JPH0455306A - 金属酸化物の製造方法 - Google Patents
金属酸化物の製造方法Info
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- JPH0455306A JPH0455306A JP16432890A JP16432890A JPH0455306A JP H0455306 A JPH0455306 A JP H0455306A JP 16432890 A JP16432890 A JP 16432890A JP 16432890 A JP16432890 A JP 16432890A JP H0455306 A JPH0455306 A JP H0455306A
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- energy
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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。
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、金属酸化物の新規な製造方法に関するもので
ある。さらに詳しくいえば、本発明は電子材料や酸化物
セラミックス材料などとして有用な金属酸化物を、レー
ザー光などのエネルギー線を用いて、金属化合物の蒸気
から、安価にかつ極めて効率よく製造する方法に関する
ものである。
ある。さらに詳しくいえば、本発明は電子材料や酸化物
セラミックス材料などとして有用な金属酸化物を、レー
ザー光などのエネルギー線を用いて、金属化合物の蒸気
から、安価にかつ極めて効率よく製造する方法に関する
ものである。
従来の技術
従来、金属酸化物は種々の特性を有することから、例え
ば電子材料や酸化物セラミックス材料などとして幅広く
用いられている。
ば電子材料や酸化物セラミックス材料などとして幅広く
用いられている。
該金属酸化物の製造方法としては、これまで種々の方法
が知られており、その一つに気相から金属酸化物を生成
させる方法、例えばＣＶＤ法などが知られている。しか
しながら、このような従来の気相からの生成方法におい
ては、金属原子を気相中で高濃度に生成させることが困
難であるため、効率的に金属酸化物を得ることがむつか
しい上に、レーザー光、定常光、プラズマ、電子ビーム
、熱などのエネルギーを大量に投入する必要があり、製
造コストが高くつくのを免れず、かつ省エネルギーの面
でも問題があった。
が知られており、その一つに気相から金属酸化物を生成
させる方法、例えばＣＶＤ法などが知られている。しか
しながら、このような従来の気相からの生成方法におい
ては、金属原子を気相中で高濃度に生成させることが困
難であるため、効率的に金属酸化物を得ることがむつか
しい上に、レーザー光、定常光、プラズマ、電子ビーム
、熱などのエネルギーを大量に投入する必要があり、製
造コストが高くつくのを免れず、かつ省エネルギーの面
でも問題があった。
他方、金属化合物の蒸気を分解して、金属微粒子を製造
する方法が知られており、例えば気相から金属微粒子を
堆積物として析出させる方法（特開昭６０−５１５３９
号公報）や有機金属化合物レーザー光を用いて分解する
方法〔「ケミストリー・アンド・インダストリー（Ｃｈ
ｅｗ、 ａｎｄ ｌｎｄ、）第１５巻、第２４７ページ
（１９８５年）」〕などが知られている。
する方法が知られており、例えば気相から金属微粒子を
堆積物として析出させる方法（特開昭６０−５１５３９
号公報）や有機金属化合物レーザー光を用いて分解する
方法〔「ケミストリー・アンド・インダストリー（Ｃｈ
ｅｗ、 ａｎｄ ｌｎｄ、）第１５巻、第２４７ページ
（１９８５年）」〕などが知られている。
しかしながら、従来の金属化合物の蒸気を分解する方法
は、例えば、レーザー光の場合、１分子の金属微粒子を
生成させるｔ；めに、少なくともｌ光子のエネルギーが
必要であり、高価なレーザー光の多大なエネルギーを要
し、また、反応の制御が困難であり、さらに、副生物の
生成などの問題があるため、経済的及び品質的に不利で
あった。
は、例えば、レーザー光の場合、１分子の金属微粒子を
生成させるｔ；めに、少なくともｌ光子のエネルギーが
必要であり、高価なレーザー光の多大なエネルギーを要
し、また、反応の制御が困難であり、さらに、副生物の
生成などの問題があるため、経済的及び品質的に不利で
あった。
発明が解決しようとする課題
本発明は金属酸化物を、レーザー光などのエネルギー源
