KR20020040500A - Gas-phase Combinatorial chemistry apparatus for searching on the composition of phosphors and preparing powders - Google Patents

Gas-phase Combinatorial chemistry apparatus for searching on the composition of phosphors and preparing powders Download PDF

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Abstract

PURPOSE: Provided is a gas phase combinatorial chemistry synthetic device which synthesizes the powder of phosphors according to the composition ratio simply and continuously, controlled by a computer. The ratio of the composition is controlled by the changing quantity of the spraying solution. The device makes the synthesis fast and enables the low cost detection, in reduced time, of the composition ratio of dielectric materials, magnetic substances, material for electrodes and catalysts. CONSTITUTION: The device comprises: several solution storage tanks(1) which keep a certain quantity of various metal ion solution such as metal nitrate, metal acetate and metal chelate; a delivery pipe, a revolving speed induction motor which is computer controlled, and a solution introducing equipment which is composed of a pump head with the delivery pipe introducing a certain amount of different metal ion solution at the same time with a certain speed and time to suit each composition ratio; a high temperature tube reactor(4) or a spray equipment of air nozzle or micro wave nozzle which sprays solution as liquid into a flame reactor; a high temperature tube vapor reaction reactor with 1-2 meter length or flame reactor equipped with quarts tube or ceramic tube; a detector(5) which detects the existence or non-existence of powder and controls the operation of powder recovery equipment; a filter connected to a vacuum pump(7) and a continuous powder collecting equipment(6) composed of revolving belt with the filter which is controlled by a computer; a recovery equipment(8) for waste solution and waste powder which are not collected; and a computer(9) controlling the whole device.

Description

형광물질의 조성비 탐색 및 분말제조를 위한 기상 조합화학 합성장치{Gas-phase Combinatorial chemistry apparatus for searching on the composition of phosphors and preparing powders}Gas-phase Combinatorial chemistry apparatus for searching on the composition of phosphors and preparing powders}

본 발명은 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모체, 활성제 및 증감제 등의 조합으로 구성되는 형광물질의 조성비 탐색에 있어서 저 비용으로 보다 쉽게, 보다 빠르게 조성비를 탐색할 수 있도록 하는 새로운 형광물질의 조성비 탐색 및 분말제조를 위한 기상 조합화학 합성장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas phase combination chemical synthesis apparatus for the exploration of the composition ratio of the fluorescent substance and powder production, and more particularly at a low cost in the exploration of the composition ratio of the fluorescent substance composed of a combination of the parent, the active agent and the sensitizer. In addition, the present invention relates to a gas-combination chemical synthesis apparatus for exploring the composition ratio and powder production of a new fluorescent substance which enables the exploration of the composition ratio more quickly.

디스플레이산업을 구성하고 있는 디스플레이의 종류는 크게 음극선관(CRT), 평판(Flat Panel), 주사(Projection)의 3가지로 대별할 수 있다. 이들 디스플레이는 각각의 방법으로 천연색을 구현하므로 이에 필요한 형광물질이 다르며, 이에 따라 각 특성에 맞는 형광물질의 개발이 필수적이다.The types of displays that make up the display industry can be roughly classified into three types: cathode ray tube (CRT), flat panel, and projection. Since these displays implement a natural color in each method, fluorescent materials required for this display are different, and accordingly, development of fluorescent materials suitable for each characteristic is essential.

상기 형광물질은 모체, 활성제 및 증감제 등의 조합으로 구성되며, 이것은 외부로부터 에너지를 받아서 효과적으로 흡수한 후에 가시광선 영역의 빛을 방출하는 물질이다. 정보표시장치의 표시품질과 형광물질은 밀접한 관계가 있고, 고효율 형광물질의 개발은 정보표시장치 분야에서 반드시 해결해야 할 기술이다.The fluorescent material is composed of a combination of a mother, an active agent, a sensitizer, and the like, which is a material that emits light in the visible region after receiving energy from the outside and effectively absorbing it. The display quality of the information display device is closely related to the fluorescent material, and the development of highly efficient fluorescent material is a technology that must be solved in the field of the information display device.

이러한 형광물질을 체계적이며 효율적으로 개발하기 위해서는 크게 물질을 설계하고 탐색하는 기술, 합성 및 제조하는 기술 그리고 특성을 평가 분석하는 기술이 기본적으로 요구되고 있다.In order to develop such a fluorescent material systematically and efficiently, technology for designing and searching materials, synthesizing and manufacturing materials, and evaluating and analyzing characteristics are basically required.

