KR100387659B1 - 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법 - Google Patents

졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100387659B1
KR100387659B1 KR10-2001-0010530A KR20010010530A KR100387659B1 KR 100387659 B1 KR100387659 B1 KR 100387659B1 KR 20010010530 A KR20010010530 A KR 20010010530A KR 100387659 B1 KR100387659 B1 KR 100387659B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mol
sol
phosphor
added
mole
Prior art date
Application number
KR10-2001-0010530A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020069934A (ko
Inventor
한상목
신대용
Original Assignee
한상목
신대용
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한상목, 신대용 filed Critical 한상목
Priority to KR10-2001-0010530A priority Critical patent/KR100387659B1/ko
Publication of KR20020069934A publication Critical patent/KR20020069934A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100387659B1 publication Critical patent/KR100387659B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7792—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/624—Sol-gel processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7784—Chalcogenides
    • C09K11/7786—Chalcogenides with alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법에 관한 것으로, 입자의 형상 및 크기 조절이 용이한 졸-겔법을 이용함으로서 비교적 낮은 온도에서 소성이 가능할 뿐만 아니라 발광 및 잔광특성이 우수한 형광체의 제조가 가능하도록 하는데 그 목적이 있으며, Al(O-nC3H7)31몰에 대하여 증류수(H2O) 200몰 내지 220몰과 이소프로판올(iso-C3H7OH) 4몰 내지 5몰 및 촉매로 염산(HCl) 0.1몰 내지 0.3몰로 혼합하고 약 80℃의 온도에서 pH의 변화가 없을 때까지 교반하고, 이와는 별도로 Sr(NO3)20.95몰에 증류수를 55몰 내지 65몰로 첨가한 후 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O를 각각 0.02몰 내지 0.03몰 첨가한 다음 촉매로 HNO3를 0.1 내지 0.3몰 첨가하여 pH의 변화가 없을 때까지 교반하고, 상기에서 제조한 각각의 용액을 혼합한 후 80℃에서 pH의 변화가 없을 때까지 교반하여 얻어진 졸을 100℃에서 48시간 이상 건조시킨 후 분쇄한 다음, 분쇄된 분말을 1200℃ 이상의 대기 중에서 4시간 동안 하소한 후 재분쇄하고, 이를 다시 1300℃에서 질소와 수소를 9:1로 혼합한 가스의 환원분위기하에서 3시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법을 제공함으로서 달성할 수 있다.

Description

졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법{Manufacturing method of strontium aluminate phosphor by the sol-gel method}
본 발명은 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광특성 및 잔광특성 등의 형광특성이 우수한 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+형광체를 졸겔법을 이용하여 제조할 수 있도록 한 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 형광체는 자외선 또는 방사선으로부터 여기된 에너지를 흡수한 후, 여기광원을 차단하여도 에너지를 빛으로 방출하는 소재를 말한다. 상기 형광체에는 축광형과 자발광형이 있으며, 자발광형 형광체는 여기원으로 방사성 물질을 포함하고 있어 연속적이고 긴 발광 시간을 갖고 있으나 사용 후 폐기상에 문제점이 있다. 또, 축광성 형광체는 태양광이나 전등 등의 여기 에너지를 축적하여 이 에너지를 가시광으로 환원하여 장시간 발광하는 형광체을 말하는 것으로 야광도료 등에 주로 이용되고 있다.
대표적인 장잔광성 형광체로는 ZnS:Cu 녹색형광체가 알려져 있으며, 상기 ZnS:Cu 녹색형광체는 1920년대부터 연구되어 야광도료, 야광시계, 방재표시 등의 여러 용도에 이용되고 있다. 그러나, 이 형광체는 잔광시간이 짧고 발광의 감소가 크며 입자를 미세화시켜 도료화, 잉크화하여 사용할 경우 잔광휘도가 급격하게 감소하는 단점으로 인하여 사용이 제한되고 있는 실정이다.
따라서, 종래의 축광재료에 비하여 장잔광특성 뿐만 아니라 화학적, 환경적으로도 안정한 범용의 새로운 축광재료, 특히 산화물계 장잔광 축광재료의 개발이 절실히 요구된다.
