説明

蛍光体前駆体の製造方法

【課題】 ランタノイド類、イリジウム、金、及びハフニウムの内の少なくとも1種類を効率的且つ均一にII−VI族化合物半導体に導入して蛍光体前駆体を製造すること。
【解決手段】 ランタノイド元素硫化物、硫化イリジウム、硫化金、及び硫化ハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むアルカリ金属硫化物水性液とII族金属塩を含む水溶液を連続的に混合して得られるII−VI族化合物半導体蛍光体前駆体の製造方法が提供される。この方法において、II−VI族化合物半導体が硫化亜鉛であること、II族金属塩を含む水溶液がマンガン、銅及び銀からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むこと、が好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、II−VI族化合物半導体の蛍光体前駆体の製造方法に関する。本発明で得られる前駆体は、蛍光体材料等などの用途に用いることができる。
【背景技術】
【0002】
II−VI族化合物半導体は、その色彩を利用して顔料として用いられ、特に異種金属の組み合わせにより多様な色彩を呈するために広く用いられている。また、その半導体特性、光導伝体特性を利用して太陽電池、受光素子、映像記録用素子等に用いられ、さらに、蛍光特性を利用してEL素子、CRT、照明器具などに広く用いられている。一般に硫化剤と金属塩の反応によりII−VI族化合物半導体蛍光体は調製され、銅などの金属も同時にドープする方法が知られている(特許文献1参照)。更に、2液以上を連続的に供給し、銅やマンガンを中心金属とする蛍光体を調製することも知られている(特許文献2参照)。
【0003】
しかしながら、II−VI族化合物半導体を構成するII族金属よりイオン半径の大きなイオンを形成する元素をII−VI族化合物半導体に導入することは難しく、効率的に導入された例は無い。特に、ランタノイド類、イリジウム、金、ハフニウムなどの元素は、硫化物が熱的に不安定であること、イオン半径が大きく結晶に取り込まれにくいこと、などの理由により、熱的にII−VI族化合物半導体に導入することが難しい。
【特許文献1】特開2005−132947
【特許文献2】特開2004−018709
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、ランタノイド類、イリジウム、金、及びハフニウムの内の少なくとも1種類を効率的且つ均一にII−VI族化合物半導体に導入して蛍光体前駆体を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、ランタノイド元素の硫化物、硫化イリジウム、硫化金、及び硫化ハフニウムの内の少なくとも一種を含むアルカリ金属硫化物水溶液とII族金属塩を含む水溶液を連続的に混合して、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】
本発明は以下のものを提供する。
[1] ランタノイド元素の硫化物、硫化イリジウム、硫化金、及び硫化ハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むアルカリ金属硫化物水性液とII族金属塩を含む水溶液を連続的に混合して得られるII−VI族化合物半導体蛍光体前駆体の製造方法。
【0007】
[2] II族金属塩が亜鉛を含む塩である、[1]記載の製造方法。
[3] II族金属塩を含む水溶液がマンガン、銅及び銀からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、[1]又は[2]記載の製造方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下に本発明の詳細な説明を行う。
本発明で使用するランタノイド類としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムが挙げられるが、セリウム、プラセオジウム、サマリウム、ユウロピウム、テルビウム等を使用することが好ましい。これらは、塩化物、臭化物などのハロゲン塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩などが使用される。特に、入手性、硫化反応速度、安定性の観点から、硝酸塩、ハロゲン塩特に塩化物の使用が好ましい。イリジウム、金、ハフニウムに関しては、同様の理由から、塩化物の使用が好ましい。
【0009】
本発明において、ランタノイド類、イリジウム、金、ハフニウムの使用量としては、特に限定されるものではないが、その量は、通常、ICP発光分析法により測定されることができ、得られる蛍光体前駆体中に100〜10000ppm、より好ましくは、200〜8000ppmになるように添加することが好ましい。
【0010】
本発明において、ランタノイド類、イリジウム、金、ハフニウムはアルカリ金属硫化物水性液に添加される。アルカリ金属硫化物としては、例えば、硫化ナトリウム、硫化カリウムなどが使用できるが、硫化後の安定化、反応速度を考慮して、硫化ナトリウム、硫化カリウムの使用が好ましい。
【0011】
