JP2004296733A - Method for separating solid - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明(第1および第2の発明)は、付着、固着あるいは凝集している固体どうしを分離する方法に関する。詳しくは以下の通りである。
第1の発明は、不純物を含む無機質固体と溶媒とを含む混合物において無機質固体から不純物を分離して、無機質個体を清浄化する方法に関する。
第2の発明は、無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを含む混合物において無機質微粒子を1次粒子として分離して単分散させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
<第1の発明に関する従来技術>
従来から、化合物半導体、Si系半導体中に含有される異種金属、異種金属の化合物等の不純物は、これら半導体の電気特性や光学特性等の半導体特性に影響を与えるため、光電子材料に用いる場合は厳密に清浄化(精製)された化合物半導体を原料として用いることが、半導体を用いた光電子デバイスとしての優れた特性を得る為には重要である。特に、硫化亜鉛(ZnS)やCdSe等の発光材料においては、不純物がppmオーダーで含有されていても発光特性にその不純物の影響が顕著に現れてしまう為、高度な清浄化技術が必要とされていた。
【0003】
しかしながら、従来公知の、金属等の無機質固体の清浄化方法では、不純物としての金属や金属含有化合物(化合物半導体や金属酸化物等)の含有量を、ppmオーダーあるいはそれ未満にすることが非常に困難であった。なかでも特に、銅や銅含有化合物は分離・除去することが極めて困難であった。
不純物としての金属や金属含有化合物は、偏析した状態でごく僅か混在するが、この微量な偏析物を含有量がppmオーダーあるいはそれ未満となるように選択的に除去する方法はこれまで知られておらず、これを示す文献等の報告も無い。
【0004】
<第2の発明に関する従来技術>
従来から、溶媒中に無機質粒子を分散(単分散)させる方法、すなわち無機質粒子の分散体を調製する方法としては、各種分散装置や撹拌装置等を用いた機械的な分散方法や、各種分散剤等を使用する化学的な分散方法など、様々知られている。
しかしながら、何れの方法においても、溶媒中で2次凝集している無機質粒子を効率良くかつ容易に1次粒子として分離し該溶媒中に分散させることは困難であった。さらに、上記無機質粒子がマイクロサイズやナノサイズの微粒子や超微粒子ともなると、その2次凝集物を解いた上で1次粒子として分散させることは極端に困難となっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
<第1の発明の課題>
第1の発明の解決しようとする課題は、不純物を含む無機質固体と溶媒とを含む混合物において、該無機質固体からその不純物を経済的、効率的かつ容易に分離することができる新規な方法を提供することにある。
<第2の発明の課題>
第2の発明の解決しようとする課題は、無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを含む混合物において、該2次凝集物を経済的、効率的かつ容易に1次粒子として分離して溶媒中に分散させることができる新規な方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
<第1の発明の課題に対応する解決手段>
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。その過程において、試行錯誤により実験および検討を繰り返した結果、前述した不純物を含む無機質固体と溶媒とを含んでなる混合物に、特定の化合物、すなわち、カルボン酸、ハロゲン化物イオン、および、該混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を添加する等して存在させるようにすれば、上記課題を一挙かつ容易に解決し得ることを確認し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、第1の発明にかかる無機質固体の清浄化方法は、
不純物を含む無機質固体と溶媒とを含む混合物に、カルボン酸、ハロゲン化物イオン、および、該混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を存在させることにより、前記無機質固体から前記不純物を分離して前記無機質固体を清浄化することを特徴とする。
<第2の発明の課題に対応する解決手段>
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。その過程において、試行錯誤により実験および検討を繰り返した結果、前述した無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを含んでなる混合物に、特定の化合物、すなわち、カルボン酸、ハロゲン化物イオン、および、該混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を添加する等して存在させるようにすれば、上記課題を一挙かつ容易に解決し得ることを確認し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、第2の発明にかかる無機質微粒子の分散方法は、
無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを含む混合物に、カルボン酸、ハロゲン化物イオン、および、該混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を存在させることにより、前記無機質微粒子を1次粒子として前記溶媒中に分散させることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
<第1の発明にかかる無機質固体の清浄化方法>
以下、本発明にかかる無機質固体の清浄化方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
本発明の無機質固体の清浄化方法(以下、第1の方法と称することがある。)は、不純物を含む無機質固体と溶媒とを含む混合物に、カルボン酸、ハロゲン化物イオン、および、該混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を存在させることにより、前記無機質固体から前記不純物を分離して前記無機質固体を清浄化するようにする。
【0010】
以下、第1の方法おいて対象となり得る、不純物を含む無機質固体と溶媒とを含む混合物について説明するとともに、特定の化合物を用いることにより無機質固体からその不純物を分離して該無機質固体を清浄化する方法およびその条件等について詳しく説明する。
第1の方法でいう混合物は、不純物を含む無機質固体と溶媒とを含んでなる混合物である。該混合物の形態としては、特に限定はされず、スラリー状、固体が溶媒中に沈殿している状態などが例示できる。
前記混合物における不純物を含む無機質固体の割合は、特に限定はされないが、例えば、1〜80重量%であればよい。
【0011】
前記溶媒としては、水や、各種非水溶媒(炭化水素類、アルデヒド類、ケトン類、エステル類、アミド類およびアルコール類等の従来公知の有機溶媒や、シリコーンオイルや、鉱物油など)を挙げることができる。
第1の方法において、前記無機質固体、すなわち無機質物質からなる固体としては、特に限定はされないが、例えば、化合物半導体、金属および金属酸化物などが好ましく挙げられる。なかでも、第1の方法による清浄化の効果がより発揮される無機質固体としては、化合物半導体が挙げられる。
前記無機質固体の形態は、特に限定はされない。例えば、微粒子状、粗粒子状および成形体状等のいずれであってもよい。ここで、微粒子状とは粒子径が1μm未満、粗粒子状とは1μm以上の粒子を意味するものとする。
【0012】
前記無機質固体の形状は、特に限定はされないが、例えば、球状(真球状)、楕円球状、立方体状、直方体状、多面体状、ピラミッド状、針状、柱状、棒状、筒状、りん片状、(六角)板状等の薄片状、樹枝状、骸晶状などが例示される。前記無機質固体の結晶性に関しても特に限定はされず、例えば、単結晶体、多結晶体および非晶質体のいずれであってもよい。またこれらを得るための製法も特に限定はされず、結晶過程を経て得られた焼結体として得るようにしても非焼結体として得るようにしてもよい。
なかでも、前記無機質固体が多結晶体および/または焼結体である場合は、不純物が粒界に微粒子状や膜状で偏析物として存在することが多く、不純物の除去がし易い点で、本発明にかかる第1の方法を好ましく適用することができる。前記無機質固体が多結晶体および/または焼結体である場合は、さらに、予め無機質固体を微粒子状にしたものを用いるか、後述する特定の化合物を存在させて不純物を分離するとともに無機質固体を微粒子状にすることが、第1の方法による清浄化効果を高めることができる点で好ましい。予め無機質固体を微粒子状にする方法は、特に限定はされないが、例えば、破砕や粉砕等の機械的な方法が例示される。
【0013】
前記無機質固体が化合物半導体である場合、該化合物半導体としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、C、Si、Ge、Sn、Pb、N、P、As、Sb、S、SeおよびTeからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Xと、前記元素Xと同一になることはない少なくとも1種の金属元素Mとを、元素(化合物を構成する元素)の必須の組み合わせとしてなる化合物半導体(以下、化合物半導体M−Xと称する場合がある。)等が好ましく例示される。
金属元素Mとしては、周期表における1A族、2A族、3A族、4A族、5A族、6A族、7A族、8族、1B族、2B族、3B族、C以外の4B族、N以外の5B族、OおよびS以外の6B族、ランタノイド元素、アクチノイド元素から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。なお、本明細書においては、周期表は、改訂5版「化学便覧(日本化学会編)」(丸善株式会社より出版)に掲載されている「元素の周期表(1993年)」を用い、族番号は亜族方式により表記する。
【0014】
化合物半導体M−Xとしては、上記の元素Xと金属元素Mとからなる化合物であればよく、例えば、金属元素Mの一部がH(水素原子)で置換されたもの(後述の混晶において、第2、第3、第4、・・・の金属元素MとしてHを用いたものも含まれる。)や、元素Xの一部がO(酸素原子)に置換されたものも含むことができ、特に限定はされない。また、後述する固溶体においてドープする元素としては、特に限定されるわけではなく、任意の元素を選択して用いることができる。
化合物半導体M−Xは、必ずしも半導体特有の機能・物性を有する化合物のみであることに限らず、上記元素XとMとの組み合わせとしてなるものであれば半導体特性の非常に低い化合物や半導体特性を有さない化合物を含んでいてもよいとする。
【0015】
化合物半導体M−Xとしては、例えば、いわゆるIII−V化合物、II−VI化合物、IV−IV化合物およびIV−VI化合物が好ましく例示され、発光特性を有する化合物半導体としては、直接遷移型のIII−V化合物およびII−VI化合物が好ましく例示される。
III−V化合物は、金属元素Mとして周期表の3B族の元素と、元素Xとして5B族の元素との組み合わせの化合物であり、具体的には、例えば、GaAs、GaAsP、GaAlAs、AlP、InP、GaP、InGaAlP、AlS、GaN、InGaN、BN、InSb、GaSbや、BAlGaInの窒化物などを挙げることができ、なかでも、発光特性に優れたものとしては、GaN、InGaN、GaAs、GaAsPなどが挙げられる。
