JPH0524860B2 - - Google Patents
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- JPH0524860B2 JPH0524860B2 JP21170585A JP21170585A JPH0524860B2 JP H0524860 B2 JPH0524860 B2 JP H0524860B2 JP 21170585 A JP21170585 A JP 21170585A JP 21170585 A JP21170585 A JP 21170585A JP H0524860 B2 JPH0524860 B2 JP H0524860B2
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- aqueous solution
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
技術分野
本発明は、ABO3型ペロブスカイト型酸化物
(ただし、AはPbを示し、BはTiおよび/または
Zrからなる群から選ばれた少なくとも1種の元
素を表わす)の製造方法に関するものである。さ
らに具体的には、本発明はABO3型ペロブスカイ
ト型酸化物の前駆体をしゆう酸塩沈殿として、し
ゆう酸水溶液をPbおよびB元素イオンを含有す
る水溶液に添加して生成せしめる反応において、
しゆう酸の添加量を水溶液中に存在するA元素
(Pb)1モル当り0.96から1.04モル、好ましくは
0.98から1.02モル、更に好ましくは0.99から1.01
モルに、B元素(Tiおよび/またはZr)1モル
当り0.48から0.52モル、好ましくは0.49から0.51
モル、更に好ましくは0.495から0.505モルの範囲
に設定することを特徴とする該しゆう酸塩沈殿の
製造において、該水溶液中に存在するPb1モルに
対して1モル、Tiおよび/またはZr1モルに対し
て0.5モルなる化学量論比を達成する量のしゆう
酸を水溶液の形で該元素群を含む水溶液に接触せ
しめることで最良の効果が得られることを特徴と
する該酸化物の製法に関する。BACKGROUND TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an ABO 3 type perovskite oxide (where A represents Pb and B represents Ti and/or
The present invention relates to a method for producing Zr (representing at least one element selected from the group consisting of Zr). More specifically, the present invention relates to a reaction in which a precursor of an ABO 3 type perovskite oxide is produced as an oxalate precipitate by adding an oxalic acid aqueous solution to an aqueous solution containing Pb and B element ions.
The amount of oxalic acid added is 0.96 to 1.04 mol, preferably 0.96 to 1.04 mol per mol of element A (Pb) present in the aqueous solution.
0.98 to 1.02 mol, more preferably 0.99 to 1.01
0.48 to 0.52 mol, preferably 0.49 to 0.51 mol per mol of B element (Ti and/or Zr)
mol, more preferably in the range of 0.495 to 0.505 mol. oxalic acid in an amount to achieve a stoichiometric ratio of 0.5 mole to the aqueous solution containing the element group, the best effect is obtained by contacting the aqueous solution containing the element group. .
更に、本発明は該水溶液中に存在すべき、Pb,
Tiおよび/またはZrが硝酸塩として供給される
ことを特徴とする該酸化物の製法に関する。 Furthermore, the present invention provides Pb, which should be present in the aqueous solution.
The present invention relates to a method for producing the oxide, characterized in that Ti and/or Zr are supplied as nitrates.
更に、本発明は上記の特徴ある製法を採用する
ことで、粉体特性に優れた該酸化物粉末を優れた
反応再現性のもとで製造する方法に関する。 Furthermore, the present invention relates to a method for producing the oxide powder having excellent powder characteristics with excellent reaction reproducibility by employing the above-mentioned characteristic production method.
ABO3型ペロブスカイト型酸化物は、それ自身
あるいは2種以上のこれらの酸化物の固溶体の形
で、圧電体材料や焦電体材料として広く使用され
ている材料である。 ABO 3 type perovskite oxides are widely used as piezoelectric materials and pyroelectric materials, either by themselves or in the form of a solid solution of two or more of these oxides.
これらの材料のほとでどは、その粉末を焼き固
めた焼結体として製品化されている。その場合の
品質は焼結の度合で著しく左右されるものであ
り、従つて良好な焼結体を与えるべき原材料とし
て粉体特性の優れた粉末が望まれている。 Most of these materials are commercialized as sintered bodies made by baking and solidifying their powders. In this case, the quality is significantly influenced by the degree of sintering, and therefore, a powder with excellent powder characteristics is desired as a raw material for producing a good sintered body.
先行技術
ペロブスカイト型酸化物の製造方法としては、
下記の様な方法が知られている。Prior art As a method for producing perovskite-type oxides,
The following methods are known.
(1) 各成分元素の酸化物粉末を混合し、この混合
物を高温に加熱して固相反応を起させる方法。(1) A method in which oxide powders of each component element are mixed and the mixture is heated to a high temperature to cause a solid phase reaction.
(2) 各成分元素のイオンを含む水溶液中にしゆう
酸を滴下して各成分元素をしゆう酸塩として共
沈させ、この共沈しゆう酸塩を熱分解する方法
(例えば、米国特許第3352632号)。(2) A method in which oxalic acid is dropped into an aqueous solution containing ions of each component element to coprecipitate each component element as an oxalate salt, and the coprecipitated oxalate salt is thermally decomposed (for example, US Pat. No. 3352632).
(3) 各成分元素のアルコキシドの混合物を加水分
解して共沈させ、この共沈加水分解物を熱分解
する方法(例えば、特開昭60−86022号公報)。(3) A method in which a mixture of alkoxides of each component element is hydrolyzed, coprecipitated, and the coprecipitated hydrolyzate is thermally decomposed (for example, JP-A-60-86022).
(4) 水酸化鉛や水酸化ジルコニウムを予めアンモ
ニア水を用いて合成し、これに四塩化チタン溶
液を加えてアンモニア水で沈殿させる多段湿式
合成法(窯業協会昭和60年之会予稿集)
しかしながら、これらの方法には何らかの問題
点があつて、必ずしも満足すべきものとはいい難
い。たとえば、(1)の固相反応は高温かつ長時間が
必要であるといの製造工程上の問題があるばかり
でなく、製品粉末にも問題がある。すなわち、こ
の方法で得られる粉末は焼結し難く、従つて焼結
のためには高温の採用あるいは焼結促進剤の使用
が必要となるからである。(2)の共沈法には、各成
分のしゆう酸塩の共沈媒体である水に対する溶解
度が異なるので各成分を希望成分比で共沈させる
ことが困難であつて、単一相の組成のものが得難
いという欠点がある。また、(3)の共沈法は高純度
で均一性の高い製品が得られるという利点がある
けれども、各成分をアルコキシドとして利用する
ところからその製造が容易ではないという欠点を
免れない。また、(4)の多段湿式法は廉価な材料を
用いる方法ではあるが、仮焼品は粉砕工程を経て
焼結させる必要がある。(4) A multi-stage wet synthesis method in which lead hydroxide and zirconium hydroxide are synthesized in advance using aqueous ammonia, a titanium tetrachloride solution is added thereto, and the mixture is precipitated with aqueous ammonia (Ceramics Association 1985 Conference Proceedings) However, However, these methods have some problems and are not necessarily satisfactory. For example, the solid phase reaction (1) not only has problems with the manufacturing process, such as requiring high temperatures and long periods of time, but also has problems with the product powder. That is, the powder obtained by this method is difficult to sinter, and therefore requires the use of high temperatures or the use of a sintering accelerator for sintering. In the coprecipitation method (2), it is difficult to coprecipitate each component in the desired ratio because the oxalates of each component have different solubility in water, which is the coprecipitation medium. The disadvantage is that it is difficult to obtain a composition with the same composition. Further, although the coprecipitation method (3) has the advantage of producing a product with high purity and high uniformity, it has the disadvantage that it is not easy to manufacture because each component is used as an alkoxide. Furthermore, although the multi-stage wet method (4) is a method that uses inexpensive materials, the calcined product must be sintered through a crushing process.
