JPH07232924A - 酸化チタン微粒子およびその製造方法 - Google Patents
酸化チタン微粒子およびその製造方法Info
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- JPH07232924A JPH07232924A JP4528194A JP4528194A JPH07232924A JP H07232924 A JPH07232924 A JP H07232924A JP 4528194 A JP4528194 A JP 4528194A JP 4528194 A JP4528194 A JP 4528194A JP H07232924 A JPH07232924 A JP H07232924A
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- JP
- Japan
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- titanium oxide
- fine particles
- photoluminescence
- oxide fine
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- Pending
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】紫外線の照射により、室温下、紫外域での光ル
ミネッセンスを有する酸化チタン微粒子であって、２５
℃以下の温度、好ましくは−１０〜１０℃の温度で、チ
タン化合物を加水分解またはアルカリで中和して得る。 【効果】この酸化チタン微粒子を用いた光ルミネッセン
ス材料は、紫外域の発光を有するため、レーザーなどの
種々の光ルミネッセンス材料として有用である。
ミネッセンスを有する酸化チタン微粒子であって、２５
℃以下の温度、好ましくは−１０〜１０℃の温度で、チ
タン化合物を加水分解またはアルカリで中和して得る。 【効果】この酸化チタン微粒子を用いた光ルミネッセン
ス材料は、紫外域の発光を有するため、レーザーなどの
種々の光ルミネッセンス材料として有用である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は紫外域での光ルミネッセ
ンスを有する酸化チタン微粒子に関する。さらに、その
酸化チタン微粒子を用いた光ルミネッセンス材料に関す
る。
ンスを有する酸化チタン微粒子に関する。さらに、その
酸化チタン微粒子を用いた光ルミネッセンス材料に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】物質が光エネルギーを吸収して、熱を伴
わない発光をする現象を光ルミネッセンスという。この
現象が観測される物質としては、たとえば、硫化亜鉛、
酸化チタンなどの半導体が挙げられ、これを、蛍光灯、
ディスプレー、レーザーなどの種々の光ルミネッセンス
材料に用いている。酸化チタンに関しては、ソリッドス
テイト コミュニケーション（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ
Ｃｏｍｍ．）第８７巻、第８４７頁〜第８５０頁（１
９９３）、ジャーナル オブ ソリッド ステイト ケ
ミストリー（Ｊ．Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅ
ｍ．）第６１巻、第１３５頁〜第１３６頁（１９８６）
に、酸化チタンの単結晶を用いて可視光域での光ルミネ
ッセンスを観測したことが報告されている。
わない発光をする現象を光ルミネッセンスという。この
現象が観測される物質としては、たとえば、硫化亜鉛、
酸化チタンなどの半導体が挙げられ、これを、蛍光灯、
ディスプレー、レーザーなどの種々の光ルミネッセンス
材料に用いている。酸化チタンに関しては、ソリッドス
テイト コミュニケーション（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ
Ｃｏｍｍ．）第８７巻、第８４７頁〜第８５０頁（１
９９３）、ジャーナル オブ ソリッド ステイト ケ
ミストリー（Ｊ．Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅ
ｍ．）第６１巻、第１３５頁〜第１３６頁（１９８６）
に、酸化チタンの単結晶を用いて可視光域での光ルミネ
ッセンスを観測したことが報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】紫外域の発光を有する
レーザーなどの光ルミネッセンス材料が、近年、開発さ
れている。しかしながら、酸化チタンに関しては、前記
の従来技術のように、可視光域での光ルミネッセンスが
観測されているにすぎない。しかも、それに用いた酸化
チタンは、工業化し難い酸化チタンの単結晶であり、そ
の光ルミネッセンスは液体窒素の沸点以下の温度で観測
された場合が多い。このため、酸化チタンを用いた、紫
外域の発光を有する光ルミネッセンス材料は未だ開発さ
れていないのが現状である。
レーザーなどの光ルミネッセンス材料が、近年、開発さ
れている。しかしながら、酸化チタンに関しては、前記
の従来技術のように、可視光域での光ルミネッセンスが
観測されているにすぎない。しかも、それに用いた酸化
チタンは、工業化し難い酸化チタンの単結晶であり、そ
