JPH0891846A - 高比表面積複合酸化物の製造方法 - Google Patents
高比表面積複合酸化物の製造方法Info
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- JPH0891846A JPH0891846A JP6250153A JP25015394A JPH0891846A JP H0891846 A JPH0891846 A JP H0891846A JP 6250153 A JP6250153 A JP 6250153A JP 25015394 A JP25015394 A JP 25015394A JP H0891846 A JPH0891846 A JP H0891846A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高比表面積が大きく、用途範囲も広い、優れ
た複合酸化物の製造方法を提供する。 【構成】 下記(イ)〜(ニ)工程を含むことからな
る、高比表面積複合酸化物の製造方法。 (イ)複合酸化物を構成する金属元素および/または半
金属元素と、酸または塩基により選択的に溶出される元
素から溶融合金を作る第1工程。 (ロ)第1工程で得られた溶融合金を急冷することによ
って過冷却体を作る第2工程。 (ハ)第2工程で得られた過冷却体から、酸または塩基
により選択的に溶出される元素を溶出する第3工程。 (ニ)第3工程で得られた材料を焼結する第4工程。
た複合酸化物の製造方法を提供する。 【構成】 下記(イ)〜(ニ)工程を含むことからな
る、高比表面積複合酸化物の製造方法。 (イ)複合酸化物を構成する金属元素および/または半
金属元素と、酸または塩基により選択的に溶出される元
素から溶融合金を作る第1工程。 (ロ)第1工程で得られた溶融合金を急冷することによ
って過冷却体を作る第2工程。 (ハ)第2工程で得られた過冷却体から、酸または塩基
により選択的に溶出される元素を溶出する第3工程。 (ニ)第3工程で得られた材料を焼結する第4工程。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、触媒、超伝導体、圧電
体、センサー、燃料電池の電解質などの用途に利用でき
る、粒径が小さく、かつ比表面積の大きい複合酸化物の
製造方法に関するものである。
体、センサー、燃料電池の電解質などの用途に利用でき
る、粒径が小さく、かつ比表面積の大きい複合酸化物の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】触媒、センサーなど物質間の相互作用を
利用する材料は、その表面における作用点の大小がその
特性を左右する。従って、比表面積が大きいほど、大き
な活性が期待できる。
利用する材料は、その表面における作用点の大小がその
特性を左右する。従って、比表面積が大きいほど、大き
な活性が期待できる。
【0003】しかし、従来法である共沈法、蒸発乾固
法、粉末混合法などによって得られる複合酸化物の比表
面積は、10m2 /g未満であり、充分な値とはいえな
いため、触媒、センサーに使用した場合に充分な性能が
得られないことがあった。これは、従来法で使用する原
材料の粒径が、最小でもサブミクロンオーダーという比
較的大きいものであるためである。また、粒径が大きい
と、複合酸化物を生成するために構成元素が長い距離を
拡散しなければならないので高温で焼成を行う必要があ
り、これがさらに粒を成長させる要因ともなっている。
このため、粒径が小さく、比表面積の大きい複合酸化物
を製造する方法が求められており、これまでにも様々な
技術が開示されている。
法、粉末混合法などによって得られる複合酸化物の比表
面積は、10m2 /g未満であり、充分な値とはいえな
いため、触媒、センサーに使用した場合に充分な性能が
得られないことがあった。これは、従来法で使用する原
材料の粒径が、最小でもサブミクロンオーダーという比
較的大きいものであるためである。また、粒径が大きい
と、複合酸化物を生成するために構成元素が長い距離を
拡散しなければならないので高温で焼成を行う必要があ
り、これがさらに粒を成長させる要因ともなっている。
このため、粒径が小さく、比表面積の大きい複合酸化物
を製造する方法が求められており、これまでにも様々な
技術が開示されている。
【0004】例えば、材料を焼成する前に有機物質を混
入して、焼成後の粒成長を抑制する方法(特開平2−2
84649号公報)、金属塩の混合塩の溶液に触媒担体
を含浸して担体表面に金属塩を担持させたものに、あら
かじめ低温プラズマ処理を施すことにより複合酸化物と
してから焼成する方法(特開昭64−67260号公
報)などが挙げられる。
入して、焼成後の粒成長を抑制する方法(特開平2−2
84649号公報)、金属塩の混合塩の溶液に触媒担体
を含浸して担体表面に金属塩を担持させたものに、あら
かじめ低温プラズマ処理を施すことにより複合酸化物と
してから焼成する方法(特開昭64−67260号公
報)などが挙げられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法で