【0016】
II−VI化合物は、金属元素Mとして周期表の2B族の元素と、元素Xとして酸素を除く6B族の元素との組み合わせの化合物であり、具体的には、例えば、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTeなどを挙げることができ、なかでも、発光特性に優れたものとしては、CdS、CdSe、ZnSe、ZnS、ZnMgSeなどが挙げられる。
IV−IV化合物は、金属元素Mおよび元素Xとして周期表の4B族の元素どうしの組み合わせの化合物であり、具体的には、例えば、SiC、SiGeなどを挙げることができ、なかでも、発光特性に優れたものとしては、SiCなどが挙げられる。
【0017】
IV−VI化合物は、金属元素Mとして周期表の4B族の元素と、元素Xとして酸素を除く6B族の元素との組み合わせの化合物であり、具体的には、例えば、SnTe、PbS、PbSe、PbTeなどを挙げることができ、なかでも、発光特性に優れたものとしては、PbTeなどが挙げられる。
化合物半導体M−Xは、混晶の形態であってもよい。化合物半導体の混晶としては、一般的に、3元混晶、4元混晶、5元混晶、6元混晶などが挙げられ、上述したIII−V化合物等の(2元化合物)では、各種化学的および物理的物性が一義的に決まっており人為的に制御する余地がなかったが、混晶の形態とすれば、元素の混合割合によって制御することができる。例えば格子定数とバンド構造とを独立に設定することもできる。
【0018】
化合物半導体M−Xは、定比組成(例えば、CdSeの場合は、Cd:Se=1:1である。)の化合物であることには限らず、不定比組成(例えば、Cd0.98Se1.0の化合物であってもよいし、定比組成の化合物と不定比組成の化合物とが混合していてもよく、特に限定はされない。また、本明細書においては、M−X化合物が混晶の形態を有する化合物である場合については、例えば、Cd1− xZnxSe1−ySyやCd1−xZnxSe1と一般的に表記される形態を、単にCdZnSeSやCdZnSeと表すものとする。よって、例えば、InGaNについては、元素比In:Ga:N=1:1:1という形態を意味しているのではなく、定比組成の化合物形態であるIn0.1Ga0.9N1.0、および/または、その不定比組成の化合物形態を表すとする。
【0019】
化合物半導体M−Xは、例えばMnをドープしてなるZnS等のように、異種金属元素または非金属元素をドープしてなる固溶体の形態であってもよい。ドープさせる異種金属または非金属元素としては、例えば、発光中心金属としてSb3+、Sn2+、Pb2+およびTl+等の典型金属イオン;Mn2+、Cr3+、Ag+およびCu2+等の遷移金属イオン;Eu2+、Eu3+、Tb3+、Er3+、Sm3+、Nd3+、Ho3+およびYb3+等の希土類金属イオン;FおよびCl等のハロゲン原子;などを好ましく挙げることができ、発光波長幅の狭いシャープな発光特性を示すようになる、などの効果を付与することができる。
【0020】
前記無機質固体が化合物半導体である場合、微粒子状であることが好ましく、その粒子径は1μm未満のナノサイズ領域であることが好ましく、より好ましくは100nm未満、さらに好ましくは10nm未満である。
前記無機質固体が金属である場合、該金属としては、例えば、Fe、Co、Ni、PdおよびPt等の8族の金属、Cu、AgおよびAu等の1B族の金属、Al、GaおよびIn等の3B族の金属、Si、GeおよびSn等の4B族の金属、PおよびBi等の5B族の金属、SeおよびTe等の6B族の金属などが好ましく挙げられる。
【0021】
前記無機質固体が金属酸化物である場合、該金属酸化物としては、例えば、従来よりこの技術分野において公知である種々の金属酸化物(単一酸化物、複合酸化物、固溶体酸化物)が例示できる。
第1の方法でいう不純物、すなわち前記無機質固体に含まれる不純物とは、▲1▼無機質固体を構成する成分元素以外の元素(a)の単体および元素(a)を含有する化合物や、▲2▼無機質固体を構成する成分元素の少なくとも1種を含有してなり該無機質固体とは異なる元素組成の単体や化合物、などを意味するものとする。
【0022】
無機質固体における不純物の存在状態としては、特に限定はされないが、例えば、原子、イオン状、分子状、微粒子状および膜状などが挙げられる。なかでも、微粒子状や膜状で偏析物として含有されている無機質固体に対しては、第1の方法が好ましく適用でき、高い清浄化効果が得られる。
上記不純物としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、Cu単体、Se単体、Te単体、S単体、CuSe、CuS、CuTeなどが挙げられ、これらは、第1の方法を適用することにより前記無機質固体から効率よく分離することができる。これら不純物は、後述する特定の化合物による分離作用により経済的、効率的かつ容易に無機質固体から分離され得る。なお、無機質固体がCdSeやZnS等のII−VI化合物半導体である場合において、上記▲1▼の不純物の例示としては、Cu単体およびCuS等が挙げられ、上記▲2▼の不純物の例示としては、Cd単体(過剰成分)、Zn単体(過剰成分)、S(過剰成分)、Se単体(過剰成分)、CuSe、CuSおよびZnO等が挙げられる。
【0023】
無機質固体が前述の化合物半導体M−Xの多結晶体である場合においては、前記不純物としては、該多結晶体の結晶子粒界に偏析しているM、XおよびMp(ただし、MpはXと同一になることはない少なくとも1種の金属元素であり且つMとは異なる金属元素である。)、ならびに、化合物半導体Mp−Xからなる群より選ばれる少なくとも1種が例示される。なかでも、化合物半導体M−XがCu−Xであり、不純物がCuである場合は、不純物の含有量が極めて微量な場合であっても効率的かつ容易に無機質固体から分離でき清浄化することができる、といった点で第1の方法が好適に採用できる。
【0024】
第1の方法でいう混合物には、前述した不純物を含む無機質固体および溶媒以外に他の成分を含んでいてもよい。
第1の方法においては、前述した不純物を含む無機質固体および溶媒を含む混合物に、特定の化合物、すなわち、カルボン酸、ハロゲン化物イオン、および、該混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を添加する等して存在させるようにする。これにより、前述の課題を一挙かつ容易に解決することができる。
第1の方法において、上記特定の化合物を、不純物を含む無機質固体および溶媒を含む混合物中に存在させる方法は、特に限定はされない。また、最終的に該混合物中に存在させればよいため、上記特定の化合物を用いるタイミング(加えるタイミング)についても特に限定はされない。例えば、不純物を含む無機質固体と溶媒とを混合した後に上記特定の化合物を加えてもよいし、予め不純物を含む無機質固体に上記特定の化合物を加えておいて溶媒と混合してもよいし、予め上記特定の化合物を溶媒に加えておいて不純物を含む無機質固体と混合してもよい。
【0025】
前記カルボン酸としては、特に限定はされないが、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ラウリン酸およびステアリン酸等の脂肪族飽和モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸およびセバシン酸等の脂肪族飽和ジカルボン酸;アクリル酸、プロピオル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸およびメサコン酸等の脂肪族不飽和(モノ、ジ、多価)カルボン酸;安息香酸、フタル酸、テレフタル酸およびナフトエ酸、トルイル酸、ヒドロアトロパ酸およびケイ皮酸等の炭素環式(モノ、ジ、多価)カルボン酸;フル酸、テン酸、ニコチン酸およびイソニコチン酸、ヒドロキシカルボン酸、アルコキシカルボン酸等の複素環式カルボン酸;グリコール酸、乳酸、グリセリン酸、りんご酸、酒石酸、ベンジル酸、サリチル酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、アニス酸、ピペロニル酸などが好ましく挙げられる。なかでも、不純物を溶媒に分散させる能力が高い点で、炭素数1〜4の脂肪族飽和モノカルボン酸がより好ましい。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
【0026】
前記ハロゲン化物イオンとしては、特に限定はされないが、例えば、フッ化物イオン(F−)、塩化物イオン(Cl−)、臭化物イオン(Br−)およびヨウ化物イオン(I−)などが好ましく挙げられる。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
前記混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物としては、特に限定はされないが、フッ化水素、塩化水素、臭化水素およびヨウ化水素、ならびに、これらの水溶液およびこれらとアルカリ金属やアルカリ土類金属等との塩などが好ましく挙げられる。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
【0027】
第1の方法において、前述した特定の化合物を、不純物を含む無機質固体および溶媒を含む混合物に加えて存在させる割合(配合割合)は、特に限定はされないが、例えば、該混合物に含まれる無機質固体の有する金属原子の数に対して、0.0001〜100モル%であることが好ましい。上記配合割合が0.0001モル%未満の場合は、分散効果が十分に発揮されないおそれがあり、100モル%を超える場合は、それ以上使用量を増やしても分散効果にあまり向上は認められず、逆に低下するおそれもある。
第1の方法においては、前述した特定の化合物を混合物中に存在させるに際し、該混合物を撹拌あるいは加熱等してもよい。撹拌や加熱により無機質固体からの不純物の分離をより促進することができる。撹拌や加熱の方法および条件は、特に限定はされず、適宜採用および設定することができる。加熱する場合の温度は、特に限定はされないが、例えば、50℃以上300℃未満であることが好ましく、より好ましくは溶媒沸点より高い温度である。
【0028】
第1の方法においては、前述した特定の化合物を混合物中に存在させるに際し、前記不純物を含む無機質固体を微細化するようにしてもよい。微細化する方法としては、乾式あるいは湿式における、各種粉砕方法や磨砕方法などの方法を用いる機械的方法などが例示される。
このように、不純物を含む無機質固体を微細化することによって、粒界等に存在する不純物のように無機質固体内部に存在する不純物を表面に露出させることができるため、不純物をより分離し易くする効果等が得られる。また、付随的な効果として、微細化時に加わるエネルギーにより不純物相互間で反応が起こり、微細な不純物どうしが集合して粒子状(微粒子状)になり、前記特定の化合物の吸着効率が高まり、ひいては不純物の分離効率が高まるという効果が得られる。
【0029】
前記微細化した後の不純物を含む無機質固体の大きさは、不純物より大きいことが好ましく、具体的には、1nm〜10μmであることが好ましく、より好ましくは50nm〜1μmである。また、該微細化後に得られる不純物を含む無機質固体の形状は特に限定はされない。
不純物を含む無機質固体を微細化するにあたり、該微細化のタイミングと前述した特定の化合物を用いるタイミング(加えるタイミング)とに関しては、特に限定はされず、例えば、不純物を含む無機質固体と溶媒とを含む混合物に上記特定の化合物を加えておいた状態で該無機質固体の微細化の処理を施すようにしてもよいし、不純物を含む無機質固体と溶媒とを含む混合物に対して該無機質固体の微細化の処理を施した後で上記特定の化合物を加えるようにしてもよいし、予め不純物を含む無機質固体に微細化の処理を施した後で溶媒および上記特定の化合物を加えるようにしてもよい。
【0030】
