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JPH0516364B2 - - Google Patents
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JPH0516364B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0516364B2
JPH0516364B2 JP17318688A JP17318688A JPH0516364B2 JP H0516364 B2 JPH0516364 B2 JP H0516364B2 JP 17318688 A JP17318688 A JP 17318688A JP 17318688 A JP17318688 A JP 17318688A JP H0516364 B2 JPH0516364 B2 JP H0516364B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
compound
nitrogen
temperature
ammonia
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP17318688A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0222328A (en
Inventor
Masayuki Kawaguchi
Yasushi Kida
Kayoko Yamamoto
Koji Nozaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Central Glass Co Ltd filed Critical Central Glass Co Ltd
Priority to JP17318688A priority Critical patent/JPH0222328A/en
Priority to GB8915029A priority patent/GB2221679B/en
Priority to FR8909334A priority patent/FR2634214B1/en
Priority to US07/378,914 priority patent/US5023308A/en
Priority to DE3923009A priority patent/DE3923009A1/en
Publication of JPH0222328A publication Critical patent/JPH0222328A/en
Publication of JPH0516364B2 publication Critical patent/JPH0516364B2/ja
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、新規な化学組成を有する窒化炭素お
よびその製造方法に関し、詳しくは光学材料時に
螢光材料、半導性を利用した機能性材料、潤滑材
料、耐熱性のポリマーとして有用な窒化炭素およ
びその製造方法に関する。 [従来の技術およびその解決すべき課題] 従来、窒素の化合物としては、窒化珪素、窒化
ほう素等種々のものが知られており、例えば窒化
珪素は四塩化珪素とアンモニアを反応させてシリ
コンイミドを製造した後、これを熱分解すること
により得られる。 しかし、炭素を窒素やアンモニアにより窒化す
ることはできず、従来炭素と窒素および水素のみ
からなる無機のポリマー状化合物は知られていな
かつた。 [課題を解決するための手段] 本発明者らはこのような現状において、炭素と
窒素の化合物の合成について、種々の条件で検討
を重ねた結果、塩化シアヌルやメラミンのような
炭素と窒素のトリアジン環を含む化合物を反応原
料とすることにより、新規な炭素と窒素および水
素の化合物が合成できることを見いだし、本発明
に到達したものである。 すなわち本発明は、一般式C3NxHy(ただし、
4≦X≦5、0≦Y≦4)で表わされる層状構造
を有する窒化炭素、および塩化シアヌルとアンモ
ニアまたはメラミンを反応させることを特徴とす
る該化合物の製造方法、更には該化合物からなる
螢光材料である。 本発明の化合物は上述のように、塩化シアヌル
とアンモニアまたは塩化シアヌルとメラミンを反
応させることにより得られるが、以下にその条件
について述べる。 まず、塩化シアヌルとアンモニアの反応条件に
ついて述べると、塩化シアヌルは融点が154℃、
沸点が190℃であり、アンモニアは0℃以上では
気体であるので、塩化シアヌルの状態により反応
の様子は異なるが、気−固反応、気−液反応、気
−気反応のいずれによつても反応は進行する。 ただし、反応が気−固反応、気−液反応の場
合、反応は普通400℃以下で行うが、一度に最終
生成物にまで反応が進行せず、一旦中間の構造を
とつた後、この化合物を再び熱分解することによ
り、最終生成物となる。 このように、一旦中間体化合物を経由する場
合、反応は400℃以下で行う必要があるが、中間
体の安定性等を考えると0〜200℃で行うのがよ
り好ましく、中間体の熱分解は400〜600℃で行う
のが好ましい。なお、この反応により生成した最
終化合物は、後に示すように熱重量分析(以下、
TGと略す。)により390℃から昇華および分解を
始めることがわかつたが、この昇華および分解速
度は遅いため、中間体の熱分解を400〜600℃で行
つても、最終生成物が簡単に分解してしまうこと
はない。しかし、当然中間体の熱分解が終了した
後、すみやかに分解が進行しない温度域にまで温
度を下げる必要がある。 気−気反応により反応を進める場合、普通は
400〜600℃の温度で反応を行うが、反応温度、原
料の供給速度等により膜状の生成物を得ることが
できる。 上記反応を行う場合の塩化シアヌルに対するア
ンモニアの量は、塩化シアヌル1molに対しアン
モニアが2mol以上の割合、反応速度等を考える
と4mol以上の割合で反応させるのが好ましい。
反応に使用するアンモニアはどんな濃度でも行う
ことができるが、反応の制御のし易さからいくと
30〜80%が好ましく、窒素、アルゴン等の不活性
なガスで希釈して使用すればよい。 次に塩化シアヌルとメラミンの反応について述
べる。 メラミンは、350℃以上で昇華、分解すること
が知られており、この温度までは固体であるた
め、実質的に反応を進めるためには塩化シアヌル
が液体として存在する154℃以上を選ぶ必要があ
る。 従つて、反応温度としては154℃以上、350℃以
下が適当である。このような温度域での反応は塩
化シアヌルとアンモニアの場合と同様に進行し、
中間体を経て、熱分解により最終生成物となる。
この場合の温度条件等も同様である。 上記反応を行う場合の塩化シアヌルに対するメ
ラミンの量は、塩化シアヌル1molに対しメラミ
ンが2mol以上の割合が必要である。 以上のような反応によつて得られた化合物はト
リアジン環を基本骨格の一つに持ち、このトリア
ジン環中の三つの炭素にそれぞれ窒素が結合した
形の下記のような構造をその基本的な骨格として
持つものである。 しかし、反応の際にアンモニアまたはメラミン
のN−Hの結合をすべて切断することが本反応の
温度域では難しく、また温度を上げすぎた場合、
昇華が置こつたり、トリアジン環そのものが分解
してしまうため、結局N−Hの結合は完全には切
れず、多少水素が残留してしまう。 この場合、上の図で三つの炭素に結合している
窒素が、一部水素と結合しており、そのため炭素
に対する窒素、水素の割合が増加したと考えられ
る。また、炭素に結合した水素も、一部みられ
る。 上記のような構造は、以下に述べる元素分析、
X線回折、IRスペクトル、ESCAスペクトルの結
果を総合して推定したものであるが、それらにつ
いて順次述べていく。 第1表に種々の条件で生成した化合物の元素分
析値を示すが、C3NxHyとするとXは4を越える