지금까지 보고된 조합화학을 통한 새로운 형광물질 및 조성비의 탐색방법은 화학기상증착법과 잉크젯 프린터를 이용하는 방법이 있으며, 이들은 기판에 형광물질의 조성을 갖도록 합성하고, 이에 따른 형광특성을 평가하는 것이었다.The new fluorescence and composition ratio search methods have been reported so far using chemical vapor deposition and inkjet printers, and these have been synthesized to have a composition of phosphor on a substrate and evaluated for fluorescence characteristics.

그러나, 화학기상증착법에 의한 경우는 진공하에서 실험을 수행하는 고가의 장비가 필요하여 경제적이지 못하며, 박막으로 적용이 가능한 체계에서는 응용 가능하지만 실제 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)나 전계 방출 디스플레이(FED)의 경우에서는 분말형태를 사용하므로 적용에 많은 문제점을 갖고 있다.However, the chemical vapor deposition method is inexpensive because it requires expensive equipment to perform experiments under vacuum, and it is applicable to a system that can be applied as a thin film, but the actual plasma display panel (PDP) or field emission display (FED) In the case of using the powder form has a lot of problems in the application.

설사, 최적의 조성을 탐색하였다하더라도 분말형태로 형광물질을 제조하는 과정을 수행하여야하는 단점을 가지고 있다.Even if the optimum composition is explored, there is a disadvantage in that the process of preparing the fluorescent material in powder form is performed.

또한, 잉크젯 프린터를 이용하는 방법의 경우 화학기상증착법보다는 경제적이지만 기판에 분사하여 박막의 형태로 합성하는데 한번에 조성비를 조절하지 못하고 반복 분사하는 공정이 필요하므로 균일한 혼합이 되지 않아 형광물질의 제조가 용이하지 않고, 기판 위에 도포하여 열처리하므로 기판의 영향을 많이 받는다.In addition, the method using the inkjet printer is more economical than chemical vapor deposition, but it is easy to manufacture the fluorescent material because it is not uniformly mixed because it requires a process of repeatedly spraying the composition ratio without controlling the composition ratio at one time by spraying on a substrate and forming a thin film. Instead, it is subjected to heat treatment by coating on the substrate, and thus greatly affected by the substrate.

게다가, 기판에서 특성을 평가하므로 분말의 특성을 제대로 평가하는데 한계가 있고, 조성탐색이 이루어진다 하여도 화학기상증착법과 같이 분말형태로 형광물질을 제조하는 과정을 거쳐야 한다.In addition, since the characteristics of the substrate are evaluated, there is a limit to properly assessing the characteristics of the powder, and even if the composition is searched, the fluorescent substance must be manufactured in the form of powder like chemical vapor deposition.

따라서, 본 발명은 모체, 활성제 및 증감제 등의 조합으로 구성되는 형광물질의 조성비 탐색에 있어서 저 비용으로 보다 쉽게, 보다 빠르게 조성비를 탐색할수 있는 새로운 조합화학용 분말 기상 조합화학 합성장치를 제공함으로써, 조성비가 다른 형광물질의 금속산화물을 구형의 분말형태로 연속적으로 얻어지기 때문에 후열처리를 하여도 분산성이 좋은 형광물질을 제조할 수 있으며, 여러 가지 용액을 동시에 사용이 가능하므로 다성분계의 형광물질 탐색에 효과적인 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a new combination chemical powder combination chemical synthesis apparatus for exploring the composition ratio of a fluorescent substance composed of a combination of a parent, an active agent, a sensitizer, etc. more easily and quickly at a lower cost. In addition, since metal oxides of fluorescent materials having different composition ratios are continuously obtained in the form of spherical powders, fluorescent materials having good dispersibility can be produced even after post-heating treatment, and various solutions can be used simultaneously. It is an object of the present invention to provide a gas-combination chemical synthesis apparatus for the exploration of the composition ratio of fluorescent materials and for the preparation of powder effective for the exploration of materials.

도 1은 본 발명의 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치의 전체 구성도를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the overall configuration of the gas phase combined chemical synthesis apparatus for the composition ratio search and powder production of the fluorescent material of the present invention.

