KR102326279B1 - Selective Fabrication Method of Metal Fluoride-based Phosphors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 불화물계 형광체의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 제조방법은 화학식 MOx(M은 준금속, 전이후금속 및 전이금속군에서 선택되는 호스트원소, x는 호스트원소 M의 산화수에 따라 전하 중성화를 만족시키는 실수)를 만족하는 제1전구체 및 화학식 AHF2(A는 알칼리금속)를 만족하는 제2전구체를 포함하는 원료와 유기 용매를 함유하는 반응액을 가열하여 금속 불화물계 형광체를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a metal fluoride-based phosphor, wherein the manufacturing method according to the present invention has the formula MOx (M is a host element selected from the group of metalloids, post-transition metals and transition metals, and x is the oxidation number of the host element M) A metal fluoride-based phosphor is produced by heating a reaction solution containing a raw material and an organic solvent containing a first precursor that satisfies charge neutralization) and a second precursor that satisfies the formula AHF 2 (A is an alkali metal). It relates to a manufacturing method.
Description
본 발명은 금속 불화물계 형광체의 선택적 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 불산으로부터 자유로우며, 동일 원료를 이용하여 서로 상이한 조성의 금속 불화물계 형광체를 선택적으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for selectively manufacturing a metal fluoride-based phosphor, and more particularly, to a method for selectively producing metal fluoride-based phosphors having different compositions from each other using the same raw material, free from hydrofluoric acid.
금속불화물계 형광체는 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 면발광 다이오드, 무기-일렉트로루미네센스 소자, 유기-일렉트로루미네센스 소자 등의 발광소자에 광범위하게 적용되고 있다.Metal fluoride-based phosphors are widely applied to light emitting devices such as light emitting diodes, laser diodes, surface light emitting diodes, inorganic-electroluminescent devices, and organic-electroluminescent devices.
금속불화물계 형광체를 제조하는 일반적인 방법으로 고상법과 액상법을 들 수 있다. 고상법은 금속불화물계 형광체의 각 전구체를 목적하는 비율만큼 칭량 및 혼합 한 후, 고온의 전기로에서 고상반응시켜 형광체를 제조하는 방법이다. 고상법을 이용하게 되면 다른 제조방법에 비해 보다 간단하게 형광체를 대량 생산할 수 있는 장점이 있으나, 고상반응이 진행되는 동안 불소가 다른 원소와 반응하여 원하지 않는 조성의 불화물이 합성될 위험이 높다. 이에 고상법은 방법적으로는 편리하지만 목적하는 조성의 불화물계 형광체를 합성하기가 용이하지 않다는 단점이 있다.As a general method for manufacturing a metal fluoride-based phosphor, a solid-phase method and a liquid-phase method may be used. The solid-state method is a method of manufacturing a phosphor by weighing and mixing each precursor of a metal fluoride-based phosphor in a desired ratio, and then performing a solid-phase reaction in a high-temperature electric furnace. The use of the solid-phase method has the advantage of being able to mass-produce phosphors more simply than other manufacturing methods, but there is a high risk of fluoride having an undesired composition by reacting with other elements during the solid-phase reaction. Accordingly, the solid-phase method is convenient in terms of method, but has a disadvantage in that it is not easy to synthesize a fluoride-based phosphor having a desired composition.
이에 반하여, 액상법은 불화물을 용액 상태로 전환시켜 반응시키므로 고상법에 비해 원하는 조성의 형광체를 제조하는 것이 가능하다는 장점이 있다. 액상법은 전구체들을 용매에 녹인 후 각 용액의 용해도를 이용하여 침전시켜 불화물 형광체를 합성하는 일명, 침전법이 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 침전법을 이용하여 불화물계 형광체를 상업적으로 합성하기 위해서는 극복해야할 문제점들이 다수 존재한다. 대표적인 문제점으로, 침전법을 이용하여 금속불화물계 형광체를 제조할 때 침전용 용제로 불산(HF)이 사용되는데, 알려진 바와 같이, 불산은 휘발성이 매우 강하며 그 치명적인 맹독성을 가져 취급 및 관리가 까다롭고 매우 위험하다. 또한 K3SiF7:Mn4+와 같이 보다 우수한 발광특성을 갖는 형광체의 경우, 불산을 이용하여 K2SiF6:Mn4+를 먼저 제조한 후 이를 KF나 KHF2와 반응시키는 2-단계 공법에 의해 제조되는 것이 통상적이다. 그러나, 대량화를 위해서는, 불산-프리(HF-Free) 뿐만 아니라, 값싸고 수급과 취급이 용이한 원료를 이용하여 단일 공정(one-step, one-pot)으로 원하는 조성의 금속불화물계 형광체를 제조할 수 있는 공정 개발이 이루어져야 한다.On the other hand, the liquid phase method has the advantage that it is possible to prepare a phosphor having a desired composition compared to the solid phase method because the fluoride is converted into a solution state and reacted. In the liquid phase method, the so-called precipitation method, in which precursors are dissolved in a solvent, and then precipitated using the solubility of each solution to synthesize a fluoride phosphor, is the most widely used. However, there are a number of problems to be overcome in order to commercially synthesize a fluoride-based phosphor using a precipitation method. As a typical problem, hydrofluoric acid (HF) is used as a solvent for precipitation when manufacturing a metal fluoride-based phosphor using the precipitation method. and very dangerous In addition, in the case of a phosphor having superior luminescence characteristics such as K 3 SiF 7 :Mn 4+ , a two-step method in which K 2 SiF 6 :Mn 4+ is first prepared using hydrofluoric acid and then reacted with KF or KHF 2 It is usually produced by However, for mass production, a metal fluoride-based phosphor of a desired composition is manufactured in a single process (one-step, one-pot) using not only HF-free, but also cheap, easy-to-supply and easy-to-handle raw materials. Process development that can do this should be done.
본 발명은 원료에서 목적하는 불화물계 형광제의 수득 단계까지, 전 공정이 불산으로부터 자유로우며, 동일한 원료로 서로 상이한 조성의 금속 불화물계 형광체를 선택적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for selectively producing metal fluoride-based phosphors having different compositions from the same raw material, in which the entire process is free from hydrofluoric acid, from raw materials to the stage of obtaining a desired fluoride-based fluorescent agent.
본 발명의 또 다른 목적은 값싸고 수급과 취급이 용이한 원료를 이용하여 단일 공정으로 금속 불화물계 형광체를 대량 생산할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method capable of mass-producing a metal fluoride-based phosphor in a single process using a cheap, easy-to-supply and easy-to-handle raw material.