値をとり、水素も1以上の値をとつている。今
後、反応種、反応方法、反応条件等を検討するこ
とにより、水素含有量を更に低減させることは可
能であるが、水素含有量を0%にまで低減させる
ことは難しいのではないかと考えられる。 次にX線回折法による分析結果について述べ
る。X線回折の図を第1図に示すが、その測定条
件としては、Cu−Kα線、30KV、20mA、走査
線度:1°/min、時定数:1sec、フルスケール:
10Kcpsであり、拡大した図における測定条件は、
Cu−Kα線、40KV、30mA、走査線度:1°/
min、時定数:1sec、フルスケール:10Kcpsで
ある。 まず2θが26.5〜28.0°にピークを持つ最大回折線
がみられる。これは、フヤンデルワールス距離に
相当するd=3.3Åのものであり、これはグラフ
ヤイト(3.35Å)、h−BN(3.33Å)の層間距離
に近い、また、2θが44.5°および56°付近の弱い回
折線もそれぞれグラフアイトの100004回折線に類
似しており、この化合物がグラフアイト構造を有
することを示唆している。 第2図には、本発明の化合物のIRスペクトル
を示す。1650〜1250cm-1の大きなバンドは、トリ
アジン環の伸縮振動に、802cm-1は変角振動によ
るものと考えられ、これにより生成物中にトリア
ジン環(C3N3の六員環)が分解せずに残つてい
るということがわかる。 一方、3180cm-1のバンドは、N−HあるはC−
Hの伸縮振動によるものであり、結晶の一部に、
トリアジン環の炭素に水素が結合したものや、ト
リアジン環に含まれない窒素原子が一部水素原子
と結合しているために生じたものと考えられる。 第3図には、Mg−Kα線を使用して測定を行つ
たESCAスペクトルをしめすが、C1Sスペクトル
には、287.8eVにシヤープで対称性のよいピーク
が観察された。これは、グラフアイトや汚染カー
ボン(284.6eV)よりも高エネルギー側にあり、
炭素原子が窒化原子のような電気陰性度の大きな
原子によつて電子を奪われ、正電荷をおびている
ことを意味する。 一方、第4図に示すようにN1Sスペクトルに
は、やや負の電荷をおびた窒素(398.5eV)およ
びそれとは少し異なる窒素(高エネルギー側のシ
ヨルダー)の存在が確認された。以上の結果は、
結合状態の異なる2種類の窒素原子と単一の結合
状態を持つ炭素原子からなる構造を持つものが推
定され、本発明者らが推定した構造と非常によく
一致することがわかつた。 本発明の化合物の比重を測定すると、1.6〜1.8
であつた。本発明者らの推定した構造をもとに、
これらの結晶が全く欠陥や水素原子を含まない結
晶であると仮定して、その密度を計算すると2.4
g/cm3となるが、実際にはX線回折の結果からも
わかるように、結晶自体もアモルフアスに近く、
水素原子を含み、構造欠陥も含むため、実際の密
度はかなり低くなつているものと考えられる。 他の可能性のある構造としては、トリアジン環
が−NH−によつて架橋されている場合は、密度
が1g/cm3以下となり、層構造でないC軸方向に
ジグザグに層同志が結合したような構造を考える
と、その密度は3.5g/cm3となり、実測値と著し
く異なることになる。 次に本発明の化合物の物性について述べると、
まず熱安定性であるが、第6図には空気中で行つ
たTGおよび元差熱分析(DTA)の結果を示す。 この結果よりわかるように、この化合物は390
℃付近から熱分解し始め、酸化分解するので、
DTAでは発熱パターンを示している。 しかし、一般の有機系ポリマーに比べると、耐
熱性は非常に優れているので、有機ポリマーの代
替品としての可能性は大きい。 一方、ヘリウム、窒素等の不活性雰囲気中では
単に昇華するだけで、かなり高温になるまで分解
しないことが昇華物の物性測定結果よりわかつ
た。 この性質を利用して、真空蒸着のような方法に
より、様々な基本の上にフイルムを形成すること
ができる。 第5図は、石英板上に蒸着した膜(0.15μm)
のUVスペクトルである。この図よりわかるよう
に、430〜900nmの可視領域の大部分では吸収が
少なく、波長が430nmより小さくなると透過率
が小さくなり、300nmでは殆ど透過しない。 このため、蒸着膜は淡黄色透明となる。 この化合物の大きな特徴は、螢光特性を示すと
いうことである。第7図、第8図に本発明の化合
物粉末の螢光スペクトルを示す。 第7図、第8図はそれぞれ一般に使用されてい
る低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプの励起光に相
対する波長の光を照射した場合のスペクトルであ
り、低圧水銀ランプの場合は253.7nm、高圧水銀
ランプの場合は365nmの紫外光が励起光となる。
これら二つの図の比較よりわかるように、この場
合は365nmで励起したほうが発光強度は大きい。
一般に、螢光ランプ用螢光体は253.7nmの光によ
つて効率よく発光するので、ハロリン酸カルシウ
ムをはじめ、多くのものが実用化されている。 一方、高圧水銀ランプ用螢光体は、効率よく発
光することに加えて、250〜350℃といつた高温状
態での使用に耐えることが要求されるため、実用
化されている螢光材料は少ない。 実用化されているものしては、YVO4
Eu3+BaMg2Al16O27:Eu2+、Mn2+のようなもの
があるが、いずれも付活剤として高価な希土類等
を用いているため、高価である。 しかし、本発明の化合物は大気中で、400℃ま
で安定であり、安価であり、窒素中、真空中など
で金属、セラミツクス、高分子、ガラスなどに蒸
着が可能であることから、様々な用途の螢光材料
として非常に有用である。 本発明の化合物の溶剤に対する耐久性について
調べた結果が第2表であるが、耐久性の判定法と
して、本発明の化合物0.3gを各溶剤100c.c.に入
れ、12時間攪拌後、過、乾燥して重量を測定し
たものである。 これからわかるように、普通一般に使用されて
いる溶剤には不溶であるが、濃硝酸や濃硫酸中で
はエマルジヨン状態となり、1μmのフイルター
を通過するようになる。 また、アルミ板上に本発明の化合物フイルムを
蒸着し、フイルムの電気抵抗を測定したところ、
室温でフイルム面に対して垂直方向の電気抵抗は
5×1010Ωcm、水平方向に対しては3×109Ωcmと
なり、いずれも半導体を示すことがわかつた。 以上述べたように、本発明の化合物は種々の興
味ある物性を有する。 中でも、螢光特性については上述したように具
体的な用途がある。 [実施例] 以下、実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明は係る実施例に限定されるものではな
い。 実施例 1 内径40mm、長さ1000mmのガラス管からなる装置
を中央に原料の塩化シアヌル15gを置き、アンモ
ニアとキヤリヤーガスの窒素をそれぞれ、50c.c./
min、100c.c./minの速度で途中でよく混合した
後、管内に導入した。 管内圧力は大気圧で行つた。 以上の条件で、1時間反応させた後、反応管中
央の部分を電気炉により1℃/minでゆつくりと
400℃まで昇温し、400℃で2時間保持した。 その後、アンモニアを止め、窒素だけを流し、
600℃まで加熱し、更に1時間その温度で保持し
た。 反応管内部には、原料が設置されていた場所に
黄白色の粉末が生成しており、その量は5gであ
つた。この粉末は、窒素気流中400℃以上で昇華
する性質を示した。この化合物の元素分析の結果
を、第1表に示す。また、Cu−Kα線によりX線
回折測定を行い、第1図に示す回折パターンを得
た。 更にこの化合物0.3gを各溶剤100c.c.に入れ、12
時間攪拌後、過、乾燥して重量を測定し、溶剤
への耐久性の判定を行つた。結果を第2表に示
す。 実施例 2 塩化シアヌル60g、アンモニア100c.c./min、
窒素100c.c./minとした他は、実施例1の同様の
