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| 名前 | |
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| IUPAC名
ストロンチウムアルミネート
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ECHA 情報カード | 100.031.310 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| ストロンチウムAl2O4 | |
| モル質量 | 205.58 グラム/モル |
| 外観 | 淡黄色の粉末 |
| 密度 | 3.559グラム/ cm3 |
| 構造 | |
| 単斜晶系 | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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アルミン酸ストロンチウムは、化学式SrAl 2 O 4 ( SrO·Al 2 O 3と表記されることもある) のアルミン酸塩化合物です。淡黄色の単斜晶系粉末で、無臭、不燃性です。適切なドーパント(例:ユーロピウム、 Eu:SrAl 2 O 4と表記)で活性化すると、長時間持続する発光蛍光体として機能します。
ストロンチウムアルミネートは、SrAl 4 O 7 (単斜晶系)、Sr 3 Al 2 O 6 (立方晶系)、SrAl 12 O 19 (六方晶系)、Sr 4 Al 14 O 25 (斜方晶系) など、さまざまな組成で存在します。組成が異なると、放出される光の色も異なります。
歴史
蓄光材料は1700年代に発見され、何世紀にもわたって研究と改良が続けられてきました。1993年のストロンチウムアルミネート顔料の開発は、高輝度で長時間蓄光する蓄光材料、特にプロメチウムを使用した蓄光材料の代替品を見つける必要性から促進されました。これにより、青木康光氏（根本商事）は、硫化亜鉛の約10倍の輝度と約10倍の長時間蓄光を持つ材料を発見しました。そして、10倍高価でした。この発明は1994年に根本商事によって特許を取得し、他のメーカーや時計ブランドにライセンス供与されました。[1]ストロンチウムアルミネートは現在、市販されている蓄光材料の中で最も長持ちし、最も明るい蓄光材料です。
多くの燐光ベースの用途において、アルミン酸ストロンチウムは、その前身である銅活性化硫化亜鉛よりも優れた燐光体であり、約 10 倍明るく、10 倍長く発光します。[要出典]これは暗闇で光る物体によく使用され、多くの人が懐かしく思い出す、安価だが効率の悪い Cu:ZnS の代わりとなります。これは、「暗闇で光る星」ステッカーを光らせたものです。
リン光メカニズムの理解の進歩と分子イメージングの進歩により、新しい最先端のストロンチウムアルミネートの開発が可能になりました。[2]
プロパティ
ストロンチウムアルミネート蛍光体は緑と水色の色調を発し、緑は最も明るい色、水色は最も長い発光時間を示します。異なるアルミネートをホストマトリックスとして使用できます。これは、周囲の酸素との共有結合相互作用と、5d軌道エネルギーレベルの結晶場分裂によって、ユーロピウムイオンの発光波長に影響を与えます。[3]
アルミン酸ストロンチウムの励起波長は 200 ～ 450 nm で、発光波長は 420 ～ 520 nm です。緑色の配合の波長は 520 nm、アクアまたは青緑色の配合は 505 nm、青色の配合は 490 nm です。アルミン酸ストロンチウムは、より長い波長 (黄色から赤) でリン光を発するように配合することもできますが、このような発光は、より短い波長でのより一般的なリン光よりも暗いことがよくあります。
ユーロピウム-ジスプロシウムをドープしたアルミネートの場合、ピーク発光波長はSrAl 2 O 4では520 nm、 SrAl 4 O 7では480 nm 、SrAl 12 O 19では400 nmである。[4]
Eu 2+ ,Dy 3+ :SrAl 2 O 4は、工業用途の持続発光蛍光体として重要であり、900℃の溶融塩プロセスで製造することができる。 [5]
最もよく知られているタイプは、化学量論的緑色発光（約 530 nm）Eu 2+ :SrAl 2 O 4 である。Eu 2+、Dy 3+、B:SrAl 2 O 4は、ユーロピウムのみをドープした材料よりも大幅に長い残光を示す。Eu 2+ドーパントは高い残光を示すが、Eu 3+にはほとんど残光がない。多結晶Mn:SrAl 12 O 19はプラズマディスプレイの緑色蛍光体として使用され、プラセオジムまたはネオジムをドープすると、優れたアクティブレーザー媒体として機能することができる。Sr 0.95 Ce 0.05 Mg 0.05 Al 11.95 O 19は、305 nm で発光する蛍光体で、量子効率は 70% である。いくつかのストロンチウムアルミネートは、ゾルゲルプロセスによって調製することができる。[6]
