JPH01294521A - 希土類元素化合物の水性コロイド分散体の製造方法及びその生成物 - Google Patents

希土類元素化合物の水性コロイド分散体の製造方法及びその生成物

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JPH01294521A JP63228911A JP22891188A JPH01294521A JP H01294521 A JPH01294521 A JP H01294521A JP 63228911 A JP63228911 A JP 63228911A JP 22891188 A JP22891188 A JP 22891188A JP H01294521 A JPH01294521 A JP H01294521A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、希土類元素化合物を水性媒質中に分散させて
なるコロイド分散体の製造方法に関する。さらに詳しく
は、本発明は、イツトリウム族希土類元素化合物のコロ
イド分散体の製造方法に関する。また、本発明は新規工
業製品としての、前記方法で得られる生成物に関する。
なお、本発明を説明するにあたって、「イツトリウム族
希土類元素」とは、希土類元素のうちのより重い元素、
即ち原子番号に従って、サマリウムから始ってルテチウ
ムで終る希土類元素、そしてイツトリウムを含めたもの
をいう。
[従来の技術及びその問題点] 米国特許第3,024.199号によれば、(a)1価
希土類元素塩の水溶液をアンモニアと接触させて対応す
る水和した希土類元素酸化物を沈殿させ、 (b)アンモニウム塩の大部分をアンモニアによって除
去し、その際にpHを9.5〜10.5に維持するよう
にし、 (c)水和した希土類元素酸化物を分離し、次いでこれ
を60〜100℃の温度範囲で加熱することによって解
凝させる ことからなる方法によって水和した希土類元素酸化物の
水性ゾルを製造する方法が提案されている。
この方法で得られた水和希土類元素のゾルは、希土類元
素酸化物として表わして10〜50重量%の濃度を示し
、その粒子のサイズは5〜200mμであってその長さ
/直径の比は約l:1〜5・1であり、7.0〜8.3
のpHを有し、安定化用の1価陰イオンを含有する。そ
して、希土類元素酸化物/安定化用1価陰イオンのモル
比は6.6:1〜165:1である。
したがって、このゾルは真の希土類元素水酸化物の式に
近似した式を有する水和した希土類元素酸化物のゾルで
ある。
[発明が解決しようとする課題] このように、多くの工程を有し、そして多量のアンモニ
アを使用して新たに製造されかつ取扱いが困難な水和し
た希土類元素酸化物に頼る従来技術の方法に対して、本
発明は、希土類元素化合物を水性媒質中に分散させてな
るコロイド分散体(以下ではこれを「ゾル」と称する)
の非常に簡単な製造方法を提案することである。
[課題を解決するための手段] 本発明の製造方法は、希土類元素酸化物を2.5〜5.
0の間のpKaを有する水溶性の1価の酸の所定量と反
応させ、次いで得られた反応媒質を加熱することからな
ることを特徴とする。
本発明の方法によれば、後述するような特性を持つゾル
を直接得ることができる。
しかして、本発明の方法に係るのは、一般にミニ酸化物
形である希土類元素酸化物である。
好ましくは、イツトリウム族希土類元素の酸化物、さら
に好ましくは酸化イツトリウムY20.及び酸化ホルミ
ウム)Iotasが使用される。
使用する酸化物は好ましくは99%以上の高純度である
ことが望ましく、特に99.99%の純度を有する酸化
物が使用される。
希土類元素酸化物は微細粉末状であって、その粒子のサ
イズは数ミクロンであり、またその平均直径は多くの場
合1〜5μmの間にある。ここで、平均直径とは、粒子
