溶液錯体化学法による希土類物質のパノスコピック形態制御

• Project/Area Number: 16080206
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 垣花 眞人 Tohoku University, 多元物質科学研究所, 教授 (50233664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 聡 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (10162364)
• Project Period (FY): 2004 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥32,300,000 (Direct Cost: ¥32,300,000); Fiscal Year 2007: ¥7,400,000 (Direct Cost: ¥7,400,000); Fiscal Year 2006: ¥8,300,000 (Direct Cost: ¥8,300,000); Fiscal Year 2005: ¥8,300,000 (Direct Cost: ¥8,300,000); Fiscal Year 2004: ¥8,300,000 (Direct Cost: ¥8,300,000)
• Keywords: 溶液錯体化学法 / 希土類物質 / パノスコピック / 形態制御 / 蛍光体

Research Abstract

平成19年度は、(1)水・アルコール混合溶媒を用いたソルボサーマル法による形態の制御された蛍光体微粒子の合成に成功し、(2)錯体重合法を用いたパラレル合成による新規蛍光体の探索手法を確立し、(3)硫化物系蛍光体合成ルートの開発に基づき、新たな白色LED用新規蛍光体を発見することができた。具体的な研究成果は以下の通りである。
(1)臨界温度の異なる水とアルコールを混合溶媒とするソルボサーマル法により、特に水の分率の低い領域において、アルコール単体で超臨界を示し、水単独では超臨界でない温度でのソルボサーマル処理をすることにより、粒径の小さい分散性に優れた蛍光体微粒子の合成に成功し、また処理温度を可変することによりウィスカー状粒子や板状粒子など形態制御が可能なことが明らかになった。通常の溶液法では、分散性に優れる微粒子を得ることは容易ではないので、本研究成果は意義がある。
(2)候補蛍光体の組成のライブラリーを作成し、対応する組成に応じた溶液系を試験管アレイに準備し、同時に錯体重合プロセスを施すことにより、多数の蛍光体を同時に並列的に合成し、蛍光体として利用可能な組成のスクリーニングをする、という錯体重合パラレル合成法を開発した。この手法により、ツリウム賦活カルシウムガレート新規蛍光体を発見した。信頼性の高い新物質探索手法として画期的であり、関連分野へのインパクトが大きい成果である。
(3)ユーロピウム賦活バリウムアルミニウム硫化物系蛍光体を錯体重合法と石英ガラスアンプル封入法とを組み合わせることにより、極めて高品質な蛍光体を合成できることを明らかにした。この方法は汎用性が高く、硫化物を扱う研究分野において極めて意義の高い成果である。白色LED用蛍光体としては、希土類賦活バリウム亜鉛硫化物およびストロンチウム亜鉛硫化物が、青色励起によりそれぞれ深赤色および黄色の発光を呈することが初めて明らかにされた。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of Ca_3Sc_2Si_3O_<12>: Ce^<3+> phosphor by hydrothermal Si alkoxide gelation (2008)
  • Author(s): Y. Suzuki, et, al.
  • Journal Title: Journal of Materials Science 43 Pages: 2213-2216
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of propylene glycol-water ratio on morphology of Y_2O_2S particles prepared by complex homogeneous precipitation method (2008)
  • Author(s): Valery Petrykin, et, al.
  • Journal Title: Journal of the Ceramic Society of Japan 116 Pages: 454-458
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parallel synthetic exploration of Tm^<3+>-doped alkaline-earth gallate phosphors by use of polymerizable complex method (2007)
  • Author(s): Y. Suzuki, et, al.
  • Journal Title: Journal of the Ceramic Society of Japan 115(10) Pages: 612-614
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of BaAl_2S_4: Eu Phosphor Using BaS: Eu Precursor Prepared by the Polymerizable Complex Method (2007)
  • Author(s): V. Petrykin, et, al.
  • Journal Title: Journal of the Ceramic Society of Japan 115(10) Pages: 615-618
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of YVO_4: Eu^<3+> phosphors via micro-gel spray freeze-drying method (2007)
  • Author(s): Masayuki Iwamura, et, al.
  • Journal Title: Journal of the Ceramic Society of Japan 115(12) Pages: 920-924
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 錯体重合法によるCa_3Sc_2Si_3O_<12>: Ce^<3+>蛍光体の合成(Synthesis of Ca_3Sc_2Si_3O_<12>: Ce^<3+> using polumerizable complex methond) (2007)
  • Author(s): 鈴木義仁, 他
  • Journal Title: 粉体および粉末冶金 54(1) Pages: 44-47
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 錯体重合法による酸化物粉体の精密化学合成と高機能化(Precisely-Controlled Synthesis of Oxide Powders by Polymerizable Complex Method Towards High-Performance) (2007)
  • Author(s): 垣花眞人
  • Journal Title: 粉体および粉末冶金 54(1) Pages: 32-38
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 錯体重合法によるCa_3Sc_2Si_3O_<12> : Ce^<3+>蛍光体の合成 (2007)
  • Author(s): 鈴木義仁, 他
  • Journal Title: 粉体および粉末冶金 54 Pages: 44-47
• [Journal Article] 錯体重合法による酸化物粉体の精密化学合成と高機能化(受賞記念論文) (2007)
  • Author(s): 垣花眞人
  • Journal Title: 粉体および粉末冶金 54 Pages: 32-38
• [Journal Article] Synthesis of high brightness submicron Y_2O_2S red phosphor powders by complex homogeneous precipitation method (2006)
  • Author(s): Yoshiyuki Kawahara, et al.
  • Journal Title: Chemistry of Materials 18 Pages: 6303-6307
• [Journal Article] Preparation of submicron Y_2O_2S red phosphor powders with high emission intensity by complex homogeneous precipitation method (2006)
  • Author(s): Valery Petrykin, et al.
  • Journal Title: Proceeding for 13th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence 2006 International Conference on the Science and Technology of Emissive Displays and Lighting Pages: 273-274
