JPH026311A - Composite material of metallic carbide carbon and production thereof - Google Patents
Composite material of metallic carbide carbon and production thereofInfo
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- JPH026311A JPH026311A JP1042138A JP4213889A JPH026311A JP H026311 A JPH026311 A JP H026311A JP 1042138 A JP1042138 A JP 1042138A JP 4213889 A JP4213889 A JP 4213889A JP H026311 A JPH026311 A JP H026311A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用万里P] 本発明は、金属炭化物炭素複合材料に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial use Banri P] The present invention relates to metal carbide carbon composite materials.
さらに詳しくは、本発明は炭素材料を主成分とし金属炭
化物超微粒子を高度に分散させた複合材料に関十ろ乙の
であり、触媒や導電、性材料、電極材料、磁性材料等を
始めとする高度な機能材料を提供するものである。More specifically, the present invention relates to a composite material in which carbon material is the main component and metal carbide ultrafine particles are highly dispersed, and it can be used as a catalyst, conductive material, conductive material, electrode material, magnetic material, etc. It provides highly functional materials.
[従来の技術およびその解決すべき課題]現在金属材料
や炭素材料はその性質の多様さ、資源の豊富さからきわ
めて広い分野に適用されている。しかし、一方では、そ
の中で更に高性能、高機能な乙のが望まれている分野が
あり、より精密な素材設計による、より高活性な(材料
が期待されている。[Background Art and Problems to Be Solved] Currently, metal materials and carbon materials are being applied to a wide range of fields due to their diverse properties and abundance of resources. However, on the other hand, there are fields in which materials with even higher performance and functionality are desired, and more highly active materials are expected due to more precise material design.
金属炭化物材料に関しては、例えば触媒としてより活性
で操作性、作業性、選択性に優れた素材が求められてい
る。Regarding metal carbide materials, there is a demand for materials that are more active as catalysts and have excellent operability, workability, and selectivity.
炭素材料には、化学的安定性に加えUffi、耐熱性、
潤滑性、良伝熱性、良導電性等の特性があり、これに更
に賦形性と機械的強度を与えた炭素繊維や、多孔性を賦
与した特性を生かせる活性炭等がある。このような炭素
繊維や活性炭はそれ白身育効であるだけでなく、これを
活性の場や、補強材等として用いるなど、副次的用途に
乙多大な期待がか(1′られている。In addition to chemical stability, carbon materials have Uffi, heat resistance,
It has properties such as lubricity, good heat conductivity, and good electrical conductivity, and there are also carbon fibers that give formability and mechanical strength, and activated carbon that makes use of the properties that give it porosity. Such carbon fibers and activated carbon not only have a whitening effect, but also have great expectations for secondary uses such as use as an active site and as a reinforcing material.
金属炭化物が均一に分散した炭素材料はa用であると考
えられるらのの、原料分解型で、金属炭化物が均一に分
散したHI3を作る方法は報告されていない。Although it is thought that a carbon material in which metal carbides are uniformly dispersed is suitable for use in A, there has been no report on a raw material decomposition type method for producing HI3 in which metal carbides are uniformly dispersed.
[課題を解決するための手段]
本発明者らは」二連の様な課題を解決するため脱色研究
の結果本発明に到達した。[Means for Solving the Problems] The present inventors have arrived at the present invention as a result of decolorization research in order to solve the following two problems.
即ち、本発明は、Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、
Mo。That is, the present invention provides Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb,
Mo.
[−[、Ta、W、Reの群から選ばれる金属の炭化物
成分を、超微粒子として炭素マトリックス中に分散させ
た金属炭化物炭素複合材料を提供するものである。また
、これらの金属成分またはFeからなる群から選ばれる
2種以上の金属からなる金属炭化物超微粒子混合物もし
くは異種金属からなる炭化物の超微粒子を分散させた金
属炭素複合材料をら提供する乙のである。ここで異種金
属からなる炭化物とは、ある金属炭化物の金属の一部が
異種金属で置きかイつった炭化物のことである。The present invention provides a metal carbide carbon composite material in which a metal carbide component selected from the group of [-[, Ta, W, and Re] is dispersed in a carbon matrix as ultrafine particles. We also provide a metal-carbon composite material in which ultrafine metal carbide particle mixtures made of two or more metals selected from the group consisting of these metal components or Fe or ultrafine carbide particles made of different metals are dispersed. . Here, the term "carbide made of different metals" refers to a carbide in which part of the metal in a certain metal carbide has been replaced with a different metal.