を用いて、金属化合物の蒸気から安価に、かつ極めて効
率よく製造する方法を提供することを目的としてなされ
Ｉこものである。
を用いて、金属化合物の蒸気から安価に、かつ極めて効
率よく製造する方法を提供することを目的としてなされ
Ｉこものである。
課題を解決するための手段
本発明者らは、先に金属化合物の蒸気から高純度の金属
微粒子を得る方法について鋭意研究を重ね、特定濃度以
上のガス状金属化合物に、特定のエネルギー密度以上の
エネルギー線を照射すれば、極めてエネルギー効率良く
、経済的有利に金属微粒子が得られることを見い出し、
さらに、特定濃度以上のガス状の有機金属化合物の系内
に、該有機金属化合物と金属成分を異にするガス状の他
の金属化合物を存在させて、これに特定のエネルギー密
度以上のエネルギー線を照射することにより、極めてエ
ネルギー効率良く、経済的有利に複合金属化合物が得ら
れることを見い出した。
微粒子を得る方法について鋭意研究を重ね、特定濃度以
上のガス状金属化合物に、特定のエネルギー密度以上の
エネルギー線を照射すれば、極めてエネルギー効率良く
、経済的有利に金属微粒子が得られることを見い出し、
さらに、特定濃度以上のガス状の有機金属化合物の系内
に、該有機金属化合物と金属成分を異にするガス状の他
の金属化合物を存在させて、これに特定のエネルギー密
度以上のエネルギー線を照射することにより、極めてエ
ネルギー効率良く、経済的有利に複合金属化合物が得ら
れることを見い出した。
本発明者らは、さらに鋭意研究を進めた結果、特定濃度
以上のガス状の吸熱的な分解反応を起こす金属化合物の
系内に、含酸素化合物を含有させて、これに特定のエネ
ルギー密度以上のエネルギー線を照射することにより、
所望の金属酸化物を少ない投入エネルギーでもって、安
価に、かつ極めて効率よく製造することができ、しかも
酸化物の生成量を容易に制御しうろことを見い出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。
以上のガス状の吸熱的な分解反応を起こす金属化合物の
系内に、含酸素化合物を含有させて、これに特定のエネ
ルギー密度以上のエネルギー線を照射することにより、
所望の金属酸化物を少ない投入エネルギーでもって、安
価に、かつ極めて効率よく製造することができ、しかも
酸化物の生成量を容易に制御しうろことを見い出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、１ｍ１２当り１０’″分子以上の
濃度のガス状の吸熱的な分解反応を起こす金属化合物の
系内に、ガス状の含酸素化合物を存在させ、この系内の
一部にｌ ｃｍ”当り１０−’ジュール以上のエネルギ
ー密度のエネルギー線を照射して、系内の一部に該金属
化合物に起因する高濃度の活性種を生成させ、次いでこ
の活性種により引き起こされる金属化合物と含酸素化合
物との発熱的な連鎖反応により、金属酸化物を生成させ
ることを特徴とする金属酸化物の製造方法を提供するも
のである。
濃度のガス状の吸熱的な分解反応を起こす金属化合物の
系内に、ガス状の含酸素化合物を存在させ、この系内の
一部にｌ ｃｍ”当り１０−’ジュール以上のエネルギ
ー密度のエネルギー線を照射して、系内の一部に該金属
化合物に起因する高濃度の活性種を生成させ、次いでこ
の活性種により引き起こされる金属化合物と含酸素化合
物との発熱的な連鎖反応により、金属酸化物を生成させ
ることを特徴とする金属酸化物の製造方法を提供するも
のである。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明方法において用いられる金属化合物については、
ガス状になるものであり、かつ金属原子にまで分解する
際に吸熱反応を起こすものであればよく、特に制限はな
い。このような金属化合物としては、例えば鉄ペンタカ
ルボニル、クロムヘキサカルボニル、テトラカルボニル
ニッケル、モリブデンヘキサカルボニル、タングステン
へキサカルボニル、マンガンデカカルボニル、コバルト
オクタカルボニルなどの金属カルボニル化合物が挙げら
れる。これらの金属化合物の中で、連鎖的分解反応の円
滑な開始、進行のために原料濃度を高くできる蒸気圧の
比較的高いもの、例えば鉄ペンタカルボニル及びテトラ
カルボニルニッケル、特に鉄ペンタカルボニルが好適で
ある。
ガス状になるものであり、かつ金属原子にまで分解する
際に吸熱反応を起こすものであればよく、特に制限はな
い。このような金属化合物としては、例えば鉄ペンタカ
ルボニル、クロムヘキサカルボニル、テトラカルボニル