본 발명에 따른 제조방법은 하기 화학식 1을 만족하는 제1전구체 및 하기 화학식 2를 만족하는 제2전구체를 포함하는 원료와 유기 용매를 함유하는 반응액을 가열하여 금속 불화물계 형광체를 제조한다.In the manufacturing method according to the present invention, a metal fluoride-based phosphor is prepared by heating a reaction solution containing a raw material and an organic solvent including a first precursor satisfying the following Chemical Formula 1 and a second precursor satisfying the following Chemical Formula 2.
(화학식 1)(Formula 1)
MOxMOx
화학식 1에서 M은 준금속, 전이후금속 및 전이금속군에서 선택되는 호스트원소, x는 상기 호스트원소 M의 산화수에 따라 전하 중성화를 만족시키는 실수이다.In Formula 1, M is a host element selected from the group of metalloids, post-transition metals and transition metals, and x is a real number satisfying charge neutralization according to the oxidation number of the host element M.
(화학식 2)(Formula 2)
AHF2 AHF 2
화학식 2에서 A는 알칼리금속이다.In Formula 2, A is an alkali metal.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 금속 불화물계 형광체는 하기 화학식 3을 만족할 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the metal fluoride-based phosphor may satisfy Formula 3 below.
(화학식 3)(Formula 3)
AmMFn:Mn4+ A m MF n :Mn 4+
화학식 3에서, A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일하고, m은 2 내지 3의 실수, n은 6 내지 7의 실수이다.In Formula 3, A is the same as A in Formula 2, M is the same as M in Formula 1, m is a real number of 2-3, and n is a real number of 6-7.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 유기 용매의 종류를 제어하여, 제조되는 금속 불화물계 형광체의 조성이 제어될 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the composition of the manufactured metal fluoride-based phosphor may be controlled by controlling the type of the organic solvent.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 유기 용매는 C4 내지 C30 지방족 아민이며, 금속 불화물계 형광체는 하기 화학식 3-1을 만족할 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the organic solvent is a C4 to C30 aliphatic amine, and the metal fluoride-based phosphor may satisfy the following Chemical Formula 3-1.
(화학식 3-1)(Formula 3-1)
A3MF7:Mn4+ A 3 MF 7 :Mn 4+
화학식 3-1에서, A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일하다.In Formula 3-1, A is the same as A in Formula 2, and M is the same as M in Formula 1.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 유기 용매는 C10 내지 C30 지방족 아민일 수 있다.In the preparation method according to an embodiment of the present invention, the organic solvent may be a C10 to C30 aliphatic amine.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 지방족 아민은 끓는점(boiling point, 1atm)이 250℃ 이상일 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the aliphatic amine may have a boiling point (1 atm) of 250° C. or higher.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 지방족 아민은 트리옥틸아민, 다이옥틸아민, 올레일아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 도데실아민, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In the preparation method according to an embodiment of the present invention, the aliphatic amine may be trioctylamine, dioctylamine, oleylamine, diethanolamine, triethanolamine, dodecylamine, or a mixture thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 유기 용매는 C4 내지 C30 지방산이며, 상기 금속 불화물계 형광체는 하기 화학식 3-2를 만족할 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the organic solvent is a C4 to C30 fatty acid, and the metal fluoride-based phosphor may satisfy the following Chemical Formula 3-2.
(화학식 3-2)(Formula 3-2)
A2MF6:Mn4+ A 2 MF 6 :Mn 4+
화학식 3-2에서, A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일하다.In Formula 3-2, A is the same as A in Formula 2, and M is the same as M in Formula 1.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 지방산은 끓는점(boiling point, 1atm)이 250℃ 이상일 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the fatty acid may have a boiling point (boiling point, 1 atm) of 250° C. or higher.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 상기 지방산은 펠라르곤산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 미리스트산, 펜타데칸산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 스테아리돈산, 에이코사펜타엔산, 도코사핵사엔산, 파울린산, 올레산, 엘라이드산, 에루스산 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the fatty acid is pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, stearidonic acid, eicosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, paulinic acid, oleic acid, elaidic acid, erucic acid, or mixtures thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 원료는 망간전구체인 제3전구체를 더 포함할 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the raw material may further include a third precursor, which is a manganese precursor.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 불산을 사용하지 않는 불산-프리(HF-free) 방법일 수 있다.The manufacturing method according to an embodiment of the present invention may be a hydrofluoric acid-free (HF-free) method that does not use hydrofluoric acid.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 가열시 온도는 250 내지 500℃일 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the heating temperature may be 250 to 500 ℃.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 원료에 함유된 제1전구체 : 제2전구체의 몰비는 1 : 2 내지 10일 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the molar ratio of the first precursor to the second precursor contained in the raw material may be 1: 2 to 10.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 반응액으로부터 제조된 금속 불화물계 형광체를 세척하고 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include; washing and drying the metal fluoride-based phosphor prepared from the reaction solution.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 반응액에 함유된 제1전구체 : 유기용매의 몰비는 1 : 1 내지 100일 수 있다.In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the molar ratio of the first precursor contained in the reaction solution to the organic solvent may be 1:1 to 100.
본 발명은 상술한 제조방법으로 제조되는 금속 불화물계 형광체를 포함한다.The present invention includes a metal fluoride-based phosphor manufactured by the above-described manufacturing method.
본 발명에 따른 금속 불화물계 형광체의 제조방법은 불산을 포함하는 강산을 사용하지 않고, 불화물계 형광체를 제조할 수 있는 장점이 있다. 이에, 작업 환경이 크게 개선되고 설비의 부식 현상이 현저히 낮아지며, 작업성 및 안전성이 크게 향상되는 장점이 있으며, 공정의 구축 및 관리가 용이한 장점이 있다. The method for manufacturing a metal fluoride-based phosphor according to the present invention has the advantage of being able to manufacture a fluoride-based phosphor without using a strong acid including hydrofluoric acid. Accordingly, the working environment is greatly improved, the corrosion phenomenon of the equipment is significantly lowered, the workability and safety are greatly improved, and there is an advantage of easy construction and management of the process.
또한, 본 발명에 따른 금속 불화물계 형광체의 제조방법은 동일한 원료를 이용하되, 단지 유기용매를 제어하는 단순 제어를 통해, 서로 상이한 조성을 갖는 금속 불화물계 형광체를 선택적으로 제조할 수 있는 장점이 있다.In addition, the method for manufacturing a metal fluoride-based phosphor according to the present invention has an advantage in that metal fluoride-based phosphors having different compositions can be selectively manufactured using the same raw material, but only through simple control of controlling an organic solvent.
또한, 본 발명에 따른 금속 불화물계 형광체의 제조방법은 산화물을 원료로 사용함에 따라 원료의 수급이 용이하고 형광체의 제조 단가를 낮출 수 있으며, 단일한 저온 용액 공정으로 원료로부터 목적하는 조성의 형광체를 제조할 수 있음에 따라, 상업성이 우수한 장점이 있다.In addition, in the method for manufacturing a metal fluoride-based phosphor according to the present invention, it is easy to supply and supply raw materials and lower the manufacturing cost of the phosphor by using an oxide as a raw material. As it can be manufactured, there is an advantage of excellent commerciality.