これらの超微粒子成分は粒径5μm以下であることが材
料としての均一性、表面平滑性、金属炭化物としての機
能例えば導電性、伝熱性、触媒活性等を特異的に発現さ
せる上で不可欠である。It is essential that these ultrafine particle components have a particle size of 5 μm or less in order to achieve uniformity as a material, surface smoothness, and functions as a metal carbide, such as electrical conductivity, thermal conductivity, catalytic activity, etc. .
本発明はまた、このような金属炭化物炭素複合材料の製
造方法をも提供するものであって、分散粒子の粒径及び
粒径分布を目的にあわせて制御することか可能である。The present invention also provides a method for manufacturing such a metal carbide carbon composite material, in which the particle size and particle size distribution of dispersed particles can be controlled according to the purpose.
本発明によるこれらの金属炭化物炭素複合材料の具体的
製造方法は、主鎖及び/または側鎖に配位能を有する原
子団を備えた、高分子化合物に金属を配位させ、得られ
た有機金属高分子化合物を不活性雰囲気下400℃〜2
000℃の温度で熱処理することを特徴とするものであ
る。また、重合可能な官能基を汀する有機金属化合物を
重合ずろことによって得られた有機金属高分子化合物を
不活性雰囲気下400℃〜2000℃で熱処理すること
を特徴とするものである。A specific method for producing these metal carbide carbon composite materials according to the present invention involves coordinating a metal to a polymeric compound having an atomic group having coordinating ability in its main chain and/or side chain. Metal polymer compound under inert atmosphere at 400℃~2
It is characterized by heat treatment at a temperature of 000°C. Further, the present invention is characterized in that an organometallic polymer compound obtained by polymerizing an organometallic compound that removes polymerizable functional groups is heat-treated at 400°C to 2000°C in an inert atmosphere.
さらに本発明にあってはこれらの金属炭化物成分か均一
に分散していることか特徴的であ−〕で、凝集したり材
料表面や7トリツクス結晶粒界に析出或は濃縮されたも
のでないことが重要である。Furthermore, the present invention is characterized in that these metal carbide components are uniformly dispersed, and are not agglomerated, precipitated or concentrated on the material surface or at the 7-trix grain boundaries. is important.
本発明の製造方法によれば、粒径5μm以下をもつ金属
炭化物超微粒子を均一分散させた炭素材料を再現性良く
安定に製造することが可能である。According to the production method of the present invention, it is possible to stably produce a carbon material in which ultrafine metal carbide particles having a particle size of 5 μm or less are uniformly dispersed with good reproducibility.
持にO18m以下の超微粒子においては他の気相法等に
よる製造が極めて困難な金属に付いてち調製が可能であ
る。この点を生かして、各種担持金属触媒調製、高密度
磁性材料、焼結材料、化学センサー等にひろく用途展開
することができる。尚、本明細占中において粒径とは電
子顕微鏡写真における面積平均の中位径をいう。Ultrafine particles with O18m or less can be prepared with metals that are extremely difficult to produce using other vapor phase methods. Taking advantage of this point, it can be widely used in the preparation of various supported metal catalysts, high-density magnetic materials, sintered materials, chemical sensors, etc. In this specification, the particle size refers to the area average median diameter in an electron micrograph.
叩ら、本発明の複合材料は高い電導性(σ−108cm
″′以上)を有している上に、反応性の高い金属炭化物
微粒子または低原子価状態の金属微粒子を含んでいるた
めに、アミン、アルコールなどの有機分子を吸着でき、
その際の電流変化を増幅することによりセンサーとする
ことができる。また、炭素骨格を打するため種々の有機
物質を吸着し、同時に金属の還元能や触媒効果によって
これを分解あるいはコ元することにより消臭剤としてa
利な材料となる。さらに、金属種を選ぶことによってオ
レフィン、ツエン、アルキン等の不飽和炭化水素の重合
や異性化反応の優れた触媒とすることができる上、金属
を選択することにより、酸化または還元触媒とすること
ができる。When beaten, the composite material of the present invention has high electrical conductivity (σ-108 cm
In addition to containing highly reactive metal carbide fine particles or low valence metal fine particles, it can adsorb organic molecules such as amines and alcohols.
By amplifying the current change at that time, it can be used as a sensor. In addition, it adsorbs various organic substances to attack the carbon skeleton, and at the same time decomposes or converts them into co-forms using the reducing ability and catalytic effect of metals, making it a deodorant.
It is a useful material. Furthermore, by selecting the metal species, it can be used as an excellent catalyst for polymerization and isomerization reactions of unsaturated hydrocarbons such as olefins, tsene, and alkynes, and by selecting the metal, it can be used as an oxidation or reduction catalyst. I can do it.