이로 인하여 알려진 축광재료중의 하나가 바로 스트론튬알루미네이트(SrO-Al2O3)계 형광체로 특히, SrAl2O4:Eu2+,Dy3+축광성 형광체가 널리 알려져 있다. 상기 SrO-Al2O3계 형광체는 화학적으로 안정할 뿐만 아니라 내구성이 우수하며, 여기원으로서 방사성 물질을 갖고 있지 않으면서도 우수한 안정성으로 인하여 최근 널리 연구되고 있는 형광체 중의 하나이다. 특히, 상기 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+형광체의 잔광휘도, 잔광수명은 ZnS:Cu 형광체와 비교하여 약 10배정도 향상되었으며 내광성이 우수하여 실외의 자외선에 장시간 노출시켜도 뛰어난 안정성을 보여준다.
상기 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+형광체의 제조방법으로 플로팅존(floating Zone)법과 수열합성법 및 고상반응법 등이 알려져 있다. 그러나, 상기 플로팅존법은 제조시 고가의 장비를 필요로하므로 단가를 상승시키는 단점이 있다. 또, 수열합성법은 출발물질이 저렴하고, 입자크기, 화학양론비 등을 비교적 자유롭게 제어할 수 있다는 이점이 있으나 고가의 장비가 필요하다는 단점이 있다.
또한 고상반응법은 상기 SrAl2O4:Eu2+형광체를 제조하기 위하여 융제를 첨가하지 않은 상태에서 SrCO3, Eu2O3, Al2O3등과 같은 원료분말을 혼합분하여 1400℃ 이상의 고온에서 열처리하여 제조하는 것으로 높은 소성온도와 긴 소성시간을 필요로 하고 있어 입자형상과 크기의 조절이 어렵다는 단점이 있다.
이에 본 발명은 형광특성이 우수한 SrAl2O4:EU2+,Dy3+형광체를 제조하기 위하여 입자의 형상 및 크기 조절이 용이한 졸-겔법을 이용함으로서 비교적 낮은 온도에서 소성이 가능할 뿐만 아니라 발광 및 잔광특성이 우수한 형광체의 제조가 가능하도록 한 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 하소 온도의 변화에 따른 형광체의 X선 회절분석 결과를 나타낸 도면.
도 2는 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O의 첨가량 변화에 따른 형광체의 발광스펙트럼을 나타낸 도면.
도 3은 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O의 첨가량 변화에 따른 형광체의 잔광특성을 나타낸 도면.
도 4는 제조된 형광체의 분쇄 입도에 따른 발광스펙트럼을 나타낸 도면.
도 5는 제조된 형광체의 분쇄 입도에 따른 잔광특성을 나타낸 도면.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
Al(O-nC3H7)31몰에 대하여 증류수(H2O) 200몰 내지 220몰과 이소프로판올(iso-C3H7OH) 4몰 내지 5몰 및 촉매로 염산(HCl) 0.1몰 내지 0.3몰로 혼합하고 약 80℃의 온도에서 pH의 변화가 없을 때까지 교반하고, 이와는 별도로 Sr(NO3)20.95몰에 증류수를 55몰 내지 65몰로 첨가한 후 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O를 각각 0.02몰 내지 0.03몰 첨가한 다음 촉매로 HNO3를 0.1 내지 0.3몰 첨가하여 pH의 변화가 없을 때까지 교반하고, 상기에서 제조한 각각의 용액을 혼합한 후 80℃에서 pH의 변화가 없을 때까지 교반하여 얻어진 졸을 100℃에서 48시간 이상 건조시킨 후 분쇄한 다음, 분쇄된 분말을 1200℃ 이상의 대기 중에서 4시간 동안 하소한 후 재분쇄하고, 이를 다시 1300℃에서 질소와 수소를 9:1로 혼합한 가스의 환원분위기하에서 3시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법을 제공함으로서 달성할 수 있다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서는 먼저 Al(O-nC3H7)31몰에 대하여 증류수 200몰 내지 220몰, 이소프로판올 4몰 내지 5몰 및 촉매로 염산 0.1몰 내지 0.3몰로 혼합하고 약 80℃의온도에서 교반하여 가수분해를 행하게 된다.