条件で実施した。 400℃で反応させた後アンモニアを止め、窒素
だけを流して500℃まで加熱し、1時間保持した。
得られた化合物(23g)の色や性質は実施例1の
化合物と同じであり、X線回折の測定結果もほぼ
同じであつた。 元素分析の結果を第1表に示す。 実施例 3 実施例1と同じ装置に、塩化シアヌル6gとメ
ラミン2gを混合して反応管の中央に置き、窒素
流通下で1℃/minでゆつくりと500℃まで昇温
し、500℃の温度で1時間保持した。 得られた化合物(1g)の性質、X線回折の結
果は、実施例1とほぼ同じであつた。 実施例 4 原料、各ガス量は実施例1と同様にして、室温
でアンモニアガスの導入を開始した直後10℃/
minで200℃まで昇温し、その温度で2時間反応
させ、さらに400℃まで昇温し1時間反応させた。
その後アンモニアを止め、窒素だけを流し、600
℃まで加熱して30分間保持した。 得られた化合物(5g)の色や性質は実施例1
の化合物と同じであつた。この粉末の分析値を第
1表に示す。 実施例 5 実施例2で得られら粉末1gを石英ガラス管内
に置き、窒素ガスを100c.c./minで流しながら、
反応管中央を電気炉により10℃/minで700℃ま
で加熱した。400℃以上になると、昇華が始まり、
反応管後方に膜および粉の形態で析出し始めた。
この粉末の分析値を第1表に示す。 実施例 6 実施例1と同様の装置を用い、電気炉前方の石
英反応管内に塩化シアヌル45gを置き、窒素ガス
を50c.c./minで流通させながら、反応管中央を
700℃に加熱した。その後、塩化シアヌルを置い
た部分をリボンヒーターにより約10℃/minの速
度で210℃まで加熱しながら、アンモニアガスを
100c.c./min、窒素ガスを200c.c./minの速度で反
応管内に導入した。アンモニアは電気炉内部で反
応させるため、ノズルを用いて導入した。 管内圧力は大気圧であり、反応時間は3時間で
あつた。電気炉の入り口、出口付近の反応管内部
には膜状物(厚み:1mm)が得られ、電気炉後方
には粉末が得られた。 この粉末、膜状体を500℃で熱処理した化合物
の分析値を第1表に実施例6−1、実施例6−2
として示す。本実施例の化合物もその物性値は実
施例1のものと変わらなかつた。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to carbon nitride having a novel chemical composition and a method for producing the same. Specifically, the present invention relates to carbon nitride having a novel chemical composition and a method for producing the same. This invention relates to carbon nitride useful as a polymer and a method for producing the same. [Prior Art and Problems to be Solved] Conventionally, various nitrogen compounds such as silicon nitride and boron nitride have been known. For example, silicon nitride is made by reacting silicon tetrachloride with ammonia to form silicon imide. It can be obtained by producing and then thermally decomposing it. However, carbon cannot be nitrided with nitrogen or ammonia, and so far no inorganic polymeric compound consisting only of carbon, nitrogen, and hydrogen has been known. [Means for Solving the Problems] Under the current circumstances, the present inventors have repeatedly studied the synthesis of carbon and nitrogen compounds under various conditions, and have found that carbon and nitrogen compounds such as cyanuric chloride and melamine have been synthesized. The present invention was achieved by discovering that a novel compound of carbon, nitrogen, and hydrogen can be synthesized by using a compound containing a triazine ring as a reaction raw material. That is, the present invention provides the general formula C 3 NxHy (however,
Carbon nitride having a layered structure represented by 4≦X≦5, 0≦Y≦4), a method for producing the compound characterized by reacting cyanuric chloride with ammonia or melamine, and a firefly made of the compound. It is a light material. As mentioned above, the compound of the present invention can be obtained by reacting cyanuric chloride with ammonia or cyanuric chloride with melamine, and the conditions thereof will be described below. First, let's talk about the reaction conditions between cyanuric chloride and ammonia.Cyanuric chloride has a melting point of 154℃,
