土イオン物質の量との比が1である)を取ってエタノールに溶かしてさらに前記混合液に加え、十分に撹拌した後さらにコランダム坩堝に入れ、粘性溶液を形成するまで抵抗炉において加熱し、沸騰まで煮って脱水を行う。その後事前加熱されたマッフル炉(300℃)に直ちに置いて点火して数秒で完全に燃焼させてふわふわしている白色前駆体を得、前駆体を高温炉に入れて、500℃で7時間事前焼結し、室温まで冷却し、さらにそれを箱式高温炉に入れて、800℃の下で2時間焼成した後、自然冷却し、取り出して研磨した後所望の発光材料(Y0.79Eu0.20Gd0.01)BO@Agを得る。
実施例6
燃焼被覆法によって構造式が(Y0.9Eu0.05Gd0.05)BO@Auであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Auナノ顆粒コロイド溶液の調製:20.6mgクロロ金酸(AuCl・HCl・4HO)を量って16.8ml脱イオン水に溶解し、クロロ金酸が完全に溶解した後、14mgクエン酸ナトリウム及び6mg臭化セチルトリメチルアンモニウムを量って、磁力撹拌の環境下でクロロ金酸水溶液に溶解し、1.9mg水素化ホウ素ナトリウム及び17.6mgアスコルビン酸を量ってそれぞれ10ml脱イオン水に溶解して、5×10−3mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10ml及び1×10−2mol/L濃度のアスコルビン酸水溶液10mlを得る。磁力撹拌の環境下で、まずクロロ金酸水溶液に0.08ml水素化ホウ素ナトリウム水溶液を加え、5分間撹拌反応した後さらにクロロ金酸水溶液に1×10−2mol/L濃度のアスコルビン酸水溶液3.12mlを加え、その後30分間続けて反応させて、20ml、Au含有量が5×10−3mol/LであるAuナノ顆粒コロイド溶液を得、1ml濃度が5×10−3mol/LであるAuナノ顆粒コロイド溶液を量ってビーカーに加え、Auナノ顆粒コロイド溶液に3mgPVPを加え、8時間磁力撹拌して、表面処理された後のAuナノ顆粒を得る。
(Y0.9Eu0.05Gd0.05)BO@Auの調製:0.2 mol/LのY(NO)18ml、0.05 mol/LのEu(NO)4ml、0.2 mol/LのGd(NO)1ml、及び0.3710gホウ酸 (化学量論比に基づいて過量50%)を取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下して混合液を形成し、0.7219g尿素(CO(NH)、尿素物質の量と総希土イオン物質の量との比が3である)を前記混合液に加え、十分に撹拌した後さらにコランダム坩堝に入れ、粘性状溶液を形成するまで抵抗炉において加熱し、沸騰まで煮って脱水を行う。その後事前加熱されたマッフル炉600℃に直ちに置いて点火して数秒で完全に燃焼させてふわふわしている白色前駆体を得、前駆体を高温炉に入れて、600℃で7時間事前焼結し、室温まで冷却し、研磨した後さらにそれを管式炉に入れて、1300℃下で2時間焼成した後、自然冷却し、取り出して所望の発光材料(Y0.9Eu0.05Gd0.05)BO@Auを得る。
実施例7
燃焼被覆法によって構造式が(Y0.7Eu0.1Gd0.2)BO@Agであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Agナノ顆粒コロイド溶液の調製:3.40mg硝酸銀(AgNO)を量って18.4ml脱イオン水に溶解し、硝酸銀が完全に溶解した後、42mgクエン酸ナトリウムを量って、磁力撹拌の環境下で硝酸銀水溶液に溶解し、5.7mg水素化ホウ素ナトリウムを量って10ml脱イオン水に溶解して、1.5×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10mlを得る。磁力撹拌の環境下で、硝酸銀水溶液に1.5×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液1.6mlを一回性に加え、その後10分間継続して反応させて、20ml、Ag含有量が1×10−3mol/LであるAgナノ顆粒コロイド溶液を得、1ml濃度が1×10−3mol/LであるAgナノ顆粒コロイド溶液を量ってビーカーに入れて、さらに2mgPVPを加え、且つ12時間磁力撹拌して、表面処理された後のAgナノ顆粒を得る。
