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2012 年度 実績報告書

水溶液錯体化学に立脚したナノフォトセラミックスの合成:高度機能開拓と新物質探索

研究課題

研究課題/領域番号 22246081
研究機関東北大学

研究代表者

垣花 眞人  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50233664)

研究分担者 冨田 恒之  東海大学, 理学部, 講師 (00419235)
研究期間 (年度) 2010-05-31 – 2014-03-31
キーワード水 / グリーンプロセス / ナノ光結晶 / 水溶性金属錯体 / フォトセラミックス
研究概要

平成24年度は年度初めに設定した課題のうち、フォトセラミックスの開発および高輝度化において優れた成果が得られたことから、以下にその詳細を記述する。
前年度までに、アルカリ土類金属を2種類以上含有させることにより、新規のアルカリ土類チオシリケートが生成することを見出しており、この手法をアルミネート系に応用した。その結果、一種のアルカリ土類金属のみを含有するときには生成しないアルカリ土類金属とアルミニウムが2対1で含まれる(Ba, Sr)4Al2S7が存在することを明らかにするに至った。本化合物は、2価のユーロピウムを賦活することで既往のチオアルミネート系蛍光体では報告の無い、橙色の発光を示した。これは、アルカリ土類金属が2種類存在することで、ユーロピウムの占有サイトが大きく歪み、その結果、Eu2+の結晶場分裂が大きくなることに由来するものと考えている。また、Eu2+を賦活した本化合物は既知の硫化物系蛍光体を比較し熱消光特性に優れていることも明らかにしている。加えて本課題においては、Ba4Al2S7の構造解析にも成功しており、その構造が既報のものと異なることを確認している。
また酸化物系蛍光体の新規探索では、並列合成法を利用することにより、リン含有蛍光体において、Eu2+の賦活により発光する新しい母体を見出すにことに成功している。
一方で、フォトセラミックスの高機能化を目指し、ソルボサーマル法を利用したBa-Ta系複合酸化物およびAg3PO4の微粒子化や形態制御を実施した。いずれにおいても手法や条件を適切に選択することにより目的を達成でき、それぞれの水分解光触媒特性を改善することができている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題では、水溶液化学に立脚したフォトセラミックスの高度機能開拓と新物質探索を目的としている。新規物質探索については、アルカリ土類金属を2種類含有させることにより1種類の含有では生成しない結晶が得られることを見出しており、その理論を適用することにより、本年度もさらに新たな材料群の開発に成功している。また、高機能化についても、溶液法を巧みに組み合わせることにより達成できており、研究目的達成に向けて研究は「おおむね順調に進展している」といえる。

今後の研究の推進方策

本年度まで研究計画は順調に進展していることから、基本的に平成25年度も平成24年度と同様に研究を進める。加えて新規物質探索については、(酸)窒化物/硫化物系フォトセラミックスに留まらず、フッ化物系セラミックスにも着手する。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Orange emission from new (Ba1-XSrX)4Al2S7:Eu2+ thioaluminate phosphors with visible light excitation2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Hasegawa, Hideki Kato, Yuji Takatsuka, Makoto Kobayashi, Hisanori Yamane, Masato Kakihana
    • 雑誌名

      ECS Journal of Solid State Science & Technology

      巻: 2 ページ: R3107-R3111

    • DOI

      10.1149/2.019302jss

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of new thioaluminate phosphors (Ba1-XSrX)4Al2S7:Eu and their luminescence properties2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Hasegawa, Makoto Kobayashi, Hideki Kato, Hisanori Yamane, Masato Kakihana
    • 雑誌名

      Technical digest of the 12th International Meeting on Information Display

      巻: CD-R ページ: 640-641

  • [雑誌論文] Impact of synthesis methodology on the optimization of photoluminescence emission intensity of NaBaScSi2O7:Eu2+ phosphor2013

    • 著者名/発表者名
      Sudeshna Ray, Kenji Toda, Shinnosuke Kamei, Tadashi Ishigaki, Kazuyoshi Uematsu, Mineo Sato, Hideki Kato, Makoto Kobayashi, and Masato Kakihana
    • 雑誌名

      Technical digest of the 12th International Meeting on Information Display

      巻: CD-R ページ: 128-129

  • [学会発表] 新規(Ba,Sr)-Al-S系チオアルミネートの探索とEu2+賦活による発光特性評価2013

    • 著者名/発表者名
      長谷川貴彦, 加藤英樹, 小林亮, 山根久典, 垣花眞人
    • 学会等名
      化学工学会 第78年会
    • 発表場所
      豊中
    • 年月日
      20130317-20130319
  • [学会発表] 新規リン酸塩蛍光体KSrY(PO4)2:Eu2+の発光特性2013

    • 著者名/発表者名
      齋藤亜季子, 加藤英樹, 小林亮, 垣花眞人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2013年年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130317-20130319
  • [学会発表] Ba-Ta複合酸化物の水熱合成と物性評価2013

    • 著者名/発表者名
      高杉壮一, 松本勇磨, 冨田恒之, 加藤英樹, 垣花眞人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2013年年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130317-20130319
  • [学会発表] タンタル酸化物系光触媒の比表面積制御と水分解活性評価2013

    • 著者名/発表者名
      谷口諒, 高杉壮一, 冨田恒之, 加藤英樹, 垣花眞人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2013年年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130317-20130319
  • [学会発表] 色素増感太陽電池に向けた二酸化チタンの結晶多形および粒径制御2013

    • 著者名/発表者名
      古江美和子, 松本勇磨, 冨田恒之, 下山夕貴, 功刀義人, 垣花眞人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2013年年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130317-20130319
  • [学会発表] 均一沈殿法によるリン酸銀の形態制御とその応用2013