は、触媒中に有機分が残存する恐れがあり、また後者の
方法では、低温プラズマ処理により粒径の成長は抑える
ことができるので比表面積の点では優れるが、含浸段階
で、各塩の溶解度の違いによって担体上への各塩の析出
が不均一となり、また担体上に各塩が固着するため固相
反応も起こりにくいので組成の不均一さが解消されず、
その結果、触媒の均質性に劣るという問題がある。本発
明は、以上のような技術的課題を背景になされたもので
あり、従来の技術と比較して、比表面積が大きく、用途
範囲も広い、優れた複合酸化物の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
は、触媒中に有機分が残存する恐れがあり、また後者の
方法では、低温プラズマ処理により粒径の成長は抑える
ことができるので比表面積の点では優れるが、含浸段階
で、各塩の溶解度の違いによって担体上への各塩の析出
が不均一となり、また担体上に各塩が固着するため固相
反応も起こりにくいので組成の不均一さが解消されず、
その結果、触媒の均質性に劣るという問題がある。本発
明は、以上のような技術的課題を背景になされたもので
あり、従来の技術と比較して、比表面積が大きく、用途
範囲も広い、優れた複合酸化物の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記(イ)〜
(ニ)工程を含むことからなる、高比表面積複合酸化物
の製造方法を提供するものである。 (イ)複合酸化物を構成する金属元素および/または半
金属元素以下(「複合酸化物形成用元素」ともいう)
と、酸または塩基により選択的に溶出される元素(以下
「被溶出元素」ともいう)とから溶融合金を作る第1工
程。 (ロ)第1工程で得られた溶融合金を急冷することによ
って過冷却体を作る第2工程。 (ハ)第2工程で得られた過冷却体から、酸または塩基
により選択的に溶出される元素を溶出する第3工程。 (ニ)第3工程で得られた材料を焼成する第4工程。
(ニ)工程を含むことからなる、高比表面積複合酸化物
の製造方法を提供するものである。 (イ)複合酸化物を構成する金属元素および/または半
金属元素以下(「複合酸化物形成用元素」ともいう)
と、酸または塩基により選択的に溶出される元素(以下
「被溶出元素」ともいう)とから溶融合金を作る第1工
程。 (ロ)第1工程で得られた溶融合金を急冷することによ
って過冷却体を作る第2工程。 (ハ)第2工程で得られた過冷却体から、酸または塩基
により選択的に溶出される元素を溶出する第3工程。 (ニ)第3工程で得られた材料を焼成する第4工程。
【0007】本発明の製造方法により得られる複合酸化
物は、下記一般式(I)で表される複合酸化物が好まし
い。 La1-x Ax BO 3 ・・・・・(I) (ただし、式中、AはCa、SrおよびCeの群から選
ばれた少なくとも1種であり、BはCr、Mn、Fe、
Co、Ni、CuおよびTaの群から選ばれた少なくと
も1種であり、0≦X≦0.4である。)
物は、下記一般式(I)で表される複合酸化物が好まし
い。 La1-x Ax BO 3 ・・・・・(I) (ただし、式中、AはCa、SrおよびCeの群から選
ばれた少なくとも1種であり、BはCr、Mn、Fe、
Co、Ni、CuおよびTaの群から選ばれた少なくと
も1種であり、0≦X≦0.4である。)
【0008】以下、本発明を工程毎に詳細に説明する。(イ)第1工程 本工程は、複合酸化物を構成する金属元素および/また
は半金属元素と、酸または塩基により選択的に溶出され
る元素とから溶融合金を作る工程である。ここで、複合
酸化物形成用元素は、本発明により製作することを意図
する複合酸化物を構成する元素を用いる。この複合酸化
物は、ペロブスカイト型、イルメナイト型、スピネル
型、K2 NiF4 型など、どの型の複合酸化物でもよ
い。複合酸化物を構成する複合酸化物形成用元素のう
ち、金属元素としては、周期律表で1A元素、1B元
素、2A元素、2B元素、3B元素、3A〜7A元素、
8B元素が挙げられるが、好ましくはCr、Mn、F
e、Co、Ni、Cu、La、Nd、Ba、Ca、S
r、Ce、Ta、Ti、Y、Zr、Nb、Pb、Mgで
ある。
は半金属元素と、酸または塩基により選択的に溶出され
る元素とから溶融合金を作る工程である。ここで、複合
酸化物形成用元素は、本発明により製作することを意図
する複合酸化物を構成する元素を用いる。この複合酸化
物は、ペロブスカイト型、イルメナイト型、スピネル
型、K2 NiF4 型など、どの型の複合酸化物でもよ
い。複合酸化物を構成する複合酸化物形成用元素のう
ち、金属元素としては、周期律表で1A元素、1B元
素、2A元素、2B元素、3B元素、3A〜7A元素、
8B元素が挙げられるが、好ましくはCr、Mn、F
e、Co、Ni、Cu、La、Nd、Ba、Ca、S
r、Ce、Ta、Ti、Y、Zr、Nb、Pb、Mgで
ある。
【0009】また、半金属元素は、金属と非金属の性質
を兼ね備えた元素であり、例えばB、Si、Ge、A
