KR20090083047A - 산화물 나노 형광체 제조 방법 - Google Patents

산화물 나노 형광체 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은:
(a) 금속 전구체 용액을 준비하는 단계;
(b) 상기 금속 전구체 용액에 다공성 고분자 물질을 함침하는 단계; 및
(c) 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 산화물 나노 형광체 제조 방법으로서, 상기 (c) 단계의 열처리는 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 분당 100℃ 이상의 고속의 승온 속도로 500℃ 이상으로 가열하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법을 제공한다.
나노 형광체

Description

산화물 나노 형광체 제조 방법{Method for preparing oxide nano phosphors}
본 발명은 산화물 나노 형광체 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 균일한 입도 분포를 얻을 수 있고, 단순한 공정으로 인하여 경제성 있는 산화물 나노 형광체 제조 방법에 관한 것이다.
형광체란 에너지 자극에 의하여 발광하는 물질로서, 일반적으로 수은 형광 램프, 무수은 형광 램프 등과 같은 광원, 전자 방출 소자, 플라즈마 디스플레이 패널 등과 같은 각종 소자에 사용되고 있으며, 새로운 멀티미디어 기기의 개발과 더불어 향후에도 다양한 용도로 이용될 전망이다.
나노 형광체란 나노 사이즈의 형광체를 일컫는 것으로서, 상기 종래 벌크 사이즈 형광체에 비하여 광 산란 효과를 낮출 수 있는 장점이 있다.
나노 형광체가 갖추어야 할 요건으로는 작은 크기, 입자 간 분리성, 우수한 발광 효율을 들 수 있다. 하지만 작고 잘 분리된 형광체를 제조하다 보면 발광효율이 많이 떨어지는 것이 일반적이며 발광 효율을 높이기 위해 소성 온도를 높이거나 시간을 늘리면 형광체 입자 간 응집이 일어나 나노 형광체가 더 이상 나노가 아니게 되는 것이 기존 나노 형광체 제조 분야의 기술적 장애 상황이었다. 더욱이, 혼합, 건조, 하소, 분쇄에 이르는 장시간의 공정 또한 장애 요인이다. 이를 극복하기 열 분무법이나 레이저 결정화법이 대안으로 제시되고는 있으나 우수한 특성에도 불구하고 높은 설비비와 운영비, 대량 제조의 어려움 등으로 사용에 많은 제약이 따르고 있는 것 또한 사실이다.
본 발명의 목적은 경제성 있는 공정이면서, 입도 분포가 균일한 산화물 나노 형광체를 합성할 수 있는 산화물 나노 형광체 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 산화물 나노 형광체 제조 방법에 의해 제조된 산화물 나노 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명은:
(a) 금속 전구체 용액을 준비하는 단계;
(b) 상기 금속 전구체 용액에 다공성 고분자 물질을 함침하는 단계; 및
(c) 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 산화물 나노 형광체 제조 방법으로서, 상기 (c) 단계의 열처리는 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 분당 100℃ 이상의 고속의 승온 속도로 500℃ 이상으로 가열하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 다공성 고분자 물질은 셀룰로즈계 펄프이다.
본 발명은 또한 상기 산화물 나노 형광체 제조 방법에 따라 제조된 산화물 나노 형광체를 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은:
(a) 금속 전구체 용액을 준비하는 단계;
(b) 상기 금속 전구체 용액에 다공성 고분자 물질을 함침하는 단계; 및
(c) 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 산화물 나노 형광체 제조 방법으로서, 상기 (c) 단계의 열처리는 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 분당 100℃ 이상의 고속의 승온 속도로 500℃ 이상으로 가열하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서는, 다공성 고분자 물질을 전구체 형성의 템플릿으로 사용하기 때문에 초기 입자의 크기를 극도로 제한하고, 또한, 이를 고속으로 열처리함으로써 응집이 억제된 수십 또는 수백 나노의 균일한 입도 분포를 가지는 산화물 나노 형광체의 합성이 가능하며, 이러한 산화물 나노 형광체는 예를 들면, 벌크 형광체와 비슷한 정도의 우수한 발광 효율을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 산화물 나노 형광체 제조 방법은 기존 형광체 분말의 제조 방법에 비하여, 그 공정이 단순화될 뿐만 아니라, 고가의 재료와 설비를 필요로 하지 않아 경제적으로도 유리한 방법이라 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 산화물 나노 형광체 제조 방법에 의해 제조된 산화물 나노 형광체는 그 입도 분포가 균일하기 때문에 조명 또는 디스플레이 발광 소자 적용시 우수한 발광 효율을 가질 수 있다.