도 2는 본 발명의 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치에 의하여 실시예 1에서 합성된 분말의 전자현미경사진이고,Figure 2 is an electron micrograph of the powder synthesized in Example 1 by the gas phase combination chemical synthesis apparatus for the composition ratio search and powder production of the fluorescent material of the present invention,

도 3은 실시예 1에서 합성된 분말의 휘도를 나타낸 것이고,3 shows the luminance of the powder synthesized in Example 1,

도 4는 실시예 2의 합성된 분말의 전자현미경사진이고,4 is an electron micrograph of the synthesized powder of Example 2,

도 5는 실시예 2에서 합성된 분말의 휘도를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the brightness of the powder synthesized in Example 2.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]

1: 용액저장장치2: 용액주입장치1: solution storage device 2: solution injection device

3: 분사장치4: 고온 튜브 반응기(화염반응기)3: injector 4: high temperature tube reactor (flame reactor)

41: 온도조절기5: 검출기41: thermostat 5: detector

6: 연속 분말 포집 장치7: 진공펌프6: continuous powder collecting device 7: vacuum pump

8: 폐액 및 폐분말 회수장치9: 제어 컴퓨터8: Waste liquid and waste powder recovery device 9: Control computer

본 발명은 여러 가지 금속이온 용액을 일정량 저장할 수 있는 다수개의 용액저장장치와,The present invention provides a plurality of solution storage device capable of storing a certain amount of various metal ion solutions,

이송관, 컴퓨터로 제어되는 회전속도감응모터, 이송관이 들어있는 펌프 헤드로 구성된 일정 농도의 금속이온용액을 일정한 속도로 일정한 시간동안 주입할 수 있는 용액주입장치와,A solution injection device capable of injecting a metal ion solution of a certain concentration consisting of a transfer tube, a computer controlled rotational speed motor, and a pump head containing the transfer tube at a constant speed for a predetermined time;

고온 튜브 반응기 또는 화염반응기에 주입되는 용액을 액적으로 분사할 수 있는 분사장치와,An injector capable of injecting droplets of the solution injected into the hot tube reactor or flame reactor,

석영관 또는 세라믹관이 장착된 기상반응이 이루어지는 고온 튜브 반응 장치 또는 화염반응기와,A high temperature tube reactor or flame reactor in which a gas phase reaction in which a quartz tube or a ceramic tube is mounted is performed,

분말의 유무를 판별하여 분말 회수장치의 작동여부를 판단하는 검출기와,A detector for determining the operation of the powder recovery apparatus by determining the presence or absence of powder;

진공펌프에 연결된 필터와 컴퓨터로 제어되는 필터가 적재된 회전식 벨트로 구성된 연속 분말 포집 장치와,A continuous powder collection device consisting of a rotary belt loaded with a filter connected to a vacuum pump and a computer controlled filter;

포집되지 않은 분말과 여액을 수거하도록 되어 있는 폐액 및 폐분말 회수장치와,A waste and waste powder recovery device adapted to collect uncollected powder and filtrate,

그리고 전체를 제어하는 컴퓨터로 구성되어 있는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치를 그 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized by a gas phase combined chemical synthesis apparatus for exploring the composition ratio of the fluorescent substance and the powder production, which is composed of a computer controlling the whole.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention in more detail as follows.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 컴퓨터로 제어되는 회전 속도 조절이 정확한 모터를 이용하여 용액을 주입함으로써, 조성비에 따른 형광물질의 금속산화물을 제조할 수 있도록 하며, 고온 튜브 반응기 또는 화염반응기를 이용하여 분무된 액적이 직접 결정성을 갖는 형광체로 제조될 수 있을 뿐만 아니라 동시에 분산성을 갖는 구형의 분말형태로 제조하는 특징이 있다. 또한, 본 발명은 연속적으로 조성비가 다른 형광분말을 회수하기 위하여 분말이 나오는 부분에 감지기를 장착하고 컴퓨터에 의하여 이동되는 포집장치를 설치하여 수십 개에서 수백 개의 서로 조성이 다른 형광분말을 각각 회수할 수 있도록 하는 조합화학 합성장치에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the present invention enables the manufacture of a metal oxide of a fluorescent material according to the composition ratio by injecting a solution using a precise motor controlled by a computer controlled rotation speed control, and a high temperature tube reactor or a flame reactor. The sprayed droplets can be made into a phosphor having direct crystallinity, and at the same time, it is characterized in that it is prepared in the form of a spherical powder having a dispersibility. In addition, the present invention in order to recover the fluorescent powder with a different composition ratio continuously to install a detector in the portion where the powder comes out and to install a collecting device that is moved by a computer to recover dozens to hundreds of different fluorescent powder each composition The present invention relates to a combinatorial chemical synthesizing apparatus.