使用するアルカリ金属硫化物の量としては、II族元素量に対して、0.5〜5モル倍、未反応II族金属の残留は、用途を限定する為、通常、1.0〜4モル倍、より好ましくは1.1〜2モル倍の範囲で使用する。
【0012】
アルカリ金属硫化物の水性液濃度としては、溶解していれば均質性に問題ないが、濃度が高すぎると反応効率が低下する傾向がある。また、例えば、硫化ナトリウムや硫化カリウムを高濃度で使用するとナトリウムやカリウムが蛍光体に多量に残存するため好ましくない。従って、アルカリ金属硫化物の水性液濃度は0.01〜2モル/Lであることが好ましく、より好ましくは0.1から1.5モル/Lの範囲である。
【0013】
また、アルカリ金属硫化物の水性液におけるランタノイド類、イリジウム、金、及びハフニウムの内の少なくとも一種の元素の濃度は、好ましくは0.0001〜0.01モル/L、より好ましくは0.0005〜0.005モル/Lの範囲である。
【0014】
本発明でアルカリ金属硫化物の溶解に使用する水は、不純物により生成するII−VI族化合物半導体の用途が限定されるため、通常灰分100ppm以下、より好ましくはイオン交換水を使用する。
【0015】
本発明では、II族金属塩を使用する。使用できる金属としては、カルシウム、マグネシウム、バリウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウムなどが挙げられる。アルカリ金属硫化物との反応速度、反応後の安定性を考慮して、亜鉛、カドミウムの使用が好ましい。
【0016】
使用される塩の種類としては、特に限定されるものではないが、塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩などの鉱酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩などの有機酸塩、アセチルアセトネートなどの有機金属錯体などを挙げることができる。入手性、水への溶解性などを考慮して、塩酸塩、硝酸塩、酢酸塩の使用が好ましい。
【0017】
本発明において、II族金属塩の水溶液の濃度としては、完全に溶解していれば、均質性に問題ないが、濃度が高すぎると反応物の析出に伴い反応が阻害され反応速度が低下する為好ましくなく、濃度が低すぎると容積効率が低下するため好ましくない。従って、II族金属塩の水溶液の濃度を好ましくは0.01〜2モル/L、より好ましくは0.1から1.5モル/Lの範囲で調整する。
【0018】
本発明でII族金属塩の溶解に使用する水は、不純物により生成するII−VI族化合物半導体の用途が限定されるため、通常灰分100ppm以下、より好ましくはイオン交換水を使用する。
【0019】
本発明は、ランタノイド類、イリジウム、金、及びハフニウムの内の少なくとも一種の元素を含む化合物をアルカリ金属硫化物溶液に溶解し、まず、これらの元素の硫化物を生成させる。これらの金属硫化物は水に対して溶解した状態を維持することが肝要である。このアルカリ金属硫化物溶液とII族金属塩を溶解した溶液を同時に混合する。混合の方式としては特に限定されないが、一方に他方を添加する方法では、生成沈殿するII−VI族化合物半導体中に、ランタノイド類、イリジウム、金、ハフニウムなどが均一に混入されないので好ましくない。同時に混合する方法としては、特に限定されるものではなく、2液を攪拌槽に入れながら同時に抜き取る方式でも構わないし、拡散力のあるミキサー中に同時に連続的に送液する方法でも構わない。滞留時間の均一性を考慮した場合、反応管方式の方が一定になるため好ましい。
【0020】
本発明を実施する温度としては、0℃〜200℃の範囲で実施することができるが、特殊な反応器を使用しない、安全性、操作性の観点から、0℃〜120℃の範囲で実施することが好ましく、より好ましくは10℃〜80℃の範囲で実施する。
【0021】
本発明において、生成物は、通常のプロセス、例えば、懸濁液からろ過、遠心分離などを行った後、乾燥することで容易に回収することが出来る。
本発明では、II-VI族化合物半導体中に存在して、発光中心となる金属も同時に導入することができる。使用可能な金属としては、マンガン、銅、銀、クロム、鉛などが挙げられる。発光中心としての安定性などを考慮して、マンガン、銅、銀の使用が好ましく、これらの金属の少なくとも1種を導入することで、様々な発光色を調整し、発光効率を向上することができる。これらの金属を導入するために使用する化合物としては、特に限定されるものではないが、塩化物、臭化物などのハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩などの鉱酸塩、酢酸塩、酪酸塩、安息香酸塩などの有機酸塩、アセチルアセトネートなどの配位子を有する有機金属錯体などの形のものが挙げられる。反応速度や化合物の安定性を考慮すると、ハロゲン化物、鉱酸塩の使用が好ましい。使用量に関しては特に限定されるものではなく、通常、蛍光体前駆体中に10〜8000ppm、より好ましくは50〜5000ppmの範囲で導入されるように使用することが好ましい。
【実施例】
【0022】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
使用した混合装置の概略図を図1に示す。なお、未反応の原料が残留するのを防止するための滞留時間を確保するために、塩ビ製チューブをミキサーと遠心ろ過器の間に設置した。
【0023】