山村らは、これらの従来法の欠点を解消する方
法として、前述(2)のしゆう酸塩法の改良を提案し
ている。すなわち、しゆう酸はエタノールに可溶
であり、Zrイオン、Tiイオンのしゆう酸塩及び
Pb、Ba、SrまたはCaの群から選ばれたイオン
(以下これを総称してAイオンと言う)のしゆう
イオンをしゆう酸と反応させてこれらのイオンを
しゆう酸塩として共沈させること(特開昭59−
39722号公報)ならびにAイオンとZrイオンまた
は(Zr+Ti)イオンとしゆう酸塩として共沈さ
せること(特開昭59−131505号公報)によつて、
所望組成の高純度且つ均一粒度の沈澱物(ペロブ
スカイト型酸化物の前駆体)が得られ、これを熱
分解すると極めて焼結し易い活性なATiO3、
AZrO3またはA(Zr・Ti)O3微粉末が得られる。
しかしながら、開示されたところによれば生成〓
焼物は再度粉砕混合しており、この粉末について
成型および1000〜1400℃での焼結を行なつてい
る。 Yamamura et al. proposed an improvement to the oxalate method described in (2) above as a method to overcome these drawbacks of the conventional methods. That is, oxalic acid is soluble in ethanol, and Zr ion, Ti ion oxalate and
Reacting ions of ions selected from the group of Pb, Ba, Sr, or Ca (hereinafter collectively referred to as A ions) with oxalic acid to coprecipitate these ions as oxalate salts. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983-
39722) and co-precipitation with A ions and Zr ions or (Zr + Ti) ions as oxalate (Japanese Patent Application Laid-open No. 131505/1983).
A precipitate of high purity and uniform particle size (precursor of perovskite type oxide) with the desired composition is obtained, and when this is thermally decomposed, active ATiO 3 which is extremely easy to sinter,
AZrO 3 or A(Zr・Ti)O 3 fine powder is obtained.
However, according to the disclosure, the generation
The pottery is ground and mixed again, and this powder is molded and sintered at 1000-1400°C.
すなわち、この先行改良技術においては、共沈
澱物の〓焼によつて得られた微粉末状のペロブス
カイト型酸化物は粒子相互で融着を起こしていて
直接金型成型に供することができないので、再粉
砕混合工程が必要であつたのである。 That is, in this prior improved technique, the finely powdered perovskite-type oxide obtained by sintering the coprecipitate cannot be directly used for molding because the particles are fused to each other. A re-grinding and mixing step was necessary.
先行改良発明で必要であるこの再粉砕混合工程
は、工程費の増加及び不純物の混入による最終製
品の信頼性の低下をもたらすばかりでなく、ペロ
ブスカイト型酸化物粉末の特性からいつでも問題
である。すなわち、これらペロブスカイト型酸化
物粉末をポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリオキシメ
チレン樹脂、ニトリルブタジエンゴム等と複合し
て、可撓性に富む圧電フイルムや誘電フイルムを
製造する技術の開発が進められつつあるところ、
この場合には粒径分布が均一で結晶歪のない易分
散型の微粉末が必要とされているのであるが、再
粉砕混合で得た微粉末では結晶歪が生起して、期
待する性能が得られなくなることが知られている
からである。 This re-grinding and mixing step required in the prior improved invention not only increases process costs and reduces the reliability of the final product due to contamination with impurities, but is always problematic due to the characteristics of perovskite oxide powders. In other words, the development of technology for manufacturing highly flexible piezoelectric films and dielectric films by compounding these perovskite-type oxide powders with polyvinylidene fluoride resin, polyoxymethylene resin, nitrile butadiene rubber, etc. is underway. However,
In this case, an easily dispersible fine powder with a uniform particle size distribution and no crystal distortion is required, but the fine powder obtained by re-grinding and mixing causes crystal distortion and does not have the expected performance. This is because it is known that it will not be possible to obtain it.
また、誘電フイルムにおいては10μm以下、で
きれば1〜5μmの薄肉フイルムの中に微粒セラ
ミツクスを均一に分散させる必要上、粉砕品では
粒径分布巾が大きすぎてフイルムとしての信頼性
を確保できないという問題点が指摘される。 In addition, in dielectric films, it is necessary to uniformly disperse fine ceramic particles in a thin film of 10 μm or less, preferably 1 to 5 μm, and a crushed product has a problem in that the particle size distribution width is too wide to ensure reliability as a film. Points are pointed out.
山村及び本発明者らは〓焼物微粒子の相互融着
現象について鋭意検討を加え、この先行改良技術
において、出発原料イオンの混合水溶液に少量残
存する塩素イオンが〓焼段階において微粒子の相
互融着現象を誘起している事実を見出し、更に塩
素イオン濃度を所定値以下に下げることで融着を
抑止できることを見出して先願発明(特開昭61−
174116号)を完成した。 Yamamura and the present inventors have conducted extensive studies on the mutual fusion phenomenon of fine particles of baked goods, and in this advanced improved technology, a small amount of chlorine ions remaining in the mixed aqueous solution of starting material ions cause the mutual fusion phenomenon of fine particles during the firing stage. They discovered that fusion was caused by the chlorine ion concentration and further discovered that fusion could be suppressed by lowering the chlorine ion concentration to a predetermined value or less.
174116) was completed.
更に本発明者らは、使用するエタノール量を激
減せしめることで製造コストを著しく低下せしめ
得る方法(特願昭60−77234号)や、エタノール
をイソプロパノール及びノルマルプロパノールに
代替して更に製造コストを低減する方法(特開昭
61−251519号)を提示した。 Furthermore, the present inventors have developed a method that can significantly reduce manufacturing costs by drastically reducing the amount of ethanol used (Japanese Patent Application No. 77234/1982), and a method that further reduces manufacturing costs by substituting ethanol with isopropanol and normal propanol. How to do it (Tokkai Sho
No. 61-251519) was presented.
先行技術における問題点と解決策
本発明者らはしゆう酸・アルコール系でのペロ
ブスカイト型酸化物の前駆体沈殿の合成に関して
各種改良手法を開示して来たが、いずれの方法に
おいても沈殿構成元素の存在比率の制御が重要な
課題のひとつであつた。Problems and solutions in the prior art The present inventors have disclosed various improved methods regarding the synthesis of precursor precipitates of perovskite type oxides in an oxalic acid/alcohol system, but in all methods, the precipitate composition is Controlling the abundance ratio of elements was one of the important issues.
即ち、山村との共願発明(特開昭61−174116
号)の実施例に開示されているが、PbTiO3中の
Ti/Pb比を1.00とするために、水溶液中のTi/
Pb比を1.11に設定することで、反応溶液中に溶解
するTiに起因する最終製品における元素存在比
の変動を抑制している。この操作はエタノール使
用量を大巾に削減した特願昭60−77234号及びア
ルコールをイソプロパノールに変えた特開昭61−
251519号においても実施されている。 In other words, the joint invention with Yamamura (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-174116
Although it is disclosed in the example of
In order to make the Ti/Pb ratio 1.00, the Ti/Pb ratio in the aqueous solution was
By setting the Pb ratio to 1.11, fluctuations in the element abundance ratio in the final product due to Ti dissolved in the reaction solution are suppressed. This operation is based on Japanese Patent Application No. 77234, 1983, which drastically reduced the amount of ethanol used, and Japanese Patent Application No. 77234, which changed alcohol to isopropanol.
It is also implemented in No. 251519.
Tiの溶出を抑制する為に前記出願よりも繁雑
な操作をもなう方法であるが、特開昭61−251517
号に開示した乾燥アンモニアの吹き込み法の採用
によつて、溶液中のTi/Pb比とPbTiO3中の
Ti/Pb比を合致せしめることに成功している。 In order to suppress the elution of Ti, this method involves more complicated operations than the method proposed in the above application, but
By adopting the dry ammonia blowing method disclosed in the issue, the Ti/Pb ratio in the solution and the PbTiO 3
We succeeded in matching the Ti/Pb ratio.
