JP2015514829A - 金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料及びその調製方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料及びその調製方法を提供する。金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡ（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≰０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≰０．００５である。）である。本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、電子ビームの励起で高い発光効率を有するので、電界放出光源素子に適用できる。【選択図】図２
Description
本発明は、発光材料に関し、特に、金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料及びその調製方法に関する。
２０世紀の６０年代に、Ｋｅｎ Ｓｈｏｕｌｄｅｒは、電界放出陰極アレイ（ＦＥＡｓ）に基づく電子ビーム微小化装置の構想を提案した。そして、ＦＥＡｓによってパネルディスプレー及び光源素子を設計及び製造する研究は、人々の関心を大きく引いている。この新型の電界放出素子の作動原理は、従来の陰極線管（ＣＲＴ）の作動原理と似ており、即ち、電子ビームで赤、緑及び青の三色蛍光粉に衝撃を与え発光させることによって、結像又は照明への適用を実現することである。この素子は、輝度、視角、応答時間、使用温度の範囲、及びエネルギー消費量等の面で、潜在的優位性を持つ。
性能が優れている電界放出素子を製造するためには、高性能の発光材料の調製が主要因の１つである。現在、電界放出素子に用いられる発光材料は、主として硫化物系、酸化物系及び酸硫化物系の蛍光粉である。硫化物及び酸硫化物系の蛍光粉に関して、発光輝度が比較的高いとともに、一定の導電性を持つが、大電流電子ビームの衝撃において分解し易く、元素硫黄の放出によって陰極針を汚染し、且つ他の沈殿物を生成して蛍光粉の表面を覆うので、蛍光粉の発光効率を低下させる。一方、酸化物系、珪酸塩系の蛍光粉は、安定性は良いが、発光効率が不十分である。
本発明が解決しようとする１つの課題は、電界放出機器の発光効率を向上できる金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を提供することにある。
金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料であって、その化学式は、ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡであり、ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５であり、好ましくは、ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である。
本発明が解決しようとする別の課題は、上記金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法を提供することにある。その金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡ（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）における各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得るステップＳ１と、
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ１で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得るステップＳ２と、
を含む。
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡ（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）における各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得るステップＳ１と、
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ１で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得るステップＳ２と、
を含む。
ここで、上記還元雰囲気は、体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合雰囲気である。
好ましくは、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれ、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙのうちの一種である。
上記調製方法には、ステップＳ１において、上記Ｍ源化合物はＭ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記Ｌｎ源化合物はＬｎ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記ＲＥ源化合物はＲＥ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれる。
上記調製方法には、ステップＳ１において、上記Ａ含有のシリカエアロゲルは、下記のステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３によって調製される。
ステップＳ１１において、シリカエアロゲルを秤量し、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得え、ここで、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子のモル濃度は１．２５×１０−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０−５ｍｏｌ／Ｌであり、上記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０４〜３２８：１である。
ステップＳ１２において、混合溶液を攪拌して超音波処理し、続いて、混合溶液を６０℃〜１５０℃で乾燥させ、溶剤を取り除き、乾燥物を得る。
ステップＳ１３において、乾燥物を粉体に研磨し、粉体を６００℃〜１３００℃で０．５時間〜３時間焼成し、室温まで冷却してＡ含有のシリカエアロゲルを得る。
好ましくは、ステップＳ１１において、上記シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である。
本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、電子ビームの励起で高い発光効率を有するので、電界放出光源素子に適用できる。
また、本発明に係る調製方法は、プロセスが簡単で、非汚染で、製品の品質が高く、コストが低いので、発光材料の製造に広く適用できる。
本発明の具体的な実施形態に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡであり、ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５であり、好ましくは、ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である。
上記金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、図１に示すように、下記のステップＳ１とステップＳ２とを含む。
＜ステップＳ１＞Ａ含有のシリカエアロゲルの調製
