JP4565985B2 - Amorphous composite oxide particles, method for producing the same, fluorescent material and phosphor - Google Patents
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Description
本発明は、非結晶質複合酸化物粒子及びその製造方法並びに蛍光材及び蛍光体に関し、更に詳しくは、球状であり、最大径が小さく且つ粒度分布の狭い非結晶質複合酸化物粒子及びその製造方法、並びに、上記非結晶質複合酸化物粒子からなる蛍光材、及び、赤色の発光効率の高い蛍光体に関する。 The present invention relates to an amorphous composite oxide particle, a method for producing the same, a fluorescent material and a phosphor, and more specifically, an amorphous composite oxide particle having a spherical shape with a small maximum diameter and a narrow particle size distribution, and the production thereof. The present invention relates to a method, a fluorescent material comprising the amorphous composite oxide particles, and a red phosphor having high luminous efficiency.
カラーブラウン管、蛍光ランプ等の蛍光体に用いられる蛍光材のうち、赤色に発色させる材料としては、ユウロピウム(Eu)で賦活した酸化イットリウム(Y2O3:Eu)、Y2O2S:Eu等からなるものが知られている。これらの材料は、原料粉末の混合物をるつぼ等の焼成用容器に入れた後、高温で長時間加熱することにより固相反応を起こさせ、それをボールミル等で微粉砕することにより製造されてきた。しかし、この方法で製造された蛍光材は不規則な形状の粒子からなっており、これを上記用途に使用した場合には、塗布して得られる蛍光膜が不均質であるために発光特性のばらつきが大きかった。
一方、上記のようなY系化合物に代わる材料についても検討されており、例えば、非特許文献1には、アルカリ性のシリカゾルと硝酸ユウロピウムとを用いてSiO2:Euとする方法が開示されている。
Among the fluorescent materials used for phosphors such as color cathode ray tubes and fluorescent lamps, materials that develop a red color include yttrium oxide (Y 2 O 3 : Eu) activated with europium (Eu), Y 2 O 2 S: Eu. The thing which consists of etc. is known. These materials have been produced by placing a mixture of raw material powders in a firing container such as a crucible, causing a solid-phase reaction by heating at a high temperature for a long time, and pulverizing it with a ball mill or the like. . However, the fluorescent material manufactured by this method is composed of irregularly shaped particles. When this is used for the above-mentioned applications, the fluorescent film obtained by coating is non-homogeneous. The variation was large.
On the other hand, materials that replace the Y-based compounds as described above have been studied. For example, Non-Patent Document 1 discloses a method of using SiO 2 : Eu using alkaline silica sol and europium nitrate. .
上記非特許文献1に開示された方法によると、Si及びEuの合計を100mol%とした場合に、Euが10mol%と少量であるのにも関わらず、シリカゾル及び硝酸ユウロピウムの混合溶液に沈殿物を生成することがあり、得られる蛍光体は、組成が不均一となり、安定した発光特性を得ることができない。
本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、球状であり、最大径が小さく且つ粒度分布の狭い非結晶質複合酸化物粒子及びその製造方法、並びに、上記非結晶質複合酸化物粒子からなり、均質で緻密な蛍光膜を容易に形成することができる蛍光材、及び、赤色の発光効率の高い構造体である蛍光体を提供することにある。
According to the method disclosed in Non-Patent Document 1, when the total amount of Si and Eu is 100 mol%, the precipitate is precipitated in a mixed solution of silica sol and europium nitrate even though Eu is as small as 10 mol%. The resulting phosphor has a non-uniform composition, and stable light emission characteristics cannot be obtained.
An object of the present invention is to solve the above-described problems, and is spherical, has a small maximum diameter and a narrow particle size distribution, a method for producing the same, and the above non- An object of the present invention is to provide a fluorescent material composed of crystalline composite oxide particles and capable of easily forming a homogeneous and dense fluorescent film, and a fluorescent material which is a red structure having a high luminous efficiency.