B元素イオン、特にTiの水溶液への再溶解現
象についてはしゆう酸塩共沈物の生成で母液中に
高濃度の硝酸が生じ、これが例えばしゆう酸チタ
ニル鉛と反応して次式に従つて多量のTiを母液
中に残存させる可能性が和久らの研究(電気通信
研究所・研究実用化報告別冊28号(1975))など
で知られている。 Regarding the redissolution phenomenon of B element ions, especially Ti, in aqueous solutions, a high concentration of nitric acid is generated in the mother liquor due to the formation of an oxalate coprecipitate, which reacts with, for example, titanyl lead oxalate, and is calculated according to the following equation. The possibility of a large amount of Ti remaining in the mother liquor is known from research by Kazuhisa et al. (Telecommunications Research Institute, Research and Practical Application Report Special Issue No. 28 (1975)).
PbTiC(C2O4)2+2HNO3→PbC2O4+
TiO(NO3)2+H2C2O4
乾燥アンモニアガス吹き込み法はしゆう酸塩生
成反応で副生する硝酸及び上記反応で形成される
TiO(NO3)2を中和することで上記の好ましくな
い副反応の進行の抑制を図つたものである。しか
しながら、この方法においてはPbTiO31モルに
つき4モル生成する硝酸および反応を完結せしめ
る目的で余剰に加えられているしゆう酸を中和す
る必要があり、結果として大量のアンモニウム塩
が目的とする沈殿中に介在し、乾燥沈殿の焼成に
は工夫の必要なことも見出された。 PbTiC(C 2 O 4 ) 2 +2HNO 3 →PbC 2 O 4 + TiO(NO 3 ) 2 +H 2 C 2 O 4The dry ammonia gas blowing method removes nitric acid produced by the oxalate production reaction and the nitric acid formed by the above reaction. be done
By neutralizing TiO(NO 3 ) 2 , the progress of the above-mentioned undesirable side reactions is suppressed. However, in this method, it is necessary to neutralize nitric acid, which is produced in 4 moles per mole of PbTiO 3 , and oxalic acid, which is added in excess to complete the reaction, and as a result, a large amount of ammonium salt is It was also found that the oxidants were present in the precipitate, and that some ingenuity was needed in the calcination of the dried precipitate.
さらに、本発明らは炭素数が4から15のアルコ
ールを用いてペロブスカイト型酸化物の前駆体と
してのしゆう酸塩沈澱反応を硝酸鉛とオキシ硝酸
チタンを含む水溶液について試みたところ、仕込
み原料で設定したTi/Pb比(原子比)が、沈澱
を焼成して得られたPbTiO3においてほぼ完全に
再現されるという、エタノールやプロパノールで
は求め得なかつた予想外の良好な結果が得られる
ことを開示した(特開昭61−251518号)。該方法
に開示した条件下では上記効果が確認されたが、
しゆう酸滴下終了後も長時間撹拌を継続したり、
過操作に長時間を要したりした場合にはTiの
再溶解がおきることがその後の検討で見出され、
生成沈殿の経時安定性に問題点のあることがわか
つた。 Furthermore, the present inventors attempted an oxalate precipitation reaction as a precursor of a perovskite-type oxide using an alcohol having a carbon number of 4 to 15 in an aqueous solution containing lead nitrate and titanium oxynitrate. We found that the set Ti/Pb ratio (atomic ratio) was almost completely reproduced in PbTiO 3 obtained by calcining the precipitate, an unexpectedly good result that could not be obtained with ethanol or propanol. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-251518). Although the above effects were confirmed under the conditions disclosed in the method,
Continuing stirring for a long time even after the addition of oxalic acid
Subsequent studies found that Ti re-dissolution occurs if over-operation takes a long time.
It was found that there was a problem with the stability of the produced precipitate over time.
本発明者らはしゆう酸塩沈殿の反応液中での安
定性を確保すべく鋭意検討を加えたところ、アル
コール共存系においてはしゆう酸塩の沈殿に関し
て従来一般則として認められていた、しゆう酸/
Ti=1/1(モル比)なる量論比ではなく、しゆ
う酸/Ti=1/2(モル比)なる量論比において
定量的な沈殿形成がなされる事実を先行出願(昭
和60年9月24日付で出願した、発明の名称
「ABO3型ペロブスカイト型酸化物の製造法」な
る特許出願)にて開示した。また、該出願には
ZrもPbとの共沈殿を実行するにおいてしゆう
酸/Zr=1/2(モル比)相当のしゆう酸添加に
よつて定量的沈殿を形成することもあわせて開示
した。 The present inventors conducted extensive studies to ensure the stability of oxalate precipitation in the reaction solution, and found that it was previously accepted as a general rule regarding precipitation of oxalate in an alcohol-coexisting system. Oxalic acid/
An earlier application was filed (1985) stating the fact that quantitative precipitation is formed not at the stoichiometric ratio of Ti = 1/1 (molar ratio) but at the stoichiometric ratio of oxalic acid/Ti = 1/2 (molar ratio). This was disclosed in a patent application filed on September 24th entitled "Method for producing ABO 3 type perovskite oxide." In addition, the application includes
It was also disclosed that Zr can be quantitatively precipitated by adding oxalic acid in an amount equivalent to oxalic acid/Zr=1/2 (molar ratio) when co-precipitating with Pb.
発明の概要
要 旨
先行出願(昭和60年9月25日付)においてエタ
ノールやプロパノールを添加しない水溶液中では
Tiのしゆう酸塩沈殿の回収率は最高でも65重量
%であり、水溶液中の硝酸酸化チタンの濃度の増
加とともに回収率が著しく低下することを開示し
た。Summary of the Invention According to the earlier application (dated September 25, 1985), in an aqueous solution without adding ethanol or propanol,
It was disclosed that the recovery rate of Ti oxalate precipitate is at most 65% by weight, and the recovery rate decreases significantly as the concentration of titanium nitrate oxide in the aqueous solution increases.
本発明者らは水溶液中のオキシ硝酸チタンから
のしゆう酸塩の挙動について更に詳しく検討を加
えたところ、硝酸鉛とオキシ硝酸チタンが共存す
る水溶液に、Pb1モルに対してしゆう酸1モル、
Ti1モルに対してしゆう酸0.5モルの比率を保持す
るしゆう酸水溶液を接触せしめる時にはPbとTi
の存在比率が略1:1の沈殿を形成し得ることを
見出した。また、Zrについても、硝酸鉛が共存
する水溶液において上記Tiと同じ挙動が認めら
れることも見出し、本発明を完成するに至つた。 The present inventors conducted a more detailed study on the behavior of oxalate from titanium oxynitrate in an aqueous solution, and found that in an aqueous solution where lead nitrate and titanium oxynitrate coexist, 1 mol of oxalic acid per 1 mol of Pb. ,
When Pb and Ti are brought into contact with an oxalic acid aqueous solution having a ratio of 0.5 mol of oxalic acid to 1 mol of Ti,
It has been found that a precipitate can be formed with an abundance ratio of approximately 1:1. They also discovered that Zr exhibits the same behavior as Ti in an aqueous solution in which lead nitrate coexists, leading to the completion of the present invention.
新規なしゆう酸量論比に関する先行概念の紹介
発明の主体である上記のTiおよびZrのしゆう
酸塩沈殿における新規な量論比に関して、先行技
術及び文献に開示された量論比を紹介しながら更
に具体的な説明を行い、本発明の区別性を明確に
する。Introduction of the prior concept regarding the novel oxalic acid stoichiometric ratio Regarding the novel stoichiometric ratio in the above-mentioned oxalate precipitation of Ti and Zr, which is the main subject of the invention, we will introduce the stoichiometric ratio disclosed in the prior art and literature. However, a more specific explanation will be given to clarify the distinctiveness of the present invention.
