JP5913730B2

JP5913730B2 - 金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料及びその調製方法

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Publication number: JP5913730B2
Application number: JP2015502042A
Authority: JP
Inventors: ミンジェチョウ; ジュンリゥ; ワン　ロン; ロンワン; グイタンチエン
Original assignee: Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: JP2015514829A; US9605202B2; US20140332721A1; CN104053749A; EP2832819A1; WO2013143102A1; EP2832819A4

Description

本発明は、発光材料に関し、特に、金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料及びその調製方法に関する。

２０世紀の６０年代に、ＫｅｎＳｈｏｕｌｄｅｒは、電界放出陰極アレイ（ＦＥＡｓ）に基づく電子ビーム微小化装置の構想を提案した。そして、ＦＥＡｓによってパネルディスプレー及び光源素子を設計及び製造する研究は、人々の関心を大きく引いている。この新型の電界放出素子の作動原理は、従来の陰極線管（ＣＲＴ）の作動原理と似ており、即ち、電子ビームで赤、緑及び青の三色蛍光粉に衝撃を与え発光させることによって、結像又は照明への適用を実現することである。この素子は、輝度、視角、応答時間、使用温度の範囲、及びエネルギー消費量等の面で、潜在的優位性を持つ。

性能が優れている電界放出素子を製造するためには、高性能の発光材料の調製が主要因の１つである。現在、電界放出素子に用いられる発光材料は、主として硫化物系、酸化物系及び酸硫化物系の蛍光粉である。硫化物及び酸硫化物系の蛍光粉に関して、発光輝度が比較的高いとともに、一定の導電性を持つが、大電流電子ビームの衝撃において分解し易く、元素硫黄の放出によって陰極針を汚染し、且つ他の沈殿物を生成して蛍光粉の表面を覆うので、蛍光粉の発光効率を低下させる。一方、酸化物系、珪酸塩系の蛍光粉は、安定性は良いが、発光効率が不十分である。

本発明が解決しようとする１つの課題は、電界放出機器の発光効率を向上できる金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を提供することにある。

金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料であって、その化学式は、ＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡであり、ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５であり、好ましくは、ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である。

本発明が解決しようとする別の課題は、上記金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法を提供することにある。その金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、
化学式ＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡ（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）における各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得るステップＳ１と、
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ１で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得るステップＳ２と、
を含む。

ここで、上記還元雰囲気は、体積比９５：５のＮ_２とＨ_２との混合雰囲気である。

好ましくは、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれ、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙのうちの一種である。

上記調製方法には、ステップＳ１において、上記Ｍ源化合物はＭ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記Ｌｎ源化合物はＬｎ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記ＲＥ源化合物はＲＥ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれる。

上記調製方法には、ステップＳ１において、上記Ａ含有のシリカエアロゲルは、下記のステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３によって調製される。

ステップＳ１１において、シリカエアロゲルを秤量し、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得え、ここで、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子のモル濃度は１．２５×１０^−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０^−５ｍｏｌ／Ｌであり、上記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０^４〜３２８：１である。

ステップＳ１２において、混合溶液を攪拌して超音波処理し、続いて、混合溶液を６０℃〜１５０℃で乾燥させ、溶剤を取り除き、乾燥物を得る。

ステップＳ１３において、乾燥物を粉体に研磨し、粉体を６００℃〜１３００℃で０．５時間〜３時間焼成し、室温まで冷却してＡ含有のシリカエアロゲルを得る。

好ましくは、ステップＳ１１において、上記シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である。

本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、電子ビームの励起で高い発光効率を有するので、電界放出光源素子に適用できる。

また、本発明に係る調製方法は、プロセスが簡単で、非汚染で、製品の品質が高く、コストが低いので、発光材料の製造に広く適用できる。

図１は、金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製プロセスフロー図である。図２は、実施例８で調製された金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ）と比較例１で調製された、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料（ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋）との発光スペクトル比較図であり、ここで、曲線ａは実施例８で調製された金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ）の発光曲線図を示し、曲線ｂは比較例１で調製された、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料の発光曲線を示す。

本発明の具体的な実施形態に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、化学式がＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡであり、ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５であり、好ましくは、ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である。

上記金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、図１に示すように、下記のステップＳ１とステップＳ２とを含む。

＜ステップＳ１＞Ａ含有のシリカエアロゲルの調製
先ず、シリカエアロゲルを秤量し、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得え、ここで、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子のモル濃度は１．２５×１０^−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０^−５ｍｏｌ／Ｌであり、上記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０^４〜３２８：１である。