도 1은 제조예 1에서 제조된 모체의 X-선 회절패턴을 도시한 도면이다.
도 2는 제조예 2에서 제조된 모체의 X-선 회절패턴을 도시한 도면이다.
도 3은 제조예 3에서 제조된 형광체의 X-선 회절패턴을 도시한 도면이다.
도 4는 제조예 4에서 제조된 모체의 X-선 회절패턴을 도시한 도면이다.
도 5는 제조예 1에서 제조된 모체를 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 6은 제조예 5에서 제조된 형광체를 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 제조예 3에서 제조된 형광체의 발광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 8은 제조예 8에서 제조된 모체의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면이다.
도 9는 제조예 9에서 제조된 모체의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면이다. 1 is a view showing an X-ray diffraction pattern of the matrix prepared in Preparation Example 1.
Figure 2 is a view showing the X-ray diffraction pattern of the parent prepared in Preparation Example 2.
3 is a diagram illustrating an X-ray diffraction pattern of the phosphor prepared in Preparation Example 3. Referring to FIG.
4 is a view showing an X-ray diffraction pattern of the parent prepared in Preparation Example 4.
5 is a scanning electron microscope photograph of the parent body prepared in Preparation Example 1.
6 is a scanning electron microscope photograph of the phosphor prepared in Preparation Example 5.
7 is a view showing an emission spectrum of the phosphor prepared in Preparation Example 3. Referring to FIG.
8 is a view showing an X-ray diffraction pattern of the parent prepared in Preparation Example 8.
9 is a view showing an X-ray diffraction pattern of the parent prepared in Preparation Example 9.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 금속불화물계 형광체의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미한다.Hereinafter, a method of manufacturing a metal fluoride-based phosphor of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise. In the present specification and the appended claims, the units used without special mention are based on weight, and for example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio.
본 발명에 따른 금속 불화물계 형광체의 제조방법은 형광체 호스트에 속하는 원소의 산화물 및 알칼리금속의 불화물을 함유하는 원료와 유기 용매를 함유하는 액을 이용한 용액 공정을 통해 금속 불화물계 형광체를 제조한다.In the method for manufacturing a metal fluoride-based phosphor according to the present invention, a metal fluoride-based phosphor is prepared through a solution process using a raw material containing an oxide of an element belonging to a phosphor host and a fluoride of an alkali metal and a liquid containing an organic solvent.
상세하게, 본 발명에 따른 제조방법은 하기 화학식 1을 만족하는 제1전구체 및 하기 화학식 2를 만족하는 제2전구체를 포함하는 원료와 유기 용매를 함유하는 반응액을 가열하여 금속 불화물계 형광체를 제조한다.In detail, in the manufacturing method according to the present invention, a metal fluoride-based phosphor is prepared by heating a reaction solution containing a raw material and an organic solvent including a first precursor satisfying the following Chemical Formula 1 and a second precursor satisfying the following Chemical Formula 2 do.
(화학식 1)(Formula 1)
MOxMOx
화학식 1에서 M은 준금속, 전이후금속 및 전이금속군에서 선택되는 호스트원소, x는 상기 호스트원소 M의 산화수에 따라 전하 중성화를 만족시키는 실수이다.In Formula 1, M is a host element selected from the group of metalloids, post-transition metals and transition metals, and x is a real number satisfying charge neutralization according to the oxidation number of the host element M.
(화학식 2)(Formula 2)
AHF2 AHF 2
화학식 2에서 A는 알칼리금속이다.In Formula 2, A is an alkali metal.
이때, 화학식 1에 따른 제1전구체는 결정질, 비정질 또는 결정질과 비정질의 혼합상일 수 있으며, 보다 신속하고 안정적인 반응 측면에서 결정질일 수 있다.In this case, the first precursor according to Chemical Formula 1 may be crystalline, amorphous, or a mixed phase of crystalline and amorphous, and may be crystalline in terms of a more rapid and stable reaction.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법은 불산을 포함하는 강산을 사용하지 않으며, 단지 호스트원소의 산화물(제1전구체), 알칼리금속의 불소계 화합물(제2전구체) 및 유기용매를 함유하는 반응액을 가열하는 단순하고 단일한 공정을 통해,자외선 내지 청색광에 의해 여기되어, 적색광을 발광하는 금속 불화물계 적색 형광체를 제조할 수 있는 장점이 있다.As described above, the production method according to the present invention does not use a strong acid including hydrofluoric acid, but only an oxide of a host element (first precursor), a fluorine-based compound of an alkali metal (second precursor), and a reaction containing an organic solvent There is an advantage in that a metal fluoride-based red phosphor that is excited by ultraviolet or blue light and emits red light can be manufactured through a simple and single process of heating the liquid.
화학식 1에서, 호스트원소인 M은 Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Y La, Nb, Ta, Bi, Gd 또는 이들의 조합일 수 있으며, 자외선 내지 청색의 여기광으로 여기되어 고순도의 적색을 발광하는 우수한 발광 특성 측면에서 M은 Si, Ge, Ti 또는 이들의 조합일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In Formula 1, M, which is a host element, may be Si, Ge, Ti, Zr, Al, Ga, In, Sc, Y La, Nb, Ta, Bi, Gd, or a combination thereof. M may be Si, Ge, Ti, or a combination thereof in terms of excellent light emitting characteristics of being excited and emitting high-purity red, but is not necessarily limited thereto.
화학식 1에서, x는 M의 산화수에 따라 전하 중성화를 만족시키는 실수, 구체적으로 (M의 산화수)/2에 상응하는 실수일 수 있다. 실 예로, x는 1 내지 3의 실수일 수 있으며, 유리한 일 예에 따라, M이 Si, Ge, Ti 또는 이들의 조합인 경우 x는 1 또는 2일 수 있다. In Formula 1, x may be a real number satisfying charge neutralization according to the oxidation number of M, specifically, a real number corresponding to (oxidation number of M)/2. For instance, x may be a real number from 1 to 3, and according to an advantageous example, x may be 1 or 2 when M is Si, Ge, Ti or a combination thereof.
화학식 2에서, 알칼리 금속인 A는 Li, Na, K, Rb, Cs 또는 이들의 조합일 수 있으며, 우수한 발광 특성 측면에서 A는 K, Rb 또는 이들의 조합일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In Chemical Formula 2, A, which is an alkali metal, may be Li, Na, K, Rb, Cs, or a combination thereof. In terms of excellent light emitting properties, A may be K, Rb, or a combination thereof, but is not necessarily limited thereto. .