しゆう酸塩沈殿からのペロブスカイト型酸化物
の合成に関しては古くから研究が進められてい
る。それらの研究に共通することは、ペロブスカ
イト型酸化物を構成する元素としゆう酸の塩は
AB(C2O4)2・xH2Oで代表される複塩として沈殿
が得られることを前提としていることにある。特
にチタン酸バリウムに関してはクラボーにより、
BaTi(C2O4)2・4H2Oが確認されている(ジヤー
ナル・オヴ・リサーチ・オヴ・ザ・ナシヨナルビ
ユーロー・オヴ・スタンダーヅ,第56巻,第5
号,第289−291頁(1956年)(Journal of
Research of the National Bureau of
Standards,56,〔5〕,289−291(1956))。 Research on the synthesis of perovskite-type oxides from oxalate precipitates has been ongoing for a long time. What these studies have in common is that the elements constituting perovskite-type oxides and oxalic acid salts are
The reason is that it is assumed that the precipitate is obtained as a double salt represented by AB(C 2 O 4 ) 2 ·xH 2 O. In particular, regarding barium titanate, Clabaugh
BaTi(C 2 O 4 ) 2.4H 2 O has been confirmed (Journal of Research of the National Bureau of Standards, Vol. 56, No. 5)
No., pp. 289-291 (1956) (Journal of
Research of the National Bureau of
Standards, 56 , [5], 289-291 (1956)).
また、鉛をA成分とするしゆう酸塩沈殿におい
てもPbTiO(C2O4)2・nH2O,PbZrO(C2O4)2・
nH2OおよびPb(Ti,Zr)O(C2O4)2・nH2Oが
夫々PbTiO3,PbZrO3およびPb(Ti,Zr)O3の
前駆体沈殿であることを特定した特許の請求がな
されている(米国特許3352632号公報)。上記の前
駆体沈殿を得る為の原料の組成〔しゆう酸/(A
元素+B元素)〕として、0.87〜1.33(モル/モ
ル)が実施例中に開示されている。又、反応温度
が20℃を超えると、沈殿収率が低下し、過操作
中にTiとPbの存在比が変動することを記してい
る。 In addition, in oxalate precipitation with lead as component A, PbTiO(C 2 O 4 ) 2・nH 2 O, PbZrO(C 2 O 4 ) 2・
The patent identifies that nH 2 O and Pb(Ti,Zr)O(C 2 O 4 ) 2 ·nH 2 O are precursor precipitates of PbTiO 3 , PbZrO 3 and Pb(Ti,Zr)O 3 respectively. A claim has been made (US Pat. No. 3,352,632). The composition of the raw material for obtaining the above precursor precipitate [oxylic acid/(A
0.87 to 1.33 (mol/mol) is disclosed in the Examples. It is also noted that when the reaction temperature exceeds 20°C, the precipitation yield decreases and the abundance ratio of Ti and Pb changes during over-operation.
前出の和久の論文においても、PbTiO
(C2O4)2・H2O,PbZrO(C2O4)2・2H2Oを分析結
果として得ており、共沈法による沈殿合成におい
てもこの量論比を満たす量のしゆう酸を添加する
実験例を記載している。又、和久らは特開昭48−
65196号公報において、沈殿剤としてしゆう酸ア
ンモンを用いてPb(Zr,Ti)O3を合成する方法
を開示しているが、ここでも硝酸鉛、硝酸チタニ
ル(TiO(NO3)2)、硝酸ジルコニル(ZrO
(NO3)2)、しゆう酸アンモンの溶液反応により
PbTiO(C2O4)2,PbZrO(C2O4)2の共沈物を作り、
共沈物を過もしくは母液全体を蒸発乾固させ、
熱分解する方法を開示している。また実施例3で
は硝酸ジルコニル0.13モル、硝酸チタニル0.07モ
ル、硝酸鉛0.2モルに対してしゆう酸アンモン0.4
モルを用いて、
Pb(Zr0.65Ti0.35)O3の組成を与える複合しゆう
酸塩を得ている。また、発明の目的として、割合
い水に溶解し易い複合しゆう酸塩の母液に残存す
る量を可能なかぎり減らして共沈物の組成のずれ
を減らすことを記し、また母液ごと蒸発乾固する
方法をとる場合も母液量が少ないため取扱いが容
易なようにすることをあげている。即ち、沈殿剤
をしゆう酸からしゆう酸アンモンに変えて、しゆ
う酸沈殿合成反応で生成する硝酸を硝酸アンモン
に中和して前出和久らの反応式によるオキシ硝酸
チタンの再生を完全に抑制しても、複合しゆう酸
塩の溶解は完全に抑止され得ず、他の溶解因子が
介在していることを示唆している。 In Kazuhisa's paper mentioned above, PbTiO
(C 2 O 4 ) 2・H 2 O, PbZrO (C 2 O 4 ) 2・2H 2 O was obtained as an analysis result, and even in precipitation synthesis by coprecipitation method, the amount that satisfies this stoichiometric ratio is An experimental example in which acid is added is described. Also, Kazuhisa et al.
Publication No. 65196 discloses a method for synthesizing Pb(Zr,Ti)O 3 using ammonium oxalate as a precipitant, but here also lead nitrate, titanyl nitrate (TiO(NO 3 ) 2 ), Zirconyl nitrate (ZrO
(NO 3 ) 2 ), by solution reaction of ammonium oxalate.
Create a coprecipitate of PbTiO(C 2 O 4 ) 2 and PbZrO(C 2 O 4 ) 2 ,
Filter the coprecipitate or evaporate the entire mother liquor to dryness,
Discloses a method of pyrolysis. In Example 3, 0.13 mole of zirconyl nitrate, 0.07 mole of titanyl nitrate, 0.2 mole of lead nitrate and 0.4 mole of ammonium oxalate.
Mol is used to obtain a complex oxalate giving the composition of Pb(Zr 0.65 Ti 0.35 )O 3 . It is also stated that the purpose of the invention is to reduce the amount of complex oxalate that is easily soluble in water remaining in the mother liquor as much as possible to reduce the deviation in the composition of the coprecipitate, and to evaporate the whole mother liquor to dryness. Even when using this method, it should be easy to handle because the amount of mother liquor is small. That is, by changing the precipitant from oxalic acid to ammonium nitrate and neutralizing the nitric acid produced in the oxalic acid precipitation synthesis reaction to ammonium nitrate, titanium oxynitrate can be completely regenerated according to the reaction formula of Kazuhisa Maede et al. The dissolution of the complex sulfate salts could not be completely inhibited even when inhibited by the oxalate complex, suggesting that other dissolution factors are involved.
山村らは特開昭59−39722号公報でしゆう酸−
エタノール法によるチタン酸鉛の合成法を開示し
ているが、しゆう酸の添加量はチタン酸鉛1モル
に対して2.5モルとしている。また、特開昭59−
131505号公報ではジルコニウムを含むペロブスカ
イト型酸化物粉末の製造法を開示しているが、し
ゆう酸量は、AZrO3またはA(Zr・Ti)O31モル
に対し2.5モルが好ましいとしている。 Yamamura et al. published JP-A-59-39722.
A method for synthesizing lead titanate using an ethanol method is disclosed, but the amount of oxalic acid added is 2.5 moles per mole of lead titanate. Also, JP-A-59-
Publication No. 131505 discloses a method for producing a perovskite-type oxide powder containing zirconium, but states that the amount of oxalic acid is preferably 2.5 mol per 1 mol of AZrO 3 or A(Zr.Ti)O 3 .
山村および本発明者らによる先行発明(特願昭
60−13910号)及び本発明者らの他の先行発明
(特願昭60−77234号,60−77235号,60−77236
号,60−77237号)においては、チタン酸鉛1モ
ルに対して4モルのしゆう酸を添加して沈殿反応
の完結をはかつている。 Prior invention by Yamamura and the present inventors (patent application
60-13910) and other prior inventions of the present inventors (Japanese Patent Application Nos. 60-77234, 60-77235, 60-77236)
No. 60-77237), 4 mol of oxalic acid is added to 1 mol of lead titanate to complete the precipitation reaction.
また、ヴエルデらもPbTiO(O2O4)24H2Oの熱
分解挙動に関す研究を報告している(テルモ ヒ
ミカ アクタ,第14巻(1976年)第269−278頁
(Thermochimica Acta,14(1976)269−278))。 Vuelde et al. have also reported on the thermal decomposition behavior of PbTiO(O 2 O 4 ) 2 4H 2 O (Thermochimica Acta, Vol. 14 (1976), pp. 269-278). (1976) 269−278)).