の光ルミネッセンスは液体窒素の沸点以下の温度で観測
された場合が多い。このため、酸化チタンを用いた、紫
外域の発光を有する光ルミネッセンス材料は未だ開発さ
れていないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らはかねてよ
り、酸化チタンの機能性材料としての高付加価値化につ
いて検討を重ねてきているが、その過程において、光ル
ミネッセンスを有する酸化チタンに関する研究を行っ
た。その結果、（１）酸化チタン微粒子に紫外線を照射
すると、意外にも、室温下で、紫外域での光ルミネッセ
ンスが観測されたこと、（２）２５℃以下の温度、好ま
しくは−１０〜１０℃の温度で、チタン化合物を加水分
解またはアルカリで中和する方法が、前記の酸化チタン
微粒子を簡便、かつ、効率よく得ることができること、
（３）前記の酸化チタン微粒子は、光ルミネッセンス素
子やレーザー発振素子などの光ルミネッセンス材料に有
用であることなどを見出し、本発明を完成した。すなわ
ち、本発明は、室温下、紫外線の照射により、紫外域で
の光ルミネッセンスを有する酸化チタン微粒子を提供す
ることにある。また、その酸化チタン微粒子を用いた光
ルミネッセンス材料を提供することにある。
り、酸化チタンの機能性材料としての高付加価値化につ
いて検討を重ねてきているが、その過程において、光ル
ミネッセンスを有する酸化チタンに関する研究を行っ
た。その結果、（１）酸化チタン微粒子に紫外線を照射
すると、意外にも、室温下で、紫外域での光ルミネッセ
ンスが観測されたこと、（２）２５℃以下の温度、好ま
しくは−１０〜１０℃の温度で、チタン化合物を加水分
解またはアルカリで中和する方法が、前記の酸化チタン
微粒子を簡便、かつ、効率よく得ることができること、
（３）前記の酸化チタン微粒子は、光ルミネッセンス素
子やレーザー発振素子などの光ルミネッセンス材料に有
用であることなどを見出し、本発明を完成した。すなわ
ち、本発明は、室温下、紫外線の照射により、紫外域で
の光ルミネッセンスを有する酸化チタン微粒子を提供す
ることにある。また、その酸化チタン微粒子を用いた光
ルミネッセンス材料を提供することにある。
【０００５】本発明の酸化チタン微粒子は、紫外線を照
射すると、室温下でも、紫外域での光ルミネッセンスが
観測される酸化チタンである。本発明の酸化チタン微粒
子に、たとえば、実施例のように、３１０ｎｍの波長の
紫外線を照射すると、３７０ｎｍの波長をピークとする
ような紫外域での発光が認められるものである。本発明
において、酸化チタンとは酸化チタン、メタチタン酸、
オルソチタン酸などの各種の酸化チタンあるいは水酸化
チタン、含水酸化チタンを意味する。それらの結晶型は
アナタース型、ルチル型、アモルファス状があるが、紫
外域の発光の効率がよいことからアモルファス状の酸化
チタンが好ましい。本発明において、アモルファス状と
は、Ｘ線回折や電子線回折では結晶型が同定できないも
のをいう。本発明の酸化チタン微粒子の平均粒子径は、
Ｘ線回折で測定して１０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以
下、より好ましくは３ｎｍ以下、もっとも好ましくは１
ｎｍ以下であり、下限はアモルファス状の酸化チタンの
ように平均粒子径が測定できない範囲であってもかまわ
ない。
射すると、室温下でも、紫外域での光ルミネッセンスが
観測される酸化チタンである。本発明の酸化チタン微粒
子に、たとえば、実施例のように、３１０ｎｍの波長の
紫外線を照射すると、３７０ｎｍの波長をピークとする
ような紫外域での発光が認められるものである。本発明
において、酸化チタンとは酸化チタン、メタチタン酸、
オルソチタン酸などの各種の酸化チタンあるいは水酸化
チタン、含水酸化チタンを意味する。それらの結晶型は
アナタース型、ルチル型、アモルファス状があるが、紫
外域の発光の効率がよいことからアモルファス状の酸化
チタンが好ましい。本発明において、アモルファス状と
は、Ｘ線回折や電子線回折では結晶型が同定できないも
のをいう。本発明の酸化チタン微粒子の平均粒子径は、
Ｘ線回折で測定して１０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以
下、より好ましくは３ｎｍ以下、もっとも好ましくは１
ｎｍ以下であり、下限はアモルファス状の酸化チタンの
ように平均粒子径が測定できない範囲であってもかまわ
ない。
【０００６】本発明の酸化チタン微粒子は、２５℃以
下、好ましくは−１０〜１０℃、より好ましくは−５〜
５℃の温度で、必要に応じて核形成用種子の存在下に、
チタン化合物を加水分解またはアルカリで中和して得ら
れる。加水分解や中和の温度が２５℃より高いと、酸化
チタンの結晶成長が起こりやすく、得られた酸化チタン
は紫外域での光ルミネッセンスが観測され難い。前記の
チタン化合物としては、たとえば、チタンの硫酸塩、塩
化物、硝酸塩、アルコキシドなどを用いることができ
る。中和に用いるアルカリとしては、たとえば、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸アンモニウム、アン
モニア、アミン類など種々のアルカリが挙げられる。前
記の加水分解や中和の反応に用いる溶媒としては、所定
の反応温度で凝固しないものであればよく、たとえば、
水、アセトニトリル、四塩化炭素などが好ましい。本発
明においては、加水分解や中和の反応は、不活性ガスの