次に、混合溶液を攪拌して超音波処理し、続いて、混合溶液を６０℃〜１５０℃で乾燥させ、溶剤を取り除き、乾燥物を得る。

最後に、乾燥物を粉体に研磨し、粉体を６００℃〜１３００℃で０．５時間〜３時間焼成し、室温まで冷却してＡ含有のシリカエアロゲルを得る。

＜ステップＳ２＞
化学式ＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡにおける各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得る。

＜ステップＳ３＞
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ２で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得る。焼成過程において、ＲＥ源化合物は、高温熱分解、又は還元雰囲気における還元により、ＲＥ金属単体に還元される。

ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。

上記調製方法は、ステップＳ１において、好ましくは、上記シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である。

上記調製方法は、ステップＳ２において、上記Ｍ源化合物はＭ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記Ｌｎ源化合物はＬｎ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記ＲＥ源化合物はＲＥ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれる。

Ｍ源化合物を秤量する場合、好ましくは、Ｍ源化合物は１０％（モル百分率）過剰である。

上記調製方法は、ステップＳ３において、好ましくは、上記還元雰囲気は、体積比９５：５のＮ_２とＨ_２との混合雰囲気である。

本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、プロセスが簡単で、非汚染で、製品の品質が高く、コストが低いので、発光材料の製造に広く適用できる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施例についてさらに詳しく説明する。

（実施例１）
ＮａＹ_{０．９９９}ＳｉＯ_４：０．００１Ｔｍ^３＋，０．００００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．５×１０^−５ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ_３を含有するエタノール溶液１０ｍｌに溶解させ、５０℃で３時間攪拌した後、１０分超音波処理し、６０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を６００℃で４時間予備焼成し、続いて、０．７１５０ｇのＹ_２（ＣＯ_３）_３、０．２５４３ｇ（過剰２０％）のＮａ_２ＣＯ_３、０．００１０ｇのＴｍ_２（ＣＯ_３）_３、及び０．２５２４ｇのＡｇ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で８００℃に保温して１０時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ_{０．９９９}ＳｉＯ_４：０．００１Ｔｍ^３＋，０．００００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。

（実施例２）
ＬｉＬａ_{０．９９２}ＳｉＯ_４：０．００８Ｃｅ^３＋，０．００００７Ａｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、２．３４５×１０^−５ｍｏｌ／ＬのＡｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、８０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．６４６４ｇのＬａ_２Ｏ_３、０．１６２６ｇ（過剰１０％）のＬｉ_２ＣＯ_３、０．００５５ｇのＣｅＯ_２、及び０．２５２５ｇのＡｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ_２とＨ_２との混合気体からなる還元雰囲気で１４５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＬｉＬａ_{０．９９２}ＳｉＯ_４：０．００８Ｃｅ^３＋，０．００００７Ａｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。

（実施例３）
ＫＬｕ_０．９６ＳｉＯ_４：０．０２Ｅｕ^３＋，０．０２Ｇｄ^３＋，０．００１Ｐｔ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を１．０ｇ秤量し、５．４３×１０^−４ｍｏｌ／ＬのＰｔナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液３０ｍｌに溶解させ、７０℃で０．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１５０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で０．５時間予備焼成し、続いて、０．４０４４ｇのＫＮＯ_３、０．７６４０ｇのＬｕ_２Ｏ_３、０．０１３７ｇのＧｄ（ＮＯ_３）_３、０．０２７１ｇのＥｕ（ＮＯ_３）_３、及び０．２５２６ｇのＰｔ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１６００℃に保温して１時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬｕ_０．９６ＳｉＯ_４：０．０２Ｅｕ^３＋，０．０２Ｇｄ^３＋，０．００１Ｐｔ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。

（実施例４）
Ｎａ_０．９Ｌｉ_０．１Ｓｃ_０．２Ｙ_{０．７９２}ＳｉＯ_４：０．００８Ｄｙ^３＋，０．０００４Ｐｄ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．２８ｇ秤量し、１．２２６６×１０^−４ｍｏｌ／ＬのＰｄナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を９００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２００３ｇ（過剰５％）のＮａ_２ＣＯ_３、０．０１６３ｇ（過剰１０％）のＬｉ_２ＣＯ_３、０．０５５２ｇのＳｃ_２Ｏ_３、０．３５７７ｇのＹ_２Ｏ_３、０．００６０ｇのＤｙ_２Ｏ_３、及び０．２５２４ｇのＰｄ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１３５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａ_０．９Ｌｉ_０．１Ｓｃ_０．２Ｙ_{０．７９２}ＳｉＯ_４：０．００８Ｄｙ^３＋，０．０００４Ｐｄ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。