이러한 본 발명에 따른 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 용액저장장치(1), 용액주입장치(2), 분사장치(3), 온도조절기(41)가 설치된 고온 튜브 반응기(또는 화염반응기)(4), 검출기(5), 연속 분말 포집 장치(6), 진공펌프(7), 폐액 및 폐분말 회수장치(8), 그리고 제어 컴퓨터(9)로 구성되어 있다.Such a device according to the present invention, as shown in Figure 1, a high temperature tube reactor (or flame reactor) is installed, the solution storage device 1, the solution injection device 2, the injection device 3, the temperature controller 41 (4), detector 5, continuous powder collection device 6, vacuum pump 7, waste liquid and waste powder recovery device 8, and control computer 9.

상기 용액저장장치(1)는 다수 개로 구성되며, 형광물질을 구성하는 농도가 일정한 여러 가지 금속이온 용액을 각각 저장하는데 이용된다. 상기 금속이온 용액으로는 바람직하게는 금속질산염 용액, 금속아세트산염 용액 및 금속착물용액 중에서 선택된 것이 사용된다.The solution storage device (1) is composed of a plurality of, it is used to store a variety of metal ion solution of a constant concentration constituting the fluorescent material. The metal ion solution is preferably one selected from a metal nitrate solution, a metal acetate solution and a metal complex solution.

본 발명에 따른 상기 용액주입장치(2)는 일정한 농도의 용액을 일정한 속도로 일정한 시간동안 분사장치로 이송시키는데 사용된다. 이 장치는 이송관, 컴퓨터로 제어되는 회전속도감응모터, 이송관이 들어있는 펌프 헤드로 구성되어 있다. 일정 농도를 갖는 금속이온용액들은 회전속도감응모터에 의해 정량적으로 동시에 주입되면서 혼합되고 분사장치로 이송된다. 이때, 서로 다른 금속이온용액은 조성비에 맞도록 회전속도를 변화시켜 동시에 주입되도록 하여 분말을 합성하고, 금속이온용액들의 주입모터를 동시에 끄면 일정 조성의 분말이 일정량 합성되고 다시 서로 다른 금속이온용액을 조성비에 맞도록 회전속도를 변화시켜 동시에 주입하면 다른 조성의 분말을 일정량 합성할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 장치로 상술한 실험을 되풀이함으로서, 조성비가 다른 분말을 연속적으로 얻을 수 있다. 이러한 용액주입장치는 주사기 형태의 주입장치를 이용하여 컴퓨터로 제어되는 모터에 의하여 선형의 힘을 가하여 반응용액의 주입속도를 조절할 수도 있다.The solution injection device 2 according to the present invention is used to transfer a solution of a constant concentration to the injection device for a certain time at a constant speed. The device consists of a feed tube, a computer-controlled speed-sensitive motor, and a pump head with a feed tube. The metal ion solutions having a certain concentration are mixed and injected into the spray apparatus while being quantitatively injected simultaneously by the rotational speed motor. At this time, different metal ion solutions are injected at the same time by varying the rotational speed so as to match the composition ratio, and when the injection motors of the metal ion solutions are turned off at the same time, a certain amount of powder is synthesized and a different metal ion solution is added again. If the rotational speed is changed to match the composition ratio and injected at the same time, it is possible to synthesize a certain amount of powder of different composition. That is, by repeating the above experiment with the apparatus of the present invention, powders having different composition ratios can be continuously obtained. Such a solution injection device may adjust the injection speed of the reaction solution by applying a linear force by a computer controlled motor using a syringe-type injection device.

상기 분사장치(3)는 고온 튜브 반응기(또는 화염반응기)(4)에 주입되는 용액을 액적으로 분사하는데 사용된다. 이는 고압기체(질소, 알곤, 공기, 산소 등)를 이용하여 혼합된 용액을 액적으로 만들어 고온 튜브 반응기내로 분사시키는 것이다. 이때, 분사장치는 공기노즐 및 초음파 노즐 중에서 선택된 것을 사용한다.The injector 3 is used to inject droplets of solution injected into the hot tube reactor (or flame reactor) 4. This uses high pressure gas (nitrogen, argon, air, oxygen, etc.) to make a mixed solution into droplets and spray it into a hot tube reactor. At this time, the injection device uses a selected one of the air nozzle and the ultrasonic nozzle.