원료는 호스트 원소의 산화물인 제1전구체와 알칼리금속 불화물계 화합물인 제2전구체를 포함할 수 있으며, 원-팟 용액 공정을 통해 원료로부터 엑티베이터로 도핑된 형광체를 제조하고자 하는 경우, 원료는 제1전구체 및 제2전구체와 함께, 망간전구체인 제3전구체를 더 포함할 수 있다. 망간전구체는 망간 불화물계 화합물일 수 있다. 망간 불화물계 화합물은 A2MnF6 (A는 화학식 2의 정의와 동일함)등과 같이 알칼리금속-망간 불화물일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The raw material may include a first precursor, which is an oxide of a host element, and a second precursor, which is an alkali metal fluoride-based compound. In addition to the first precursor and the second precursor, a third precursor that is a manganese precursor may be further included. The manganese precursor may be a manganese fluoride-based compound. The manganese fluoride-based compound may be an alkali metal-manganese fluoride such as A 2 MnF 6 (A is the same as defined in Formula 2), but is not necessarily limited thereto.
상술한 바와 같이, 단지 원료에 함유되는 전구체 종류를 제어함으로써, 불산을 사용하지 않고, 원-팟 용액 공정을 통해 화학식 3' AmMFn(A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일하고, m은 2 내지 3의 실수, n은 6 내지 7의 실수)의 모체(호스트) 또는 엑티베이터인 망간이 도핑된 화학식 3 AmMFn:Mn4+(A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일하고, m은 2 내지 3의 실수, n은 6 내지 7의 실수)의 형광체가 제조될 수 있다. 화학식 3에서, 엑티베이터(activator)인 Mn4+는 모체(호스트)인 AmMFn 1 몰에 대해, 0.01 내지 0.08몰일 수 있으며, 구체적으로, 0.03 내지 0.05몰일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. As described above, only by controlling the type of precursor contained in the raw material, without using hydrofluoric acid, formula 3' A m MF n (A is the same as A in formula 2, M is the formula 3' A m MF n through a one-pot solution process Formula 3 A m MF n :Mn 4+ doped with manganese as the parent (host) or activator of 1, m is the same as M of 1, m is a real number of 2 to 3, and n is a real number of 6 to 7 (A is a real number of 6 to 7) 2, M is the same as M in Formula 1, m is a real number of 2 to 3, and n is a real number of 6 to 7). In Formula 3, Mn 4+ as an activator may be 0.01 to 0.08 moles, specifically, 0.03 to 0.05 moles, with respect to 1 mole of A m MF n as a parent (host), but is not necessarily limited thereto. no.
나아가, 불산을 배제하고, 원료로 호스트원소의 산화물(제1전구체)과 알칼리금속의 불소계 화합물(제2전구체)을 사용하는 경우, 유기용매의 종류를 제어함으로써, 제조되는 금속 불화물계 형광체의 조성이 조절될 수 있다. 즉, 불산을 배제하고, 원료로 호스트원소의 산화물(제1전구체)과 알칼리금속의 불소계 화합물(제2전구체)을 사용하는 경우, 반응액내 유기 용매의 종류를 제어함으로써 서로 상이한 조성을 갖는 금속 불화물계 형광체가 선택적으로 제조될 수 있다.Furthermore, when hydrofluoric acid is excluded and an oxide of a host element (first precursor) and a fluorine-based compound of an alkali metal (second precursor) are used as raw materials, the composition of the metal fluoride-based phosphor produced by controlling the type of the organic solvent This can be adjusted. That is, when hydrofluoric acid is excluded and an oxide of a host element (first precursor) and a fluorine-based compound of an alkali metal (second precursor) are used as raw materials, a metal fluoride-based compound having a different composition from each other by controlling the type of organic solvent in the reaction solution Phosphors may optionally be prepared.
상세하게, 반응액에 함유되는 유기 용매의 종류를 제어함으로써, 화학식 3'나 화학식 3에서, m과 n이 2와 6인 216 조성의 금속불화물계 형광체 또는 m과 n이 3과 7인 317 조성의 금속불화물계 형광체가 선택적으로 제조될 수 있다. Specifically, by controlling the type of organic solvent contained in the reaction solution, in Formula 3' or Formula 3, a metal fluoride-based phosphor having a composition of 216 in which m and n are 2 and 6 or a composition 317 in which m and n are 3 and 7 of metal fluoride-based phosphors can be selectively prepared.
일 실시예에 있어, 반응액의 유기 용매는 C4 내지 C30 지방족 아민이며, 하기 화학식 3-1을 만족하는 금속 불화물계 형광체 또는 3-1'를 만족하는 금속 불화물계 모체가 제조될 수 있다.In an embodiment, the organic solvent of the reaction solution is a C4 to C30 aliphatic amine, and a metal fluoride-based phosphor satisfying the following Chemical Formula 3-1 or a metal fluoride-based matrix satisfying 3-1′ may be prepared.
(화학식 3-1)(Formula 3-1)
A3MF7:Mn4+ A 3 MF 7 :Mn 4+
(화학식 3-1')(Formula 3-1')
A3MF7 A 3 MF 7
화학식 3-1 또는 3-1'에서, A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일하다.In Formula 3-1 or 3-1', A is the same as A in Formula 2, and M is the same as M in Formula 1.
이에, 본 발명의 일 양태에 따른 제조방법은 화학식 1을 만족하는 제1전구체 및 화학식 2를 만족하는 제2전구체를 포함하는 원료와 유기 용매로 C4 내지 C30 지방족 아민을 함유하는 반응액을 가열하여 호스트가 A3MF7인 금속 불화물계 형광체를 제조할 수 있다.Accordingly, in the manufacturing method according to an aspect of the present invention, a raw material containing a first precursor satisfying Formula 1 and a second precursor satisfying Formula 2 and a reaction solution containing C4 to C30 aliphatic amine as an organic solvent are heated to A metal fluoride-based phosphor having the host A 3 MF 7 may be prepared.
C4 내지 C30 지방족 아민은 C4 내지 C30 포화 지방족 아민, C4 내지 C30 불포화 지방족 아민 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 합성을 위한 반응액의 가열시에도 안정적인 액상을 유지하고, 원치 않는 이상(목적하는 조성과 상이한 조성의 물질을 포함)의 생성을 방지하는 측면에서, 유기 용매는 C10 내지 C30 지방족 아민일 수 있다.The C4 to C30 aliphatic amine may be a C4 to C30 saturated aliphatic amine, a C4 to C30 unsaturated aliphatic amine, or a mixture thereof. In terms of preventing the production of substances of different compositions), the organic solvent may be a C10 to C30 aliphatic amine.
