JP5655135B2 - ホウ酸塩基赤色発光材料及びその調製方法 - Google Patents
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Description
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−yEuxGdy)BO3、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。
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−yEuxGdy)BO3(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−yEuxGdy)BO3(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。
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−yEuxGdy)BO3(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−yEuxGdy)BO3(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。
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。
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.495Eu0.005Gd0.5)BO3@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(AuCl3・HCl・4H2O)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。
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.98Eu0.02)BO3@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(AgNO3)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。
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.5Eu0.3Gd0.2)BO3@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(H2PtCl6・6H2O)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。
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.25Eu0.05Gd0.7)BO3@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(PdCl2・2H2O)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。
燃焼被覆法によって構造式が(Y0.79Eu0.20Gd0.01)BO3@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(AgNO3)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。
燃焼被覆法によって構造式が(Y0.9Eu0.05Gd0.05)BO3@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(AuCl3・HCl・4H2O)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。
燃焼被覆法によって構造式が(Y0.7Eu0.1Gd0.2)BO3@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(AgNO3)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。
燃焼被覆法によって構造式が(Y0.9Eu0.02Gd0.08)BO3@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(H2PtCl6・6H2O)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。
ゾルゲル被覆法によって構造式が(Y0.5Eu0.3Gd0.2)BO3@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(AuCl3・HCl・4H2O)及び7.8mg塩化白金酸(H2PtCl6・6H2O)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。
Claims (10)
- 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−yEuxGdy)BO3、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。 - 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。
- 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。
- 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−yEuxGdy)BO3(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−yEuxGdy)BO3(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。 - 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。
- 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。
- 前記前駆体の調製は、分子式(Y1−x−yEuxGdy)BO3(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−yEuxGdy)BO3(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。 - 前記前駆体の調製ステップにおけるY塩がY(NO3)3、及びYCl3のうちの少なくとも1種であり、
前記Eu塩がEu(NO3)3、及びEuCl3のうちの少なくとも1種であり、
前記Gd塩がGd(NO3)3、及びGdCl3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。 - 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。
- 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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