即ち、多くの研究者が、研究の前提条件として
複合しゆう酸塩沈殿は、A元素がBa,Sr,Caか
Pbであるかにかかわらず、ABO(C2O4)2である
という従来の概念を受け入れて来たことが容易に
推定される。 In other words, many researchers believe that complex oxalate precipitation is a prerequisite for research when element A is Ba, Sr, Ca or
It is easy to assume that the conventional concept that ABO(C 2 O 4 ) 2 has been accepted regardless of whether it is Pb or not.
これに対して本発明者らは先行出願(昭和60年
9月25日付出願)において、エタノール及びプロ
パノールの共存する系において、PbとTiおよ
び/もしくはZrとの組み合わせ系に限定してで
はあるが、(しゆう酸)/(A元素+B元素)=
1.5(モル比)なる組成比でしゆう酸塩沈殿が定量
的に形成され、沈殿組成の経時変化の恐れがない
ことを示した。また、その実施例において、チタ
ンのしゆう酸塩が、
(TiO)2・(NO3)2・C2O4
なる化合形態を有している可能性を示唆し、従来
のしゆう酸塩前駆体に関する概念および化合物形
態(Tiの量論比からは下記と考えられる)
TiO・C2O4
とは、はつきりとした区別性を有することを示し
た。 On the other hand, in an earlier application (filed on September 25, 1985), the present inventors reported that in a system in which ethanol and propanol coexist, although it was limited to a system in which Pb is combined with Ti and/or Zr, , (oxalic acid)/(A element + B element) =
It was shown that oxalate precipitates were quantitatively formed at a composition ratio of 1.5 (molar ratio), and there was no fear that the precipitate composition would change over time. In addition, in the example, the possibility that titanium oxalate has a compound form of (TiO) 2・ (NO 3 ) 2・C 2 O 4 was suggested, and it was found that the conventional oxalate Concept and compound form regarding the precursor (considered to be the following based on the stoichiometric ratio of Ti) It was shown that it has a clear distinction from TiO.C 2 O 4 .
本発明の新規性
本発明は、先行出願では定量的な沈殿が形成で
きなかつたしゆう酸−水を滴加剤とする系におい
て、Pbとの共沈殿反応ではTiおよび/またはZr
の硝酸塩が高い反応収率で、ペロブスカイト型酸
化物の調製に適した前駆体沈殿を与えることを見
出した点で先行出願との明らかな区別性を有す
る。Novelty of the present invention The present invention provides that Ti and/or Zr in a coprecipitation reaction with Pb in a system using oxalic acid-water as a dropping agent, which could not form a quantitative precipitate in the previous application.
has a clear distinction from the previous application in that it has been found that the nitrates of the present invention give precursor precipitates suitable for the preparation of perovskite-type oxides with high reaction yields.
更に乾燥前駆体沈殿のX線回折,螢光X線回
折、元素分析,示差熱重量分析,熱分解ガスの質
量分析,ラマンスペクトル等による解析に基い
て、PbTiO3前駆体沈殿中のTiしゆう酸塩が、
(TiO)2・(OH)2・C2O4
なる化合形態を有する可能性を示唆できる点でも
先行出願との区別性を有する。 Furthermore, based on the analysis of the dried precursor precipitate by X-ray diffraction, fluorescent X-ray diffraction, elemental analysis, differential thermogravimetry, mass spectrometry of pyrolysis gas, Raman spectrum, etc. It is also distinguishable from the earlier application in that it can suggest the possibility that the acid salt has a compound form of (TiO) 2. (OH) 2.C 2 O 4 .
効 果
本発明の方法に従えば、次のような効果が得ら
れる。Effects According to the method of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) 目的とするペロブスカイト型酸化物のPb/
(Zr,Ti)の比率を仕込み原料の比率にほぼ完
全に一致させることができる。(1) Pb/ of the desired perovskite oxide
The ratio of (Zr, Ti) can be almost completely matched to the ratio of the raw materials.
(2) 生成した沈殿の母液への再溶解の恐れがない
ので、しゆう酸適下速度,反応時間,過時間
等を工業生産レベルでの最適域に合致させても
反応の再現性を充分に確保できる。(2) Since there is no risk of the generated precipitate being redissolved in the mother liquor, the reproducibility of the reaction can be maintained even if the rate of oxalic acid addition, reaction time, elapsed time, etc. are matched to the optimum range at the industrial production level. can be secured.
(3) 先行出願で使用が必須であつたアルコールを
まつたく使用しなくてよいので、アルコールの
回収費用(蒸留装置,蒸留にかかる変動費,回
収損失)を全面的に省略することができる。(3) Since the alcohol that was required to be used in the earlier application does not have to be used, the cost of recovering alcohol (distillation equipment, variable costs for distillation, recovery losses) can be completely omitted.
発明の具体的説明
ペロブスカイト型酸化物前駆体沈澱の製造
本発明で対象とするペロブスカイト型酸化物は
ABO3型のものであつて、A元素がPbであり、B
元素がTiおよびZrからなる群から選ばれた少な
くとも1種の元素であるもの、である。Detailed description of the invention Production of perovskite oxide precursor precipitate The perovskite oxide targeted by the present invention is
ABO type 3 , in which the A element is Pb and the B
The element is at least one element selected from the group consisting of Ti and Zr.
本発明で用いるTi及びZrはいずれもオキシ硝
酸チタン及びオキシ硝酸ジルコニウムとして反応
に供される。 Both Ti and Zr used in the present invention are subjected to the reaction as titanium oxynitrate and zirconium oxynitrate.
本発明の方法で合成可能なペロブスカイト型酸
化物としては、PbTiO3、PbZrO3、Pb(Ti・Zr)
O3を挙げることができる。 Perovskite-type oxides that can be synthesized by the method of the present invention include PbTiO 3 , PbZrO 3 , Pb(Ti・Zr)
O3 can be mentioned.
A元素たる鉛は、塩化物以外の塩、特に硝酸
塩、が最も適当である。いずれの場合にも、各種
金属イオンを溶解した水溶液において、或いは反
応後の反応系においてCl/Ti,Cl/Zrまたは
Cl/(Ti+Zr)が0.05モル/モル以下、好ましく
は0.02モル/モル以下更に好ましくは実質的に零
となるように各種原料の純度を選定することが望
ましい。 For lead, which is element A, salts other than chlorides, especially nitrates, are most suitable. In either case, Cl/Ti, Cl/Zr or
It is desirable to select the purity of the various raw materials so that Cl/(Ti+Zr) is 0.05 mol/mol or less, preferably 0.02 mol/mol or less, and more preferably substantially zero.
共 沈
ABO3型ペロブスカイト型酸化物の前駆体は、
A元素イオン(Pb2+)及びB元素イオンを与え
る各元素の化合物の水溶液に、しゆう酸の水溶液
を接触せしめることでPbおよびB元素のしゆう
酸塩の共沈澱体として得られる。Co-precipitated ABO 3 type perovskite oxide precursor is
By contacting an aqueous solution of oxalic acid with an aqueous solution of a compound of each element that provides an A element ion (Pb 2+ ) and an B element ion, it is obtained as a coprecipitate of oxalate salts of Pb and B element.
本発明の方法によれば、しゆう酸の添加量は原
則として、該水溶液中に含まれるA元素イオン
(本発明ではPb2+)1モルに対して1モルがしゆ
う酸塩前駆体(しゆう酸鉛)を定量的に沈澱させ
るために必要である。また、B元素イオン
(Ti4+,Zr4+)1モルに対しては0.5モルのしゆう
酸の添加が要求される。 According to the method of the present invention, the amount of oxalic acid added is, in principle, 1 mole of the oxalate precursor ( It is necessary to quantitatively precipitate lead oxalate). Further, 0.5 mol of oxalic acid is required to be added to 1 mol of B element ions (Ti 4+ , Zr 4+ ).