本発明の金属炭化物炭素複合材料において、金属成分の
含有量ば0,2〜50重情%が望ましい。In the metal carbide carbon composite material of the present invention, the content of metal components is preferably 0.2 to 50%.
この範囲より少ないと金属成分の分は持つ機能が相対的
に小さくなって複合化のき味が薄くなり、一方この範囲
を越えろと、均一分散が困難となり本発明のl]的とす
る複合材料とならない。含有量は目的に応じて選定でき
ろが、この範囲以−ヒの物でも例えば後処理として徐酸
化を行い、カーボン部分を部分的に除去する方法や複合
財調製時に徐酸化を施す方法等により調製できる。この
様な方法によって表面の多孔化ら可能となり多方向への
適用が可能となる。If the amount is less than this range, the function of the metal component will be relatively small and the effect of compounding will be weak, while if it exceeds this range, uniform dispersion will be difficult and the composite material which is the object of the present invention Not. The content can be selected depending on the purpose, but even if the content is within this range, it can be treated by, for example, performing slow oxidation as a post-treatment to partially remove the carbon portion, or by performing slow oxidation during the preparation of composite goods. Can be prepared. Such a method makes it possible to make the surface porous, making it possible to apply it in many directions.
本発明の金属炭化物炭素複合(イ料は」二連のように前
駆体のr」′機金属高分子化合物を焼成してなるしので
あって、用いる配位可能な高分子化合物と金属との配位
化合物か原料とな−)でいる。The metal carbide carbon composite material of the present invention is obtained by firing a precursor metal polymer compound, and the metal carbide carbon composite material of the present invention is made by firing a precursor metal polymer compound. It is a coordination compound or a raw material.
この配位可能な61j分子化合物とは、分子中の主鎖及
び/または側鎖に配位能を有する原子団を備えた高分子
化合物のことであり、下記のように一般式で表示される
らのである。This 61j molecular compound capable of coordination is a polymer compound having an atomic group having coordination ability in the main chain and/or side chain in the molecule, and is represented by the general formula as shown below. It is from et al.
(−L−)n−または、−(−ゴー−)nI。(-L-)n- or -(-go-)nI.
これらの金属への配位により形成された有機金属高分子
化合物とは下記に一般式で示される。The organometallic polymer compound formed by coordination to these metals is represented by the general formula below.
ここで、Lは配位能のある基を示し、Mは金属またはイ
オン、Xは補助配位子であり、nは高分子鎖の操り返し
単位であり、mは補助配位子の個数を表す。Here, L represents a group capable of coordinating, M represents a metal or an ion, X represents an auxiliary ligand, n represents a repeating unit of the polymer chain, and m represents the number of auxiliary ligands. represent.
1、、−1vl結合はπ配位、n配位、σ配位を含む。1, -1vl bonds include π-, n-, and σ-coordination.
このような配位可能な高分子化合物を例示すれば以下の
通りである。Examples of such coordinating polymer compounds are as follows.
即ち、a)金属が炭素原子団のみからなる配位子に担持
されろような高分子化合物であって、例えば、高分子主
鎖及び/または側鎖に鎖状及び/または環状の不飽和結
合を有するか、または、鉄と炭素が置換反応によってσ
結合を形成し得るような基を持っ配位子を有する高分子
化合物であって、具体的にはポリブタノエン、ボリモノ
ビニルアセヂレン、ポリブタノエン、ポリスチレン、ポ
リビニルナフタ1゛・、ポリビニルシクロペンタジェン
、ボリビニルシタロオクタジエン、ポリノビニルベンゼ
ン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリジフェニ
ルブタジェン、ポリペンタジェン、ポリへキザジエン、
ポリジヒニルアセヂレン、クロロポリスチレン、クロロ
メチルポリスチレン、ポリ[:3−[(ビニロキシ)ア
ルギル]−1,3−ペンタノエン]、ポリ[p−(シク
ロペンタノエニルメチル)スチレン]、ポリ[(フェニ
ルメチル)エチレン1等であり、これらは単独重合体ま
たは、これらの繰り返し単位での交互もしくはブロック
共重合物、更に重合物中にこれらの重合くり返し単位を
一部に有する高分子化合物を含む3、これらの高分子化
合物は天然の石油系及び石炭系ピッチ、リグニン等を含
む。That is, a) a polymer compound in which the metal is supported on a ligand consisting only of carbon atomic groups, for example, a chain and/or cyclic unsaturated bond in the polymer main chain and/or side chain; or iron and carbon have σ due to a substitution reaction
A polymer compound having a group capable of forming a bond and a ligand, specifically polybutanoene, polymonovinylacetylene, polybutanoene, polystyrene, polyvinylnaphthalene, polyvinylcyclopentadiene, polyvinylcyclopentadiene, vinylcitarooctadiene, polynovinylbenzene, polyisoprene, polychloroprene, polydiphenylbutadiene, polypentadiene, polyhexadiene,
Polydihynylacetylene, chloropolystyrene, chloromethylpolystyrene, poly[:3-[(vinyloxy)argyl]-1,3-pentanoene], poly[p-(cyclopentanoenylmethyl)styrene], poly[( (phenylmethyl)ethylene 1, etc., and these include homopolymers, alternating or block copolymers of these repeating units, and polymer compounds containing some of these repeating units in the polymer. , these polymer compounds include natural petroleum-based and coal-based pitches, lignin, and the like.