第1の方法においては、無機質固体と溶媒とを含む混合物に、前述した特定の化合物を加える等して存在させ、不純物を分離した後、該分離した不純物を取り除く操作を行うようにする。この除去操作は、特に限定はされないが、例えば、濾過、上澄み液の除去、遠心分離などの方法により行うことができる。
第1の方法の実施により、無機質固体に微量に含まれる前記不純物を効率的に分離・除去することができるが、具体的には、実施前の無機質固体に含有される不純物の割合が0.01ppm〜5wt%、さらには0.1ppm〜1wt%である場合に第1の方法が好ましく適用できる。また、この場合、第1の方法を実施することにより得られる無機質固体に含有される不純物の割合は、特に限定はされないが、0.001ppm〜0.5wt%であることが好ましく、より好ましくは0.001〜10ppm、さらに好ましくは0.001〜0.1ppmである。
【0031】
第1の方法を実施することにより、経済的、効率的かつ容易に無機質固体を清浄化することができ、該無機質固体の純度を高めることができる。これによって、例えば、電子伝導性、光伝導性、光磁気特性および発光特性等の半導体的特性のほか、電気特性、光学特性および(光)磁気特性などに優れた無機質固体を得ることができる。
<第2の発明にかかる無機質微粒子の分散方法>
以下、本発明にかかる無機質微粒子の分散方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
【0032】
本発明の無機質微粒子の分散方法(以下、第2の方法と称することがある。)は、無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを含む混合物に、カルボン酸、ハロゲン化物イオン、および、該混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を存在させることにより、前記無機質微粒子を1次粒子として前記溶媒中に分散させるようにする。
第2の方法は、上記2次凝集物を形成している無機質微粒子がより微細なほど好適に実施し得る分散方法である。第2の方法においては、上記2次凝集物を形成している無機質微粒子を分離して分散させるにあたり、2次凝集している全微粒子を1次粒子として容易に分散させることができるが、特に限定はされるわけではなく、2次凝集している微粒子の一部を分離して分散させる場合であってもよい。
【0033】
以下、第2の方法の対象となり得る無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを含む混合物について説明するとともに、特定の化合物を用いることにより該2次凝集物を形成する無機質微粒子を分離して該無機質微粒子を1次粒子化して分散させる(単分散させる)方法およびその条件等について詳しく説明する。
第2の方法は、前述のごとく、2次凝集化した無機質微粒子を単分散化する方法であるため、実質的には、無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを含む混合物から無機質微粒子が単分散してなる「無機質微粒子分散体(分散液)」を製造する方法である。
【0034】
第2の方法でいう混合物は、2次凝集化した無機質微粒子と溶媒とを含んでなる混合物である。該混合物の形態としては、特に限定はされず、スラリー状、無機質微粒子が溶媒中に沈殿している状態などが例示できる。
前記混合物における2次凝集化した無機質微粒子の割合は、特に限定はされないが、例えば、1〜80重量%であればよい。
2次凝集化した無機質微粒子について、その凝集度は、2次凝集物1つ当たり無機質微粒子2〜1000個であってもよいし、1000〜1000000個であってもよく、また1000000個以上であってもよく、特に限定はされない。
【0035】
前記溶媒としては、水や、各種非水溶媒(炭化水素類、アルデヒド類、ケトン類、エステル類、アミド類およびアルコール類等の従来公知の有機溶媒や、シリコーンオイルや、鉱物油など)を挙げることができる。
第2の方法において、前記無機質微粒子、すなわち無機質からなる微粒子としては、例えば、化合物半導体微粒子、金属微粒子および金属酸化物微粒子などが好ましく挙げられる。なかでも、第2の方法による単分散化の効果がより発揮されるものとしては、化合物半導体微粒子が挙げられる。
前記無機質微粒子の形態は、特に限定はされない。例えば、微粒子状、粗粒子状および成形体状等のいずれであってもよい。ここで、微粒子状とは粒子径が1μm未満、粗粒子状とは1μm以上の粒子を意味するものとする。
【0036】
前記無機質微粒子の形状は、特に限定はされないが、例えば、球状(真球状)、楕円球状、立方体状、直方体状、多面体状、ピラミッド状、針状、柱状、棒状、筒状、りん片状、(六角)板状等の薄片状、樹枝状、骸晶状などが例示される。
前記無機質微粒子の結晶性に関しても特に限定はされず、例えば、単結晶体、多結晶体および非晶質体のいずれであってもよい。またこれらを得るための製法も特に限定はされず、結晶過程を経て得られた焼結体として得るようにしても非焼結体として得るようにしてもよい。また、その2次粒子の大きさも特に限定はされず、例えば、20nm〜10mmやそれ以上であってもよい。
【0037】
前記無機質微粒子が化合物半導体である場合、該化合物半導体としては、特に限定はされないが、具体的には、例えば、C、Si、Ge、Sn、Pb、N、P、As、Sb、S、SeおよびTeからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Xと、前記元素Xと同一になることはない少なくとも1種の金属元素Mとを、元素(化合物を構成する元素)の必須の組み合わせとしてなる化合物半導体(以下、化合物半導体M−Xと称する場合がある。)等が好ましく例示される。
金属元素Mとしては、周期表における1A族、2A族、3A族、4A族、5A族、6A族、7A族、8族、1B族、2B族、3B族、C以外の4B族、N以外の5B族、OおよびS以外の6B族、ランタノイド元素、アクチノイド元素から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。なお、本明細書においては、周期表は、改訂5版「化学便覧(日本化学会編)」(丸善株式会社より出版)に掲載されている「元素の周期表(1993年)」を用い、族番号は亜族方式により表記する。
【0038】
化合物半導体M−Xとしては、上記の元素Xと金属元素Mとからなる化合物であればよく、例えば、金属元素Mの一部がH(水素原子)で置換されたもの(後述の混晶において、第2、第3、第4、・・・の金属元素MとしてHを用いたものも含まれる。)や、元素Xの一部がO(酸素原子)に置換されたものも含むことができ、特に限定はされない。また、後述する固溶体においてドープする元素としては、特に限定されるわけではなく、任意の元素を選択して用いることができる。
化合物半導体M−Xは、必ずしも半導体特有の機能・物性を有する化合物のみであることに限らず、上記元素XとMとの組み合わせとしてなるものであれば半導体特性の非常に低い化合物や半導体特性を有さない化合物を含んでいてもよいとする。
【0039】
化合物半導体M−Xとしては、例えば、いわゆるIII−V化合物、II−VI化合物、IV−IV化合物およびIV−VI化合物が好ましく例示され、発光特性を有する化合物半導体としては、直接遷移型のIII−V化合物およびII−VI化合物が好ましく例示される。
III−V化合物は、金属元素Mとして周期表の3B族の元素と、元素Xとして5B族の元素との組み合わせの化合物であり、具体的には、例えば、GaAs、GaAsP、GaAlAs、AlP、InP、GaP、InGaAlP、AlS、GaN、InGaN、BN、InSb、GaSbや、BAlGaInの窒化物などを挙げることができ、なかでも、発光特性に優れたものとしては、GaN、InGaN、GaAs、GaAsPなどが挙げられる。
【0040】
II−VI化合物は、金属元素Mとして周期表の2B族の元素と、元素Xとして酸素を除く6B族の元素との組み合わせの化合物であり、具体的には、例えば、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTeなどを挙げることができ、なかでも、発光特性に優れたものとしては、CdS、CdSe、ZnSe、ZnS、ZnMgSeなどが挙げられる。
IV−IV化合物は、金属元素Mおよび元素Xとして周期表の4B族の元素どうしの組み合わせの化合物であり、具体的には、例えば、SiC、SiGeなどを挙げることができ、なかでも、発光特性に優れたものとしては、SiCなどが挙げられる。
【0041】
IV−VI化合物は、金属元素Mとして周期表の4B族の元素と、元素Xとして酸素を除く6B族の元素との組み合わせの化合物であり、具体的には、例えば、SnTe、PbS、PbSe、PbTeなどを挙げることができ、なかでも、発光特性に優れたものとしては、PbTeなどが挙げられる。
化合物半導体M−Xは、混晶の形態であってもよい。化合物半導体の混晶としては、一般的に、3元混晶、4元混晶、5元混晶、6元混晶などが挙げられ、上述したIII−V化合物等の(2元化合物)では、各種化学的および物理的物性が一義的に決まっており人為的に制御する余地がなかったが、混晶の形態とすれば、元素の混合割合によって制御することができる。例えば格子定数とバンド構造とを独立に設定することもできる。
【0042】
化合物半導体M−Xは、定比組成(例えば、CdSeの場合は、Cd:Se=1:1である。)の化合物であることには限らず、不定比組成(例えば、Cd0.98Se1.0の化合物であってもよいし、定比組成の化合物と不定比組成の化合物とが混合していてもよく、特に限定はされない。また、本明細書においては、M−X化合物が混晶の形態を有する化合物である場合については、例えば、Cd1−xZnxSe1−ySyやCd1−xZnxSe1と一般的に表記される形態を、単にCdZnSeSやCdZnSeと表すものとする。よって、例えば、InGaNについては、元素比In:Ga:N=1:1:1という形態を意味しているのではなく、定比組成の化合物形態であるIn0.1Ga0.9N1.0、および/または、その不定比組成の化合物形態を表すとする。
【0043】
化合物半導体M−Xは、例えばMnをドープしてなるZnS等のように、異種金属元素または非金属元素をドープしてなる固溶体の形態であってもよい。ドープさせる異種金属または非金属元素としては、例えば、発光中心金属としてSb3+、Sn2+、Pb2+およびTl+等の典型金属イオン;Mn2+、Cr3+、Ag+およびCu2+等の遷移金属イオン;Eu2+、Eu3+、Tb3+、Er3+、Sm3+、Nd3+、Ho3+およびYb3+等の希土類金属イオン;FおよびCl等のハロゲン原子;などを好ましく挙げることができ、発光波長幅の狭いシャープな発光特性を示すようになる、などの効果を付与することができる。
【0044】
前記無機質微粒子が化合物半導体微粒子である場合、該微粒子の1次粒子径は100nm以下であることが、得られる無機質微粒子分散体の分散安定性が高い点で好ましく、より好ましくは50nm以下、さらに好ましくは10nm以下である。化合物半導体微粒子の粒子径が100nmを超えると、一旦分散した粒子が重力により再沈してしまうおそれがある。
前記無機質微粒子が金属である場合、該金属としては、例えば、Fe、Co、Ni、PdおよびPt等の8族の金属、Cu、AgおよびAu等の1B族の金属、Al、GaおよびIn等の3B族の金属、Si、GeおよびSn等の4B族の金属、PおよびBi等の5B族の金属、SeおよびTe等の6B族の金属などが好ましく挙げられる。
【0045】
前記無機質微粒子が金属酸化物である場合、該金属酸化物としては、例えば、従来よりこの技術分野において公知である種々の金属酸化物(単一酸化物、複合酸化物、固溶体酸化物)が例示できる。
第2の方法でいう混合物には、前述した無機質微粒子の2次凝集物および溶媒以外に他の成分を含んでいてもよい。