상기에서 Al(O-nC3H7)3은 SrAl2O4:EU2+,Dy3+형광체를 구성하는 원소 중 Al2O3의 원료 물질로 사용된 것으로 졸겔법을 적용하기 위하여 상기 물질을 원료 물질로 한 것이다. 이 원료물질은 촉매와 증류수를 포함하는 용매하에서 가수분해 되어진다. 이때 촉매의 첨가량은 통상적인 촉매 첨가량의 범위내에서 첨가하였으며, 용매로는 증류수와 이소프로판올을 혼합하여 사용하였다.
이때 졸-겔법을 이용하여 세라믹스를 제조시, 알콜과 같은 유기용매는 균질한 혼합을 위한 해교제로서 첨가하는 것이 일반적이며, 특히 금속알콕사이드의 알콕시기와 동일한 종류의 알콜을 사용하는 것이 일반적이다. 따라서 본 발명에서는 이소프로판올을 사용하였으며, 그 첨가량은 통상적인 졸-겔법을 이용하여 세라믹스 제조시 첨가하는 범위내에서 첨가하였다.
상기와 같은 혼합비를 갖는 혼합물을 약 80℃의 온도에서 약 3시간정도 교반하게 되면 용액의 pH가 더이상 변화되지 않고 일정하게 유지되게 되는데 바로 이점이 가수분해가 완료된 지점이므로 pH가 더이상 변화되지 않을 때 반응을 종료한다. 이때의 대략적인 pH는 약 2.85부근이다
이와는 별도로 본 발명에서는 Sr(NO3)20.95몰에 증류수를 50몰 내지 70몰로 첨가한 후 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O를 각각 0.02몰 내지 0.03몰 첨가한 다음 촉매로 HNO3를 0.1몰 내지 0.3몰 첨가하여 교반하게 된다,
상기에서 Sr(NO3)2와 Eu(NO3)3·6H2O 및 Dy(NO3)3·6H2O는 각각 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+형광체를 구성하는 원소 중 SrO와 Eu2O3및 Dy2O3의 원료물질로 사용된 것이다. 이때 Sr(NO3)2는 형광체 내의 구성비를 이루는 통상적인 범위가 되도록 첨가하였으며, 이를 증류수에 넣고 촉매를 사용하여 가수분해 한다.
상기에서 Eu(NO3)3·6H2O는 형광체 내의 Eu2+를 형성하기 위한 것으로 통상적으로 SrO-Al2O3계 형광체 내에서 Eu2+는 태양광을 비롯한 여러 광에너지에 의하여 그 최외각 전자대에 있는 전자가 가전자대로 전이되고, 가전자대로 전이된 전자가 최외각전자대로 여기되는 과정에서 여기광을 방출하게 됨으로서 형광을 나타내는 역할을 한다. 이때 상기 Eu(NO3)3·6H2O의 첨가량이 0.03몰을 초과할 경우 발광강도가 높다는 이점은 있으나 상대적으로 Dy3+의 양이 줄어들어 잔광특성이 저하되는 문제점이 있으며, 0.02몰 미만일 경우 발광강도가 저하되는 단점이 있으므로 Eu(NO3)3·6H2O의 첨가량은 0.02몰 내지 0.03몰비로 첨가하는 것이 바람직하다.
또, Dy(NO3)3·6H2O는 형광체 내의 Dy3+를 형성하기 위한 것으로 일반적으로 Dy3+는 잔광특성에 관계한다. 즉, Eu2+의 가전자대보다 더 높은 준위로 단파장의 광에너지에 의해 전자가 전이 되고, 이로인하여 다시 전자대로 전이되는 속도가 느리기 때문에 잔광특성을 나타내는 것이다. 이때 상기 Dy(NO3)3·6H2O의 첨가량이 0.03몰을 초과할 경우 잔광특성이 우수하다는 이점은 있으나 상대적으로 Eu3+의 양이 줄어들어 발광강도가 저하되는 문제점이 있으며, 0.02몰 미만일 경우 잔광특성이 저하되는 문제점이 있으므로 Dy(NO3)3·6H2O의 첨가량은 0.01몰 내지 0.03몰비로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 혼합비를 갖는 혼합물을 약 80℃의 온도로 3시간 동안 교반하게 되면 용액의 pH가 더이상 변화되지 않고 일정하게 유지되게 되는데 바로 이점이 가수분해가 완료된 지점이므로 pH가 더이상 변화되지 않을 때 반응을 종료한다. 이때의 대략적인 pH는 약 0.85부근이다
이렇게 제조한 각각의 용액을 혼합한 후 80℃에서 교반하면 pH가 일정하게 유지되는 지점에서 졸상태의 투명한 혼합액을 얻을 수 있다. 제조된 졸은 100℃ 이상에서 48시간이상 건조시킨 후 분쇄하게 된다.