本発明者らは上記目的を達成すべく、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
本発明は以下に示される。
1.希土類元素を含む化合物と、酸性のシリカゾルとを含有する混合溶液を霧化して液滴とする工程と、該液滴を600〜1500℃で熱処理する工程とを備えることを特徴とする非結晶質複合酸化物粒子の製造方法。
2.上記混合溶液におけるSi及び希土類元素の構成割合は、これらの合計を100mol%とした場合に、それぞれ、99〜50mol%及び1〜50mol%である上記1に記載の非結晶質複合酸化物粒子の製造方法。
3.上記希土類元素は、Eu、Tm、Er、Pr、Tb及びCeから選ばれる少なくとも1種である上記1又は2に記載の非結晶質複合酸化物粒子の製造方法。
4.上記1乃至3のいずれかに記載の製造方法により得られ、Siと、Oと、希土類元素とを含み、球状であり且つ最大径が2μm以下であることを特徴とする非結晶質複合酸化物粒子。
5.上記4に記載の非結晶質複合酸化物粒子からなることを特徴とする蛍光材。
6.上記5に記載の蛍光材を用いてなる構造体であって、基体と、この基体の少なくとも一部の表面に形成され且つ上記蛍光材を含む蛍光層とを備えることを特徴とする蛍光体。
As a result of intensive studies aimed at achieving the above object, the present inventors have completed the present invention.
The present invention is shown below.
1. An amorphous material comprising: a step of atomizing a mixed solution containing a compound containing a rare earth element and an acidic silica sol to form droplets; and a step of heat-treating the droplets at 600 to 1500 ° C. A method for producing composite oxide particles.
2. The composition ratios of Si and rare earth elements in the mixed solution are 99 to 50 mol% and 1 to 50 mol%, respectively, of the amorphous composite oxide particles according to 1 above, when the total of these is 100 mol%. Production method.
3. 3. The method for producing amorphous composite oxide particles according to 1 or 2 above, wherein the rare earth element is at least one selected from Eu, Tm, Er, Pr, Tb, and Ce.
4). An amorphous composite oxide obtained by the production method according to any one of 1 to 3 above, comprising Si, O, and a rare earth element, having a spherical shape and a maximum diameter of 2 μm or less. particle.
5). 5. A fluorescent material comprising the amorphous composite oxide particles as described in 4 above.
6). 6. A structure using the fluorescent material according to 5 above, comprising a base and a fluorescent layer formed on at least a part of the base and including the fluorescent material.
本発明の非結晶質複合酸化物粒子の製造方法は、希土類元素を含む化合物と、酸性のシリカゾルとを含有する混合溶液を霧化して液滴とする工程と、該液滴を600〜1500℃で熱処理する工程とを備えることにより、液滴1つから固体粒子1つを生成することができるため、粒度分布の狭い非結晶質複合酸化物粒子を容易に製造することができる。
本発明の非結晶質複合酸化物粒子は、球状であり且つ最大径が小さいため、これを蛍光材として用いると、均質で緻密な蛍光膜を容易に且つ薄く形成することができ、ばらつきの小さい赤色発光が得られる。また、Si及び希土類元素の構成割合を所定のものとすることにより、より高い発光効率を得ることができる。
また、本発明の蛍光体は、赤色の発光効率が高い構造体とすることができる。
The method for producing amorphous composite oxide particles according to the present invention comprises a step of atomizing a mixed solution containing a compound containing a rare earth element and an acidic silica sol to form droplets, and the droplets at 600 to 1500 ° C. In this case, it is possible to produce one solid particle from one droplet, and thus it is possible to easily produce amorphous composite oxide particles having a narrow particle size distribution.
Since the amorphous composite oxide particles of the present invention are spherical and have a small maximum diameter, when this is used as a fluorescent material, a homogeneous and dense fluorescent film can be easily and thinly formed with little variation. Red light emission is obtained. Further, by setting the constituent ratios of Si and rare earth elements to predetermined ones, higher luminous efficiency can be obtained.
In addition, the phosphor of the present invention can be a red structure having high luminous efficiency.
以下、本発明を詳しく説明する。
1.非結晶質複合酸化物粒子の製造方法
本発明の非結晶質複合酸化物粒子の製造方法は、希土類元素を含む化合物と、酸性のシリカゾルとを含有する混合溶液(以下、「原料溶液」ともいう。)を霧化して液滴とする工程(以下、「霧化工程」という。)と、該液滴を900〜1500℃で熱処理する工程(以下、「熱処理工程」という。)とを備える。
The present invention will be described in detail below.
1. Method for Producing Amorphous Composite Oxide Particles The method for producing an amorphous composite oxide particle of the present invention is a mixed solution containing a compound containing a rare earth element and an acidic silica sol (hereinafter also referred to as “raw material solution”). .) Is atomized into droplets (hereinafter referred to as “atomization step”) and a step of heat-treating the droplets at 900 to 1500 ° C. (hereinafter referred to as “heat treatment step”).
