JP2008189489A - 酸化イットリウム粉末 - Google Patents

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【課題】粒径が小さく、且つ、分散性に優れた粉体特性を備えた新たな酸化イットリウム粉末を提供せんとする。
【解決手段】走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m2/gであることを特徴とする酸化イットリウム粉末を提案する。
【選択図】図2

Description

本発明は、酸化イットリウム粉末に関し、詳しくは、水酸化イットリウムなどのイットリウム塩粉末を焼成して得られる酸化イットリウム粉末に関する。
酸化イットリウム(イットリア)は、水酸化イットリウムなどのイットリウム塩を焼成して得ることができ、酸化ジルコニウムの安定化剤、窒化アルミニウムや窒化珪素などの焼結助剤などとして利用されている。また、融点が高く、耐食性・耐プラズマ性に優れているなどの長所を活かして、例えば、耐食・耐熱材料やレーザーのホスト材料、高圧Na発光管、センサー、半導体、耐熱合金、ミッシュメタル(混合希土メタル)ニッケル水素電池材料、さらにはエッチング装置などの高温用各種装置の窓材など、様々な用途に用いられている。
また、酸化イットリウムは、純度が高くて微粒であれば、透明で複屈折が無いため、ランプ発光管などの光学材料としても利用されている。
さらに、蛍光体にも応用されている。例えば母体としての酸化イットリウム(Y23)に賦活剤(発光中心)としてのユウロピウム (Eu)を加えた蛍光体(Y23:Eu)は、電子線や紫外励起により赤色(波長約611nm)発光を示し、現在、赤色蛍光体として市販されている。
このような酸化イットリウム粉末は、各種用途に利用するにあたって一般的には、粒径が小さく、且つ、分散性に優れた粉体特性が望まれる。ところが、イットリウム塩を焼成して酸化イットリウム粉末を製造する場合、従来の一般的なイットリウム塩は、焼成した際に粒子同士が焼結して粒径が大きくなるため、焼成後に酸化イットリウムを粉砕する必要があり、これがコスト高や不純物混入の原因となっていた。また、この粉砕によって粒度分布が広がるため、分級が必要となり、歩留りが低下し、均一な微粉末を効率良く得るには限界があった。
そこで、例えば特許文献1には、粒径が小さく、且つ、分散性に優れた酸化イットリウム粉末を得るための製法として、イットリウムの酸性塩水溶液を炭酸含有塩基性塩水溶液によりpH4以上で且つ板状結晶が生成する値以下に中和して炭酸イットリウムを沈澱させ、次いで50℃以下の温度範囲で撹拌しながら10時間以上熟成した後、炭酸イットリウムを700〜1300℃で焼成することにより、一次粒子径0.01〜0.2μmで、且つ凝集粒子のない酸化イットリウム微粉を製造する方法が開示されている。
特許文献2には、より均一な粉末度を有し、焼結した時に高い直線透過率を有する酸化イットリウム粉末を得るための製法として、酸性のイットリウム塩の水溶液に塩基性の炭酸塩水溶液を滴下し、熟成完了前に、スラリ−状又は乾燥炭酸イットリウムの種結晶を反応母液中に加えて熟成させ、晶質炭酸イットリウムの微細粒子を得、これを仮焼することにより酸化イットリウム微細粉末を製造する方法が開示されている。
特許文献3には、30℃よりも低い温度で、0.02モル/リットル以上2モル/リットル以下の濃度のイットリウム塩を含む溶液にアンモニア等の塩基性溶液を加えて、厚さが20nm以下の多数の薄片状粒子が、互いに卓面と端面をカードハウス状に接合した状態で凝集した直径が0.5μm以上の凝集粒子である水酸化イットリウムを生成し、該水酸化イットリウムに、イットリウムイオンの量に対して10-3倍から1倍の硫酸イオンに相当する硫酸イオンを含む化合物を添加し、添加し終った時点でpH5以上となるようにし、この凝集粒子を900℃以上で仮焼することにより、一次粒子の平均粒径が30nm以上500nm以下の範囲にある酸化イットリウム粉末を形成する方法が開示されている。
また、非特許文献1には、尿素沈殿法によるイットリア前駆体の合成法として、イットリウムの酸性塩水溶液を、尿素の加水分解反応により生成した沈殿剤により、イットリウムの塩基性炭酸塩を沈殿させ、これを焼成することにより酸化イットリウム微粉を得る方法が開示されており、その際、酸性塩水溶液中に存在する陰イオンが、塩化物イオンもしくは硝酸イオンの場合には球状粒子が生成し、硫酸イオンの場合には不定形の凝集粒子が生成することが開示されている。
特開平09−315816号公報 特開平11−278832号公報 特許第3125067号公報 資源と素材 116 p.941−945 (2000)
本発明は、粒径が小さく、且つ、分散性に優れた粉体特性を備えた新たな酸化イットリウム粉末を新たな製法と共に提供せんとするものである。
本発明は、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m2/gであることを特徴とする酸化イットリウム粉末を提案する。
このような酸化イットリウム粉末の好ましい一例として、小さな結晶状の粒子(1次粒子)が球状に凝集し、表面に凹凸を有するポン菓子の如き形状を呈する粒子(以下「ポン菓子粒子」という)を主成分とする酸化イットリウム粉末であって、2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmである酸化イットリウム粉末を挙げることができる。
このような酸化イットリウム粉末は、1次粒子の粒径が極めて小さく、それでいて分散性に優れ、ろ別が容易であったり、風や静電気の影響で飛散し難いなどのハンドリング性に優れた粉体特性を備えたものとすることができる。
本発明の酸化イットリウム粉末は、例えば、イットリウム原料と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩とを混合し、加熱して反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成して得ることができる。
また、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩と、イットリウム原料とを混合し、加熱して反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成して得ることもできる。
これらの製法において、加熱して反応させる方法としては、加熱反応器等を用いて通常の方法で加熱することもできるが、マイクロ波を照射しながら加熱するようにしてもよい。マイクロ波を照射しながら加熱することにより、通常の方法で加熱した場合とは異なる粒子形状のイットリウム塩粉末を得ることができる。