상기 분쇄된 분말은 1200℃ 이상의 대기중에서 4시간 동안 하소한 후 재분쇄하게 된다. 이과정에서 본 발명에서 얻고자 하는 Sr0-Al2O3결정을 얻을 수 있다. 즉, 하소하는 과정에서 약 800℃에서 Sr3Al2O6상이 나타나기 시작하며, 약 1000℃에서는 SrAl2O4상이 형성된다. 1100℃까지는 Sr3Al2O6상과 SrAl2O4의 결정상이 혼재하며, 1200℃에서는 SrAl2O4의 결정상이 주상을 이루게 된다. 따라서 종래 고상반응법에서 요구하는 1400℃보다 낮은 온도에서 열처리하여 얻을 수 있다는 이점이 있다.
이때 재분쇄물의 입도가 발광 및 잔광특성에 많은 영향을 준다. 만일 입도를 20㎛ 미만으로 할 경우 발광강도가 약해지고 잔광시간이 단축되는 단점이 있으므로 분쇄시 20㎛이상으로 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 온도에서 하소한 후 재분쇄한 분쇄물은 다시 1300℃에서 질소와 수소를 9:1로 혼합한 가스의 환원분위기하에서 3시간 동안 열처리하게 되면 본 발명에 의한 형광체를 제조할 수 있게 된다.
이하 본 발명을 하기한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
반응용기에 Al(O-nC3H7)3(Jamssem Chimica, Belgium) 1몰과 증류수(H2O) 210몰과 이소프로판올(iso-C3H7OH) 5몰 및 촉매로 염산(HCl) 0.2몰로 첨가 혼합하고 80±5℃의 온도에서 pH의 변화가 없을 때까지 교반한 다음 반응을 종료하였다.
이와는 별도의 반응용기에 Sr(NO3)2(Wako chem. Co.,Japan) 0.95몰과 증류수 60몰, Eu(NO3)3·6H2O(Wako chem. Co., Japan) 0.02몰 및 Dy(NO3)3·6H2O(Kanto Chem. Co., Japan) 0.03몰 첨가한 다음 촉매로 HNO3를 0.2몰 첨가 혼합하고 pH의 변화가 없을 때까지 교반한 후 반응을 종료하였다.
상기에서 제조한 각각의 용액을 혼합한 후 80℃에서 pH 변화가 없을 때까지교반하여 얻어진 졸을 100℃에서 48시간동안 건조시킨 후 분쇄하고, 이를 하소온도에 따른 결정상의 변화를 알아보기 위하여 800℃, 900℃, 1000℃, 1100℃ 및 1200℃ 대기 중에서 4시간 동안 하소한 후 재분쇄한 다음, 분쇄한 분말을 다시 1300℃의 질소와 수소를 9:1로 혼합한 가스의 환원분위기하에서 3시간 동안 열처리하여 형광체를 제조하였다. 이때 최종 분쇄물의 입도는 20㎛ 내지 45㎛가 되도록 하였다.