上記希土類元素としてはSc、Y、La、Ac、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuより選ばれるものであれば特に限定されない。これらのうち、Eu、Tm、Er、Pr、Tb及びCeが好ましい。
これらの希土類元素を含む化合物(以下、「化合物(A)」ともいう。)としては、水溶性物質を用いることが好ましく、例えば、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、炭酸塩、酸化物、塩化物、有機金属塩等を用いることができる。また、アルコールを含む水系媒体に溶解する化合物を用いることもできる。上記化合物(A)は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記化合物(A)は、混合溶液を調製する際にそのまま用いてもよいし、水等に溶解してなる溶液として用いてもよい。
The rare earth element is not particularly limited as long as it is selected from Sc, Y, La, Ac, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu. . Of these, Eu, Tm, Er, Pr, Tb and Ce are preferred.
As the compound containing these rare earth elements (hereinafter also referred to as “compound (A)”), it is preferable to use a water-soluble substance. For example, nitrate, sulfate, phosphate, borate, carbonate, Oxides, chlorides, organometallic salts, and the like can be used. Moreover, the compound which melt | dissolves in the aqueous medium containing alcohol can also be used. The said compound (A) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The compound (A) may be used as it is when preparing a mixed solution, or may be used as a solution formed by dissolving in water or the like.
上記シリカゾルは、酸性であればそのpHを限定することなく用いることができる。好ましいpHは、1〜5、より好ましくは2〜5、更に好ましくは2〜4である。
混合溶液を調製する際のシリカゾルの濃度は特に限定されないが、通常、0.1〜6質量%、好ましくは0.5〜6質量%、更に好ましくは1〜6質量%である。
If the said silica sol is acidic, it can be used without limiting the pH. The preferred pH is 1-5, more preferably 2-5, still more preferably 2-4.
Although the density | concentration of the silica sol at the time of preparing a mixed solution is not specifically limited, Usually, 0.1-6 mass%, Preferably it is 0.5-6 mass%, More preferably, it is 1-6 mass%.
上記混合溶液は、化合物(A)及びシリカゾルを含有するものであるが、これらの含有割合は特に限定されない。本発明においては、これらの含有割合は、各成分に由来するSi及び希土類元素を以下のような所定の構成割合とすることが好ましい。即ち、これらSi及び希土類元素の合計を100mol%とした場合に、それぞれ、好ましくは99〜50mol%及び1〜50mol%であり、より好ましくは90〜70mol%及び10〜30mol%、更に好ましくは85〜75mol%及び15〜25mol%である。希土類元素の構成割合が多すぎると、発光効率が低下する傾向にある。 Although the said mixed solution contains a compound (A) and a silica sol, these content rates are not specifically limited. In the present invention, it is preferable that the content ratios of Si and rare earth elements derived from the respective components are as follows. That is, when the total of these Si and rare earth elements is 100 mol%, it is preferably 99 to 50 mol% and 1 to 50 mol%, more preferably 90 to 70 mol% and 10 to 30 mol%, still more preferably 85, respectively. -75 mol% and 15-25 mol%. If the constituent ratio of the rare earth element is too large, the luminous efficiency tends to decrease.
次に、「霧化工程」について説明する。上記化合物(A)及びシリカゾルを含有する混合溶液(原料溶液)を霧化する方法は特に限定されないが、超音波噴霧法、ノズル、スプレー等を用いた噴射法、直接滴下法、帯電法等が挙げられる。これらのうち、超音波噴霧法が好ましい。
超音波噴霧法により霧化させる場合には、超音波の発振条件、上記原料溶液の濃度等をうまく組み合わせることにより、液滴の直径も調節することができ、所望の粒子径を有する粒子を製造することができる。また、粒度分布の狭い粒子を製造することもできる。
Next, the “atomization process” will be described. The method for atomizing the mixed solution (raw material solution) containing the compound (A) and silica sol is not particularly limited, but there are an ultrasonic spray method, a spray method using a nozzle, a spray, a direct dropping method, a charging method, and the like. Can be mentioned. Of these, ultrasonic spraying is preferred.