また、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩と、イットリウム原料とを混合し、マイクロリアクタを用いて反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成することによっても本発明の酸化イットリウム粉末を得ることができる。
これらの製法によれば、針状、薄片状乃至樹葉状の結晶状の粒子(1次粒子)が球状に凝集し、表面に凹凸を有するウニの如き形状を呈する粒子(以下「ウニ状粒子」という)、或いは、カードハウス構造をもつ薄片状の粒子(1次粒子)が球状に凝集し、表面に凹凸を有する粒子(以下「球状カードハウス粒子」という)を主成分とするイットリウム塩粉末(前駆体)を得ることができる。そして、このようなイットリウム塩粉末は、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せずほとんど凝集しないため、焼成することにより、粒子形状や粉体特性がイットリウム塩粉末(前駆体)と大きく変わらない酸化イットリウム粉末を得ることができる。
よって、上記のような製法によれば、上記の如きポン菓子粒子を主成分とする酸化イットリウム粉末であって、2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmである酸化イットリウム粉末を得ることができる。
本発明の酸化イットリウム粉末は、前述のように、1次粒子の粒径が極めて小さく、それでいて分散性に優れ、ろ別が容易であったり、風や静電気の影響で飛散し難いなどのハンドリング性に優れた粉体特性を備えるから、各種用途で求められる特性を備えており、例えば、酸化ジルコニウムの安定化剤、窒化アルミニウムや窒化珪素などの焼結助剤、耐食・耐熱材料やレーザーのホスト材料、高圧Na発光管、センサー、半導体、耐熱合金、ミッシュメタル(混合希土メタル)ニッケル水素電池材料、さらにはエッチング装置などの高温用各種装置の窓材やランプ発光管などの光学材料、さらには蛍光体などの各種用途で好適に利用することができる。例えば、本発明の酸化イットリウム粉末を母体(母結晶)として得られる蛍光体(例えばY23:Eu)は、現在市販されている蛍光体と同程度の発光強度を示し、かつ、611nm付近の演色性が高いという特性を発揮するものとなる。
なお、本発明において「2次粒子」とは、SEM(20000倍)で観察した際に、表面に凹凸を有する球状の凝集粒子を示し、「1次粒子」は、当該2次粒子を構成している個々の粒子を示すものである。
また、本発明において「X〜Y」(X、Yは任意の数字)と表現した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きく、Yより小さい」の意を包含するものである。
また、本発明において「主成分」と表現した場合には、特に記載しない限り、当該主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容する意を包含するものである。特に当該主成分の含有割合を特定するものではないが、その大半、すなわち個数或いは質量割合において、50%以上、好ましくは70%以上、中でも好ましくは90%以上(100%を含む)を占めるものである。
発明を実施するための形態
以下、本発明の実施形態として、4つの実施形態例とその製造方法例について説明する。但し、本発明が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
(第1の実施形態)
本実施形態では、硫酸ナトリウム(Na2SO4)を加える特殊な尿素−均一沈殿法によりイットリウム塩粉末Aを製造し、このイットリウム塩粉末Aを焼成して酸化イットリウム粉末Aを得ることができる。
本実施形態におけるイットリウム塩粉末Aは、イットリウム原料と、尿素水溶液と、硫酸ナトリウム(Na2SO4)とを混合し、加熱して反応させることによりイットリウム塩を生成(沈殿)させ、これを遠心分離、洗浄、乾燥させて得ることができる。
好ましい例としては、イットリウム原料である硝酸イットリウム(水和物)と、尿素水溶液と、硫酸ナトリウムとを混合し、80℃以上に加熱して反応させることによりイットリウム塩を沈殿生成させ、これを遠心分離、洗浄、乾燥させてイットリウム塩粉末Aを得ることができる。
イットリウム塩粉末Aは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜10m/gであるという特徴を備えるものである。
また、イットリウム塩粉末AをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がウニ状粒子を呈するという特徴を備えるものである。ただし、ウニ状粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわちイットリウム塩粉末Aの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をウニ状粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
イットリウム塩粉末Aは、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せず凝集することが少ないため、焼成後もイットリウム塩粉末Aの粒子形状や粉体特性が大きく変化しないという特徴を備えている。
よって、イットリウム塩粉末Aを焼成して得られる酸化イットリウム粉末Aは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜10 m/g(真球であると仮定すると、2次粒子の平均粒径が1μmの場合1.2m2/g、4μmの場合0.3m2/g)であるという特徴を備えたものとすることができる。
なお、真球の比表面積は、下記式から算出することができる(以下、同様)
真球の比表面積=[1÷{(4πr3/3)×5(g/cm3)}]×4πr2
但し、r:半径、5(g/cm3):酸化イットリウムの密度である。
また、酸化イットリウム粉末AをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子は、ポン菓子粒子を呈するものとすることができる。ただし、酸化イットリウム粉末Aは、ポン菓子粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわち酸化イットリウム粉末Aの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をポン菓子粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