상기 고온 튜브 반응 장치(4)는 석영관 또는 세라믹관과 온도 조절이 가능한 조절기로 구성되며, 상기 장치에 의해 형광물질을 이루는 금속이온 용액으로부터 기상 반응으로 균일한 조성의 형광물질이 제조된다. 본 발명에 따르면 일정한 속도로 고온 튜브 반응기내로 유입되는 혼합 금속이온 액적은 설정된 온도(900∼1500 ℃)에서 관을 지나면서 반응이 일어나며, 동시에 반응유지 시간동안 결정화가 일어나 형광체 분말이 합성된다. 이때, 상기 반응이 일어나는 튜브 반응기에는 온도조절기(41)가 설치되어 있으며, 반응유지 시간은 튜브의 내부지름과 길이로 조절할 수 있고, 튜브의 길이는 1∼2 미터인 것이 사용된다. 상기 반응장치의 재질은 주로 석영관, 뮬라이트 또는 알루미나관 중에서 선택된 것을 사용한다.The high temperature tube reaction apparatus 4 is composed of a quartz tube or a ceramic tube and a temperature control controller, and the fluorescent substance having a uniform composition is produced by the gas phase reaction from the metal ion solution constituting the fluorescent substance by the apparatus. According to the present invention, the mixed metal ion droplets introduced into the high temperature tube reactor at a constant rate are reacted while passing through the tube at a set temperature (900 to 1500 ° C.), and at the same time, crystallization occurs during the reaction holding time to synthesize phosphor powder. At this time, the temperature reactor 41 is installed in the tube reactor in which the reaction takes place, the reaction holding time can be adjusted by the inner diameter and the length of the tube, the length of the tube is used 1 to 2 meters. The material of the reactor is mainly selected from a quartz tube, mullite or alumina tube.

특히, 본 발명은 선택적으로 상기 고온 튜브 반응장치와 같은 목적으로 화염반응기를 사용할 수도 있는데, 이는 연료와 산소의 분사에 의하여 불꽃을 형성시켜 이를 반응에 이용한다. 화염반응기의 경우는 연소가스 즉 프로판가스 또는 에틸렌 가스와 산소 가스의 소비량에 따라 온도를 조절하며, 불꽃을 통과하면서 반응이 일어난다. 따라서, 본 발명에서는 분사장치로부터 분사된 액적을 고온의 불꽃속으로 직접 분사시켜 형광물질을 반응시킴으로써, 결정성이며 분말형태로서 조성비가 다른 형광물질을 얻을 수 있다.In particular, the present invention may optionally use a flame reactor for the same purpose as the high temperature tube reactor, which forms a flame by injection of fuel and oxygen and uses it for the reaction. In the case of the flame reactor, the temperature is controlled according to the consumption of combustion gas, that is, propane gas or ethylene gas and oxygen gas, and the reaction occurs while passing through the flame. Therefore, in the present invention, by directly spraying the droplets injected from the injector into a high-temperature flame to react the fluorescent material, it is possible to obtain a fluorescent material having a crystalline and powder composition having a different composition ratio.

본 발명의 검출기(5)는 상기와 같은 단계를 거쳐 얻어진 분말의 유무를 판별하여 분말 회수장치의 작동여부를 판단하는데 이용한다.The detector 5 of the present invention is used to determine the operation of the powder recovery apparatus by determining the presence or absence of the powder obtained through the above steps.

또한, 상기 분말 회수장치(6)는 필터, 컴퓨터로 제어되는 필터가 적재된 회전식 벨트로 구성된다. 이는 검출기(5)가 반응관에서 나오는 분말의 유무를 판단한 후에, 서로 다른 필터로 분말들이 포집되도록 한다. 필터는 진공장치에 연결되어 있고, 진공펌프에 의하여 진공이 유지되면 분말이 곧바로 포집된다.In addition, the powder recovery device 6 is composed of a rotary belt loaded with a filter, a computer-controlled filter. This allows the powders to be collected by different filters after the detector 5 determines the presence or absence of powder from the reaction tube. The filter is connected to a vacuum apparatus, and the powder is immediately collected when the vacuum is maintained by the vacuum pump.

이때, 포집되지 않은 분말과 여액은 폐액 및 폐분말 회수장치(8)를 통하여 수거하도록 되어 있다.At this time, the uncollected powder and the filtrate are collected through the waste liquid and the waste powder recovery apparatus 8.

그리고, 상기 모든 장치들은 컴퓨터(9)로 제어된다.And all the above devices are controlled by the computer 9.