상기 제조된 형광체의 결정을 확인하기 위하여 X선 회절분석장치(Philips. Co. Pw1720, Holland)로 CuKα, Ni 필터, 30kV, 20mA의 조건에서 측정하여 그 결과를 도1에 나타내었다
상기 도 1에서 보는 바와 같이 800℃이상의 온도에서부터 Sr2Al2O6상의 피크가 관찰되었으며, 1000℃에서부터는 SrAl2O4의 피크가 관찰되기 시작하였다. 1000℃ 내지 1100℃에서는 Sr3Al2O6와 SrAl2O4의 결정상이 혼재하였으나, 1200℃ 이상의 온도에서는 주상으로 SrAl2O4의 결정이 생성되었음을 알 수 있다. 따라서 종래의 고상반응법으로 제조시 용제를 첨가하지 않은 SrCO3, Eu2O3, Al2O3의 혼합분말로부터 단일상의 SrAl2O4가 형성되기 위해서는 1400℃ 이상의 온도가 요구되었으나, 본 발명에 의한 경우 SrAl2O4모상결정의 제조시 결정생성온도를 낮출 수 있다는 이점이 있다.
상기 결과를 토대로 하소온도를 1200℃로 한 다음 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O의 첨가량 변화에 따른 발광특성 및 잔광특성을 알아보기 위하여 하기 실시예2를 실시하였다.
<실시예 2>
하소온도를 1200℃로 하고 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O를 각각 0.04몰:0.01몰, 0.03몰:0.02몰, 0.02몰:0.03몰, 0.04몰:0.01몰로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 형광체를 제조하였다.
상기 제조된 형광체를 이용하여 발광스펙트럼을 조사하기 위하여 형광분광광도계(Luminescence spectrometer, AMINCO·Bowman Series2, USA)를 사용하여 조사하였다. 미세한 분말 0.2mg을 셀에 도포시킨 후 할로겐 방전램프로 여기시킨 후 3nm/sec의 주사속도로 270nm에서 400nm까지의 여기스펙트럼을 측정하였고, 여기스펙트럼을 360nm로 고정시킨 후 발광스펙트럼을 3nm/sec의 주사속도로 400nm에서 700nm까지 측정하여 그 결과를 도2에 나타내었다.
또한 제조된 형광체를 이용하여 잔광특성을 조사하기 위하여 형광분광광도계(Luminescence spectrometer, AMINCO·Bowman Series2, USA)를 사용하여 조사하였다. 할로겐 방전램프로 10분간 조사시킨 후 여기를 중지시키고, 15분간의 잔광시간을 조사하였다. 이때 여기스펙트럼은 360nm로, 발광스펙트럼은 520nm로 고정하여 측정하고 그 결과를 도3에 나타내었다.
상기 도2에서 보는 바와 같이 시료를 360nm의 파장의 할로겐 램프로 여기시켜 측정한 발광스펙트럼은 종래의 축광재료인 ZnS:Cu의 발광파장과 거의 유사한 황록색의 발광영역인 520nm를 최대 발광파장으로 하는 450nm 내지 650nm의 폭넓은 발광스펙트럼을 보였는데, 이는 SrAl2O4결정에 부가된 Eu2+의 최외각전자가 가전자대로의 천이에 의한 발광이라고 생각된다. 특히, Eu2+의 함량이 증가할 수록 발광의 세기가 증가하는 것을 알 수 있다.
또한 도3에서 보는 바와 같이 할로겐 방전램프로 10분간 여기시킨 후 Eu2+와 Dy3+의 첨가량에 따른 잔광특성은 조성에 관계없이 시간에 따라 지수함수적으로 감소하는 경향을 보이는 것을 알 수 있다. 특히, 육안으로 관측 가능한 휘도가 0.32mcd/㎡임을 감안하면 1200초 후에도 그 이상의 휘도를 나타냄으로서 제조된 형광체를 1200초 후 어두운 상태에서 시료를 보았을 경우 육안으로도 측정시료를 구별할 수 있을 정도의 장잔광특성을 나타내었다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 Dy3+의 양이 증가됨에 따라 잔광특성이 오랜시간 동안 유지됨을 알 수 있다.
상기 도2 및 도3을 토대로 하여 볼 때 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O의 첨가량은 각각 0.02몰 내지 0.03몰이 가장 바람직한 것을 알 수 있다.
상기 실시예1 및 실시예2를 토대로 하소온도를 1200℃로 하고, 발광 및 장광특성을 고려하여 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O의 첨가량을 0.02몰:0.03몰로 한다음 하기 실시예3을 실시하였다.
