JPH0242772B2 - - Google Patents

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JPH0242772B2
JPH0242772B2 JP12409586A JP12409586A JPH0242772B2 JP H0242772 B2 JPH0242772 B2 JP H0242772B2 JP 12409586 A JP12409586 A JP 12409586A JP 12409586 A JP12409586 A JP 12409586A JP H0242772 B2 JPH0242772 B2 JP H0242772B2
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oxide
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【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は新規化合物である一般式 AxTi16-xMYGa(16+x)-YO56 (ただし、AはK、Rb及びCsから選ばれた1種
または2種以上のアルカリ金属、MはAl、Fe、
及びCrから選ばれた1種または2種以上の3価
金属、X=0.1〜2.0、Y=0.1〜10を表わす)で示
される正方晶系のトンネル構造を有する化合物及
びその製造法に関する。該新規化合物は陽イオン
伝導体、イオン交換体、触媒、耐熱材及び断熱材
として有用なものである。 発明の目的 本発明の目的は前記のような有用な新規化合物
を提供するにある。 発明の構成 本発明の新規化合物は一般式 AxTi16-xMYGa(16+x)-YO56(ただし、A、M、
X、Yは前記と同じものを表わす)で示される化
合物であり、Ti4+はTiO6八面体酸位をとり、
M3+もMO6八面体配位をとるが、Ga3+はGaO4
面体配位をとり、それらの配位体の連鎖が八面体
4個と四面体4個で作る大きなトンネル構造を有
することを特徴とする化合物で、さらに、TiO八
面体のX個を3価のMO6八面体で置換すること
により陽イオン電荷調整のためX個のA原子がト
ンネル中に配位したものである。 本発明者は、さきに一般式 AxTi16-xGa16+xO56(ただし、Aは前記と同じも
のを表わす)で示される新規化合物を提供した
(特願昭61−30524号(特開昭62−191424号))。 該化合物は優れた陽イオン伝導体、イオン交換
体、耐熱材、断熱材として優れた特性を有するも
のであるが、Gaが高価であり、工業性に問題で
ある。そこで、この結晶構造の中でGaを占有す
る配位体のうち、少くともGaO6八面体を安価な
3価金属で置換できれば製造コストも低減できる
と考え、鋭意研究の結果、Al、Fe、Crの3価金
属で置換え得られることを究明し得た。この知見
に基いて本発明を完成した。 本発明の新規物質の構造は、一般式 AxTi16-xGa16+xO56と等しい構造を有するが、
組成は一般式 AxTi16-xMYGa(16+x)-YO56(A、M、X、Yは前記
と同じものを表わす)で示すように異なる。 M成分は構造上GaO6八面体席の全部(Gaの1/
2席でY=8)を占有するのみならず、Y=10ま
で占有させることが可能である。これは正規の
GaO6八面体席のY=8に、さらにTiO6八面体席
を置換したX分が付加されるためで、X=2の場
合はY=10となる。なお、X=0.1より少ないと、
正方晶系トンネル構造は得られない。 図面(第1図)に基づいて、その構造を説明す
ると、第1図aに示すように、正方晶系に属し、
大口径のトンネル構造をしている。四面体はすべ
てGaO4であるが、八面体の中で大口径トンネル
の枠組を形成する八面体は、TiO6とMO6からな
り、その割合はそれぞれ70%と30%の割合で分布
している。 なお、大口径トンネル間のマトリツクスは第1
図bに示すルチル構造と、第1図cに示すβ−ガ
リア構造単位の連結からなり立つている。 本発明の製造法としては、焼成法とフラツクス
法のいずれでもよい。焼成法では粉末状結晶体が
得られ、フラツクス法で針状または繊維状の結晶
体が得られる。 焼成法 K2O、Rb2O及びCs2Oから選ばれたアルカリ金