の50重量%がこの平均直径よりも大きいか又は小さい
直径を有するような直径として定義される。
本発明の方法の好ましい別法は、850℃〜1050℃
の間、好ましくは約950℃の温度に焼成した希土類元
素酸化物を使用することからなる。
この焼成時間は、好ましくは2〜4時間である。
酸に関しては、その選択はそれが水溶性であり、1価で
ありかつ2.5〜5.0の間のpKaを示さねばならな
いことによって決められる。
本発明の方法の実施にあたっては酢酸が全く好ましい。
また、不純物を含まない酸が使用される。酸の初期濃度
は重要ではなく、例えばINに希釈されたもの又は17
Nまでの濃縮されたものを使用することができる。一般
に、酸の溶液の濃度は1〜4Nの間で選ばれる。なぜな
らば、酸溶液は、希土類元素酸化物の分散媒をなし、し
たがって良好な攪拌条件下で浸蝕を行うのに十分に大き
い液相を構成すべきであるからである。
酸の使用量は本発明の方法の重要な要素である。この使
用量は化学型論的な量と比べて不足しているべきである
。このことは、使用する酸と金属陽イオンとして表わし
た希土類元素酸化物とのモル比が2.5〜1であること
を意味する。
その下方限界は良好な反応率及び良好な反応速度という
経済的な要求を考慮して決められる。
好ましくは、上記のモル比は1.1〜2.2、さらに好
ましくは1.2〜1.8の間で選定される。
本発明の一実施態様によれば、前記した濃度に相当する
ように濃度を調節した酸の溶液に希土類元素酸化物が添
加される。
他の実施態様によれば、希土類元素酸化物は水に懸濁さ
れ、次いで適切な量の酸が添加される。
この操作は二つの場合とも攪拌下に周囲温度(多くの場
合15℃〜25℃の間である)で行われる。
本発明の方法の第二工程は、反応混合物を50℃から反
応媒質の還流温度までの間の温度で熱処理に付すことか
らなる。好ましくは、熱処理は70℃〜100℃で行わ
れる。
熱処理時間は非常に変動し得るものであって、温度が高
いほど短い。
反応温度になったならば、この温度は1〜4時間、好ま
しくは3〜4時間維持される。
しかして、希土類元素化合物のゾルの生成が認められる
が、希土類元素酸化物を70℃よりも低い温度で処理し
たときには反応しなかった希土類元素酸化物から実質上
酸る残渣が存在し得ることが認められる。
本発明の好ましい別法は、この残渣を液−液分離技術、
即ち濾過、デカンテーション又は遠心分離によって分離
することからなる。
この分離は好ましくは遠心分離によって行われ、そして
希土類元素化合物を水性媒質中に分散させてなるコロイ
ド分散体が回収される。
本発明に従えば、希土類元素化合物は水に分散されたコ
ロイド分散体の形で存在する。このことは、希土類元素
化合物がコロイド寸法の粒子を有するがしかしこれがイ
オン形の希土類元素の存在を排除するものではないこと
を表わしている。
コロイド形の希土類元素の割合は好ましくは85〜10
0%である。
この分散体は、希土類元素酸化物として表わして1モル
/βにもなり得る希土類元素化合物濃度を示すことがで
きる。
そのpHは中性附近にあり、より詳しくいえば6.0〜
7.5の間にある。
コロイドの化学組成は、分散体の遠心分離後に得られる
残留物について、EDTAによる錯滴定法により希土類
元素を定量することによって及び酸に由来する1価陰イ
オンな逆酸滴定することによって決定される。
この組成は、次の化学式(T) TR(A) 、 (O)I) $−x       (
I)(ここで、TRは希土類元素、好ましくはイツトリ
ウム族陽イオンを表わし、 Aは2.5〜5のpKaを有する水溶性の1価の酸の陰
イオンを表わし、 Xは2.5〜1、好ましくは1.1〜2.2、さらに好
ましくは1.2〜1.8の数である)に相当する。
本発明の好ましいゾルは、TRがイツトリウム又はホル
ミウムを表わし、Aが酢酸陰イオンを表わし、Xが1.