イットリウム塩粉末Aの製造において、イットリウム原料としては、水や有機溶剤等の液体に溶解するイットリウム化合物であればよく、上記の硝酸イットリウム(水和物)のほか、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウム等を挙げることができる。
イットリウム原料の添加量は適宜調整すればよい。
硫酸ナトリウム(Na2SO4)の添加量は、5mM以上2000mM未満、特に5mM以上500mM以下であるのが好ましい。5mM以上2000mM未満であれば、上記の如く、2次粒子の形状はウニ状を呈し、真円率や比表面積も所望範囲内のものとすることができる。他方、2000mM以上になると、粒子形状はウニ状を呈さなくなり、比表面積も所望範囲を外れるようになる。
硫酸ナトリウム(Na2SO4)に代えて、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸アンモニウム((NH42SO4)など他の硫酸塩を加えても、上記の如く粒子形状はウニ状を呈し、真円率や比表面積を所望範囲内とすることができる。その一方、硝酸塩や塩酸塩などの他の無機酸塩では、粒子形状はウニ状を呈さなくなり、比表面積も所望範囲を外れてしまう。
なお、硫酸アンモニウム((NH42SO4)を用いる場合には、添加量を100mM未満とするのが好ましい。100mM以上添加すると、粒子を生成しなくなる場合がある。
イットリウム塩を沈殿させる沈殿形成反応は、80℃以上に加熱して反応させることが重要であり、80℃以上であれば特に限定するものではない。
また、イットリウム塩粉末Aは、例えば大気中600〜1500℃で焼成することにより、酸化イットリウム粉末Aを得ることができる。但し、このような焼成条件に限定されるものではない。
(第2の実施形態)
本実施形態では、加熱方法として、マイクロ波を利用して急加熱反応させる方法を採用する以外は、第1の実施形態と同様にしてイットリウム塩粉末B及び酸化イットリウム粉末Bを得ることができる。
本実施形態で得られるイットリウム塩粉末Bは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜10m2/gであるという特徴を備えたものである。
また、イットリウム塩粉末BをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子が球状カードハウス粒子を呈するという特徴を備えたものである。
ただし、球状カードハウス粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわちイットリウム塩粉末Bの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%以上を含む)を球状カードハウス粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
なお、「カードハウス」という用語は、例えば、粘土粒子の凝集状態を示す用語であり、正の端面と負の層面とが結合した場合に形成される嵩高い凝集体をカードハウス構造と称している(前野昌弘著『粘土の科学』第55〜56項、日刊工業新聞社)。また、走査電子顕微鏡写真で見たセラミックス焼結体の六角板状水和物がばらの花状に集合した構造等を示す用語としても用いられている(『セラミックス』1976年、7月号、日本セラミックス協会出版)。
イットリウム塩粉末Bは、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せず凝集することが少ないため、焼成後もイットリウム塩粉末Bの粒子形状や粉体特性は大きく変化しないという特徴を備えている。
よって、イットリウム塩粉末Bを焼成して得られる酸化イットリウム粉末Bは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜10m2/g(真球であると仮定すると、2次粒子の平均粒径が1μmの場合1.2m2/g、4μmの場合0.3m2/g)であるという特徴を備えたものとすることができる。
また、酸化イットリウム粉末BをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がポン菓子状粒子を呈するものとすることができる。ただし、酸化イットリウム粉末Bはポン菓子粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわち酸化イットリウム粉末Bの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をポン菓子粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
イットリウム塩粉末Bの製造において、イットリウム原料としては、水や有機溶剤等の液体に溶解するイットリウム化合物であればよく、上記の硝酸イットリウム(水和物)のほか、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウム等を挙げることができる。
イットリウム原料の添加量は適宜調整すればよい。
硫酸ナトリウム(Na2SO4)の添加量は、5mM以上2000mM未満、特に5mM以上500mM以下であるのが好ましい。5mM以上2000mM未満であれば、上記の如く、粒子形状は球状カードハウス構造を呈し、真円率や比表面積も所望範囲内のものとすることができる。他方、2000mM以上になると、粒子形状は球状カードハウス構造を呈しなくなり、比表面積も所望範囲を外れるようになる。
硫酸ナトリウム(Na2SO4)に代えて、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸アンモニウム((NH42SO4)などの他の硫酸塩を加えても、上記の如く粒子形状は球状カードハウス構造を呈し、真円率や比表面積を所望範囲内とすることができる。その一方、硝酸塩や塩酸塩などの他の無機酸塩では、粒子形状は球状カードハウス構造を呈さなくなり、比表面積も所望範囲を外れてしまう。
なお、硫酸アンモニウム((NH42SO4)を用いる場合には、添加量を100mM未満とすることが好ましい。100mM以上添加すると、粒子は生成しなくなる。
反応温度、すなわちマイクロ波照射機能付密封加熱器にて加熱する温度は、80℃以上に加熱して反応させることが重要であり、好ましくは80〜250℃、特に100〜180℃である。
また、イットリウム塩粉末Bは大気中600〜1500℃で焼成することにより、酸化イットリウム粉末Bを得ることができる。但し、この焼成条件に限定するものではない。
(第3の実施形態)
本実施形態では、リグニンを加える特殊な尿素−均一沈殿法によりイットリウム塩粉末Cを製造し、このイットリウム塩粉末Cを焼成して酸化イットリウム粉末Cを得ることができる。