属酸化物あるいは加熱により該アルカリ金属酸化
物に分解される化合物と、酸化チタンあるいは加
熱により酸化チタンに分解される化合物と、酸化
ガリウムあるいは加熱により酸化ガリウムに分解
される化合物と、酸化アルミニウム、酸化鉄及び
酸化クロムから選ばれた三価金属化合物あるいは
加熱により該三価金属酸化物に分解される化合物
とを、一般式 AxTi16-xMYGa(16+x)-YO56 (ただし、A、M、X、Yは前記と同じものを表
わす)で示される組成割合を混合し、該混合物を
1000℃以上の温度で焼成する。 フラツクス法 K2O、Rb2O及びCs2Oから選ばれたアルカリ金
属酸化物あるいは加熱により該アルカリ金属酸化
物に分解される化合物と、TiO2あるいは加熱に
よりTiO2に分解される化合物と、Ga2O3あるい
は加熱によりGa2O3に分解される化合物と、
Al2O3、Fe2O3及びCr2O3から選ばれた三価金属酸
化物あるいは加熱により該三価金属酸化物とを、
一般式(A2O)a(TiO2b(M2O3c(Ga2O3d
(ただし、A、Mは前記と同じ、a、b=0.1〜
2.0、c、d=0.1〜1.0を表わす)で示される組成
割合に混合したものを結晶原料とし、一方MoO3
あるいは加熱によりMoO3に分解される化合物
と、K、Rb、及びCsから選ばれたアルカリ金属
酸化物あるいは加熱により該アルカリ金属酸化物
に分解される化合物とを、一般式A2O・n
(MoO3)(ただし、Aは前記と同じ、n=1〜2
を表わす)で示される組成割合に混々したものを
フラツクス原料とし、結晶原料とフラツクス原料
とをモル百分率が30対70〜10対90の割合になるよ
うに混合し、該混合物を1200〜1400℃で加熱溶融
し、該溶融体を900〜1000℃まで徐冷して単結晶
を育成する。 結晶原料とフラツクス原料との混合割合は30対
70〜10対90の割合が適当である。 また、900〜1000℃までは結晶育成のため、徐
冷することが必要である。 以下実施例を挙げ、その結晶の特性を示す。 実施例 1 K2Ti14Cr10Ga8O56粉末状結晶体の製造 炭酸カリウム、二酸化チタン、酸化クロム、酸
化ガリウムの各粉末をモル比でK2CO3:TiO2
Cr2O3:Ga2O3=1:14:5:4の割合に混合し、
この混合物約6gを白金ルツボに入れ、1250℃で
30分焼成した。 この焼成物を摩砕混合し、更に1250℃で20時間
焼成した。得られた粉末状の結晶体は粉末X線回
析法で同定し、格子定数を測定した。 その結果はa=18.139Å、c=2.9978Å、単位
容積Vは987.30Å、計算密度は4.57g/cm3であつ
た。 また、面指数(hk1)、面間隔(dÅ)(dpbs
実測、dcalcは計算値)、X線に対する相対反射強
度(intensity)(%)を示すと次の通りであつ
た。
【表】 なお、一般式KxTi16-xCrYGa(16+x)-YO56におい
てXの値を0.1〜2.0まで変動させても、またYの
値を0.1〜10まで変動させても同様な熱処理で合
成できた。 また、Kの代りにRb、Csを用いても同様にそ
れぞれ対応した結晶体が得られた。 実施例 2 K2Ti14Al6Ga12O56粉末状結晶体の製造 炭酸カリウム、二酸化チタン、酸化アルミニウ
ム、酸化ガリウムの粉末を、モル比でK2CO3
TiO2:Al2O3:Ga2O3=1:14:3:6の割合で
混合した。その混合物6gを白金ルツボに入れ、
1250℃で30分焼成した。この焼成物を摩砕混合し
て更に1250℃で20時間焼成して製造した。 得られた粉末状結晶体は粉末X線回析法で同定
し、格子定数を測定した。その結果はa=18.057
(Å)、c=2.9813(Å)、単位容積Vは972.12(Å
)、計算密度は4.51(g/cm3)であつた。 また、その面指数、面間隔、相対強度は次の表
の通りであつた。
【表】
【表】 なお、一般式KxTi16-xAlYGa(16+x)-YO56におい
て、Xの値を0.1〜2.0、Yの値を0.1〜10まで変動
させても同様な熱処理で合成できた。また、カリ
ウムに代えてRb、Csを用いて同様にそれぞれ対
応した結晶体が合成できた。 実施例 3 K2Ti14Fe4Ga14O56粉末状結晶体の製造 炭酸カリウム、二酸化チタン、酸化鉄、酸化ガ