雰囲気下で行うのが好ましい。また、本発明において
は、酸化チタン微粒子の分散性を改善するために、該酸
化チタン微粒子の表面を、酸塩化物、酸無水物などの有
機物で修飾することもできる。このようにして得られた
酸化チタン微粒子は、その状態で用いることができる
が、必要に応じて、該酸化チタン微粒子を分別し、洗浄
し、乾燥してもよい。分別は通常の濾過、傾斜法、蒸発
乾固などの方法によって行うことができる。乾燥は任意
の温度で行うことができるが、１００〜２００℃の温度
が適当である。
下、好ましくは−１０〜１０℃、より好ましくは−５〜
５℃の温度で、必要に応じて核形成用種子の存在下に、
チタン化合物を加水分解またはアルカリで中和して得ら
れる。加水分解や中和の温度が２５℃より高いと、酸化
チタンの結晶成長が起こりやすく、得られた酸化チタン
は紫外域での光ルミネッセンスが観測され難い。前記の
チタン化合物としては、たとえば、チタンの硫酸塩、塩
化物、硝酸塩、アルコキシドなどを用いることができ
る。中和に用いるアルカリとしては、たとえば、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸アンモニウム、アン
モニア、アミン類など種々のアルカリが挙げられる。前
記の加水分解や中和の反応に用いる溶媒としては、所定
の反応温度で凝固しないものであればよく、たとえば、
水、アセトニトリル、四塩化炭素などが好ましい。本発
明においては、加水分解や中和の反応は、不活性ガスの
雰囲気下で行うのが好ましい。また、本発明において
は、酸化チタン微粒子の分散性を改善するために、該酸
化チタン微粒子の表面を、酸塩化物、酸無水物などの有
機物で修飾することもできる。このようにして得られた
酸化チタン微粒子は、その状態で用いることができる
が、必要に応じて、該酸化チタン微粒子を分別し、洗浄
し、乾燥してもよい。分別は通常の濾過、傾斜法、蒸発
乾固などの方法によって行うことができる。乾燥は任意
の温度で行うことができるが、１００〜２００℃の温度
が適当である。
【０００７】本発明の酸化チタン微粒子は、たとえば、
水や有機溶媒あるいは電解質を含む溶媒に分散した状
態、バインダーあるいは固体電解質を含むバインダーに
分散した状態、支持体に担持あるいは被覆した状態、さ
らには、酸化チタン微粒子を粉末の状態、該粉末を粉砕
した状態、該粉末を成形した状態で用いることができ
る。この酸化チタン微粒子に紫外線よりも短波長の光を
含有した光を照射すると、紫外域の発光を有する光ルミ
ネッセンス材料とすることができる。光の照射量や照射
時間などは使用場面に応じて適宜設定できる。
水や有機溶媒あるいは電解質を含む溶媒に分散した状
態、バインダーあるいは固体電解質を含むバインダーに
分散した状態、支持体に担持あるいは被覆した状態、さ
らには、酸化チタン微粒子を粉末の状態、該粉末を粉砕
した状態、該粉末を成形した状態で用いることができ
る。この酸化チタン微粒子に紫外線よりも短波長の光を
含有した光を照射すると、紫外域の発光を有する光ルミ
ネッセンス材料とすることができる。光の照射量や照射
時間などは使用場面に応じて適宜設定できる。
【０００８】
実施例１ アルゴンガス不活性雰囲気下、１℃の温度に保持した脱
水アセトニトリル５００ミリリットルに、攪拌下、四塩
化チタン（試薬特級）を０．２８ミリリットル添加した
後、さらに純水を０．０９ミリリットル添加し、３時間
攪拌した後、５℃の温度を保持して一晩放置した。次い
で、前記の液からアセトニトリルを除去して得られた粉
末を一晩減圧乾燥して、本発明の酸化チタン微粒子（試
料Ａ）を得た。なお、この試料Ａの電子線回折像は酸化
チタン特有のリングが見られずアモルファスの状態であ
った。また、この試料Ａの平均粒子径は測定できなかっ
た。
水アセトニトリル５００ミリリットルに、攪拌下、四塩
化チタン（試薬特級）を０．２８ミリリットル添加した
後、さらに純水を０．０９ミリリットル添加し、３時間
攪拌した後、５℃の温度を保持して一晩放置した。次い
で、前記の液からアセトニトリルを除去して得られた粉
末を一晩減圧乾燥して、本発明の酸化チタン微粒子（試
料Ａ）を得た。なお、この試料Ａの電子線回折像は酸化
チタン特有のリングが見られずアモルファスの状態であ
った。また、この試料Ａの平均粒子径は測定できなかっ
た。
【０００９】前記の試料Ａ２ｍｇを１０ミリリットルの
メタノールに添加して、超音波で分散した後、氷冷アル
ゴンガスで３０分間バブリングして液中の溶存酸素を取
り除いて、酸化チタン微粒子の分散液を得た。得られた
分散液を、室温下、３１０ｎｍの波長の紫外線を照射し
たところ、図１に示すような３７０ｎｍの波長にピーク
を持つ光ルミネッセンスが観測され、この分散液は光ル
ミネッセンス材料として有用であることがわかった。
メタノールに添加して、超音波で分散した後、氷冷アル
ゴンガスで３０分間バブリングして液中の溶存酸素を取
り除いて、酸化チタン微粒子の分散液を得た。得られた
分散液を、室温下、３１０ｎｍの波長の紫外線を照射し
たところ、図１に示すような３７０ｎｍの波長にピーク
を持つ光ルミネッセンスが観測され、この分散液は光ル
ミネッセンス材料として有用であることがわかった。
【００１０】本発明の酸化チタン微粒子が、室温下、紫
外線の照射により、紫外域での光ルミネッセンスを有す
る理由については明らかでないが、従来、紫外域での光
ルミネッセンスが観測されない酸化チタンであっても、
数ナノメートル以下の大きさまで細かくすると、量子サ