本実施形態におけるイットリウム塩粉末Cは、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸若しくは硫酸塩と、イットリウム原料である硝酸イットリウムを加えて混合し、加熱して反応させることによりイットリウム塩を生成させ、遠心分離、洗浄、乾燥させてイットリウム塩粉末Cを得ることができる。
好ましい例としては、リグニン(Lignin)と尿素水溶液とを混合し、硫酸を用いてpH1〜4に調整した後、イットリウム原料である硝酸イットリウムとを混合し、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)等を用いて反応前溶液のpHを1〜5に調整し、マイクロ波照射機能付密封加熱器にてマイクロ波を照射しながら100〜180℃に加熱して反応させることによりイットリウム塩を生成(沈殿)させ、遠心分離、洗浄、乾燥させてイットリウム塩粉末Cを得ることができる。
イットリウム塩粉末Cは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.6μm〜1.1μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が10〜20m/gであるという特徴を備えている。
また、イットリウム塩粉末CをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がウニ状粒子を呈するという特徴を備えている。ただし、ウニ状粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわちイットリウム塩粉末Cの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をウニ状粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
イットリウム塩粉末Cは、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せず凝集することが少ないため、焼成後もイットリウム塩粉末Cの粒子形状や粉体特性が大きく変化しないという特徴を備えている。
よって、イットリウム塩粉末Cを焼成して得られる酸化イットリウム粉末Cは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.6μm〜1.1μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が10〜20m/g(真球であると仮定すると、2次粒子の平均粒径が0.6μmの場合2m2/g、1.1μmの場合1.1m2/g)であるという特徴を備えたものとすることができる。
また、酸化イットリウム粉末CをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がポン菓子粒子を呈するものとすることができる。ただし、酸化イットリウム粉末Cは、ポン菓子粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわち酸化イットリウム粉末Cの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をポン菓子粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
イットリウム塩粉末Cの製造において、イットリウム原料としては、水や有機溶剤等の液体に溶解するイットリウム化合物であればよく、上記の硝酸イットリウム(水和物)のほか、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウム等を挙げることができる。
イットリウム原料の添加量は適宜調整すればよい。
硝酸イットリウムを混合する前の溶液は、硫酸などを使用してpH1〜4、特にpH2〜3に調整するのが好ましい。
なお、硫酸以外の酸でpH調整することも可能であるが、その場合には、硫酸イオン供給源として硫酸塩を添加するのが好ましい。この際、硫酸以外の酸としては、硝酸、塩酸などを挙げることができ、また、硫酸塩としては硫酸ナトリウム(Na2SO4)、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸アンモニウム((NH42SO4)などを挙げることができる。
また、リグニンの重量平均分子量を変化させることにより、イットリウム塩粉末の平均粒径を制御することができる。
リグニンの添加量は100ppm〜1500ppm程度、特に250ppm〜1000ppmとするのが好ましい。リグニンの添加量が100ppm未満ではリグニン添加の効果が得られ難くなり、逆に1500ppmを超えると、イットリウム塩が粒子として析出しなくなる可能性がある。
反応開始前の反応液のpHは、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)などを用いてpHを1〜5に調整するのが好ましい。反応開始前の反応液のpHを調整することによってイットリウム塩粉末の平均粒径を変化させることができる。粒径をより小さくするためには、反応前溶液のpHを1〜5、特に3〜4に調整するのが好ましい。
なお、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)の代わりに水酸化カリウム(苛性カリ)などの他のアルカリ化剤を使用してpH調整してもよい。
反応温度、すなわちマイクロ波照射機能付密封加熱器にて加熱する温度は、80℃以上に加熱して反応させることが重要であり、好ましくは80〜250℃、特に100〜180℃に加熱するのがよい。
また、イットリウム塩粉末Cは、大気中600〜1500℃で焼成することにより、酸化イットリウム粉末Cを得ることができる。但し、この焼成条件に限定するものではない。
(第4の実施形態)
本実施形態では、リグニンを加えると共に、マイクロリアクタを用いて反応させる特殊な尿素−均一沈殿法によりイットリウム塩粉末Dを製造し、このイットリウム塩粉末Dを焼成して酸化イットリウム粉末Dを得ることができる。
本実施形態におけるイットリウム塩粉末Dは、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸若しくは硫酸塩と、イットリウム原料である硝酸イットリウムを加えて混合し、マイクロリアクタを利用して反応させることによりイットリウム塩を生成させ、ろ過、乾燥させてイットリウム塩粉末Dを得ることができる。