ニッケル、モリブデンヘキサカルボニル、タングステン
へキサカルボニル、マンガンデカカルボニル、コバルト
オクタカルボニルなどの金属カルボニル化合物が挙げら
れる。これらの金属化合物の中で、連鎖的分解反応の円
滑な開始、進行のために原料濃度を高くできる蒸気圧の
比較的高いもの、例えば鉄ペンタカルボニル及びテトラ
カルボニルニッケル、特に鉄ペンタカルボニルが好適で
ある。
一方、含酸素化合物としては、酸素元素を含有し、かつ
ガス状になるものであればよく、特に制限はないが、蒸
気圧が高く、かつ分解も容易である化合物が望ましい。
ガス状になるものであればよく、特に制限はないが、蒸
気圧が高く、かつ分解も容易である化合物が望ましい。
このような化合物の中で、酸素若しくは酸素原子を含む
ガス、又はそれぞれ含む化合物、例えば空気、Ｎ、０、
Ｎ０１Ｎｏ、、ＳＯ，などが蒸気圧も高く、生成する金
属原子との反応性も高いので有利である。特に、空気は
取り扱い性やコストなどの点で極めて有利である。これ
らの含酸素化合物は１種用いてもよいし、２種以上を組
み合わせて用いてもよい。
ガス、又はそれぞれ含む化合物、例えば空気、Ｎ、０、
Ｎ０１Ｎｏ、、ＳＯ，などが蒸気圧も高く、生成する金
属原子との反応性も高いので有利である。特に、空気は
取り扱い性やコストなどの点で極めて有利である。これ
らの含酸素化合物は１種用いてもよいし、２種以上を組
み合わせて用いてもよい。
以上のような金属化合物と含酸素化合物とを存在させ、
この系内の一部に以下に述べるレーザーなどのエネルギ
ー線を照射することにより発熱的る。
この系内の一部に以下に述べるレーザーなどのエネルギ
ー線を照射することにより発熱的る。
な連鎖反応が進行し、金属酸化物を生成することができ
る。
る。
ここで、連鎖反応は主として分解反応と酸化反応である
。また「発熱的」とは反応における全熱収支が負になる
ことをいう。
。また「発熱的」とは反応における全熱収支が負になる
ことをいう。
例えば金属化合物として、一般弐Ｍ（Ｃｏ）ｎ （Ｍ
：金属、ｎ：正の有理数）で表わされる化合物と、含酸
素化合物と１．て、一般式ＲｐＯｑ （Ｒ：特に制限が
ないが、窒素原子、イオウ原子などである、ｐ：０又は
正の有理数、ｑ：正の有理数）で表わされる化合物とを
モル比でｌ対Ｘ（Ｘは正の有理数）の割合で混合した系
の反応が Ｍ（Ｃｏ）ｎ ＋ｘＲｐｏｑ −＊ＭＯｒ＋ｙＣＯ＋ｚＣ０２＋Ｒｐｘ 、
・（Ｉ ）（ただし、ｙ−ｎ−Ｘｑ＋ｒ、ｚ−ｘｑ−ｒ
。
：金属、ｎ：正の有理数）で表わされる化合物と、含酸
素化合物と１．て、一般式ＲｐＯｑ （Ｒ：特に制限が
ないが、窒素原子、イオウ原子などである、ｐ：０又は
正の有理数、ｑ：正の有理数）で表わされる化合物とを
モル比でｌ対Ｘ（Ｘは正の有理数）の割合で混合した系
の反応が Ｍ（Ｃｏ）ｎ ＋ｘＲｐｏｑ −＊ＭＯｒ＋ｙＣＯ＋ｚＣ０２＋Ｒｐｘ 、
・（Ｉ ）（ただし、ｙ−ｎ−Ｘｑ＋ｒ、ｚ−ｘｑ−ｒ
。
ｒ：正の有理数）
で表わされるとする。ここで、ＲｐｘはＸモルの含酸素
化合物ＲｐＯｑより生じたｐｘ原子数のＲ原子又はｐｘ
Ｘモル２分子から生じる最も安定な化合物であこの反応
において、ＤＡ＋ＤＩＩ ＤＣＤＤ＜Ｏとなると発熱
反応が起こり、その熱により連鎖反応が進行し、金属酸
化物ＭＯｒが生成する。ここでＤＡはＭ（Ｃｏ）ｎがｌ
＋ｎｃＯに分解する結合解離エネルギーであり、Ｄ８は
ＲｐＯｑがｐＲ＋ （ｑ／２）Ｏｘに分解する結合解離
ｘ 不Ｊｌ／ギーのＸ倍であり、ＤＣはＭとｘ （Ｑ／
２）Ｏ！とからＮｏｒが生成する結合エネルギーであり
、ＤＤはＣＯ８を生成する結合エネルギーとｐｘＲから
最も安定な化合物であるＲｐｘを生成する結合エネルギ
ーの和である。
化合物ＲｐＯｑより生じたｐｘ原子数のＲ原子又はｐｘ
Ｘモル２分子から生じる最も安定な化合物であこの反応
において、ＤＡ＋ＤＩＩ ＤＣＤＤ＜Ｏとなると発熱
反応が起こり、その熱により連鎖反応が進行し、金属酸
化物ＭＯｒが生成する。ここでＤＡはＭ（Ｃｏ）ｎがｌ
＋ｎｃＯに分解する結合解離エネルギーであり、Ｄ８は
ＲｐＯｑがｐＲ＋ （ｑ／２）Ｏｘに分解する結合解離
ｘ 不Ｊｌ／ギーのＸ倍であり、ＤＣはＭとｘ （Ｑ／
２）Ｏ！とからＮｏｒが生成する結合エネルギーであり
、ＤＤはＣＯ８を生成する結合エネルギーとｐｘＲから
最も安定な化合物であるＲｐｘを生成する結合エネルギ
ーの和である。
本発明方法においては、系内における金属化合物の蒸気
濃度は１０”分子／ｍ１２（約０．１Ｔｏｒｒ）以上、
好ましくは１０１分子／ｌｌ１１２以上、より好ましく
は１０１７分子／鱈以上であることが必要である。この
