JP2000080487A - 金属系超微粒子の製造方法およびその製造装置 - Google Patents
金属系超微粒子の製造方法およびその製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な設備で安価な原料により、粒径1μm
以下のシャープな粒度分布を持つ金属系超微粒子を製造
する方法とそのための製造装置を提供する。 【解決手段】 電解槽をイオン交換層で仕切り、陽極側
に金属系超微粒子の原料となる金属イオンを含む電解液
を入れ、陰極側にアルカリ性の電解液を入れた電解槽に
おいて、陽極と陰極間に電圧を引加して前記金属イオン
をイオン交換層を通して陽極側から陰極側に移動させ、
陰極側のアルカリ性の電解液中で金属系超微粒子を析出
させることを特徴とする金属系超微粒子の製造方法。
以下のシャープな粒度分布を持つ金属系超微粒子を製造
する方法とそのための製造装置を提供する。 【解決手段】 電解槽をイオン交換層で仕切り、陽極側
に金属系超微粒子の原料となる金属イオンを含む電解液
を入れ、陰極側にアルカリ性の電解液を入れた電解槽に
おいて、陽極と陰極間に電圧を引加して前記金属イオン
をイオン交換層を通して陽極側から陰極側に移動させ、
陰極側のアルカリ性の電解液中で金属系超微粒子を析出
させることを特徴とする金属系超微粒子の製造方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直径1μm以下の
金属系超微粒子を製造する方法とその製造装置に関する
ものであり、さらに詳しくは、金属酸化物、金属水酸化
物あるいはそれらの複合物の超微粒子の製造方法とその
製造装置に関するものである。
金属系超微粒子を製造する方法とその製造装置に関する
ものであり、さらに詳しくは、金属酸化物、金属水酸化
物あるいはそれらの複合物の超微粒子の製造方法とその
製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、直径1μm以下の金属酸化物超微
粒子の製造方法としては、金属アルコキシドを加水分解
させる方法や電気分解法で発生させたプラズマ/液界面
を用いる方法(特公平6−86285 号公報参照)などが知
られている。また、直径1μm以下の金属水酸化物超微
粒子の製造方法としては、共沈法などの沈殿法や上記の
金属アルコキシドを加水分解させる方法が知られてい
る。
粒子の製造方法としては、金属アルコキシドを加水分解
させる方法や電気分解法で発生させたプラズマ/液界面
を用いる方法(特公平6−86285 号公報参照)などが知
られている。また、直径1μm以下の金属水酸化物超微
粒子の製造方法としては、共沈法などの沈殿法や上記の
金属アルコキシドを加水分解させる方法が知られてい
る。
【0003】金属アルコキシドを加水分解させる方法
は、原料アルコキシドを大量のアルコール中に溶かし、
水と触媒を添加し、加水分解、それに続く縮重合反応に
より酸化物超微粒子を得る方法である。また電気分解法
で発生させたプラズマ/液界面を用いる方法は、陰極に
付着するガスを電気絶縁破壊させることで得られるプラ
ズマ/液界面上にて陽極材から溶出したイオンと酸素イ
オンを反応させて、酸化物を含む超微粒子を得る方法で
ある。また共沈法で金属水酸化物超微粒子を作る方法
は、金属イオンが溶解している溶液のpHを変化させ
て、金属水酸化物超微粒子を沈殿させる方法である。
は、原料アルコキシドを大量のアルコール中に溶かし、
水と触媒を添加し、加水分解、それに続く縮重合反応に
より酸化物超微粒子を得る方法である。また電気分解法
で発生させたプラズマ/液界面を用いる方法は、陰極に
付着するガスを電気絶縁破壊させることで得られるプラ
ズマ/液界面上にて陽極材から溶出したイオンと酸素イ
オンを反応させて、酸化物を含む超微粒子を得る方法で
ある。また共沈法で金属水酸化物超微粒子を作る方法
は、金属イオンが溶解している溶液のpHを変化させ
て、金属水酸化物超微粒子を沈殿させる方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では金属酸化物あるいは金属水酸化物の超微粒子を
製造することはできるが、超微粒子を安価に製造するこ
とは困難であった。すなわち、金属アルコキシドを加水
分解させる方法では、超微粒子製造時に粒子の2次凝集
を防止するために溶液中の超微粒子原料濃度を低くする
必要があるため、大量のアルコール溶媒を使用し、製造
設備は大きくなり、出発原料にも高価なアルコキシドが
使用され、超微粒子の製造コストは高くなった。また、
電気分解法で発生させたプラズマ/液界面を用いる方法
では、プラズマを発生させるため、電力消費が大きく、
製造コストは高くなった。さらに、共沈法では核生成と
凝集が同時に進行することを防ぐために溶液中の超微粒
子原料となる金属イオン濃度を低くする必要があるた
め、そのコントロールが非常に困難であった。
方法では金属酸化物あるいは金属水酸化物の超微粒子を
製造することはできるが、超微粒子を安価に製造するこ
とは困難であった。すなわち、金属アルコキシドを加水