s、Sb、Teなどが挙げられる。これらの金属元素お
よび/または半金属元素は、複合酸化物を構成させるた
めに、2種以上組み合わせて用いられる。金属元素およ
び/または半金属元素の具体的な組み合わせとしては、
触媒材としては、LaとCu、NdとCu、LaとC
o、LaとMn、LaとNi、SrとFe、LaとSr
とCo、LaとSrとCr、LaとSrとMn、Laと
SrとFe、LaとSrとCu、LaとBaとCu、L
aとTaとMn、LaとTaとCo、LaとCaとC
o、センサー用の良伝導体としては、LaとTi、Sr
とV、CaとCr、SrとCr、SrとCo、コンデン
サ材としては、MgとTi、CaとTi、SrとTi、
BaとTi、PbとTi、超伝導体としては、YとBa
とCu、LaとSrとCuなどが挙げられる。
を兼ね備えた元素であり、例えばB、Si、Ge、A
s、Sb、Teなどが挙げられる。これらの金属元素お
よび/または半金属元素は、複合酸化物を構成させるた
めに、2種以上組み合わせて用いられる。金属元素およ
び/または半金属元素の具体的な組み合わせとしては、
触媒材としては、LaとCu、NdとCu、LaとC
o、LaとMn、LaとNi、SrとFe、LaとSr
とCo、LaとSrとCr、LaとSrとMn、Laと
SrとFe、LaとSrとCu、LaとBaとCu、L
aとTaとMn、LaとTaとCo、LaとCaとC
o、センサー用の良伝導体としては、LaとTi、Sr
とV、CaとCr、SrとCr、SrとCo、コンデン
サ材としては、MgとTi、CaとTi、SrとTi、
BaとTi、PbとTi、超伝導体としては、YとBa
とCu、LaとSrとCuなどが挙げられる。
【0010】上記一般式(I)の複合酸化物において
は、AとしてCa、SrおよびCeからなる群より選ば
れた少なくとも1種を用い、BとしてCr、Mn、F
e、Co、Ni、CuおよびTaからなる群より選ばれ
た少なくとも1種を用いる。一般式(I)の複合酸化物
において、3価のLaを、2価のCa、Sr、4価のC
eで置換することで酸素の格子欠陥が導入され、この格
子欠陥により活性の特に大きな触媒となるとともに、ペ
ロブスカイト相が低温で得られるようになる。また、一
般式(I)において、Laと元素Aの元素比の関係は、
0≦X≦0.4の範囲である。ここで、Xが0.4を超
えると、主相のペロブスカイト相がLaBO3 からAB
O3 に変化するために、前記酸素の格子欠陥が減少し、
活性が低下する。
は、AとしてCa、SrおよびCeからなる群より選ば
れた少なくとも1種を用い、BとしてCr、Mn、F
e、Co、Ni、CuおよびTaからなる群より選ばれ
た少なくとも1種を用いる。一般式(I)の複合酸化物
において、3価のLaを、2価のCa、Sr、4価のC
eで置換することで酸素の格子欠陥が導入され、この格
子欠陥により活性の特に大きな触媒となるとともに、ペ
ロブスカイト相が低温で得られるようになる。また、一
般式(I)において、Laと元素Aの元素比の関係は、
0≦X≦0.4の範囲である。ここで、Xが0.4を超
えると、主相のペロブスカイト相がLaBO3 からAB
O3 に変化するために、前記酸素の格子欠陥が減少し、
活性が低下する。
【0011】さらに、被溶出元素としては、Al、Z
n、Sn、Gaなどが挙げられるが、好ましくはAlで
ある。複合酸化物形成元素および被溶出元素は、ボタン
状インゴットとして溶製できるものであれば、粉末状、
塊状、板状のいずれを用いてもよい。複合酸化物形成用
元素と被溶出元素の割合は、通常、元素比で30/70
〜10/90、好ましくは20/80である。複合酸化
物形成用元素の割合が、10元素%未満では溶出後の回
収率が低く、、一方30元素%を超えると比表面積が充
分大きくならない。
n、Sn、Gaなどが挙げられるが、好ましくはAlで
ある。複合酸化物形成元素および被溶出元素は、ボタン
状インゴットとして溶製できるものであれば、粉末状、
塊状、板状のいずれを用いてもよい。複合酸化物形成用
元素と被溶出元素の割合は、通常、元素比で30/70
〜10/90、好ましくは20/80である。複合酸化
物形成用元素の割合が、10元素%未満では溶出後の回
収率が低く、、一方30元素%を超えると比表面積が充
分大きくならない。
【0012】この第1工程において、溶融合金を作製す
るための溶解は、特に限定されるものではないが、好ま
しくはアーク溶解または高周波溶解などにより行う。ア
ーク溶解の場合は、例えば5×10-5〜1×10-4To
rrまで真空引きしたのち、Ar300〜400Tor
r雰囲気中にて、アーク電流200〜300Aで溶製す
る。高周波溶解の場合は、例えば5×10-5〜1×10
-4Torrまで真空引きしたのち、Ar200〜300
Torr雰囲気中で溶製する。
るための溶解は、特に限定されるものではないが、好ま
しくはアーク溶解または高周波溶解などにより行う。ア
ーク溶解の場合は、例えば5×10-5〜1×10-4To
rrまで真空引きしたのち、Ar300〜400Tor
r雰囲気中にて、アーク電流200〜300Aで溶製す
る。高周波溶解の場合は、例えば5×10-5〜1×10