The boiling point is 190°C, and ammonia is a gas above 0°C, so the reaction will differ depending on the state of cyanuric chloride, but it will not react by any of the gas-solid reaction, gas-liquid reaction, or gas-gas reaction. The reaction proceeds. However, when the reaction is a gas-solid reaction or a gas-liquid reaction, the reaction is usually carried out at 400°C or lower, but the reaction does not proceed to the final product at once, and after taking an intermediate structure, this compound By thermally decomposing it again, it becomes the final product. In this way, once the reaction passes through an intermediate compound, it is necessary to carry out the reaction at a temperature below 400°C, but considering the stability of the intermediate, it is more preferable to carry out the reaction at a temperature of 0 to 200°C. is preferably carried out at 400 to 600°C. The final compound produced by this reaction was subjected to thermogravimetric analysis (hereinafter referred to as
Abbreviated as TG. ), it was found that sublimation and decomposition begin at 390℃, but this sublimation and decomposition rate is slow, so even if the intermediate is thermally decomposed at 400-600℃, the final product will easily decompose. Never. However, naturally, after the thermal decomposition of the intermediate is completed, it is necessary to lower the temperature to a temperature range in which decomposition does not proceed immediately. When a reaction proceeds by a gas-gas reaction, usually
The reaction is carried out at a temperature of 400 to 600°C, and a film-like product can be obtained depending on the reaction temperature, feed rate of raw materials, etc. When carrying out the above reaction, the amount of ammonia to cyanuric chloride is preferably 2 mol or more per 1 mol of cyanuric chloride, and 4 mol or more considering the reaction rate.
The ammonia used in the reaction can be used at any concentration, but from the viewpoint of ease of reaction control,
It is preferably 30 to 80%, and may be used after diluting with an inert gas such as nitrogen or argon. Next, the reaction between cyanuric chloride and melamine will be described. Melamine is known to sublimate and decompose at temperatures above 350°C, and since it remains solid up to this temperature, it is necessary to choose a temperature above 154°C, where cyanuric chloride exists as a liquid, in order to substantially proceed with the reaction. be. Therefore, a suitable reaction temperature is 154°C or higher and 350°C or lower. The reaction in this temperature range proceeds in the same way as in the case of cyanuric chloride and ammonia,
After passing through intermediates, it becomes the final product through thermal decomposition.
The temperature conditions etc. in this case are also the same. When carrying out the above reaction, the amount of melamine relative to cyanuric chloride must be such that the ratio of melamine to 1 mol of cyanuric chloride is 2 mol or more. The compound obtained by the above reaction has a triazine ring as one of its basic skeletons, and has the following structure in which nitrogen is bonded to each of the three carbons in this triazine ring. It is something that you have as a skeleton. However, during the reaction, it is difficult to break all the N-H bonds in ammonia or melamine in the temperature range of this reaction, and if the temperature is raised too much,
Because sublimation is delayed or the triazine ring itself decomposes, the N--H bond is not completely broken and some hydrogen remains. In this case, the nitrogen that is bonded to the three carbons in the diagram above is partially bonded to hydrogen, which is thought to have increased the ratio of nitrogen and hydrogen to carbon. Some hydrogen bonded to carbon can also be seen. The above structure can be determined by the elemental analysis described below,