<실시예 3>
하소온도를 1200℃로 하고 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O를 0.02몰:0.03몰로한 다음, 분쇄물의 입도를 20㎛ 미만, 20㎛ 내지 45㎛ 및 45㎛이상으로 분급한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하여 형광체를 제조하였다.
상기 제조된 형광체 및 분쇄하지 않은 형광체를 이용하여 발광스펙트럼을 조사하기 위하여 형광분광광도계(Luminescence spectrometer, AMINCO·Bowman Series2, USA)를 사용하여 조사하였다. 미세한 분말 0.2mg을 셀에 도포시킨 후 할로겐 방전램프로 여기시킨 후 3nm/sec의 주사속도로 270nm에서 400nm까지의 여기스펙트럼을 측정하였고, 여기스펙트럼을 360nm로 고정시킨 후 발광스펙트럼을 3nm/sec의 주사속도로 400nm에서 700nm까지 측정하여 그 결과를 도4에 나타내었다.
또한 제조된 형광체와 분쇄하지 않은 형광체를 이용하여 잔광특성을 조사하기 위하여 형광분광광도계(Luminescence spectrometer, AMINCO·Bowman Series2, USA)를 사용하여 조사하였다. 할로겐 방전램프로 10분간 조사시킨 후 여기를 중지시키고, 15분간의 잔광시간을 조사하였다. 이때 여기스펙트럼은 360nm로, 발광스펙트럼은 520nm로 고정하여 측정하고 그 결과를 도5에 나타내었다.
상기 도4에서 보는 바와 같이 20㎛미만, 20㎛ 내지 45㎛, 45㎛이상으로 분급한 후 360nm의 파장의 할로겐 램프로 여기시켜 측정한 발광스펙트럼을 살펴보면 분쇄한 후의 발광강도가 45㎛ 이상에서는 분쇄하지 않은 것에 대비하여 약 80%, 20㎛ 내지 45㎛에서는 63%, 그리고 20㎛미만에서는 50%정도로 감소함을 알 수 있다.
또한 도5에서 보는 바와 같이 형광체를 20㎛미만, 20㎛ 내지 45㎛, 45㎛ 이상으로 분급하여 잔광특성을 측정한 결과 입자크기가 감소함에 따라 잔광특성도 저하됨을 알 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 형광특성이 우수한 SrAl2O4:EU2+,Dy3+형광체를 제조하기 위하여 입자의 형상 및 크기 조절이 용이한 졸-겔법을 이용함으로서 비교적 낮은 온도에서 소성이 가능할 뿐만 아니라 발광 및 잔광특성이 우수한 형광체의 제조가 가능하도록 한 졸겔법을 이용한 형광체의 제조방법을 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (2)

  1. Al(O-nC3H7)31몰에 대하여 증류수(H2O) 200몰 내지 220몰과 이소프로판올(iso-C3H7OH) 4몰 내지 5몰 및 촉매로 염산(HCl) 0.1몰 내지 0.3몰로 혼합하고 약 80℃의 온도에서 pH의 변화가 없을 때까지 교반하고, 이와는 별도로 Sr(NO3)20.95몰에 증류수를 55몰 내지 65몰로 첨가한 후 Eu(NO3)3·6H2O와 Dy(NO3)3·6H2O를 각각 0.02몰 내지 0.03몰 첨가한 다음 촉매로 HNO3를 0.1 내지 0.3몰 첨가하여 pH의 변화가 없을 때까지 교반하고, 상기에서 제조한 각각의 용액을 혼합한 후 80℃에서 pH의 변화가 없을 때까지 교반하여 얻어진 졸을 100℃에서 48시간 이상 건조시킨 후 분쇄한 다음, 분쇄된 분말을 1200℃ 이상의 대기 중에서 4시간 동안 하소한 후 재분쇄하고, 이를 다시 1300℃에서 질소와 수소를 9:1로 혼합한 가스의 환원분위기하에서 3시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분쇄물의 입도를 20㎛이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법.