リウムの粉末を、モル比でK2CO3:TiO2
Fe2O3:Ga2O3=1:14:2:7の割合に混合し
た。その混合物6gを白金ルツボに入れ、1250℃
で30分間焼成した。 この焼成物を摩砕混合して更に1250℃で20時間
焼成して製造した。 得られた粉末状結晶体は粉末X線回析法で同定
し、格子定数を測定した。 その結果はa=18.182(Å)、c=2.979(Å)、
単位容積Vは984.95(Å3)、計算密度は4.79(g/
cm3)であつた。 また、その面指数、面間隔、相対強度は次の表
の通りであつた。
【表】
【表】 なお、一般式KxTi16-xFeYGa(16+x)-YO56におい
て、Xの値を0.1〜2.0、Yの値を0.1〜10まで変動
しても同様な熱処理で合成できた。 また、Kの代りにRb、Csを用いても同様にそ
れぞれ対応した結晶体が得られた。 実施例 4 K1.0Ti15Al2Ga15O56針状単結晶の製造 炭酸カリウム、二酸化チタン、酸化アルミニウ
ム、酸化ガリウムの粉末を、モル比でK2CO3
TiO2:Al2O3:Ga2O3=1:1:0.4:0.6の割合
で混合して結晶成分とした。 一方、炭酸カリウムと酸化モリブデンの粉末
を、モル比でK2CO3:MoO3=1:1.5の割合で混
合してフラツクス成分とした。 結晶成分とフラツクス成分をモル百分率で20:
80の割合で混合して出発原料とした。 その出発原料50gを白金ルツボに入れ、炭化珪
素発熱体電気炉で、1300℃に10時間保持して溶解
し、その後、1000℃まで1時間4℃/hの速度で
徐冷した。徐冷後はルツボを取出して大気中で放
冷した。 該ルツボを沸とう水で処理してフラツクスを溶
解して結晶を取出した。 得られた結晶体はX線粉末回析法で同定した結
果、KxTi16-xAlYGa(16+x)-YO56系の単結晶が大部
分で、少量のプリデライトKxAlxTi8-xO16の単結
晶とα−Al2O3の粉末状結晶が混在していた。前
記主単結晶の組成は化学分析の結果、K1.0
Ti15Al2Ga15O56であつた。大きな単結晶は長さ
10mm、直径100μmであつた。 なお、Alに代えFe,Crを用いても同様に育成
でき、また、K2Oの代りにRb2O,Cs2Oを用いて
もそれぞれ対応した結晶体が得られた。 発明の効果 本発明は、陽イオン伝導体、イオン交換体、耐
熱性断熱材料、触媒等として有用な新規化合物を
安価に提供し得られる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明化合物の結晶構造図で、aは全
体の結晶構造図、bはTiO6配位体で示すルチル
構造単位、cはMO6(M=Ga、Al、Cr、Fe)と
GaO4の配位体で示すβ−ガリア構造単位を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 AxTi16-xMYGa(16+x)-YO56 (ただし、AはK、Rb及びCsから選ばれた1種
    または2種以上のアルカリ金属、MはAl、Fe、
    及びCrから選ばれた1種または2種以上の3価
    金属、X=0.1〜2.0、Y=0.1〜10を表わす)で示
    される正方晶系のトンネル構造を有する化合物。 2 K2O、Rb2O及びCs2Oから選ばれたアルカリ
    金属酸化物あるいは加熱により該アルカリ金属酸
    化物に分解される化合物と、酸化チタンあるいは
    加熱により酸化チタンに分解される化合物と、酸
    化ガリウムあるいは加熱により酸化ガリウムに分
    解される化合物と、酸化アルミニウム、酸化鉄及
    び酸化クロムから選ばれた三価金属化合物あるい
    は加熱により該三価金属酸化物に分解される化合
    物とを、一般式 AxTi16-xMYGa(16+x)-YO56 (ただし、A、M、X、Yは前記と同じものを表
    わす)で示される組成割合に混合し、該混合物を
    1000℃以上の温度で焼成することを特徴とする一
    般式 AxTi16-xMYGa(16+x)-YO56 (ただし、A、M、X、Yは前記と同じものを表
    わす)で示される正方晶系のトンネル構造を有す
    る化合物の製造法。 3 K2O、Rb2O及びCs2Oから選ばれたアルカリ