好ましい例としては、リグニン(Lignin)と尿素水溶液とを混合し、硫酸を用いてpH1〜4に調整した後、イットリウム原料である硝酸イットリウムを加えて混合し、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)等を用いて反応前溶液のpHを1〜5に調整した後、マイクロリアクタを利用して100〜180℃で反応させてイットリウム塩を生成(沈殿)させ、遠心分離、洗浄、乾燥させてイットリウム塩粉末Dを得ることができる。
イットリウム塩粉末Dは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜0.6μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が20〜120 m/gであるという特徴を備えたものである。
また、イットリウム塩粉末DをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がウニ状粒子を呈するという特徴を備えたものである。ただし、ウニ状粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわちイットリウム塩粉末Dの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をウニ状粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
イットリウム塩粉末Dは、焼成した際、粒子内の焼結は進行するが、粒子同士の焼結は進行せず凝集することが少ないため、焼成後もイットリウム塩粉末Dの粒子形状や粉体特性が大きく変化しないという特徴を備えている。
よって、イットリウム塩粉末Dを焼成して得られる酸化イットリウム粉末Dは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜0.6μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が20〜120m2/g(真球であると仮定すると、2次粒子の平均粒径が0.1μmの場合12m2/g、0.6μmの場合2m2/g)であるという特徴を備えたものとすることができる。
また、酸化イットリウム粉末DをSEM(20000倍)で観察すると、主成分をなす粒子がポン菓子粒子を呈するものとすることができる。ただし、酸化イットリウム粉末Dは、ポン菓子粒子のみから構成される必要はなく、その大半、すなわち酸化イットリウム粉末Dの50質量%以上、好ましくは70質量%以上、中でも好ましくは90質量%以上(100質量%を含む)をポン菓子粒子が占めれば同様の特徴を有するものと考えられる。
イットリウム塩粉末Dの製造において、イットリウム原料としては、水や有機溶剤等の液体に溶解するイットリウム化合物であればよく、上記の硝酸イットリウム(水和物)のほか、塩化イットリウム、臭化イットリウム、ヨウ化イットリウム、酢酸イットリウム、過塩素酸イットリウム等を挙げることができる。
イットリウム原料の添加量は適宜調整すればよい。
硝酸イットリウムを混合する前の溶液は、硫酸などを使用してpH1〜4、特にpH2〜3に調整するのが好ましい。
なお、硫酸以外の酸でpH調整することも可能であるが、その場合には、硫酸イオン供給源として硫酸塩を添加するのが好ましい。この際、硫酸以外の酸としては、硝酸、塩酸などを挙げることができ、また、硫酸塩としては硫酸ナトリウム(Na2SO4)、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸アンモニウム((NH42SO4)などを挙げることができる。
また、リグニンの重量平均分子量を変化させることにより、イットリウム塩粉末の平均粒径を0.1μm〜0.6μmの範囲内で制御することができる。
例えば、平均粒径0.25μm〜0.45μmのイットリウム塩粉末を得るには、リグニンの重量平均分子量は10000〜40000、特に12000〜21000のものを使用するのが好ましい。
また、平均粒径0.25μm以下のイットリウム塩粉末を得るには、リグニンの重量平均分子量は10000より小さいか、或いは40000より大きいものを使用するのが好ましい。
リグニンの添加量は100ppm〜1500ppm程度、特に250ppm〜1000ppmとするのが好ましい。リグニンの添加量が100ppm未満ではリグニン添加の効果が得られ難くなり、逆に1500ppmを超えると、イットリウム塩が粒子として析出しなくなる可能性がある。
さらに、反応開始前の反応液のpHは、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)などを用いてpH1〜5に調整するのが好ましい。反応開始前の反応液のpHを調整することによってイットリウム塩粉末の平均粒径を変化させることができる。より粒径を細かくするためには、反応前溶液のpHを1〜5、特に3〜4に調整するのが好ましい。
なお、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)の代わりに水酸化カリウム(苛性カリ)などの他のアルカリ化剤を使用してpH調整してもよい。
反応温度、すなわちマイクロリアクタにて加熱する温度は、80℃以上に加熱して反応させることが重要であり、好ましくは80〜250℃、特に100〜180℃である。
また、イットリウム塩粉末Dは、大気中600〜1500℃で焼成することにより、酸化イットリウム粉末Dを得ることができる。但し、この焼成条件に限定するものではない。
(まとめ)
上記の如く、イットリウム塩粉末A乃至Dは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m/gであり、主成分を占める2次粒子はウニ状粒子若しくは球状カードハウス粒子を呈する。このようなイットリウム塩粉末A乃至Dは、焼成した際、粒子同士の焼結は進行せず凝集がほとんどないため、イットリウム塩粉末A乃至Dの粒子形状や粉体特性がほとんど変化しないという共通の特徴を有する。
よって、イットリウム塩粉末A乃至Dを焼成して得られる酸化イットリウム粉末A乃至Dは、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m/gであり、主成分を占める2次粒子はポン菓子粒子を呈するものとすることができる。
このようなイットリウム塩粉末A乃至Dは、酸化ジルコニウムの安定化剤、窒化アルミニウムや窒化珪素などの焼結助剤、耐食・耐熱材料やレーザーのホスト材料、高圧Na発光管、センサー、半導体、耐熱合金、ミッシュメタル(混合希土メタル)ニッケル水素電池材料、エッチング装置など高温用各種装置の窓材、光学材料、蛍光体など様々な用途に利用が可能である。
ここでは、具体的な一例として蛍光体を作製する用途を例示する。
すなわち、酸化イットリウム粉末A乃至D(Y23)を母体(母結晶)とし、これに賦活剤(発光中心)としてのユウロピウム(Eu)が固溶した状態の赤色蛍光体(Y23:Eu)を得ることができる。
