JPH03146407A - 複合酸化物の製造方法 - Google Patents

複合酸化物の製造方法

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JPH03146407A
JPH03146407A JP28180889A JP28180889A JPH03146407A JP H03146407 A JPH03146407 A JP H03146407A JP 28180889 A JP28180889 A JP 28180889A JP 28180889 A JP28180889 A JP 28180889A JP H03146407 A JPH03146407 A JP H03146407A
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JP
Japan
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polyhydric alcohol
solution
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composite oxide
powder
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JP28180889A
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Hajime Funakoshi
肇 船越
Takashi Mori
隆 毛利
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Tosoh Corp
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Tosoh Corp
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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、複合酸化物前駆体の製造方法及びこれを用い
た微細で均一な組成を有する複合酸化物粉末の製造方法
に関する。
複合酸化物は、誘電体、圧電体、超伝導体、オプトエレ
クトロニクス材料等の電子部品材料や触媒を始め多くの
分野に利用される。
〔従来の技術] 複合酸化物は、その結晶構造により多くの種類に分類さ
れる。例えば、強磁性をもつスピネル構造やマグネトブ
ランバイト構造、強誘電性を持つペロプスカイト構造等
が良く知られている。
従来、複合酸化物粉末の製造法として以下の方法が提案
されている。
l〉乾式法 構成成分の原料化合物(主として酸化物)を乾式混合も
しくは湿式混合し、これを焼成する方法である。
この方法は、原料粉末が安価であること、複雑な操作を
必要としないこと等の利点もあるが、均一組成の原料粉
末が得にくく、また混合時に不純物の混入が生じる等の
問題点を有する。さらに、均一な相の複合酸化物粉末を
得るためには、焼成温度を高くする必要があり、そのた
め原料粉末の粒子は粗大化する。
2)共沈法 構成成分のすべてを含んだ混合溶液にアルカリ等の沈殿
形成液を添加して成分を共沈させ、この共沈物を濾過、
乾燥、焼成する方法である。この共沈法では、微細な原
料粉末が得られるが、溶液のphによって各金属イオン
の沈殿形成条件が異なる場合が多く、溶液のphによっ
ては一部の成分が溶液中に溶出するなどして、製造した
酸化物の組成が、当初設定した組成と異なるものとなる
場合がある等の欠点がある。
3)アルコキシド法 構成成分のアルコキシド溶液の混合、加水分解により、
金属酸化物あるいは水酸化物の共沈体とアルコールを生
成する反応を利用したものである。
この方法で得られる酸化物粉末は非常に微細であり、粒
度分布が狭く、かつ高純度なため、セラミックス原料粉
末として優れた特性を有している。
しかし、アルコキシド原料が高価であるだけでなく、ア
ルコキシド溶液の調製に充分に脱水した溶媒が必要であ
り、そのための脱水コスト及び溶媒回収コストが増大す
る欠点がある。
また、高価な金属アルコキシド化合物の代わりに例えば
、金属カルボン酸塩等が一部使用されているが、この方
法でもカルボンM塩等の含水性金属化合物の脱水を充分
に行う必要があり、この脱水方法は、一般にこれらの塩
を加熱することにより行われているが、加熱により塩が
分解する可能性もある。
〔発明が解決しようとする課8] 本発明の目的は、従来の複合酸化物粉末の製造方法特に
アルコキシド法の欠点を改良した、組成の均一性に優れ