濃度が１０１２分子／ｙａＱより低いと、連鎖開始の活
性種の濃度が低過ぎて、活性種の寿命のある間、含酸素
化合物との反応が起こりにくく、活性種が失活してしま
うので連鎖反応が開始しにくくなる。
濃度は１０”分子／ｍ１２（約０．１Ｔｏｒｒ）以上、
好ましくは１０１分子／ｌｌ１１２以上、より好ましく
は１０１７分子／鱈以上であることが必要である。この
濃度が１０１２分子／ｙａＱより低いと、連鎖開始の活
性種の濃度が低過ぎて、活性種の寿命のある間、含酸素
化合物との反応が起こりにくく、活性種が失活してしま
うので連鎖反応が開始しにくくなる。
この金属化合物の蒸気濃度は、該金属化合物のエネルギ
ーの吸収係数との関係で、適切な条件を選択できる。例
えばエネルギー線の振動数を選択して、吸収効率が大き
い条件で照射を行うときは、該蒸気濃度を小さくしても
連鎖的分解反応は開始する。
ーの吸収係数との関係で、適切な条件を選択できる。例
えばエネルギー線の振動数を選択して、吸収効率が大き
い条件で照射を行うときは、該蒸気濃度を小さくしても
連鎖的分解反応は開始する。
一方、含酸素化合物の系内における濃度については特に
制限はないが、酸素分子（０２）換算で前記金属化合物
の濃度のｌ／２５モル倍以上が好ましく、例えば該金属
化合物としてＦｅ（ＣＯ）、を用いると、ｌ／２５〜１
０／２５モル倍の場合上として四酸化酸鉄（ＦｅｓＯａ
）が、１０／ ２５−７５／ ２５モル倍の場合上とし
てＦｅｎ０４とγ型三酸化二鉄（γ−Ｆｅ、０３）が、
７５／２５モル倍以上の場合上としてγ−Ｆｅ、Ｏ，が
生成する。
制限はないが、酸素分子（０２）換算で前記金属化合物
の濃度のｌ／２５モル倍以上が好ましく、例えば該金属
化合物としてＦｅ（ＣＯ）、を用いると、ｌ／２５〜１
０／２５モル倍の場合上として四酸化酸鉄（ＦｅｓＯａ
）が、１０／ ２５−７５／ ２５モル倍の場合上とし
てＦｅｎ０４とγ型三酸化二鉄（γ−Ｆｅ、０３）が、
７５／２５モル倍以上の場合上としてγ−Ｆｅ、Ｏ，が
生成する。
本発明方法においては、所望に応じ系内に希釈ガスを存
在させてもよい。希釈ガスとしては、例えばヘリウム、
窒素、水素、アルゴンなどを用いることができる。
在させてもよい。希釈ガスとしては、例えばヘリウム、
窒素、水素、アルゴンなどを用いることができる。
この希釈ガスの濃度は、照射するエネルギー線の強度に
より適宜選択されるが、連鎖的な分解反応を起こさせる
ためには低い方がよい。
より適宜選択されるが、連鎖的な分解反応を起こさせる
ためには低い方がよい。
本発明方法において、連鎖開始反応のエネルギーに用い
るエネルギー線については、活性種を高密度に生成させ
るものであればよ−く、特ｌこ制限はない。このような
エネルギー線としては、例えばレーザー光、水銀ランプ
やキセノンランプなどの非コヒーレント光、軌道放射光
、マイクロ波及びＸ線のような放射線などの電磁波、あ
るいはイオンビーム、電子ビーム、プラズマなどが用い
られるが、これらの中でレーザー光、軌道放射光、Ｘ線
が好ましく、特にレーザー光が好適である。
るエネルギー線については、活性種を高密度に生成させ
るものであればよ−く、特ｌこ制限はない。このような
エネルギー線としては、例えばレーザー光、水銀ランプ
やキセノンランプなどの非コヒーレント光、軌道放射光
、マイクロ波及びＸ線のような放射線などの電磁波、あ
るいはイオンビーム、電子ビーム、プラズマなどが用い
られるが、これらの中でレーザー光、軌道放射光、Ｘ線
が好ましく、特にレーザー光が好適である。
このレーザー光としては、大出力のパルスレーザ−から
のものが好ましく、具体的には、紫外領域で発振するエ
キシマ−レーザーや窒素レーｆ−赤外領域で発振する炭
酸ガスレーザー −酸化炭素レーザー、ＹＡＧレーザ−
、ガラスレーザールビーレーザー、アレクサンドライト
レーザーまた可視領域で発振するＹＡＧレーザーなどの
高調波、銅蒸気レーザーや全蒸気レーザー、色素レーザ
ー、アルゴンイオンレーザ−やクリプトンイオンレーザ
−などからのものが挙げられる。
のものが好ましく、具体的には、紫外領域で発振するエ
キシマ−レーザーや窒素レーｆ−赤外領域で発振する炭
酸ガスレーザー −酸化炭素レーザー、ＹＡＧレーザ−
、ガラスレーザールビーレーザー、アレクサンドライト
レーザーまた可視領域で発振するＹＡＧレーザーなどの
高調波、銅蒸気レーザーや全蒸気レーザー、色素レーザ
ー、アルゴンイオンレーザ−やクリプトンイオンレーザ
−などからのものが挙げられる。
−船内に、金属カルボニル化合物は、紫外領域に大きな
吸収を有しているので、前記レーザーのうち、紫外領域