生成される波長は、材料の内部結晶構造に依存します。製造プロセスにおけるわずかな変更（還元雰囲気の種類、試薬の化学量論のわずかな変化、炭素または希土類 ハロゲン化物の添加）が、発光波長に大きな影響を与える可能性があります。
ストロンチウムアルミネート蛍光体は通常約1250℃で焼成されますが、より高い温度で焼成することも可能です。その後1090℃を超える温度にさらされると、その燐光特性が失われる可能性があります。より高い焼成温度では、Sr 3 Al 2 O 6はSrAl 2 O 4に変化します。[7]
セリウムとマンガンを添加したストロンチウムアルミネート（Ce,Mn:SrAl 12 O 19）は、紫外線（253.7 nm水銀輝線、程度は低いが365 nm）で励起されると、515 nmで強い狭帯域（幅22 nm）の燐光を示す。これは、コピー機やその他の機器の蛍光灯の燐光体として使用できる。アルミニウムの代わりに少量のシリコンを使用すると、発光強度を約5％増加させることができる。この燐光体の好ましい組成は、Ce 0.15 Mn 0.15 :SrAl 11 Si 0.75 O 19である。[8]
しかし、この物質は硬度が高く、加工に使用する機械に摩耗を引き起こすため、製造業者はプラスチックに添加する際に粒子を適切な潤滑剤でコーティングすることがよくあります。コーティングにより、時間が経っても蛍光体が水によって劣化するのを防ぐこともできます。
輝きの強さは粒子のサイズによって決まります。一般的に、粒子が大きいほど輝きは強くなります。
アルミン酸ストロンチウムは水に不溶性で、pH は約 8 (わずかに塩基性) です。
構造材料
ストロンチウムアルミネートセメントは耐火構造材料として使用できます。これは、酸化ストロンチウムまたは炭酸ストロンチウムとアルミナをほぼ等モル比で混合し、約1500℃で焼結することによって製造できます。これは、2000℃までの温度で耐火コンクリートのセメントとして、また放射線遮蔽にも使用できます。ストロンチウムアルミネートセメントの使用は、原材料の入手性によって制限されます。[9]
ストロンチウムアルミネートは、放射性廃棄物の核分裂生成物、すなわちストロンチウム90を固定化するための提案材料として検討されてきた。[10]ユーロピウムをドープしたストロンチウムアルミネートナノ粒子は、機械的応力を受けると発光するため（メカノルミネセンス）、材料の応力と亀裂の指標として提案されている。また、機械光学ナノデバイスの製造にも有用である。この目的には非凝集粒子が必要であり、従来の方法では調製が困難であるが、還元雰囲気（水素5%のアルゴン）中でストロンチウムアセチルアセトネート、アルミニウムアセチルアセトネート、ユーロピウムアセチルアセトネートの混合物を超音波噴霧熱分解することによって製造することができる。[11]
産業および商業用途
ストロンチウムアルミネートベースの残光顔料は、コアグロー、スーパールミノバ[12]、セイコーが開発したルミブライトなど、数多くのブランド名で販売されている。
さらに、多くの企業がストロンチウムアルミネート粒子と「ホスト材料」の混合物を含む製品を販売しています。ほぼ無限の再充電能力があるため、ストロンチウムアルミネート製品は多くの業界で使用されています。最も人気のある用途のいくつかは、バイラル自転車道などの街路照明です。[13]
標準的な建設プロセスでの使用を容易にするために、企業はストロンチウムアルミネートを混合した工業用大理石骨材を提供しています。輝く大理石骨材は、建設の最終段階でセメントやアスファルトに押し込まれることがよくあります。
現在、アルミン酸ストロンチウム粒子を使用した、再利用可能で無毒なグロースティックの代替品が開発されています。
立方晶アルミン酸ストロンチウムは、複合酸化物材料の自立膜の製造のための水溶性犠牲層として使用することができる。[14] [15]
安全性
アルミン酸ストロンチウムは無毒であると考えられており、生物学的にも化学的にも不活性である。[16]
ルースパウダーは吸入したり粘膜に触れたりすると刺激を引き起こす可能性があるため、取り扱いには注意が必要です。[16]
参考文献
- ^ 米国特許 5,424,006「リン光蛍光体」
- ^ イナン・アクメフメット、グリズ;シュトゥルム、サショ。コメリ、マテイ。サマルジヤ、ゾラン。アンブロジッチ、ボージャン。セゼン、メルテム。チェ、ミラン。オウ・ヤン、Cleva W. (2019-11-01)。 「アルミン酸ストロンチウム蛍光体の長い残光の起源: 希土類ドーパントクラスタリングの原子スケールイメージング」。セラミックスインターナショナル。45 (16): 20073–20077。土井：10.1016/j.ceramint.2019.06.271。ISSN 0272-8842。
- ^ Dutczak, D.; Jüstel, T.; Ronda, C.; Meijerink, A. (2015). 「ストロンチウムアルミネート中のEu2+発光」. Phys. Chem. Chem. Phys . 17 (23): 15236–15249. Bibcode :2015PCCP...1715236D. doi :10.1039/C5CP01095K. hdl : 1874/320864 . PMID 25993133. S2CID 13801803.