상기 방법을 본 발명의 일 구현예에 따라 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 형광체를 구성할 금속의 전구체 화합물은 준비하여, 이를 용매와 혼합하여 직접 녹이거나 산또는 염기를 이용하여 녹여 이들의 혼합 용액을 준비한다.
상기 금속 전구체 화합물의 예를 들면, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Al, Ga, B, Y, Gd, Eu, Ce, Pr, Dy, Tm, Tb, Yb, Sm, Er, Bi, Sb, Ge, Si 또는 Sn의 카보네이트, 나이트레이트, 클로라이드, 하이드록사이드, 옥살레이트, 아세테이트 또는 옥사이드이거나, 또는 테트라에틸오르쏘실리케이트 (TEOS), 테트라메틸오르쏘실리케이트 (TMOS), H3BO3, NH4B5O8, H3PO4, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4, (NH4)3PO4, VO(SO4), Na3VO4, NaVO3, NH4VO3 또는 Na2(NH4)4V10O28 이거나, 이들로부터 선택된 둘 이상의 화합물일 수 있다.
최종 산화물 나노 형광체의 몰비를 조절하기 위하여는 상기 금속 전구체 화합물의 첨가량을 조절함으로써 용이하게 수행할 수 있다.
금속 전구체 용액의 용매로서 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 글리세롤 등이 있고, 또한, 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 제조 방법은 예를 들면, (Gd,Y,Sc,Lu,La)BO3:Eu3 +, (Gd,Y,Sc,Lu,La)2O3:Eu3+, (Gd,Y,Sc,Lu,La)(P,V)O4:Eu3 +, (Ca,Sr,Ba)2P2O7:Eu2 +,Mn2 +, (Ca,Sr,Ba)5(PO4)3(Cl,F,Br,OH):Eu2+,Mn2+, ZnSiO3:Mn2 +, (Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu2 +,Mn2 +, (Ca,Sr,Ba)Al2O4:Eu2+, (Ca,Sr,Ba)BPO5:Eu2 +,Mn2 +, Y3Al5O12:Ce3 +, (Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu2 +, (Ca,Sr,Ba)3SiO5:Eu2+ 등 다양한 산화물 형광체의 합성에 사용될 수 있다. 이들 형광체의 금속 전구체 화합물의 구체적인 예를 들면, YCl3, VO(SO4), H3PO4, EuCl3, a3VO4, H3PO4, H3BO3, Al(NO3)3, Sr(NO3)2, Ca(NO3)2, Ba(NO3)2, MgCl2, CeCl3, TbCl3, 테트라에틸오르쏘실리케이트 (TEOS) 등이다.
상기와 같이 제조된 금속 전구체 용액에 다공성 고분자 물질을 함침시킨다.
다공성 고분자 소재는 금속 전구체 용액을 잘 흡수하는 특성이 있는 물질로서, 비정질 또는 결정질의 셀룰로즈, 목재, 펄프, 아세테이트 및 레이온 셀로판으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 매트릭스를 포함하며, 미세한 고분자 소재로는 셀로판, 목재 등의 미세 셀 구조를 갖는 소재가 바람직하다. 이 중에서 셀룰로즈계 펄프가 더욱 바람직하다.
