KR100425382B1 - Method of low temperature synthesis of Zn2SiO4 powder having a narrow size-distribution via hydrothermal technique - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 수열 합성법을 통하여 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말을 합성한 후 이를 기존의 고상 합성법보다 저온에서 하소하여 입도분포가 균일한 Zn2SiO4분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a low temperature synthesis method of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder of uniform particle size distribution using hydrothermal synthesis, more specifically, Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H intermediate phase through hydrothermal synthesis The present invention relates to a method for preparing Zn 2 SiO 4 powder having a uniform particle size distribution by synthesizing 2 O powder and calcining it at a lower temperature than conventional solid phase synthesis.
기존의 고상 합성법은 연속 및 대량 생산이 가능하나, 입형, 입도 제어의 어려움 및 표면결함 등의 문제점을 지니고 있어 평판디스플레이와 같이 고품격의 형광체를 요구하는 분야로의 응용을 위해서는 새로운 제법의 개발이 요구된다. 따라서 본 발명에 의해 제조되는 Zn2SiO4분말은 기존의 고상 합성법보다 합성 온도가 낮아 입자간 응집이 일어나지 않고, 입도분포가 균일한 단일 입자의 단결정 분말 제조가 가능하여 밀링 등과 같은 후처리가 필요치 않고, 표면결함의 문제를 해결할 수 있어 각종 디스플레이용 형광막의 제조에 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 그 공정이 단순화되고, 장치비나 전력소모도 줄일 수 있어 생성물의 제조 단가를 낮출 수 있다.The existing solid phase synthesis method can be continuously and mass-produced, but it has problems such as granularity, difficulty in particle size control and surface defects. Therefore, it is required to develop a new method for application to fields requiring high quality phosphors such as flat panel displays. do. Therefore, the Zn 2 SiO 4 powder prepared by the present invention has a lower synthesis temperature than the conventional solid phase synthesis method, so that no agglomeration between particles occurs, and single-crystal powders having a uniform particle size distribution can be produced, thus requiring post-treatment such as milling. The problem of surface defects can be solved, and it can apply to manufacture of various fluorescent films for displays. In addition, the present invention can simplify the process, can reduce the equipment cost and power consumption can lower the production cost of the product.
Description
본 발명은 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 수열 합성법을 통하여 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말을 합성한 후 이를 기존의 고상 합성법보다 저온에서 하소하여 입도분포가 균일한 Zn2SiO4분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a low temperature synthesis method of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder of uniform particle size distribution using hydrothermal synthesis, more specifically, Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H intermediate phase through hydrothermal synthesis The present invention relates to a method for preparing Zn 2 SiO 4 powder having a uniform particle size distribution by synthesizing 2 O powder and calcining it at a lower temperature than conventional solid phase synthesis.
Zn2SiO4는 형광체의 모체로 사용되며, 특히 여기에 Mn2+를 도핑하여 램프나 모니터용 녹색 형광체로서 사용되어 왔다. 최근에는 평판디스플레이 기술 중의 한가지인 플라즈마 디스플레이 페널(PDP; Plasma Display Panel)의 녹색형광체로서 각광을 받고 있으나, 분말의 입형, 입도, 색도 및 발광 특성의 열화 현상 등 여러 가지 측면에서 문제점을 안고 있어 개선이 요구되고 있다.Zn 2 SiO 4 is used as a matrix of phosphors, and in particular, it has been used as a green phosphor for lamps or monitors by doping Mn 2+ . Recently, the green phosphor of the plasma display panel (PDP), which is one of the flat panel display technologies, has been spotlighted, but it has problems in various aspects such as particle size, particle size, chromaticity, and deterioration of light emission characteristics. This is required.