先ず、シリカエアロゲルを秤量し、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得え、ここで、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子のモル濃度は１．２５×１０−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０−５ｍｏｌ／Ｌであり、上記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０４〜３２８：１である。
先ず、シリカエアロゲルを秤量し、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得え、ここで、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子のモル濃度は１．２５×１０−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０−５ｍｏｌ／Ｌであり、上記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０４〜３２８：１である。
次に、混合溶液を攪拌して超音波処理し、続いて、混合溶液を６０℃〜１５０℃で乾燥させ、溶剤を取り除き、乾燥物を得る。
最後に、乾燥物を粉体に研磨し、粉体を６００℃〜１３００℃で０．５時間〜３時間焼成し、室温まで冷却してＡ含有のシリカエアロゲルを得る。
＜ステップＳ２＞
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡにおける各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得る。
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡにおける各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得る。
＜ステップＳ３＞
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ２で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得る。焼成過程において、ＲＥ源化合物は、高温熱分解、又は還元雰囲気における還元により、ＲＥ金属単体に還元される。
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ２で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得る。焼成過程において、ＲＥ源化合物は、高温熱分解、又は還元雰囲気における還元により、ＲＥ金属単体に還元される。
ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。
上記調製方法は、ステップＳ１において、好ましくは、上記シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である。
上記調製方法は、ステップＳ２において、上記Ｍ源化合物はＭ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記Ｌｎ源化合物はＬｎ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記ＲＥ源化合物はＲＥ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれる。
Ｍ源化合物を秤量する場合、好ましくは、Ｍ源化合物は１０％（モル百分率）過剰である。
上記調製方法は、ステップＳ３において、好ましくは、上記還元雰囲気は、体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合雰囲気である。
本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、電子ビームの励起で高い発光効率を有するので、電界放出光源素子に適用できる。
本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、プロセスが簡単で、非汚染で、製品の品質が高く、コストが低いので、発光材料の製造に広く適用できる。
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施例についてさらに詳しく説明する。
（実施例１）
ＮａＹ０．９９９ＳｉＯ４：０．００１Ｔｍ３＋，０．００００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．５×１０−５ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液１０ｍｌに溶解させ、５０℃で３時間攪拌した後、１０分超音波処理し、６０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を６００℃で４時間予備焼成し、続いて、０．７１５０ｇのＹ２（ＣＯ３）３、０．２５４３ｇ（過剰２０％）のＮａ２ＣＯ３、０．００１０ｇのＴｍ２（ＣＯ３）３、及び０．２５２４ｇのＡｇ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で８００℃に保温して１０時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９９９ＳｉＯ４：０．００１Ｔｍ３＋，０．００００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＮａＹ０．９９９ＳｉＯ４：０．００１Ｔｍ３＋，０．００００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．５×１０−５ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液１０ｍｌに溶解させ、５０℃で３時間攪拌した後、１０分超音波処理し、６０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を６００℃で４時間予備焼成し、続いて、０．７１５０ｇのＹ２（ＣＯ３）３、０．２５４３ｇ（過剰２０％）のＮａ２ＣＯ３、０．００１０ｇのＴｍ２（ＣＯ３）３、及び０．２５２４ｇのＡｇ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で８００℃に保温して１０時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９９９ＳｉＯ４：０．００１Ｔｍ３＋，０．００００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例２）
ＬｉＬａ０．９９２ＳｉＯ４：０．００８Ｃｅ３＋，０．００００７Ａｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、２．３４５×１０−５ｍｏｌ／ＬのＡｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、８０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．６４６４ｇのＬａ２Ｏ３、０．１６２６ｇ（過剰１０％）のＬｉ２ＣＯ３、０．００５５ｇのＣｅＯ２、及び０．２５２５ｇのＡｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１４５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＬｉＬａ０．９９２ＳｉＯ４：０．００８Ｃｅ３＋，０．００００７Ａｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＬｉＬａ０．９９２ＳｉＯ４：０．００８Ｃｅ３＋，０．００００７Ａｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、２．３４５×１０−５ｍｏｌ／ＬのＡｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、８０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．６４６４ｇのＬａ２Ｏ３、０．１６２６ｇ（過剰１０％）のＬｉ２ＣＯ３、０．００５５ｇのＣｅＯ２、及び０．２５２５ｇのＡｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１４５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＬｉＬａ０．９９２ＳｉＯ４：０．００８Ｃｅ３＋，０．００００７Ａｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例３）