第2の方法においては、前述した無機質微粒子の2次凝集物および溶媒を含む混合物に、特定の化合物、すなわち、カルボン酸、ハロゲン化物イオン、および、該混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を添加する等して存在させるようにする。これにより、前述の課題を一挙かつ容易に解決することができる。
【0046】
第2の方法において、上記特定の化合物を、無機質微粒子の2次凝集物および溶媒を含む混合物中に存在させる方法は、特に限定はされない。また、最終的に該混合物中に存在させればよいため、上記特定の化合物を用いるタイミング(加えるタイミング)についても特に限定はされないが、例えば、無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを混合されているところに上記特定の化合物を加えてもよいし、予め無機質微粒子の2次凝集物に上記特定の化合物を加えておいて溶媒と混合してもよいし、予め上記特定の化合物を溶媒に加えておいて無機質微粒子と混合するようにしてもよい。
【0047】
前記カルボン酸としては、特に限定はされないが、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ラウリン酸およびステアリン酸等の脂肪族飽和モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸およびセバシン酸等の脂肪族飽和ジカルボン酸;アクリル酸、プロピオル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸およびメサコン酸等の脂肪族不飽和(モノ、ジ、多価)カルボン酸;安息香酸、フタル酸、テレフタル酸およびナフトエ酸、トルイル酸、ヒドロアトロパ酸およびケイ皮酸等の炭素環式(モノ、ジ、多価)カルボン酸;フル酸、テン酸、ニコチン酸およびイソニコチン酸、ヒドロキシカルボン酸、アルコキシカルボン酸等の複素環式カルボン酸;グリコール酸、乳酸、グリセリン酸、りんご酸、酒石酸、ベンジル酸、サリチル酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、アニス酸、ピペロニル酸などが好ましく挙げられる。なかでも、不純物を溶媒粒に分散させる能力が高い点で、炭素数1〜4の脂肪族飽和モノカルボン酸がより好ましい。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
【0048】
前記ハロゲン化物イオンとしては、特に限定はされないが、例えば、フッ化物イオン(F−)、塩化物イオン(Cl−)、臭化物イオン(Br−)およびヨウ化物イオン(I−)などが好ましく挙げられる。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
前記混合物中でハロゲン化物イオンを生じる化合物としては、特に限定はされないが、フッ化水素、塩化水素、臭化水素およびヨウ化水素、ならびに、これらの水溶液およびこれらとアルカリ金属やアルカリ土類金属等との塩などが好ましく挙げられる。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
【0049】
第2の方法において、前述した特定の化合物を、無機質微粒子の2次凝集物および溶媒を含む混合物に加えて存在させる割合(配合割合)は、特に限定はされないが、例えば、該混合物に含まれる無機質微粒子の有する金属原子の数に対して、モル比で0.001〜10であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.1である。上記モル比が0.001未満の場合は、1次粒子として分離し分散させる効果が不十分となるおそれがあり、10を超える場合は、分散効果が逆に低下したり、あるいは、特定の化合物により無機質微粒子の光学特性および電気特性等の各種微粒子特性に悪影響を及ぼされるおそれがある。
【0050】
第2の方法においては、前述した特定の化合物を混合物中に存在させるに際し、該混合物を撹拌あるいは加熱等してもよい。撹拌や加熱により無機質微粒子の2次凝集物を1次粒子として分離し分散させる効果をより促進することができる。撹拌や加熱の方法および条件は、特に限定はされず、適宜採用および設定することができるが、加熱する場合の温度は、特に限定はされないが、例えば、50℃以上300℃未満であることが好ましく、より好ましくは溶媒の沸点より高い温度である。
第2の方法を実施することにより得られる無機質微粒子分散体において、無機質微粒子の分散粒子径は、特に限定はされないが、10nm〜1μmであることが好ましく、より好ましくは10nm〜200nm、さらに好ましくは10nm〜50nmである。また、得られた無機質微粒子分散体から、例えば溶媒を除いて乾燥する等して、粉末状の無機質微粒子を得た場合、該微粒子の比表面積径(1次粒子径)は、特に限定はされないが、1〜100nmであることが好ましく、より好ましくは50nm以下、さらに好ましくは10nm以下である。
【0051】
第2の方法を実施することにより、2次凝集物を形成する無機質微粒子を、経済的、効率的かつ容易に1次粒子として分離して溶媒中に分散させることができ、ひいては該無機質微粒子の分散体を経済的、効率的かつ容易に製造することができる。第2の方法によって得られる無機質微粒子分散体は、例えば、R.G.B蛍光体粒子および発光体粒子等の蛍光・発光材料、磁性塗料および磁性流体等の磁性材料、導電ペーストおよび導電インク等の導電材料、誘電体ペーストおよび絶縁ペースト等の誘電体・絶縁体材料等といった各種機能性の膜や配線材料等の(原料)分散体として、有用かつ好適に用いることができる。
【0052】
【実施例】
以下に、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、以下では、便宜上、「重量部」を単に「部」と、「重量%」を「wt%」と記すことがある。
以下、実施例および比較例における、各種分析・測定方法について説明する。
〔元素分析〕
蛍光X線分析および/または誘導結合プラズマ発光分析により、元素分析を行った。
【0053】
蛍光X線分析については、蛍光X線分析装置(スペクトリス株式会社製、PW2404)を用い、ガラスビード法により測定した。
誘導結合プラズマ発光分析については、高速自動分析型湯同結合プラズマ発光分析装置(セイコー電子工業(株)製、SPS4000)を用い、固体試料の場合はフッ酸水溶液などに溶解したものを測定試料として、測定した。
〔分散粒子径〕
動的光散乱式粒径分布測定装置(堀場製作所社製、LB−500)により測定した。
【0054】
〔比表面積径〕
B.E.T.法により測定して得られた比表面積Sより、以下の式で得られる粒子径Dを比表面積径(1次粒子径に相当する)とした。
D=6000/〔ρ・S〕
(但し、ρ:真比重、S:比表面積(m2/g)、Dの単位:nm)
<第1の発明にかかる実施例>
(無機質固体の清浄化方法)
−実施例1−
CdSe多結晶体の成形体を、破砕し、さらに乳鉢で粉砕することによって、粒子径0.5〜2μm程度の粉砕粒子を得た。該粒子100部、キシレン500部および酢酸0.03部(酢酸/Cd=0.1モル%)を混合した後、該混合物を一晩静置した。
【0055】
静置後、孔径0.1μmのフィルターを用いて上記混合物を加圧ろ過することにより、ろ液分と粒子分とを得た。粒子分を乾燥することにより、CdSe粉末99部を得た。
原料のCdSe多結晶体および得られたCdSe粉末について、蛍光X線分析および誘導結合プラズマ発光分析により元素分析した結果より、定量分析を行った。その結果を以下に示す。
原料のCdSe中のCu含有量 :1.3ppm(Cu/CdSe)
CdSe粉末におけるCu含有量 :0.5ppm未満(Cu/CdSe)
また、ろ液分に含まれる分散物(微粒子)について、分解能1nmφのXMA装置(X線マイクロアナライザー)を付帯してなるFE−TEM(電界放射型透過型電子顕微鏡)により観察しながら、該分散物を元素分析した結果、ろ液中には粒子径10〜20nmのCu微粒子およびCuSe微粒子が分散していることが確認された。
【0056】
−比較例1−
実施例1において、酢酸を使用しなかった以外は、実施例1と同様にして、CdSe粉末を得た。
原料のCdSe多結晶体および得られたCdSe粉末について、実施例1と同様に元素分析および定量分析した結果を以下に示す。
原料のCdSe中のCu含有量 :1.3ppm(Cu/CdSe)
CdSe粉末におけるCu含有量 :1.3ppm(Cu/CdSe)
<第2の発明にかかる実施例>
(無機質微粒子の分散方法)
−実施例2−
硫化亜鉛(ZnS)多結晶体の成形体を、破砕し、乳鉢で予備粉砕した粉砕物を100メッシュフィルターでろ過した。該フィルターを通過したZnS粉末100部およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート100部を混合した。得られた混合物を、大きさ1mmφ〜10mmφまでの種々の粒径のアルミナ製ボール200部とともに、ボールミル用のアルミナ製ポット内に仕込み、密閉した。該ポットをペイントシェーカー装置にセッティング後、振幅5(1秒間に5回振動)の条件で10時間処理した。
【0057】
得られた内容物を孔径1μmのフィルターで加圧ろ過することにより、ZnS微粒子を52wt%含有するスラリー190部を得た。該スラリー190部に、酢酸を10wt%含有するプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート6部(酢酸:0.6部(酢酸/Zn=1モル%))を加えて混合し、該混合物を一晩撹拌(撹拌所要動力:0.01kW/m3)することにより、ZnS微粒子の分散液を得た。
得られた分散液中のZnS微粒子の分散粒子径(平均粒子径)を測定した結果、80nmであった。また、得られた分散液を真空乾燥することにより、溶媒を留去し、ZnS微粒子粉末を得た。得られたZnS微粒子粉末の比表面積径を測定した結果、85nmであった。
【0058】
−比較例2−
実施例2において、酢酸を使用しなかった以外は、実施例2と同様にして、ZnS微粒子の分散液、および、ZnS微粒子粉末を得た。
得られた分散液中のZnS微粒子の分散粒子径(平均粒子径)を測定した結果、0.5μmであった。また、ZnS微粒子粉末の比表面積径を測定した結果、90nmであった。
【0059】
【発明の効果】
第1の発明にかかる無機質固体の清浄化方法によれば、不純物を含む無機質固体と溶媒とを含む混合物において、該無機質固体からその不純物を経済的、効率的かつ容易に分離することができる新規な方法を提供することができる。
第2の発明にかかる無機質微粒子の分散方法によれば、無機質微粒子の2次凝集物と溶媒とを含む混合物において、該2次凝集物を形成する無機質微粒子を経済的、効率的かつ容易に1次粒子として溶媒中に分散させることができる新規な方法を提供することができ、ひいては前記混合物から無機質微粒子分散体を経済的、効率的かつ容易に製造する方法を提供することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention (first and second inventions) relates to a method for separating adhered, fixed or aggregated solids. The details are as follows.
The first invention relates to a method for purifying an inorganic solid by separating impurities from the inorganic solid in a mixture containing the inorganic solid containing the impurity and a solvent.
