JP7075577B2 - 層状化合物と金属錯体と多環芳香族化合物を含む波長変換材料 - Google Patents
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Description
これに対してIRを青色光、赤色光に変換するアップコンバージョン波長変換材料を用いた農業用施設、太陽光型植物工場向けフィルムの提案は無く、実用化が望まれている。
しかし、この多段階・多光子励起アップコンバージョン材料には、レーザー光等の高密度光源が必須あり、強い励起光であっても量子収率が0.01~数%と低く、実用上、セキュリティインク用途に限定されている。更に、太陽光のような低エネルギー密度光(0.1~1W/cm2程度)では極端に効率が低く、温度消光が顕著であり、100℃でも常温の70%程度に低下する。よって上記の太陽電池や農業向けの太陽電池用途アップコンバージョン波長変換材料には不適である。
特許文献2では、高分子のポリスチレンに増感剤のメソテトラフェニル-テトラベンゾポルフィリンPd(II)錯体と発光剤のペリレンを分散させたアップコンバージョン波長変換材料で630nmの赤色光を450nmの青色光へのアップコンバージョン変換を達成している。
1.層状化合物と金属錯体増感剤と多環芳香族化合物を含む波長変換材料。
2.層状化合物が、粘土鉱物、ニオブ酸塩、チタン酸塩、コバルト酸塩、マンガン酸塩、金属ケイ酸塩、金属リン酸塩、金属ホスホン酸塩、又は遷移金属酸素酸塩である上記1に記載の波長変換材料。
3.粘土鉱物がモンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、バイデライト、スティブンサイト、又はフルオロヘクトライトである上記2に記載の波長変換材料。
4.金属錯体増感剤が、パラジウム錯体、白金錯体、又はルテニウム錯体である上記1~3のいずれかに記載の波長変換材料。
5.金属錯体増感剤が、後記一般式(1)で示される錯体である上記4に記載の波長変換材料。
7.アセン類又はフェナセン類が、アントラセン化合物、テトラセン化合物、ペンタセン化合物、フェナントレン、クリセン、ピセン、フェナセンである上記6に記載の波長変換材料。
8.金属錯体増感剤の含有量が、層状化合物1g対し、0.0001~10,000gであり、かつ多環芳香族化合物の含有量が層状化合物1g対し、0.0001~10,000gである上記1~7のいずれかに記載の波長変換材料。
9.層状化合物が、有機アンモニウム化合物、及び/又は有機ケイ素化合物で疎水化処理された層状化合物である上記1~8のいずれかに記載の波長変換材料。
11.有機ケイ素化合物が、後記一般式(3)で示される上記9に記載の波長変換材料。
12.上記1~11のいずれかに記載の波長変換材料を含むアップコンバージョン波長変換材料。
13.上記12に記載のアップコンバージョン波長変換材料を含むLEDデバイス、有機ELデバイス、太陽電池デバイス、又は農業施設用フィルム。
層状化合物は、粘土鉱物、ニオブ酸塩、チタン酸塩、コバルト酸塩、マンガン酸塩、金属ケイ酸塩、金属リン酸塩、金属ホスホン酸塩、及び遷移金属酸素酸塩の群から少なくとも1つ選ばれる。層状化合物は、単一であっても、混合物であってもよい。
スメクタイト族である、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト、スインホルダイト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ボルコンスコアイトなど;
バーミキュライト族である、3八面体型バーミキュライト、2八面体型バーミキュライト、タルク・パイロフィライト族である、タルク、ウィレムサイト、ケロライト、ピメライト、パイロフィライト、フェリパイロフィライトなど;
サーペンティン・カオリン族である、リザーダイト、バーチェリン、アメサイト、クロンステダイト、ネーポアイト、ケリアイト、フレイポナイト、ブリンドリアイト、クリソタイル、アンチゴライト、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハイロサイト、オーディナイトなど;
その中でもモンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、バイデライト、スティブンサイト、フルオロヘクトライト等が好ましい。
ニオブ酸塩としては、K4Nb6O17、KNb3O8等のニオブ酸塩、KCa2Nb3O10、NaCa2Nb3O10、RbLaNb2O7等のペロブスカイト型ニオブ酸塩、チタン酸塩としては、H2Ti4O9、H2Ti3O7等のチタン酸塩、KTiNbO5等のチタンニオブ酸塩、KLaTiO4、K2La2Ti3O10等のペロブスカイト型チタン酸塩、コバルト酸塩としては、LiCoO2等、マンガン酸塩としては、バーネサイト等。