しゆう酸添加量は水溶液中のA元素イオンに対
する理論所要量の±4%の範囲の、好ましくは±
2%の範囲のより好ましくは±1%の範囲の許容
巾をもたせることができる。B元素イオンに対し
ても、同様に理論所要量の±4%の範囲の、好ま
しくは±2%の範囲のより好ましくは±1%の範
囲の許容巾をもつてしゆう酸添加量を定めること
ができる。 The amount of oxalic acid added is within ±4% of the theoretically required amount for element A ions in the aqueous solution, preferably ±4%.
It may have a tolerance range of 2%, more preferably ±1%. Similarly, for element B ions, the amount of oxalic acid added is determined within a range of ±4% of the theoretically required amount, preferably within a range of ±2%, and more preferably within a range of ±1%. be able to.
本発明の基本は、B元素のしゆう酸塩沈澱が従
来考えられていた(しゆう酸/B元素=1/1
(モル比))の化学量論比で得られるのではなく、
2/1の化学量論比で得られるという発見に依つ
ているのであるから、余分のしゆう酸の共存はB
元素のしゆう酸塩沈澱の再溶解反応に関与して、
本発明の特徴を打ち消す方向に作用するので本質
的には好ましくない。従つて、該化学量論比から
のずれは小さい程好ましい。 The basis of the present invention is the oxalate precipitation of element B, which was conventionally thought to occur (oxalic acid/element B = 1/1
(molar ratio)) rather than the stoichiometric ratio of
This is based on the discovery that B can be obtained at a stoichiometric ratio of 2/1, so the coexistence of excess oxalic acid is
Involved in the redissolution reaction of oxalate precipitates of elements,
This is essentially undesirable because it acts in the direction of negating the features of the present invention. Therefore, the smaller the deviation from the stoichiometric ratio, the better.
硝酸鉛1モルに対して1.05モル、オキシ硝酸チ
タン1モルに対して0.525モルの割合いでしゆう
酸を加えた系(しゆう酸添加量が化学量論比の
105%)から得られる沈殿では鉛が過剰となり、
焼成して得られるPbTiO3粉末は赤色を呈する。
この事実からも過剰のしゆう酸の添加は本発明の
目的とするABO3型ペロブスカイト型酸化物単味
の製造には適さないことが判る。 A system in which oxalic acid is added at a ratio of 1.05 mol to 1 mol of lead nitrate and 0.525 mol to 1 mol of titanium oxynitrate (the amount of oxalic acid added is below the stoichiometric ratio).
The precipitate obtained from 105%) contains excess lead,
PbTiO 3 powder obtained by firing has a red color.
This fact also shows that addition of excessive oxalic acid is not suitable for producing the ABO 3 type perovskite type oxide monomer which is the object of the present invention.
一方、焼結助剤や結晶成長促進剤として予め酸
化鉛を過剰量加えておきたいような場合には、本
発明の開示する化学量論比を踏まえて沈殿を合成
する限り、本発明の特許請求範囲を超えたしゆう
酸添加量を用いても、それは本発明の特許請求範
囲に本質的に含まれているものといえる。 On the other hand, in cases where it is desired to add an excessive amount of lead oxide in advance as a sintering aid or crystal growth promoter, as long as the precipitate is synthesized based on the stoichiometric ratio disclosed in the present invention, the patent claims of the present invention may be applied. Even if the amount of citric acid added exceeds the range, it is still essentially within the scope of the claims of the present invention.
一方、化学量論比以下のしゆう酸添加は仕込み
原料基準の酸化物の収率を減少させるので、でき
る限り開示された化学量論比に近い値を選ぶこと
が望ましい。 On the other hand, since addition of oxalic acid below the stoichiometric ratio reduces the yield of oxide based on the raw materials, it is desirable to select a value as close to the disclosed stoichiometric ratio as possible.
水溶液中のPbイオン濃度は、出発原料の溶解
度上限を目安に広い範囲で選ぶことができるが、
好ましくは0.01〜0.6モル/、より好ましくは
0.05〜0.3モル/を選ぶことができる。水溶液
中のBイオン濃度はPbイオン濃度で一義的に定
まる。 The Pb ion concentration in the aqueous solution can be selected within a wide range using the upper limit of solubility of the starting material as a guide.
Preferably 0.01 to 0.6 mol/, more preferably
The amount can be selected from 0.05 to 0.3 mol/. The B ion concentration in the aqueous solution is uniquely determined by the Pb ion concentration.
しゆう酸水溶液中のしゆう酸濃度は0.01−1.0
モル/、好ましくは0.05−0.5モル/を選ぶ
ことができる。 Oxalic acid concentration in oxalic acid aqueous solution is 0.01−1.0
mol/, preferably 0.05-0.5 mol/ can be chosen.
反応温度は広い範囲から選ぶことができるが、
好ましくは0℃近傍から50℃まで、より好ましく
は0℃近傍から30℃までを選ぶことができる。水
溶液が氷結するような低温は避けねばならない。
又、水溶液中のオキシ硝酸チタンの熱的な不安定
さを考えると、オキシ硝酸チタンを含んだ後に水
溶液温度を50℃を超えて高めることは、沈殿合成
反応中にオキシ硝酸チタンの分解による沈殿も生
成する恐れが生じるので、できるだけ避けること
が望ましい。 The reaction temperature can be selected from a wide range, but
The temperature can be selected preferably from around 0°C to 50°C, more preferably from around 0°C to 30°C. Low temperatures that cause the aqueous solution to freeze must be avoided.
Furthermore, considering the thermal instability of titanium oxynitrate in an aqueous solution, increasing the temperature of the aqueous solution beyond 50°C after containing titanium oxynitrate may cause precipitation due to decomposition of titanium oxynitrate during the precipitation synthesis reaction. It is desirable to avoid this as much as possible since there is a risk that it may also be generated.
反応は該水溶液を所定温度下で激しく撹拌して
いる中へ、しゆう酸水溶液を滴下することで進め
られる。しゆう酸水溶液は所定温度に設定して後
に滴下することが好ましい。 The reaction is proceeded by dropping an oxalic acid aqueous solution into the aqueous solution while vigorously stirring it at a predetermined temperature. It is preferable to set the oxalic acid aqueous solution at a predetermined temperature and then add it dropwise.
滴下終了後直ちに過操作に入つてもよいが、
後反応を適切な時間おこなつた後に過操作に入
ることもできる。 It is possible to start over-operation immediately after the completion of dripping, but
Over-operation can also be carried out after a suitable period of post-reaction.
沈殿を過によつて分別し、白色ケーキを得、
反応によつて生成した硝酸を除くために水で適切
な洗浄を行つて沈殿中に残留する母液を可能な限
り取り除いてから洗液を別して白色ケーキを得
る。洗浄回数は適宜定めることができる。 The precipitate was separated by filtration to obtain a white cake,
In order to remove nitric acid produced by the reaction, appropriate washing with water is performed to remove as much of the mother liquor remaining in the precipitation as possible, and the washing liquid is separated to obtain a white cake. The number of times of washing can be determined as appropriate.
得られた白色ケーキは乾燥後、砕解してペロブ
スカイト型酸化物前駆体粉末とする。この段階で
の砕解は、後に続く〓焼に際して、適切な量の酸
素の流通を確保する上で重要である。なお、乾燥
ケーキは弱い磨砕力で容易に微粉化できるし、こ
の段階で粒子を完全分散状態にする必要もないの
で、砕解手段からの不純物の混入の恐れはない。 The obtained white cake is dried and then crushed to obtain a perovskite-type oxide precursor powder. Crushing at this stage is important in ensuring the flow of an appropriate amount of oxygen during the subsequent sintering. Note that the dry cake can be easily pulverized by a weak grinding force, and there is no need to completely disperse the particles at this stage, so there is no risk of contamination with impurities from the pulverizing means.
