JPH0118018B2 - - Google Patents

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JPH0118018B2
JPH0118018B2 JP57082876A JP8287682A JPH0118018B2 JP H0118018 B2 JPH0118018 B2 JP H0118018B2 JP 57082876 A JP57082876 A JP 57082876A JP 8287682 A JP8287682 A JP 8287682A JP H0118018 B2 JPH0118018 B2 JP H0118018B2
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JP
Japan
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perovskite compound
alkoxide
perovskite
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JP57082876A
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Yoshiharu Ozaki
Noboru Tomuro
Isao Ishiguchi
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Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
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Mitsubishi Mining and Cement Co Ltd
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕 本発明は、金属酸化物のペロブスカイト型化合
物の製造方法に関する。特に単体で圧電セラミツ
クス材料、誘電体セラミツクス材料等に適し、あ
るいは圧電セラミツクス材料、誘電体セラミツク
ス材料等の添加物に適する原子価補償型ペロブス
カイト化合物の製造方法に関する。 〔従来技術の説明〕 一般にペロブスカイト構造を持つ化合物は、誘
電性、圧電性等の電気的特性を具備するため、圧
電セラミツクス材料、誘電体セラミツクス材料等
に用いられる非常に重要な物質である。チタン酸
バリウム(BaTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)は代表的なペロブスカイト型化合物であ
る。 一般にペロブスカイト型酸化物の一般式は、
RMO3(Rは2価金属、Mは4価金属である。)で
表わされるのが通常である。 一方、このペロブスカイト型酸化物を R(M′1/2・M″1/2)O3 (但しM′;3価金属、M″;5価金属) または R(M′1/3・M″2/3)O3 (但しM′;2価金属、M″;5価金属) の形態にすると、3価または5価の金属元素でも
ペロブスカイト型構造をとり、より多くの元素を
利用して新しい特性が得られる。 これが原子価補償型ペロブスカイト化合物であ
るが、原子価補償型ペロブスカイト化合物は、そ
れ単体でも利用でき、また添加剤としても利用で
きる。 従来、この添加剤を添加する方法としては、添
加剤を主成分である金属酸化物あるいは炭酸塩、
硝酸塩、水酸化物、しゆう酸塩等に、酸化物もし
くは前述のような各種の塩の形態で添加し、混合
−仮焼−粉砕−焼成という工程と経るのが一般的
であつた。しかしこのようにして得られる固溶体
は、その固溶状態が均一になりにくく、また粉砕
時に粉砕装置から不純物が混入するなどして、圧
電体あるいは誘電体等としての特性が変化し、あ
るいはばらつく等の不都合が生じていた。さらに
粉砕装置や1000℃を越える焼成装置等におけるエ
ネルギの消費量も極めて多いものであつた。 すなわち上記の従来の添加方法では、材料特性
の制御が難しく、かつ高度な特性を再現よく得る
には問題があり、エネルギ消費量も多いものとな
つている。 このような観点から純度が高く、均一な組成を
もつ微粒のペロブスカイト型化合物を1000℃以下