    • 著者名/発表者名
      保村竹彦, 松本勇磨, 冨田恒之, 加藤英樹, 垣花眞人
    • 学会等名
      第51回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      20130109-20130110
  • [学会発表] Parallel Solution Synthesis for Exploration of New Silicate Phosphors Based Upon Mineral Inspired Approach2012

    • 著者名/発表者名
      Masato Kakihana, Jihae Kim, Jihong Min, Satoko Tezuka, Yasushi Sato, Makoto Kobayashi, Hideki Kato
    • 学会等名
      International Symposium for Phosphor Materials 2012 (Phosphor Safari 2012)
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      20121115-20121117
    • 招待講演
  • [学会発表] Luminescence properties of a new phosphate phosphor KSrY(PO4)2:Eu2+2012

    • 著者名/発表者名
      Akiko Saito, Hideki Kato, Makoto Kobayashi, Masato Kakihana
    • 学会等名
      International Symposium for Phosphor Materials 2012 (Phosphor Safari 2012)
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      20121115-20121117
  • [学会発表] 新規チオアルミネート蛍光体(Ba1-XSrX)4Al2S7: Euの結晶構造と発光特性2012

    • 著者名/発表者名
      長谷川貴彦, 加藤英樹, 小林亮, 山根久典, 垣花眞人
    • 学会等名
      平成24年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会および第32回基礎科学部会東北北海道地区懇話会
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      20121108-20121109
  • [学会発表] 水溶性チタン錯体を用いたTiO2の多形合成および高機能化2012

    • 著者名/発表者名
      保村竹彦, 松本勇磨, 冨田恒之, 山本和広, 小林亮, 加藤英樹, 垣花眞人
    • 学会等名
      平成24年度神奈川県ものづくり技術交流会
    • 発表場所
      海老名
    • 年月日
      20121107-20121109
  • [学会発表] Luminescence properties of new thioaluminate phosphors (Ba1-XSrX)4Al2S7:Eu2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Hasegawa, Hideki Kato, Makoto Kobayashi, Hisanori Yamane, Masato Kakihana
    • 学会等名
      PRiME2012 (Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science)
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      20121007-20121012
  • [学会発表] Water Splitting Activity of Brookite, Anatase and Rutile Type Titanium Dioxide2012

    • 著者名/発表者名
      Yuma Matsumoto, Koji Tomita, Yoshika Sekine, Masato Kakihana
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM 2012)
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20120923-20120928
  • [学会発表] Synthesis of LiTaO3 by solvothermal method and their water splitting activity2012

    • 著者名/発表者名
      Souichi Takasugi, Yuma Matsumoto, Koji Tomita, Masato Kakihana
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM 2012)
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20120923-20120928
  • [学会発表] 二種のアルカリ土類金属を含む新規四元硫化物の合成およびそれらの発光特性2012

    • 著者名/発表者名
      加藤英樹,中村将義, 長谷川貴彦,小林亮,山根久典,垣花眞人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第25回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] 可視光応答型コンポジット水分解光触媒の合成と評価2012

    • 著者名/発表者名
      保村竹彦, 松本勇磨, 冨田恒之, 加藤英樹, 垣花眞人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第25回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] タンタル系酸化物ナノクリスタルの合成2012

    • 著者名/発表者名
      高杉壮一, 松本勇磨, 冨田恒之, 加藤英樹, 垣花眞人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第25回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] Mineral inspired approach for exploration of new phosphors in combination with the solution parallel synthesis technology2012

    • 著者名/発表者名
      Masato Kakihana
    • 学会等名
      The 12th International Meeting on Information Display (IMID2012)
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      20120828-20120831
    • 招待講演
  • [学会発表] Impact of synthesis methodology on the optimization of photoluminescence emission intensity of NaBaScSi2O7:Eu2+ phosphor2012

    • 著者名/発表者名
      Sudeshna Ray, Kenji Toda, Shinnosuke Kamei, Tadashi Ishigaki, Kazuyoshi Uematsu, Mineo Sato, Hideki Kato, Makoto Kobayashi, Masato Kakihana
    • 学会等名
      The 12th International Meeting on Information Display (IMID2012)
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      20120828-20120831
  • [学会発表] Synthesis of new thioaluminate phosphors (Ba1-XSrX)4Al2S7:Eu and their luminescence properties2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Hasegawa, Makoto Kobayashi, Hideki Kato, Hisanori Yamane, Masato Kakihana
    • 学会等名
      The 12th International Meeting on Information Display (IMID2012)
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      20120828-20120831
  • [学会発表] 均一沈殿法によるAg3PO4の結晶形態制御2012

    • 著者名/発表者名
      保村竹彦, 松本勇磨, 冨田恒之, 加藤英樹, 垣花眞人
    • 学会等名
      第28回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      20120808-20120809
  • [学会発表] 新規チオガレート蛍光体の開発

    • 著者名/発表者名
      竹内康平, 加藤英樹, 小林亮, 垣花眞人
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東北北海道支部郡山地区セミナー
    • 発表場所
      郡山
  • [学会発表] ラマン分光法による材料評価~光のプローブで材料の構造と特性をみる~

    • 著者名/発表者名
      垣花眞人
    • 学会等名
      グリーンデバイス研究センター・下田ナノ液体プロセスプロジェクト講演会
    • 発表場所
      能美
    • 招待講演
  • [学会発表] 水溶液プロセスによるセラミックス粉末合成の新展開~環境調和合成と材料の高機能とは両立するか?~

    • 著者名/発表者名
      垣花眞人
    • 学会等名
      ニューセラミックス懇話会 第204回研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/kakihana/

  • [備考] 新機能無機物質探索研究センターホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/center/CENIM/index.html

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公開日: 2014-07-24  

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