-4Torrまで真空引きしたのち、Ar200〜300
Torr雰囲気中で溶製する。
【0013】(ロ)第2工程 本工程は、第1工程で得られた溶融合金を急冷すること
によって合金成分が均一に分散した過冷却体を作る工程
である。ここで、合金成分が均一に分散した状態には、
アモルファス状態も含む。また、急冷凝固処理の方法と
して、単ロール法、アトマイズ法などが挙げられる。単
ロール法で行う場合、例えば石英ノズル中で母合金とな
る複合酸化物形成用元素を高周波溶解し、回転している
銅ロール上の溶融合金を噴射して、急冷凝固する。この
際の条理条件は、ノズル穴径0.2〜0.3mm、ロー
ル回転数3,000〜4,000rpm、ロール径20
0〜300mmφ、雰囲気Ar150〜200Tor
r、噴射圧0.5〜0.8kgfとする。また、アトマ
イズ法により行う場合、例えば不活性ガス雰囲気下、グ
ラファイトるつぼ中で母合金を溶解し、ノズルから溶湯
を流下させて高圧ガスにより粉砕し、急冷凝固する。こ
の際の条理条件は、例えば冷却ガスHe、ガス圧100
kg/cm2 、ノズル穴径1.5mmφである。単ロー
ル法により得られる素材はリボン状をなし、アトマイズ
法により得られる素材は粉状となる。
によって合金成分が均一に分散した過冷却体を作る工程
である。ここで、合金成分が均一に分散した状態には、
アモルファス状態も含む。また、急冷凝固処理の方法と
して、単ロール法、アトマイズ法などが挙げられる。単
ロール法で行う場合、例えば石英ノズル中で母合金とな
る複合酸化物形成用元素を高周波溶解し、回転している
銅ロール上の溶融合金を噴射して、急冷凝固する。この
際の条理条件は、ノズル穴径0.2〜0.3mm、ロー
ル回転数3,000〜4,000rpm、ロール径20
0〜300mmφ、雰囲気Ar150〜200Tor
r、噴射圧0.5〜0.8kgfとする。また、アトマ
イズ法により行う場合、例えば不活性ガス雰囲気下、グ
ラファイトるつぼ中で母合金を溶解し、ノズルから溶湯
を流下させて高圧ガスにより粉砕し、急冷凝固する。こ
の際の条理条件は、例えば冷却ガスHe、ガス圧100
kg/cm2 、ノズル穴径1.5mmφである。単ロー
ル法により得られる素材はリボン状をなし、アトマイズ
法により得られる素材は粉状となる。
【0014】(ハ)第3工程 本工程は、酸または塩基により選択的に溶出される元素
を溶出する工程(以下「リーチング」ともいう)であ
る。リーチングは、酸または塩基の一方よりなる水溶液
にリボン状または粉末状の材料を浸漬することにより行
う。ここで用いる酸または塩基の水溶液は、第1工程の
被溶出元素を選択的に溶出するものであって、かつ比較
的温和な条件で使用できるものがよい。
を溶出する工程(以下「リーチング」ともいう)であ
る。リーチングは、酸または塩基の一方よりなる水溶液
にリボン状または粉末状の材料を浸漬することにより行
う。ここで用いる酸または塩基の水溶液は、第1工程の
被溶出元素を選択的に溶出するものであって、かつ比較
的温和な条件で使用できるものがよい。
【0015】被溶出元素としてZn、Mn、Mgを用い
た場合は、酸性水溶液、特に好ましくは硝酸水溶液を用
いることができる。酸性水溶液として硝酸水溶液を用い
る場合には、硝酸の濃度は5〜10重量%に、液温は常
温に、浸漬時間は3〜10分間とする。また、被溶出元
素としてAl、Zn、Sn、Gaを用いた場合は、塩基
性水溶液、特に好ましくはNaOH水溶液を用いること
ができる。塩基性水溶液としてNaOHを用いる場合に
は、NaOHの濃度は5〜20重量%に、液温は50〜
60℃に、浸漬時間は5〜30分間とする。
た場合は、酸性水溶液、特に好ましくは硝酸水溶液を用
いることができる。酸性水溶液として硝酸水溶液を用い
る場合には、硝酸の濃度は5〜10重量%に、液温は常
温に、浸漬時間は3〜10分間とする。また、被溶出元
素としてAl、Zn、Sn、Gaを用いた場合は、塩基
性水溶液、特に好ましくはNaOH水溶液を用いること
ができる。塩基性水溶液としてNaOHを用いる場合に
は、NaOHの濃度は5〜20重量%に、液温は50〜
60℃に、浸漬時間は5〜30分間とする。
【0016】リーチングされた溶融合金を、酸性水溶液
または塩基性水溶液から取り出し、ろ液中に酸または塩
基を構成する金属(例えば、Naイオン)が検出されな
くなるまでイオン交換水による洗浄処理を施し、次いで
乾燥処理を施す。リーチングにより、通常、リボン状材
料は、粉末状に分解され、その表層は、複合酸化物形成
元素の混在層となる。ただし、前記リーチングにおい
て、浸漬時間を調節することにより、材料をリボン状ま
たは薄片状にすることが可能である。
または塩基性水溶液から取り出し、ろ液中に酸または塩
基を構成する金属(例えば、Naイオン)が検出されな
くなるまでイオン交換水による洗浄処理を施し、次いで
乾燥処理を施す。リーチングにより、通常、リボン状材
料は、粉末状に分解され、その表層は、複合酸化物形成
元素の混在層となる。ただし、前記リーチングにおい
て、浸漬時間を調節することにより、材料をリボン状ま