This estimate was made by combining the results of X-ray diffraction, IR spectrum, and ESCA spectrum, and we will discuss them one by one. Table 1 shows the elemental analysis values of compounds produced under various conditions, and in the case of C 3 NxHy, X takes a value of more than 4, and hydrogen also takes a value of 1 or more. In the future, it is possible to further reduce the hydrogen content by examining the reactive species, reaction method, reaction conditions, etc., but it is thought that it will be difficult to reduce the hydrogen content to 0%. . Next, the analysis results by X-ray diffraction method will be described. The X-ray diffraction diagram is shown in Figure 1, and the measurement conditions are Cu-Kα ray, 30KV, 20mA, scanning linearity: 1°/min, time constant: 1sec, full scale:
10Kcps, and the measurement conditions in the enlarged diagram are:
Cu-Kα line, 40KV, 30mA, scanning linearity: 1°/
min, time constant: 1sec, full scale: 10Kcps. First, there is a maximum diffraction line with a peak at 2θ of 26.5 to 28.0°. This is d = 3.3 Å, which corresponds to the Huander Waals distance, which is close to the interlayer distance of graphite (3.35 Å) and h-BN (3.33 Å), and 2θ is around 44.5° and 56°. The weak diffraction lines of are also similar to the 100004 diffraction line of graphite, suggesting that this compound has a graphite structure. FIG. 2 shows the IR spectrum of the compound of the present invention. The large band between 1650 and 1250 cm -1 is thought to be due to the stretching vibration of the triazine ring, and the band at 802 cm -1 is considered to be due to the bending vibration, which causes the triazine ring (six-membered C 3 N 3 ring) to decompose in the product. You can see that it remains without doing it. On the other hand, the band at 3180 cm -1 is N-H or C-
This is due to the stretching vibration of H, and in a part of the crystal,
This is thought to be caused by hydrogen bonding to carbon atoms in the triazine ring, or due to some nitrogen atoms not included in the triazine ring bonding to hydrogen atoms. FIG. 3 shows an ESCA spectrum measured using Mg-Kα rays, and a sharp and well-symmetrical peak at 287.8 eV was observed in the C 1S spectrum. This is on the higher energy side than graphite and contaminant carbon (284.6eV),
This means that the carbon atom loses an electron to an atom with high electronegativity, such as a nitride atom, and becomes positively charged. On the other hand, as shown in Figure 4, the presence of slightly negatively charged nitrogen (398.5 eV) and slightly different nitrogen (higher energy shoulder) was confirmed in the N 1S spectrum. The above results are
A structure consisting of two types of nitrogen atoms with different bonding states and a carbon atom with a single bonding state was estimated, and it was found that the structure agreed very well with the structure estimated by the present inventors. When the specific gravity of the compound of the present invention is measured, it is 1.6 to 1.8.
It was hot. Based on the structure estimated by the inventors,
Assuming that these crystals do not contain any defects or hydrogen atoms, their density is calculated to be 2.4.
g/cm 3 , but in fact, as can be seen from the results of X-ray diffraction, the crystal itself is close to amorphous.