ＫＬｕ０．９６ＳｉＯ４：０．０２Ｅｕ３＋，０．０２Ｇｄ，０．００１Ｐｔ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を１．０ｇ秤量し、５．４３×１０−４ｍｏｌ／ＬのＰｔナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液３０ｍｌに溶解させ、７０℃で０．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１５０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で０．５時間予備焼成し、続いて、０．４０４４ｇのＫＮＯ３、０．７６４０ｇのＬｕ２Ｏ３、０．０１３７ｇのＧｄ（ＮＯ３）３、０．０２７１ｇのＥｕ（ＮＯ３）３、及び０．２５２６ｇのＰｔ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１６００℃に保温して１時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬｕ０．９６ＳｉＯ４：０．０２Ｅｕ３＋，０．０２Ｇｄ，０．００１Ｐｔ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＫＬｕ０．９６ＳｉＯ４：０．０２Ｅｕ３＋，０．０２Ｇｄ，０．００１Ｐｔ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を１．０ｇ秤量し、５．４３×１０−４ｍｏｌ／ＬのＰｔナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液３０ｍｌに溶解させ、７０℃で０．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１５０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で０．５時間予備焼成し、続いて、０．４０４４ｇのＫＮＯ３、０．７６４０ｇのＬｕ２Ｏ３、０．０１３７ｇのＧｄ（ＮＯ３）３、０．０２７１ｇのＥｕ（ＮＯ３）３、及び０．２５２６ｇのＰｔ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１６００℃に保温して１時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬｕ０．９６ＳｉＯ４：０．０２Ｅｕ３＋，０．０２Ｇｄ，０．００１Ｐｔ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例４）
Ｎａ０．９Ｌｉ０．１Ｓｃ０．２Ｙ０．７９２ＳｉＯ４：０．００８Ｄｙ３＋，０．０００４Ｐｄ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．２８ｇ秤量し、１．２２６６×１０−４ｍｏｌ／ＬのＰｄナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を９００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２００３ｇ（過剰５％）のＮａ２ＣＯ３、０．０１６３ｇ（過剰１０％）のＬｉ２ＣＯ３、０．０５５２ｇのＳｃ２Ｏ３、０．３５７７ｇのＹ２Ｏ３、０．００６０ｇのＤｙ２Ｏ３、及び０．２５２４ｇのＰｄ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１３５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａ０．９Ｌｉ０．１Ｓｃ０．２Ｙ０．７９２ＳｉＯ４：０．００８Ｄｙ３＋，０．０００４Ｐｄ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
Ｎａ０．９Ｌｉ０．１Ｓｃ０．２Ｙ０．７９２ＳｉＯ４：０．００８Ｄｙ３＋，０．０００４Ｐｄ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．２８ｇ秤量し、１．２２６６×１０−４ｍｏｌ／ＬのＰｄナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を９００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２００３ｇ（過剰５％）のＮａ２ＣＯ３、０．０１６３ｇ（過剰１０％）のＬｉ２ＣＯ３、０．０５５２ｇのＳｃ２Ｏ３、０．３５７７ｇのＹ２Ｏ３、０．００６０ｇのＤｙ２Ｏ３、及び０．２５２４ｇのＰｄ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１３５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａ０．９Ｌｉ０．１Ｓｃ０．２Ｙ０．７９２ＳｉＯ４：０．００８Ｄｙ３＋，０．０００４Ｐｄ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例５）
ＮａＬｕ０．９８ＳｉＯ４：０．０２Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２６８０ｇのＮａ２Ｃ２Ｏ４、１．２０３４ｇのＬｕ２（Ｃ２Ｏ４）３、０．０２３３ｇのＴｂ２（Ｃ２Ｏ４）３、及び焼成されたシリカエアロゲル０．２５２３ｇを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１４００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＬｕ０．９９ＳｉＯ４：０．０２Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＮａＬｕ０．９８ＳｉＯ４：０．０２Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２６８０ｇのＮａ２Ｃ２Ｏ４、１．２０３４ｇのＬｕ２（Ｃ２Ｏ４）３、０．０２３３ｇのＴｂ２（Ｃ２Ｏ４）３、及び焼成されたシリカエアロゲル０．２５２３ｇを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１４００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＬｕ０．９９ＳｉＯ４：０．０２Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例６）
ＮａＹ０．９５ＳｉＯ４：０．０５Ｓｍ３＋，０．００５Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．２５×１０−３ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１００℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．３４００ｇのＮａＮＯ３、０．４２９０ｇのＹ２Ｏ３、０．０３４９ｇのＳｍ２Ｏ３、及び０．２５２５ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１２００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９５ＳｉＯ４：０．０５Ｓｍ３＋，０．００５Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＮａＹ０．９５ＳｉＯ４：０．０５Ｓｍ３＋，０．００５Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．２５×１０−３ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１００℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．３４００ｇのＮａＮＯ３、０．４２９０ｇのＹ２Ｏ３、０．０３４９ｇのＳｍ２Ｏ３、及び０．２５２５ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１２００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９５ＳｉＯ４：０．０５Ｓｍ３＋，０．００５Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例７）