たは薄片状にすることが可能である。
【0017】(ニ)第4工程 本工程は、第3工程で得られた材料を焼成し、複合酸化
物化する工程である。このため、焼成は大気中もしくは
酸素気流中で行う。焼成条件は、焼成温度500〜90
0℃、好ましくは550〜650℃、焼成時間は60〜
600分、好ましくは300〜400分である。焼成温
度が、500℃未満ではペロブスカイトが生成せず、一
方900℃を超えると粒成長により比表面積が減少す
る。また、焼成時間が、60分未満ではペロブスカイト
の生成が不十分となり、一方600分を超えると粒成長
により比表面積が減少する。
物化する工程である。このため、焼成は大気中もしくは
酸素気流中で行う。焼成条件は、焼成温度500〜90
0℃、好ましくは550〜650℃、焼成時間は60〜
600分、好ましくは300〜400分である。焼成温
度が、500℃未満ではペロブスカイトが生成せず、一
方900℃を超えると粒成長により比表面積が減少す
る。また、焼成時間が、60分未満ではペロブスカイト
の生成が不十分となり、一方600分を超えると粒成長
により比表面積が減少する。
【0018】かくて、溶融合金を急冷して凝固すること
により、アモルファス状あるいは過飽和固溶体の合金が
得られ、これを化学的にリーチングした合金の粒径は、
数10nmと非常に細かく、その比表面積も60〜10
0m2 /gと格段に大きい。このため、これを焼成する
ことにより、高比表面積の複合酸化物が得られる。
により、アモルファス状あるいは過飽和固溶体の合金が
得られ、これを化学的にリーチングした合金の粒径は、
数10nmと非常に細かく、その比表面積も60〜10
0m2 /gと格段に大きい。このため、これを焼成する
ことにより、高比表面積の複合酸化物が得られる。
【0019】本発明により得られる複合酸化物は、比表
面積増大により反応の律速段階である吸着過程がスムー
ズに進むようになり、特に低温での触媒活性が向上す
る。ここで、触媒としては、CHの酸化(燃焼)触媒、
排ガスの浄化触媒(NOX など)が挙げられる。本発明
の複合酸化物からなる触媒素材としては、例えばLaM
nO3 、LaCoO3 、LaNiO3 、La0.8 Sr
0.2 CoO3 、La0.8 Ce0.2 CoO3、La0.8 S
r0.2 MnO3 、LaMn0.7 Ta0.3 O3 、La0.8
Sr0.2 CrO3 、La0.8 Sr0.2 FeO3 La1.5
Sr0.5 CuO4 、La1.8 Ba0.2 CuO4 、SrF
eO3 などが挙げられる。
面積増大により反応の律速段階である吸着過程がスムー
ズに進むようになり、特に低温での触媒活性が向上す
る。ここで、触媒としては、CHの酸化(燃焼)触媒、
排ガスの浄化触媒(NOX など)が挙げられる。本発明
の複合酸化物からなる触媒素材としては、例えばLaM
nO3 、LaCoO3 、LaNiO3 、La0.8 Sr
0.2 CoO3 、La0.8 Ce0.2 CoO3、La0.8 S
r0.2 MnO3 、LaMn0.7 Ta0.3 O3 、La0.8
Sr0.2 CrO3 、La0.8 Sr0.2 FeO3 La1.5
Sr0.5 CuO4 、La1.8 Ba0.2 CuO4 、SrF
eO3 などが挙げられる。
【0020】また、複合酸化物の半導体特性を利用した
ガスセンサーでは、ガス濃度により材料の抵抗が変化す
るという特性を用いている。本発明の複合酸化物のよう
に、材料の比表面積が大きくなればガスの吸着点が多く
なり、よりセンサーとしてのレスポンス(応答性、感度
など)が鋭くなる。本発明により製作できるセンサー材
料としては、LaMnO3 、LaCoO3 などが挙げら
れる。さらに、複合酸化物の結晶粒が微細になると、保
持力(Hc)が向上する。その結果、本発明の複合酸化
物は、BHmax が向上し、ハード磁石として高特性が得
られる。
ガスセンサーでは、ガス濃度により材料の抵抗が変化す
るという特性を用いている。本発明の複合酸化物のよう
に、材料の比表面積が大きくなればガスの吸着点が多く
なり、よりセンサーとしてのレスポンス(応答性、感度
など)が鋭くなる。本発明により製作できるセンサー材
料としては、LaMnO3 、LaCoO3 などが挙げら
れる。さらに、複合酸化物の結晶粒が微細になると、保
持力(Hc)が向上する。その結果、本発明の複合酸化
物は、BHmax が向上し、ハード磁石として高特性が得
られる。
【0021】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。な
お、比、%は、特に断らない場合は、元素数基準であ
る。実施例1〜4は、複合酸化物形成元素として2種の
元素を用いた場合であるが、実施例5〜6は実施例1に
Ta、Caを添加した場合であり、実施例7〜8は、実
施例2にSr、Taを添加した場合である。 実施例1〜8 実施例1;La:Co:Al=10:10:80 実施例2;La:Mn:Al=10:10:80 実施例3;La:Cu:Al=7.5:10:82.5 実施例4;Nd:Cu:Al=10:10:80 実施例5;La:Ta:Co:Al=10:3:7:80 実施例6;La:Ca:Co:Al=8:2:10:80 実施例7;La:Sr:Mn:Al=8:2:10:80 実施例8;La:Ta:Mn:Al=10:3:7:80