(Y0.7Eu0.1Gd0.2)BO@Agの調製:0.2 mol/LのY(NO)14ml、0.05 mol/LのEu(NO)8ml、0.2 mol/LのGd(NO)4ml、及び0.2498gホウ酸 (化学量論比に基づいて過量1%)を取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後前記処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下して混合液を形成し、1.2012gグリシン(CNO、グリシン物質の量と総希土イオン物質の量との比が4である)を前記混合液に加え、十分に撹拌した後さらにコランダム坩堝に入れ、粘性状溶液を形成するまで抵抗炉において加熱し、沸騰まで煮って脱水を行う。その後事前加熱されたマッフル炉(500℃)に直ちに置いて点火して数秒で完全に燃焼させてふわふわしている白色前駆体を得、前駆体を高温炉に入れて、1000℃で2時間事前焼結し、室温まで冷却し、研磨した後さらにそれを管式炉に入れて、1300℃下で2時間焼成した後、自然冷却し、取り出して所望の発光材料(Y0.7Eu0.1Gd0.2)BO@Agを得る。
実施例8
燃焼被覆法によって構造式が(Y0.9Eu0.02Gd0.08)BO@Ptであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Ptナノ顆粒コロイド溶液の調製:5.18mg塩化白金酸(HPtCl・6HO)を量って17ml脱イオン水に溶解し、塩化白金酸が完全に溶解した後、8.0mgクエン酸ナトリウム及び12.0mgラウリルスルホン酸ナトリウムを量って、磁力撹拌の環境下で塩化白金酸水溶液に溶解し、0.38mg水素化ホウ素ナトリウムを量って10ml脱イオン水に溶解して、1×10−3mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液10mlを得る。また同時に、1×10−2mol/L濃度のヒドラジン水和物溶液10mlを調製し、磁力撹拌の環境下で、まず塩化白金酸水溶液に0.4ml水素化ホウ素ナトリウム水溶液を滴下し、5min撹拌反応した後さらに塩化白金酸水溶液に1×10−2mol/L濃度のヒドラジン水和物溶液2.6mlを滴下し、その後40分間続けて反応させて、20ml、Pt含有量が5×10−4mol/LであるPtナノ顆粒コロイド溶液を得、4ml濃度が5×10−4mol/LであるPtナノ顆粒コロイド溶液を量ってビーカーに入れて、且つ16.0mgPVPを加え、12時間磁力撹拌して、表面処理された後のPtナノ顆粒を得る。
(Y0.9Eu0.02Gd0.08)BO@Ptの調製:0.2 mol/LのY(NO)18ml、0.05 mol/LのEu(NO)1.6ml、0.2mol/LのGd(NO)1.6ml、及び0.2844gホウ酸 (化学量論比に基づいて過量15%)を取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後前記処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下して混合液を形成し、0.9610g尿素(尿素物質の量と総希土イオン物質の量との比が4である)を前記混合液に加え、十分に撹拌した後さらにコランダム坩堝に入れ、粘性状溶液を形成するまで抵抗炉において加熱し、沸騰まで煮って脱水を行う。その後事前加熱されたマッフル炉(400℃)に直ちに置いて点火して数秒で完全に燃焼させてふわふわしている白色前駆体を得、前駆体を高温炉に入れて、700℃で5時間事前焼結し、室温まで冷却し、研磨した後さらにそれを箱式高温炉に入れて、900℃下で5時間焼成した後、自然冷却し、取り出して所望の発光材料を得る。
実施例9
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.5Eu0.3Gd0.2)BO@Pt/Auであるホウ酸塩基赤色発光材料を調製する
Pt/Auナノ顆粒コロイド溶液の調製:6.2mgクロロ金酸(AuCl・HCl・4HO)及び7.8mg塩化白金酸(HPtCl・6HO)を量って28ml脱イオン水に溶解し、完全に溶解した後、22mgクエン酸ナトリウム及び20mgPVPを量って、且つ磁力撹拌の環境下で前記混合溶液に溶解し、新たに調製された水素化ホウ素ナトリウム5.7mgを量って10ml脱イオン水に溶解し、10ml、1.5×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液を得る。磁力撹拌の環境下で、前記混合溶液に2ml、1.5×10−2mol/L濃度の水素化ホウ素ナトリウム水溶液を一回性に加え、その後20分間続けて反応させて、30ml、総金属濃度が1×10−3mol/LであるPt/Auナノ顆粒コロイド溶液を得、5ml得られたPt/Auナノ顆粒コロイド溶液を量って、Pt/Auナノ顆粒コロイド溶液に20mgPVPを加え、且つ6時間磁力撹拌して、表面処理された後のPt/Auナノ顆粒を得る。