The second invention relates to a method for separating and monodispersing inorganic fine particles as primary particles in a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent.
[0002]
[Prior art]
<Prior art related to the first invention>
Conventionally, impurities such as a compound metal and a different metal contained in a Si-based semiconductor, and a compound of a different metal affect semiconductor characteristics such as electric characteristics and optical characteristics of these semiconductors. It is important to use a strictly purified (purified) compound semiconductor as a raw material in order to obtain excellent characteristics as an optoelectronic device using a semiconductor. In particular, in the case of luminescent materials such as zinc sulfide (ZnS) and CdSe, even if impurities are contained in the order of ppm, the effects of the impurities appear remarkably on the emission characteristics, so that advanced cleaning technology is required. I was
[0003]
However, in the conventionally known methods for cleaning inorganic solids such as metals, it is very difficult to reduce the content of metals and metal-containing compounds (compound semiconductors, metal oxides, etc.) as impurities to the order of ppm or less. It was difficult. In particular, it has been extremely difficult to separate and remove copper and copper-containing compounds.
Metals and metal-containing compounds as impurities are very slightly mixed in a segregated state.However, methods for selectively removing such a small amount of segregated matter so that the content is on the order of ppm or less have been known. There is no report indicating this.
[0004]
<Prior art related to the second invention>
Conventionally, as a method of dispersing (monodispersing) inorganic particles in a solvent, that is, a method of preparing a dispersion of inorganic particles, a mechanical dispersing method using various dispersing devices and a stirring device, and various dispersing agents Various methods are known, such as a chemical dispersion method using the same.
However, in any method, it has been difficult to efficiently and easily separate inorganic particles secondary aggregated in a solvent as primary particles and disperse them in the solvent. Furthermore, when the above-mentioned inorganic particles become micro-sized or nano-sized fine particles or ultrafine particles, it has been extremely difficult to disperse the secondary aggregates and then disperse them as primary particles.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
<Problem of the first invention>
The problem to be solved by the first invention is to provide a novel method capable of economically, efficiently and easily separating impurities from an inorganic solid in a mixture containing the solvent and an inorganic solid containing the impurities. Is to do.
<Subject of the second invention>
The problem to be solved by the second invention is that, in a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent, the secondary aggregate is economically, efficiently, and easily separated as primary particles to form a mixture in a solvent. To provide a new method that can be dispersed in
[0006]
[Means for Solving the Problems]
<Means for Solving the Problem of the First Invention>
The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above problems. In the process, as a result of repeating experiments and examinations by trial and error, a mixture containing the above-described inorganic solid containing impurities and a solvent was added to a specific compound, namely, a carboxylic acid, a halide ion, and It was confirmed that if at least one member selected from the group consisting of halide ion-forming compounds was added to make it exist, the above problems could be solved at once and easily, and the present invention was completed. Reached.
[0007]
That is, the method for purifying an inorganic solid according to the first invention includes:
In a mixture containing an inorganic solid containing impurities and a solvent, a carboxylic acid, a halide ion, and at least one selected from the group consisting of compounds that generate a halide ion in the mixture are present, whereby the inorganic solid is formed. And cleaning the inorganic solid by separating the impurities from the inorganic solid.
<Means for Solving the Problem of the Second Invention>
The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above problems. In the process, as a result of repeating experiments and studies by trial and error, a specific compound, that is, a carboxylic acid, a halide ion, and a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent described above were added to the mixture containing the solvent and the solvent. It has been confirmed that if at least one member selected from the group consisting of halide ion-generating compounds is added to the mixture to make it exist, the above-mentioned problems can be solved at once and easily, and the present invention has been completed. I came to.
[0008]
That is, the method for dispersing inorganic fine particles according to the second invention is as follows.
In a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent, a carboxylic acid, a halide ion, and the presence of at least one selected from the group consisting of compounds that generate a halide ion in the mixture are present. The method is characterized in that inorganic fine particles are dispersed as the primary particles in the solvent.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Inorganic solid cleaning method according to the first invention>
Hereinafter, the method for cleaning an inorganic solid according to the present invention will be described in detail, but the scope of the present invention is not limited to these descriptions, and other than the following examples, as long as the purpose of the present invention is not impaired. Changes can be made as appropriate.
The method for cleaning inorganic solids of the present invention (hereinafter, may be referred to as the first method) includes the steps of: mixing a mixture containing an inorganic solid containing impurities and a solvent with a carboxylic acid, a halide ion, and In the presence of at least one selected from the group consisting of compounds that generate halide ions, the impurities are separated from the inorganic solid to clean the inorganic solid.
[0010]
Hereinafter, a mixture containing an inorganic solid containing impurities and a solvent, which may be an object in the first method, will be described, and the impurities will be separated from the inorganic solid by using a specific compound to purify the inorganic solid. The method and the conditions thereof will be described in detail.
The mixture referred to in the first method is a mixture containing an inorganic solid containing impurities and a solvent. The form of the mixture is not particularly limited, and examples thereof include a slurry state and a state in which a solid precipitates in a solvent.
The ratio of the inorganic solid containing impurities in the mixture is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 80% by weight.
[0011]
Examples of the solvent include water and various non-aqueous solvents (e.g., conventionally known organic solvents such as hydrocarbons, aldehydes, ketones, esters, amides, and alcohols, silicone oil, and mineral oil). be able to.
In the first method, the inorganic solid, that is, the solid made of an inorganic substance is not particularly limited, but examples thereof include a compound semiconductor, a metal, and a metal oxide. Among them, compound semiconductors are examples of the inorganic solid in which the effect of the cleaning by the first method is more exhibited.
The form of the inorganic solid is not particularly limited. For example, it may be in the form of fine particles, coarse particles, or a compact. Here, the fine particles mean particles having a particle diameter of less than 1 μm, and the coarse particles mean particles having a particle diameter of 1 μm or more.
[0012]
Although the shape of the inorganic solid is not particularly limited, for example, a sphere (true sphere), an ellipsoidal sphere, a cube, a rectangular parallelepiped, a polyhedron, a pyramid, a needle, a column, a rod, a tube, a scale, Examples thereof include a flaky shape such as a (hexagonal) plate shape, a dendritic shape, and a skeletal shape. The crystallinity of the inorganic solid is not particularly limited, and may be, for example, any of a single crystal, a polycrystal, and an amorphous. Also, the production method for obtaining these is not particularly limited, and it may be obtained as a sintered body obtained through a crystallization process or as a non-sintered body.
Above all, when the inorganic solid is a polycrystal and / or a sintered body, impurities are often present in the form of fine particles or films at the grain boundaries as segregates, and the impurities are easily removed. The first method according to the present invention can be preferably applied. When the inorganic solid is a polycrystalline body and / or a sintered body, the inorganic solid may be used in the form of fine particles in advance, or a specific compound described below may be used to separate impurities and remove the inorganic solid. Fine particles are preferred in that the cleaning effect of the first method can be enhanced. The method for previously converting the inorganic solid into fine particles is not particularly limited, and examples thereof include mechanical methods such as crushing and pulverization.
[0013]
When the inorganic solid is a compound semiconductor, the compound semiconductor is not particularly limited, but specifically, for example, C, Si, Ge, Sn, Pb, N, P, As, Sb, S, Se At least one element X selected from the group consisting of Ti and Te, and at least one metal element M that is not the same as the element X are formed as an essential combination of elements (elements constituting a compound). A compound semiconductor (hereinafter, sometimes referred to as a compound semiconductor MX) is preferably exemplified.
Examples of the metal element M include groups 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8, 8, 1B, 2B, 3B, and 4B other than C and N in the periodic table. At least one member selected from the group consisting of group 5B, group 6B other than O and S, lanthanoid elements, and actinoid elements can be used. In this specification, the periodic table uses the “Periodic Table of Elements (1993)” published in the revised 5th edition “Chemical Handbook (edited by The Chemical Society of Japan)” (published by Maruzen Co., Ltd.). The tribal number is indicated by the subtribal system.
[0014]
The compound semiconductor MX may be a compound composed of the above-described element X and the metal element M. For example, a compound in which a part of the metal element M is substituted with H (hydrogen atom) (in a mixed crystal described later) , The second, the third, the fourth,..., And the metal element M using H) and the element X in which a part of the element X is replaced by O (oxygen atom). Yes, there is no particular limitation. The element to be doped in the solid solution described below is not particularly limited, and any element can be selected and used.
The compound semiconductor MX is not necessarily limited to a compound having functions and physical properties peculiar to a semiconductor. If the compound semiconductor MX is a combination of the above elements X and M, a compound having a very low semiconductor property or a semiconductor property may be used. It is assumed that a compound having no compound may be contained.
[0015]
As the compound semiconductor MX, for example, so-called III-V compounds, II-VI compounds, IV-IV compounds, and IV-VI compounds are preferably exemplified. As the compound semiconductor having light-emitting properties, a direct transition III- V compounds and II-VI compounds are preferably exemplified.
The III-V compound is a compound of a combination of a 3B group element of the periodic table as the metal element M and a 5B group element as the element X. Specifically, for example, GaAs, GaAsP, GaAlAs, AlP, InP , GaP, InGaAlP, AlS, GaN, InGaN, BN, InSb, GaSb, and nitrides of BAlGaIn. Among them, GaN, InGaN, GaAs, GaAsP, and the like are excellent in light emission characteristics. No.
[0016]
The II-VI compound is a compound of a combination of a group 2B element of the periodic table as the metal element M and a group 6B element excluding oxygen as the element X. Specifically, for example, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, and the like can be given. Among them, those having excellent emission characteristics include CdS, CdSe, ZnSe, ZnS, ZnMgSe, and the like.
The IV-IV compound is a compound of a combination of elements of the 4B group of the periodic table as the metal element M and the element X, and specifically includes, for example, SiC, SiGe, etc. SiC and the like are excellent examples.
[0017]
The IV-VI compound is a compound of a combination of a Group 4B element of the periodic table as the metal element M and a Group 6B element excluding oxygen as the element X. Specifically, for example, SnTe, PbS, PbSe, PbTe and the like can be mentioned, and among them, PbTe and the like are exemplified as those having excellent light emitting characteristics.
The compound semiconductor MX may be in the form of a mixed crystal. The mixed crystal of the compound semiconductor generally includes a ternary mixed crystal, a quaternary mixed crystal, a ternary mixed crystal, a hexagonal mixed crystal, and the like (the binary compound) such as the above-described III-V compound. However, various chemical and physical properties are uniquely determined and there is no room for artificial control. However, in the case of a mixed crystal form, it can be controlled by the mixing ratio of elements. For example, the lattice constant and the band structure can be set independently.