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。な
お、比、%は、特に断らない場合は、元素数基準であ
る。実施例1〜4は、複合酸化物形成元素として2種の
元素を用いた場合であるが、実施例5〜6は実施例1に
Ta、Caを添加した場合であり、実施例7〜8は、実
施例2にSr、Taを添加した場合である。 実施例1〜8 実施例1;La:Co:Al=10:10:80 実施例2;La:Mn:Al=10:10:80 実施例3;La:Cu:Al=7.5:10:82.5 実施例4;Nd:Cu:Al=10:10:80 実施例5;La:Ta:Co:Al=10:3:7:80 実施例6;La:Ca:Co:Al=8:2:10:80 実施例7;La:Sr:Mn:Al=8:2:10:80 実施例8;La:Ta:Mn:Al=10:3:7:80
【0022】上記の元素および配合処方を用いて、各構
成元素を所定の元素比に秤量したのち、アーク溶解にて
ボタン状のインゴットに溶製した。これを2mm角程度
の大きさに粉砕し、石英ノズル中で高周波溶解によって
合金の溶湯を調製し、次いで、溶湯に単ロール法を適用
した急冷凝固処理を施してリボン状触媒素材を作成し
た。単ロール法は、冷却ロールの直径200mm、冷却
ロールの回転数4,000rpm、石英ノズルの噴出口
寸法 直径0.3mm、溶湯の噴出圧0.4kgf/c
m2 、チャンバ内圧力 Ar100Torrで行い、幅
1mm、厚さ20〜30μmのリボン材を製作した。こ
の急冷リボンからAlの選択溶出を行うために、あらか
じめ60℃に保っておいた20%NaOH水溶液100
mlに、Alの溶解反応によるH2 の発生が停止するま
で5〜30分間浸漬した。このリボン材をイオン交換水
を用いて、ろ液からNaイオンが検出されなくなるまで
洗浄し、乾燥器で乾燥した。リーチング後、焼成前のリ
ボン材の組成を表1〜7に示す。これを500、55
0、600、650、700、750、800、85
0、900℃で、それぞれ5時間焼成した。
成元素を所定の元素比に秤量したのち、アーク溶解にて
ボタン状のインゴットに溶製した。これを2mm角程度
の大きさに粉砕し、石英ノズル中で高周波溶解によって
合金の溶湯を調製し、次いで、溶湯に単ロール法を適用
した急冷凝固処理を施してリボン状触媒素材を作成し
た。単ロール法は、冷却ロールの直径200mm、冷却
ロールの回転数4,000rpm、石英ノズルの噴出口
寸法 直径0.3mm、溶湯の噴出圧0.4kgf/c
m2 、チャンバ内圧力 Ar100Torrで行い、幅
1mm、厚さ20〜30μmのリボン材を製作した。こ
の急冷リボンからAlの選択溶出を行うために、あらか
じめ60℃に保っておいた20%NaOH水溶液100
mlに、Alの溶解反応によるH2 の発生が停止するま
で5〜30分間浸漬した。このリボン材をイオン交換水
を用いて、ろ液からNaイオンが検出されなくなるまで
洗浄し、乾燥器で乾燥した。リーチング後、焼成前のリ
ボン材の組成を表1〜7に示す。これを500、55
0、600、650、700、750、800、85
0、900℃で、それぞれ5時間焼成した。
【0023】この焼成により得られた粉末についてX線
回折を行い生成相を調べた。その結果を表1〜7に示
す。表中、アモルファスを「amo.」と略記した。こ
れらによると、従来では高温焼成が必要であったペロブ
スカイト型複合酸化物を低温で合成することができた。
実施例1において、低温でペロブスカイトができている
ことを証明するX線回折パターンを、図1に示す。さら
に、Ca、Srを添加した場合(実施例6〜7)は、添
加しない場合(実施例1〜2)と比較して約50℃前後
低い温度でペロブスカイト相が形成された。
回折を行い生成相を調べた。その結果を表1〜7に示
す。表中、アモルファスを「amo.」と略記した。こ
れらによると、従来では高温焼成が必要であったペロブ
スカイト型複合酸化物を低温で合成することができた。
実施例1において、低温でペロブスカイトができている
ことを証明するX線回折パターンを、図1に示す。さら
に、Ca、Srを添加した場合(実施例6〜7)は、添
加しない場合(実施例1〜2)と比較して約50℃前後
低い温度でペロブスカイト相が形成された。
【0024】また、比表面積の測定をBET法で行っ
た。結果を表1〜7に併せて示す。これによると、55
0〜650℃の焼成により、比表面積は、40m2 /g
前後という十分な比表面積の複合酸化物を得ることがで
きた。さらに、Taを添加した場合(実施例5、実施例
8)は、高温で焼成した場合の比表面積の低下が抑制さ
れ、その結果、非常に大きな比表面積を持つ複合酸化物
を得ることができる。このとき、CoまたはMnに対す
るTaの置換量は、好ましくは0.1〜0.9、さらに
好ましくは0.3〜0.7であり、最も好ましくは0.