Because it contains hydrogen atoms and also contains structural defects, its actual density is thought to be quite low. Another possible structure is that if the triazine ring is cross-linked with -NH-, the density will be less than 1 g/ cm3 , and the layers will be bonded in a zigzag manner in the C-axis direction without a layered structure. Considering this structure, its density would be 3.5 g/cm 3 , which is significantly different from the actual value. Next, the physical properties of the compound of the present invention will be described.
First, regarding thermal stability, Figure 6 shows the results of TG and differential thermal analysis (DTA) conducted in air. As you can see from this result, this compound has 390
It starts to thermally decompose around ℃ and undergoes oxidative decomposition, so
DTA shows a fever pattern. However, since it has much better heat resistance than general organic polymers, it has great potential as a substitute for organic polymers. On the other hand, measurements of the physical properties of the sublimate revealed that it simply sublimes in an inert atmosphere such as helium or nitrogen, but does not decompose until it reaches a fairly high temperature. This property can be used to form films on a variety of substrates by methods such as vacuum deposition. Figure 5 shows a film (0.15 μm) deposited on a quartz plate.
This is the UV spectrum of As can be seen from this figure, there is little absorption in most of the visible range from 430 to 900 nm, the transmittance decreases when the wavelength is smaller than 430 nm, and there is almost no transmission at 300 nm. Therefore, the deposited film becomes pale yellow and transparent. A major feature of this compound is that it exhibits fluorescent properties. FIGS. 7 and 8 show the fluorescence spectra of the compound powder of the present invention. Figures 7 and 8 show spectra when irradiated with light of wavelengths opposite to the excitation light of commonly used low-pressure mercury lamps and high-pressure mercury lamps, respectively. In the case of a lamp, the excitation light is 365 nm ultraviolet light.
As can be seen from the comparison of these two figures, in this case, the emission intensity is higher when excited at 365 nm.
In general, phosphors for fluorescent lamps emit light efficiently with light of 253.7 nm, and many phosphors, including calcium halophosphate, have been put into practical use. On the other hand, in addition to emitting light efficiently, phosphors for high-pressure mercury lamps are required to withstand use at high temperatures of 250 to 350 degrees Celsius. few. Among those that have been put into practical use, YVO 4 :
Eu 3+ BaMg 2 Al 16 O 27 : There are Eu 2+ and Mn 2+ , but both are expensive because they use expensive rare earth elements as activators. However, the compound of the present invention is stable in the atmosphere up to 400°C, is inexpensive, and can be deposited on metals, ceramics, polymers, glass, etc. in nitrogen or vacuum, so it has various applications. It is very useful as a fluorescent material. Table 2 shows the results of investigating the durability of the compounds of the present invention against solvents.As a method for determining durability, 0.3 g of the compounds of the present invention were added to 100 c.c. of each solvent, stirred for 12 hours, and then evaporated. , dried and weighed. As you can see, it is insoluble in commonly used solvents, but it becomes an emulsion in concentrated nitric acid or concentrated sulfuric acid, and can pass through a 1 μm filter. In addition, a compound film of the present invention was deposited on an aluminum plate and the electrical resistance of the film was measured.