1〜2.2、好ましくは1.2〜1.8である式(1)
に相当する希土類元素化合物のゾルである。
本発明によって得られるコロイドは球形状を呈する。
コロイドの大きさは、ミハエル・L・マコンネル氏によ
り「アナリチカル・ケミストリーJ Vol。
53、No、8.1007A (1981)に記載の方
法による光の準弾性散乱によって決定されるコロイドの
流体力学的直径を測定することによって決められる。コ
ロイドの大きさは10〜2000人の間であり、そして
コロイドの流体力学的平均直径は30〜100Aの間に
ある。
また、本発明の方法により得られるゾルは慣用の貯蔵条
件(この貯蔵は好ましくは周囲温度より低く、5〜10
℃の間の温度で行われる)下で完全に安定であることが
認められる。
本発明の方法で得られるゾルの性質は以下の実施例で立
証する。
[実施例] 匠−ユ 温度計、攪拌装置、反応体導入系及び上向き冷却器を備
え、そして加熱装置及びpH測定ユニットを取付けた2
℃の反応器に、1000ccの2N酢酸溶液を導入する
次いで、この媒質に、発光物質特級と称してロース・ブ
ーラン社より市販されている純度99、99%の酸化イ
ツトリウム173g1l械的に攪拌することによって分
散させる6 次いで、加熱を開始し、70℃の温度になったならば、
この温度を3時間30分維持する。
イツトリウム化合物のゾルの生成が認められ、そして反
応しなかった酸化イツトリウムよりなる残渣の存在が認
められた。このものは後記のように分離し、場合によっ
ては浸蝕工程に再循環することができる。
反応媒質をジヨウアン式遠心分離機により3500 r
pmで20分間遠心操作に付す。
上澄液を取出す。
その中に連行された大きな粒子な細孔直径が1μm以上
である微孔質濾紙で濾過することによって除去する。
浸蝕反応率は99%と決定された。
下記の化学式 %式% に相当するイツトリウム化合物のゾルが得られた。この
ゾルはY2O3として表わして182g/βの濃度及び
6.8のpHを有する。
コロイド形のイツトリウムの割合は、超遠心分離(45
000rpm、1時間)した後に得られた上澄み溶液中
の全イツトリウムなEDTA滴定溶液で錯滴定すること
により定量することによって決定される。上澄溶液から
のイツトリウムの定量によりコロイド形のイツトリウム
の割合が95%と決定できた。
また、コロイドの大きさは、ミハエル・L・マコンネル
氏により「マナリチカル・ケミストリーJ Vol、 
53、No、8.1007A(1981)に記載の方法
に従う光の半弾性散乱により特徴づけられる。コロイド
の流体力学的平均直径は41人程度である。
得られたゾルは5℃で少なくとも1ケ月の貯蔵安定性を
示すことが認められた。
匠−1 例1に記載のような反応器に1000ccの2N酢酸溶
液を導入する。
この媒質に、発光物質特級と称してロース・ブーラン社
より市販されている純度99.99%の酸化イツトリウ
ム173gを機械的に攪拌させることにより分散させる
次いで、加熱を開始し、そして100℃の温度になった
ならばこの温度を1時間保持する。
イツトリウム化合物のゾルの生成が認められる。
浸蝕反応率は99%と決定された。
次の化学式 %式% に相当するイツトリウム化合物のゾルが得られた。この
ゾルはY2O,として表わしてx82g/ρの濃度及び
6.7のpHを有する。
コロイド形のイツトリウムの割合は95%である。
コロイドの流体力学的平均直径は43人である。
得られたゾルは5℃で少なくとも1ケ月の貯蔵安定性を
示した。
鮭−旦 例1に記載のような反応器に、1000ccの2N酢酸
溶液を導入する。
この媒質にロース・ブーラン社より市販されている純度
99.99%の酸化ホルミウム290gを機械的に攪拌
することにより分散させる。
次いで、加熱を開始し、そして70℃の温度になったな
らばこの温度を3時間30分保持する。
ホルミウム化合物のゾルの生成が認められ、そして反応
しなかった酸化ホルミウムよりなる残渣の存在も認めら
れた。後者は下記のように分離し、要すれば浸蝕工程に
再循環することができる。
反応媒質をジヨウアン式遠心分離機により3500 r
pmで20分間遠心操作に付す。
上澄液を取出す。
この上澄液に連行された大きい粒子な細孔直径が1μm
以上の微孔質濾紙で濾過することによって除去する。
浸蝕反応率は99%と決定された。
次の化学式 %式% に相当するホルミウム化合物のゾルが得られた。
このゾルはHowlsとして表わして290g/βの濃
度及び7.1のpHを有する。
コロイド形のホルミウムの割合は82%である。
コロイドの流体力学的平均直径は45人である。
得られたゾルは5℃で少なくとも1ケ月の貯蔵安定性を