ＫＬａ０．９９ＳｉＯ５：０．０１Ｃｅ３＋，０．０００７Ｃｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、３．１２６６×１０−４ｍｏｌ／ＬのＣｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２７６４ｇのＫ２ＣＯ３、０．６４５１ｇのＬａ２Ｏ３、０．０１０８ｇのＣｅ２（Ｃ２Ｏ４）３、及び０．２５２７ｇの焼成されたＣｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１５００℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬａ０．９９ＳｉＯ５：０．０１Ｃｅ３＋，０．０００７Ｃｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＫＬａ０．９９ＳｉＯ５：０．０１Ｃｅ３＋，０．０００７Ｃｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、３．１２６６×１０−４ｍｏｌ／ＬのＣｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２７６４ｇのＫ２ＣＯ３、０．６４５１ｇのＬａ２Ｏ３、０．０１０８ｇのＣｅ２（Ｃ２Ｏ４）３、及び０．２５２７ｇの焼成されたＣｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１５００℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬａ０．９９ＳｉＯ５：０．０１Ｃｅ３＋，０．０００７Ｃｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例８）
ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２３３２ｇ（過剰１０％）のＮａ２ＣＯ３、０．４０６５ｇのＹ２Ｏ３、０．０７４８ｇのＴｂ４Ｏ７、及び０．２５２３ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ発光材料を得た。
ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２３３２ｇ（過剰１０％）のＮａ２ＣＯ３、０．４０６５ｇのＹ２Ｏ３、０．０７４８ｇのＴｂ４Ｏ７、及び０．２５２３ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ発光材料を得た。
（比較例１）
ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋
０．２３３２ｇ（過剰モル百分率１０％）のＮａ２ＣＯ３、０．４０６５ｇのＹ２Ｏ３、０．０７４８ｇのＴｂ４Ｏ７、及び０．２５２３ｇのシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋発光材料を得た。
ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋
０．２３３２ｇ（過剰モル百分率１０％）のＮａ２ＣＯ３、０．４０６５ｇのＹ２Ｏ３、０．０７４８ｇのＴｂ４Ｏ７、及び０．２５２３ｇのシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋発光材料を得た。
図２は、実施例８で調製された金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ）と比較例１で調製された、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料（ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋）との発光スペクトル比較図であり、ここで、曲線ａは実施例８で調製された金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ）の発光曲線図を示し、曲線ｂは比較例１で調製された、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料の発光曲線を示す。
図２に示すように、５ｋＶの電子ビームの励起で、Ａｇナノ粒子を含む、金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ）は、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料と比べて、発光強度が３０％向上した。
なお、本発明のより好ましい実施例に関する上記説明は、比較的詳細的なものではあるが、本発明の特許請求の範囲に対する制限にならず、本発明の請求する範囲は、添付の特許請求の範囲に基づくものであると理解されるべきである。
本発明は、発光材料に関し、特に、金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料及びその調製方法に関する。
２０世紀の６０年代に、Ｋｅｎ Ｓｈｏｕｌｄｅｒは、電界放出陰極アレイ（ＦＥＡｓ）に基づく電子ビーム微小化装置の構想を提案した。そして、ＦＥＡｓによってパネルディスプレー及び光源素子を設計及び製造する研究は、人々の関心を大きく引いている。この新型の電界放出素子の作動原理は、従来の陰極線管（ＣＲＴ）の作動原理と似ており、即ち、電子ビームで赤、緑及び青の三色蛍光粉に衝撃を与え発光させることによって、結像又は照明への適用を実現することである。この素子は、輝度、視角、応答時間、使用温度の範囲、及びエネルギー消費量等の面で、潜在的優位性を持つ。
性能が優れている電界放出素子を製造するためには、高性能の発光材料の調製が主要因の１つである。現在、電界放出素子に用いられる発光材料は、主として硫化物系、酸化物系及び酸硫化物系の蛍光粉である。硫化物及び酸硫化物系の蛍光粉に関して、発光輝度が比較的高いとともに、一定の導電性を持つが、大電流電子ビームの衝撃において分解し易く、元素硫黄の放出によって陰極針を汚染し、且つ他の沈殿物を生成して蛍光粉の表面を覆うので、蛍光粉の発光効率を低下させる。一方、酸化物系、珪酸塩系の蛍光粉は、安定性は良いが、発光効率が不十分である。
本発明が解決しようとする１つの課題は、電界放出機器の発光効率を向上できる金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を提供することにある。
金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料であって、その化学式は、ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡであり、ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５であり、好ましくは、ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である。
本発明が解決しようとする別の課題は、上記金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法を提供することにある。その金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡ（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）における各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得るステップＳ１と、