層状化合物としては、これらの中でも、粘土鉱物が好ましく、特に好ましくは、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、バイデライト、スティブンサイト、フルオロヘクトライト等である。
上記有機アンモニウム化合物としては、下記一般式(2)で示される有機アンモニウム化合物が好ましい。
Xとしては、ハロゲン、ヒドロキシ、硝酸、酢酸、スルホン酸、リン酸、ポリリン酸、過ハロゲン酸、ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、次亜ハロゲン酸、ハロゲン間化合物、ボレート、ホスフェートである。
過ハロゲン酸としては、過塩素酸、過臭素酸、過ヨウ素酸、ハロゲン酸としては、塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、亜ハロゲン酸としては、亜塩素酸、亜臭素酸、次亜ハロゲン酸としては、次亜塩素酸が、それぞれ、挙げられる。
上記ハロゲン間化合物としては、Cl2Br、Br2Cl、ICl2、IBr2、ICl4、BrF4、Br3、I3、I5、I7が挙げられる。ボレートとしては、テトラフルオロボレート、ホスフェートとしては、ヘキサフルオロホスフェートが挙げられる。
n-デシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-ウンデシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-トリデシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-テトラデシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-ペンタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-ヘプタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、オレイルトリメチルアンモニウムブロミド、n-ノナデシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-エイコシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-イコシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-ヘンイコシルトリメチルアンモニウムブロミド、n-ドコシルトリメチルアンモニウムブロミド、トリコシルトリメチルアンモニウムブロミド、テトラコシルトリメチルアンモニウムブロミド、ペンタコシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサコシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘプタコシルトリメチルアンモニウムブロミド、オクタコシルトリメチルアンモニウムブロミド、ナノコシルトリメチルアンモニウムブロミド、トリアコンチルトリメチルアンモニウムブロミド、
n-デシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-ウンデシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-ドデシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-トリデシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-テトラデシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-ペンタデシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-ヘキサデシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-ヘプタデシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-オクタデシルトリエチルアンモニウムブロミド、オレイルトリエチルアンモニウムブロミド、n-ノナデシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-エイコシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-イコシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-ヘンイコシルトリエチルアンモニウムブロミド、n-ドコシルトエチルアンモニウムブロミド、トリコシルトリエチルアンモニウムブロミド、テトラコシルトリエチルアンモニウムブロミド、ペンタコシルトリエチルアンモニウムブロミド、ヘキサコシルトリエチルアンモニウムブロミド、ヘプタコシルトリエチルアンモニウムブロミド、オクタコシルトリエチルアンモニウムブロミド、ナノコシルトリエチルアンモニウムブロミド、トリアコンチルトリエチルアンモニウムブロミド、