イズ効果により離散したエネルギーレベルが現れ酸化チ
タンのバンドギャップの広がりが生じるため、紫外域で
の光ルミネッセンスが観測されたものと推察される。
外線の照射により、紫外域での光ルミネッセンスを有す
る理由については明らかでないが、従来、紫外域での光
ルミネッセンスが観測されない酸化チタンであっても、
数ナノメートル以下の大きさまで細かくすると、量子サ
イズ効果により離散したエネルギーレベルが現れ酸化チ
タンのバンドギャップの広がりが生じるため、紫外域で
の光ルミネッセンスが観測されたものと推察される。
【００１１】
【発明の効果】本発明の酸化チタン微粒子は、室温下、
紫外線の照射により、紫外域での光ルミネッセンスを有
する酸化チタンであって、２５℃以下の温度、好ましく
は−１０〜１０℃の温度で、チタン化合物を加水分解ま
たはアルカリで中和して得られる。本発明の酸化チタン
微粒子を用いた光ルミネッセンス材料は、紫外域の発光
を有するため、レーザーなどの種々の光ルミネッセンス
材料として有用である。
紫外線の照射により、紫外域での光ルミネッセンスを有
する酸化チタンであって、２５℃以下の温度、好ましく
は−１０〜１０℃の温度で、チタン化合物を加水分解ま
たはアルカリで中和して得られる。本発明の酸化チタン
微粒子を用いた光ルミネッセンス材料は、紫外域の発光
を有するため、レーザーなどの種々の光ルミネッセンス
材料として有用である。
図１は、実施例１で得られた試料Ａに３１０ｎｍの波長
の紫外線を照射した時の発光スペクトルのチャートであ
る。
の紫外線を照射した時の発光スペクトルのチャートであ
る。
Claims (5)
- 【請求項１】室温下、紫外線の照射により、紫外域での
光ルミネッセンスを有することを特徴とする酸化チタン
微粒子。 - 【請求項２】その結晶型がアモルファス状であることを
特徴とする請求項１に記載の酸化チタン微粒子。 - 【請求項３】２５℃以下の温度で、チタン化合物を加水
分解またはアルカリで中和することを特徴とする酸化チ
タン微粒子の製造方法。 - 【請求項４】−１０〜１０℃の温度で、加水分解または
中和することを特徴とする請求項３に記載の酸化チタン
微粒子の製造方法。 - 【請求項５】請求項１に記載の酸化チタン微粒子を含有
してなることを特徴とする紫外域で発光する光ルミネッ
センス材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4528194A JPH07232924A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 酸化チタン微粒子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4528194A JPH07232924A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 酸化チタン微粒子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07232924A true JPH07232924A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12714933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4528194A Pending JPH07232924A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 酸化チタン微粒子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07232924A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11171543A (ja) * | 1997-08-15 | 1999-06-29 | Showa Denko Kk | 金属酸化物微粒子の製造方法 |
| JP2002047012A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-12 | Sumitomo Chem Co Ltd | 酸化チタンの製造方法 |
| US7423512B1 (en) | 1997-10-31 | 2008-09-09 | Nanogram Corporation | Zinc oxide particles |
-
1994
- 1994-02-18 JP JP4528194A patent/JPH07232924A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11171543A (ja) * | 1997-08-15 | 1999-06-29 | Showa Denko Kk | 金属酸化物微粒子の製造方法 |
| US7423512B1 (en) | 1997-10-31 | 2008-09-09 | Nanogram Corporation | Zinc oxide particles |
| JP2002047012A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-12 | Sumitomo Chem Co Ltd | 酸化チタンの製造方法 |
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