JPH09310065A - 有機−無機複合蛍光材料 - Google Patents

有機−無機複合蛍光材料

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JPH09310065A
JPH09310065A JP8127522A JP12752296A JPH09310065A JP H09310065 A JPH09310065 A JP H09310065A JP 8127522 A JP8127522 A JP 8127522A JP 12752296 A JP12752296 A JP 12752296A JP H09310065 A JPH09310065 A JP H09310065A
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JP
Japan
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organic
phen
component
layers
fluorescent material
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JP8127522A
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English (en)
Inventor
Kyota Ueda
恭太 上田
Tadashi Endo
忠 遠藤
Noriyasu Asaki
則泰 朝木
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Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan
Original Assignee
Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光の単色化を容易とし、合成収率も良好と
した有機−無機複合蛍光材料を提供し、高機能な発光デ
バイスを得ることを可能とする。 【解決手段】 インターカレーション反応を利用して、
希土類有機錯体を粘土層間に吸着させた複合蛍光材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、有機−無機複合
蛍光材料に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は高演色ランプ、超高演色ランプ、退色防止ランプ、
医療用ランプ、複写機用ランプ、液晶バックライト、プ
ラズマディスプレイ、ネオンサイン、ネオン管、特殊イ
ンク、薄膜型EL、分散型EL等に有用な輝度と発光効
率に優れた新しい有機−無機複合蛍光材料に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、有機イオンと粘土
化合物を複合した機能性材料については、その有機イオ
ンと粘土表面との呈色反応や、有機イオン自身がもつフ
ォトクロミズム・エレクトロクロミズムを利用して、反
射率・透過率の変化を利用したパッシブ(非発光タイ
プ)表示用素子へ応用することが期待されてきている。
【0003】だが、このような有機イオンと粘土化合物
を複合した機能性材料をアクティブ(自発光タイプ)表
示用素子として開発した例は非常に少ない。波長可変レ
ーザーに広く用いられているキサンテン系物質やクマリ
ンを粘土層間に取り込んだものや、ハイドロタルサイト
中に、Eu(EDTA)などの希土類陰イオン錯体を取
り込んだ複合蛍光体が認められるのみである。
【0004】そして、前者の場合には、発光性有機イオ
ンを粘土層間に分散させたことにより濃度消光や自己消
光の防止に成功したものの、発光の単色化は本質的に困
難であるという問題があった。また、後者の場合には、
希土類錯体を用いているので、単色化は容易であるもの
の、合成収率が非常に悪いという問題があった。このた
め、以上のような理由から、従来では有機イオンと粘土
化合物を複合した機能性材料が、ほとんどパッシブ(非
発光タイプ)表示用素子に利用することが考慮されてい
るだけで、アクティブ(自発光タイプ)表示用素子に利
用することは現実的なものとして考えられていないのが
実情であった。
【0005】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、アクティブ(自発光タイプ)表示用
素子にも利用可能であって、発光の単色化が容易であ
り、さらには、合成収率も良好な、新しい有機−無機複
合蛍光材料を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、希土類有機錯体の1種以上が二
次元層状構造を有する粘土鉱物の層間に反応吸着されて
いることを特徴とする有機−無機複合蛍光材料を提供す
る。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明は、インターカレーショ
ン反応を利用して、嵩高い有機イオンや分子を粘土層間
に取り込み、有機イオンが狭い粘土層間に閉じこめられ
ることにより高密度化と構造変化を伴うことを利用し
て、その有機イオンの結晶や溶媒中では認められない特
性や分子間相互作用が生じる現象を利用した点に大きな
特徴がある。
【0008】対象となる粘土鉱物については、二次元層
状構造を有するものであれば各種のものが使用される。
スメクタクトなどの粘土鉱物であってよく、モンモリロ
ナイト等が適宜に使用される。これら粘土鉱物の層間に
インターカレーション反応により反応吸着される希土類
有機錯体については、たとえば一般式RE(L)
3+ n(REは、Eu,Er,Pr,Tm,Tb,Dy,
Gd,Sm,Lu,Sc等の希土類元素を示し、Lは、
有機配位子を示し、nは、2,3,…の整数を示す)で
表わされる各種のものが使用される。
【0009】有機配位子としても特にその種類に制限は
ない。たとえば、含窒素複素環化合物の各種のものが、
より具体的には、1,10−フェナントロリン(phe
n)や、2,2′−ビピリジル(bpy)等がその一つ
の例として示される。そして、この発明においては、2
種以上の希土類有機錯体をインターカレーション反応に
より粘土鉱物の層間に反応吸着させることによって、光
増感作用を実現することも大きな特徴としている。
【0010】代表的には、この発明は、希土類有機錯体
の水性溶媒と粘土鉱物とを攪拌混合させてインターカレ
ーション反応を行い、遠心分離、凍結乾燥等のプロセス
により実施される。粘土鉱物の種類は、その層間距離や
発光色相やその特性等を考慮しての希土類有機錯体の種
類等とともに選択されることになる。
【0011】この発明においては、輝度や発光効率に優
れかつ合成や加工が容易であることから、励起源となる
装置と組み合わせることにより、発光デバイスとして利
用することが可能となる。以下実施例を示し、さらに詳
しくこの発明について説明する。
【0012】
【実施例】実施例1 EuCl3 ・6H2 OをKSCNのエタノール溶液に加
えてKClを除去したのち、1,10−フェナントロリ
ン(phen)一水和物を加えて攪拌し、Eu(phe
n)3 (SCN)3 を合成した。さらに、この錯体の水
溶液濃度を1×10-4〜4×10-3Mの範囲で調整し、
これにモンモリロナイト(MT)0.2gを加えて24
時間インターカレーション反応させた。反応後、遠心分
離、濾過、洗浄、凍結乾燥と粉砕の操作によりMT−E
u(phen)3 3+複合蛍光体を得た。
【0013】MT−Eu(phen)3 3+複合蛍光体の
基本面間隔は図1に示した通りであり、モンモリロナイ
ト粘土層間への錯体の吸着量に対して単調増加し、2.