かつ微細で焼結性のよい複合酸化物粉末の製造法を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段] 本発明者らは、アルコキシド法における問題点、特に、
溶媒の脱水に繁雑な操作を必要とすること、及び金属カ
ルボン酸等の脱水時にこれらが分解する可能性があるこ
とを解決するために検討を行った結果、カルボン酸等の
含水性金属化合物を多価アルコールに溶解し、該混合溶
液を脱水した後、金属アルコキシド化合物のような易加
水分解性金属化合物を加え溶解混合することにより容易
に均一な組成を持つ前駆体溶液を得ることが可能となり
、さらに、この溶液から多価アルコールを除去した後、
熱処理を行うことにより複合酸化物粉末を調製できるこ
とを見いだし本発明を完成した。
即ち本発明は、1種以上の含水性金属化合物を多価アル
コールに溶解し、該混合溶液を加熱脱水し、1種以上の
易加水分解性金属化合物をこれに加え溶解混合すること
を特徴とする複合酸化物前駆体の製造方法、及びこれを
用いた複合酸化物の製造方法に関するものである。
次に本発明を更に詳述する。
本発明において複合酸化物とは、特に限定されるもので
はなく、たとえば、強磁性をもつスピネル構造やマグネ
トブランバイト構造、強誘電性を持つペロブスカイト構
造等の複合酸化物を例示することが出来るが、特にペロ
ブスカイト型複合酸化物の調製に有効である。
以下ペロブスカイト構造を持つ複合酸化物を例にして本
発明の詳細な説明する。
ペロブスカイト型複合酸化物は、一般にABOsで示さ
れる。4このようなペロブスカイト構造をとる^成分と
、B成分の組合せは多数存在し、例えばコンデンサ材料
として、A成分がPb5B成分がT1lZr5Mg、 
N1% Nbのものが知られており、PbTl0i  
(以下PTど略) 、PbZr、 Tl++−m+  
Os(以下PZTと略) 、Pb(Mg+/i Nbz
ys ) Os  C以下PMNと略) 、Pb(Ni
+zs Nbzys ) (h  (以下PNNと略)
等の組成で示されるもの、更にこれらの固溶体等が知ら
れている。
本発明において、このような複合酸化物製造用の前駆体
溶液を調製するための原料として、前記した成分の含水
性金属化合物及び易加水分解性金属化合物を使用する。
具体的な含水性金属化合物としては、Pb、 Mg。
N1. Zn等のカルボン酸塩、硝酸塩等があげられる
このような化合物は、通常水和物の形で市販されている
。これら含水性金属化合物を多価アルコールに溶解する
。ここで用いる多価アルコ−、ルは、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、グリセリン、ジエチレング
リコール等が例示されるが、これらに限定されるもので
はない。これらの中から目的とする複合酸化物を構成す
る成分を最も良く溶解するものを選択する。
この際含水性金属化合物の濃度は、0.5vt%から飽
和までの濃度である。
次に、含水性金属化合物を多価アルコールに溶解した溶
液から脱水を行う。この脱水は、溶液を加熱し含まれて
いる水分を蒸発させることにより、簡単に行うことが出
来る。溶液の脱水は、水分の減少にともない液温か上昇
し、多価アルコールの沸点まで液温が上昇した時点で完
了する。しかし本発明においては、必ずしも多価アルコ
ールの沸点まで加熱し、溶液から全ての水分を除く必要
はなく、液温か120℃以上に上昇するまで加熱を行え
ばよい。その原因としては、多価アルコールが次ぎに添
加する易加水分解性金属化合物の加水分解性を減少させ
る作用があり、少量の水の溶液中への残存は差支えない
ためと推定される。次にこのようにして脱水を行った溶
液に易加水、分解性金属化合物を添加する。易加水分解
性金属化合物とは、金属アルコキシドが最も代表的であ
り、チタン、ジルコニウム、ニオブ等のアルコキシドが
知られているが、これに限らず、例えば、五塩化ニオブ
や四塩化チタンのような金属塩化物のようなものも用い
ることが可能である。この際の添加方法は特に限定され
ず、脱水が終わった時点の120℃以上の液温の溶液に
添加しても良く、−旦室温近くまで冷却した後添加して
も良い。また、易加水分解性金属化合物を水を含まない
有機溶媒等で希釈した後添加してもよい。易加水分解性
金属化合物を添加した後、攪拌等の操作を行い充分に混
合する。加熱還流等の操作により混合を充分に行なうこ
とも好ましい方法である。
本発明においは、上記したように含水性金属化合物を多
価アルコールに溶解し、溶液を脱水した後、易加水分解
性金属化合物を加えることが必須である。例えば、多価
アルコールに含水性金属化合物と易加水分解性金属化合