このような蛍光体の製法としては、例えば、酸化イットリウム粉末Dの製法と同様に、リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸若しくは硫酸塩と、イットリウム原料である硝酸イットリウムと、ユウロピウム原料である硝酸ユウロピウムとを混合し、加熱反応させることによりユウロピウムを数mol%含むイットリウム塩を沈殿させ、遠心分離、洗浄、乾燥させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成することにより蛍光体を得ることができる。
このようにして得られる赤色蛍光体、すなわち酸化イットリウム粉末A乃至D(Y23)を母体(母結晶)とする赤色蛍光体(Y23:Eu)は、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m/gであり、主成分を占める2次粒子はポン菓子粒子を呈するものとなる。そして、このような赤色蛍光体は、分散性に優れ、ろ別が容易であったり、風や静電気の影響で飛散し難いなどのハンドリング性に優れているという特徴を有し、現在市販されている赤色蛍光体と同程度の発光強度を示し、かつ、611nm付近の演色性が高いという特徴を有するものとなる。
なお、賦活剤として、Euの代わりにTb(緑色)、Tm(青色)などの他の希土類元素を用いても同様に蛍光体を作製できるものと考えられる。
以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<粒子径の測定>
測定サンプル(イットリウム塩粉末又は酸化イットリウム粉末)をSEM(20000倍)により観察し、SEM写真において任意の200個の粒子を選択して、それぞれの粒子についてノギスを用いてフェレ径の最小値と最大値を測定してその平均を求め、200個の平均を求めて2次粒子の平均粒径とした。
<真円率の測定>
測定サンプル(イットリウム塩粉末又は酸化イットリウム粉末)をSEM(20000倍)により2次粒子を観察し、SEM写真において任意の10個の2次粒子を選択した。それぞれの2次粒子について、ポン菓子状粒子を円に近似し、近似した円の中心から5°毎に中心から粒子の端までの平均長さ(Rn)を測定し、次の式(1)により真円率を算出した。
式(1)・・・真円率=Rn,min/Rn,max
但し、Rn(n:1、2、・・・72):5°刻みで測定した粒子の中心から粒子の端までの平均長。
Rn,min:Rnのうちの最小値。
Rn,max:Rnのうちの最大値。
<比表面積の測定>
測定サンプル(イットリウム塩粉末又は酸化イットリウム粉末)の比表面積は、COULTER社製SA3100にてBET一点法で測定した。
<分散性の測定>
測定サンプル4mgを純水4mLに加え、超音波振動器(38kHz)にて10分間分散処理を行なった後、2mLをガラス製セルにとり、日立製作所製分光光度計(U−3300)にて波長400nmでの吸光度の経時変化を調べた。
(実施例1)
硝酸イットリウムの水和物(Y(NO3)3・6H2O)5mMと、尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mとを混合し、さらに硫酸ナトリウム(Na2SO4)20mMを加え、得られた混合物を加熱反応容器に入れ、90℃で2時間(撹拌なし)反応させ、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が2.0μmであり、真円率平均が0.82であり、粒子形状はウニ状粒子を呈していた(図1参照)。また、比表面積は5.2m/gであった。
上記の如く得られたイットリウム塩粉末を磁性るつぼ容器に入れ、大気中900℃で焼成し、酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が1.9μmであり、真円率平均が0.84であり、比表面積は5.5m/gであり、粒子形状は、ポン菓子状粒子を呈していた(図2参照)。
(試験1−1)
硫酸ナトリウム(Na2SO4)の添加量を100mM、500mM、1000mM、2000mMと変化させ、その他は実施例1と同様にしてイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)及び真円率は、硫酸ナトリウム(Na2SO4)の添加量に応じて次のようであった。
Figure 2008189489
粒子形状に関しては、添加量が500mM以下ではウニ状粒子を呈し、2000mM以上になるとウニ状粒子は得られなくなり、不定形の凝集粒子が得られた。
酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察すると、添加量が500mM以下ではポン菓子状粒子を呈していたが、1000mM以上になるとポン菓子状粒子を得られなくなった。
(試験1−2)
硫酸ナトリウム(Na2SO4)に代えて、硫酸カリウム(K2SO4)又は硫酸アンモニウム((NH42SO4)を加え、その他は実施例1と同様にイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)及び真円率は、次のようであった。
Figure 2008189489
イットリウム塩粉末の粒子形状はいずれもウニ状粒子を呈し、酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察すると、いずれもポン菓子状粒子を呈していた。
(試験1−3)
加熱温度を、70℃〜180℃の間で変化させ、その他は実施例1と同様にしてイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、80℃以上であれば、粒子形状はウニ状粒子を呈し、その場合には、酸化イットリウム粉末もポン菓子状粒子を呈することが判明した。
(実施例2)
硝酸イットリウムの水和物(Y(NO3)3・6H2O)5mMと、尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mとを混合し、さらに硫酸ナトリウム(Na2SO4)20mMを加え、得られた混合物をマイクロ波照射機能付密封オーブンにてマイクロ波を照射しながら160℃で10分間加熱し、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が1.7μmであり、真円率平均が0.73であり、球状カードハウス粒子を呈していた(図3参照)。また、比表面積は6.1m2/gであった。
上記の如く得られたイットリウム塩粉末を磁性坩堝に入れ、大気中900℃で焼成し、酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が1.5μmであり、真円率平均が0.75であり、比表面積は6.9m2/gであり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた(図4参照)。