In the case of atomization by the ultrasonic spray method, the diameter of the droplet can be adjusted by properly combining the ultrasonic oscillation conditions, the concentration of the raw material solution, etc., thereby producing particles having a desired particle diameter. can do. In addition, particles having a narrow particle size distribution can be produced.
上記霧化工程によって形成された液滴は、「熱処理工程」によって、水等の媒体を蒸発させるとともに無機成分が焼結される。この熱処理工程においては、霧状の液滴に対して熱処理を行う。この方法は、「噴霧熱分解法」と呼ばれることもある。
上記熱処理は、電気炉、赤外集光加熱炉、プラズマ誘導加熱等によって行うことができる。液滴の加熱温度は600〜1500℃であり、好ましくは800〜1300℃、より好ましくは900〜1100℃である。上記液滴の加熱温度が高すぎると、非晶質シリカの結晶化に伴い、発光強度が低下する傾向にある。一方、加熱温度が低すぎると、非晶質の構造が不安定であるために、発光効率が低くなる傾向にある。また、加熱時間は、好ましくは5〜60秒、より好ましくは5〜30秒、更に好ましくは10〜20秒である。上記液滴の加熱時間が長すぎると、粒子が凝集し、粒径分布が広くなる傾向にある。一方、加熱時間が短すぎると、発光効率が低くなる傾向にある。
尚、上記液滴の熱処理は、600〜1500℃の間の一定温度で行ってもよいが、炉内における液滴の移動方向に徐々に高温となるような設定とし、最終的に上記範囲の温度で熱処理されるように行ってもよい。後者の場合は、例えば、電気炉等の内部において、液滴の導入側から徐々に100℃ずつ昇温し、最高温度を1200℃とする等の温度設定とすることができる。
The droplets formed by the atomization step evaporate a medium such as water and sinter inorganic components by a “heat treatment step”. In this heat treatment step, heat treatment is performed on the mist droplets. This method is sometimes called a “spray pyrolysis method”.
The heat treatment can be performed by an electric furnace, an infrared condensing heating furnace, plasma induction heating, or the like. The heating temperature of the droplet is 600-1500 ° C, preferably 800-1300 ° C, more preferably 900-1100 ° C. When the heating temperature of the droplet is too high, the emission intensity tends to decrease with the crystallization of amorphous silica. On the other hand, if the heating temperature is too low, the light emitting efficiency tends to be low because the amorphous structure is unstable. The heating time is preferably 5 to 60 seconds, more preferably 5 to 30 seconds, and still more preferably 10 to 20 seconds. When the heating time of the droplets is too long, the particles aggregate and the particle size distribution tends to be widened. On the other hand, if the heating time is too short, the luminous efficiency tends to be low.
The heat treatment of the droplets may be performed at a constant temperature between 600 and 1500 ° C., but is set so that the temperature gradually increases in the moving direction of the droplets in the furnace. The heat treatment may be performed at a temperature. In the latter case, for example, inside the electric furnace or the like, the temperature can be set such that the temperature is gradually increased by 100 ° C. from the droplet introduction side and the maximum temperature is 1200 ° C.
また、上記液滴を熱処理する際の雰囲気は特に限定されないが、例えば、空気、窒素、アルゴン、酸素、水素等が挙げられる。
電気炉等への液滴の導入は1ヶ所からでもよく、複数ヶ所からでもよい。液滴の導入方法は特に限定されないが、電気炉等の上方に霧化装置を配設し、液滴の自然落下により炉内へ導入する方法、霧化装置及び炉が連結した装置を用い、キャリアガスを用いることによって、液滴を炉内へ導入する方法等が挙げられる。
Moreover, the atmosphere at the time of heat-processing the said droplet is not specifically limited, For example, air, nitrogen, argon, oxygen, hydrogen etc. are mentioned.
The introduction of droplets into an electric furnace or the like may be from one place or from a plurality of places. The method for introducing droplets is not particularly limited, but an atomizer is disposed above an electric furnace or the like, and a method of introducing droplets into the furnace by the natural fall of the droplets, using an atomizer and a device connected to the furnace, A method of introducing droplets into the furnace by using a carrier gas can be used.
キャリアガスを用いる場合には、不活性ガス、還元性ガス、酸化性ガスのいずれであってもよいが、通常、空気、窒素、アルゴン等が用いられる。
キャリアガスの流量は、キャリアガスの種類にもよるが、通常、0.1〜10リットル/分、好ましくは1〜5リットル/分、より好ましくは1〜3リットル/分である。
When a carrier gas is used, any of an inert gas, a reducing gas, and an oxidizing gas may be used, but usually air, nitrogen, argon, or the like is used.