본 단계에서는 금속 전구체 용액을 다공성 고분자 물질에 함침시킴으로써, 고분자 소재의 작은 미세한 포어 내에 금속 전구체 용액이 흡수되고 이것을 건조하게 되면 비정질의 미세한 분말이 포어 내에서 형성될 수 있다.
상기 다공성 고분자 물질의 미세 셀 구조 내에 포함된 포어는 바람직하게는 20 nm 이하의 평균 직경을 갖는다. 상기 포어 내에 금속 전구체 용액을 머금을 수 있게 되는데, 포어의 크기가 상기와 같이 미세하기 때문에, 나노 형광체 제조 과정에 있어서 초기 입자의 제어가 가능하다.
다공성 고분자 물질 중에 금속 전구체 용액의 함침시, 금속 전구체 용액과 다공성 고분자 물질의 중량비는 다양하게 조절할 수 있으나, 바람직하게는 함침되는 금속 전구체 용액과 다공성 고분자 물질의 중량비를 약 1:1로 유지시킨다. 또한, 금속 전구체 용액을 다공성 고분자 물질에 함침하는데 있어 진공처리를 하게 되면 다공성 고분자 물질 내의 미세한 결정 속으로 상기 금속 전구체 용액이 잘 스며들게 되어 수율을 높일 수 있다.
충분히 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 꺼내어, 여분의 금속 전구체 용액을 제거한다. 상기 다공성 고분자 물질의 표면에 과량의 금속 전구체 용액이 있으면 건조된 후에 다공성 고분자 물질의 표면에 결정이 석출되거나 큰 덩어리의 염이 형성되어, 균일한 크기의 분말을 얻을 수 없게 되기 때문이다. 여분의 금속 전구체 용액을 제거하는 방법으로, 예를 들면, 원심분리기나 롤러에 의한 압축수단 등에 의하여 여분의 금속 전구체 용액을 제거할 수 있다. 한편, 상기 압축수단 등에 의해 제거되는 여분의 금속 전구체 용액을 본 발명의 산화물 나노 형광체 제조 방법에 재사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기와 같이 여분의 금속 전구체 용액이 제거된, 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 건조시키는 단계를 더 포함한다. 상기 건조 단계를, 바람직하게는 25 ~ 200℃에서 5 ~ 120분 동안 수행한다. 이와 같은 건조 단계를 거치면서, 다공성 고분자 물질 내의 금속 전구체 용액은 대부분이 그 수분이 제거되면서 금속 전구체 화합물 분말로 존재하게 된다.
이어서, 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 분당 100℃ 이상의 승온 속도로 가열하고 500 ~ 1500℃에서 10분에서 3시간 가량 고속 열처리한다. 이러한 열처리 과정 중에서 다공성 고분자 물질은 소각되어 사라지게 되고, 다공성 고분자 물질의 셀 내에 존재하는 금속 전구체 용액 또는 금속 전구체 용액 화합물 분말은 산화되어 산화물 형광체로 합성된다.
본 발명의 산화물 나노 형광체 제조 방법은 상기의 고속 열처리로 인하여 다공성 고분자 물질이 소각되기 전 또는 소각과 동시에 산화물 형광체가 합성되기 때문에, 다공성 고분자 물질의 셀 내의 입자 크기가 유지되게 되어 형광체 입자 간 응집 형성을 방지하는데 매우 효과적인 방법이 된다.
고속 열처리를 수행하는 기구로서 공지된 일반적인 형태의 기구가 사용가능하다. 예를 들면, 일반 전기로, RF 전기로, Microwave 전기로 등 다양한 형태의 전기로를 사용할 수 있다.
상기 열처리 온도는 바람직하게는 사용하는 재료, 즉, 금속 전구체 화합물과 다공성 고분자 물질에 따라 변하지만, 다공성 고분자 물질을 고온로에 넣는 온도는 최소한 다공성 고분자 물질이 연소되는 온도와 핵생성이 일어나는 온도보다 높아야 한다.
