2019 Fiscal Year Annual Research Report
グリーンプロセスによる新規エシナイト型チタンニオブ酸塩光機能性結晶の創製
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17H03098
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平野 正典 愛知工業大学, 工学部, 教授 (60267888)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 希土類 / エシナイト / 水熱合成 / 蛍光 / アップコンバージョン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
三種類の遷移金属の複合酸化物であるRETiNbO6（REは希土類）について、水熱合成法を用いて結晶微粒子を水溶液中において直接結晶化させ、得られた生成物の有する特性を明らかにした。GdTiNbO6の安定相はユークセナイト型であるが、弱塩基性の水熱条件下ではエシナイト型が結晶化し、生成した。実験結果より、結晶化時の結晶粒子径の制御が可能であり、尿素を用いた弱塩基性下で結晶化したエシナイトの粒子のサイズは、アンモニア水の場合の約1/20以下となった。X線回折から測定された結晶子径は、アンモニア水の場合の53 nmから尿素を用いた場合には18 nmと約1/3となった。水溶液の希土類イオン組成の制御によりGdTiNbO6-EuTiNbO6の全組成域で、ベガード則に従うエシナイト型固溶体結晶が240℃の水熱条件下で生成した。TEM-EDSによる元素マッピングの結果、Gd, Eu, Ti, Nbの元素の均質な分布を確認した。この結果は、水熱結晶化時に、結晶中への所望の希土類イオンのドーピングが均質にできることを示した。240℃で水熱合成したGdTiNbO6：Eu3+のエシナイト型結晶は、50mol%の多量のEu3+をドープした組成で最も高い発光強度を示した。CIE色座標は赤色X=0.652, y=0.342を示した。Gd3+よりもイオン半径の大きなEu3+の置換ドープ量が増えるにしたがい、エシナイト型結晶の相安定性が高くなり、Euを60 mol %以上置換固溶させると、大気中、1300℃の熱処理後もエシナイト型の単一相となり、エシナイト型が準安定相ではなく安定相となっていることを確認した。一方GdTiNbO6にDy3+を置換固溶した組成（240℃で水熱合成）の場合、5～10 mol % Dy3+の時、発光強度は最大となった。CIE色座標は黄緑X=0.393, y=0.423を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
GdTiNbO6あるいはYTiNbO6をホスト結晶として種々の希土類イオンを置換固溶させたエシナイト型結晶を水熱合成し、その特性を調べた。研究はおおむね順調に進展していると思う。
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| Strategy for Future Research Activity |
エシナイト型結晶を示す複合酸化物結晶の組成について、当初の希土類、チタン、ニオブの3つの遷移元素を基本としながら、イオン半径の観点から、組成変化と結晶構造、相転移挙動、相安定性を調べ検討し、蛍光特性等に及ぼす影響を明らかにする。
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