[0018]
The compound semiconductor MX is not limited to a compound having a stoichiometric composition (for example, Cd: Se = 1: 1 in the case of CdSe), but has a non-stoichiometric composition (for example, CdSe).0.98Se1.0And a compound having a stoichiometric composition and a compound having a non-stoichiometric composition may be mixed, and there is no particular limitation. Further, in the present specification, when the MX compound is a compound having a mixed crystal form, for example, Cd1- xZnxSe1-ySyAnd Cd1-xZnxSe1Is generally referred to simply as CdZnSeS or CdZnSe. Therefore, for example, InGaN does not mean a form in which the element ratio is In: Ga: N = 1: 1: 1, but In is a compound form having a stoichiometric composition.0.1Ga0.9N1.0And / or a non-stoichiometric compound form thereof.
[0019]
The compound semiconductor MX may be in the form of a solid solution doped with a different metal element or a non-metal element, such as ZnS doped with Mn. As a different metal or non-metal element to be doped, for example, Sb3+, Sn2+, Pb2+And Tl+Typical metal ions such as Mn2+, Cr3+, Ag+And Cu2+Transition metal ions such as Eu;2+, Eu3+, Tb3+, Er3+, Sm3+, Nd3+, Ho3+And Yb3+And halogen atoms such as F and Cl; and the like, and an effect such as exhibiting sharp emission characteristics with a narrow emission wavelength width can be provided.
[0020]
When the inorganic solid is a compound semiconductor, it is preferably in the form of fine particles, and the particle diameter is preferably in a nano-sized region of less than 1 μm, more preferably less than 100 nm, and further preferably less than 10 nm.
When the inorganic solid is a metal, examples of the metal include a Group 8 metal such as Fe, Co, Ni, Pd and Pt, a Group 1B metal such as Cu, Ag and Au, Al, Ga and In. Group 3B metal such as Si, Ge and Sn, group 5B metal such as P and Bi, and group 6B metal such as Se and Te.
[0021]
When the inorganic solid is a metal oxide, examples of the metal oxide include various metal oxides (single oxide, composite oxide, and solid solution oxide) conventionally known in this technical field. it can.
The impurities referred to in the first method, that is, the impurities contained in the inorganic solid include: (1) a simple substance of the element (a) other than the component elements constituting the inorganic solid and a compound containing the element (a); ▼ It means a simple substance or a compound containing at least one kind of component elements constituting the inorganic solid and having an element composition different from that of the inorganic solid.
[0022]
The state of the impurities in the inorganic solid is not particularly limited, and examples thereof include atoms, ions, molecules, fine particles, and films. Above all, the first method can be preferably applied to an inorganic solid contained as fine particles or a film as a segregated substance, and a high cleaning effect can be obtained.
The impurities are not particularly limited, but specifically include, for example, simple Cu, simple Se, single Te, simple S, CuSe, CuS, CuTe, and the like, and these are applied by the first method. Thereby, it can be efficiently separated from the inorganic solid. These impurities can be economically, efficiently and easily separated from the inorganic solid by a separating action of a specific compound described later. In the case where the inorganic solid is a II-VI compound semiconductor such as CdSe or ZnS, examples of the above-mentioned (1) impurities include simple Cu and CuS, and examples of the above-mentioned (2) impurities. , Cd alone (excess component), Zn alone (excess component), S (excess component), Se alone (excess component), CuSe, CuS and ZnO.
[0023]
In the case where the inorganic solid is a polycrystal of the compound semiconductor MX described above, the impurities include M, X and Mp (where Mp is X and At least one kind of metal element that is not the same and a metal element different from M.), and at least one kind selected from the group consisting of compound semiconductors Mp-X. In particular, when the compound semiconductor MX is Cu-X and the impurity is Cu, even if the content of the impurity is extremely small, it can be efficiently and easily separated from the inorganic solid and purified. Thus, the first method can be suitably adopted in that it can be performed.
[0024]
The mixture referred to in the first method may contain other components in addition to the above-mentioned inorganic solid containing impurities and the solvent.
In the first method, a specific compound, that is, a carboxylic acid, a halide ion, and a compound that generates a halide ion in the mixture are added to the mixture containing the inorganic solid containing impurities and the solvent described above. At least one selected member is added so as to be present. As a result, the above-described problem can be solved at once and easily.
In the first method, the method for causing the specific compound to exist in a mixture containing an inorganic solid containing impurities and a solvent is not particularly limited. Further, since it is sufficient that the compound is finally present in the mixture, there is no particular limitation on the timing at which the specific compound is used (addition timing). For example, the specific compound may be added after mixing the inorganic solid containing the impurity and the solvent, or the specific compound may be added to the inorganic solid containing the impurity in advance and mixed with the solvent, The above specific compound may be added to a solvent in advance and mixed with an inorganic solid containing impurities.
[0025]
Although it does not specifically limit as said carboxylic acid, For example, aliphatic saturated monocarboxylic acids, such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, lauric acid, and stearic acid; oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, and adipine Aliphatic saturated dicarboxylic acids such as acid and sebacic acid; aliphatic unsaturated (mono, di, polyvalent) carboxylic acids such as acrylic acid, propiolic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid and mesaconic acid; Carbocyclic (mono, di, polyvalent) carboxylic acids such as acids, phthalic acid, terephthalic acid and naphthoic acid, toluic acid, hydroatropic acid and cinnamic acid; furic acid, tenic acid, nicotinic acid and isonicotinic acid, hydroxy Carboxylic acids, heterocyclic carboxylic acids such as alkoxycarboxylic acids; glycolic acid, lactic acid, glyceric acid, malic acid, Stone acid, benzyl acid, salicylic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid, anisic acid, such as piperonyl acid preferred. Above all, an aliphatic saturated monocarboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms is more preferable in that it has a high ability to disperse impurities in a solvent. These may be used alone or in combination of two or more.
[0026]
Although it does not specifically limit as said halide ion, For example, a fluoride ion (F−), Chloride ions (Cl−), Bromide ion (Br)−) And iodide ions (I−) And the like. These may be used alone or in combination of two or more.
The compound that generates halide ions in the mixture is not particularly limited, but includes hydrogen fluoride, hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide, and aqueous solutions thereof, and alkali metals and alkaline earth metals. And the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0027]
In the first method, the proportion (blending ratio) of the specific compound described above in addition to the mixture containing the inorganic solid containing impurities and the solvent is not particularly limited, but, for example, the inorganic solid contained in the mixture may be used. Is preferably 0.0001 to 100 mol% based on the number of metal atoms contained in the compound. When the mixing ratio is less than 0.0001 mol%, the dispersing effect may not be sufficiently exhibited. When the mixing ratio is more than 100 mol%, even if the amount is further increased, the dispersing effect is not significantly improved. , On the contrary, there is a possibility that it will decrease.
In the first method, when the specific compound described above is present in the mixture, the mixture may be stirred or heated. The separation of impurities from the inorganic solid can be further promoted by stirring or heating. The method and conditions for stirring and heating are not particularly limited, and can be appropriately adopted and set. The temperature for heating is not particularly limited, but is preferably, for example, 50 ° C. or more and less than 300 ° C., and more preferably a temperature higher than the boiling point of the solvent.
[0028]
In the first method, when the above-mentioned specific compound is present in the mixture, the inorganic solid containing the impurity may be finely divided. Examples of the method for making finer include dry or wet mechanical methods using various pulverizing methods and grinding methods.
In this manner, by refining the inorganic solid containing impurities, impurities existing inside the inorganic solid, such as impurities existing at the grain boundaries or the like, can be exposed on the surface, so that the impurities can be more easily separated. Effects and the like are obtained. Further, as an incidental effect, a reaction occurs between the impurities due to the energy added during the miniaturization, and the fine impurities are aggregated into particles (fine particles), whereby the adsorption efficiency of the specific compound is increased, and The effect of increasing the efficiency of separating impurities can be obtained.
[0029]
The size of the fine inorganic solid containing impurities is preferably larger than the impurities, specifically, preferably 1 nm to 10 μm, more preferably 50 nm to 1 μm. The shape of the inorganic solid containing impurities obtained after the miniaturization is not particularly limited.
In refining the inorganic solid containing impurities, the timing of the miniaturization and the timing (addition timing) of using the above-mentioned specific compound are not particularly limited. For example, the inorganic solid containing impurities and the solvent may be mixed. The mixture containing the specific compound may be subjected to the treatment for refining the inorganic solid in a state where the specific compound is added, or the mixture containing the inorganic solid containing impurities and the solvent may be subjected to the fine treatment of the inorganic solid. The specific compound may be added after the chemical conversion treatment, or the solvent and the specific compound may be added after the fine solidification treatment is performed on the inorganic solid containing impurities in advance. .
[0030]
In the first method, the above-mentioned specific compound is added to a mixture containing an inorganic solid and a solvent so as to exist, and after separating impurities, an operation of removing the separated impurities is performed. This removal operation is not particularly limited, but can be performed by, for example, a method such as filtration, removal of a supernatant, and centrifugation.
By carrying out the first method, the impurities contained in a trace amount in the inorganic solid can be efficiently separated and removed. Specifically, the ratio of the impurities contained in the inorganic solid before the implementation is 0.1%. The first method can be preferably applied when the content is from 01 ppm to 5 wt%, and more preferably from 0.1 ppm to 1 wt%. In this case, the ratio of impurities contained in the inorganic solid obtained by performing the first method is not particularly limited, but is preferably 0.001 ppm to 0.5 wt%, more preferably It is 0.001 to 10 ppm, more preferably 0.001 to 0.1 ppm.
[0031]
By performing the first method, the inorganic solid can be economically, efficiently, and easily cleaned, and the purity of the inorganic solid can be increased. As a result, for example, an inorganic solid having excellent electrical properties, optical properties, (optical) magnetic properties, and the like, as well as semiconductor properties such as electron conductivity, photoconductivity, magneto-optical properties, and luminescent properties can be obtained.
<Dispersion method of inorganic fine particles according to second invention>
Hereinafter, the method of dispersing inorganic fine particles according to the present invention will be described in detail, but the scope of the present invention is not limited to these descriptions, and other than the following examples, as appropriate, within a range that does not impair the spirit of the present invention. Changes can be made.