상기 열처리 온도를 위한 초기 주변 온도가 500℃ 미만인 경우, 다공성 고분자 물질이 소각되지 않아 찌꺼기가 남게 되며 물질의 핵생성 조차 제대로 일어나지 않기 때문에 올바른 형광체가 형성되지 못하는 문제점이 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 (c) 단계의 열처리 온도는 700 ~ 1300℃이다.
상기 고속 열처리를 수행하는 방법을 예를 들어 설명하면, 전기로를 미리 700 ~ 1300℃의 온도로 가열한 후, 그 온도를 유지한 상태에서 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 전기로에 신속히 투입하여 고속 열처리를 수행할 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 (c) 단계의 열처리를 10분 내지 2 시간 동안 수행한다.
상기 열처리하여 얻은 결과물을 후처리하여 최종 산화물 나노 형광체를 얻는다.
상기 후처리로서, 700 ~ 1300℃에서 로냉 (furnace cooling)시킨 후, 분쇄하는 단계를 거칠 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 산화물 나노 형광체 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고속 열처리 과정에서 다공성 고분자 물질의 소각과 형광체의 핵형성 과정이 비슷한 시기에 진행될 수 있음을 가시적으로 보여주는 시간에 따른 온도 변화 그래프와 일반적인 액상 전구체법에서 다공성 고분자 물질의 소각 시점 및 형광체의 핵형성 시작 시점이 시간적인 차이를 두고 형성됨을 보여주는 시간에 따른 온도 변화 그래프를 도시한 것이다.
도 3은 셀룰로즈 펄프의 TG, DTA 그래프로서, 상기 그래프로부터 셀룰로즈 펄프가 약 300 - 500℃에서 연소됨을 확인할 수 있다. 또한, 상기 연소 에너지가 또한 형광체 합성에도 기여하는 것으로 보인다.
본 발명은 또한 상기 본 발명에 따른 산화물 나노 형광체 제조 방법에 따라 제조된 산화물 나노 형광체를 제공한다.
상기 본 발명의 산화물 나노 형광체 제조 방법에 따라 제조된 산화물 나노 형광체는 나노 사이즈의 형광체로서 제조과정에서 응집을 최대한 방지하였기 때문에 그 입도 분포가 매우 균일하다.
바람직하게는, 본 발명의 산화물 나노 형광체 입자의 중량 백분율 10%에 해당하는 평균 입경 (D10)과 중량 백분율 90%에 해당하는 평균 입경 (D90)과의 차이가 50 내지 1400 nm이다.
D10은 전술한 바와 같이 입자의 중량 백분율 10%에 해당하는 평균 입경을 의미하고, D90은 입자의 중량 백분율 90%에 해당하는 평균 입경을 의미한다. D10 및 D90은 당업자에게 널리 공지된 방법으로 측정될 수 있고, 예를 들면, TEM 사진으로부터 측정할 수 있다. 다른 방법의 예를 들면, Zetamaster (Malvern)과 같은 측정장치를 이용하여 측정한 후, 데이터 분석을 실시하여 각각의 사이즈 범위에 대하여 입자수가 카운팅되며, 이로부터 계산을 통하여 D10 및 D90은 쉽게 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 산화물 나노 형광체 입자에 있어서, 바람직하게는, 상기 D10은 50 내지 1500 nm이다. 바람직하게는, 상기 D90은 100 내지 800 nm이다.
