希土類イオンを取り込んだ酸素酸塩層状化合物の発光特性

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本研究では、プロトンや希土類イオンを交換した種々の層状チタン酸及びニオブ酸アルカリの発光を調べることにより、層状酸化物の光物性および層(ホスト)と層間物質(ゲスト)との光化学的相互作用の知見を得ることを目的とした。まず、種々の層状チタン酸及びニオブ酸アルカリの発光スペクトルを測定した結果、K_2Ti_2O_5は424nmの青色の発光を示すのに対し、その他の層状化合物は480〜490nmの緑色の発光を示すことがわかった。さらに、プロトン交換により全ての層状化合物において発光波長が長波長側にシフトし、525〜540nmの黄緑色の発光が観測された。このように、層間の状態が変化することにより、層の発光特性も変化することがわかった。これは、プロトン交換により層間に突き出たTi-OまたはNb-O結合の状態が変化しているためであると考えられる。次に、種々の希土類イオンでイオン交換したKHTi_2O_5の発光スペクトルを測定した結果、酸化数の変化しやすいTb^3+とEu^<3+>のみがホスト励起により発光した。また、Tb^<3+>とEu^<3+>の交換量の増加とともに、ホスト自体の発光は消光され、Tb^<3+>またはEu^<3+>の発光強度が増加することがわかった。さらに、励起スペクトルにおいて、Tb^<3+>とEu^<3+>の直接励起に基ずくピークの他に、イオン交換していないKHTi_2O_5と同じ励起バンド(λ<345nm)が現れた。これらの結果から、ホストである層から層間に存在するゲストである希土類イオンへの電子・正孔移動または共鳴エネルギー移動が起こっている事が示唆された。