本発明のらう一つの製造方法は、重合可能な官能基を有
する有機金属化合物を重合してなる有機金属高分子化合
物を焼成することによって得られるらのである。重合可
能な官能基を有する有機金属化合物は、配位能を有する
部位と重合能を有する部位とからなるa様化合物に金属
を配位させることによりなる化合物群であって、配位の
形式は、n配位、π配位、σ配位を問わない。Another production method of the present invention is obtained by firing an organometallic polymer compound obtained by polymerizing an organometallic compound having a polymerizable functional group. Organometallic compounds having a polymerizable functional group are a group of compounds formed by coordinating a metal to an a-like compound consisting of a site with coordination ability and a site with polymerization ability, and the coordination format is , n-coordination, π-coordination, and σ-coordination.
配位能を有する部位と重合能を有する部位とからなる化
合物を例示すれば、
b)配位能を存する部位が、主に金属と炭素原子または
炭素原子団との結合を生じる配位子を有するもので、
b−1)鎖状および/または環状の不飽和結合を有する
もの、即ち、ブタジェン、モノビニルアセチレン、ブタ
ノイン、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルシクロペ
ンタジエン、ビニルシクロオクタジエン、ジビニルベン
ゼン、イソプレン、クロロプレン、ジフェニルブタジェ
ン、ペンタジェン、ヘキザジエン、ジビニルアセチレン
、ビニルシクロペンクノエン、p−ペンタジェニルメチ
ルスチレン、2−シクロペンタジェニエルプロピレン、
3−フェニル−1−プロピレン等で配位部位にハロゲン
等の置換基をもつ誘導体を含む。Examples of compounds consisting of a site with coordinating ability and a site with polymerization ability are as follows: b) The site with coordinating ability mainly contains a ligand that causes a bond between a metal and a carbon atom or a carbon atomic group. b-1) having linear and/or cyclic unsaturated bonds, i.e., butadiene, monovinylacetylene, butanoin, styrene, vinylnaphthalene, vinylcyclopentadiene, vinylcyclooctadiene, divinylbenzene, isoprene, Chloroprene, diphenylbutadiene, pentadiene, hexadiene, divinylacetylene, vinylcyclopencnoene, p-pentagenylmethylstyrene, 2-cyclopentagenyelpropylene,
It includes derivatives such as 3-phenyl-1-propylene having a substituent such as halogen at the coordination site.
b−2)金属と炭素が置換反応によりσ結合を形成し得
るような基を持つ配位子を存するもの、即ち、クロロス
チレン、クロロメチルスチレン等である。b-2) Those containing a ligand having a group capable of forming a σ bond through a substitution reaction between a metal and carbon, ie, chlorostyrene, chloromethylstyrene, etc.
これらの金属への配位は配位子側がa)に示された高分
子化合物であってら、b)に示された低分子化合物であ
っても、一般の有機金属錯体合成法に適用される方法を
用い得る。即ち、金属の置換反応による直接メタル化反
応ハロゲン化物との置換反応、金属塩を用いる金属−水
素交換反応、有機金属による金属−ハロゲン交換反応、
配位子交換反応の他、金属や金属塩、金属カルボニル、
有機金属類等の直接的な配位ら可能である。Coordination to these metals is applied to general organometallic complex synthesis methods even if the ligand side is a high molecular compound shown in a) or a low molecular compound shown in b). method can be used. Namely, direct metalation reaction by substitution reaction of metal, substitution reaction with halide, metal-hydrogen exchange reaction using metal salt, metal-halogen exchange reaction by organometallic,
In addition to ligand exchange reactions, metals, metal salts, metal carbonyls,
Direct coordination of organometallic substances is possible.