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ１で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得るステップＳ２と、
を含む。
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡ（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）における各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得るステップＳ１と、
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ１で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得るステップＳ２と、
を含む。
ここで、上記還元雰囲気は、体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合雰囲気である。
好ましくは、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれ、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙのうちの一種である。
上記調製方法には、ステップＳ１において、上記Ｍ源化合物はＭ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記Ｌｎ源化合物はＬｎ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記ＲＥ源化合物はＲＥ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれる。
上記調製方法には、ステップＳ１において、上記Ａ含有のシリカエアロゲルは、下記のステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３によって調製される。
ステップＳ１１において、シリカエアロゲルを秤量し、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得え、ここで、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子のモル濃度は１．２５×１０−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０−５ｍｏｌ／Ｌであり、上記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０４〜３２８：１である。
ステップＳ１２において、混合溶液を攪拌して超音波処理し、続いて、混合溶液を６０℃〜１５０℃で乾燥させ、溶剤を取り除き、乾燥物を得る。
ステップＳ１３において、乾燥物を粉体に研磨し、粉体を６００℃〜１３００℃で０．５時間〜３時間焼成し、室温まで冷却してＡ含有のシリカエアロゲルを得る。
好ましくは、ステップＳ１１において、上記シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である。
本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、電子ビームの励起で高い発光効率を有するので、電界放出光源素子に適用できる。
また、本発明に係る調製方法は、プロセスが簡単で、非汚染で、製品の品質が高く、コストが低いので、発光材料の製造に広く適用できる。
本発明の具体的な実施形態に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡであり、ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５であり、好ましくは、ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である。
上記金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、図１に示すように、下記のステップＳ１とステップＳ２とを含む。
＜ステップＳ１＞Ａ含有のシリカエアロゲルの調製
先ず、シリカエアロゲルを秤量し、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得え、ここで、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子のモル濃度は１．２５×１０−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０−５ｍｏｌ／Ｌであり、上記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０４〜３２８：１である。
先ず、シリカエアロゲルを秤量し、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得え、ここで、Ａイオン又はＡナノコロイド粒子のモル濃度は１．２５×１０−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０−５ｍｏｌ／Ｌであり、上記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０４〜３２８：１である。
次に、混合溶液を攪拌して超音波処理し、続いて、混合溶液を６０℃〜１５０℃で乾燥させ、溶剤を取り除き、乾燥物を得る。
最後に、乾燥物を粉体に研磨し、粉体を６００℃〜１３００℃で０．５時間〜３時間焼成し、室温まで冷却してＡ含有のシリカエアロゲルを得る。
＜ステップＳ２＞
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡにおける各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得る。
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡにおける各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得る。
＜ステップＳ３＞
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ２で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得る。焼成過程において、ＲＥ源化合物は、高温熱分解、又は還元雰囲気における還元により、ＲＥ金属単体に還元される。
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ２で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得る。焼成過程において、ＲＥ源化合物は、高温熱分解、又は還元雰囲気における還元により、ＲＥ金属単体に還元される。
ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。
上記調製方法は、ステップＳ１において、好ましくは、上記シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である。
上記調製方法は、ステップＳ２において、上記Ｍ源化合物はＭ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記Ｌｎ源化合物はＬｎ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、上記ＲＥ源化合物はＲＥ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれる。
Ｍ源化合物を秤量する場合、好ましくは、Ｍ源化合物は１０％（モル百分率）過剰である。
上記調製方法は、ステップＳ３において、好ましくは、上記還元雰囲気は、体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合雰囲気である。
本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料は、電子ビームの励起で高い発光効率を有するので、電界放出光源素子に適用できる。