• [Journal Article] Use of polymerizable complex method for synthesis of novel phosphor materials (2006)
  • Author(s): Kotaro Watanabe, et al.
  • Journal Title: Proceeding for 13th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence 2006 International Conference on the Science and Technology of Emissive Displays and Lighting Pages: 356-358
• [Journal Article] 新規水溶性チタン錯体の開発 (2005)
  • Author(s): 冨田恒之 他
  • Journal Title: 化学工業 53・3 Pages: 208-213
• [Journal Article] 水溶性プロセスを利用したセラミックス合成 (2005)
  • Author(s): 冨田恒之 他
  • Journal Title: 未来材料 5・10 Pages: 37-43
• [Journal Article] Synthesis of submicron-sized Y_2O_2S:Eu phosphor particles with high brightness by complex homogeneous precipitation method (2005)
  • Author(s): Masato Kakihana
  • Journal Title: Chemistry of Materials (発表予定)
• [Journal Article] Synthesis of high brightness YVO_4:Eu phosphor by polymerizable complex method (2005)
  • Author(s): Masato Kakihana
  • Journal Title: Chemistry of Materials (発表予定)
• [Presentation] Synthesis of Eu (II) Activated Sulfide Phosphors BaAl_2S_4 and Ba_2ZnS_3 by Polymerizable Complex Method (2007)
  • Author(s): Chi-Woo Lee, et, al.
  • Organizer: 7回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] マイクロゲル噴霧凍結乾燥法によるイットリウム系蛍光体の合成 (2007)
  • Author(s): 岩村正之, 他
  • Organizer: 平成19年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会及び第27回基礎科学部会
  • Place of Presentation: 秋田
  • Year and Date: 2007-11-01
• [Presentation] 錯体重合法並列合成を使ったツリウム青色発光に適したアルカリ土類ガリウム複合酸化物母体の探索 (2007)
  • Author(s): 鈴木義仁, 他
  • Organizer: 希土類若手研究発表会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2007-10-11
• [Presentation] Synthesis of Ba_2ZnS_3 doped with Eu (II) using gel-pyrolysis precursors and effect of Sr substitution (2007)
  • Author(s): Chi-Woo Lee, et, al.
  • Organizer: 成19年度 日本化学会 化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2007-09-22
• [Presentation] マイクロゲル噴霧凍結乾燥法による球状多孔質ZnOの合成 (2007)
  • Author(s): 岩村正之, 他
  • Organizer: 第20回日本セラミックス協会秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] 水熱ゲル化法によるCa_3Sc_2Si_3O_<12>蛍光体の合成 (2007)
  • Author(s): 鈴木義仁, 他
  • Organizer: 第20回日本セラミックス協会秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] Fine particles of Y_2O_3: Eu synthesized by using solvothermal method (2007)
  • Author(s): Kouichi Nakashima, et, al.
  • Organizer: SPS Japan-Korea Nano Particle Seminar Symposium on the Nano Particles and High-functional Interface Science
  • Place of Presentation: Yamagata
  • Year and Date: 2007-08-09
• [Presentation] ナノフォトセラミックスの液相合成と高機能化へのシナリオ〜蛍光体と光触媒を例に〜 (2007)
  • Author(s): 垣花眞人
  • Organizer: セラミックス大学2007
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-07-18
• [Book] ナノ蛍光体の開発と応用「ゾルゲル法・(錯体重合法)」 (2007)
  • Author(s): 垣花眞人
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] セラミックス製造プロセス 応用技術大全集 (2007)
  • Author(s): 垣花眞人
  • Publisher: 技術情報協会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 無機EL用蛍光体の製造方法 (2007)
  • Inventor(s): ペトリキンヴァレリー、垣花眞人
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学、住友金属鉱山株式会社
  • Industrial Property Number: 2007-113429
  • Filing Date: 2007-04-23
• [Patent(Industrial Property Rights)] 複合金属化合物の製造方法 (2006)
  • Inventor(s): 垣花眞人, 鈴木義仁
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学(株)三菱化学科学技術研究センター
  • Industrial Property Number: 2006-140482
  • Filing Date: 2006-05-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 複合金属化合物の製造方法 (2006)
  • Inventor(s): 垣花眞人, 鈴木義仁
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学(株)三菱化学科学技術研究センター
  • Industrial Property Number: 2006-212253
  • Filing Date: 2006-08-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 無機EL用蛍光体の製造方法 (2006)
  • Inventor(s): ペトリキンヴァレリー, 垣花眞人, 冨田恒之
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学住友金属鉱山株式会社
  • Industrial Property Number: 2006-248754
  • Filing Date: 2006-09-13
• [Patent(Industrial Property Rights)] 複合金属酸化物の製造方法 (2006)
  • Inventor(s): 垣花 眞人, 原 聖子, 冨田 恒之
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学, (株)三菱化学科学技術研究センター
  • Industrial Property Number: 2006-036909
  • Filing Date: 2006-02-14
• [Patent(Industrial Property Rights)] 無機EL用蛍光体の製造方法
  • Inventor(s): ペトリキンヴァレリー, 垣花眞人
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学住友金属鉱山株式会社