(Y0.5Eu0.3Gd0.2)BO@Pt/Auの調製:0.2 mol/LのYCl10ml、0.05 mol/LのEuCl24ml、0.2 mol/LのGdCl4ml溶液、及び0.2968gHBO (過量20mol%)を取ってビーカーに加え、撹拌して且つ完全に溶解するまでエタノール溶液を滴下し、その後前記処理された後の金属ナノ顆粒コロイド溶液を滴下して混合液を形成し、2.5217gクエン酸一水和物(金属イオン物質の量の3倍)を取ってエタノールに溶かしてさらに前記混合液に加え、その後80℃の水浴に入れてウェットゲルを形成するまで加熱撹拌を行い、80℃の送風乾燥箱に入れて10時間乾燥し、さらに90℃で完全に乾燥させて前駆体を得る。前駆体を高温炉に入れて、1000℃で2時間事前焼結し、室温まで冷却し、研磨した後それをさらに管式炉に入れて、1300℃下で2時間焼成した後、自然冷却し、取り出して所望の発光材料(Y0.5Eu0.3Gd0.2)BO@Pt/Auを得る。
以上に説明した実施例は本発明の好適な実施例にすぎず、本発明を制限するものではない。本発明の主旨及び原則内に行われたいずれの修正、等価の変更及び改良は、すべて本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims (10)

  1. ホウ酸塩基赤色発光材料であって、コアと、前記コアを被覆するハウジングと、を含み、前記コアが金属ナノ粒子であり、前記ハウジングは化学式が(Y1−x−yEuGd)BO、xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7、である蛍光粉であり、
    前記金属ナノ粒子がAg、Au、Pt、及びPdのうちの少なくとも1種である、ホウ酸塩基赤色発光材料。
  2. 前記コアのハウジングに対するモル比が0よりも大きく、1×10−2以下である、ことを特徴とする請求項1に記載のホウ酸塩基赤色発光材料。
  3. 前記ハウジングが層状の形で前記コアの表面に被覆され、前記ホウ酸塩基赤色発光材料が球状または類球状の顆粒構造であり、前記コアのハウジングに対するモル比が1×10−4〜2×10−3、前記xの取る値の範囲が0.005≦x≦0.20、前記yの取る値の範囲が0.01≦y≦0.5である、ことを特徴とする請求項1に記載のホウ酸塩基赤色発光材料。
  4. ホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法であって、
    金属ナノ粒子と相応する金属化合物である硝酸銀、クロロ金酸、塩化白金酸、及び塩化パラジウムのうちの少なくとも1種を溶解して、さらに助剤及び還元剤と順に混合して、金属ナノ粒子コロイド溶液を調製し得るステップと、
    金属ナノ粒子コロイド溶液をポリビニルピロリドンに加えて8時間〜24時間撹拌混合処理を行った後、金属ナノ粒子混合コロイド溶液を調製し得るステップと、
    分子式(Y1−x−yEuGd)BO(xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7)における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、及び前記化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸または/及びホウ酸塩とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液を加え、75℃〜90℃の下で加熱撹拌してウェットゲルを形成し、その後乾燥して前駆体を得るステップ、または分子式(Y1−x−yEuGd)BO(xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7)における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、及び前記化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液及び燃焼剤を加え、且つ撹拌して、沸騰まで煮って脱水を行い、その後点火し燃焼して前駆体を得るステップと、