本発明に係る金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法は、プロセスが簡単で、非汚染で、製品の品質が高く、コストが低いので、発光材料の製造に広く適用できる。
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施例についてさらに詳しく説明する。
（実施例１）
ＮａＹ０．９９９ＳｉＯ４：０．００１Ｔｍ３＋，０．００００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．５×１０−５ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液１０ｍｌに溶解させ、５０℃で３時間攪拌した後、１０分超音波処理し、６０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を６００℃で４時間予備焼成し、続いて、０．７１５０ｇのＹ２（ＣＯ３）３、０．２５４３ｇ（過剰２０％）のＮａ２ＣＯ３、０．００１０ｇのＴｍ２（ＣＯ３）３、及び０．２５２４ｇのＡｇ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で８００℃に保温して１０時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９９９ＳｉＯ４：０．００１Ｔｍ３＋，０．００００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＮａＹ０．９９９ＳｉＯ４：０．００１Ｔｍ３＋，０．００００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．５×１０−５ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液１０ｍｌに溶解させ、５０℃で３時間攪拌した後、１０分超音波処理し、６０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を６００℃で４時間予備焼成し、続いて、０．７１５０ｇのＹ２（ＣＯ３）３、０．２５４３ｇ（過剰２０％）のＮａ２ＣＯ３、０．００１０ｇのＴｍ２（ＣＯ３）３、及び０．２５２４ｇのＡｇ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で８００℃に保温して１０時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９９９ＳｉＯ４：０．００１Ｔｍ３＋，０．００００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例２）
ＬｉＬａ０．９９２ＳｉＯ４：０．００８Ｃｅ３＋，０．００００７Ａｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、２．３４５×１０−５ｍｏｌ／ＬのＡｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、８０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．６４６４ｇのＬａ２Ｏ３、０．１６２６ｇ（過剰１０％）のＬｉ２ＣＯ３、０．００５５ｇのＣｅＯ２、及び０．２５２５ｇのＡｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１４５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＬｉＬａ０．９９２ＳｉＯ４：０．００８Ｃｅ３＋，０．００００７Ａｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＬｉＬａ０．９９２ＳｉＯ４：０．００８Ｃｅ３＋，０．００００７Ａｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、２．３４５×１０−５ｍｏｌ／ＬのＡｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、８０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．６４６４ｇのＬａ２Ｏ３、０．１６２６ｇ（過剰１０％）のＬｉ２ＣＯ３、０．００５５ｇのＣｅＯ２、及び０．２５２５ｇのＡｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１４５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＬｉＬａ０．９９２ＳｉＯ４：０．００８Ｃｅ３＋，０．００００７Ａｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例３）
ＫＬｕ０．９６ＳｉＯ４：０．０２Ｅｕ３＋，０．０２Ｇｄ ３＋ ，０．００１Ｐｔ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を１．０ｇ秤量し、５．４３×１０−４ｍｏｌ／ＬのＰｔナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液３０ｍｌに溶解させ、７０℃で０．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１５０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で０．５時間予備焼成し、続いて、０．４０４４ｇのＫＮＯ３、０．７６４０ｇのＬｕ２Ｏ３、０．０１３７ｇのＧｄ（ＮＯ３）３、０．０２７１ｇのＥｕ（ＮＯ３）３、及び０．２５２６ｇのＰｔ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１６００℃に保温して１時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬｕ０．９６ＳｉＯ４：０．０２Ｅｕ３＋，０．０２Ｇｄ ３＋ ，０．００１Ｐｔ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＫＬｕ０．９６ＳｉＯ４：０．０２Ｅｕ３＋，０．０２Ｇｄ ３＋ ，０．００１Ｐｔ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を１．０ｇ秤量し、５．４３×１０−４ｍｏｌ／ＬのＰｔナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液３０ｍｌに溶解させ、７０℃で０．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１５０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で０．５時間予備焼成し、続いて、０．４０４４ｇのＫＮＯ３、０．７６４０ｇのＬｕ２Ｏ３、０．０１３７ｇのＧｄ（ＮＯ３）３、０．０２７１ｇのＥｕ（ＮＯ３）３、及び０．２５２６ｇのＰｔ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１６００℃に保温して１時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬｕ０．９６ＳｉＯ４：０．０２Ｅｕ３＋，０．０２Ｇｄ ３＋ ，０．００１Ｐｔ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例４）
Ｎａ０．９Ｌｉ０．１Ｓｃ０．２Ｙ０．７９２ＳｉＯ４：０．００８Ｄｙ３＋，０．０００４Ｐｄ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．２８ｇ秤量し、１．２２６６×１０−４ｍｏｌ／ＬのＰｄナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を９００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２００３ｇ（過剰５％）のＮａ２ＣＯ３、０．０１６３ｇ（過剰１０％）のＬｉ２ＣＯ３、０．０５５２ｇのＳｃ２Ｏ３、０．３５７７ｇのＹ２Ｏ３、０．００６０ｇのＤｙ２Ｏ３、及び０．２５２４ｇのＰｄ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１３５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａ０．９Ｌｉ０．１Ｓｃ０．２Ｙ０．７９２ＳｉＯ４：０．００８Ｄｙ３＋，０．０００４Ｐｄ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