이상과 같이 설명한 기상 조합화학 합성장치를 이용하여 형광물질의 금속산화물을 제조하면, 수십 mg부터 수g 까지 조성이 다른 분말을 각각 수십에서 수백 개를 연속적으로 얻을 수 있다. 또한, 기상 조합화학 장치로부터 제조된 금속산화물을 결정성을 향상시킬 목적으로, 후 열처리하면 입자가 균일하고 형상이 제어된 구형의 형광물질을 얻을 수 있고, 분말 형태이므로 물성평가의 결과를 신뢰할 수 있다. 상기 장치는 유전체, 자성체, 초전도체, 전극재료 및 촉매 중에서 선택된 다성분계 산화물의 조성비 탐색에 이용 가능하다.When the metal oxide of the fluorescent material is manufactured using the gas phase combined chemical synthesis apparatus described above, tens to hundreds of powders having different compositions from tens of mg to several g can be obtained continuously. In addition, for the purpose of improving the crystallinity of the metal oxide prepared from the gas phase combination chemical apparatus, after the post-heat treatment, a spherical fluorescent substance with uniform particles and a controlled shape can be obtained. have. The apparatus can be used to search for composition ratios of multicomponent oxides selected from dielectrics, magnetic materials, superconductors, electrode materials and catalysts.

실시예 1Example 1

제안된 장치를 통해서 유로피움이 도핑된 이트리윰 산화물 형광체들을 검색하였다. 용액의 농도는 1M 이었으며 유로피움의 도핑농도는 6 몰%였다. 최적의 발광 특성을 가지는 형광체 분말들의 제조를 위해 첨부도면 도 1의 본 장치를 통해서 최적의 융제 및 융제의 첨가량을 검색하고자 하였다. 본 실시예에서는반응기 온도가 1300 ℃에서 융제로 사용된 붕산의 첨가량의 변화에 따라 얻어진 분말들의 발광 특성을 비교하고자 하였다. 붕산의 첨가량은 질량비로 0에서 최대 40%까지 1%단위씩 증가시키면서 연속적으로 제조하였다. 이때 얻어지는 분말들의 형태, 결정화도 및 발광특성들을 통해서 최적의 제조 조건을 검색하고자 하였다.The proposed device was used to search for Yttrium oxide phosphors doped with europium. The concentration of the solution was 1 M and Europium had a doping concentration of 6 mol%. In order to manufacture phosphor powders having optimal luminescence properties, the present inventors of FIG. 1 tried to search for the optimum amount of flux and flux. In this embodiment, it was intended to compare the luminescence properties of the powders obtained by the change of the amount of boric acid used as a flux at the reactor temperature of 1300 ℃. The amount of boric acid added was continuously produced in 0% up to 40% in 1% increments. At this time, the optimum manufacturing conditions were searched through the form, crystallinity and luminescence properties of the powders obtained.

도 2는 대표적으로 융제인 붕산의 첨가량이 0, 5, 10%일 때 제조되어진 Y2O3:Eu 형광체 분말들의 전자현미경 사진들을 나타낸다. 융제의 첨가가 분말의 형태 특성에는 많은 변화를 주지 않았다. 도 3은 얻어진 분말들의 빛 발광 특성을 나타낸다. 융제의 첨가량이 10%일 때 최대를 나타내며 첨가량이 증가할수록 발광 휘도는 감소하였다.2 shows electron micrographs of Y 2 O 3 : Eu phosphor powders prepared when the amount of boric acid, typically flux, is 0, 5, 10%. The addition of flux did not significantly change the morphological properties of the powder. 3 shows the light emission characteristics of the powders obtained. When the addition amount of the flux was 10%, the maximum was reached, and the emission luminance decreased as the addition amount was increased.

실시예 2Example 2

형광체 분말의 종류 및 제조조건은 실시예 1과 동일하되, 단지 융제의 종류로서 Na2CO3를 사용하였다. 도 4는 각각 융제인 Na2CO3가 0, 10, 20%일 때 제조되어진 Y2O3:Eu 형광체 분말들의 전자현미경 사진들 나타낸 것이다. 경우에 있어서는 융제의 첨가가 분말의 형상에 많은 영향을 미쳤다. 즉, 융제를 첨가하지 않은 경우에 있어서는 구형의 형상을 유지한 반면에 융제를 첨가한 경우에는 분말이 고온에서 일부 용해하여 구형의 형상이 일그러졌다.The kind and production conditions of the phosphor powder were the same as in Example 1 except that Na 2 CO 3 was used as the kind of flux. FIG. 4 shows electron micrographs of Y 2 O 3 : Eu phosphor powders prepared when the flux of Na 2 CO 3 is 0, 10, and 20%, respectively. In some cases, the addition of fluxes greatly influenced the shape of the powder. That is, when no flux was added, the spherical shape was maintained, whereas when the flux was added, the powder partially dissolved at high temperature, and the spherical shape was distorted.