D10과 D90의 차이값이 크다는 것은 개별 입자의 입경 분포가 넓은 범위에 걸쳐 존재함을 의미하고, D10과 D90의 차이값이 작다는 것은 개별 입자의 입경 분포가 좁은 범위에 걸쳐 존재함을 의미한다. 따라서, 만약 D10과 D90의 차이가 1400 nm를 초과하면, 입자 간의 덩어리가 많이 생성되어, 큰 입경의 입자를 다량 포함하고 있음을 의미하게 되므로 바람직하지 못하다. D10과 D90의 차이값이 0이라는 것 은 모든 입자의 입경이 거의 동일하게 생성된 것을 의미하는데, 현실적으로 용이하지는 않다. 상기 산화물 나노 형광체는 상기 D10과 D90의 차이값이 적어도 50 nm 정도이다.
또한, 바람직하게는 상기 산화물 나노 형광체의 평균 입경은 100 내지 800 nm이다.
본 발명에 따른 나노 형광체는 UV/Blue LED, CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), PDP, FED, EL 소자 등 각종 조명 및 디스플레이용 발광 소자 나노 형광체에 적용할 수 있다.
이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
0.3M YCl3·xH2O 수용액 30.15g, 0.3M VO(SO4)·xH2O 수용액 9.38g, H3PO4 1.37g, 0.3M EuCl3·xH2O 수용액 1.68g을 혼합하였다. 투명한 혼합한 용액 10g에 (C6H10O6)n의 셀룰로즈로 구성된 펄프 10g을 3 시간 동안 함침시킨 후, 여분의 금속염 수용액을 제거하고 90℃에서 1 시간 건조하였다. 1150℃까지 승온된 전기로에 금속염을 포함하고 있는 펄프를 넣고 1 시간 유지 후 로냉시켰다. 얻어진 분말을 유발에서 분쇄하여 Y(P,V)O4:Eu3 + 나노 형광체를 획득하였다.
비교예 1
0.3M YCl3·xH2O 수용액 30.15g, 0.3M VO(SO4)·xH2O 수용액 9.38g, H3PO4 1.37g, 0.3M EuCl3·xH2O 수용액 1.68g을 혼합하였다. 투명한 혼합한 용액 10g에 (C6H10O6)n의 셀룰로즈로 구성된 펄프 10g을 3시간 동안 함침시킨 후, 여분의 금속염 수용액을 제거하고 90 ℃에서 1시간 건조하였다. 금속염을 포함하고 있는 펄프를 전기로에 넣고 10℃/min 의 승온 속도로 1150℃까지 총 115분 승온 후, 1시간 유지 후 로냉 시켰다. 얻어진 분말을 유발에서 분쇄하여 Y(P,V)O4:Eu3 + 형광체를 획득하였다.
도 4는 실시예 1에 의해 제조된 Y(P,V)O4:Eu3 + 나노 형광체 및 상용 벌크 형광체 각각에 대하여 254 nm 파장에서 여기한 발광 특성을 나타낸 그래프이다. 실시예 1의 경우가 상용 벌크 형광체 비하여 우수한 발광 특성을 보이고 있음을 확인할 수 있었다.
도 5는 실시예 1에 의해 제조된 Y(P,V)O4:Eu3 + 나노 형광체의 SEM 이미지이다.
도 6은 비교예 1에 의해 제조된 Y(P,V)O4:Eu3 + 나노 형광체의 SEM 이미지이다.
도 7은 실시예 1에 의해 제조된 Y(P,V)O4:Eu3 + 나노 형광체의 TEM 이미지이다.
도 8은 실시예 1에 의해 제조된 Y(P,V)O4:Eu3 + 나노 형광체의 입자 크기 분포를 측정한 그래프이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 산화물 나노 형광체 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2는 본 발명 및 공지된 액상 전구체법에서의 시간에 따른 온도 변화 그래프를 도시한 것이다.
도 3은 셀룰로즈 펄프의 TG, DTA 그래프이다.
도 4는 형광체 Y(P,V)O4:Eu3 +를 254 nm 파장에서 여기한 발광 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 따른 산화물 나노 형광체의 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 산화물 나노 형광체의 SEM 이미지이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 산화물 나노 형광체의 TEM 이미지이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 산화물 나노 형광체의 입자 크기 분포를 측정한 그래프이다.