보다 좋게, 유기 용매는 끓는점(boiling point, 1atm)이 250℃ 이상인 지방족 아민일 수 있다. 끓는점이 250℃ 이상인 지방족 아민을 사용하는 경우, 알칼리금속의 불화물계 전구체인 AHF2(화학식 2, A는 알칼리금속)가 AF 와 HF로 분해되는 분해 반응을 촉진하여 다량의 AF가 공급되며 순도 높은 317 조성의 금속불화물계 형광체가 안정적으로 제조될 수 있다.More preferably, the organic solvent may be an aliphatic amine having a boiling point (1 atm) of 250° C. or higher. When an aliphatic amine having a boiling point of 250°C or higher is used, AHF 2 (Formula 2, A is an alkali metal), which is a fluoride-based precursor of alkali metal, promotes a decomposition reaction in which AF and HF are decomposed to supply a large amount of AF and high purity A metal fluoride-based phosphor having a composition of 317 can be stably prepared.
끓는점이 250℃ 이상인 지방족 아민의 일 예로, 지방족 아민은 트리옥틸아민, 다이옥틸아민, 올레일아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 도데실아민, 또는 이들의 혼합물등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As an example of the aliphatic amine having a boiling point of 250° C. or higher, the aliphatic amine may include trioctylamine, dioctylamine, oleylamine, diethanolamine, triethanolamine, dodecylamine, or a mixture thereof, but is not limited thereto. it is not
일 실시예에 있어, 반응액의 유기 용매는 C4 내지 C30 지방산이며, 하기 화학식 3-2를 만족하는 금속 불화물계 형광체 또는 3-2'를 만족하는 금속 불화물계 모체가 제조될 수 있다.In an embodiment, the organic solvent of the reaction solution is a C4 to C30 fatty acid, and a metal fluoride-based phosphor satisfying the following Chemical Formula 3-2 or a metal fluoride-based matrix satisfying 3-2′ may be prepared.
(화학식 3-2)(Formula 3-2)
A2MF6:Mn4+ A 2 MF 6 :Mn 4+
(화학식 3-2')(Formula 3-2')
A2MF6 A 2 MF 6
화학식 3-2 또는 3-2'에서, A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일하다.In Formula 3-2 or 3-2', A is the same as A in Formula 2, and M is the same as M in Formula 1.
이에, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 제조방법은 화학식 1을 만족하는 제1전구체 및 화학식 2를 만족하는 제2전구체를 포함하는 원료와 유기 용매로 C4 내지 C30 지방산을 함유하는 반응액을 가열하여 호스트가 A2MF6인 금속 불화물계 형광체를 제조할 수 있다.Accordingly, in the manufacturing method according to another embodiment of the present invention, a raw material containing a first precursor satisfying Formula 1 and a second precursor satisfying Formula 2 and a reaction solution containing C4 to C30 fatty acids with an organic solvent are heated to A metal fluoride-based phosphor having a host of A 2 MF 6 may be prepared.
C4 내지 C30 지방산은 C4 내지 C30 포화 지방산, C4 내지 C30 불포화 지방산 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 합성을 위한 반응액의 가열시에도 안정적인 액상을 유지하며 원치 않는 이상(목적하는 조성과 상이한 조성의 물질을 포함)의 생성을 방지하는 측면에서, 지방산은 C10 내지 C30의 지방산일 수 있다. C4 to C30 fatty acid may be C4 to C30 saturated fatty acid, C4 to C30 unsaturated fatty acid, or a mixture thereof, and maintains a stable liquid phase even when heating the reaction solution for synthesis, and maintains a stable liquid phase even when heating the reaction solution for synthesis. In terms of preventing the production of), the fatty acid may be a C10 to C30 fatty acid.
보다 좋게, 유기 용매는 끓는점(boiling point, 1atm)이 250℃ 이상인 지방산일 수 있다. 끓는점이 250℃ 이상인 지방산을 사용하는 경우, 지방족 아민과는 달리, 알칼리금속의 불화물계 전구체인 AHF2(화학식 2, A는 알칼리금속)가 AF 와 HF로 분해되는 분해 반응이 억제되고, 지방산의 카르복실기와 제2전구체의 반응에 의해 COO-A+ 형태의 염을 형성하는 부반응이 촉진되어, AF의 공급을 억제함으로써, 순도 높은 216 조성의 금속불화물계 형광체가 안정적으로 제조될 수 있다. More preferably, the organic solvent may be a fatty acid having a boiling point (1 atm) of 250° C. or higher. When a fatty acid having a boiling point of 250 ° C or higher is used , the decomposition reaction in which AHF 2 (Formula 2, A is an alkali metal), which is a fluoride-based precursor of an alkali metal, is decomposed into AF and HF, is suppressed, unlike aliphatic amines, and By the reaction of the carboxyl group with the second precursor, a side reaction to form a COO-A+ salt is promoted, and the supply of AF is suppressed, so that a metal fluoride-based phosphor having a high purity 216 composition can be stably prepared.
끓는점이 250℃ 이상인 지방산의 일 예로, 지방산은 펠라르곤산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 미리스트산, 펜타데칸산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 스테아리돈산, 에이코사펜타엔산, 도코사핵사엔산, 파울린산, 올레산, 엘라이드산, 에루스산 또는 이들의 혼합물등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As an example of a fatty acid having a boiling point of 250° C. or higher, the fatty acid is pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, ste aridonic acid, eicosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, paulinic acid, oleic acid, elaidic acid, erucic acid, or mixtures thereof, but is not limited thereto.