示した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)希土類元素酸化物を2.5〜5.0の間のpKaを
    有する水溶性の1価の酸の所定量と反応させ、次いで得
    られた反応媒質を加熱することからなることを特徴とす
    る希土類元素化合物を水性媒質中に分散させてなるコロ
    イド分散体の製造方法。 2)希土類元素酸化物がイットリウム族希土類元素の酸
    化物であることを特徴とする請求項1記載の方法。 3)希土類元素酸化物が酸化イットリウム又は酸化ホル
    ミニウムであることを特徴とする請求項2記載の方法。 4)希土類元素酸化物が99〜99.99%の純度を示
    すことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方
    法。 5)希土類元素酸化物を850℃〜1050℃の間の温
    度での焼成操作に付すことを特徴とする請求項1〜4の
    いずれかに記載の方法。 6)焼成温度が約950℃であることを特徴とする請求
    項5記載の方法。 7)焼成時間が2〜4時間であることを特徴とする請求
    項5又は6記載の方法。 8)使用する酸が酢酸であることを特徴とする請求項1
    〜7のいずれかに記載の方法。 9)酸の溶液の濃度が1〜4Nの間で選ばれることを特
    徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 10)酸の使用量が、使用する酸と希土類元素酸化物(
    金属陽イオンとして表わして)との間のモル比が2.5
    〜1であるような量であることを特徴とする請求項1〜
    9のいずれかに記載の方法。 11)モル比が1.1〜2.2であることを特徴とする
    請求項10記載の方法。 12)モル比が1.2〜1.8であることを特徴とする
    請求項1〜11のいずれかに記載の方法。 13)所望濃度の1価の酸の水溶液に希土類元素酸化物
    を添加することを特徴とする請求項1〜12のいずれか
    に記載の方法。 14)希土類元素酸化物を水に懸濁させ、次いで酸を適
    切な量で添加することを特徴とする請求項1〜12のい
    ずれかに記載の方法。 15)反応媒質を50℃からその反応媒質の還流温度ま
    での間の温度で熱処理に付すことを特徴とする請求項1
    〜14のいずれかに記載の方法。 16)熱処理温度が70〜100℃であることを特徴と
    する請求項15記載の方法。 17)反応温度を1〜4時間保持することを特徴とする
    請求項15又は16記載の方法。18)反応温度を3〜
    4時間保持することを特徴とする請求項17記載の方法
    。 19)残渣をろ過、デカンテーション又は遠心分離によ
    って分離することを特徴とする請求項1〜18のいずれ
    かに記載の方法。 20)次の化学式( I ) TR(A)_x(OH)_3_−_x( I )(ここで
    、TRは希土類元素陽イオンを表わし、Aは2.5〜5
    のpKaを有する水溶性の1価の酸の陰イオンを表わし
    、 xは2.5〜1の数である) に相当する希土類元素化合物を水性媒質中に分散させて
    なる新規なコロイド分散体。 21)TRがイットリウム族希土類元素を表わすことを
    特徴とする請求項20記載のコロイド分散体。 22)TRがイットリウム又はホルミウムを表わすこと
    を特徴とする請求項21記載のコロイド分散体。 23)Aが酢酸陰イオンを表わすことを特徴とする請求
    項20〜22のいずれかに記載のコロイド分散体。 24)xが1.1〜2.2であることを特徴とする請求
    項20〜23のいずれかに記載のコロイド分散体。 25)xが1.2〜1.8であることを特徴とする請求
    項24記載のコロイド分散体。 26)コロイドが球形状であることを特徴とする請求項
    20〜25のいずれかに記載のコロイド分散体。 27)コロイドの流体力学的平均直径が30〜100Å
    にあることを特徴とする請求項20〜26のいずれかの
    記載のコロイド分散体。 28)コロイド形の希土類元素の割合が85〜100%
    であることを特徴とする請求項20〜27のいずれかに
    記載のコロイド分散体。 29)希土類元素酸化物として表わして1モル/lにも
    なり得る高い希土類元素化合物濃度を有することを特徴
    とする請求項20〜28のいずれかに記載のコロイド分
    散体。 30)6.0〜7.5のpHを示すことを特徴とする請
    求項20〜29のいずれかに記載のコロイド分散体。
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