8×10-4mol/g−clay以上で一定値の18.
1オングストロームを示した。また、この複合蛍光体
は、カチオン交換容量(CEC)の理論値に対し約80
%まで粘土層間に取り込まれ、図2に示したように一分
子層を形成していた。
【0014】この錯体に317.8nmの紫外線を照射
し、励起させたときの発光スペクトルは、図3(a)に
示した通りであり、Eu3+による 50 7J (J=
0,1,2,3,4)遷移に基づくピークを有するもの
であった。実施例2 EuCl3 ・6H2 Oのエタノール溶液に1,10−フ
ェナントロリン(phen)−水和物を加えることによ
りEu(phen)2 Cl3 ・H2 Oを合成した。さら
に、この錯体の水溶液濃度を1×10-4〜4×10-3
の範囲で調整し、これにモンモリロナイト(MT)0.
2gを加えて24時間インターカレーション反応させ
た。反応後、遠心分離、濾過、洗浄、凍結乾燥と粉砕の
操作によりMT−Eu(phen)2 3+複合蛍光体を得
た。
【0015】このMT−Eu(phen)2 3+複合蛍光
体は、図4に示すようにEu(phen)2 3+の吸着量
増加に伴い粘土層間距離の増加が二段階で起こり、この
ときの最大吸着量は粘土のカチオン交換用量(CEC)
の約二倍まで達した。これより、Eu(phen)2 3+
は粘土層間において二分子層を形成し、電荷のバランス
を保つため、図5に示すように溶液中で共存するアニオ
ンをともなった吸着形態をとる。
【0016】この複合蛍光体に305.5nmの紫外線
を照射し、励起させたときの発光スペクトルは、図3
(b)に示した通りであり、Eu3+による 50 7
J (J=0,1,2,3,4)遷移に基づく赤色ピーク
を有した。また、この複合蛍光体に対する615nmの
赤色発光強度の吸着依存性は、図6に示す通りであり、
この図6から、発光サイトの増加に伴う発光強度減少
(濃度消光)は見られず、発光強度は著しく増大したこ
とがわかる。実施例3 EuCl3 ・6H2 Oのエタノール溶液に2,2′−ビ
ピリジル(bpy)を加え、60℃、10分間の反応に
より、Eu(bpy)2 Cl3 ・2H2 Oを合成した。
さらに、この錯体の水溶液濃度を1×10-4〜4×10
-3Mの範囲で調整し、これにモンモリロナイト(MT)
0.2gを加えて24時間インターカレーション反応さ
せた。反応後、遠心分離、濾過、洗浄、凍結乾燥と粉砕
の操作によりMT−Eu(bpy)2 3+複合蛍光体を得
た。
【0017】このMT−Eu(bpy)2 3+複合蛍光体
は、実施例2で得られたMT−Eu(phen)2 3+
合蛍光体と同様に、基本面間隔の階段状変化と、カチオ
ン交換容量(CEC)理論値の約1.5倍の吸着量が認
められた。この複合蛍光体に、315.5nmの紫外線
を照射し、励起させたときの発光スペクトルは、図3
(c)に示した通りであり、Eu3+による 50 7
J (J=0,1,2,3,4)遷移に基づく赤色ピーク
を有した。
【0018】また、発光ピーク強度の吸着依存性は、実
施例2で得られたMT−Eu(phen)2 3+複合蛍光
体と同様に、発光中心の増加に伴う濃度消光は見られず
発光強度は増大した。実施例4 1mmolのLn(NO3 3 ・6H2 O(Ln=Eu
3+またはTb3+)が溶解した100mlのエタノール溶
液を沸騰させて、この溶液を、2.1mmolの1,1
0フェナントロリン(phen)エタノール溶液中に加
えて一昼夜放置した。そして、結晶化したLn(phe
n)2 (NO3 3 錯塩を所定の混合比の水溶液に調整
して、その水溶液中に0.2gのモンモリロナイト(M
T)を加え攪拌しながらインターカレーション反応を一
昼夜行った。反応後、遠心分離、濾過、洗浄、凍結乾燥
と粉砕の操作によりMT−Eu,Tb(phen)2 3+
複合蛍光体を得た。
【0019】このMT−Eu,Tb(phen)2 3+
合蛍光体の基本面間隔は、図7に示したように、約18
オングストロームであった。このことは、Eu(phe
n)2 3+が、層間において二分子層を形成した基本面間
隔とほぼ一致しており、Eu(phen)2 3+やTb
(phen)2 3+の異種錯体が二分子層を形成して、互
いに近接した立体配置をとることを示唆している。
【0020】図8はこの複合蛍光体の発光スペクトルを
示したものであり、Tb3+ 54 7J (J=5,
6)による緑色発光が544nmと489nmに、Eu
3+ 50 7J (J=0,1,2,3,4)による
赤色発光が570〜720nmにそれぞれ認められた。
Eu(phen)2 3+吸着量に対するMT−Eu,Tb
(phen)2 3+複合蛍光体におけるEu3+の発光強度
変化は、図6に示した通りであり、同じEu(phe
n)2 3+錯体の吸着量においてMT−Eu(phen)
2 3+の発光強度が著しく増大し、Tb3+の増感作用が認
められた。実施例5 1mmolTb(NO)3 ・6H2 Oの溶解したエタノ
ール溶液を沸騰させ、その溶液を2.1mmolの1,