제1전구체와 제2전구체는 각각 분말상일 수 있다. 제1전구체와 제2전구체, 필요시 제3전구체의 크기는 용이 수급 가능한 크기이면 무방하다. 구체예로, 제1전구체, 제2전구체, 필요시 제3전구체는 서로 독립적으로 수십 나노미터 오더(order) 내지 수십 마이크로미터 오더(order)의 크기를 가질 수 있으나, 본 발명이 전구체의 구체 크기에 의해 한정되는 것은 아니다. Each of the first precursor and the second precursor may be in the form of a powder. The sizes of the first precursor, the second precursor, and the third precursor, if necessary, may be any size that can be easily supplied and supplied. In an embodiment, the first precursor, the second precursor, and, if necessary, the third precursor may each independently have a size in the order of several tens of nanometers to several tens of micrometers, but the present invention provides for the spherical size of the precursor. is not limited by
반응액의 가열시 온도는 250℃ 이상일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 원료와 지방족 아민인 유기 용매를 함유하는 반응액을 250℃ 이상의 온도로 가열함으로써, 실질적으로 미반응 잔류물이나 원치 않는 조성의 이상을 함유하지 않고 고결정성을 갖는 317 조성의 금속 불화물계 형광체가 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 구체예에 따르면, 원료와 지방산인 유기 용매를 함유하는 반응액을 250℃ 이상의 온도로 가열함으로써, 실질적으로 미반응 잔류물이나 원치 않는 조성의 이상을 함유하지 않고 고결정성을 갖는 216 조성의 금속 불화물계 형광체가 제조될 수 있다. When the reaction solution is heated, the temperature may be 250° C. or higher. According to one embodiment of the present invention, by heating a reaction solution containing a raw material and an organic solvent that is an aliphatic amine to a temperature of 250° C. or higher, it substantially does not contain unreacted residues or unwanted composition abnormalities and has high crystallinity. A metal fluoride-based phosphor having a composition of 317 may be prepared. In addition, according to another embodiment of the present invention, by heating the reaction solution containing the raw material and the organic solvent that is a fatty acid to a temperature of 250 ° C. or higher, substantially high crystallinity without containing unreacted residues or unwanted compositional abnormalities A metal fluoride-based phosphor having a composition of 216 having
가열은 250℃ 이상, 구체적으로 250 내지 500℃, 보다 구체적으로 250 내지 400℃, 보다 더 구체적으로, 250 내지 300℃에서 수행될 수 있다. 특히, 250℃ 이상의 온도는 화학식 2를 만족하는 제2전구체의 융점 보다 높은 온도임에 따라 보다 빠른 반응이 발생할 수 있어 좋다. 가열 시간(반응 시간)은 합성 용량을 고려하여 투입된 원료로부터 목적하는 형광체가 제조되기에 충분한 시간이면 족하다. 일 예로, 가열 시간은 0.5 내지 24시간일 수 있으나, 본 발명이 반응액의 가열 시간(반응 시간)에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 반응은 공기 중 수행될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The heating may be performed at 250° C. or higher, specifically 250 to 500° C., more specifically 250 to 400° C., and still more specifically 250 to 300° C. In particular, a temperature of 250° C. or higher is preferable because a faster reaction may occur because it is a temperature higher than the melting point of the second precursor satisfying Chemical Formula 2. The heating time (reaction time) is sufficient as long as it is sufficient to produce a desired phosphor from the input raw material in consideration of the synthesis capacity. As an example, the heating time may be 0.5 to 24 hours, but the present invention is not limited by the heating time (reaction time) of the reaction solution. In addition, the reaction may be carried out in air, but is not necessarily limited thereto.
일 구체예에 있어, 원료에 함유되는 제1전구체 : 제2전구체의 몰비는 1 : 2 내지 10, 구체적으로 1 : 3 내지 9일 수 있다. 호스트원소의 산화물인 제1전구체 : 알칼리금속의 불화물계 화합물인 제2전구체의 몰비는 1 : 2 내지 10, 구체적으로 1 : 3 내지 9일 수 있으며, 이러한 범위에서 유기 용매를 제어함으로서, 목적하는 조성의 형광체가 선택적이며 안정적으로 제조될 수 있다. 이때, 반응액에 함유되는 제1전구체 : 유기용매의 몰비는 1 : 1 내지 100, 구체적으로 1 : 1 내지 50, 보다 구체적으로 1 : 4 내지 20 수준일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the molar ratio of the first precursor to the second precursor contained in the raw material may be 1: 2 to 10, specifically 1: 3 to 9. The molar ratio of the first precursor, which is an oxide of the host element, to the second precursor, which is a fluoride-based compound of an alkali metal, may be 1: 2 to 10, specifically 1: 3 to 9, and by controlling the organic solvent in this range, the desired The phosphor of the composition can be selectively and stably prepared. In this case, the molar ratio of the first precursor contained in the reaction solution to the organic solvent may be 1:1 to 100, specifically 1:1 to 50, and more specifically 1:4 to 20 level, but is not necessarily limited thereto.
원료가 망간전구체인 제3전구체를 더 함유하는 경우, 원료는 모체에 도핑된 Mn이 AmMFn:Mn4+ z의 화학식 기준, 0.01≤z≤0.08인 실수, 구체적으로 0.03≤z≤0.05인 실수를 만족하도록 제3전구체를 함유할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. When the raw material further contains a third precursor, which is a manganese precursor, the raw material is a real number in which 0.01≤z≤0.08, specifically 0.03≤z≤0.05, based on the formula of A m MF n :Mn 4+ z in which Mn doped into the parent material is It may contain a third precursor to satisfy the phosphorus real number, but is not necessarily limited thereto.
일 구체예에 따른 제조방법은, 반응액의 가열에 의해 제조된 금속 불화물계 형광체를 세척하고 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 세척은 에탄올, 아세톤, 1-프로판올, 이소프로필알콜, 엑산, 톨루엔, 메탄올, 아세트산, 아세토니트릴, 벤젠, 부탄올, 부틸알콜, 클로로벤젠, 클로로포름, 씨클로헥산, 1,2-디클로로에탄, 디에틸에테르, 1,2-디메톡시에탄, 디메틸포름아마이드, 디메틸술폭시드, 디메틸아세트아마이드, 1,2-디옥산, 에틸아세테이트, 헵탄, 에틸렌 디클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 니트로메탄, 펜테인, 테트라하이드로퓨란, 트리에틸아민, 피리딘, 트리플루오로아세틱 애시드, 자일렌등, 통상의 유기 용매를 이용하여 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 건조는 80 내지 150℃에서 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The manufacturing method according to an embodiment may further include washing and drying the metal fluoride-based phosphor prepared by heating the reaction solution. Washing is performed with ethanol, acetone, 1-propanol, isopropyl alcohol, acetic acid, toluene, methanol, acetic acid, acetonitrile, benzene, butanol, butyl alcohol, chlorobenzene, chloroform, cyclohexane, 1,2-dichloroethane, diethyl ether. , 1,2-dimethoxyethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, 1,2-dioxane, ethyl acetate, heptane, ethylene dichloride, methylene chloride, nitromethane, pentane, tetrahydrofuran, Triethylamine, pyridine, trifluoroacetic acid, xylene, etc. may be carried out using a conventional organic solvent, but is not limited thereto. Drying may be performed at 80 to 150° C., but is not limited thereto.
본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 형광체를 포함한다. 구체적으로, 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조되어, 자외선 내지 청색광, 구체적으로 365 내지 480nm 여기 파장에 의해 여기되어, 610 내지 670nm 파장의 적색광을 발광하는 AmMFn:Mn4+(A는 알칼리금속, M은 준금속, 전이후금속 및 전이금속군에서 선택되는 호스트원소, m은 2 내지 3의 실수, n은 6 내지 7의 실수)의 적색 형광체를 포함한다. 일 구체예에 있어, 상술한 제조방법으로 제조된 형광체는 100nm 내지 100μm, 구체적으로, 0.5 내지 10μm의 평균 크기를 갖는 입자상일 수 있다. The present invention includes a phosphor manufactured by the above-described manufacturing method. Specifically, the present invention is prepared by the above-described manufacturing method, is excited by ultraviolet to blue light, specifically 365 to 480 nm excitation wavelength, and emits red light of 610 to 670 nm wavelength A m MF n :Mn 4+ (A is an alkali metal, M is a host element selected from the group of metalloids, post-transition metals and transition metals, m is a real number of 2 to 3, and n is a real number of 6 to 7). In one embodiment, the phosphor prepared by the above-described manufacturing method may be in the form of particles having an average size of 100 nm to 100 μm, specifically, 0.5 to 10 μm.