(試験2−1)
硫酸ナトリウム(Na2SO4)に代えて、硫酸カリウム(K2SO4)又は硫酸アンモニウム((NH42SO4)を加え、その他は実施例2と同様にイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)及び真円率は、次のようであった。
Figure 2008189489
イットリウム塩粉末の粒子形状は、いずれも球状カードハウス粒子を呈し、酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察すると、いずれもポン菓子状粒子を呈していた。
(試験2−2)
加熱温度を、70℃〜180℃の間で変化させ、その他は実施例2と同様にしてイットリウム塩粉末および酸化イットリウムを得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、80℃以上であれば、粒子形状は球状カードハウス粒子を呈し、その場合には、酸化イットリウム粉末もポン菓子状粒子を呈することが判明した。
(実施例3)
リグニン(Lignin)500ppmと尿素水溶液((NH22COaq.)0.5Mとを混合し、これに硫酸を加えてpH2に調整した後、さらに硝酸イットリウム水溶液(Y(NO33 aq.)3.3mMを加え、水酸化ナトリウムを加えてpH3に調整した後、得られた混合物を加熱反応容器に入れ、マイクロ波照射機能付密封オーブンにてマイクロ波を照射しながら160℃、10分間加熱し、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が0.87μmであり、真円率平均が0.75であり、粒子形状はウニ状粒子を呈していた(図5参照)。また、比表面積は12m/gであった。
上記の如く得られたイットリウム塩粉末を磁性るつぼ容器に入れ、大気中900℃で焼成し、酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が0.80μmであり、真円率平均が0.78であり、比表面積は13m/gであり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた(図6参照)。
(試験3−1)
加熱反応容器に入れた後、160℃まで昇温するまでの時間(1.5分又は3分)、および160℃での保持時間(0分又は7分)を変化させ、その他の条件は実施例3と同様にイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、いずれも平均粒径(2次粒子)が0.83μmであり、真円率平均が0.78であり、比表面積は13m/gであり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた。
(試験3−2)
マイクロ波照射機能付密封オーブンの代わりに、マイクロ波照射機能の付いていない密封オーブンにて160℃、1時間〜5時間加熱し、その他の条件は実施例3と同様にしてイットリウム塩粉末及び酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、不定形の凝集粒子であり、ポン菓子状粒子の生成は確認できなかった。
(実施例4)
リグニン(Lignin)500ppmと尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mとを混合し、これに硫酸を加えてpH2に調整した後、さらに硝酸イットリウムの水和物(Y(NO3)3・6H2O)3.3mMを加え、水酸化ナトリウムを加えてpHを3に調整した後、得られた混合物を、マイクロリアクタ(ピークチューブ製、内径:750μm、反応部の長さ:4m、送液速度:0.5mL/min)にて160℃、3.5分間反応させ、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が0.31μmであり、真円率平均が0.85であり、粒子形状は、ウニ状粒子を呈していた(図7参照)。また、比表面積は34m/gであった。
上記の如く得られたイットリウム塩粉末を磁性るつぼ容器に入れ、大気中900℃で焼成し、酸化イットリウム粉末を得た。
得られた酸化イットリウム粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)が0.26μmであり、真円率平均が0.87であり、比表面積は40g/m2であり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた(図8参照)。
(試験4−1)
硫酸の代わりに硝酸、塩酸を加えてpHを調整した以外は実施例4同様にイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(1次粒子)及び真円率は次のようであった。
Figure 2008189489
粒子形状に関しては、硫酸以外の無機酸を添加した場合はいずれも、粒子形状はウニ状粒子を呈していなかった。
(試験4−2)
重量平均分子量(Mw)の異なる数種類のリグニンを用いて、実施例4同様に、イットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、粒子形状に変化は認められなかったが、平均粒径(2次粒子)に関しては次のようであった(図9参照)。
Mw: 8000・・・平均粒径:0.23μm
Mw:12000・・・平均粒径:0.35μm
Mw:21000・・・平均粒径:0.31μm
Mw:52000・・・平均粒径:0.18μm
図9より、リグニンの重量平均分子量を変化させることにより、イットリウム塩粉末の平均粒径を制御することができ、重量平均分子量10000〜40000、特に12000〜21000のリグニンを使用すれば、平均粒径0.25μm〜0.45μmのイットリウム塩粉末を得ることができ、また、重量平均分子量が10000より小さいか、或いは40000より大きいリグニンを使用すれば、平均粒径0.25μm以下のイットリウム塩粉末を得ることができることが分った。
(試験4−3)
実施例4において、反応開始前のpHを2−4に変化させて、これ以外の点は実施例4同様にイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、粒子形状に変化は認められなかったが、平均粒径(2次粒子)に関しては次のようであった(図10参照)。
pH2・・・・・・・・平均粒径:0.45μm
pH3・・・・・・・・平均粒径:0.31μm
pH4・・・・・・・・平均粒径:0.24μm