Ｎａ０．９Ｌｉ０．１Ｓｃ０．２Ｙ０．７９２ＳｉＯ４：０．００８Ｄｙ３＋，０．０００４Ｐｄ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．２８ｇ秤量し、１．２２６６×１０−４ｍｏｌ／ＬのＰｄナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を９００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２００３ｇ（過剰５％）のＮａ２ＣＯ３、０．０１６３ｇ（過剰１０％）のＬｉ２ＣＯ３、０．０５５２ｇのＳｃ２Ｏ３、０．３５７７ｇのＹ２Ｏ３、０．００６０ｇのＤｙ２Ｏ３、及び０．２５２４ｇのＰｄ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１３５０℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａ０．９Ｌｉ０．１Ｓｃ０．２Ｙ０．７９２ＳｉＯ４：０．００８Ｄｙ３＋，０．０００４Ｐｄ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例５）
ＮａＬｕ０．９８ＳｉＯ４：０．０２Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２６８０ｇのＮａ２Ｃ２Ｏ４、１．２０３４ｇのＬｕ２（Ｃ２Ｏ４）３、０．０２３３ｇのＴｂ２（Ｃ２Ｏ４）３、及び焼成されたシリカエアロゲル０．２５２３ｇを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１４００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＬｕ０．９９ＳｉＯ４：０．０２Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＮａＬｕ０．９８ＳｉＯ４：０．０２Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を１０００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２６８０ｇのＮａ２Ｃ２Ｏ４、１．２０３４ｇのＬｕ２（Ｃ２Ｏ４）３、０．０２３３ｇのＴｂ２（Ｃ２Ｏ４）３、及び焼成されたシリカエアロゲル０．２５２３ｇを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１４００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＬｕ０．９９ＳｉＯ４：０．０２Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例６）
ＮａＹ０．９５ＳｉＯ４：０．０５Ｓｍ３＋，０．００５Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．２５×１０−３ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１００℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．３４００ｇのＮａＮＯ３、０．４２９０ｇのＹ２Ｏ３、０．０３４９ｇのＳｍ２Ｏ３、及び０．２５２５ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１２００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９５ＳｉＯ４：０．０５Ｓｍ３＋，０．００５Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＮａＹ０．９５ＳｉＯ４：０．０５Ｓｍ３＋，０．００５Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３ｇ秤量し、１．２５×１０−３ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２０ｍｌに溶解させ、６０℃で２時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１００℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．３４００ｇのＮａＮＯ３、０．４２９０ｇのＹ２Ｏ３、０．０３４９ｇのＳｍ２Ｏ３、及び０．２５２５ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を空気雰囲気で１２００℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９５ＳｉＯ４：０．０５Ｓｍ３＋，０．００５Ａｇ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例７）
ＫＬａ０．９９ＳｉＯ５：０．０１Ｃｅ３＋，０．０００７Ｃｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、３．１２６６×１０−４ｍｏｌ／ＬのＣｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２７６４ｇのＫ２ＣＯ３、０．６４５１ｇのＬａ２Ｏ３、０．０１０８ｇのＣｅ２（Ｃ２Ｏ４）３、及び０．２５２７ｇの焼成されたＣｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１５００℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬａ０．９９ＳｉＯ５：０．０１Ｃｅ３＋，０．０００７Ｃｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
ＫＬａ０．９９ＳｉＯ５：０．０１Ｃｅ３＋，０．０００７Ｃｕ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．４ｇ秤量し、３．１２６６×１０−４ｍｏｌ／ＬのＣｕナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液１５ｍｌに溶解させ、６０℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、７０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２７６４ｇのＫ２ＣＯ３、０．６４５１ｇのＬａ２Ｏ３、０．０１０８ｇのＣｅ２（Ｃ２Ｏ４）３、及び０．２５２７ｇの焼成されたＣｕ含有シリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１５００℃に保温して４時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＫＬａ０．９９ＳｉＯ５：０．０１Ｃｅ３＋，０．０００７Ｃｕ金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得た。
（実施例８）
ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２３３２ｇ（過剰１０％）のＮａ２ＣＯ３、０．４０６５ｇのＹ２Ｏ３、０．０７４８ｇのＴｂ４Ｏ７、及び０．２５２３ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ発光材料を得た。
ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ
先ず、シリカエアロゲル（ここで、シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である）を０．３５ｇ秤量し、７．０８×１０−４ｍｏｌ／ＬのＡｇＮＯ３を含有するエタノール溶液２５ｍｌに溶解させ、６５℃で１．５時間攪拌した後、１０分超音波処理し、１２０℃で乾燥させ、乾燥した試料を均一に研磨して粉体を得、さらに、粉体を８００℃で２時間予備焼成し、続いて、０．２３３２ｇ（過剰１０％）のＮａ２ＣＯ３、０．４０６５ｇのＹ２Ｏ３、０．０７４８ｇのＴｂ４Ｏ７、及び０．２５２３ｇの焼成されたシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ発光材料を得た。
（比較例１）
ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋
０．２３３２ｇ（過剰モル百分率１０％）のＮａ２ＣＯ３、０．４０６５ｇのＹ２Ｏ３、０．０７４８ｇのＴｂ４Ｏ７、及び０．２５２３ｇのシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋発光材料を得た。
ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋
０．２３３２ｇ（過剰モル百分率１０％）のＮａ２ＣＯ３、０．４０６５ｇのＹ２Ｏ３、０．０７４８ｇのＴｂ４Ｏ７、及び０．２５２３ｇのシリカエアロゲルを秤量して研磨し、均一に混合して混合粉体を得、その後、混合粉体を体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合気体からなる還元雰囲気で１２５０℃に保温して６時間焼成し、得られた生成物を室温まで冷却してＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋発光材料を得た。
図２は、実施例８で調製された金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ）と比較例１で調製された、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料（ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋）との発光スペクトル比較図であり、ここで、曲線ａは実施例８で調製された金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ）の発光曲線図を示し、曲線ｂは比較例１で調製された、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料の発光曲線を示す。
図２に示すように、５ｋＶの電子ビームの励起で、Ａｇナノ粒子を含む、金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料（ＮａＹ０．９ＳｉＯ４：０．１Ｔｂ３＋，０．００３Ａｇ）は、Ａｇナノ粒子を添加しない発光材料と比べて、発光強度が３０％向上した。
なお、本発明のより好ましい実施例に関する上記説明は、比較的詳細的なものではあるが、本発明の特許請求の範囲に対する制限にならず、本発明の請求する範囲は、添付の特許請求の範囲に基づくものであると理解されるべきである。
Claims (9)
- 金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料であって、
前記金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の化学式は、ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである、
（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）
ことを特徴とする金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料。 - ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料。 - 金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法であって、
化学式ＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡ（ここで、ＭはＬｉ、Ｎａ及びＫ元素のうちの１種又は２種であり、ＬｎはＹ、Ｓｃ、Ｌａ及びＬｕ元素のうちの１種又は２種であり、ＡはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＣｕから選ばれる金属ナノ粒子であり、ＲＥはＥｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｃｅ及びＤｙイオンのうちの１種又は２種であり、ｘ、ｙは化学量論係数であり、ｘの範囲は０＜ｘ≦０．１であり、ｙの範囲は０＜ｙ≦０．００５である。）における各元素の化学量論比に応じて、Ｍ源化合物、Ｌｎ源化合物、ＲＥ源化合物及びＡ含有のシリカエアロゲルを秤量し、研磨して均一に混合し、混合粉体を得るステップＳ１と、
空気雰囲気又は還元雰囲気において、ステップＳ１で得られた混合粉体を８００℃〜１６００℃に保温して１時間〜１０時間焼成し、その後、室温まで冷却して焼成物を取り出し、研磨した後、化学式がＭＬｎ１−ｘＳｉＯ４：ｘＲＥ，ｙＡである金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料を得るステップＳ２と、
を含む、
ことを特徴とする金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。 - 前記ステップＳ１において、前記Ｍ源化合物はＭ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、前記Ｌｎ源化合物はＬｎ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれ、前記ＲＥ源化合物はＲＥ酸化物、硝酸塩、炭酸塩及びシュウ酸塩から選ばれる、
ことを特徴とする請求項３に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。 - 前記ステップＳ１において、前記Ａ含有のシリカエアロゲルは、
シリカエアロゲルを秤量し、モル濃度が１．２５×１０−３ｍｏｌ／Ｌ〜１．５×１０−５ｍｏｌ／ＬであるＡイオン又はＡナノコロイド粒子を含有するエタノール溶液に加え、５０℃〜７５℃で０．５時間〜３時間攪拌し、シリカエアロゲルを十分に溶解させて混合溶液を得えるステップＳ１１と、
混合溶液を攪拌して超音波処理し、続いて、混合溶液を６０℃〜１５０℃で乾燥させ、溶剤を取り除き、乾燥物を得るステップＳ１２と、
乾燥物を粉体に研磨し、粉体を６００℃〜１３００℃で０．５時間〜３時間焼成し、室温まで冷却してＡ含有のシリカエアロゲルを得るステップＳ１３と、
によって調製される、
ことを特徴とする請求項２に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。 - 前記ステップＳ１１において、前記シリカエアロゲルがＡイオン又はＡナノコロイド粒子に対するモル比は３．３×１０４〜３２８：１である、
ことを特徴とする請求項５に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。 - 前記ステップＳ１１において、前記シリカエアロゲルの孔径は２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、気孔率は９２％〜９８％である、
ことを特徴とする請求項６に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。 - 前記ステップＳ２において、前記還元雰囲気は、体積比９５：５のＮ２とＨ２との混合雰囲気である、
ことを特徴とする請求項３に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。 - 前記ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．０４であり、前記ｙの範囲は０．００００３≦ｙ≦０．００３である、
ことを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の金属ナノ粒子含有の珪酸塩発光材料の調製方法。
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