ペロブスカイト型酸化物微粉末の製造
前記前駆体粉末を適当温度、たとえば500〜
1000℃、で〓焼する。この〓焼温度は低温である
ことが望ましいが、重量変化が最早認められない
温度で〓焼を行なうことが必要である。500−800
℃での〓焼が鉛の昇華をできる限り抑制する上か
らもより好ましい。Production of perovskite type oxide fine powder The precursor powder is heated at an appropriate temperature, for example 500~
Bake at 1000℃. Although it is desirable that the sintering temperature be low, it is necessary to carry out the sintering at a temperature at which no weight change is observed. 500−800
It is more preferable to calcinate at ℃ in order to suppress sublimation of lead as much as possible.
〓焼は空気の存在下でおこなうことが必要であ
るが、マツフル炉のような強制流通機構を有しな
い炉での〓焼でも目的は充分に達成できる。 Although it is necessary to perform firing in the presence of air, the purpose can be fully achieved even by firing in a furnace that does not have a forced flow mechanism such as a Matsufuru furnace.
〓焼時の昇温速度は0.1−50℃/分をとること
ができるが好ましくは0.5−20℃/分をとること
ができる。しゆう酸塩の分解が終る400℃近傍ま
での昇温速度は余り大きくとらない方が好まし
い。 The rate of temperature increase during baking can be 0.1-50°C/min, preferably 0.5-20°C/min. It is preferable that the rate of temperature increase up to around 400°C, at which the decomposition of oxalate ends, is not too high.
以下実験例をもつて本発明の内容を更に具体的
に説明する。 The content of the present invention will be explained in more detail below using experimental examples.
実験例
実施例1 (PbTiO3の合成)
市販のテトライソプロピルチタン500mlを蒸留
水7000mlに滴下して水酸化物を得、これを炉過し
た後、純水1000mlで3回洗浄を繰返して水酸化チ
タンを得た。これを氷冷した市販特級濃硝酸200
mlに加え、昼夜放置過して、オキシ硝酸チタン
溶液を得た。Ti濃度をTiO2として重量分析法で
決定して、0.1304g−Ti/mlの結果が得られた。
オキシ硝酸チタン溶液300mlを特級硝酸鉛272.0g
と純水3785mlの混合溶液に加え、Ti/Pb(原子
比)=1.0の水溶液を得て、これを20℃に保持し
た。Experimental Examples Example 1 (Synthesis of PbTiO 3 ) 500 ml of commercially available tetraisopropyl titanium was added dropwise to 7000 ml of distilled water to obtain hydroxide, which was filtered through a furnace and washed three times with 1000 ml of pure water to produce hydroxide. I got titanium. Commercially available special grade concentrated nitric acid 200
ml and left to stand day and night to obtain a titanium oxynitrate solution. The Ti concentration was determined gravimetrically as TiO 2 and a result of 0.1304 g-Ti/ml was obtained.
300ml of titanium oxynitrate solution and 272.0g of special grade lead nitrate
and 3785 ml of pure water to obtain an aqueous solution with Ti/Pb (atomic ratio) = 1.0, which was maintained at 20°C.
純水4085mlにしゆう酸2水和物(純度99.5%)
155.28gを溶かし、(しゆう酸)/(Pb+Ti)=
1.5(モル/モル)に相当する滴加溶液を調製し、
20℃に保持した。 4085ml of pure water and citric acid dihydrate (purity 99.5%)
Dissolve 155.28g, (oxalic acid)/(Pb+Ti)=
Prepare a dropwise solution corresponding to 1.5 (mol/mol),
It was kept at 20°C.
激しく撹拌している該水溶液に該滴加溶液を約
60ml/分の速度でローラーポンプを用いて滴下し
た。滴下終了後更に2時間撹拌を続け、反応を完
結せしめた。 Add the dropwise solution to the aqueous solution while stirring vigorously.
It was added dropwise using a roller pump at a rate of 60 ml/min. After the dropwise addition was completed, stirring was continued for another 2 hours to complete the reaction.
後反応終了後加圧過器を用いて母液を分離し
て白色ケーキを得た。 After the post-reaction was completed, the mother liquor was separated using a pressurizer to obtain a white cake.
得られた白色ケーキを純水4085mlに投入して砕
解・洗浄を15分間おこない、加圧過器を用いて
洗液を分離した。この操作を3回繰返して白色ケ
ーキを得た。 The obtained white cake was poured into 4085 ml of pure water, crushed and washed for 15 minutes, and the washing liquid was separated using a pressurizer. This operation was repeated three times to obtain a white cake.
得られた白色ケーキを110℃で16時間空気浴オ
ーブン中で乾燥した後、擂潰機を用いて2分間砕
解してチタン酸鉛の前駆体粉末(以降「前駆体粉
末」と略称)を得た。 The obtained white cake was dried in an air bath oven at 110°C for 16 hours, and then crushed for 2 minutes using a crusher to obtain lead titanate precursor powder (hereinafter abbreviated as "precursor powder"). Obtained.
前駆体粉末の定性
前駆体粉末がどの様な化合物から成り立つてい
るかを種々の分析手段によつて調べた。Qualitative Characterization of Precursor Powder The compounds that the precursor powder consists of were investigated by various analytical means.
前駆体粉末をX線回折にて分析したところしゆ
う酸鉛の存在が確認された。チタンに由来する化
合物の同定はできなかつた。 Analysis of the precursor powder by X-ray diffraction confirmed the presence of lead oxalate. It was not possible to identify compounds derived from titanium.
前駆体粉末の元素分析において、鉛1.0原子に
対して、チタン0.95原子、炭素2.94原子、窒素未
検出なる存在比が確認され、しゆう酸/(Pb+
Ti)=1.46/1.95=0.75(モル/モル)となり、仕
込み原料の比率が前駆体粉末において再現されて
いることを見出した。 Elemental analysis of the precursor powder confirmed an abundance ratio of 1.0 lead, 0.95 titanium, 2.94 carbon, and undetected nitrogen; oxalic acid/(Pb+
Ti) = 1.46/1.95 = 0.75 (mol/mol), and it was found that the ratio of the charged raw materials was reproduced in the precursor powder.
前駆体粉末を空気流通下、10℃/分の速度で昇
温して熱重量分析に供したところ、800℃までの
昇温で仕込み重量に対して28.1重量%の重量減少
が認められた。 When the precursor powder was heated at a rate of 10°C/min under air flow and subjected to thermogravimetric analysis, a weight loss of 28.1% by weight relative to the charged weight was observed when the temperature was raised to 800°C.
前駆体粉末をHe流通下、10℃/分の速度で昇
温分解し脱離ガスの質量分析をおこなつた
(QMASS)ところ、NO2の発生は無視し得る量
であつた。 When the precursor powder was heated and decomposed at a rate of 10°C/min under He flow, and the desorbed gas was subjected to mass spectrometry (QMASS), the amount of NO 2 generated was negligible.
前駆体粉末をラマン分光に供したところ、結合
NO3に由来するピークは存在しなかつた。 When the precursor powder was subjected to Raman spectroscopy, the bond was detected.
There were no peaks derived from NO3 .
上記各種分析結果を総合的に結びつけると、本
発明の方法で得られる前駆体粉末は
PbC2O4
と
(TiO)2(OH)2C2O4
なる組成物の共沈殿体から形成されている可能性
が高いことが推察された。 Comprehensively combining the above various analysis results, the precursor powder obtained by the method of the present invention is formed from a coprecipitate of the composition PbC 2 O 4 and (TiO) 2 (OH) 2 C 2 O 4 . It was inferred that there is a high possibility that
PbTiO3の合成
前駆体粉末をマツフル炉で250℃までは5℃/
分で昇温し、30分保持後1.5℃/分の昇温速度で
700℃に昇温し、2時間保持後徐冷し、目的とす
る酸化物を仕込み原料を基準として91重量%の収
率で得た。螢光X線回折法で酸化物のTi/Pb比
(原子比)1.02を得た。X線回折によつて正方晶
PbTiO3の生成が確認され、その結晶粒径は250
Åであつた。また、1%未満のPbTi3O7の生成が
認められた。BET比表面積は4.7m2/gであつ
た。これより平均粒子径0.16μmが求められた。Synthesis of PbTiO 3 Precursor powder is heated to 250℃ in a Matsufuru furnace at 5℃/
After heating for 30 minutes, increase the temperature at a rate of 1.5℃/minute.