硝酸亜鉛297.6g、硝酸マンガン(II)3gをイオン交換水2Lに溶解し、A液を調整した。硝酸プラセオジム(III)・5水和物2.32gと硫化ナトリウム288.6gをイオン交換水2Lに溶解し、B液を調整した。B液の調整から1時間静置し、硫化プラセオジムを生成させた。各々の液を定量ポンプを用いて、毎秒5ml送液し、スタティックミキサー(ノリタケ製T4−15 R−4PT)にて攪拌、更に塩ビ製チューブに送液、滞留時間3分後、連続的に遠心分離機に送液し、生成した固体を分取した。
【0024】
反応開始(A液及びB液の混合開始)から、30秒後、60秒後、200秒後の固体をサンプリングし、ICP発光法により含有金属量を分析した結果を表1に示す。
<実施例2>
実施例1において、硝酸プラセオジム(III)・5水和物2.32gに代えて、塩化イリジウム(III)0.437gを添加した以外は実施例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0025】
<実施例3>
実施例1において、硝酸プラセオジム(III)・5水和物2.32gに代えて、塩化ハフニウム(IV)0.433gを添加した以外は実施例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0026】
<実施例4>
実施例1において、硝酸プラセオジム(III)・5水和物2.32gに代えて、塩化金(III)0.411gを添加した以外は実施例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0027】
<実施例5>
実施例1において、硝酸マンガン(II)3gに代えて、硫酸銅(II)・5水和物3.6gを使用した以外は実施例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0028】
<実施例6>
実施例1において、硝酸マンガン(II)3gに代えて、塩化銀1.2gを使用した以外は実施例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0029】
<比較例1>
実施例1において、硝酸プラセオジムを硝酸亜鉛と同一の溶液化した以外は、実施例1と同様に行なった。即ち、硝酸亜鉛297.6g、硝酸マンガン(II)3g、硝酸プラセオジム(III)・5水和物2.32gをイオン交換水2Lに溶解してA液を調整し、硫化ナトリウム288.6gをイオン交換水2Lに溶解してB液を調整した以外は実施例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0030】
<比較例2>
実施例2において、塩化イリジウムを硝酸亜鉛と同一の溶液化した以外は、実施例2と同様に行なった。即ち、比較例1において、硝酸プラセオジム(III)・5水和物2.32gに代えて、塩化イリジウム(III)0.437gを添加した以外は比較例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0031】
<比較例3>
実施例3において、塩化ハフニウム(IV)を硝酸亜鉛と同一の溶液化した以外は、実施例3と同様に行なった。即ち、比較例1において、硝酸プラセオジム(III)・5水和物2.32gに代えて、塩化ハフニウム(IV)0.433gを添加した以外は比較例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0032】
<比較例4>
実施例4において、塩化金を硝酸亜鉛と同一の溶液化した以外は、実施例4と同様に行なった。即ち、比較例1において、硝酸プラセオジム(III)・5水和物2.32gに代えて、塩化金(III)0.411gを添加した以外は比較例1と同様に行なった。結果を表1に示す。
【0033】
【表1】

【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】実施例及び比較例で使用した混合装置の概略図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ランタノイド元素の硫化物、硫化イリジウム、硫化金、及び硫化ハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むアルカリ金属硫化物水性液とII族金属塩を含む水溶液を連続的に混合して得られるII−VI族化合物半導体蛍光体前駆体の製造方法。
【請求項2】
II族金属塩が亜鉛を含む塩である、請求項1記載の製造方法。
【請求項3】
II族金属塩を含む水溶液がマンガン、銅及び銀からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1又は2記載の製造方法。

【図1】
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【公開番号】特開2008−247694(P2008−247694A)
【公開日】平成20年10月16日(2008.10.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−93433(P2007−93433)
【出願日】平成19年3月30日(2007.3.30)
【出願人】(506297717)クラレルミナス株式会社 (20)
【Fターム(参考)】