도 5는 분말들의 발광 특성을 나타낸 것이다. 도 5에 나타낸 것처럼 분무열분해법에서의 제조 온도나 열처리 온도 등에서 최적의 융제 첨가량이 다름을 알 수 있다. 본 실시예에서도 보았지만 개발된 장치는 짧은 시간에 수십 개의 시료 분말들을 연속적으로 제조가 가능하기 때문에 새로운 형광물질의 검색이라든지 기존 형광물질 최적화 등에 다양하게 사용되어질 수 있다.5 shows the light emission characteristics of the powders. As shown in FIG. 5, it can be seen that the optimum amount of flux added varies depending on the production temperature, the heat treatment temperature, and the like in the spray pyrolysis method. Although the present apparatus has been seen in the present embodiment, since the dozens of sample powders can be manufactured continuously in a short time, it can be used in various ways such as searching for new fluorescent materials or optimizing existing fluorescent materials.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 기상 조합화학 합성장치를 이용하면 다음과 같은 이점이 있다.As described above, using the gas phase combined chemical synthesis apparatus provided in the present invention has the following advantages.

1. 형광물질의 금속산화물을 용액으로부터 기상 반응시켜 제조하기 때문에 균일한 조성의 형광물질의 제조가 가능하다.1. Since the metal oxide of the fluorescent material is produced by the gas phase reaction from the solution, it is possible to produce the fluorescent material with a uniform composition.

2. 고온 튜브 반응기나 화염반응기를 이용하므로 금속산화물이 결정성을 갖고 분산이 잘되는 분말로 제조할 수 있다.2. It can be made into powder with high crystallinity and good dispersion because of using high temperature tube reactor or flame reactor.

3. 컴퓨터로 제어되는 주입장치와 포집 장치를 이용하므로 일정한 간격으로 조성비가 다른 형광물질의 금속산화물을 연속적으로 제조할 수 있다.3. By using computer-controlled injection device and collection device, it is possible to continuously manufacture metal oxides with different composition ratios at regular intervals.

4. 여러 가지 용액을 동시에 사용할 수 있으므로 다성분계의 형광물질의 탐색에 효과적이다.4. It is effective to search multi-component fluorescent materials because several solutions can be used at the same time.

5. 합성된 금속산화물이 결정성이 다소 없어도 분말형태로 얻어지기 때문에 후열처리를 하여도 분산성이 좋은 형광물질을 제조할 수 있다.5. Since the synthesized metal oxide is obtained in the form of powder even though there is little crystallinity, it is possible to prepare a fluorescent material having good dispersibility even after the post heat treatment.

6. 후열처리하여 최적의 형광물질을 분말상으로 얻을 수 있으므로 형광특성을 평가한 결과를 표시소자의 응용에 그대로 적용할 수 있다.6. Since the optimal fluorescent substance can be obtained in the form of powder by post-heat treatment, the result of evaluating the fluorescence characteristics can be applied to the application of the display device as it is.

Claims (10)