の温度で製造する方法を実現することが強く望ま
れていた。 〔本発明の目的〕 本発明は、上記の欠点を解消するもので、 ペロブスカイト型化合物を、 (a) 均一かつ所望の組成に、 (b) 高純度で微粒に、 (c) 少ないエネルギで低価格に、 (d) しかもより多くの金属元素を利用して 製造し得る原子価補償型ペロブスカイト化合物の
製造方法を提供することを目的とする。 〔発明の要旨〕 本発明は、A(BX)O3で表される金属酸化物
のペロブスカイト型化合物の製造方法である。こ
こでAは、バリウム(Ba)、ストロンチウム
(Sr)、鉛(Pb)の中から選ばれた少なくとも1
種以上の元素であり、Bは鉄(Fe)、ランタン
(La)、イツトリウム(Y)、ガドリニウム
(Gd)、ユウロピウム(Eu)、亜鉛(Zn)、および
マグネシウム(Mg)の中から選ばれた少なくと
も1種以上の元素であり、Xはニオブ(Nb)、あ
るいはタンタル(Ta)である。 すなわち本発明の第一の特徴は、バリウム、ス
トロンチウム、鉛の中から選ばれた少なくとも1
種以上の元素のアルコキシドと鉄、ランタン、イ
ツトリウム、ガドリニウム、ユウロピウム、亜
鉛、およびマグネシウムの中から選ばれた少なく
とも1種以上の元素のアルコキシドとニオブ、あ
るいはタンタルのアルコキシドとを混合して反応
させる工程と、この反応生成物を加水分解して原
子価補償型ペロブスカイト化合物を得る工程とを
含む原子価補償型ペロブスカイト化合物の製造方
法にある。 なお上記3種類のアルコキシドを有機溶媒に溶
解した状態で反応させることが好ましい。 また上記3種類のアルコキシドの反応温度は、
0℃〜100℃であることが好ましい。 また上記加水分解して原子価補償型ペロブスカ
イト化合物を得るための反応温度は、0℃〜100
℃であることが好ましい。 また本発明の第二の特徴は、バリウム、ストロ
ンチウム、鉛の中から選ばれた少なくとも1種以
上の元素のアルコキシドと鉄、ランタン、イツト
リウム、ガドリニウム、ユウロピウム、亜鉛、お
よびマグネシウムの中から選ばれた少なくとも1
種以上の元素のアルコキシドとニオブあるいはタ
ンタルのアルコキシドとを混合して反応させる工
程と、この反応生成物を加水分解して含水および
または非晶質の原子価補償型ペロブスカイト化合
物を得る工程と、この含水およびまたは非晶質の
原子価補償型ペロブスカイト化合物を加熱して無
水およびまたは結晶質の原子価補償型ペロブスカ
イト化合物を得る工程とを含む原子価補償型ペロ
ブスカイト化合物の製造方法にある。 なお、上記非晶質の原子価補償型ペロブスカイ
ト化合物の加熱温度は500℃以上であつて原子価
補償型ペロブスカイト化合物の分解開始温度未満
であることが好ましい。 本明細書では、アルコキシドとは、アルコール
のOH基の水素原子を金属原子で置換した化合物
をいう。 〔補足説明〕 以下本発明をさらに補足説明する。 本発明は、バリウム、ストロンチウム、鉛の中
から選ばれた少なくとも1種以上の元素のアルコ
キシドと、鉄、ランタン、イツトリウム、ガドリ
ニウム、ユウロピウム、亜鉛、およびマグネシウ
ムの中から選ばれた少なくとも1種以上の元素の
アルコキシドと、ニオブ、あるいはタンタルのア
ルコキシドとを出発原料とする。 これらのアルコキシドを製造する場合にアルコ
ールとしては、メタノール、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール等が工業的に入手または製造
が容易な点から好ましい。使用するアルコールの
種類はアルコキシドを生成する際の反応性に大き
く関係するが、生成したアルコキシドを本発明の
出発原料として用いる場合にはアルコキシド中の
アルキル基の種類は本質的に重要ではない。 以上のようにして得た3種類のアルコキシドあ
るいはそれらの有機溶媒溶液を、目的とする組成
に混合して反応させた後に、脱炭酸した蒸留水を
徐々に添加して加水分解を行うと、白色粉末の沈
澱が生成する。これを濾過により分離すると、 A(BNb)O3、A(BTa)O3系のペロブス
カイト型化合物が得られる。 上記3種類のアルコキシドのうち少なくとも1
つ以上が液体である場合には、これらを直接混合
しあるいは反応させることができる。特にこの場
合、混合の便宜を図り、反応を促進させるために