で発振するレーザーを用いると容易に活性種を高密度に
発生させることができる。
吸収を有しているので、前記レーザーのうち、紫外領域
で発振するレーザーを用いると容易に活性種を高密度に
発生させることができる。
エキシマ−レーザーはこのような作用を有するとともに
、エネルギー密度が大きいので特に好適である。また、
炭酸ガスレーザーも、金属カルボニル化合物が赤外領域
にもつ振動単位を多光子励起することにより分解に導く
ことができるため、好ましい。なお、他のレーザーを用
いて励起レベルのない波長で照射しても、一般にレーザ
ーによるブレークダウンを起こさせることができるため
、連鎖的な分解を起こさせることが可能である。
、エネルギー密度が大きいので特に好適である。また、
炭酸ガスレーザーも、金属カルボニル化合物が赤外領域
にもつ振動単位を多光子励起することにより分解に導く
ことができるため、好ましい。なお、他のレーザーを用
いて励起レベルのない波長で照射しても、一般にレーザ
ーによるブレークダウンを起こさせることができるため
、連鎖的な分解を起こさせることが可能である。
本発明におけるエネルギー線は、連続エネルギー線でも
よいが、パルス線が高密度な活性種を容易に発生させる
ことができるので好ましい。
よいが、パルス線が高密度な活性種を容易に発生させる
ことができるので好ましい。
本発明におけるエネルギー線の照射は、エネルギー密度
が高いほど有利である。
が高いほど有利である。
本発明では、照射時間を非常に短くして、単位時間当り
に生成する活性種の濃度を高く保つことが好ましく、こ
れを１０−３秒以内、特に好ましくは、１０−４秒以内
、さらに好ましくは、１０−’秒以内にすることがよい
。この値より照射時間を長くしても活性種の失活が起こ
るため活性種の濃度を高くすることができなくなること
がある。
に生成する活性種の濃度を高く保つことが好ましく、こ
れを１０−３秒以内、特に好ましくは、１０−４秒以内
、さらに好ましくは、１０−’秒以内にすることがよい
。この値より照射時間を長くしても活性種の失活が起こ
るため活性種の濃度を高くすることができなくなること
がある。
また、その際、照射線エネルギー密度は、１ｃｍ”当り
、１０−’ジュール以上、好ましくは１０−”ジュール
以上であればよく、これより少ない密度では連鎖的分解
反応はほとんど關始しない。
、１０−’ジュール以上、好ましくは１０−”ジュール
以上であればよく、これより少ない密度では連鎖的分解
反応はほとんど關始しない。
また、このエネルギー線の照射は、照射する金属化合物
の吸収係数（エネルギー線がレーザー光などの光である
場合は、モル吸光係数）が大きい条件で実施するのが望
ましい。例えば鉄ペンタカルボニルを原料として用いる
ときは、波長約１９６ｎｍ付近で吸収係数の極大値があ
り、この場合、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマ−レー
ザーを使用するのが、好適である。
の吸収係数（エネルギー線がレーザー光などの光である
場合は、モル吸光係数）が大きい条件で実施するのが望
ましい。例えば鉄ペンタカルボニルを原料として用いる
ときは、波長約１９６ｎｍ付近で吸収係数の極大値があ
り、この場合、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマ−レー
ザーを使用するのが、好適である。
このようなエネルギー線の照射によって、系内の一部に
、１０１ｓ個／ｍＱ以上、好ましくは１０目個／−以上
の高濃度の活性種が発生し、活性種により引き起こされ
る発熱的な連鎖反応が逐次的に起こり、瞬間的に金属化
合物がほとんど完全に分解し、金属活性種と酸素とが反
応して、金属酸化物の微粒子が生成する。
、１０１ｓ個／ｍＱ以上、好ましくは１０目個／−以上
の高濃度の活性種が発生し、活性種により引き起こされ
る発熱的な連鎖反応が逐次的に起こり、瞬間的に金属化
合物がほとんど完全に分解し、金属活性種と酸素とが反
応して、金属酸化物の微粒子が生成する。
まｔ；、本発明では、前お金属化合物の他、本発明の目
的をそこなわない範囲で他の金属化合物を存在させるこ
とができる。このような金属化合物は、ガス状になるも
のであればよく、特に制限はない。該他の金属化合物と
しては、例えば鉛、ビスマス、タリウム、亜鉛、アルミ
ニウム、カドミウム、水銀、金、銀、白金、コバルト、
ニッケル、鉄、スズ、ケイ素、ゲルマニウムなどの金属
又は半金属のアルキル基などとの間の金属−炭素結合を
有する有機金属化合物及びこれらの金属や半金属の水素