At room temperature, the electrical resistance in the direction perpendicular to the film surface was 5×10 10 Ωcm, and in the horizontal direction it was 3×10 9 Ωcm, indicating that both were semiconductors. As mentioned above, the compounds of the present invention have various interesting physical properties. Among these, the fluorescent properties have specific uses as mentioned above. [Examples] Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 15 g of cyanuric chloride as a raw material was placed in the center of a device consisting of a glass tube with an inner diameter of 40 mm and a length of 1000 mm, and 50 c.c./cm of ammonia and nitrogen as a carrier gas were each placed.
After thoroughly mixing at a speed of 100 c.c./min and 100 c.c./min, the mixture was introduced into the tube. The pressure inside the tube was atmospheric pressure. After reacting for 1 hour under the above conditions, the center of the reaction tube was slowly heated at 1°C/min in an electric furnace.
The temperature was raised to 400°C and held at 400°C for 2 hours. After that, stop the ammonia and flow only nitrogen.
It was heated to 600°C and held at that temperature for an additional hour. Inside the reaction tube, yellowish white powder was produced at the location where the raw materials had been installed, and the amount was 5 g. This powder showed the property of subliming at temperatures above 400°C in a nitrogen stream. The results of elemental analysis of this compound are shown in Table 1. Further, X-ray diffraction measurements were performed using Cu-Kα rays, and the diffraction pattern shown in FIG. 1 was obtained. Furthermore, add 0.3 g of this compound to 100 c.c. of each solvent,
After stirring for a period of time, the mixture was filtered, dried, and weighed to determine its durability against solvents. The results are shown in Table 2. Example 2 Cyanuric chloride 60g, ammonia 100c.c./min,
The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that nitrogen was used at 100 c.c./min. After the reaction was carried out at 400°C, the ammonia supply was stopped, only nitrogen was flowed, and the temperature was heated to 500°C and maintained for 1 hour.
The color and properties of the obtained compound (23 g) were the same as those of the compound of Example 1, and the results of X-ray diffraction measurements were also almost the same. The results of elemental analysis are shown in Table 1. Example 3 In the same apparatus as in Example 1, 6 g of cyanuric chloride and 2 g of melamine were mixed and placed in the center of the reaction tube, and the temperature was slowly raised to 500°C at 1°C/min under nitrogen flow. Hold at temperature for 1 hour. The properties and X-ray diffraction results of the obtained compound (1 g) were almost the same as in Example 1. Example 4 The raw materials and the amounts of each gas were the same as in Example 1, and immediately after starting the introduction of ammonia gas at room temperature, the temperature was 10℃/
The temperature was raised to 200°C in minutes, and the reaction was carried out for 2 hours at that temperature, and then the temperature was further raised to 400°C, and the reaction was carried out for 1 hour.
After that, stop the ammonia, flow only nitrogen, and 600
℃ and held for 30 minutes. The color and properties of the obtained compound (5 g) are as in Example 1.
It was the same as the compound of The analytical values of this powder are shown in Table 1. Example 5 1 g of the powder obtained in Example 2 was placed in a quartz glass tube, and while nitrogen gas was flowing at 100 c.c./min,
The center of the reaction tube was heated to 700°C at 10°C/min using an electric furnace. When the temperature exceeds 400℃, sublimation begins,
It began to deposit in the form of a film and powder at the rear of the reaction tube.
The analytical values of this powder are shown in Table 1. Example 6 Using the same equipment as in Example 1, 45 g of cyanuric chloride was placed in a quartz reaction tube in front of the electric furnace, and while nitrogen gas was flowing at 50 c.c./min, the center of the reaction tube was heated.
Heated to 700°C. After that, the part where cyanuric chloride was placed was heated to 210°C at a rate of about 10°C/min using a ribbon heater, and ammonia gas was added.
Nitrogen gas was introduced into the reaction tube at a rate of 100 c.c./min and 200 c.c./min. Ammonia was introduced using a nozzle to cause a reaction inside the electric furnace. The pressure inside the tube was atmospheric pressure, and the reaction time was 3 hours. A film-like substance (thickness: 1 mm) was obtained inside the reaction tube near the entrance and exit of the electric furnace, and powder was obtained at the rear of the electric furnace. The analytical values of the compounds obtained by heat-treating this powder and film at 500°C are shown in Table 1 for Examples 6-1 and 6-2.