10−フェナントロリン(phen)エタノール溶液中
に加えて一昼夜放置した。
【0021】結晶化したTb(phen)2 (NO3
3 錯塩を濾過して凍結乾燥した。次に、この錯塩を水溶
液とし、1×10-4〜4×10-3Mの範囲で調整し、そ
の水溶液にモンモリロナイト(MT)0.2gを加え攪
拌しながらインターカレーション反応を24時間行わせ
た。反応後、遠心分離、濾過、洗浄、凍結乾燥と粉砕の
操作によりMT−Tb(phen)2 3+複合蛍光体を得
た。
【0022】MT−Tb(phen)2 3+複合蛍光体に
おけるTb3+の緑色発光強度( 5 0 75 の吸着量
依存性は、図9に示した通りであった。この図9に示し
た通り、この複合蛍光体は、MT層間中でTb(phe
n)2 3+錯体が二分子層を形成したカチオン交換容量
(CEC)以上の吸着量(>4×10-4(mol/g−
clay)において、励起エネルギー移動によって生じ
る濃度消光が認められた。
【0023】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、発光の単色化が容易であり、さらには、合成収率
も良好な有機−無機複合蛍光材料を提供することが可能
となり、この材料を励起源となる装置と組み合わせるこ
とにより、高機能な発光デバイスを得ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例としてのMT−Eu(phe
n)3 3+複合蛍光体におけるEu(phen)3 3+の吸
着量に対する基本面間隔の変化を示した関係図である。
【図2】モンモリロナイト(MT)層間中にEu(ph
en)3 3+錯体の吸着モデルを示した図である。
【図3】MT−Eu(phen)3 3+,MT−Eu(p
hen)2 3+ ,MT−Eu(bpy)2 3+ 複合蛍光体の
励起発光スペクトルを示した関係図である。
【図4】別の実施例としてのMT−Eu(phen)2
3+複合蛍光体におけるEu(phen)2 3+の吸着量に
対する基本面間隔の変化を示した関係図である。
【図5】モンモリロナイト(MT)の層間中のEu(p
hen)2 3+錯体の吸着モデルを示した図である。
【図6】この発明の複合蛍光体に関するEu(phe
n)2 3+の吸着量に対する赤色発光強度(615nm)
の依存性を示した関係図である。
【図7】MT−Eu,Tb(phen)2 3+複合蛍光体
におけるEu(phen)2 3+の吸着量に対する基本面
間隔の変化を示した関係図である。
【図8】(a)(b)は、各々、MT−Eu,Tb(p
hen)2 3+複合蛍光体の励起スペクトルと発光スペク
トルを示した関係図である。
【図9】MT−Tb(phen)2 3+複合蛍光体のTb
(phen)2 3+の吸着量に対する緑色発光強度(54
4nm)の依存性を示した関係図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類有機錯体の1種以上が二次元層状
    構造を有する粘土鉱物の層間に反応吸着されていること
    を特徴とする有機−無機複合蛍光材料。
  2. 【請求項2】 2種以上の希土類元素の有機錯体が反応
    吸着されて、光増感されている請求項1の有機−無機複
    合蛍光材料。
JP8127522A 1996-05-22 1996-05-22 有機−無機複合蛍光材料 Pending JPH09310065A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006291119A (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 National Institute For Materials Science 蛍光材料、その製造方法および発光デバイス
JP2012015346A (ja) * 2010-07-01 2012-01-19 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd 太陽電池封止材用樹脂組成物
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US20120107624A1 (en) * 2009-04-07 2012-05-03 Inbio Prof. Jurgen Buddefeld Dr. Peter Klauth Prof. Manfred Rietz Modification of layered silicates for luminescence activation
CN102807861A (zh) * 2012-08-20 2012-12-05 陕西科技大学 一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法

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