化物、アルコキシド、カルボニル化物、メタロセン化物
、ハロゲン化物、水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、
硫化物などが挙げられ、これらの金属化合物は１種用い
てもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
的をそこなわない範囲で他の金属化合物を存在させるこ
とができる。このような金属化合物は、ガス状になるも
のであればよく、特に制限はない。該他の金属化合物と
しては、例えば鉛、ビスマス、タリウム、亜鉛、アルミ
ニウム、カドミウム、水銀、金、銀、白金、コバルト、
ニッケル、鉄、スズ、ケイ素、ゲルマニウムなどの金属
又は半金属のアルキル基などとの間の金属−炭素結合を
有する有機金属化合物及びこれらの金属や半金属の水素
化物、アルコキシド、カルボニル化物、メタロセン化物
、ハロゲン化物、水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、
硫化物などが挙げられ、これらの金属化合物は１種用い
てもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの金属化合物においては、分解反応が発熱反応で
あるもの、結合解離エネルギーが小さいもの、蒸気圧が
比較的高いものが好ましい。このようなものとしては、
前記テトラメチル船、トリメチルビスマス、トリメチル
タリウムなどの有機金属化合物以外に、金属ハロゲン化
物が蒸気圧が大きい点で好ましい。このように他の金属
化合物を用いれば、複数の金属から成る金属酸化物か得
られる。
あるもの、結合解離エネルギーが小さいもの、蒸気圧が
比較的高いものが好ましい。このようなものとしては、
前記テトラメチル船、トリメチルビスマス、トリメチル
タリウムなどの有機金属化合物以外に、金属ハロゲン化
物が蒸気圧が大きい点で好ましい。このように他の金属
化合物を用いれば、複数の金属から成る金属酸化物か得
られる。
このようにして得られる金属酸化物の微粒子の径は、Ｉ
ｐｒａ以下であるが、大部分は１３μ重以下の粒子で構
成されている。
ｐｒａ以下であるが、大部分は１３μ重以下の粒子で構
成されている。
発明の効果
本発明方法によると、ガス状の含酸素化合物の存在下、
ガス状の金属酸化物に、ｌパルスのエネルギー線を照射
することにより、金属酸化物を少ない投入エネルギーで
もって、安価にかつ極めて効率よく製造することができ
、しかも気相中で金属化合物が分解すると同時に、酸素
による酸化反応が起こるため、金属酸化物が容易に得ら
れる上、酸素の量のコントロールが容易なので、金属酸
化物の量を制御することが容易である。
ガス状の金属酸化物に、ｌパルスのエネルギー線を照射
することにより、金属酸化物を少ない投入エネルギーで
もって、安価にかつ極めて効率よく製造することができ
、しかも気相中で金属化合物が分解すると同時に、酸素
による酸化反応が起こるため、金属酸化物が容易に得ら
れる上、酸素の量のコントロールが容易なので、金属酸
化物の量を制御することが容易である。
本発明方法で得られた金属酸化物は、例えば電子材料や
セラミック材料などとして好適に用いられる。
セラミック材料などとして好適に用いられる。
実施例
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。
実施ｆ１１
１００ｍ１２のガラス製反応容器に、鉄ペンタカルボニ
ルを、その蒸気濃度が８．３Ｘ １０”分子／ ｍｆｆ
（２５Ｔｏｒｒ）になるように入れ、さらに酸素をその
濃度が３．５Ｘ １０” （ｌｏ、６Ｔｏｒｒ）分子／
ｍＱになるように混入したのち、これにＡｒＦエキシマ
−レーザーからのレーザー光（１９３ｎｏ＋）を合成石
英製の窓を通してｌパルス（１０−”秒間）だけ照射し
たところ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、−気に
爆発的な連鎖反応が起こり、黒色生成物の四酸化酸鉄の
微粒子１０ｍｇが生成した。この際のレーザー光のエネ
ルギー密度は５．０Ｘ １０−”Ｊ／ ｃｍ”であり、
照射強度は２００ｍＪであった。
ルを、その蒸気濃度が８．３Ｘ １０”分子／ ｍｆｆ
（２５Ｔｏｒｒ）になるように入れ、さらに酸素をその
濃度が３．５Ｘ １０” （ｌｏ、６Ｔｏｒｒ）分子／
ｍＱになるように混入したのち、これにＡｒＦエキシマ
−レーザーからのレーザー光（１９３ｎｏ＋）を合成石
英製の窓を通してｌパルス（１０−”秒間）だけ照射し