- ^ 勝又 徹; 笹島 和人; 難波江 健彦; 小室 修二; 森川 滝太郎 (2005 年 1 月 20 日). 「長時間蛍光体用ストロンチウムアルミネート結晶の特性」.アメリカセラミックス協会誌. 81 (2): 413–416. doi :10.1111/j.1151-2916.1998.tb02349.x.
- ^ Rojas-Hernandez, Rocío Estefanía; Rubio-Marcos, Fernando; Gonçalves, Ricardo Henrique; Rodriguez, Miguel Ángel; Véron, Emmanuel; Allix, Mathieu; Bessada, Catherine; Fernandez, José Francisco (2015 年 10 月 19 日)。「溶融塩法による SrAlO 蛍光体を得るための独自の合成経路: 反応メカニズムと持続発光の強化に関する考察」。無機化学。54 (20): 9896–9907。doi :10.1021/ acs.inorgchem.5b01656。PMID 26447865 。
- ^ Misevičius, Martynas; Jørgensen , Jens Erik; Kareiva, Aivaras (2013). 「セリウム添加ストロンチウムアルミネートSr3Al2O6およびSrAl12O19のゾルゲル合成、構造および光学特性」。材料科学。19 (4). doi : 10.5755/j01.ms.19.4.2670。
- ^ Liu, Yun; Xu, Chao-Nan (2003 年 5 月). 「ゾル−ゲル法で調製したユーロピウム添加ストロンチウムアルミネート粒子のフォトルミネッセンスと摩擦ルミネッセンスに対する焼成温度の影響」. The Journal of Physical Chemistry B. 107 ( 17): 3991–3995. doi :10.1021/jp022062c.
- ^ 「アーカイブコピー」（PDF）。2015年12月10日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2015年12月8日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) - ^ オドラー、イヴァン（2003-09-02）。特殊無機セメント。CRCプレス。ISBN 9780203302118. 2021年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年3月3日閲覧。
- ^ 「アーカイブコピー」（PDF）。2015年12月8日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2015年12月8日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) - ^ Acers (アメリカ陶磁器協会) (2010-01-14)。ナノテクノロジーの進歩。John Wiley & Sons。ISBN 9780470588239. 2021年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年3月3日閲覧。
- ^ “RC TRITEC Ltd. : Swiss Super-LumiNova”. 2018年7月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年3月3日閲覧。
- ^ Cross, Daniel T. (2019-04-15). 「ポーランドの暗闇で光る太陽光発電自転車道」. Sustainability Times . 2021-09-30閲覧。
- ^ Birkhölzer, Yorick A.; Koster, Gertjan (2019). 「ペロブスカイト材料の可能な限り薄い自立型シートの作り方」. Nature . 570 (7759): 39–40. Bibcode :2019Natur.570...39B. doi : 10.1038/d41586-019-01710-9 . PMID 31168109. S2CID 174809623.
- ^ Lu, Di; Baek, David J.; Hong, Seung Sae; Kourkoutis, Lena F.; Hikita, Yasuyuki; Hwang, Harold Y. (2016). 「水溶性犠牲層のエッチングによる自立型単結晶ペロブスカイト膜およびヘテロ構造の合成」。Nature Materials . 15 (12): 1255–1260. Bibcode :2016NatMa..15.1255L. doi :10.1038/nmat4749. OSTI 1326981. PMID 27618712.
- ^ ab MSDS
外部リンク
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