[0032]
The method for dispersing inorganic fine particles of the present invention (hereinafter, may be referred to as a second method) is a method in which a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent is mixed with a carboxylic acid, a halide ion, and a mixture thereof. The inorganic fine particles are dispersed in the solvent as primary particles by the presence of at least one selected from the group consisting of compounds that generate halide ions.
The second method is a dispersion method that can be suitably performed as the inorganic fine particles forming the secondary aggregates are finer. In the second method, in separating and dispersing the inorganic fine particles forming the secondary aggregate, all the fine particles that are secondary aggregated can be easily dispersed as primary particles. The present invention is not limited thereto, and may be a case where a part of the secondary aggregated fine particles are separated and dispersed.
[0033]
Hereinafter, a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent which can be a target of the second method will be described, and the inorganic fine particles forming the secondary aggregate will be separated by using a specific compound to form the mixture. The method of forming the inorganic fine particles into primary particles and dispersing (monodispersing) them and the conditions thereof will be described in detail.
Since the second method is a method of monodispersing the secondary aggregated inorganic fine particles as described above, the inorganic fine particles are substantially formed from a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent. This is a method for producing a dispersed “inorganic fine particle dispersion (dispersion liquid)”.
[0034]
The mixture referred to in the second method is a mixture containing secondary aggregated inorganic fine particles and a solvent. The form of the mixture is not particularly limited, and examples thereof include a slurry state and a state in which inorganic fine particles are precipitated in a solvent.
The proportion of the secondary aggregated inorganic fine particles in the mixture is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 80% by weight.
Regarding the secondary agglomerated inorganic fine particles, the degree of agglomeration may be 2 to 1000 inorganic fine particles, 1000 to 1,000,000, or 1,000,000 or more inorganic fine particles per secondary aggregate. May be used, and there is no particular limitation.
[0035]
Examples of the solvent include water and various non-aqueous solvents (e.g., conventionally known organic solvents such as hydrocarbons, aldehydes, ketones, esters, amides, and alcohols, silicone oil, and mineral oil). be able to.
In the second method, as the inorganic fine particles, that is, inorganic fine particles, for example, compound semiconductor fine particles, metal fine particles, and metal oxide fine particles are preferably exemplified. Among them, compound semiconductor fine particles are more effective in achieving the monodispersion effect of the second method.
The form of the inorganic fine particles is not particularly limited. For example, it may be in the form of fine particles, coarse particles, or a compact. Here, the fine particles mean particles having a particle diameter of less than 1 μm, and the coarse particles mean particles having a particle diameter of 1 μm or more.
[0036]
Although the shape of the inorganic fine particles is not particularly limited, for example, a spherical shape (true spherical shape), an elliptical spherical shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, a polyhedral shape, a pyramid shape, a needle shape, a columnar shape, a rod shape, a tubular shape, a scale shape, Examples thereof include a flaky shape such as a (hexagonal) plate shape, a dendritic shape, and a skeletal shape.
The crystallinity of the inorganic fine particles is not particularly limited, and may be, for example, any of a single crystal, a polycrystal, and an amorphous. Also, the production method for obtaining these is not particularly limited, and it may be obtained as a sintered body obtained through a crystallization process or as a non-sintered body. Also, the size of the secondary particles is not particularly limited, and may be, for example, 20 nm to 10 mm or more.
[0037]
When the inorganic fine particles are a compound semiconductor, the compound semiconductor is not particularly limited, but specifically, for example, C, Si, Ge, Sn, Pb, N, P, As, Sb, S, Se At least one element X selected from the group consisting of Ti and Te, and at least one metal element M that is not the same as the element X are formed as an essential combination of elements (elements constituting a compound). A compound semiconductor (hereinafter, sometimes referred to as a compound semiconductor MX) is preferably exemplified.
Examples of the metal element M include groups 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8, 8, 1B, 2B, 3B, and 4B other than C and N in the periodic table. At least one member selected from the group consisting of group 5B, group 6B other than O and S, lanthanoid elements, and actinoid elements can be used. In this specification, the periodic table uses the “Periodic Table of Elements (1993)” published in the revised 5th edition “Chemical Handbook (edited by The Chemical Society of Japan)” (published by Maruzen Co., Ltd.). The tribal number is indicated by the subtribal system.
[0038]
The compound semiconductor MX may be a compound composed of the above-described element X and the metal element M. For example, a compound in which a part of the metal element M is substituted with H (hydrogen atom) (in a mixed crystal described later) , The second, the third, the fourth,..., And the metal element M using H) and the element X in which a part of the element X is replaced by O (oxygen atom). Yes, there is no particular limitation. The element to be doped in the solid solution described below is not particularly limited, and any element can be selected and used.
The compound semiconductor MX is not necessarily limited to a compound having functions and physical properties peculiar to a semiconductor. If the compound semiconductor MX is a combination of the above elements X and M, a compound having a very low semiconductor property or a semiconductor property may be used. It is assumed that a compound having no compound may be contained.
[0039]
As the compound semiconductor MX, for example, so-called III-V compounds, II-VI compounds, IV-IV compounds, and IV-VI compounds are preferably exemplified. As the compound semiconductor having light-emitting properties, a direct transition III- V compounds and II-VI compounds are preferably exemplified.
The III-V compound is a compound of a combination of a 3B group element of the periodic table as the metal element M and a 5B group element as the element X. Specifically, for example, GaAs, GaAsP, GaAlAs, AlP, InP , GaP, InGaAlP, AlS, GaN, InGaN, BN, InSb, GaSb, and nitrides of BAlGaIn. Among them, GaN, InGaN, GaAs, GaAsP, and the like are excellent in light emission characteristics. No.
[0040]
The II-VI compound is a compound of a combination of a group 2B element of the periodic table as the metal element M and a group 6B element excluding oxygen as the element X. Specifically, for example, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, and the like can be given. Among them, those having excellent emission characteristics include CdS, CdSe, ZnSe, ZnS, ZnMgSe, and the like.
The IV-IV compound is a compound of a combination of elements of the 4B group of the periodic table as the metal element M and the element X, and specifically includes, for example, SiC, SiGe, etc. SiC and the like are excellent examples.
[0041]
The IV-VI compound is a compound of a combination of a Group 4B element of the periodic table as the metal element M and a Group 6B element excluding oxygen as the element X. Specifically, for example, SnTe, PbS, PbSe, PbTe and the like can be mentioned, and among them, PbTe and the like are exemplified as those having excellent light emitting characteristics.
The compound semiconductor MX may be in the form of a mixed crystal. The mixed crystal of the compound semiconductor generally includes a ternary mixed crystal, a quaternary mixed crystal, a ternary mixed crystal, a hexagonal mixed crystal, and the like (the binary compound) such as the above-described III-V compound. However, various chemical and physical properties are uniquely determined and there is no room for artificial control. However, in the case of a mixed crystal form, it can be controlled by the mixing ratio of elements. For example, the lattice constant and the band structure can be set independently.
[0042]
The compound semiconductor MX is not limited to a compound having a stoichiometric composition (for example, Cd: Se = 1: 1 in the case of CdSe), but has a non-stoichiometric composition (for example, CdSe).0.98Se1.0And a compound having a stoichiometric composition and a compound having a non-stoichiometric composition may be mixed, and there is no particular limitation. Further, in the present specification, when the MX compound is a compound having a mixed crystal form, for example, Cd1-xZnxSe1-ySyAnd Cd1-xZnxSe1Is generally referred to simply as CdZnSeS or CdZnSe. Therefore, for example, InGaN does not mean a form in which the element ratio is In: Ga: N = 1: 1: 1, but In is a compound form having a stoichiometric composition.0.1Ga0.9N1.0And / or a non-stoichiometric compound form thereof.
[0043]
The compound semiconductor MX may be in the form of a solid solution doped with a different metal element or a non-metal element, such as ZnS doped with Mn. As a different metal or non-metal element to be doped, for example, Sb3+, Sn2+, Pb2+And Tl+Typical metal ions such as Mn2+, Cr3+, Ag+And Cu2+Transition metal ions such as Eu;2+, Eu3+, Tb3+, Er3+, Sm3+, Nd3+, Ho3+And Yb3+And halogen atoms such as F and Cl; and the like, and an effect such as exhibiting sharp emission characteristics with a narrow emission wavelength width can be provided.
[0044]
When the inorganic fine particles are compound semiconductor fine particles, the primary particle diameter of the fine particles is preferably 100 nm or less, from the viewpoint of high dispersion stability of the obtained inorganic fine particle dispersion, more preferably 50 nm or less, and still more preferably. Is 10 nm or less. If the particle diameter of the compound semiconductor fine particles exceeds 100 nm, the particles once dispersed may be re-precipitated by gravity.
When the inorganic fine particles are a metal, examples of the metal include a Group 8 metal such as Fe, Co, Ni, Pd and Pt, a Group 1B metal such as Cu, Ag and Au, Al, Ga and In. Group 3B metal such as Si, Ge and Sn, group 5B metal such as P and Bi, and group 6B metal such as Se and Te.
[0045]
When the inorganic fine particles are a metal oxide, examples of the metal oxide include various metal oxides (single oxide, composite oxide, and solid solution oxide) conventionally known in this technical field. it can.
The mixture referred to in the second method may contain other components in addition to the secondary aggregate of inorganic fine particles and the solvent described above.
In the second method, a specific compound, that is, a carboxylic acid, a halide ion, and a compound that generates a halide ion in the mixture are added to the mixture containing the secondary aggregate of the inorganic fine particles and the solvent described above. At least one member selected from the group is added so as to be present. As a result, the above-described problem can be solved at once and easily.
[0046]
In the second method, the method for causing the specific compound to be present in a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent is not particularly limited. The timing of using the specific compound (the timing of addition) is not particularly limited, as long as it is finally present in the mixture. For example, a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent are mixed. Where the specific compound may be added, or the specific compound may be added to a secondary aggregate of inorganic fine particles in advance and mixed with a solvent, or the specific compound may be previously added to the solvent. In addition, it may be mixed with inorganic fine particles.