たところ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、−気に
爆発的な連鎖反応が起こり、黒色生成物の四酸化酸鉄の
微粒子１０ｍｇが生成した。この際のレーザー光のエネ
ルギー密度は５．０Ｘ １０−”Ｊ／ ｃｍ”であり、
照射強度は２００ｍＪであった。
生成しｔ；微粒子のＸ線回折測定を行ったところ、第１
表に示すピークか、それぞれの強度比で観測された。こ
の表より四酸化酸鉄が生成していることが明らかとなっ
た。
表に示すピークか、それぞれの強度比で観測された。こ
の表より四酸化酸鉄が生成していることが明らかとなっ
た。
第 １ 表
四酸化酸鉄の文献値
実施例２
１００＋＊Ｑのガラス製反応容器に、鉄ペンタカルボニ
ルを、その蒸気濃度が８．３Ｘ １０′７分子／ ｍ＋
２（２５Ｔｏｒｒ）になるように入れ、さらに酸素をそ
の濃度が２．８ｘ ｌ Ｑ Ｉ １分子／ ＋ａ１２（
８５Ｔｏｒｒ）になるように混入したのち、これにＡｒ
Ｆエキシマ−レーザーからのレーザー光（１９３ｎｍ）
を合成石英製の窓を通してｌパルス（１０１秒間）だけ
照射したところ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、
−気に爆発的な連鎖反応が起こり、赤色生成物のγ型三
酸化二鉄の微粒子１１ｍ＋９が生成した。この際のレー
ザー光のエネルギー密度は５．ＯＸ １０−”Ｊ／ ｃ
がであり、照射強度は２００ｗ＋Ｊであった。
ルを、その蒸気濃度が８．３Ｘ １０′７分子／ ｍ＋
２（２５Ｔｏｒｒ）になるように入れ、さらに酸素をそ
の濃度が２．８ｘ ｌ Ｑ Ｉ １分子／ ＋ａ１２（
８５Ｔｏｒｒ）になるように混入したのち、これにＡｒ
Ｆエキシマ−レーザーからのレーザー光（１９３ｎｍ）
を合成石英製の窓を通してｌパルス（１０１秒間）だけ
照射したところ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、
−気に爆発的な連鎖反応が起こり、赤色生成物のγ型三
酸化二鉄の微粒子１１ｍ＋９が生成した。この際のレー
ザー光のエネルギー密度は５．ＯＸ １０−”Ｊ／ ｃ
がであり、照射強度は２００ｗ＋Ｊであった。
生成した微粒子のＸ線回折測定を行ったところ、第２表
に示すピークが、それぞれの強度比で観測された。この
表よりγ型三酸化二鉄が生成していることが明らかとな
った。
に示すピークが、それぞれの強度比で観測された。この
表よりγ型三酸化二鉄が生成していることが明らかとな
った。
第 ２ 表
γ型三酸化二鉄の文献値
実施ｆ１３
１００ｍ（２のガラス製反応容器に、鉄ペンタカルボニ
ルを、その蒸気濃度が８．３Ｘ １０”分子／ ｍ＋２
（２５Ｔｏｒｒ）になるように入れ、さらに酸素をその
濃度が１．３ｘｌＱ１Ｍ分子／ ｍ１２（４０Ｔｏｒｒ
）になるように混入したのち、これにＡｒＦエキシマ−
レーザーからのレーザー光（１９３ｎｍ）を合成石英製
の窓を通してｌパルス（１０１秒間）だけ照射したとこ
ろ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、−気に爆発的
な連鎖反応が起こり、黒褐色生成物の四酸化酸鉄とγ型
三酸化二鉄との混合物から成る微粒子が生成した。この
際のレーザー光のエネルギー密度は５．ＯＸ １０−”
Ｊ／ｃｌｌ＋２であり、照射強度は２００ｍＪであった
。
ルを、その蒸気濃度が８．３Ｘ １０”分子／ ｍ＋２
（２５Ｔｏｒｒ）になるように入れ、さらに酸素をその
濃度が１．３ｘｌＱ１Ｍ分子／ ｍ１２（４０Ｔｏｒｒ
）になるように混入したのち、これにＡｒＦエキシマ−
レーザーからのレーザー光（１９３ｎｍ）を合成石英製
の窓を通してｌパルス（１０１秒間）だけ照射したとこ
ろ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、−気に爆発的
な連鎖反応が起こり、黒褐色生成物の四酸化酸鉄とγ型
三酸化二鉄との混合物から成る微粒子が生成した。この
際のレーザー光のエネルギー密度は５．ＯＸ １０−”
Ｊ／ｃｌｌ＋２であり、照射強度は２００ｍＪであった
。
実施例４
１００＋Ｑのガラス製反応容器に、鉄ペンタカルボニル
を、その蒸気濃度が６．５ＸｌＯ”分子／ ＋＊Ｑ（２
０Ｔｏｒｒ）になるように入れ、さらに酸素をその濃度
が６．５ｘｌＱ１１分子／ ｙｒＱ （１９９Ｔｏｒｒ
）になるように混入したのち、これにＡｒＦエキシマ−
レーザーからのレーザー光（１９３ｎｍ）を合成石英製
の窓を通してｌパルス（１０１秒間）だけ照射したとこ
ろ、橙色の強い発光を伴いながら、−気に連鎖的な爆発