    金属酸化物あるいは加熱により該アルカリ金属酸
    化物に分解される化合物と、TiO2あるいは加熱
    によりTiO2に分解される化合物と、Ga2O3ある
    いは加熱によりGa2O3に分解される化合物と、
    Al2O3、Fe2O3及びCr2O3から選ばれた三価金属酸
    化物あるいは加熱により該三価金属酸化物とを、
    一般式 (A2O)a(TiO2b(M2O3c(Ga2O3d (ただし、A、Mは前記と同じ、a、b=0.1〜
    2.0、c、d=0.1〜1.0を表わす)で示される組成
    割合に混合したものを結晶原料とし、一方MoO3
    あるいは加熱によりMoO3に分解される化合物
    と、K、Rb、及びCsから選ばれたアルカリ金属
    酸化物あるいは加熱により該アリカリ金属酸化物
    に分解される化合物とを、一般式A2O・n
    (MoO3)(ただし、Aは前記と同じ、n=1〜2
    を表わす)で示される組成割合に混合したものを
    フラツクス原料とし、結晶原料とフラツクス原料
    とをモル百分率が30対70〜10対90の割合になるよ
    うに混合し、該混合物を1200〜1400℃で加熱溶融
    し、該溶融体を900〜1000℃まで徐冷して単結晶
    を育成することを特徴とするAxTi16-xMY
    Ga(16+x)-YO56(ただし、A、M、X、Yは前記と
    同じものを表わす)で示される正方晶系のトンネ
    ル構造を有する化合物の製造法。
JP12409586A 1986-02-14 1986-05-29 A↓xTi↓1↓6−↓xM↓yGa↓(↓1↓6↓+↓x↓)−↓yO↓5↓6で示される正方晶系のトンネル構造を有する化合物およびその製造法 Granted JPS62283815A (ja)

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JP12409586A JPS62283815A (ja) 1986-05-29 1986-05-29 A↓xTi↓1↓6−↓xM↓yGa↓(↓1↓6↓+↓x↓)−↓yO↓5↓6で示される正方晶系のトンネル構造を有する化合物およびその製造法
US07/013,433 US4818735A (en) 1986-02-14 1987-02-11 Tetragonal system tunnel-structured compound AX(GA8MYGA(8+X)-YTI16-X0 56), and cation conductor and heat insulating material composed thereof

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JP12409586A JPS62283815A (ja) 1986-05-29 1986-05-29 A↓xTi↓1↓6−↓xM↓yGa↓(↓1↓6↓+↓x↓)−↓yO↓5↓6で示される正方晶系のトンネル構造を有する化合物およびその製造法

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JPS62283815A JPS62283815A (ja) 1987-12-09
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JPH02277823A (ja) * 1989-04-19 1990-11-14 Natl Inst For Res In Inorg Mater A↓xGa↓1↓6↓+↓xTi↓1↓6↓−↓xO↓5↓6で示される正方晶系トンネル構造化合物の繊維又は膜状物の製造法
JPH0333219A (ja) * 1989-06-27 1991-02-13 Natl Inst For Res In Inorg Mater チタノガリウム酸バリウム繊維又は膜状物の製造法

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JPS62283815A (ja) 1987-12-09

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