n-デシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-ウンデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-ドデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-トリデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-テトラデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-ペンタデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-ヘキサデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-ヘプタデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-オクタデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、オレイルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-ノナデシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-エイコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-イコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-ヘンイコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、n-ドコシルトプロピルアンモニウムブロミド、トリコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、テトラコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、ペンタコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、ヘキサコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、ヘプタコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、オクタコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、ナノコシルトリプロピルアンモニウムブロミド、トリアコンチルトリプロピルアンモニウムブロミド;
n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、オレイルトリメチルアンモニウムクロリド、n-ヘキサデシルトリエチルアンモニウムクロリド、オレイルトリエチルアンモニウムクロリド、n-ヘキサデシルトリプロピルアンモニウムクロリド、オレイルトリプロピアンモニウムクロリド、n-ヘキサデシルトリブチルアンモニウムクロリド、オレイルトリブチルアンモニウムクロリド;
n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウム臭素酸、オレイルトリメチルアンモニウム臭素酸、n-ヘキサデシルトリエチルアンモニウム臭素酸、オレイルトリエチルアンモニウム臭素酸、n-ヘキサデシルトリプロピルアンモニウム臭素酸、オレイルトリプロピアンモニウム臭素酸、n-ヘキサデシルトリブチルアンモニウム臭素酸、オレイルトリブチルアンモニウム臭素酸;