대부분의 램프용 및 디스플레이용 형광체는 고상 합성법에 의해 제조된다. Zn2SiO4를 모체로 하는 Zn2SiO4:Mn 형광체 또한 이 방법을 통해 제조되고 있다. 이 합성법에 의한 Zn2SiO4:Mn 분말의 제조는 모체가 되는 ZnO 및 SiO2등의 원료 물질과 산화망간(MnO), 탄산망간(MnCO3)등의 활성제 원료, 그리고 상 합성을 용이하게 하는 융제를 혼합하여 1150∼1300℃의 온도에서 하소하여 제조한다.Most of the phosphors for lamps and displays are produced by solid phase synthesis. Zn 2 SiO 4 : Mn phosphors based on Zn 2 SiO 4 are also produced by this method. The production of Zn 2 SiO 4 : Mn powder by this synthesis method facilitates the synthesis of raw materials such as ZnO and SiO 2 as the mother, active materials such as manganese oxide (MnO) and manganese carbonate (MnCO 3 ), and phase synthesis. The flux is mixed and calcined at a temperature of 1150 to 1300 ° C.
그러나 고상 합성법을 통해 제조된 형광체 분말은 높은 하소 온도로 인해 응집이 일어나 입형 및 입경이 불균일하기 때문에 형광막 제조에 적합한 입경의 분말을 만들기 위해서는 분쇄과정을 필수 불가결하게 거치게 된다. 이 분쇄과정으로 인해 분말의 입형 및 입도분포가 균일하지 못할뿐더러, 분쇄과정 중에 분말 표면의 물리적 충격으로 인한 표면결함의 발생으로 인해 휘도에 좋지 않은 영향을 미치게된다. 이와 같이 고상 합성법은 연속 및 대량 생산이 가능하나, 입형, 입도 제어의 어려움 및 표면결함 등의 문제점을 지니고 있어 평판디스플레이와 같이 고품격의 형광체를 요구하는 분야로의 응용을 위해서는 새로운 제법의 개발이 요구된다.However, since the phosphor powder prepared by the solid phase synthesis method is agglomerated due to the high calcination temperature and the particle size and particle size are uneven, the grinding process is indispensable to make a powder having a suitable particle diameter for the manufacture of the fluorescent film. Due to this grinding process, the granularity and particle size distribution of the powder are not uniform, and also have an adverse effect on the luminance due to the occurrence of surface defects due to the physical impact of the powder surface during the grinding process. As such, solid-phase synthesis can be continuously and mass-produced, but has problems such as granularity, difficulty in particle size control, and surface defects. Therefore, the development of new manufacturing methods is required for applications requiring high-quality phosphors such as flat panel displays. do.
이러한 단점을 해결하기 위하여 최근 새로운 합성방법으로 졸-겔법이나 분무-열분해법 등이 제시되고 있으나, 이들 합성법은 제조 공정이 복잡하여 실용화에 많은 노력과 비용이 소요되고, 입자에 용매가 남는 문제점 등이 있다.In order to solve these shortcomings, sol-gel method and spray-pyrolysis method have recently been proposed as new synthetic methods. However, these synthetic methods require a lot of effort and cost for practical use due to the complicated manufacturing process, and the problem that solvent remains in particles. There is this.
본 발명은 전술한 바와 같은 기존의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수열 합성법 및 저온 하소를 이용하여 입도분포가 균일하고, 입형의 제어가 가능하며, 표면결함이 없어 제조되는 형광체의 휘도 및 색순도가 우수하고, 밀링같은 후처리가 필요없어 공정이 단순화되고 경제적인 Zn2SiO4분말 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the existing problems as described above, by using the hydrothermal synthesis method and low-temperature calcination uniform particle size, it is possible to control the shape, excellent brightness and color purity of the phosphor produced without surface defects It is possible to provide a Zn 2 SiO 4 powder production method which is simplified and economical since no post-treatment such as milling is required.
도 1은 본 발명에 따라 원료 물질을 24시간 볼밀링 후 수열 합성하여 제조된 헤미모파이트(hemimorphite, Zn4Si2O7(OH)2·H2O) 분말의 주사현미경 사진이다.1 is a scanning microscope photograph of hemimorphite (Hemimorphite, Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O) powder prepared by hydrothermal synthesis after ball milling the raw material according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따라 원료 물질을 72시간 볼밀링 후 수열 합성하여 제조된 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 주사현미경 사진이다.2 is a scanning micrograph of Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder prepared by hydrothermal synthesis after 72 hours ball milling the raw material according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 수열 합성에 의하여 제조된 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 열질량 및 시차열분석 결과를 도시한 것이다.Figure 3 shows the thermal mass and differential thermal analysis of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder prepared by the hydrothermal synthesis according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따라 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말을 저온 하소하여 제조된 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 주사현미경 사진이다.4 is a scanning micrograph of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder prepared by calcining the intermediate phase Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder at low temperature according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법은, 원료 물질로서 ZnO와 Si2O를 몰비 3:1 내지는 2:1의 비율로 증류수에 첨가 후 혼합, 분쇄하여 입도가 제어된 원료 혼합체를 준비하는 단계(a); 상기 단계(a)의 원료 혼합체를 100℃ 내지 400℃에서 수열 합성하여 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말을 합성하는 단계(b); 및 상기 단계(b)에서 합성된 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말을 600℃ 내지 1200℃, 바람직하게 700℃ 내지 900℃에서 열처리하여 Zn2SiO4분말을 제조하는 단계(c)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a low-temperature synthesis method of a zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder having a uniform particle size distribution using the hydrothermal synthesis method of the present invention comprises a ZnO and Si 2 O as a raw material in a molar ratio of 3: 1 to 2: 1. (A) preparing a raw material mixture having a particle size controlled by adding to distilled water at a ratio of mixing and pulverizing; Hydrothermally synthesizing the raw material mixture of step (a) at 100 ° C. to 400 ° C. to synthesize Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder as an intermediate phase; And preparing a Zn 2 SiO 4 powder by heat-treating the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder synthesized in step (b) at 600 ° C to 1200 ° C, preferably 700 ° C to 900 ° C. It characterized in that it comprises a (c).
본 발명에 따른 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법에 있어서, 상기 단계(a)의 원료 물질은 산화물, 수산화물, 염화물, 질산염, 아세트산 염 중에서 선택되어 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.In the low temperature synthesis method of the zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder of uniform particle size distribution using the hydrothermal synthesis method according to the present invention, the raw material of step (a) is selected from oxide, hydroxide, chloride, nitrate, acetate Characterized in that can be used.
본 발명에 따른 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법에 있어서, 상기 단계(b)의 수열 합성은 광화제로서 염산, 질산, 초산 등의 산 또는 수산화칼륨, 수산화암모늄등의 염기를 첨가하여 수행될 수 있는 것을 특징으로 한다.In the low-temperature synthesis method of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder of uniform particle size distribution using the hydrothermal synthesis method according to the present invention, the hydrothermal synthesis of step (b) is an acid, such as hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, or the like as a mineralizer; It can be carried out by adding a base such as potassium hydroxide, ammonium hydroxide.
본 발명에 따른 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법에 있어서, 상기 단계(b)의 수열 합성은 자생압력 내지는 200㎫ 압력 하에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In the low temperature synthesis method of the zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder of the uniform particle size distribution using the hydrothermal synthesis method according to the invention, the hydrothermal synthesis of step (b) is characterized in that it is carried out under autogenous pressure or 200 MPa pressure do.
또한 본 발명에 따른 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법에 있어서, 상기 단계(c)의 열처리는 공기, 질소, 아르곤, 산소 등의 중에서 선택된 분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the low temperature synthesis method of the zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder of the uniform particle size distribution using the hydrothermal synthesis method according to the present invention, the heat treatment of step (c) is selected from air, nitrogen, argon, oxygen, etc. It is characterized in that it is carried out under.
수열 합성법은 고온, 고압하의 수용액에서 두 종류 이상의 원료 분말을 반응시켜 화합물을 얻는 방법으로 제조공정이 간단하고, 특히 광화제 등을 첨가하면 저온에서도 분말 합성이 가능하다.The hydrothermal synthesis method is a method of obtaining a compound by reacting two or more kinds of raw material powders in an aqueous solution at high temperature and high pressure, and the manufacturing process is simple. Particularly, the addition of a mineralizer or the like makes powder synthesis at low temperatures.
본 발명에 의한 수열 합성법은 열수로 작용하는 매체로서 순수한 증류수뿐만 아니라, 상의 형성을 촉진시키거나 생성되는 분말의 입형의 변화를 도모하기 위하여 광화제로서 염산(HCl), 질산(HNO3), 초산(CH3COOH)등의 산이나 수산화칼륨(KOH), 수산화암모늄(NH4OH)등의 염기를 증류수에 첨가할 수 있다.The hydrothermal synthesis method according to the present invention is hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3 ), acetic acid as a mineralizer in order to promote the formation of a phase or to change the granularity of the resulting powder as well as pure distilled water as a medium to act as hot water. Acids such as (CH 3 COOH) and bases such as potassium hydroxide (KOH) and ammonium hydroxide (NH 4 OH) can be added to the distilled water.
본 발명에 의한 수열 합성에 있어서 증류수에 함께 첨가되는 광화제가 산인지 염기인지에 따라 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 상의 형성 속도와 입자의 모양이 변화한다. 광화제로서 NH4OH를 첨가하는 경우에는 첨가하지 않은 경우보다 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 상의 형성속도가 빠르게 진행되나, 입자의 모양이 응집된 형태로 석출된다. 반면에 HCl을 첨가하는 경우에는 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 상의 형성 속도는 상대적으로 느려지나, 입자의 모양이 매우 균일하며 응집체가 없는 단일 입자의 형태를 지닌다. 따라서 적절한 광화제의 선택으로 수열 합성되는 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 상의 생성 속도 또는 응집 정도를 조절할 수 있게 된다.In the hydrothermal synthesis according to the present invention, the rate of formation of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O phase and the shape of the particles vary depending on whether the mineralizer added together with distilled water is an acid or a base. When NH 4 OH is added as the mineralizer, the formation speed of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O phase proceeds faster than when it is not added, but the shape of the particles precipitates in the form of agglomerated form. On the other hand, when HCl is added, the formation rate of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O phase is relatively slow, but the shape of the particles is very uniform and has the form of single particles without aggregates. Therefore, it is possible to control the formation rate or the degree of aggregation of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O phase to be hydrothermally synthesized by the selection of an appropriate mineralizer.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<실시예 1: 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 합성>Example 1 Synthesis of Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O Powder as Intermediate Phase
1) ZnO와 SiO2분말을 몰비율 2:1로 측량 후 증류수에 혼합시킨 분말 용액을지르코니아 볼을 사용하여 24시간 볼밀링하여 원료 분말을 혼합 및 분쇄한다.1) After measuring ZnO and SiO 2 powder in a molar ratio of 2: 1, the powder solution mixed with distilled water is ball milled using zirconia balls for 24 hours to mix and grind the raw powder.
2) 상기 원료 혼합체를 테프론이 코팅된 압력 반응용기에 넣은 후 광화제로서 HCl을 pH 2.0이 되도록 첨가하고, 200℃에서 100시간동안 수열 합성하여 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말을 제조 한다.2) The raw material mixture was placed in a Teflon-coated pressure reaction vessel, and then HCl was added as a mineralizer to pH 2.0, and hydrothermally synthesized at 200 ° C. for 100 hours to form an intermediate phase Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · Prepare H 2 O powder.
상기 실시예에 있어서 수열 합성 반응시 원료 혼합체의 반응 용기내의 충진율은 100%로 채웠으며, 반응 온도에서의 압력은 자생압을 이용하였다.In the above embodiment, the filling rate in the reaction vessel of the raw material mixture during the hydrothermal synthesis reaction was filled to 100%, and the pressure at the reaction temperature was used as the autogenous pressure.
수열 합성 중에 생성되는 상의 변화는 X선 회절법을 이용하여 조사하였다. X선 회절분석 결과 150℃부터 생성되는 상은 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 상이었으며 대부분 주상형 입자로 석출되었다. 200℃에서 100시간 수열 합성을 진행하여 유일하게 석출되는 상이 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 상임을 확인하였다.The change in phase generated during hydrothermal synthesis was investigated using X-ray diffraction. As a result of X-ray diffraction analysis, the phase formed from 150 ° C. was a Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O phase, which was mostly precipitated as columnar particles. Hydrothermal synthesis was carried out at 200 ° C. for 100 hours to confirm that the only precipitated phase was the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O phase.
수열 합성된 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 주사전자현미경 사진은 도 1에 도시하였다.A scanning electron micrograph of the hydrothermally synthesized intermediate phase Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder is shown in FIG. 1.
<실시예 2: 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 합성>Example 2: Synthesis of Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O Powder as Intermediate Phase
볼밀링 시간을 72시간으로 하는 것 외에 실시예 1을 반복하여 수행한다.Example 1 was repeated except that the ball milling time was 72 hours.
실시예 2에 의해 수열 합성된 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 주사전자현미경 사진은 도 2에 도시하였다.Scanning electron micrographs of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 .H 2 O powder, which is the intermediate phase hydrothermally synthesized in Example 2, are shown in FIG. 2.
볼밀링 시간에 따라서 원료 물질 분말의 입경이 변화하게 되는데, 이로 인하여 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 수열 합성된 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 입경도 변화하였다. 즉, 24시간 볼밀링한 경우에 수열 합성된 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 입경은 약 6∼7㎛인 반면에, 72시간 동안 볼밀링을 하게 되면 수열 합성된 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 입경이 2∼3㎛로 감소하는 것을 알 수 있다(도 1 및 도 2 참조). 따라서 원료 물질 분말의 입경을 조절함으로써 수열 합성되는 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말의 입경 제어가 가능하게 된다.The particle size of the raw material powder changes according to the ball milling time, and as a result, the particle size of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O powder, which is a hydrothermally synthesized intermediate phase, is changed as shown in FIGS. 1 and 2. It was. That is, the particle diameter of the hydrothermally synthesized intermediate phase Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder when ball milling for 24 hours is about 6 to 7 μm, whereas when ball milling for 72 hours, hydrothermal It can be seen that the particle diameter of the synthesized intermediate phase Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O powder is reduced to 2-3 μm (see FIGS. 1 and 2). Therefore, by controlling the particle diameter of the raw material powder, it is possible to control the particle size of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 .H 2 O powder, which is an intermediate phase hydrothermally synthesized.
한편 수열 합성을 통해 생성된 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 상을 공기 중에서 승온하면서 열처리를 하게되면 단계별로 결정수의 탈착과 산화과정을 거치면서 Zn2SiO4상이 형성되는데, 이러한 변화가 일어나는 정확한 온도는 열질량 및 열시차 분석법을 통해 확인할 수 있다.On the other hand, when the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O phase generated through hydrothermal synthesis is heated in air, the Zn 2 SiO 4 phase is formed by desorption and oxidation of crystal water step by step. The exact temperature at which these changes occur can be confirmed by thermal mass and differential thermal analysis.
도 3은 수열 합성에 의해 생성된 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말에 대한 열질량 분석(TGA; Thermogravimetric Analysis) 및 시차열분석(DTA; Differential Thermal Analysis) 결과를 도시한 것으로서 공기 중에서 승온에 따른 질량 감소와 반응열 변화를 알 수 있다. 도 3에서 보는 바와 같이 약 250∼450℃ 구간에 걸쳐서 4.3% 정도의 완만한 질량감소가 나타나는데 이는 Zn4Si2O7(OH)2·H2O로부터 하나의 결정수가 탈착되기 때문에 나타나는 질량감소이며, 이 변화는 350℃ 근처에서 가장 활발히 진행됨을 알 수 있다. 이 단계 후 나타나는 상은 X 선 회절 분석을 통하여Zn4Si2O7(OH)2임을 확인하였다. 계속되는 승온에 의해 650∼750℃에 걸쳐 4.1% 정도의 두 번째 질량감소가 나타나며 이는 탈수화 반응에 의한 것이며 이 후 나타나는 상은 Zn2SiO4임을 확인하였다. 이러한 변화는 열처리되는 분위기를 불활성 분위기인 질소나 산화 분위기인 산소를 사용하는 경우에도 크게 변화하지 않았다. 따라서 Zn4Si2O7(OH)2·H2O를 열처리하게 되면 750℃ 이상의 온도에서부터 Zn2SiO4를 합성할 수 있어 기존의 합성 온도인 1300℃보다 훨씬 낮은 온도에서 합성이 가능함을 알 수 있다.FIG. 3 shows the results of thermogravimetric analysis (TGA) and differential thermal analysis (DTA) on Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powders produced by hydrothermal synthesis. As a result, the change in mass and the change in reaction heat according to the temperature increase in the air can be seen. As shown in FIG. 3, a moderate mass loss of about 4.3% is observed over a period of about 250 to 450 ° C., which is due to the desorption of one crystal water from Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O. It can be seen that this change is most active near 350 ℃. The phase appearing after this step was confirmed to be Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 through X-ray diffraction analysis. Subsequent elevated temperatures resulted in a second mass loss of about 4.1% over 650-750 ° C., which was due to the dehydration reaction and the subsequent phase was Zn 2 SiO 4 . This change did not change significantly even when the atmosphere to be heat-treated was used as inert nitrogen or oxygen as an oxidizing atmosphere. Therefore, when Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O is heat-treated, Zn 2 SiO 4 can be synthesized at a temperature of 750 ° C. or higher, and thus can be synthesized at a temperature much lower than the existing synthesis temperature of 1300 ° C. Can be.
<제조예 1: Zn2SiO4분말제조>Preparation Example 1 Preparation of Zn 2 SiO 4 Powder
실시예 1에서 수열 합성하여 얻어진 Zn4Si2O7(OH)2·H2O 분말을 800℃에서 10시간동안 공기 중에서 열처리하여 Zn2SiO4분말을 제조하였다.The Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder obtained by hydrothermal synthesis in Example 1 was heat-treated in air at 800 ° C. for 10 hours to prepare Zn 2 SiO 4 powder.
상기의 제조예에 의하여 제조된 Zn2SiO4분말의 입형을 도 4에 도시하였다. 도 1 및 도 4를 비교하여 보면 본 제조예에서 저온 하소하여 제조된 Zn2SiO4분말은 실시예 1에서 수열 합성된 Zn4Si2O7(OH)2·H2O분말의 입형을 그대로 지니고 있으며, 응집체의 형성이 나타나지 않고, 입도가 고른 것을 알 수 있다. 4 illustrates a particle shape of the Zn 2 SiO 4 powder prepared according to the preparation example. Comparing Figure 1 and Figure 4 Zn 2 SiO 4 powder prepared by calcination at low temperature in the present preparation is the same as the granularity of the Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O powder hydrothermally synthesized in Example 1 It can be seen that it has a uniform particle size without formation of aggregates.