여러 가지 금속이온 용액을 일정량 저장할 수 있는 다수개의 용액저장장치와,A plurality of solution storage device for storing a certain amount of various metal ion solution, 이송관, 컴퓨터로 제어되는 회전속도감응모터, 이송관이 들어있는 펌프 헤드로 구성된 일정 농도의 금속이온용액을 일정한 속도로 일정한 시간동안 주입할 수 있는 용액주입장치와,A solution injection device capable of injecting a metal ion solution of a certain concentration consisting of a transfer tube, a computer controlled rotational speed motor, and a pump head containing the transfer tube at a constant speed for a predetermined time; 고온 튜브 반응기 또는 화염반응기에 주입되는 용액을 액적으로 분사할 수 있는 분사장치와,An injector capable of injecting droplets of the solution injected into the hot tube reactor or flame reactor, 석영관 또는 세라믹관이 장착된 기상반응이 이루어지는 고온 튜브 반응 장치 또는 화염반응기와,A high temperature tube reactor or flame reactor in which a gas phase reaction in which a quartz tube or a ceramic tube is mounted is performed, 분말의 유무를 판별하여 분말 회수장치의 작동여부를 판단하는 검출기와,A detector for determining the operation of the powder recovery apparatus by determining the presence or absence of powder; 진공펌프에 연결된 필터와 컴퓨터로 제어되는 필터가 적재된 회전식 벨트로 구성된 연속 분말 포집 장치와,A continuous powder collection device consisting of a rotary belt loaded with a filter connected to a vacuum pump and a computer controlled filter; 포집되지 않은 분말과 여액을 수거하도록 되어 있는 폐액 및 폐분말 회수장치와,A waste and waste powder recovery device adapted to collect uncollected powder and filtrate, 그리고 전체를 제어하는 컴퓨터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.And a chemical composition control device for exploring the composition ratio of the fluorescent substance and for producing a powder. 제 1 항에 있어서, 상기 용액저장장치에 저장하는 금속이온 용액은 금속질산염, 금속아세트산염, 그리고 금속착물 용액 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.The apparatus of claim 1, wherein the metal ion solution stored in the solution storage device is selected from metal nitrate, metal acetate, and metal complex solution. . 제 1 항에 있어서, 상기 용액주입장치는 컴퓨터로 제어되는 회전속도감응모터에 의하여 서로 다른 금속이온 용액의 주입속도를 조절하여 각 조성비에 맞도록 서로 다른 금속이온 용액을 동시에 주입하도록 된 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.The method of claim 1, wherein the solution injection device is to control the injection speed of the different metal ion solution by a computer-controlled rotational speed-sensing motor to simultaneously inject different metal ion solutions to match each composition ratio Gas phase combined chemical synthesis apparatus for the composition ratio search and powder production of the fluorescent material. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 용액주입장치는 주사기 형태이며, 컴퓨터로 제어되는 모터에 의해 선형의 힘을 가하여 반응용액의 주입속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.According to claim 1 or 3, wherein the solution injection device is in the form of a syringe, the composition ratio search and powder of the fluorescent material, characterized in that for controlling the injection rate of the reaction solution by applying a linear force by a motor controlled by a computer Vapor combination chemical synthesis apparatus for manufacturing. 제 1 항에 있어서, 상기 분사장치는 공기노즐 및 초음파 노즐 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.The apparatus of claim 1, wherein the injector is selected from an air nozzle and an ultrasonic nozzle. 제 1 항에 있어서, 상기 고온 튜브 반응 장치의 튜브 길이는 1∼2 미터인 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.According to claim 1, wherein the tube length of the high-temperature tube reaction apparatus is a gas phase combined chemical synthesis apparatus for the composition ratio search and powder production of the fluorescent material, characterized in that 1 to 2 meters. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 고온 튜브 반응 장치의 재질은 석영관, 뮬라이트 또는 알루미나관 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.The apparatus of claim 1 or 6, wherein the material of the high temperature tube reaction apparatus is selected from a quartz tube, a mullite, or an alumina tube. 제 1 항에 있어서, 상기 화염반응기에서는 분사장치로부터 형성된 액적이 연료와 산소의 분사에 의하여 형성된 불꽃속으로 직접 분사되어 반응이 이루어지는 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.The method of claim 1, wherein in the flame reactor, the droplets formed from the injector are directly injected into the flame formed by the injection of fuel and oxygen, and the reaction is performed. Synthesis device. 제 1 항에 있어서, 상기 연속 분말 포집 장치는 조성비가 다른 산화물을 연속적으로 합성한 후 감지기로 분말을 선별하여 필터로 각각 회수할 수 있도록 컴퓨터로 제어되는 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.The method of claim 1, wherein the continuous powder collecting device is a computer-controlled composition ratio of the fluorescent material characterized in that the computer is controlled so as to continuously synthesize the oxide having a different composition ratio, and then to collect the powder by the detector and recover each with a filter. Vapor combination chemical synthesis apparatus for manufacturing. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 유전체, 자성체, 초전도체, 전극재료 및 촉매 중에서 선택된 다성분계 산화물의 조성비 탐색에 이용 가능한 것을 특징으로 하는 형광물질의 조성비 탐색 및 분말 제조를 위한 기상 조합화학 합성장치.The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is used to search for a composition ratio of a multi-component oxide selected from a dielectric, a magnetic material, a superconductor, an electrode material, and a catalyst.
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