（実施例５）
ＮａＬｕ_０．９８ＳｉＯ_４：０．０２Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０^−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ_３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２６８０ｇのＮａ_２Ｃ_２Ｏ_４、１．２０３４ｇのＬｕ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_３、０．０２３３ｇのＴｂ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_３、及び焼成されたシリカエアロゲル０．２５２３ｇを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ_２とＨ_２との混合気体からなる還元雰囲気で１４００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＬｕ_０．９９ＳｉＯ_４：０．０２Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。

（実施例６）
ＮａＹ_０．９５ＳｉＯ_４：０．０５Ｓｍ^３＋，０．００５Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．２５×１０^−３ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ_３を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１００℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．３４００ｇのＮａＮＯ_３、０．４２９０ｇのＹ_２Ｏ_３、０．０３４９ｇのＳｍ_２Ｏ_３、及び０．２５２５ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１２００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ_０．９５ＳｉＯ_４：０．０５Ｓｍ^３＋，０．００５Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。

（実施例７）
ＫＬａ_０．９９ＳｉＯ_４：０．０１Ｃｅ^３＋，０．０００７Ｃｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、３．１２６６×１０^−４ｍｏｌ／ＬのＣｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２７６４ｇのＫ_２ＣＯ_３、０．６４５１ｇのＬａ_２Ｏ_３、０．０１０８ｇのＣｅ_２（Ｃ_２Ｏ_４）_３、及び０．２５２７ｇの焼成されたＣｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ_２とＨ_２との混合気体からなる還元雰囲気で１５００℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬａ_０．９９ＳｉＯ_４：０．０１Ｃｅ^３＋，０．０００７Ｃｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。

（実施例８）
ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０^−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ_３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２３３２ｇ（過剰１０％）のＮａ_２ＣＯ_３、０．４０６５ｇのＹ_２Ｏ_３、０．０７４８ｇのＴｂ_４Ｏ_７、及び０．２５２３ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ_２とＨ_２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ発光材料を得た。

（比較例１）
ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋
０．２３３２ｇ（過剰モル百分率１０％）のＮａ_２ＣＯ_３、０．４０６５ｇのＹ_２Ｏ_３、０．０７４８ｇのＴｂ_４Ｏ_７、及び０．２５２３ｇのシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ_２とＨ_２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋発光材料を得た。

図２は、実施例８で調製された金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ）と比較例１で調製された、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料（ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋）との発光スペクトル比較図であり、ここで、曲線ａは実施例８で調製された金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ）の発光曲線図を示し、曲線ｂは比較例１で調製された、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料の発光曲線を示す。

図２に示すように、５ｋＶの電子ビームの励起で、Ａｇナノ粒子を含む、金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ_０．９ＳｉＯ_４：０．１Ｔｂ^３＋，０．００３Ａｇ）は、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料と比べて、発光強度が３０％向上した。

なお、本発明のより好ましい実施例に関する上記説明は、比較的詳細的なものではあるが、本発明の特許請求の範囲に対する制限にならず、本発明の請求する範囲は、添付の特許請求の範囲に基づくものであると理解されるべきである。

Claims

金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料であって、
前記金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の化学式は、ＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡである、
（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）
ことを特徴とする金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料。
ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料。
金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法であって、
化学式ＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡ（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）における各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得るステップＳ１と、
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ１で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ_１−ｘＳｉＯ_４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得るステップＳ２と、
を含む、
ことを特徴とする金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。
前記ステップＳ１において、前記Ｍ源化合物はＭ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、前記Ｌｎ源化合物はＬｎ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、前記ＲＥ源化合物はＲＥ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれる、
ことを特徴とする請求項３に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。
前記ステップＳ１において、前記Ａ含有のシリカエアロゲルは、
シリカエアロゲルを秤量し、モル濃度が１．２５×１０^−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０^−５ｍｏｌ／Ｌである溶媒としてのエタノールにＡイオン又はＡナノコロイド粒子が含有されたエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得るステップＳ１１と、
混合溶液を攪拌して超音波処理し、続いて、混合溶液を６０℃〜１５０℃で乾燥させ、溶剤を取り除き、乾燥物を得るステップＳ１２と、
乾燥物を粉体に研磨し、粉体を６００℃〜１３００℃で０．５時間〜３時間焼成し、室温まで冷却してＡ含有のシリカエアロゲルを得るステップＳ１３と、
によって調製される、
ことを特徴とする請求項３に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。
前記ステップＳ１１において、前記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０^４〜３２８：１である、
ことを特徴とする請求項５に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。
前記ステップＳ１１において、前記シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である、
ことを特徴とする請求項６に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。
前記ステップＳ２において、前記還元雰囲気は、体積比９５：５のＮ_２とＨ_２との混合雰囲気である、
ことを特徴とする請求項３に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。
前記ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、前記ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である、
ことを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。