R13、R14、R15、R16の上記炭素数1~50の酸素含有炭化水素基の具体例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert.-ブトキシ、シクロブトキシ、n-ペントキシ、tert.-アミロキシ、シクロペンチルオキシ、n-ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、メチルシクロヘキシルオキシ、n-ヘプチルオキシ、n-オクチルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、n-ノニルオキシ、n-デシルオキシ、n-ウンデシルオキシ、n-ドデシルオキシ、n-トリデシルオキシ、n-テトラデシルオキシ、n-ペンタデシルオキシ、n-ヘキサデシルオキシ、n-ヘプタデシルオキシ、n-オクタデシルオキシ、オレイルオキシ、n-ノナデシルオキシ、n-エイコシルオキシ、n-イコシルオキシ、n-ヘンイコシルオキシ、n-ドコシルオキシ、トリコシルオキシオキシ、テトラコシルオキシオキシ、ペンタコシルオキシオキシ、ヘキサコシルオキシオキシ、ヘプタコシルオキシ、オクタコシルオキシ、ナノコシルオキシ、トリアコンチルオキシ、ヘントリアコンチルオキシ、ドトリアコンチルオキシ、トリトリアコンチルオキシ、テトラトリアコンチルオキシ、ペンタトリアコンチルオキシ、ヘキサトリアコンチルオキシ、ヘプタトリアコンチルオキシ、オクタトリアコンチルオキシ、ナノトリアコンチルオキシ、テトラコンチルオキシ、ヘンテトラコンチルオキシ、ドテトラコンチルオキシ、トリテトラコンチルオキシ、テトラテトラコンチルオキシ、ペンタテトラコンチルオキシ、ヘキサテトラコンチルオキシ、ヘプタテトラコンチルオキシ、オクタテトラコンチルオキシ、ノナテトラコンチルオキシ、ペンタコンチルオキシ、
シクロブテニルオキシ、シクロペンタジエニルオキシ、シクロヘキセニルオキシ、シクロオクテニルオキシ、シクロオクタジエニルオキシ、1-アダマンチルオキシ、
フェノキシ、トルイルオキシ、キシレニルオキシ、エチルフェノキシ、イソプロピルフェノキシ、ブチルフェノキシ、ナフチルオキシ、アントラセニルオキシ、ベンジルオキシを等挙げることができる。
好ましくは、炭素数4以下のアルコキシ基であるメトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert.-ブトキシであり、特に好ましくは、メトキシ、エトキシである。
n-デシルトリメトキシシラン、n-ウンデシルトリメトキシシラン、n-ドデシルトリメトキシシラン、n-トリデシルトリメトキシシラン、n-テトラデシルトリメトキシシラン、n-ペンタデシルトリメトキシシラン、n-ヘキサデシルトリメトキシシラン、n-ヘプタデシルトリメトキシシラン、n-オクタデシルトリメトキシシラン、オレイルトリメトキシシラン、n-ノナデシルトリメトキシシラン、n-エイコシルトリメトキシシラン、n-イコシルトリメトキシシラン、n-ヘンイコシルトリメトキシシラン、n-ドコシルトリメトキシシラン、トリコシルトリメトキシシラン、テトラコシルトリメトキシシラン、ペンタコシルトリメトキシシラン、ヘキサコシルトリメトキシシラン、ヘプタコシルトリメトキシシラン、オクタコシルトリメトキシシラン、ナノコシルトリメトキシシラン、トリアコンチルトリメトキシシラン;
これらの有機ケイ素化合物は、単独または2種以上の混合物として使用される。
層状化合物を、有機アンモニウム化合物及び/又は有機ケイ素化合物で疎水化処理する際の条件は、特に限定はされるものではないが、層状化合物を反応媒体中に懸濁させ、有機アンモニウム化合物及び/又は有機ケイ素化合物を反応させることで疎水化処理をするのが好ましい。
メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert.-ブトキシ、シクロブトキシ、n-ペントキシ、tert.-アミロキシ、シクロペンチルオキシ、n-ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、メチルシクロヘキシルオキシ、n-ヘプチルオキシ、n-オクチルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、n-ノニルオキシ、n-デシルオキシ、n-ウンデシルオキシ、n-ドデシルオキシ、n-トリデシルオキシ、n-テトラデシルオキシ、n-ペンタデシルオキシ、n-ヘキサデシルオキシ、n-ヘプタデシルオキシ、n-オクタデシルオキシ、オレイルオキシ、n-ノナデシルオキシ、n-エイコシルオキシ、n-イコシルオキシ、n-ヘンイコシルオキシ、n-ドコシルオキシ、トリコシルオキシオキシ、テトラコシルオキシオキシ、ペンタコシルオキシオキシ、ヘキサコシルオキシオキシ、ヘプタコシルオキシ、オクタコシルオキシ、ナノコシルオキシ、トリアコンチルオキシ、ヘントリアコンチルオキシ、ドトリアコンチルオキシ、トリトリアコンチルオキシ、テトラトリアコンチルオキシ、ペンタトリアコンチルオキシ、ヘキサトリアコンチルオキシ、ヘプタトリアコンチルオキシ、オクタトリアコンチルオキシ、ナノトリアコンチルオキシ、テトラコンチルオキシ、ヘンテトラコンチルオキシ、ドテトラコンチルオキシ、トリテトラコンチルオキシ、テトラテトラコンチルオキシ、ペンタテトラコンチルオキシ、ヘキサテトラコンチルオキシ、ヘプタテトラコンチルオキシ、オクタテトラコンチルオキシ、ノナテトラコンチルオキシ、ペンタコンチルオキシ、