The temperature was raised to 700°C, maintained for 2 hours, and then slowly cooled to obtain the desired oxide in a yield of 91% by weight based on the charged raw materials. The Ti/Pb ratio (atomic ratio) of the oxide was obtained by fluorescence X-ray diffraction method of 1.02. Tetragonal crystals determined by X-ray diffraction
The formation of PbTiO 3 was confirmed, and its crystal grain size was 250
It was Å. In addition, the formation of less than 1% PbTi 3 O 7 was observed. The BET specific surface area was 4.7 m 2 /g. From this, an average particle diameter of 0.16 μm was determined.
該酸化物を超音波振動装置を用いて水中に分散
せしめ、マイクロトラツクDR粒度分析計で粒度
分布を測定し、第1図に示す結果を得た。超音波
振動装置で酸化物を水中に分散し、走査型電子顕
微鏡で粒子形状を観察したところ、0.1〜0.2μm
の粒子から成り立つていることがわかつた。これ
らの粒子がところどころ弱く結合しているものが
多く観察された。 The oxide was dispersed in water using an ultrasonic vibrator, and the particle size distribution was measured using a Microtrac DR particle size analyzer, and the results shown in FIG. 1 were obtained. When the oxide was dispersed in water using an ultrasonic vibrator and the particle shape was observed using a scanning electron microscope, it was found to be 0.1 to 0.2 μm.
It was found that it is made up of particles. Many of these particles were observed to be weakly bonded in places.
実施例2 (PbZrO3の合成)
市販硝酸ジルコニウム(純度99%)16.198gお
よび特級硝酸鉛(純度99.5%)19.973gおよび純
水300mlを混合し、Zr/Pb=1/1(原子比)の
組成を有する水溶液を得、これを20℃に保持し
た。Example 2 (Synthesis of PbZrO 3 ) 16.198 g of commercially available zirconium nitrate (99% purity), 19.973 g of special grade lead nitrate (99.5% purity) and 300 ml of pure water were mixed, and a mixture of Zr/Pb=1/1 (atomic ratio) was prepared. An aqueous solution with the following composition was obtained and maintained at 20°C.
しゆう酸2水和物(純度99.5%)11.403gを純
水300mlに溶かして(COOH)2/(Pb+Zr)=
0.75(モル/モル)なる量のしゆう酸を含む滴加
水溶液を調製し、20℃に保持した。 Dissolve 11.403g of oxalic acid dihydrate (purity 99.5%) in 300ml of pure water (COOH) 2 / (Pb + Zr) =
A dropwise aqueous solution containing 0.75 (mol/mol) oxalic acid was prepared and maintained at 20°C.
該水溶液を激しく撹拌する中に、該滴加水溶液
を約8ml/分の速度で加え、白色沈殿を得、ブフ
ナー斗で吸引過して母液を分離して白色ケー
キを得た。 While stirring the aqueous solution vigorously, the dropwise aqueous solution was added at a rate of about 8 ml/min to obtain a white precipitate, which was suctioned through a Buchner Toto to separate the mother liquor to obtain a white cake.
得られた白色ケーキを純水で実施例1に開示し
た方法で洗浄、乾燥して白色固体を得、メノウ乳
鉢で砕解して前駆体粉末を得た。 The obtained white cake was washed with pure water using the method disclosed in Example 1, dried to obtain a white solid, and crushed in an agate mortar to obtain a precursor powder.
得られた前駆体粉末をマツフル炉中、2℃/分
の速度で700℃まで昇温後2時間保持して目的と
する酸化物粉末を得た。 The obtained precursor powder was heated to 700° C. at a rate of 2° C./min in a Matsufuru furnace and then held for 2 hours to obtain the desired oxide powder.
得られた酸化物粉末のBET表面積は9.2m2/g
であつた。これより求めた平均粒子径は0.08μm
であつた。X線回折によつて、酸化物はPbZrO3
が主成分であり、少量のZrO2の存在が確認され
た。 The BET surface area of the obtained oxide powder is 9.2 m 2 /g
It was hot. The average particle diameter calculated from this is 0.08μm
It was hot. By X-ray diffraction, the oxide is PbZrO3
was the main component, and the presence of a small amount of ZrO 2 was confirmed.
第1図は、PbTiO3の粒子の粒度分布を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing the particle size distribution of PbTiO 3 particles.
Claims (1)
AはPbであり、BはTiおよびZrからなる群から
選ばれた少なくとも1種の元素を表わす)を構成
すべき元素のイオンを含む水溶液をしゆう酸水溶
液と接触せしめて、該酸化物のしゆう酸塩沈殿を
生成せしめたる後、該沈殿を熱分解して該酸化物
を製造する方法において、該しゆう酸の添加量を
水溶液中に存在するA元素(Pb)1モル当り、
0.96から1.04モル、B元素(Tiおよび/または
Zr)1モル当り0.48から0.52モルなる比率に定め
ることを特徴とするABO3型ペロブスカイト型酸
化物の製法。 2 該しゆう酸の添加量を該水溶液中に存在する
Pb1モル当り0.98から1.02モル、Tiおよび/また
はZr1モル当り0.49から0.51モルなる比率に定め
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
ABO3型ペロブスカイト型酸化物の製法。 3 該しゆう酸の添加量を該水溶液中に存在する
Pb1モル当り0.99から1.01モル、Tiおよび/また
はZr1モル当り0.495から0.505モルなる比率に定
めることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のABO3型ペロブスカイト型酸化物の製法。 4 該水溶液中に含まれる元素が硝酸塩として供
給されることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のABO3型ペロブスカイト型酸化物の製法。[Claims] 1 ABO 3 type perovskite oxide (however,
A is Pb and B is at least one element selected from the group consisting of Ti and Zr. In the method of generating the oxalate precipitate and then thermally decomposing the precipitate to produce the oxide, the amount of the oxalic acid added per mole of element A (Pb) present in the aqueous solution is
0.96 to 1.04 mol, B elements (Ti and/or
A method for producing an ABO 3 perovskite oxide, characterized in that the ratio is set at a ratio of 0.48 to 0.52 moles per mole of Zr). 2. Adding the amount of the oxalic acid present in the aqueous solution
Claim 1, characterized in that the ratio is set at 0.98 to 1.02 mol per mol of Pb and 0.49 to 0.51 mol per mol of Ti and/or Zr.
Production method of ABO 3 type perovskite oxide. 3. Adding the amount of the oxalic acid present in the aqueous solution
A method for producing an ABO 3 perovskite oxide according to claim 1, characterized in that the ratio is determined to be 0.99 to 1.01 mol per mol of Pb and 0.495 to 0.505 mol per mol of Ti and/or Zr. 4. The method for producing an ABO 3 perovskite oxide according to claim 1, wherein the elements contained in the aqueous solution are supplied as nitrates.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21170585A JPS6272524A (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | ABO↓Production method of type 3 perovskite oxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21170585A JPS6272524A (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | ABO↓Production method of type 3 perovskite oxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6272524A JPS6272524A (en) | 1987-04-03 |
| JPH0524860B2 true JPH0524860B2 (en) | 1993-04-09 |
Family
ID=16610223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21170585A Granted JPS6272524A (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | ABO↓Production method of type 3 perovskite oxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6272524A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4874598A (en) * | 1987-01-20 | 1989-10-17 | Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. | Process for producing perovskite-type oxides of the ABO3 type |
| JP2008150290A (en) * | 2008-03-19 | 2008-07-03 | Osaka Titanium Technologies Co Ltd | Titanium-based compound oxide powder |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP21170585A patent/JPS6272524A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6272524A (en) | 1987-04-03 |
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