3〜0.5である。0.1未満では、Taを添加する効
果が顕著でなく、一方0.9を超えると、活性成分であ
るLaBO3 の性質が損なわれるとともに、Taがペロ
ブスカイトの生成を妨げ、第2相が生成するからであ
る。
た。結果を表1〜7に併せて示す。これによると、55
0〜650℃の焼成により、比表面積は、40m2 /g
前後という十分な比表面積の複合酸化物を得ることがで
きた。さらに、Taを添加した場合(実施例5、実施例
8)は、高温で焼成した場合の比表面積の低下が抑制さ
れ、その結果、非常に大きな比表面積を持つ複合酸化物
を得ることができる。このとき、CoまたはMnに対す
るTaの置換量は、好ましくは0.1〜0.9、さらに
好ましくは0.3〜0.7であり、最も好ましくは0.
3〜0.5である。0.1未満では、Taを添加する効
果が顕著でなく、一方0.9を超えると、活性成分であ
るLaBO3 の性質が損なわれるとともに、Taがペロ
ブスカイトの生成を妨げ、第2相が生成するからであ
る。
【0025】比較例1(LaCoO3 の調製) (a)共沈法 La(NO3 )3 ・6H2 Oと、Co(NO3 )2 ・6
H2 Oをモル比で1:1の割合にして所定量の水に溶解
し、10時間攪拌した。次いで、過剰の0.1Nアンモ
ニア水と、30%過酸化水素水を同時に滴下し共沈さ
せ、沈澱物を100℃で乾燥させた。次いで、300℃
の空気中で硝酸イオンを分解したのち、さらに大気中7
00℃で5時間焼成した。比表面積を、BET法により
測定した。焼成後の生成相および比表面積を表1に示
す。
H2 Oをモル比で1:1の割合にして所定量の水に溶解
し、10時間攪拌した。次いで、過剰の0.1Nアンモ
ニア水と、30%過酸化水素水を同時に滴下し共沈さ
せ、沈澱物を100℃で乾燥させた。次いで、300℃
の空気中で硝酸イオンを分解したのち、さらに大気中7
00℃で5時間焼成した。比表面積を、BET法により
測定した。焼成後の生成相および比表面積を表1に示
す。
【0026】(b)蒸発乾固法 La(COOCH3 )3 ・1.5H2 Oと、Co(CO
OCH3 )2 ・4H2Oを、モル比で1:1にして所定
量の水に溶解し、10時間攪拌した。次いで、エバポレ
ータで水を蒸発除去し、300℃の空気中で酢酸塩を分
解したのち、大気中800℃で5時間焼成した。比表面
積を、BET法により測定した。焼成後の生成相および
比表面積を表1に示す。
OCH3 )2 ・4H2Oを、モル比で1:1にして所定
量の水に溶解し、10時間攪拌した。次いで、エバポレ
ータで水を蒸発除去し、300℃の空気中で酢酸塩を分
解したのち、大気中800℃で5時間焼成した。比表面
積を、BET法により測定した。焼成後の生成相および
比表面積を表1に示す。
【0027】(c)粉末混合法 La2 O3 と、CoOをモル比で1:2の割合で、ボー
ルミルで混合し(ポット容積0.86リットル、ボール
量;5mmφ,10mmφともポット容積の15%、ボ
ール材質 ジルコニア、分散媒 エタノール200m
l、混合時間 20時間)、エバポレータでエタノール
を蒸発除去し、大気中850℃で5時間焼成した。比表
面積を、BET法により測定した。焼成後の生成相およ
び比表面積を表1に示す。
ルミルで混合し(ポット容積0.86リットル、ボール
量;5mmφ,10mmφともポット容積の15%、ボ
ール材質 ジルコニア、分散媒 エタノール200m
l、混合時間 20時間)、エバポレータでエタノール
を蒸発除去し、大気中850℃で5時間焼成した。比表
面積を、BET法により測定した。焼成後の生成相およ
び比表面積を表1に示す。
【0028】比較例2(LaMnO3 の調製) La2 O3 と、MnO2 をモル比で1:2に混合して、
比較例1の(c)粉末混合法に準じて、複合酸化物を作
成した。比表面積を、BET法により測定した。焼成後
の生成相および比表面積を表2に示す。
比較例1の(c)粉末混合法に準じて、複合酸化物を作
成した。比表面積を、BET法により測定した。焼成後
の生成相および比表面積を表2に示す。
【0029】比較例3(La2 CuO4 の調製) La(COOCH3 )3 ・1.5H2 Oと、Cu(CO
OCH3 )2 ・H2 Oをモル比で2:1に混合して、比
較例1の(b)蒸発乾固法に準じて、複合酸化物を作成
した。比表面積を、BET法により測定した。焼成後の
生成相および比表面積を表3に示す。
OCH3 )2 ・H2 Oをモル比で2:1に混合して、比
較例1の(b)蒸発乾固法に準じて、複合酸化物を作成
した。比表面積を、BET法により測定した。焼成後の
生成相および比表面積を表3に示す。
【0030】比較例4(Nd2 CuO4 の調製) Nd(NO3 )3 ・6H2 Oと、Cu(COOCH3 )
2 ・H2 Oをモル比で2:1に混合して、比較例1の
(b)の蒸発乾固体法に準じて、複合酸化物を作成し
た。比表面積を、BET法により測定した。焼成後の生
成相および比表面積を表4に示す。
2 ・H2 Oをモル比で2:1に混合して、比較例1の
(b)の蒸発乾固体法に準じて、複合酸化物を作成し
た。比表面積を、BET法により測定した。焼成後の生
成相および比表面積を表4に示す。
【0031】比較例5(LaSrMnO3 の調整) La(COOCH3 )・1.5H2 Oと、Sr(COO
CH3 )2 ・0.5H2 Oと、Mn(COOCH3 )2
・4H2 Oをモル比で1:1に混合して、比較例1の
(a)の粉末混合法、(b)の蒸発乾固法に準じて、複
合酸化物を作成した。焼成後の生成相および比表面積を
表6に示す。
CH3 )2 ・0.5H2 Oと、Mn(COOCH3 )2
・4H2 Oをモル比で1:1に混合して、比較例1の
(a)の粉末混合法、(b)の蒸発乾固法に準じて、複
合酸化物を作成した。焼成後の生成相および比表面積を
表6に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】
【表4】
【0036】
【表5】
【0037】
【表6】
【0038】
【表7】
【0039】
【発明の効果】本発明の複合酸化物の製造方法は、化学
処理をすることにより微細化した材料を用いることによ
り低温で複合酸化物を合成できるため、非常に比表面積
の大きい複合酸化物を得ることを可能にするものであ
る。従って、複合酸化物として優れた性能を発揮するこ