図10より、反応開始前に反応溶液のpHは2〜4、特にpH2〜3に調整するのが好ましいことが分った。また、pH1以上であれば平均粒径0.6μm以下に調整できるものと推測することができた。
(試験4−4)
実施例4において、リグニンの添加量を変化させて、これ以外の点は実施例4同様にイットリウム塩粉末を得た。
得られたイットリウム塩粉末をSEM(20000倍)により観察したところ、粒子形状に変化は認められなかったが、平均粒径(2次粒子)は次のようであった。
250ppm・・・・・平均粒径:0.36μm
500ppm・・・・・平均粒径:0.31μm
750ppm・・・・・平均粒径:0.30μm
(試験4−5)
実施例4で得られたイットリウム塩粉末を磁性るつぼ容器に入れ、大気中900℃又は1000℃で焼成し、酸化イットリウムを得た。
得られた酸化イットリウムをSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子)、真円率平均及び比表面積は次のようであった。
Figure 2008189489
900℃焼成した場合の粒子形状は、ポン菓子状粒子を呈していた。但し、1000℃で焼成したものは、外側に突出した各先端部が若干溶融してイボイボ状となっていた。
<実施例5:蛍光体の作製>
リグニン(Lignin)500ppmと尿素水溶液((NH2)2COaq.)0.5Mを混合し、これに硫酸を加えてpH2に調整した後、これに硝酸イットリウム水溶液(Y(NO3)3・6H2O)3.175mMおよび硝酸ユウロピウム水溶液(Eu(NO33 aq.)0.135mMを加え、水酸化ナトリウムを加えてpHを3に調整した後、得られた混合物を、マイクロリアクタ(内径:750μm、反応部の長さ:4m、送液速度:0.5mL/min)にて160℃、3.5分間反応させ、反応液中に生成した沈殿物を遠心分離後、水洗し、室温で乾燥することによりユウロピウムを5mol%含むイットリウム塩粉末を得た。
得られたユウロピウムを5mol%含むイットリウム塩粉末を磁性坩堝にいれて、900℃で3時間焼成し、蛍光体粉末((Y0.95Eu0.0523)を得た。
得られた蛍光体をSEM(20000倍)により観察したところ、平均粒径(2次粒子) が0.26μmであり、粒子形状はポン菓子状粒子を呈していた(図11参照)。また、比表面積は40m2/gであった。
このようにして得た蛍光体粉体のXRD及びカソードルミネセンスを次のように測定した。
XRD測定は、測定装置としてマックサイエンスMXP18を使用し、線源にはCuターゲットを用い、2θが5度から80度の範囲でXRDパターンを得た。
得られたパターンを同定したところ、立方晶形の(Y0.95Eu0.0523であることが分った。
カソードルミネッセンス測定は、CL−SEMシステムMP−32(堀場製作所製)を用いて、加速電圧5kV、電流109mAにて測定を行った。
本実施例で得られた蛍光体粉末は、市販品と同程度の発光強度を示すことが確認された。また、両者とも、611nm付近に最大強度示すが、本実施例の蛍光体は、市販品に比べると、611nm付近以外のピークが高くないため、611nm付近の演色性が高いということが分った。
また、本実施例で得られた蛍光体粉末は、主成分をなす粒子がポン菓子状粒子を呈し、市販品よりも吸光度の経時変化が小さい(初期吸光度と一定時間経過後の吸光度の比が大きい)ため(図12参照)、分散性が良好であるという特徴を備えていることが分った。
さらにまた、粒径が大きい粒子ほど、粒子の回収が容易であることや、風や静電気の影響(粒子の飛散等)を受け難いことにより、ハンドリング性が良好であるという特徴を備えていることも分った。
実施例1で得られたイットリウム塩粉末のSEM写真(20000倍)である。 実施例1で得られた酸化イットリウム粉末のSEM写真(20000倍)である。 実施例2で得られたイットリウム塩粉末のSEM写真(20000倍)である。 実施例2で得られた酸化イットリウム粉末のSEM写真(20000倍)である。 実施例3で得られたイットリウム塩粉末のSEM写真(20000倍)である。 実施例3で得られた酸化イットリウム粉末のSEM写真(20000倍)である。 実施例4で得られたイットリウム塩粉末のSEM写真(20000倍)である。 実施例4で得られた酸化イットリウム粉末のSEM写真(20000倍)である。 試験4−2の試験結果として、リグニンの重量平均分子量(Mw)とイットリウム塩粉末の平均粒径との関係を示したグラフである。 試験4−3の試験結果として、反応開始前のpHとイットリウム塩粉末の平均粒径との関係を示したグラフである。 実施例5で得られた蛍光体のSEM写真(20000倍)である。 実施例5で得られた蛍光体(図のポン菓子状蛍光体)及び市販品蛍光体のそれぞれについて、初期吸光度と一定時間経過後の吸光度の比の経時変化を示したグラフである。

Claims (6)

  1. 走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m2/gであることを特徴とする酸化イットリウム粉末。
  2. イットリウム原料と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩とを混合し、加熱して反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成して得られる請求項1記載の酸化イットリウム粉末。
  3. リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩と、イットリウム原料とを混合し、加熱して反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成して得られる請求項1記載の酸化イットリウム粉末。
  4. 加熱して反応させる方法が、マイクロ波を照射しながら加熱する方法であることを特徴とする請求項2又は3に記載の酸化イットリウム粉末。
  5. リグニン(Lignin)と、尿素水溶液と、硫酸又は硫酸塩と、イットリウム原料とを混合し、マイクロリアクタを用いて反応させてイットリウム塩を生成させ、得られたイットリウム塩粉末を焼成して得られる請求項1記載の酸化イットリウム粉末。
  6. 酸化イットリウムと賦活剤としての希土類元素とを含有する蛍光体粉末であって、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の平均粒径が0.1μm〜4μmであり、且つ、走査電子顕微鏡(20000倍)で観察される2次粒子の真円率平均が0.70〜0.90であり、且つ、比表面積が1〜120m2/gであることを特徴とする蛍光体粉末。
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