シクロブテニルオキシ、シクロペンタジエニルオキシ、シクロヘキセニルオキシ、シクロオクテニルオキシ、シクロオクタジエニルオキシ、1-アダマンチルオキシ、
フェノキシ、トルイルオキシ、キシレニルオキシ、エチルフェノキシ、イソプロピルフェノキシ、ブチルフェノキシ、ナフチルオキシ、アントラセニルオキシ、ベンジルオキシ、
メトキシメチル、メトキシエチル、エトキシメチル、エトキシエチル
を挙げることができる。
好ましくは、炭素数4以下のアルコキシ基であるメトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、i-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert.-ブトキシ、メトキシメチル、メトキシエチル、エトキシメチル、エトキシエチルであり、特に好ましくは、メトキシメチル、メトキシエチル、エトキシメチル、エトキシエチルである。
X1、X2、X3、X4は、窒素原子、メチン基、又は炭素数1~19の炭化水素基又は炭素数1~19の酸素含有炭化水素基で置換されたメチン基である。
R17の炭素数1~19の炭化水素基の具体例としては、上記R9、R10、R11、R12の場合に挙げたもの同じものが挙げられる。好ましくは、炭素数1~15の炭化水素基、特に好ましくは、炭素数1~15の炭化水素基である。
本発明における金属増感剤には、2分子以上の多分子の上記一般式(1)の金属錯体がR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8を架橋部位として連結された多核錯体や高分子錯体も包含される。
アセン類としては、例えば、アントラセン化合物、テトラセン化合物、ペンタセン化合物等が挙げられる。
R18の炭素数1~50の炭化水素基の具体例としては、上記R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8の場合と同様のものが挙げられる。上記シリル基としては、トリメチルシリル、ターシャリーブチルジメチルシリル、トリエチルシリルエチニル、トリイソプロピルシリルエチニル等が挙げられる。
アントラセン、9,10-ジフェニルアントラセン、9,10-ビス(4-メチルフェニル)アントラセン、9,10-ビス(3-メチルフェニル)アントラセン、9,10-ビス(トリメチルシリル)アントラセン、9,10-ビス(ターシャリーブチルジメチルシリル)アントラセン、9,10-ビス(トリエチルシリルエチニル)アントラセン、9,10-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)アントラセン、2,3-ジメチル-9,10-ジフェニルアントラセン、9-(1-ナフタレニル)-10-フェニルアントラセン、9,10-ジ(1-ナフタレニル)アントラセン、10-(1-ナフタレニル)-9-(2-ナフタレニル)アントラセン、9,10-ジ(2-ナフタレニル)アントラセン、9-[1,1’-ビフェニル-4-イル]-10-(1-ナフタレニル)アントラセン、9-[1,1’-ビフェニル-4-イル]-10-(2-ナフタレニル)アントラセン、9,10-ビス([1,1’-ビフェニル-4-イル)アントラセン、2-ターシャリーブチル-9,10-ジフェニルアントラセン、9,10-ビス[4-(2-ナフタレニル)フェニル]アントラセン、2-エチル-9,10-ジフェニルアントラセン、ベンゾ[a]アントラセン、9,10-ジメチル-1,2-ベンゾアントラセン、1,2,5,6-ジベンゾアントラセン、1,2、3,4-ジベンゾアントラセン。
R19の上記炭化水素基の具体例としては、上記R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8の場合と同様のものが挙げられる。上記シリル基としては、トリメチルシリル、ターシャリーブチルジメチルシリル、トリエチルシリルエチニル、トリイソプロピルシリルエチニル等が挙げられる。
テトラセン、2-メチルテトラセン、2,8-ジメチルテトラセン、1,12-ジメチルテトラセン、2-メチル-8-イソプロピルテトラセン、2-イソプロピルテトラセン、2-ターシャリーブチルテトラセン、2-フェニルテトラセン、5,12-ジエチニルテトラセン、5,12-ビズ(2-フェニルエチニル)テトラセン、5,6,11,12-テトラフェニルテトラセン、5,12-ビズ(4-ターシャリーブチルフェニル)テトラセン、5,12-ビズ(2-トメチルシリル)テトラセン、5,12-ビズ(2-ターシャリージメチルシリル)テトラセン、5,12-ビズ(2-トエチルシリルエチニル)テトラセン、5,12-ビズ(2-トリイソプロピルシリルエチニル)テトラセン、