(제조예 1~9)(Production Examples 1 to 9)
하기 표 1에 따라 원료와 유기용매를 칭량 및 혼합하고 대기중 250℃에서 5시간동안 가열(제조예 1~7), 또는 250℃에서 4시간동안 가열(제조예 8,9)하였다. 가열 후 제조된 형광체를 회수하고 비수 에탄올과 아세톤으로 수회 세척하고 110℃ 오븐에서 3시간 건조하였다. 이때, 제조예에서 원료로 사용된 각 전구체의 입자크기는 약 10~20μm정도였으며, 제1전구체는 결정질상이었다.Raw materials and organic solvents were weighed and mixed according to Table 1 below, and heated at 250° C. in the air for 5 hours (Preparation Examples 1 to 7), or heated at 250° C. for 4 hours (Preparation Examples 8 and 9). After heating, the prepared phosphor was recovered, washed several times with non-aqueous ethanol and acetone, and dried in an oven at 110° C. for 3 hours. At this time, the particle size of each precursor used as a raw material in Preparation Example was about 10 to 20 μm, and the first precursor was a crystalline phase.
(표 1)(Table 1)
도 1은 제조예 1에서 제조된 모체의 X-선 회절패턴을, 도 2는 제조예 2에서 제조된 모체의 X-선 회절패턴을, 도 3은 제조예 3에서 제조된 형광체의 X-선 회절패턴을 측정 도시한 도면이다. 1 is an X-ray diffraction pattern of the parent prepared in Preparation Example 1, FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of the parent prepared in Preparation Example 2, FIG. 3 is an X-ray of the phosphor prepared in Preparation Example 3 It is a diagram showing the measurement of the diffraction pattern.
도 1 내지 도3에서 제조된 형광체나 모체의 회절패턴과 함께 K3SiF7 레퍼런스 회절패턴(JCPDS #01-075-0694) 및 원료인 KHF2의 레퍼런스 회절패턴(JCPDS #00-048-1666)을 함께 도시하였다. 도 1 내지 도 3에서 알 수 있듯이, 호스트원소의 산화물과 알칼리 불화물계 화합물 및 지방족 아민인 유기용매를 함유하는 반응액을 가열하는 단순 공정을 통해, 불산을 사용하지 않고도, 원-팟 공정으로 K3SiF7의 모체나 K3SiF7:Mn4+의 형광체가 제조됨을 알 수 있으며, 원치 않는 이상(different phase) 없이 317 조성의 모체에 기반한 형광체가 선택적으로 제조됨을 알 수 있다. The K 3 SiF 7 reference diffraction pattern (JCPDS #01-075-0694) and the reference diffraction pattern of the raw material KHF 2 (JCPDS #00-048-1666) together with the diffraction pattern of the phosphor or the matrix prepared in FIGS. 1 to 3 are shown together. 1 to 3, through a simple process of heating a reaction solution containing an organic solvent that is an oxide of a host element, an alkali fluoride-based compound, and an aliphatic amine, without using hydrofluoric acid, K in a one-pot process 3 SiF or 7 matrix K 3 SiF of 7: it can be seen that the phosphor is prepared in the Mn 4+, it can be seen that the phosphor composition is based on a derivative of the 317 selectively produce no unwanted unless (different phase).
도 4는 제조예 4에서 제조된 모체의 X-선 회절패턴을 측정 도시한 도면이다. 도 4에서 제조된 모체의 회절패턴과 함께 K2SiF6 레퍼런스 회절패턴(#01-075-0694) 및 원료인 KHF2의 레퍼런스 회절패턴(JCPDS #00-048-1666)을 함께 도시하였다. 이때, 제조예 5 및 제조예 6에서 또한 제조예 4와 실질적으로 동일한 X-선 회절 패턴을 갖는 모체나 형광체가 제조됨을 확인하였다. X-선 회절 분석 결과를 통해 알 수 있듯이, 제조예 1 내지 3과 동일한 원료를 이용하되, 지방산인 유기용매를 함유하는 반응액을 가열하는 단순 공정을 통해, 불산을 사용하지 않고도, 원-팟 공정으로 K2SiF6의 모체나 K2SiF6:Mn4+의 형광체가 제조됨을 알 수 있으며, 원치 않는 이상(different phase) 없이 216 조성의 모체에 기반한 형광체가 선택적으로 제조됨을 알 수 있다.4 is a view showing the measurement of the X-ray diffraction pattern of the parent prepared in Preparation Example 4. The reference diffraction pattern of the K 2 SiF 6 reference diffraction pattern (#01-075-0694) and the raw material KHF 2 (JCPDS #00-048-1666) are shown together with the diffraction pattern of the parent prepared in FIG. 4 . In this case, it was confirmed that in Preparation Examples 5 and 6, a parent or phosphor having an X-ray diffraction pattern substantially the same as in Preparation Example 4 was prepared. As can be seen from the X-ray diffraction analysis results, using the same raw materials as in Preparation Examples 1 to 3, but through a simple process of heating a reaction solution containing an organic solvent that is a fatty acid, without using hydrofluoric acid, one-pot As a process, the matrix of K 2 SiF 6 It can be seen that a phosphor of K 2 SiF 6 :Mn 4+ is prepared, and a phosphor based on a matrix having a composition of 216 is selectively prepared without an unwanted different phase.
도 5는 제조예 1에서 제조된 모체를 관찰한 주사전자현미경 사진이며, 도 6은 제조예 5에서 제조된 형광체를 관찰한 주사전자현미경 사진이다. 5 is a scanning electron microscope photograph of the parent body prepared in Preparation Example 1, and FIG. 6 is a scanning electron microscope photograph of the phosphor prepared in Preparation Example 5.
도 5 내지 도 6을 통해 알 수 있듯이, 미세입자들이 응집되어 전체적으로 수십 마이크로미터 크기의 응집 입자 형태로 형광체가 제조됨을 알 수 있다.As can be seen from FIGS. 5 to 6 , it can be seen that the phosphor is manufactured in the form of aggregated particles having a size of several tens of micrometers as a result of the agglomeration of the fine particles.
도 7은 제조예 3에서 제조된 형광체에 여기광(450nm 파장)을 조사하여 형광체의 발광 스펙트럼을 측정 도시한 도면이다. 도 7에서 알 수 있듯이, 발광 중심 파장이 610 내지 670nm인 적색광을 발광하는 것을 알 수 있으며, 고품질의 형광체가 제조됨을 알 수 있다.7 is a diagram illustrating measurement of emission spectrum of the phosphor prepared in Preparation Example 3 by irradiating excitation light (450 nm wavelength). As can be seen from FIG. 7 , it can be seen that red light having an emission center wavelength of 610 to 670 nm is emitted, and a high-quality phosphor is manufactured.