物を同時に溶解した場合、易加水分解性金属化合物が分
解し、均一な溶液が得られない。また、多価アルコール
の代わりに、例えばエタノールのような一価のアルコー
ルを用いた場合、加熱により脱水を行うことが困難で、
また、−価のアルコールに金属化合物を安定化させる作
用が無く、均一な溶液を得ることは、困難である。
以上のような方法で、各種金属成分が原子の単位で均一
に混合された、複合酸化物製造用前駆体溶液を調製する
ことができる。前駆体溶液の濃度は、特に限定されない
が、0.1〜50%になるようにその構成成分を調製す
ることが好ましい。
このような前駆体溶液を、例えばスピンコードやディッ
ピング等の手法を用いて基板上に塗布した後熱処理を行
えば、複合酸化物薄膜とすることができる。
次に得られた複合酸化物製造用前駆体溶液から複合酸化
物粉末を得る方法について説明する。
まず、得られた複合酸化物製造用前駆体溶液から多価ア
ルコールを除去する。多価アルコールの除去方法は、特
に限定されず通常の蒸発乾固、噴霧乾燥等を用いること
が出来る。蒸発乾燥を行う場合、攪拌下で行うことが好
ましく、また、減圧下で行ってもよい。
本発明においては、溶媒として用いた多価アルコールの
作用のため、蒸発乾燥時に各金属成分の偏析が抑えられ
、前駆体溶液の均一性を保ったまま多価アルコールの除
去が可能となる。本発明での多価アルコールの作用は明
確ではないが、各金属成分の溶媒として作用するだけで
はなく、一部、各金属成分と化学的な結合を生じており
、そのために偏析が抑えられると考えられる。
次に溶媒を除去した試料を熱処理する。熱処理温度は、
目的とする複合酸化物の結晶構造及び生成のしやすさに
よって大きく異なるが通常400℃以上を必要とする。
熱処理の目的は、まず各金属成分と化学的な結合を生じ
ていると考えられる多価アルコールを分解することであ
り、次に、目的とする複合酸化物の構造形成のため結晶
化させることにある。焼成温度が4(10℃より低い場
合、目的とする複合酸化物は得にくく、また、多価アル
コールが分解して生じた炭素が残留する可能性があるた
め好ましくない。例えば、ペロプスカイト型複合酸化物
を例にとると600℃以上であればよく、好ましくは7
00〜900℃である。上記焼成時間は、酸化性雰囲気
で109〜10時間である。
また、前記した前駆体溶液をそのまま噴霧熱分解するこ
とにより複合酸化物微粉末とすることができる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、含水性
金属化合物及び溶媒の脱水に複雑な操作を行うことなく
易加水分解性金属化合物を原料として均一な前駆体溶液
を調製でき、更にこの前駆体の熱処理により微細で粒度
分布の均一な複合酸化物粉末が得られる。
[実施例〕 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。
実施例1 ペロプスカイト型PMN粉末製造用前駆体溶液の調製 攪拌器を備えた200m1四つロフラスコに酢酸鉛三水
和物5.69g 、酢酸マグネシウム四水和物1.07
g1工チレングリコール100m1を加え攪拌溶解した
。得られた溶液をオイルバスを用い窒素気流下で加熱し
た。i&温が100℃を越えたあたりで沸騰が始まり、
溶液中の水分の減少とともに液温か上昇した。液温が1
50℃になったところで加熱を止め室温まで冷却した。
次にニオブペンタエトキシド3.18 gを添加し、攪
拌混合して透明な前駆体溶液を得た。
ペロブスカイト型PMN粉末の調製 上記操作により得られた前駆体溶液を、エチレングリコ
ールの留出温度で加熱し溶媒であるエチレングリコール
を留出させて蒸発乾固し固形物を得た。この固形物をア
ルミナルツボに移し、電気炉にて、空気中400℃で3
0分間熱分解した後、更に昇温し850℃で2時間焼成
した。得られた粉末はX線回折の結果、PbCHgt/
s Nbzis ) Osペロブスカイト相を示すピー
クと微量のパイロクロア棺の存在を示すピーク(R強ピ
ークのピーク強度比でl/20以下)が観察された。
実施例2 ペロブスカイト型PT−PMN−PIN粉末製造用前駆
体の調製 攪拌器を備えた200*I四つロフラスコに酢酸鉛三水
和物5.69 g、酢酸マグネシウム四水和物0.21
5g1酢酸ニツケル四水和物0.747g、エチレング
リコール1ocalを加え攪拌溶解した。得られた溶液
をオイルバスを用い窒素気流下で加熱した。液温が10
0℃を越えたあたりで沸騰が始まり、溶液中の水分の減
少とともに液温か上昇した。液温が150℃になったと
ころで加熱を止め室温まで冷却した。次にニオブペンタ
エトキシド2.55 g、チタンテトラエトキシド0.