本発明に係わる金属化合物を具体的に例示すれば、金属
ソノ乙ツノ他、’riC14,ZrC!4.NbCl5
゜T aCIs、MoCI5.W Cla、 T +(
On)4、金属アルコキシド、金属アセデルアセトナー
トなどの有機金属化合物等がある。Specific examples of the metal compounds according to the present invention include Metallic Sonotsuno et al., 'riC14, ZrC! 4. NbCl5
゜TaCIs, MoCI5. W Cla, T + (
On) 4, metal alkoxides, organometallic compounds such as metal acedelacetonate, and the like.
これらの重合性有機金属化合物の重合体もしくはノ(重
合体、または、該化合物と重合性モノマーとの共重合体
または架橋重合体、或は、これらの重合体、共重合体ま
たは架橋重合体の混合物を、本発明における前駆体有機
金属高分子化合物として用いる。重合性有機金属化合物
と共に用いることのできる重合性モノマーとしては、該
重合性有機金属化合物に用いた重合可能な官能基を持っ
た配位子の金属に未配位の化合物の他に、一般的なモノ
マーが使用可能である。Polymers or crosslinked polymers of these polymerizable organometallic compounds, or copolymers or crosslinked polymers of these compounds and polymerizable monomers, or polymers, copolymers, or crosslinked polymers of these polymerizable organic metal compounds. The mixture is used as the precursor organometallic polymer compound in the present invention.As the polymerizable monomer that can be used together with the polymerizable organometallic compound, the compound having a polymerizable functional group used in the polymerizable organometallic compound is used. In addition to compounds uncoordinated to the metal of the ligand, common monomers can be used.
即ち、一般的なオレフィン類として、エチレン、プロピ
レン、ブテン類、イソブチレン、シクロブテン、シクロ
ペンテン、クロロヘキセン、シクロヘプテン、クロロオ
クテン等があり、アセチレン類としては、アセチレン、
メチルアセヂレン、プロビルアセチレン、フェニルアセ
チレン等がある。That is, common olefins include ethylene, propylene, butenes, isobutylene, cyclobutene, cyclopentene, chlorohexene, cycloheptene, chlorooctene, etc., and acetylenes include acetylene,
Examples include methylacetylene, probylacetylene, and phenylacetylene.
更に、ハロゲノオレフィン類として塩化ビニル、塩化ビ
ニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等があり、その他
酢酸ビニル等のビニルエステル類、スチレン、α−メチ
ルスチレン、ジビニルベンゼン、クロロスチレン、ビニ
ルナフタリン、ビニルアントラセン、アセナフチレン等
の芳香族ビニル化合物等がある。Furthermore, there are halogenolefins such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl bromide, and vinyl fluoride, as well as vinyl esters such as vinyl acetate, styrene, α-methylstyrene, divinylbenzene, chlorostyrene, vinylnaphthalene, and vinylanthracene. , aromatic vinyl compounds such as acenaphthylene, etc.
本発明の金属炭化物炭素複合材料は上述のように2種の
方法によって得られる有機金属a機高分子化合物を焼成
してなるものであって、これらを形成する金属成分とし
てはTi、V、Cr、Mn ZrNb、Mo、l−1「
、Ta、W、Reを用いることができるが、配位子の種
類によって特に好ましい金属種が挙げられる。即ち、金
属炭素複合材料を与える前駆体の有機金属高分子化合物
中の配位子及び配位型がり アルキル及びアリルと結合
するらのとして主に、Vla族のCr、Mo、W
2) クロロペンタジェンまたはペンタジェニルとのπ
配位を形成するものとして、■a族のTiZr、Hf、
Va族のV、Nb、Ta、 Vla族のCr、Mo。The metal carbide carbon composite material of the present invention is made by firing organometallic a-organic polymer compounds obtained by the two methods described above, and the metal components forming these are Ti, V, and Cr. , Mn ZrNb, Mo, l-1''
, Ta, W, and Re can be used, and particularly preferred metal species may be mentioned depending on the type of the ligand. That is, the ligands and coordination types in the organometallic polymer compound of the precursor that provides the metal-carbon composite material are mainly Cr, Mo, and W of the Vla group as bonds with alkyl and allyl. 2) Chloropenta π with gen or pentagenyl
As those forming the coordination, ■a group TiZr, Hf,
V, Nb, and Ta of the Va group; Cr and Mo of the Vla group.
W1■a族のMn、Re
3)芳香環にπ配位するものとして、Ti、Vの他Vl
a族のCr、MoW
等ら特に浸れた金属炭素複合(材料としての前駆体重合
物を形成させることができる。W1■a group Mn, Re 3) Ti, V and Vl as π-coordinated to the aromatic ring
Precursor polymers can be formed, such as metal-carbon composites (materials such as A-group Cr, MoW, etc.).
これらの配位化合物には、金属の配位によって配位子中
の水素イオンの離脱や転位、配位子自体の酸化還元等を
伴い、新たな分子中の電子配置が生じたり、配位される
金属の原子価やイオン性が変動する場合が生じるが、こ
のようなものも本発明の金属炭化物炭素複合材料の出発
物質とすることができる。上記例示中にはこの上うな配
位化合物をも一部示した。In these coordination compounds, metal coordination causes detachment or rearrangement of hydrogen ions in the ligand, redox of the ligand itself, etc., resulting in new electron configurations in the molecule or coordination. Although the valence and ionicity of the metal may vary, such metals can also be used as starting materials for the metal carbide carbon composite material of the present invention. In the above examples, some coordination compounds are also shown.
このような打機金属化合物は賦形性に優れ、前駆体重合
物を様々な成形方法を用いて最終の金属炭化物炭素複合
材料の必要とする形状に併せて成彩が可能である。バル
ク体として加圧成形、押出成形、射出成形等の一般的な
成形方法の他に分子Inの制御により紡糸することや、
シート化及び薄膜化が可能である。Such perforated metal compounds have excellent shapeability, and it is possible to mold the precursor polymer into the desired shape of the final metal carbide carbon composite material using various molding methods. In addition to general molding methods such as pressure molding, extrusion molding, and injection molding as a bulk body, spinning by controlling the molecule In,
Can be made into sheets and thin films.
以−]二述べた様にして得られる金属を含んだ前駆体重
合物を各金属に適する温度条件を選んで焼成することに
より本発明の金属炭化物炭素複合材料を得ることができ
る。The metal carbide carbon composite material of the present invention can be obtained by firing the metal-containing precursor polymer obtained as described above under temperature conditions suitable for each metal.
焼成は通常窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で常
圧で行うことが多いが、有機金属の酸化性、反応性等に
よって水素等の還元ガスの使用や、場合によってはlo
ooatm前後の加圧下または減圧下での焼成が必要で
ある。Firing is usually performed at normal pressure in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, but depending on the oxidizing properties and reactivity of the organometallic, reducing gases such as hydrogen may be used, or lo
Firing is required under pressure around ooatm or under reduced pressure.
焼成温度は、通常400〜2000°Cが好ましい。ま
た、有機物を焼成するため熱分解する際に昇温コントロ
ールする必要がある。特にこの昇1117L過程では、
7トリノクスの熱分解が重合を伴うことがあるため異常
に発生ずる熱を避ける必要がある。このため昇温速度を
0.01〜b
囲内で行うことが望ましい。The firing temperature is usually preferably 400 to 2000°C. Furthermore, since the organic matter is fired, it is necessary to control the temperature increase during thermal decomposition. Especially in this ascending 1117L process,
Since the thermal decomposition of 7-trinox may involve polymerization, it is necessary to avoid abnormally generated heat. For this reason, it is desirable that the temperature increase rate be within the range of 0.01 to b.
更に、炭素化初期711に度領域まで熱処理した後加圧
成形を施し、再び熱処理することにより、生産性を向上
さけ得る場合がある。Furthermore, it may be possible to improve productivity by performing heat treatment to the degree range at the initial carbonization stage 711, followed by pressure molding, and then heat treatment again.
最終処理温度における定温保持時間は05時間以北50
時間までか望ましい1.以−1−のにうにして得られる
金属炭素複合材料の(1カ造及び組成を同定確認した。The constant temperature holding time at the final treatment temperature is 50 hours or more.
Desirable time 1. The structure and composition of the metal-carbon composite material obtained in the following-1- were identified and confirmed.
即l″)原料の高分子化合物及び打機金属化合物は一般
の白−機化合物及び有機金属化合物の構造決定に用いら
れる赤外分光光度計(IR)、核磁気共鳴(NMR)、
元素分析、さらに紫外線分光分析(UV)等の分光学的
方法により構造決定した。The raw material polymer compounds and metal compounds are measured using an infrared spectrophotometer (IR), nuclear magnetic resonance (NMR), which is used to determine the structure of general organic compounds and organic metal compounds.
The structure was determined by elemental analysis and spectroscopic methods such as ultraviolet spectroscopy (UV).
焼成途中の過程では熱重量分析を行い、熱分解過程に伴
う減里の様子を観察した。焼成完了物中の含金属化学種
の同定には粉末X線回折(Xr(D)測定、制限視野電
子線回折(SAD)あるいは電子マイクロビーム回折(
MBD)を用いた。鉄の炭化物の同定に関しては、メス
バウアー分光法の併用した。焼成完了物中の巨視的な金
属炭化物の分布、分散状態は、走査型電子顕微鏡(SE
M)像及びX線マイクロアナライザー(EPMΔ)像で
解析した。Thermogravimetric analysis was performed during the firing process to observe the loss of rim due to the thermal decomposition process. To identify metal-containing chemical species in the fired product, powder X-ray diffraction (Xr(D) measurement, selected area electron diffraction (SAD)) or electron microbeam diffraction (
MBD) was used. Regarding the identification of iron carbides, Mössbauer spectroscopy was used in combination. The macroscopic distribution and dispersion state of metal carbides in the fired product were examined using a scanning electron microscope (SE).
M) image and an X-ray microanalyzer (EPMΔ) image.
更に微視的な金属炭化物の分布、分散状態、マトリック
スの炭素の状態は透過電子顕微鏡(TEM)像より観察
し、金属炭化物とマトリックスの炭素の区別はエネルギ
ー分散型X線回折装置(El) X )によった。Furthermore, the microscopic distribution of metal carbides, the state of dispersion, and the state of carbon in the matrix were observed using transmission electron microscopy (TEM) images, and the distinction between metal carbides and carbon in the matrix was made using an energy dispersive X-ray diffraction device (El). ) according to
[実施例]
以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが、以下
の例はあくまで一例であって、これにより本発明の対象
範囲が限定されるものではない。[Examples] The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the following examples are merely examples, and the scope of the present invention is not limited thereby.
(実施例1)
ノオギ刃゛、・中でボリスヂレンとCr(Co)e[0
2モル当槍/モノマーユニット]を反応させた。(Example 1) Saw blade, Borisjilene and Cr(Co)e[0
2 moles per monomer unit] were reacted.
48時間の還流の後、ヘキサジを加えて沈澱さU゛た。After refluxing for 48 hours, hexadiene was added to precipitate the mixture.
粗反応物を真空下60°Cに24時間保った。The crude reaction was kept under vacuum at 60°C for 24 hours.
元素分析の結果、スヂレンのベンゼン環のうち約5%に
Cr(CO)3ユニツ)・が結合した(ボリスヂレン)
Cr(CO)+錯体となっていることがわかった。この
ポリマーをP、05のカラムを通した高純度アルゴン気
流中で焼成(平均昇温速度030℃/minで1000
℃まで昇温、2時間保持の後放冷)したところ、表面光
沢のある黒色炭素複合材を得た。TEM像観察により粒
径1100−300nの粒子が、炭素基質中に分散して
いることを確認した。As a result of elemental analysis, approximately 5% of the benzene rings of styrene were bonded with Cr(CO)3 units (boris styrene).
It was found that it was a Cr(CO)+ complex. This polymer was calcined in a high-purity argon stream passed through a P, 05 column (1000 °C
When the temperature was raised to .degree. C., maintained for 2 hours, and then allowed to cool, a black carbon composite material with a glossy surface was obtained. It was confirmed by TEM image observation that particles with a particle size of 1100 to 300 nm were dispersed in the carbon matrix.
各点のEDXスペタトルによれば、クロム化合物超微粒
子と炭素基質の相分離は良好である。XRDパターン(
第1図)からクロム化合物はCr+C2の超微粒子であ
ると判明した。According to the EDX spectrum at each point, the phase separation between the ultrafine chromium compound particles and the carbon substrate was good. XRD pattern (
From FIG. 1), it was found that the chromium compound was ultrafine particles of Cr+C2.
第1図は実施例1の材料の粉末X線回折(XRD)パタ
ーンを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a powder X-ray diffraction (XRD) pattern of the material of Example 1.