Shown as The physical properties of the compound of this example were the same as those of Example 1.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 判定 ○:耐溶剤性あり △:疑問 ×:耐
溶剤性なし
実施例 7 実施例2で製造した粉末を用い、直径10mmのホ
ルダーに充填し、石英ガラス窓を通してキセノン
ランプにより高圧水銀ランプの励起光である
365nmの光を照射してその螢光スペクトルを測
定した。 その結果を第8図に示す。この図より、励起光
により青色に相当する465nmの波長の光が効率
よく、発光していることがわかる。 実施例 8 実施例1で製造した粉末を、窒素気流中でガラ
ス板に蒸着し、半透明の膜を得た。 膜の厚さは約26μmで、800〜500nmの領域で
30%以上の透過率を示した。 実施例7と同様の方法でこの膜の螢光スペクト
ルを測定したところ、実施例7と同様、465nm
の強い螢光が観測された。 [発明の効果] 本発明の化合物は、従来にない新規な化学組成
および構造を持つ全く新しい窒素と炭素の化合物
であり、優れた螢光特性、潤滑特性、耐熱特性等
の性質を有する。
[Table] Judgment ○: Solvent resistant △: Questionable ×: No solvent resistant Example 7 Using the powder produced in Example 2, it was filled into a holder with a diameter of 10 mm and exposed to a high-pressure mercury lamp using a xenon lamp through a quartz glass window. is the excitation light of
It was irradiated with 365 nm light and its fluorescence spectrum was measured. The results are shown in FIG. This figure shows that the excitation light efficiently emits light with a wavelength of 465 nm, which corresponds to blue. Example 8 The powder produced in Example 1 was deposited on a glass plate in a nitrogen stream to obtain a translucent film. The thickness of the film is approximately 26 μm, with a range of 800 to 500 nm.
It showed a transmittance of over 30%. When the fluorescence spectrum of this film was measured in the same manner as in Example 7, it was found to be 465 nm as in Example 7.
Strong fluorescence was observed. [Effects of the Invention] The compound of the present invention is a completely new compound of nitrogen and carbon having an unprecedented new chemical composition and structure, and has excellent properties such as fluorescent properties, lubricating properties, and heat resistance properties.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の化合物のX線回折図であ
り、第2図は同じく本発明の化合物のIRスペク
トルを示す図である。第3図、第4図は、本発明
の化合物のESCAスペクトルであり、第3図は炭
素についてのスペクトル、第4図は窒素について
のスペクトルである。更に、第5図は当該化合物
のUVスペクトル、第6図は同じくTG、DTAの
スペクトルである。第7図、第8図は、螢光特性
を示すスペクトルであり、第7図は、低圧水銀ラ
ンプを励起光である253.7nmの光を照射した場
合、第8図は、高圧水銀ランプの励起光である
365nmの光を照射した場合である。
FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram of the compound of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the IR spectrum of the compound of the present invention. 3 and 4 are ESCA spectra of the compound of the present invention, FIG. 3 is a spectrum for carbon, and FIG. 4 is a spectrum for nitrogen. Furthermore, FIG. 5 shows the UV spectrum of the compound, and FIG. 6 shows the spectra of TG and DTA. Figures 7 and 8 are spectra showing fluorescence characteristics. Figure 7 shows the spectrum when a low-pressure mercury lamp is irradiated with 253.7 nm light, which is the excitation light, and Figure 8 shows the spectrum when the excitation light of the high-pressure mercury lamp is irradiated. is light
This is the case when 365 nm light is irradiated.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式C3NxHy(ただし、4≦X≦5、0≦
Y≦4)で表わされる層状構造を有する窒化炭
素。 2 塩化シアヌルとアンモニアまたはメラミンを
反応させることを特徴とする一般式C3NxHy(た
だし、4≦X≦5、0≦Y≦4)で表わされる層
状構造を有する窒化炭素の製造方法。 3 一般式C3NxHy(ただし、4≦X≦5、0≦
Y≦4)で表わされる層状構造を有する窒化炭素
からなる螢光材。
[Claims] 1 General formula C 3 NxHy (where 4≦X≦5, 0≦
Carbon nitride having a layered structure represented by Y≦4). 2. A method for producing carbon nitride having a layered structure represented by the general formula C 3 NxHy (4≦X≦5, 0≦Y≦4), which comprises reacting cyanuric chloride with ammonia or melamine. 3 General formula C 3 NxHy (however, 4≦X≦5, 0≦
A fluorescent material made of carbon nitride and having a layered structure represented by Y≦4.
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