684gを添加し、攪拌下で混合を行い透明な前駆体溶
液を得た。
ペロブスカイト12PT−PMN−PNN粉末の調製上
記操作により得ら′れた前駆体溶液をエチレングリコー
ルの留出温度で加熱し、溶媒であるエチレングリコール
を留出させ蒸発乾固を行い固形物を得た。固形物をアル
ミナルツボに移し、電気炉にて空気中4.00℃で30
分間熱分解した後、更に昇温し850℃で2時間焼成し
た。得られた粉末はX線回折の結果、PT−PMN−P
NNが固溶したペロブスカイト相を示すピークと微量の
パイロクロア相の存在を示すピーク(最強ピークのピー
ク強度比でl/20以下)が観察された。
比較f!41 ペロブスカイト弯PMN粉末製造用前駆体溶液の調製 攪拌器を備えた200m1四つロフラスコにエチレング
リコール100m1をいれ、酢酸鉛三水和物5.69g
1酢酸マグネシウム四水和物1.07 g、ニオブペン
タエトキシド3.18 gを同時に添加し、オイルバス
を用いて窒素気流下で加熱攪拌を行った。溶液は白濁し
たままで、透明な前駆体溶液は得られなかった。
ペロブスカイト型PMN粉末の調製 上記操作により得られた白濁した前駆体溶液をエチレン
グリコールの留出温度で加熱し溶媒であるエチレングリ
コールを留出させ蒸発乾固を行い、固形物を得た。固形
物をアルミナルツボに移し、電気炉にて空気中400℃
で30分間熱分解した後、更に昇温し850℃で2時間
焼成した。生成した粉末はX線回折の結果、PMNペロ
ブスカイト相を示すピークと多量のパイロクロア相の存
在を示すピーク(最強ピークのピーク強度比で10:3
)が観察された。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1におけるPMN粉末のエックス線回
折のチャート図を示す。第2図は、比較例1におけるP
MN粉末のエックス線回折のチャート図を示す。図中・
印はPINペロブスカイト相を示すピークを、ム印はパ
イロクロア相を示すピークを示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1種以上の含水性金属化合物を多価アルコールに
    溶解し、該混合溶液を加熱脱水し、1種以上の易加水分
    解性金属化合物をこれに加え溶解混合することを特徴と
    する複合酸化物前駆体の製造方法。
  2. (2)1種以上の含水性金属化合物を多価アルコールに
    溶解し、該混合溶液を加熱脱水し、1種以上の易加水分
    解性金属化合物をこれに加え溶解混合した複合酸化物前
    駆体溶液から多価アルコールを除去したものを加熱処理
    することを特徴とする複合酸化物の製造方法。
JP28180889A 1989-10-31 1989-10-31 複合酸化物の製造方法 Pending JPH03146407A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004149391A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Nippon Shokubai Co Ltd 金属酸化物膜形成用組成物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004149391A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Nippon Shokubai Co Ltd 金属酸化物膜形成用組成物

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