KR10-2001-0010530A 2001-02-28 2001-02-28 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법 KR100387659B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0010530A KR100387659B1 (ko) 2001-02-28 2001-02-28 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0010530A KR100387659B1 (ko) 2001-02-28 2001-02-28 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020069934A KR20020069934A (ko) 2002-09-05
KR100387659B1 true KR100387659B1 (ko) 2003-06-18

Family

ID=27695981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0010530A KR100387659B1 (ko) 2001-02-28 2001-02-28 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100387659B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10793772B1 (en) 2020-03-13 2020-10-06 Accelovant Technologies Corporation Monolithic phosphor composite for sensing systems
US11353369B2 (en) 2020-11-05 2022-06-07 Accelovant Technologies Corporation Optoelectronic transducer module for thermographic temperature measurements
US11359976B2 (en) 2020-10-23 2022-06-14 Accelovant Technologies Corporation Multipoint surface temperature measurement system and method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101635773B1 (ko) 2014-10-31 2016-07-04 한국세라믹기술원 축광성 형광체 나노분말의 제조방법 및 이에 의해 제조된 축광성 형광체 나노분말을 이용한 형광 도자기의 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10793772B1 (en) 2020-03-13 2020-10-06 Accelovant Technologies Corporation Monolithic phosphor composite for sensing systems
US11236267B2 (en) 2020-03-13 2022-02-01 Accelovant Technologies Corporation Fiber optic measuring device with monolithic phosphor composite
US11359976B2 (en) 2020-10-23 2022-06-14 Accelovant Technologies Corporation Multipoint surface temperature measurement system and method thereof
US11353369B2 (en) 2020-11-05 2022-06-07 Accelovant Technologies Corporation Optoelectronic transducer module for thermographic temperature measurements

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020069934A (ko) 2002-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Understanding the photoluminescence behaviour in nano CaZrO3: Eu3+ pigments by Judd-Ofelt intensity parameters
TWI491707B (zh) 以ａｂｏｓ：ｍ為基之磷光體及含該磷光體之光源
JP7487816B2 (ja) 発光装置、および蛍光体
CN115368893B (zh) 一种钠钆镓锗石榴石基青光荧光粉及其制备方法
JP2012520818A (ja) アルミナ、発光体及びこれらの混合化合物、並びにそれらの製造方法
Liu et al. Gel-combustion assisted synthesis of eulytite-type Sr3Y (PO4) 3 as a single host for narrow-band Eu3+ and broad-band Eu2+ emissions
US6423247B1 (en) Phosphorescent pigment and process for preparing the same
CN111808608B (zh) 一种荧光体化合物、及其制备方法和组合物
EP2009077A1 (en) Manganese-doped metal-silicon-nitrides phosphors
CN115806820B (zh) 一种四价锰离子激活的深红发光材料及其制备方法
JP2000212556A (ja) 蓄光性蛍光体、及び蓄光性蛍光粉体、並びにそれらの製造方法
KR100387659B1 (ko) 졸겔법을 이용한 스트론튬알루미네이트 형광체의 제조방법
KR101414948B1 (ko) Ｅｕ 활성화 알칼리 토류 금속 실리케이트 형광체의 제조 방법
KR102041889B1 (ko) 가넷 구조 산화물 형광체, 이의 제조방법, 및 이의 발광 특성
CN114058371A (zh) 一种黄光长余辉发光材料及其制备方法和应用
CN103694998B (zh) 一种硫氧化物红色长余辉发光材料及其制备方法
JP3599913B2 (ja) 蓄光材用アルミン酸塩系蛍光体の製造方法
CN116875307B (zh) 一种四价锰离子激活的钛酸盐基红发光材料及其制备方法
CN116875311B (zh) 一种镧锶钒酸盐基红发光材料及其制备方法、应用
CN110003910B (zh) 一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉及其制备方法与应用
RU2236434C2 (ru) Фотонакопительный люминофор и способ его получения
JP2001316663A (ja) 蛍光体、その製造方法及びそれを用いる蛍光体層
JP2001152145A (ja) 蓄光材用アルミン酸塩系蛍光体の製造方法
CN115449370B (zh) 一种以铕离子为激活剂的红发光荧光粉及其制备方法
CN113150782B (zh) 一种稀土离子掺杂斜方铟酸钆钙钛矿荧光粉的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130410

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140320

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee