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近紫外光を緑色光へ変換するZn2GeO4:Mn2+ナノ蛍光体

Zn2GeO4:Mn2+ナノ蛍光体
 ゲルマン酸亜鉛Zn2GeO4にMn2+をドープしたZn2GeO4:Mn2+蛍光体は、近紫外光によって励起され、緑色光を発します。この蛍光体は、赤色光を発するYVO4:Bi3+,Eu3+とともに、セキュリティー、アート、照明、太陽電池用波長変換材料などの分野での活用が期待されています。しかし、ナノサイズのZn2GeO4:Mn2+粒子の合成法はこれまで報告されていませんでした。

Zn2GeO4:Mn2+ナノ蛍光体のソルボサーマル合成とその特徴
 そこで当研究室では、ソルボサーマル法によるZn2GeO4:Mn2+ナノ粒子の合成に取り組みました。ソルボサーマル法とは、耐圧密閉容器中に溶媒と原料を投入し、溶媒の沸点以上まで昇温することで、大気圧以上の条件で粒子を合成する方法です。酸化物粒子の合成では、核生成速度・成長速度、経由する中間体、粒子表面と溶媒・添加物との相互作用などが、生成する粒子の大きさや形を決める重要なファクターになります。

 ソルボサーマル法の溶媒として、水とジエチレングリコール(DEG)の混合溶媒系に着目しました。DEGは典型的な高沸点配位溶媒として知られている有機溶媒であり、水と任意の割合で混合することで、混合溶媒の極性(誘電率)を約30〜80の範囲で変えることができます。水:DEG比をさまざまに調製した混合溶媒に対し、所定量の酸化ゲルマニウム、酢酸亜鉛二水和物、酢酸マンガン四水和物、水酸化ナトリウムを投入し、耐圧容器中で200℃、2時間加熱しました。その結果、DEGの割合が0〜92vol%の範囲で、単相のZn2GeO4:Mn2+粒子を得ました。

 得られた粒子はc軸方向に異方成長したナノロッド状の形態をしており、溶媒のDEG割合の増加とともに、粒子サイズは平均長径124nm(DEG 0vol%)から30nm(DEG 92vol%)まで減少しました。この結果は、混合溶媒の極性を変えることで、粒子の核生成・成長速度を制御し、粒子サイズが制御できることを示しています。



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Last Update : 11/09/16