The flow rate of the carrier gas is usually 0.1 to 10 liters / minute, preferably 1 to 5 liters / minute, more preferably 1 to 3 liters / minute, depending on the type of carrier gas.
上記熱処理工程の後、更に、フィルター等を用いた濾別工程、集塵装置、微粒子分級装置、サイクロン等を用いた回収工程等を備えることができる。 After the heat treatment step, a filtration step using a filter or the like, a dust collection device, a fine particle classifier, a recovery step using a cyclone or the like can be further provided.
本発明の製造方法によって得られた粒子は、液滴状態で熱処理されるため、凝集せず、球状であり、粒子径が3μm以下、好ましくは0.3〜2μmである。 Since the particles obtained by the production method of the present invention are heat-treated in the form of droplets, they do not aggregate and are spherical and have a particle diameter of 3 μm or less, preferably 0.3 to 2 μm.
2.蛍光材
本発明の蛍光材は、上記非結晶質複合酸化物粒子からなることを特徴とする。この蛍光材は、そのまま用いてもよいし、更に再加熱する等の熱処理を行ってから用いてもよい。後者の場合、加熱温度は、好ましくは700〜1300℃、より好ましくは800〜1200℃である。加熱温度が高すぎると、発光強度が小さくなる傾向にある。また、加熱時間は、好ましくは2〜48時間、より好ましくは2〜24時間、更に好ましくは3〜12時間である。加熱時間が長すぎると、粒子が凝集する傾向にある。
また、上記蛍光材を熱処理する際の雰囲気は特に限定されないが、例えば、酸素、窒素、アルゴン等が挙げられる。
2. Fluorescent material The fluorescent material of the present invention is characterized by comprising the above amorphous composite oxide particles. This fluorescent material may be used as it is, or may be used after performing a heat treatment such as reheating. In the latter case, the heating temperature is preferably 700 to 1300 ° C, more preferably 800 to 1200 ° C. If the heating temperature is too high, the emission intensity tends to decrease. The heating time is preferably 2 to 48 hours, more preferably 2 to 24 hours, and further preferably 3 to 12 hours. When the heating time is too long, the particles tend to aggregate.
Moreover, although the atmosphere at the time of heat-processing the said fluorescent material is not specifically limited, For example, oxygen, nitrogen, argon etc. are mentioned.
本発明の蛍光材は、紫外線励起、真空紫外線励起等により赤色の蛍光を高輝度で示すことから、赤色発光を要する各用途において好適な材料である。粒度分布が狭いため、均質で緻密な蛍光膜を容易に且つ薄く形成することができる。 The fluorescent material of the present invention is suitable for each application requiring red light emission because it exhibits red fluorescence with high luminance by ultraviolet excitation, vacuum ultraviolet excitation, or the like. Since the particle size distribution is narrow, a homogeneous and dense fluorescent film can be easily and thinly formed.
3.蛍光体
本発明の蛍光体は、上記蛍光材を用いてなる構造体であり、基体と、この基体の少なくとも一部の表面に形成され且つ上記蛍光材を含む蛍光層とを備えるものである。この蛍光層は、基体の全面(両面)に形成されていてもよい。
本発明の蛍光体の概略図を図6に示す。図6の蛍光体1は、基体11と、この基体11の表面に形成され、蛍光材13を含む蛍光層12と、を備える。目的、用途に応じて、蛍光層12の表面にガラス層等の他の構成材料からなる層を備えてもよい。
3. Phosphor The phosphor of the present invention is a structure using the above-described phosphor material, and includes a substrate and a phosphor layer formed on at least a part of the substrate and containing the phosphor material. This fluorescent layer may be formed on the entire surface (both sides) of the substrate.
A schematic diagram of the phosphor of the present invention is shown in FIG. The phosphor 1 in FIG. 6 includes a base 11 and a fluorescent layer 12 formed on the surface of the base 11 and including a fluorescent material 13. Depending on the purpose and application, a layer made of another constituent material such as a glass layer may be provided on the surface of the fluorescent layer 12.