Claims (1)
分散された金属炭化物炭素複合材料において、金属炭化
物成分がTi、V、Cr、Mn、Zr、Nb、Mo、H
f、Ta、W、Re、から成る群から選ばれた1種の金
属炭化物からなる粒径5μm以下の金属炭化物超微粒子
である金属炭化物炭素複合材料。 2、炭素を主成分とする炭素材料中に金属炭化物成分が
分散された金属炭化物炭素複合材料において、金属炭化
物成分がTi、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zr、N
b、Mo、Hf、Ta、W、Reから成る群から選ばれ
る2種以上の金属の炭化物からなる粒径5μm以下の金
属炭化物超微粒子混合物もしくは異種金属からなる炭化
物の超微粒子である金属炭素複合材料。 3、主鎖及び/または側鎖に配位能を有する炭化水素系
の原子団を備えた、配位可能な高分子化合物にTi、V
、Cr、Mn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、R
eから成る群から選ばれる1種またはそれらの金属とF
eからなる群から選ばれる2種以上の金属配位させて得
られる有機金属高分子化合物を不活性雰囲気下400℃
〜2000℃の温度で熱処理することを特徴とする請求
項1または2記載の金属炭素複合材料の製造方法。 4、Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、Mo、Hf、
Ta、W、Reから成る群から選ばれる1種またはそれ
らの金属とFeからなる群から選ばれる2種以上の金属
が配位した炭化水素系配位子と重合可能な官能基とを有
する重合性有機金属化合物の1種または2種以上を重合
して得られる重合体もしくは共重合体、またはこれらの
重合体もしくは共重合体の混合物を不活性雰囲気下40
0℃以上2000℃以下の温度で熱処理することを特徴
とする請求項1または2記載の金属複合材料の製造方法
。 5、Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、Mo、Hf、
Ta、W、Reから成る群から選ばれる1種またはそれ
らの金属とFeからなる群から選ばれる2種以上の金属
が配位した炭化水素系配位子と重合可能な官能基とを有
する重合性有機金属化合物の1種または2種以上と、こ
れと共重合し得る炭化水素系重合性モノマーとを共重合
して得られる共重合体もしくは架橋重合体の混合物を不
活性雰囲気下400℃以上2000℃以下の温度で熱処
理することを特徴とする請求項1または2記載の金属炭
素複合材料の製造方法。[Claims] 1. A metal carbide carbon composite material in which a metal carbide component is dispersed in a carbon material mainly composed of carbon, wherein the metal carbide component is Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, H
A metal carbide carbon composite material, which is ultrafine metal carbide particles having a particle size of 5 μm or less and made of one type of metal carbide selected from the group consisting of f, Ta, W, and Re. 2. In a metal carbide carbon composite material in which a metal carbide component is dispersed in a carbon material whose main component is carbon, the metal carbide component is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zr, N.
A metal-carbon composite which is a metal carbide ultrafine particle mixture with a particle size of 5 μm or less consisting of carbides of two or more metals selected from the group consisting of b, Mo, Hf, Ta, W, and Re, or ultrafine particles of carbides made of different metals. material. 3. Ti, V
, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, R
one selected from the group consisting of e or those metals and F
An organometallic polymer compound obtained by coordinating two or more metals selected from the group consisting of e is heated at 400°C under an inert atmosphere.
The method for producing a metal-carbon composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the heat treatment is performed at a temperature of ~2000°C. 4, Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Hf,
Polymerization having a hydrocarbon-based ligand coordinated with one selected from the group consisting of Ta, W, and Re, or two or more metals selected from the group consisting of these metals and Fe, and a polymerizable functional group. A polymer or copolymer obtained by polymerizing one or more types of organometallic compounds, or a mixture of these polymers or copolymers under an inert atmosphere for 40 minutes.
The method for producing a metal composite material according to claim 1 or 2, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 0°C or higher and 2000°C or lower. 5, Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Hf,
Polymerization having a hydrocarbon-based ligand coordinated with one selected from the group consisting of Ta, W, and Re, or two or more metals selected from the group consisting of these metals and Fe, and a polymerizable functional group. A mixture of a copolymer or a crosslinked polymer obtained by copolymerizing one or more organic metal compounds and a hydrocarbon polymerizable monomer that can be copolymerized with the organic metal compound is heated at 400°C or higher in an inert atmosphere. The method for producing a metal-carbon composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the heat treatment is performed at a temperature of 2000° C. or lower.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1042138A JPH026311A (en) | 1988-03-12 | 1989-02-22 | Composite material of metallic carbide carbon and production thereof |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5865988 | 1988-03-12 | ||
| JP63-58659 | 1988-03-12 | ||
| JP1042138A JPH026311A (en) | 1988-03-12 | 1989-02-22 | Composite material of metallic carbide carbon and production thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026311A true JPH026311A (en) | 1990-01-10 |
Family
ID=26381792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1042138A Pending JPH026311A (en) | 1988-03-12 | 1989-02-22 | Composite material of metallic carbide carbon and production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH026311A (en) |
-
1989
- 1989-02-22 JP JP1042138A patent/JPH026311A/en active Pending
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