ベンゾ[a]テトラセン、ジベンゾ[a,c]テトラセン、ジベンゾ[a,l]テトラセン、ジベンゾ[a,j]テトラセン、ジベンゾ[fg,op]テトラセン、ジベンゾ[a,j]テトラセン、ナフト[2,1-a] テトラセン、ナフト[2,1,8-qra] テトラセン、シクロペンタ[fg]テトラセン、シクロペンタ[de]テトラセン。
ペンタセン、6,13-ジエチニルペンタセン、6,13-ジフェニルペンタセン、6,13-ビス(2,6-ジメチルフェニル)ペンタセン、6,13-ビス[2-(4-ペンチルフェニル)エチニル)ペンタセン、5,7,12,14-テトラフェニルペンタセン、5,7,12,14-テトラキス(2-フェニルエチニル)ペンタセン、6,13-ビス([1,1’-ビフェニル]-4-イル)ペンタセン、6,13-ビス-(2-フェニルエチニル)ペンタセン、6,13-ビス(トリメチルシリルエチニル)ペンタセン、6,13-ビス(トリエチルシリルエチニル)ペンタセン、6,13-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセン、ベンゾ[a]ペンタセン、ジベンゾ[a,c]ペンタセン、ジベンゾ[a,l]ペンタセン、ジベンゾ[fg,st]ペンタセン、ジベンゾ[de,uv]ペンタセン、ナフト[2,1,8,uva]ペンタセン、テトラベンゾ[a,c,l,n]ペンタセン、テトラベンゾ[a,c,hi,qr]ペンタセン、ベンゾ[qr]ナフト[2,1,8,7-fghi]ペンタセン、ベンゾ[st]ナフト[2,1,8,7-defg]ペンタセン、ジナフト[3,2,1-fg:1’,2’,3’-st]ペンタセン、2,3,9,10-テトラメトキシペンタセン、6,13-ビス(トリフルオロメチル)ペンタセン、2,2’-(6,13-ペンタセンジイル)ビスチオフェン、2,2’-(6,13-ペンタセンジイル)ビス(5-メチルチオフェン)、5-(13-[2,2’-ビチオフェン]-5-イル-6-ペンタセニル)-2,2’-ビチオフェン、2,2’-(6,13-ペンタセンジイル)ビス(5-トリメチルシリル)-チオフェン、2,2’-(6,13-ペンタセンジイル)ビス(5-ヘキシル)-チオフェン。
フェナセン類の具体例としては、下記一般式(8)で示されるフェナセン類化合物が好ましい。
上記一般式(8)のフェナセン類の具体例としては、フェナントレン、クリセン、ピセン、5-メチルピセン、2,5-ジメチルピセン、1,8-ジメチルピセン、ベンゾ[b]ピセン、ベンゾ[c]ピセン、ベンゾ[pqr]ピセン、ジベンゾ[c,m]ピセン、ジベンゾ[b,n]ピセン、フェナセンを挙げることができる。
R22の上記炭化水素基の具体例としては、上記R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8の場合と同様のものが挙げられる。上記シリル基としては、トリメチルシリル、ターシャリーブチルジメチルシリル、トリエチルシリルエチニル、トリイソプロピルシリルエチニル等が挙げられる。
上記一般式(9)のピレン化合物の具体例としては、ピレン、9-メチルピレン、ベンゾ[ghi]ピレンなどを挙げることができる。
R23の上記炭化水素基の具体例としては、上記R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8の場合と同様のものが挙げられる。上記シリル基としては、トリメチルシリル、ターシャリーブチルジメチルシリル、トリエチルシリルエチニル、トリイソプロピルシリルエチニル等が挙げられる。
ペリレン、1-メチルペリレン、2-メチルペリレン、3-メチルペリレン、3,4,9,10-テトラメチルペリレン、2-ターシャリーブチルペリレン、1-n-ヘキシルペリレン、3-n-ヘキシルペリレン、3、10-ジn-ヘキシルペリレン、3-シクロヘキシルペリレン、3-ビニルペリレン、1-エチニルペリレン、3-エチニルペリレン、3-ベンジルペリレン、3-(1-ナフタレニル)ペリレン、3,10-ビス(2,6-ジメチルフェニル)ペリレン、3,9-ビス([1,1’-ビフェニル]-2-イル)ペリレン、ベンゾ[a]ペリレン、ベンゾ[b]ペリレン、ベンゾ[ghi]ペリレン、ジベンゾ[a,j]ペリレン、ジベンゾ[fg,ij]ペリレン、ジベンゾ[fg,qr]ペリレン、ジベンゾ[a,o]ペリレン、ジベンゾ[a,n]ペリレン、ジベンゾ[cd,lm]ペリレン、ナフト[8,1,2-bcd]ペリレン、フェナントロ[1,10,9,8-opqra]ペリレン。
更に、本発明の波長変換材料は、層状化合物と金属錯体増感剤と多環芳香族炭化水素とを混合し、溶媒共存下若しくは無溶媒下に混練して混練物として調製することができる。
なお、吸収スペクトル測定は、島津製作所社製、UV-3100を用いて行なった。