有機溶媒中で混合または反応させることが望まし
い。この有機溶媒としては、ベンゼン、アルコー
ル、ヘキサン等が適当であるが、溶解度の高いこ
とからベンゼンが最適である。 また反応の温度は、上記アルコキシドが分解す
る温度以下でよいが、取扱いの便宜のために0℃
〜150℃が望ましい。特に好ましい反応温度は、
40℃〜100℃である。この反応温度が溶媒の沸点
を超える場合には、圧力容器中で加圧状態で反応
させることができる。 また水を反応系に添加して加水分解を行う場合
には、溶液中に水を直接追加することにより行う
ことができる他、加圧容器から吹出す水蒸気流に
接触させる方法により行うことができる。この加
水分解の温度は、加圧しない状態では取扱いの便
宜が好ましくは0℃〜100℃、とくに好ましくは
25℃〜100℃である。加圧して行う場合あるいは
水蒸気流に接触させる方法では100℃〜400℃が適
当である。 本発明の方法によると、反応で得られたペロブ
スカイト型化合物は、通常非晶質であるが、加熱
により容易に結晶質化合物にすることができる。
この加熱温度は、常圧下で500℃以上であつてペ
ロブスカイト型化合物の分解開始温度未満である
ことが望ましいが、さらに低温度で、あるいは真
空加熱、または真空乾燥その他の方法によること
もできる。またこの場合の雰囲気は、中性、酸化
性、もしくは還元性雰囲気で行われる。 また反応で得られたペロブスカイト型化合物
は、反応の条件、使用される元素の種類、乾燥条
件等によつて、水和物で得られる場合、無水物で
得られる場合、あるいは無水物と水和物との混合
物で得られる場合があるが、水和物もしくは無水
物と水和物との混合物で得られた場合には、必要
に応じて加熱または乾燥することにより容易に無
水物とすることができる。 このペロブスカイト型化合物を圧電セラミツク
ス、誘電体セラミツクス等に用いる場合、あるい
はその添加剤として用いる場合には、その最終形
態は無水の化合物であることが望ましいが、中間
原料としての化合物の生成時に水を含んでいて
も、その後の処理工程で加熱する等により脱水さ
れ、無水の酸化物として利用することもできる。 上記反応および加熱工程を経たペロブスカイト
型化合物はX線回折により所望の結晶質化合物で
あることが確認される。この結晶化したペロブス
カイト型化合物は電子顕微鏡観察によると、0.1μ
m以下の粒子径の微粒子であることが分かる。ま
た化学分析により、このペロブスカイト型化合物
は不純物が0.1%以下の高純度の粉体であること
が確認される。 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、前記3種
類のアルコキシドを混合して反応させ、加水分解
して原子価補償型ペロブスカイト化合物を得るこ
とにより、 (a) 均一な溶液反応により生成されるため、均一
かつ所望の組成の微粒なペロブスカイト型化合
物が高純度に容易に得られ、 (b) しかも1000℃以下の低温反応の工程により少
ないエネルギで低価格に製造することができ、 (c) 究極的にこのペロブスカイト型化合物を高度
な特性をもつセラミツクス材料に利用すること
ができる 優れた効果がある。 〔実施例による説明〕 次に本発明を実施例によりさらに具体的に説明
するが、本発明はその要旨を以下の実施例に限定
するものではない。 実施例 出発原料であるアルコキシドを以下の方法によ
り得た。すなわちニオブ、タンタル、および鉄の
各イソプロポキシドは、ニオブ、タンタル、およ
び鉄の各塩化物をイソプロパノールに溶解させ、
そこに乾燥アンモニアガスを通してそれぞれ合成
した。 鉛イソプロポキシドは、ナトリウム金属とイソ
プロパノールとの反応より得たナトリウムイソプ
ロポキシドと酢酸鉛とを反応させて合成した。 バリウム、ストロンチウムのイソプロポキシド
は、バリウムあるいはストロンチウム金属とイソ
プロパノールとを直接反応させた。 マグネシウムメトキシドは、マグネシウム金属
とメタノールとを直接反応させた。 亜鉛エトキシドは、エタノールとナトリウム金
属との反応により得たナドリウムエトキシドに塩
化亜鉛を加えて反応させ合成した。 ランタン、イツトリウム、ガドリニウム、およ
びユーロピウムのアルコキシドは、それぞれの酸
化物を塩化アンモニウムで塩素化した後、それぞ