Claims (14)

  1. (a) 금속 전구체 용액을 준비하는 단계;
    (b) 상기 금속 전구체 용액에 다공성 고분자 물질을 함침하는 단계; 및
    (c) 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 산화물 나노 형광체 제조 방법으로서, 상기 (c) 단계의 열처리는 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 분당 100℃ 이상의 고속의 승온 속도로 500℃ 이상으로 가열하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 물질이 비정질 또는 결정질의 셀룰로즈, 목재, 펄프, 아세테이트 및 레이온 셀로판으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 매트릭스인 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 물질의 포어는 평균 직경이 20 nm 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 물질이 셀룰로즈계 펄프인 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 전구체 용액의 용매로서 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 다이에틸렌글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 열처리는 주변 온도 500 내지 1500℃의 환경에 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 투입하여 수행하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 열처리를 10분 내지 3 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 금속 전구체 용액에 포함되는 금속 전구체 화합물이 Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Al, Ga, B, Y, Gd, Eu, Ce, Pr, Dy, Tm, Tb, Yb, Sm, Er, Bi, Sb, Ge, Si 또는 Sn의 카보네이트, 나이트레이트, 클로라이드, 하이드록사이드, 옥살레이트, 아세테이트 또는 옥사이드이거나, 또는 테트라에틸오르쏘실리케이트 (TEOS), 테트라메틸오르쏘실리케이트 (TMOS), H3BO3, NH4B5O8, H3PO4, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4, (NH4)3PO4, VO(SO4), Na3VO4, NaVO3, NH4VO3 또는 Na2(NH4)4V10O28 이거나, 이들로부터 선택된 둘 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 금속 전구체 화합물이 YCl3, VO(SO4), H3PO4, EuCl3, Na3VO4, H3PO4, H3BO3, Al(NO3)3, Sr(NO3)2, Ca(NO3)2, Ba(NO3)2, MgCl2, CeCl3, TbCl3 및 테트라에틸오르쏘실리케이트 (TEOS)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 열처리 전에 미리 상기 금속 전구체 용액을 머금은 다공성 고분자 물질을 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 건조 단계는 25 ~ 200℃에서 5 ~ 120분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 열처리하여 얻은 결과물을 건조 및 소성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체 제조 방법.
  13. 입자의 중량 백분율 10%에 해당하는 평균 입경 (D10)과 중량 백분율 90%에 해당하는 평균 입경 (D90)과의 차이가 50 내지 1400 nm인 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체.
  14. 제13항에 있어서, 조명용 또는 디스플레이 발광 소자용인 것을 특징으로 하는 산화물 나노 형광체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI518170B (zh) * 2013-12-26 2016-01-21 奇美實業股份有限公司 螢光粉體與發光裝置
CN107863503B (zh) * 2017-10-12 2020-09-11 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种改性硅酸铁锂正极材料的制备方法
CN115286155B (zh) * 2022-08-05 2023-04-18 山东滋润高品质净水科技有限责任公司 山泉水的脱硼处理方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6383519B1 (en) * 1999-01-26 2002-05-07 Vita Special Purpose Corporation Inorganic shaped bodies and methods for their production and use
US20030129311A1 (en) * 2002-01-10 2003-07-10 Wen-Chiang Huang Method of producing quantum-dot powder and film via templating by a 2-d ordered array of air bubbles in a polymer
JP4378513B2 (ja) * 2003-05-29 2009-12-09 独立行政法人理化学研究所 支持体付金属ナノ粒子、金属ナノ粒子連続体およびそれらの製造方法
KR100563363B1 (ko) * 2003-12-22 2006-03-22 요업기술원 엘이디용 형광체 분말의 제조방법
KR20080058681A (ko) * 2006-12-22 2008-06-26 삼성전자주식회사 디스플레이용 적색 나노형광체 분말의 제조방법

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