発光スペクトル測定は、励起光源として波長532nmのNd:YAGのCWレーザーであるChangchun New Industries Optoelectronics Technology Co., Ltd.製MGL-532を用い、Ndフィルターにより出力調整した後、4面光学セル中のサンプルを励起し、マルチチャンネル分光器である浜松ホトニクス社製PAM-11によって検出して行った。
[疎水化合成サポナイトの調製]
攪拌装置を備えた100mL(ミリリットル)のガラス反応器に合成粘土であるNa型サポナイト(クニミネ工業社製スメクトン-SA)0.5gと純水25mlを仕込み、40℃で2時間撹拌した。この反応器に滴下濾斗中のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド1.3gを純水25mlに溶解した溶液をゆっくりと滴下した後、40℃で2時間撹拌した。
反応後、室温で24時間静置し、3000rpm、5分間の条件で遠心分離機により水層と疎水化合成サポナイト分離し、水層を除去した。更に、純水5mlを加え、超音波により分散後、3000rpm、5分間の条件で遠心分離機により水層と疎水化合成サポナイト分離する洗浄操作を3回行った。得られた疎水化合成サポナイトを真空乾燥したところ、収量は、0.17gであった。
金属錯体増感剤として、オクタエチルポルフィリン白金錯体0.00728g(10μmol)、及び多環芳香族化合物として、9,10-ジフェニルアントラセン0.0330g(100μmol)をクロロホルム5mlに溶解した溶液に、上記で調製した疎水化合成サポナイト0.025gを添加し、混合液を撹拌し、凍結真空脱気処理(液体窒素で冷却し、真空脱気)を行った。
得られたアップコンバージョン波長変換材料を532nm、1mWのレーザー光で励起したところ、380nm~517nm範囲で435nmをピークとするアップコンバージョン発光が観られた。アップコンバージョン発光の相対発光強度(a.u.)は、86667であった。
[アップコンバージョン波長変換材料の調製と発光スペクトルの測定]
金属錯体増感剤として、オクタエチルポルフィリン白金錯体0.00728g(10μmol)、及び多環芳香族化合物として、9,10-ジフェニルアントラセン0.0330g(100μmol)をクロロホルム5mlに溶解した溶液を凍結真空脱気処理(液体窒素で冷却し、真空脱気)を行った。
得られたアップコンバージョン波長変換材料を実施例1と同条件の532nm、1mWのレーザー光で励起したところ、380nm~517nm範囲で435nmをピークとするアップコンバージョン発光が観られた。
アップコンバージョン発光の相対発光強度(a.u.)は、60278であり、実施例1の層状化合物を含有する波長変換材料の発光強度の69.6%であった。すなわち、実施例1と比較例1との対比から、波長変換材料が層状化合物を含有することによりアップコンバージョン発光強度が1.44倍に向上することが解った。
[アップコンバージョン波長変換材料の調製と発光スペクトルの測定]
金属錯体増感剤として、オクタエチルポルフィリン白金錯体0.00728g(10μmol)、及び多環芳香族化合物として、9,10-ジフェニルアントラセン0.0165g(50μmol)をトルエン5mlに溶解した溶液に、疎水化合成サポナイト(クニミネ工業社製スメクトン-SAN)0.025gを添加し、混合液を撹拌した。
得られた混合液に凍結真空脱気処理を行なわずにアップコンバージョン波長変換材料として使用し、532nm、16.9mWのレーザー光で励起したところ、400nm~516nm範囲で437nmをピークとするアップコンバージョン発光が観られた。アップコンバージョン発光の相対発光強度(a.u.)は、5265であった。
[アップコンバージョン波長変換材料の調製と発光スペクトルの測定]
金属錯体増感剤として、オクタエチルポルフィリン白金錯体0.00728g(10μmol)、及び多環芳香族化合物として、9,10-ジフェニルアントラセン0.0165g(50μmol)をトルエン5mlに溶解した溶液を調製した。
得られた混合液に凍結真空脱気処理を行なわずにアップコンバージョン波長変換材料として使用し、532nm、16.9mWのレーザー光で励起したところ、アップコンバージョン発光が全く観られなかった。
上記実施例2と比較例2との対比から、層状化合物を含有することにより、酸素が共存する大気中であっても、アップコンバージョン発光することが解った。
実施例1において、9,10-ジフェニルアントラセン0.0330g(100μmol)と疎水化合成サポナイト0.025gを使用しなかったこと以外は、実施例1と同様に混合液を調製した。
得られたアップコンバージョン波長変換薄膜を532nm、15.0mWのレーザー光で励起したが、400nm~519nm範囲に発光は観られず、オクタエチルポルフィリン白金錯体のダウンコンバージョン発光の648nmの発光が観られた。
[アップコンバージョン波長変換材料の調製と発光スペクトルの測定]