れリチウムイソプロポキシドと反応させて得た。 このようにして得られたアルコキシドを、 Bが2価金属元素の場合; A:B:Nb(またはTa)=3:1:2 Bが3価金属元素の場合; A:B:Nb(またはTa)=2:1:1 (但し A;Ba、Sr、Pb B;Zn、Mg、La、Y、Gd、Eu、Fe) となるように配合し、500mlのベンゼン溶液中で
混合し、反応させた。反応は60℃において1時間
以上行つた。次いで60℃で還流したまま15mlの脱
炭酸した蒸溜水を少量ずつ滴下すると、白色の沈
澱が生成した。この沈澱を濾過により分離した
後、空気中において70℃で10時間乾燥して粉体化
合物を得た。 この粉体化合物の結晶性をX線回折により調べ
た。X線回折の結果、非晶質であつた生成物は加
熱して結晶質になつたことが確認された。このと
きの加熱温度は600℃、800℃、1000℃でそれぞれ
2時間行つた。 得られた粉体化合物の結晶構造を表に示す。こ
れらの結果からアルコキシドを加水分解して得ら
れた生成物は600℃〜1000℃の温度範囲で加熱す
ることにより目的とする組成の結晶質化合物とな
ることが分かる。またどの化合物の場合にも、得
られた粉体は白色粉体で化学分析の結果、不純物
が0.1%以下の高純度の物質であることが確認さ
れた。また電子顕微鏡の観察によると得られた粉
体は、600℃〜1000℃で加熱した後でも粒子径が
0.1μm以下の微粒子であつた。
【表】 (注) ※印は非晶質を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 バリウム、ストロンチウム、鉛の中から選ば
    れた少なくとも1種以上の元素のアルコキシドと 鉄、ランタン、イツトリウム、ガドリニウム、
    ユウロピウム、亜鉛、およびマグネシウムの中か
    ら選ばれた少なくとも1種以上の元素のアルコキ
    シドと ニオブ、あるいはタンタルのアルコキシドと を混合して反応させる工程と、 この反応生成物を加水分解して原子価補償型ペ
    ロブスカイト化合物を得る工程と を含む原子価補償型ペロブスカイト化合物の製造
    方法。 2 3種類のアルコキシドを有機溶媒に溶解した
    状態で反応させる特許請求の範囲第1項記載の原
    子価補償型ペロブスカイト化合物の製造方法。 3 3種類のアルコキシドの反応温度が0℃〜
    100℃である特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の原子価補償型ペロブスカイト化合物の製造
    方法。 4 加水分解して原子価補償型ペロブスカイト化
    合物を得るための反応温度が0℃〜100℃である
    特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに
    記載の原子価補償型ペロブスカイト化合物の製造
    方法。 5 バリウム、ストロンチウム、鉛の中から選ば
    れた少なくとも1種以上の元素のアルコキシドと 鉄、ランタン、イツトリウム、ガドリニウム、
    ユウロピウム、亜鉛、およびマグネシウムの中か
    ら選ばれた少なくとも1種以上の元素のアルコキ
    シドと ニオブ、あるいはタンタルのアルコキシドと を混合して反応させる工程と、 この反応生成物を加水分解して含水およびまた
    は非晶質の原子価補償型ペロブスカイト化合物を
    得る工程と、 この含水およびまたは非晶質の原子価補償型ペ
    ロブスカイト化合物を加熱して無水およびまたは
    結晶質の原子価補償型ペロブスカイト化合物を得
    る工程と を含む原子価補償型ペロブスカイト化合物の製造
    方法。 6 非晶質の原子価補償型ペロブスカイト化合物
    の加熱温度は500℃以上であつて原子価補償型ペ
    ロブスカイト化合物の分解開始温度未端である特
    許請求の範囲第5項記載の原子価補償型ペロブス
    カイト化合物の製造方法。
JP8287682A 1982-05-17 1982-05-17 原子価補償型ペロブスカイト化合物の製造方法 Granted JPS58199716A (ja)

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