상기의 실시예 및 제조예에서 보는 바와 같이 수열 합성에 의해 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O를 합성 후 이를 열처리하게 되면 기존의 고상 합성법보다 400℃내지 500℃ 낮은 하소온도에서 Zn2SiO4분말의 제조가 가능함을 알 수 있다. 또한 수열 합성 과정에서 원료 물질 분말의 입도를 조절하고 적절한 광화제를 선택하면 중간상인 Zn4Si2O7(OH)2·H2O의 입도 및 입형의 제어가 가능하기 때문에, 그 결과 열처리 후 Zn4Si2O7(OH)2·H2O의 입형을 그대로 유지한 채로 제조되는 Zn2SiO4분말의 입도 및 입형 또한 조절이 가능함을 알 수 있다.As shown in the above examples and preparation examples, when the intermediate phase Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 · H 2 O is synthesized by heat treatment and then heat treated, it is calcined at 400 ° C. to 500 ° C. lower than the conventional solid phase synthesis method. It can be seen that the preparation of Zn 2 SiO 4 powder at a temperature is possible. In addition, since it is possible that adjusting the grain size of the raw material powder in a hydrothermal synthesis process, and selecting the appropriate mineralizer control of particle size and Vertical of intermediate images of Zn 4 Si 2 O 7 (OH ) 2 · H 2 O, the result after the heat treatment Zn 4 Si 2 O 7 (OH ) 2 · size and Vertical of Zn 2 SiO 4 powders to be produced while maintaining the Vertical of H 2 O as it also can be seen that this adjustment is possible.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술적 범위를 벗어날 수 없을 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be modified or modified in various ways. Therefore, changes of the embodiments of the present invention will not be able to escape the technical scope of the present invention.
본 발명의 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법은 기존의 고상 합성법보다 하소온도가 낮아 입자간 응집이 일어나지 않고, 단일 입자의 단결정 분말의 제조가 가능하여 밀링등과 같은 후처리가 필요치 않고, 표면결함의 문제를 해결할 수 있다. 또한 수열 합성 전에 원료 물질의 입도분포를 제어함으로써, 입도분포가 균일한 Zn2SiO4분말을 제조할 수 있다.The low temperature synthesis method of the zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder of uniform particle size distribution using the hydrothermal synthesis method of the present invention is lower than the conventional solid-state synthesis method, the aggregation between the particles does not occur, the production of single crystal single particle powder It is possible to solve the problem of surface defects without the need for post-treatment such as milling. In addition, by controlling the particle size distribution of the raw material before hydrothermal synthesis, it is possible to produce a Zn 2 SiO 4 powder with a uniform particle size distribution.
따라서 본 발명에 의해 제조되는 Zn2SiO4분말은 입도분포 및 표면특성이 개선되어 Mn과 같은 활성제를 도핑하여 발광강도, 휘도 및 색순도가 우수한 CRT, FED, PDP, EL등 각종 디스플레이용 형광막의 제조에 적용할 수 있다.Therefore, the Zn 2 SiO 4 powder prepared by the present invention has improved particle size distribution and surface properties to dope an active agent such as Mn to produce a variety of fluorescent films for display such as CRT, FED, PDP, EL excellent in luminous intensity, brightness and color purity Applicable to
뿐만 아니라 본 발명의 수열 합성법을 이용한 균일한 입도분포의 규산아연(Zn2SiO4) 분말의 저온 합성방법은 저온에서 하소가 가능하고, 밀링같은 후처리가 필요없으므로 그 공정이 단순화되고, 장치비나 전력소모도 줄어 경제적이다.In addition, the low temperature synthesis method of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) powder of uniform particle size distribution using the hydrothermal synthesis method of the present invention can be calcined at low temperature, and does not require post-treatment such as milling, thereby simplifying the process and Economical power consumption is also reduced.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6110019A (en) * | 1984-06-22 | 1986-01-17 | Mizusawa Ind Chem Ltd | Preparation of synthetic crystalline zinc silicate mineral |
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6110019A (en) * | 1984-06-22 | 1986-01-17 | Mizusawa Ind Chem Ltd | Preparation of synthetic crystalline zinc silicate mineral |
| KR950014264A (en) * | 1993-11-11 | 1995-06-15 | 김판채 | Green luminescent phosphor manufactured by hydrothermal method and its manufacturing method |
| US6060035A (en) * | 1997-06-23 | 2000-05-09 | Basf Aktiengesellschaft | Addition reaction of hydroxyl-containing compounds with alkynes or allenes |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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