    前駆体をまず事前焼結し、さらに焼成し、冷却した後研磨して、前記ホウ酸塩基赤色発光材料を得るステップと、を含み、
    前記燃焼剤がクエン酸一水和物、尿素、及びグリシンのうちの少なくとも1種である、ホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法。
  5. 前記金属ナノ粒子コロイド溶液の調製ステップにおいて、前記助剤がポリビニルピロリドン、クエン酸ナトリウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、ラウリル硫酸ナトリウム、及びラウリルスルホン酸ナトリウムのうちの少なくとも1種であり、金属ナノ粒子コロイド溶液におけるその濃度が1.5×10−4g/mL〜2.1×10−3g/mLであり、前記還元剤がヒドラジン水和物、アスコルビン酸、及び水素化ホウ素ナトリウムのうちの少なくとも1種であり、その使用量は、金属ナノ粒子コロイド溶液における金属イオンとのモル比が1.2〜4.8:1である、ことを特徴とする請求項4に記載のホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法。
  6. 前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液の調製ステップにおけるポリビニルピロリドンの、前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液における濃度が0.001g/mL〜0.01g/mLである、ことを特徴とする請求項4に記載のホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法。
  7. 前記前駆体の調製は、分子式(Y1−x−yEuGd)BO(xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7)における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、前記化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸、及び総希土イオンとのモル比が1〜3:1であるクエン酸一水和物とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに金属ナノ粒子混合コロイド溶液を加え、75℃〜90℃の下で加熱撹拌してウェットゲルを形成し、その後乾燥して前駆体を得るステップ、または分子式(Y1−x−yEuGd)BO(xの取る値の範囲が0<x≦0.3、yの取る値の範囲が0≦y≦0.7)における相応の元素化学量論比に基づいてY塩と、Eu塩と、Gd塩と、及び化学量論比より1%〜50%多くの量のホウ酸とを混合して、アルコール溶液を加えて溶解した後、さらに前記金属ナノ粒子混合コロイド溶液及び総希土イオンとのモル比が1〜4:1である燃焼剤を加え、且つ撹拌して、沸騰まで煮って脱水を行い、その後300℃〜600℃の下で点火し燃焼して前駆体を得るステップと、を含み、
    前記燃焼剤がクエン酸一水和物、尿素、及びグリシンのうちの少なくとも1種である、ことを特徴とする請求項4に記載のホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法。
  8. 前記前駆体の調製ステップにおけるY塩がY(NO、及びYClのうちの少なくとも1種であり、
    前記Eu塩がEu(NO、及びEuClのうちの少なくとも1種であり、
    前記Gd塩がGd(NO、及びGdClのうちの少なくとも1種であり、
    前記ホウ酸塩がホウ酸トリブチルである、ことを特徴とする請求項4または7に記載のホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法。
  9. 前記前駆体の調製ステップにおいて、前記燃焼剤がクエン酸一水和物、尿素、及びグリシンのうちの少なくとも1種である、ことを特徴とする請求項4または7に記載のホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法。
  10. 前記事前焼結が、500℃〜1000℃の下で3時間〜8時間熱処理を行うことであり、
    前記焼成が、800℃〜1300℃下で2時間〜5時間熱処理を行うことである、ことを特徴とする請求項4に記載のホウ酸塩基赤色発光材料の調製方法。
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