上記基体は、目的、用途等に応じた形状であってよく、平面、曲面等の板状、立方体、直方体等の塊状、立体格子状等とすることができる。これらの大きさは特に限定されない。また、この基体は、どんな材料からなるものであってもよく、金属、セラミックス等の無機系材料、樹脂、ゴム等の有機系材料等が挙げられる。 The substrate may have a shape according to the purpose, application, etc., and may be a plate shape such as a plane or a curved surface, a block shape such as a cube or a rectangular parallelepiped, a solid lattice shape, or the like. These sizes are not particularly limited. Moreover, this base | substrate may consist of what kind of material, Organic materials, such as inorganic materials, such as a metal and ceramics, resin, rubber | gum, etc. are mentioned.
上記蛍光層は、上記蛍光材のみから構成されるものであってもよいし、上記基体に接合するための接着剤、粘着剤等と上記蛍光材とを含む層であってもよい。この蛍光層の厚さは、目的、用途等により選択すればよいが、通常、0.1〜20μm、好ましくは2〜10μmである。 The fluorescent layer may be composed of only the fluorescent material, or may be a layer including an adhesive, a pressure-sensitive adhesive, and the like for bonding to the substrate and the fluorescent material. The thickness of the fluorescent layer may be selected depending on the purpose, application, etc., but is usually 0.1 to 20 μm, preferably 2 to 10 μm.
上記基体の表面への蛍光層の形成に際しては、公知の方法を適用すればよく、例えば、蛍光層を構成する原料を塗布する方法、吹き付ける方法、転写する方法等が挙げられる。
塗布による場合には、塗工装置を用いる方法、蛍光材を含む原料溶液に基体を浸漬する方法等とすることができる。また、吹き付けによる場合、蛍光材を含む懸濁液を霧化して得られる材料ガスを基体に対して吹き付ける方法、蛍光材を含むキャリアガスを基体に対して吹き付ける方法等が挙げられる。
上記のような方法で得られた蛍光層は、蛍光材の粒子サイズがほぼ均一であるため、より均質で緻密な膜である。これによって発光むらの少ない蛍光体とすることができる。
従って、本発明の蛍光体は、カラーブラウン管、蛍光ランプ等に好適である。
In forming the fluorescent layer on the surface of the substrate, a known method may be applied, and examples thereof include a method of applying a raw material constituting the fluorescent layer, a spraying method, and a transferring method.
In the case of application, a method using a coating apparatus, a method of immersing the substrate in a raw material solution containing a fluorescent material, and the like can be used. In the case of spraying, a method of spraying a material gas obtained by atomizing a suspension containing a fluorescent material onto the substrate, a method of spraying a carrier gas containing the fluorescent material onto the substrate, and the like can be mentioned.
The fluorescent layer obtained by the above method is a more uniform and dense film because the particle size of the fluorescent material is almost uniform. As a result, a phosphor with less uneven emission can be obtained.
Therefore, the phosphor of the present invention is suitable for a color cathode ray tube, a fluorescent lamp, and the like.
以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。尚、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。また、実施例中の「%」及び「部」は、特に断らない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, this invention is not restrict | limited at all by these Examples. Further, “%” and “part” in the examples are based on mass unless otherwise specified.