反応が起こり、粒径０．５μ票以下の金属酸化物である
酸化鉄９１１９が生成した。この際のレーザー光のエネ
ルギー密度は２．５Ｘ １Ｏ−２Ｊ／ ｃｒｔｒ″であ
り、照射強度は１０００１Ｊであっｔ；。
を、その蒸気濃度が６．５ＸｌＯ”分子／ ＋＊Ｑ（２
０Ｔｏｒｒ）になるように入れ、さらに酸素をその濃度
が６．５ｘｌＱ１１分子／ ｙｒＱ （１９９Ｔｏｒｒ
）になるように混入したのち、これにＡｒＦエキシマ−
レーザーからのレーザー光（１９３ｎｍ）を合成石英製
の窓を通してｌパルス（１０１秒間）だけ照射したとこ
ろ、橙色の強い発光を伴いながら、−気に連鎖的な爆発
反応が起こり、粒径０．５μ票以下の金属酸化物である
酸化鉄９１１９が生成した。この際のレーザー光のエネ
ルギー密度は２．５Ｘ １Ｏ−２Ｊ／ ｃｒｔｒ″であ
り、照射強度は１０００１Ｊであっｔ；。
生成した微粒子をＸ線回折測定を行ったところ、γ型三
酸化二鉄であることが分かった。
酸化二鉄であることが分かった。
比較例１
実施例１において、酸素を混入させなかったこと以外は
、実施例１と同様にして実施したところ、連鎖的な分解
反応は進行しなかった。
、実施例１と同様にして実施したところ、連鎖的な分解
反応は進行しなかった。
比較例２
実施例１において、鉄ペンタカルボニルの蒸気濃度を３
．３Ｘ １０１４分子／ ｍｆｆ（０，０１Ｔｏｒｒ）
とした以外は、実施例１と同様にして実施したところ、
連鎖的な爆発反応は観測されなかった。
．３Ｘ １０１４分子／ ｍｆｆ（０，０１Ｔｏｒｒ）
とした以外は、実施例１と同様にして実施したところ、
連鎖的な爆発反応は観測されなかった。
比較例３
実施例１において、レザー光の照射をエネルギー密度７
．５Ｘ １０−’Ｊ／ ｃｍ”、照射強度０ 、３ｒｒ
ｒ Ｊ （７） ％ 件”Ｃ’行った以外は、実施例１
と同様にして実施したところ、連鎖的な分解反応は進行
しなかった。
．５Ｘ １０−’Ｊ／ ｃｍ”、照射強度０ 、３ｒｒ
ｒ Ｊ （７） ％ 件”Ｃ’行った以外は、実施例１
と同様にして実施したところ、連鎖的な分解反応は進行
しなかった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １ｍｌ当り１０＾１＾５分子以上の濃度のガス状の
吸熱的な分解反応を起こす金属化合物の系内に、ガス状
の含酸素化合物を存在させ、この系内の一部に１ｃｍ＾
２当り１０＾−＾４ジュール以上のエネルギー密度のエ
ネルギー線を照射して、系内の一部に該金属化合物に起
因する高濃度の活性種を生成させ、次いでこの活性種に
より引き起こされる金属化合物と含酸素化合物との発熱
的な連鎖反応により、金属酸化物を生成させることを特
徴とする金属酸化物の製造方法。 ２ 金属化合物が鉄ペンタカルボニルであり、金属酸化
物が四酸化三鉄又はγ−三酸化二鉄である請求項１記載
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16432890A JPH0455306A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 金属酸化物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16432890A JPH0455306A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 金属酸化物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455306A true JPH0455306A (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=15791081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16432890A Pending JPH0455306A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 金属酸化物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0455306A (ja) |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP16432890A patent/JPH0455306A/ja active Pending
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