도 8 및 도 9는 제조예 8 및 제조예 9에서 제조된 모체의 X-선 회절 패턴을 도시한 도면으로, 제조예 1 내지 9를 통해, 단지 250℃ 이상의 끓는점을 갖는 지방족 아민이나 지방산을 유기 용매로 사용함으로써, 순도높은 317 조성의 모체를 갖는 불화물계 형광체나 순도높은 216 조성의 모체를 갖는 불화물계 형광체가 선택적으로 제조됨을 확인할 수 있다. 8 and 9 are views showing the X-ray diffraction patterns of the parent prepared in Preparation Examples 8 and 9. Through Preparation Examples 1 to 9, only aliphatic amines or fatty acids having a boiling point of 250° C. or higher are organic By using as a solvent, it can be confirmed that a fluoride-based phosphor having a high-purity matrix of 317 composition or a fluoride-based phosphor having a matrix of high-purity 216 composition is selectively prepared.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific matters and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .
Claims (17)
(화학식 1)
MOx
(화학식 1에서 M은 Si, Ge, Ti 또는 이들의 조합인 호스트원소, x는 상기 호스트원소 M의 산화수에 따라 전하 중성화를 만족시키는 실수)
(화학식 2)
AHF2
(화학식 2에서 A는 알칼리금속인 K, Rb 또는 이들의 조합)A method of manufacturing a metal fluoride-based red phosphor by heating a reaction solution containing a raw material and an organic solvent including a first precursor satisfying Formula 1 and a second precursor satisfying Formula 2 below.
(Formula 1)
MOx
(In Formula 1, M is a host element that is Si, Ge, Ti, or a combination thereof, and x is a real number that satisfies charge neutralization according to the oxidation number of the host element M)
(Formula 2)
AHF 2
(In Formula 2, A is an alkali metal K, Rb, or a combination thereof)
상기 금속 불화물계 적색 형광체는 하기 화학식 3을 만족하는 방법.
(화학식 3)
AmMFn:Mn4+
(화학식 3에서, A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일하고, m은 2 내지 3의 실수, n은 6 내지 7의 실수)The method of claim 1,
The metal fluoride-based red phosphor satisfies Formula 3 below.
(Formula 3)
A m MF n :Mn 4+
(In Formula 3, A is the same as A in Formula 2, M is the same as M in Formula 1, m is a real number from 2 to 3, n is a real number from 6 to 7)
상기 유기 용매의 종류를 C4 내지 C30 지방족 아민 또는 C4 내지 C30 지방산으로 제어하여, 제조되는 금속 불화물계 적색 형광체의 조성을 제어하는 방법.The method of claim 1,
A method of controlling the composition of the prepared metal fluoride-based red phosphor by controlling the type of the organic solvent to be C4 to C30 aliphatic amine or C4 to C30 fatty acid.
상기 유기 용매는 C4 내지 C30 지방족 아민이며, 상기 금속 불화물계 적색 형광체는 하기 화학식 3-1을 만족하는 방법.
(화학식 3-1)
A3MF7:Mn4+
(화학식 3-1에서, A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일)The method of claim 1,
The organic solvent is a C4 to C30 aliphatic amine, and the metal fluoride-based red phosphor satisfies the following Chemical Formula 3-1.
(Formula 3-1)
A 3 MF 7 :Mn 4+
(In Formula 3-1, A is the same as A in Formula 2, and M is the same as M in Formula 1)
상기 유기 용매는 C10 내지 C30 지방족 아민인 방법.5. The method of claim 4,
wherein the organic solvent is a C10 to C30 aliphatic amine.
상기 지방족 아민은 끓는점(boiling point, 1atm)이 250℃ 이상인 방법.5. The method of claim 4,
The aliphatic amine has a boiling point (boiling point, 1 atm) of 250° C. or higher.
상기 지방족 아민은 트리옥틸아민, 다이옥틸아민, 올레일아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 도데실아민, 또는 이들의 혼합물인 방법.7. The method of claim 6,
wherein the aliphatic amine is trioctylamine, dioctylamine, oleylamine, diethanolamine, triethanolamine, dodecylamine, or a mixture thereof.
상기 유기 용매는 C4 내지 C30 지방산이며, 상기 금속 불화물계 적색 형광체는 하기 화학식 3-2를 만족하는 방법.
(화학식 3-2)
A2MF6:Mn4+
(화학식 3-2에서, A는 화학식 2의 A와 동일하며, M은 화학식 1의 M과 동일)The method of claim 1,
The organic solvent is a C4 to C30 fatty acid, and the metal fluoride-based red phosphor satisfies the following Chemical Formula 3-2.
(Formula 3-2)
A 2 MF 6 :Mn 4+
(In Formula 3-2, A is the same as A in Formula 2, and M is the same as M in Formula 1)
상기 지방산은 끓는점(boiling point, 1atm)이 250℃ 이상인 방법.9. The method of claim 8,
The fatty acid has a boiling point (boiling point, 1 atm) of 250 °C or more.
상기 지방산은 펠라르곤산, 카프르산, 운데실산, 라우르산, 미리스트산, 펜타데칸산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 스테아리돈산, 에이코사펜타엔산, 도코사핵사엔산, 파울린산, 올레산, 엘라이드산, 에루스산 또는 이들의 혼합물인 방법.10. The method of claim 9,
The fatty acids are pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, stearidonic acid, eicosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, paulinic acid, oleic acid, elaidic acid, erucic acid, or a mixture thereof.
상기 원료는 망간전구체인 제3전구체를 더 포함하는 방법.The method of claim 1,
The raw material further comprises a third precursor, which is a manganese precursor.
상기 방법은 불산을 사용하지 않는 방법.The method of claim 1,
The method does not use hydrofluoric acid.
상기 가열시 온도는 250 내지 500℃인 방법.The method of claim 1,
The heating temperature is 250 to 500 ℃ method.
상기 원료에 함유된 제1전구체 : 제2전구체의 몰비는 1 : 2 내지 10인 방법.The method of claim 1,
The molar ratio of the first precursor to the second precursor contained in the raw material is 1: 2 to 10.
상기 반응액으로부터 제조된 금속 불화물계 적색 형광체를 세척하고 건조하는 단계;를 더 포함하는 방법.The method of claim 1,
The method further comprising; washing and drying the metal fluoride-based red phosphor prepared from the reaction solution.
상기 반응액에 함유된 제1전구체 : 유기용매의 몰비는 1 : 1 내지 100인 방법.The method of claim 1,
The molar ratio of the first precursor contained in the reaction solution to the organic solvent is 1:1 to 100.
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