[0047]
Although it does not specifically limit as said carboxylic acid, For example, aliphatic saturated monocarboxylic acids, such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, lauric acid, and stearic acid; oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, and adipine Aliphatic saturated dicarboxylic acids such as acid and sebacic acid; aliphatic unsaturated (mono, di, polyvalent) carboxylic acids such as acrylic acid, propiolic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid and mesaconic acid; Carbocyclic (mono, di, polyvalent) carboxylic acids such as acids, phthalic acid, terephthalic acid and naphthoic acid, toluic acid, hydroatropic acid and cinnamic acid; furic acid, tenic acid, nicotinic acid and isonicotinic acid, hydroxy Carboxylic acids, heterocyclic carboxylic acids such as alkoxycarboxylic acids; glycolic acid, lactic acid, glyceric acid, malic acid, Stone acid, benzyl acid, salicylic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid, anisic acid, such as piperonyl acid preferred. Among them, an aliphatic saturated monocarboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms is more preferable in that it has a high ability to disperse impurities into solvent particles. These may be used alone or in combination of two or more.
[0048]
Although it does not specifically limit as said halide ion, For example, a fluoride ion (F−), Chloride ions (Cl−), Bromide ion (Br)−) And iodide ions (I−) And the like. These may be used alone or in combination of two or more.
The compound that generates halide ions in the mixture is not particularly limited, but includes hydrogen fluoride, hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide, and aqueous solutions thereof, and alkali metals and alkaline earth metals. And the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0049]
In the second method, the ratio (blending ratio) in which the above-described specific compound is added to the mixture containing the secondary aggregate of the inorganic fine particles and the solvent is not particularly limited, but is, for example, included in the mixture. The molar ratio is preferably from 0.001 to 10, more preferably from 0.01 to 0.1, based on the number of metal atoms of the inorganic fine particles. When the molar ratio is less than 0.001, the effect of separating and dispersing as primary particles may be insufficient. When the molar ratio is more than 10, the dispersing effect may be reduced or a specific compound may be used. This may adversely affect various fine particle characteristics such as optical characteristics and electrical characteristics of the inorganic fine particles.
[0050]
In the second method, when the above-mentioned specific compound is present in the mixture, the mixture may be stirred or heated. The effect of separating and dispersing secondary aggregates of inorganic fine particles as primary particles by stirring or heating can be further promoted. The method and conditions of stirring and heating are not particularly limited, and can be appropriately adopted and set. The temperature at the time of heating is not particularly limited, but may be, for example, 50 ° C or more and less than 300 ° C. Preferably, the temperature is more preferably higher than the boiling point of the solvent.
In the inorganic fine particle dispersion obtained by performing the second method, the dispersed particle size of the inorganic fine particles is not particularly limited, but is preferably 10 nm to 1 μm, more preferably 10 nm to 200 nm, and further preferably 10 nm to 50 nm. When powdery inorganic fine particles are obtained from the obtained inorganic fine particle dispersion by, for example, drying after removing the solvent, the specific surface area diameter (primary particle diameter) of the fine particles is not particularly limited. Is preferably 1 to 100 nm, more preferably 50 nm or less, and still more preferably 10 nm or less.
[0051]
By performing the second method, the inorganic fine particles that form the secondary aggregate can be economically, efficiently, and easily separated as primary particles and dispersed in a solvent. Dispersions can be manufactured economically, efficiently and easily. The inorganic fine particle dispersion obtained by the second method is, for example, R.I. G. FIG. B. Fluorescent and luminescent materials such as phosphor particles and luminescent particles, magnetic materials such as magnetic paints and magnetic fluids, conductive materials such as conductive paste and conductive ink, dielectric and insulating materials such as dielectric paste and insulating paste, etc. It can be usefully and suitably used as a (raw material) dispersion of various functional films and wiring materials.
[0052]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. In the following, “parts by weight” may be simply referred to as “parts” and “% by weight” may be referred to as “wt%” for convenience.
Hereinafter, various analysis and measurement methods in Examples and Comparative Examples will be described.
(Elemental analysis)
Elemental analysis was performed by X-ray fluorescence analysis and / or inductively coupled plasma emission analysis.
[0053]
The X-ray fluorescence analysis was measured by a glass bead method using an X-ray fluorescence analyzer (PW2404, manufactured by Spectris Co., Ltd.).
For inductively coupled plasma emission analysis, a high-speed automatic analysis type hot water coupled plasma emission analyzer (manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., SPS4000) is used. ,It was measured.
(Dispersion particle size)
It was measured by a dynamic light scattering particle size distribution analyzer (LB-500, manufactured by Horiba, Ltd.).
[0054]
[Specific surface area diameter]
B. E. FIG. T. From the specific surface area S obtained by the measurement according to the method, the particle diameter D obtained by the following equation was defined as the specific surface area diameter (corresponding to the primary particle diameter).
D = 6000 / [ρ · S]
(However, ρ: true specific gravity, S: specific surface area (m2/ G), unit of D: nm)
<Example according to the first invention>
(Method of cleaning inorganic solids)
-Example 1-
The compact of the CdSe polycrystal was crushed and further crushed in a mortar to obtain crushed particles having a particle diameter of about 0.5 to 2 μm. After mixing 100 parts of the particles, 500 parts of xylene and 0.03 part of acetic acid (acetic acid / Cd = 0.1 mol%), the mixture was allowed to stand overnight.
[0055]
After standing, the mixture was filtered under pressure using a filter having a pore size of 0.1 μm to obtain a filtrate component and a particle component. By drying the particles, 99 parts of CdSe powder was obtained.
The raw material CdSe polycrystal and the obtained CdSe powder were subjected to quantitative analysis based on the results of elemental analysis by fluorescent X-ray analysis and inductively coupled plasma emission analysis. The results are shown below.
Cu content in raw material CdSe: 1.3 ppm (Cu / CdSe)
Cu content in CdSe powder: less than 0.5 ppm (Cu / CdSe)
The dispersion (fine particles) contained in the filtrate was observed with a FE-TEM (field emission transmission electron microscope) provided with an XMA apparatus (X-ray microanalyzer) having a resolution of 1 nmφ, and the dispersion was observed. As a result of elemental analysis of the substance, it was confirmed that Cu fine particles and CuSe fine particles having a particle diameter of 10 to 20 nm were dispersed in the filtrate.
[0056]
-Comparative Example 1-
A CdSe powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that acetic acid was not used.
Elemental analysis and quantitative analysis of the raw material CdSe polycrystal and the obtained CdSe powder as in Example 1 are shown below.
Cu content in raw material CdSe: 1.3 ppm (Cu / CdSe)
Cu content in CdSe powder: 1.3 ppm (Cu / CdSe)
<Example according to the second invention>
(Dispersion method of inorganic fine particles)
Example 2
The molded body of the polycrystalline zinc sulfide (ZnS) was crushed, and the pulverized product preliminarily pulverized in a mortar was filtered with a 100 mesh filter. 100 parts of ZnS powder passed through the filter and 100 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate were mixed. The obtained mixture was charged into an alumina pot for a ball mill together with 200 parts of alumina balls having various particle diameters of 1 mmφ to 10 mmφ, and sealed. After setting the pot on a paint shaker, the pot was treated for 10 hours under the condition of an amplitude of 5 (vibration 5 times per second).
[0057]
The obtained content was subjected to pressure filtration with a filter having a pore size of 1 μm to obtain 190 parts of a slurry containing 52 wt% of ZnS fine particles. To 190 parts of the slurry, 6 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate containing 10% by weight of acetic acid (acetic acid: 0.6 parts (acetic acid / Zn = 1 mol%)) was added and mixed, and the mixture was stirred overnight (stirred). Required power: 0.01 kW / m3) To obtain a dispersion of ZnS fine particles.
As a result of measuring the dispersed particle diameter (average particle diameter) of the ZnS fine particles in the obtained dispersion, it was 80 nm. In addition, the obtained dispersion was vacuum-dried to distill off the solvent to obtain ZnS fine particle powder. It was 85 nm as a result of measuring the specific surface area diameter of the obtained ZnS fine particle powder.
[0058]
-Comparative Example 2-
A dispersion liquid of ZnS fine particles and a ZnS fine particle powder were obtained in the same manner as in Example 2 except that acetic acid was not used in Example 2.
As a result of measuring the dispersed particle diameter (average particle diameter) of the ZnS fine particles in the obtained dispersion, it was 0.5 μm. The specific surface area diameter of the ZnS fine particle powder was measured to be 90 nm.
[0059]
【The invention's effect】
According to the method for cleaning an inorganic solid according to the first invention, in a mixture containing an inorganic solid containing an impurity and a solvent, the impurity can be economically, efficiently, and easily separated from the inorganic solid. Method can be provided.
According to the method for dispersing inorganic fine particles according to the second aspect of the present invention, in a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent, the inorganic fine particles forming the secondary aggregate can be economically, efficiently and easily removed. It is possible to provide a novel method that can be dispersed in a solvent as the next particles, and thus to provide a method for economically, efficiently and easily producing an inorganic fine particle dispersion from the mixture.
Claims (8)
ことを特徴とする、無機質固体の清浄化方法。In a mixture containing an inorganic solid containing impurities and a solvent, a carboxylic acid, a halide ion, and at least one selected from the group consisting of compounds that generate a halide ion in the mixture are present, whereby the inorganic solid is formed. Separating the impurities from and cleaning the inorganic solid,
A method for cleaning inorganic solids, characterized in that:
前記不純物が、該多結晶体の結晶子粒界に偏析しているM、XおよびMp(ただし、MpはXと同一になることはない少なくとも1種の金属元素であり且つMとは異なる金属元素である。)、ならびに、化合物半導体Mp−Xからなる群より選ばれる少なくとも1種である、
請求項1から3までのいずれかに記載の無機質固体の清浄化方法。The inorganic solid is a compound semiconductor MX (where X is at least one element selected from the group consisting of C, Si, Ge, Sn, Pb, N, P, As, S, Sb, Se and Te). , M is at least one metal element that is not the same as X)).
The impurities are M, X and Mp segregated at crystallite grain boundaries of the polycrystal (where Mp is at least one type of metal element that is not the same as X and is a metal element different from M) And at least one selected from the group consisting of compound semiconductors Mp-X.
The method for cleaning an inorganic solid according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする、無機質微粒子の分散方法。In a mixture containing a secondary aggregate of inorganic fine particles and a solvent, a carboxylic acid, a halide ion, and the presence of at least one selected from the group consisting of compounds that generate a halide ion in the mixture are present. Dispersing inorganic fine particles as the primary particles in the solvent,
A method for dispersing inorganic fine particles, characterized in that:
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JP2010510953A (en) * | 2006-12-01 | 2010-04-08 | ザッハトレーベン ヒェミー ゲゼルシヤフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Transparent zinc sulfide with high specific surface area |
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2003
- 2003-03-26 JP JP2003086309A patent/JP2004296733A/en active Pending
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