ポリメタクリル酸メチル(和光純薬社製)0.100gをアニソール5mlに溶解し、
これに金属錯体増感剤として、オクタエチルポルフィリン白金錯体0.00100g(1.37μmol)、及び多環芳香族化合物として、9,10-ジフェニルアントラセン0.0227g(68.7μmol)を加え、溶解した。
得られたアップコンバージョン溶液をガラス基板上に300μL塗布し、減圧乾燥して
アップコンバージョン薄膜を得た。
得られたアップコンバージョン薄膜を532nm、10mWのレーザー光で励起したところ、アップコンバージョン発光が全く観られなかった。
[アップコンバージョン波長変換薄膜の作製と発光スペクトルの測定]
金属錯体増感剤として、オクタエチルポルフィリン白金錯体0.00728g(10μmol)、及び多環芳香族化合物として、9,10-ジフェニルアントラセン0.165g(500μmol)を、トルエン5mlに溶解した溶液に疎水化合成サポナイト(クニミネ工業社製スメクトン-SAN)0.025gを添加し、混合液を撹拌した後、凍結真空脱気処理を行った。
落とし、室温で8時間乾燥し、アップコンバージョン波長変換薄膜とした。
得られたアップコンバージョン波長変換薄膜を532nm、15.0mWのレーザー光で励起したところ、400nm~519nm範囲で436nmをピークとするアップコンバージョン発光が観られた。
アップコンバージョン発光の相対発光強度(a.u.)は、1498であった。
[アップコンバージョン波長変換薄膜の作製と発光スペクトルの測定]
実施例3で得られたアップコンバージョン波長変換材料混合液の200μLをガラス基板上に、200μl、1000rpm、室温の条件でスピンコートし、室温で8時間乾燥して、アップコンバージョン波長変換薄膜とした。
得られたアップコンバージョン波長変換薄膜を532nm、15.0mWのレーザー光で励起したところ、400nm~519nm範囲で453nmをピークとするアップコンバージョン発光が観られた。
アップコンバージョン発光の相対発光強度(a.u.)は、165であった。
実施例3において疎水化合成サポナイト(クニミネ工業社製スメクトン-SAN)0.025gを添加しなかったこと以外は、実施例3と同様にアップコンバージョン波長変換薄膜を作製した。
得られたアップコンバージョン波長変換薄膜を532nm、15.0mWのレーザー光で励起したが、400nm~519nm範囲に発光は観られなかった。
Claims (9)
- 下記一般式(2)で示される有機アンモニウム化合物、及び/又は下記一般式(3)で示される有機ケイ素化合物で疎水化処理された層状化合物と、
パラジウム錯体、白金錯体、又はルテニウム錯体である金属錯体増感剤と、
アセン類、フェナセン類、ピレン類、又はペリレン類である多環芳香族化合物と、を含有し、
上記金属錯体増感剤の含有量が、上記層状化合物の含有量1gに対して、0.0001~10,000gであり、かつ上記多環芳香族化合物の含有量が、上記層状化合物の含有量1gに対して、0.0001~10,000gであることを特徴とするアップコンバージョン波長変換材料。
- 前記層状化合物が、粘土鉱物、ニオブ酸塩、チタン酸塩、コバルト酸塩、マンガン酸塩、金属ケイ酸塩、金属リン酸塩、金属ホスホン酸塩、又は遷移金属酸素酸塩である請求項1に記載のアップコンバージョン波長変換材料。
- 前記粘土鉱物が、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、バイデライト、スティブンサイト、又はフルオロヘクトライトである請求項2に記載のアップコンバージョン波長変換材料。
- 前記アセン類又は前記フェナセン類が、アントラセン化合物、テトラセン化合物、ペンタセン化合物、フェナントレン、クリセン、ピセン、又はフェナセンである請求項1~4のいずれかに記載のアップコンバージョン波長変換材料。
- 請求項1~5のいずれかに記載のアップコンバージョン波長変換材料を含むLEDデバイス、有機ELデバイス、太陽電池デバイス、又は農業施設用フィルム。
- 請求項1~5のいずれかに記載のアップコンバージョン波長変換材料の製造方法であって、
下記一般式(2)で示される有機アンモニウム化合物、及び/又は下記一般式(3)で示される有機ケイ素化合物で疎水化処理された層状化合物と、
パラジウム錯体、白金錯体、又はルテニウム錯体である金属錯体増感剤と、
アセン類、フェナセン類、ピレン類、又はペリレン類である前記多環芳香族化合物と、を、溶媒の存在下に混合することを特徴とする製造方法。
- 前記溶媒の存在下に混合し、得られる混合液から溶媒を除去する請求項7に記載の製造方法。
- 前記混合液から溶媒を凍結真空脱気処理により除去する請求項8に記載の製造方法。
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