とが期待できることから、触媒、超伝導体、圧電体、セ
ンサー、燃料電池の電解質など、あらゆる用途におい
て、利用することができる。
処理をすることにより微細化した材料を用いることによ
り低温で複合酸化物を合成できるため、非常に比表面積
の大きい複合酸化物を得ることを可能にするものであ
る。従って、複合酸化物として優れた性能を発揮するこ
とが期待できることから、触媒、超伝導体、圧電体、セ
ンサー、燃料電池の電解質など、あらゆる用途におい
て、利用することができる。
【図1】実施例1のリーチング後および焼成後の生成相
のX線回折パターンである。
のX線回折パターンである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年11月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C01G 45/00 // H01M 8/02 M 9444−4K (72)発明者 小山 茂樹 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住宅 11−806
Claims (2)
- 【請求項1】 下記(イ)〜(ニ)工程を含むことから
なる、高比表面積複合酸化物の製造方法。 (イ)複合酸化物を構成する金属元素および/または半
金属元素と、酸または塩基により選択的に溶出される元
素とから溶融合金を作る第1工程。 (ロ)第1工程で得られた溶融合金を急冷することによ
って過冷却体を作る第2工程。 (ハ)第2工程で得られた過冷却体から、酸または塩基
により選択的に溶出される元素を溶出する第3工程。 (ニ)第3工程で得られた材料を焼成する第4工程。 - 【請求項2】 請求項1記載の製造方法によって得られ
る、下記一般式(I)で表される複合酸化物。 La1-x Ax BO 3 ・・・・・(I) (ただし、式中、AはCa、SrおよびCeの群から選
ばれた少なくとも1種であり、BはCr、Mn、Fe、
Co、Ni、CuおよびTaの群から選ばれた少なくと
も1種であり、0≦X≦0.4である。)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25015394A JP3561008B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 高比表面積複合酸化物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25015394A JP3561008B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 高比表面積複合酸化物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0891846A true JPH0891846A (ja) | 1996-04-09 |
| JP3561008B2 JP3561008B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=17203615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25015394A Expired - Fee Related JP3561008B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 高比表面積複合酸化物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3561008B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000003947A1 (en) * | 1998-07-16 | 2000-01-27 | Universite Laval | Process for synthesizing metal oxides and metal oxides having a perovskite or perovskite-like crystal structure |
| JP2010507555A (ja) * | 2006-10-24 | 2010-03-11 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | Ltmペロブスカイト製品を製造するための方法 |
| JP2011230994A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd | ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-09-20 JP JP25015394A patent/JP3561008B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000003947A1 (en) * | 1998-07-16 | 2000-01-27 | Universite Laval | Process for synthesizing metal oxides and metal oxides having a perovskite or perovskite-like crystal structure |
| CN100337907C (zh) * | 1998-07-16 | 2007-09-19 | 拉瓦勒大学 | 金属氧化物的合成方法 |
| JP2010507555A (ja) * | 2006-10-24 | 2010-03-11 | サン−ゴベン・セントル・ドゥ・レシェルシェ・エ・デチュード・ユーロペアン | Ltmペロブスカイト製品を製造するための方法 |
| JP2011230994A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd | ニッケル−コバルト−マンガン系複合酸化物及びその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3561008B2 (ja) | 2004-09-02 |
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