1.非結晶質複合酸化物粒子の製造
pH2.5のシリカゾル(商品名「スノーテックスO」、日産化学工業社製、固形分濃度、20%)と、15%の硝酸ユウロピウム水溶液とを混合(Si及びEuのモル比は80/20)して、原料溶液を調製した。その後、非結晶質複合酸化物粒子の製造装置として、噴霧熱分解装置(型名「LPS97−1」、オーエヌ総合電機社製)を用い、キャリアガスとして空気が流速1.0リットル/分で流れる装置(図1参照)内に配設され、200℃、400℃、800℃及び1000℃と段階的に上げる温度設定とした4段加熱型電気炉(熱処理部、各加熱源の長さは30cm)に、上記原料溶液を超音波振動の利用により霧状に導入した。800℃及び1000℃における滞留時間は、15〜18秒程度である。次いで、孔径0.5μmのメンブランフィルター(商品名「TO50A142C」、アドバンテック社製)を用いて、捕集を行い、非結晶質複合酸化物粒子を得た。
この非結晶質複合酸化物粒子を走査型電子顕微鏡(型名「S−800」、日立製作所社製)により観察し、粒子径を測定したところ、0.8〜2μmであった(図2参照)。図2から、粒度分布が狭いことが分かる。
また、X線回折図を図3に示す。尚、図3においては、Euを全く含まない場合、Si及びEuのモル比を50/50として製造した場合についても示した。後者の場合には、Euの酸化物と思われる結晶成分に由来するピークが見られる。
1. Production of amorphous composite oxide particles Silica sol having pH 2.5 (trade name “Snowtex O”, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content, 20%) and 15% europium nitrate aqueous solution were mixed (Si and The molar ratio of Eu was 80/20) to prepare a raw material solution. Thereafter, a spray pyrolysis apparatus (model name “LPS97-1”, manufactured by ONEN General Electric Co., Ltd.) is used as an apparatus for producing amorphous composite oxide particles, and air flows as a carrier gas at a flow rate of 1.0 liter / min. A four-stage heating type electric furnace (heat treatment section, each heating source is 30 cm in length, which is disposed in the apparatus (refer to FIG. 1) and is set at a stepwise increase of 200 ° C., 400 ° C., 800 ° C. and 1000 ° C. ), The raw material solution was introduced in the form of a mist by using ultrasonic vibration. The residence time at 800 ° C. and 1000 ° C. is about 15 to 18 seconds. Subsequently, collection was performed using a membrane filter having a pore size of 0.5 μm (trade name “TO50A142C”, manufactured by Advantech Co., Ltd.) to obtain amorphous composite oxide particles.
The amorphous composite oxide particles were observed with a scanning electron microscope (model name “S-800”, manufactured by Hitachi, Ltd.) and the particle diameter was measured to be 0.8 to 2 μm (see FIG. 2). ). FIG. 2 shows that the particle size distribution is narrow.
An X-ray diffraction diagram is shown in FIG. FIG. 3 also shows the case where no Eu is contained at all and the case where the molar ratio of Si and Eu is 50/50. In the latter case, a peak derived from a crystal component that is considered to be an oxide of Eu is observed.
2.非結晶質複合酸化物粒子の評価
上記で得た非結晶質複合酸化物粒子の蛍光特性を、蛍光特性測定装置を用いて測定した。励起光は、351nmの波長を有するArレーザーを用いた。その結果を図4に示す。図4より、614nmの波長において、強度の大きいピークが見られ、赤色を示した。
また、Euの含有割合を変化させて作製した複合酸化物粒子についても同様の測定を行い、その結果を図5に示した。図5より、Euが20mol%の場合に、蛍光強度が極大値を示すことが分かる。図5において、Euの構成割合が多くなるほど、蛍光強度が低下するが、これは、Eu3+の濃度消光による。
尚、アルカリ性のシリカゾルを用いる従来の方法では、Euを10mol%としても、蛍光強度が0.7程度であり、本発明の方法により得られる非結晶質複合酸化物粒子は、Euの構成割合が多く且つ高い蛍光強度を示すことは明らかである。
2. Evaluation of Amorphous Composite Oxide Particles The fluorescence characteristics of the amorphous composite oxide particles obtained above were measured using a fluorescence characteristic measuring apparatus. As the excitation light, an Ar laser having a wavelength of 351 nm was used. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 4, a strong peak was observed at a wavelength of 614 nm, indicating a red color.
The same measurement was performed on composite oxide particles produced by changing the Eu content, and the results are shown in FIG. FIG. 5 shows that the fluorescence intensity shows a maximum value when Eu is 20 mol%. In FIG. 5, the fluorescence intensity decreases as the constituent ratio of Eu increases. This is due to concentration quenching of Eu 3+ .
In the conventional method using alkaline silica sol, even if Eu is 10 mol%, the fluorescence intensity is about 0.7, and the amorphous composite oxide particles obtained by the method of the present invention have a constituent ratio of Eu. It is clear that the fluorescence intensity is high and high.
本発明の非結晶質複合酸化物粒子は、球状で、粒子サイズがほぼ均一であるため、赤色の発光効率が高い蛍光材として有用であり、カラーブラウン管、蛍光ランプ等の蛍光体に好適に用いられる。 Since the amorphous composite oxide particles of the present invention are spherical and have a substantially uniform particle size, they are useful as fluorescent materials with high red light emission efficiency, and are suitably used for phosphors such as color cathode ray tubes and fluorescent lamps. It is done.
1;蛍光体、11;基体、12;蛍光層、13;蛍光材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Phosphor, 11; Base | substrate, 12; Fluorescent layer, 13: Fluorescent material.
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