分解させる方法では、超微粒子製造時に粒子の2次凝集
を防止するために溶液中の超微粒子原料濃度を低くする
必要があるため、大量のアルコール溶媒を使用し、製造
設備は大きくなり、出発原料にも高価なアルコキシドが
使用され、超微粒子の製造コストは高くなった。また、
電気分解法で発生させたプラズマ/液界面を用いる方法
では、プラズマを発生させるため、電力消費が大きく、
製造コストは高くなった。さらに、共沈法では核生成と
凝集が同時に進行することを防ぐために溶液中の超微粒
子原料となる金属イオン濃度を低くする必要があるた
め、そのコントロールが非常に困難であった。
【0005】本発明は、簡単な設備で粒径1μm以下の
金属酸化物や金属水酸化物などの金属系超微粒子を製造
する方法とそのための製造装置を提供することを目的と
するものである。
金属酸化物や金属水酸化物などの金属系超微粒子を製造
する方法とそのための製造装置を提供することを目的と
するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、金属塩を含む
水溶液中において陽極、陰極間に少なくとも1枚のイオ
ン交換層を設置し、電極間に電圧を与えることで、イオ
ン交換層を通って移動した金属イオンが酸化物あるいは
水酸化物の超微粒子として析出することを見出し、本発
明に到達した。
な課題を解決するために鋭意検討の結果、金属塩を含む
水溶液中において陽極、陰極間に少なくとも1枚のイオ
ン交換層を設置し、電極間に電圧を与えることで、イオ
ン交換層を通って移動した金属イオンが酸化物あるいは
水酸化物の超微粒子として析出することを見出し、本発
明に到達した。
【0007】すなわち、本発明の第一は、電解槽をイオ
ン交換層で仕切り、陽極側に金属系超微粒子の原料とな
る金属イオンを含む電解液を入れ、陰極側にアルカリ性
の電解液を入れた電解槽において、陽極と陰極間に電圧
を印加して前記金属イオンをイオン交換層を通して陽極
側から陰極側に移動させ、陰極側のアルカリ性の電解液
中で金属系超微粒子を析出させることを特徴とする金属
系超微粒子の製造方法を要旨とするものである。また、
本発明の第二は、陽極と陰極が設置され、陽極側と陰極
側を仕切るイオン交換層を有する電解槽と、陽極と陰極
間に電圧を印加するための電源からなることを特徴とす
る金属系超微粒子の製造装置を要旨とするものである。
ン交換層で仕切り、陽極側に金属系超微粒子の原料とな
る金属イオンを含む電解液を入れ、陰極側にアルカリ性
の電解液を入れた電解槽において、陽極と陰極間に電圧
を印加して前記金属イオンをイオン交換層を通して陽極
側から陰極側に移動させ、陰極側のアルカリ性の電解液
中で金属系超微粒子を析出させることを特徴とする金属
系超微粒子の製造方法を要旨とするものである。また、
本発明の第二は、陽極と陰極が設置され、陽極側と陰極
側を仕切るイオン交換層を有する電解槽と、陽極と陰極
間に電圧を印加するための電源からなることを特徴とす
る金属系超微粒子の製造装置を要旨とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の製造方法により得られる金属系超微粒子
とは、金属酸化物、金属水酸化物あるいはこれらの複合
物または水和物の超微粒子のことをいう。本発明におけ
る金属系超微粒子の金属としては、リチウム、マグネシ
ウム、アルミニウム、カルシウム、スカンジウム、チタ
ン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニ
ッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウ
ム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、ニ
オブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テル
ル、セシウム、バリウム、タンタル、タングステン、オ
スミウム、白金、金、水銀、鉛、ビスマス、セリウム、
ネオジム、サマリウム、ユーロピウムなどが挙げられ、
これらの複数の成分が複合したものであってもかまわな
い。本発明の製造方法は、これらの中で特にアルミニウ
ム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛などに好適であり、
得られる金属系超微粒子としては、水酸化アルミニウ
ム、酸化マンガン、マグネタイト(Fe3O4 )、水酸化ニ
ッケル、酸化亜鉛などである。
する。本発明の製造方法により得られる金属系超微粒子
とは、金属酸化物、金属水酸化物あるいはこれらの複合
物または水和物の超微粒子のことをいう。本発明におけ
る金属系超微粒子の金属としては、リチウム、マグネシ
ウム、アルミニウム、カルシウム、スカンジウム、チタ
ン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニ
ッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ルビジウ
ム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、ニ
オブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウ
ム、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テル
ル、セシウム、バリウム、タンタル、タングステン、オ
スミウム、白金、金、水銀、鉛、ビスマス、セリウム、
ネオジム、サマリウム、ユーロピウムなどが挙げられ、
これらの複数の成分が複合したものであってもかまわな
い。本発明の製造方法は、これらの中で特にアルミニウ
ム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛などに好適であり、
得られる金属系超微粒子としては、水酸化アルミニウ
ム、酸化マンガン、マグネタイト(Fe3O4 )、水酸化ニ
ッケル、酸化亜鉛などである。
【0009】また、金属系超微粒子の粒径としては、平
均粒径が1〜1000nmであり、好ましくは5〜10
0nmのものであり、シャープな粒径分布を持つもので
ある。ここでの粒径は、透過型電子顕微鏡で観察された
200個以上の粒子の体積平均粒径である。
均粒径が1〜1000nmであり、好ましくは5〜10
0nmのものであり、シャープな粒径分布を持つもので
ある。ここでの粒径は、透過型電子顕微鏡で観察された
200個以上の粒子の体積平均粒径である。
【0010】本発明の製造方法においては、電解槽をイ
オン交換層で仕切り、陽極側に金属系超微粒子の原料と
なる金属イオンを含む電解液を入れ、陰極側にアルカリ
性の電解液を入れることが必要である。
オン交換層で仕切り、陽極側に金属系超微粒子の原料と
なる金属イオンを含む電解液を入れ、陰極側にアルカリ
性の電解液を入れることが必要である。
【0011】陽極側に入れる電解液としては、金属系超
微粒子の原料となる金属イオンである、リチウム、マグ
ネシウム、アルミニウム、カルシウム、スカンジウム、
チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ル
ビジウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウ
ム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、
テルル、セシウム、バリウム、タンタル、タングステ
ン、オスミウム、白金、金、水銀、鉛、ビスマス、セリ
ウム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウムなどの金属
イオンを含むものが挙げられる。
微粒子の原料となる金属イオンである、リチウム、マグ
ネシウム、アルミニウム、カルシウム、スカンジウム、
チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ル
ビジウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウ
ム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラ
ジウム、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、
テルル、セシウム、バリウム、タンタル、タングステ
ン、オスミウム、白金、金、水銀、鉛、ビスマス、セリ
ウム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウムなどの金属
イオンを含むものが挙げられる。
【0012】上記のような金属イオンの他に、S04 2- 、
OH- 、CO3 2- 、 NO3 - 、Cl- などの陰イオン、あるいは
H+ 、Na+ 、K+ 、 NH4 + 等の陽イオンなど電気伝導性
を有するイオンを含有していてもよい。これらの中で、
揮発性の低いS04 2- が好ましく用いられる。
OH- 、CO3 2- 、 NO3 - 、Cl- などの陰イオン、あるいは
H+ 、Na+ 、K+ 、 NH4 + 等の陽イオンなど電気伝導性
を有するイオンを含有していてもよい。これらの中で、
揮発性の低いS04 2- が好ましく用いられる。
【0013】これらの電解液の濃度としては、好ましく
は0.1mol/L以上、さらに好ましくは1mol/L 以上が用い
られ、濃度が高いほど電流は流れやすくなるので好まし
い。
は0.1mol/L以上、さらに好ましくは1mol/L 以上が用い
られ、濃度が高いほど電流は流れやすくなるので好まし
い。
【0014】陰極側に入れるアルカリ性の電解液として
は、H+ 、Na+ 、K+ 、 NH4 + 等の陽イオンを含むもの
が挙げられる。
は、H+ 、Na+ 、K+ 、 NH4 + 等の陽イオンを含むもの
が挙げられる。
【0015】陰極側の電解液は、pH7.5以上である
ことが好ましく、pH8.0〜pH13.0であること
が、溶解度を低く保ち、超微粒子が析出しやすいのでさ
らに好ましい。ここでいう陰極側の電解液のpHは、電
圧印加して電解が開始された後の電解液のpHをいい、
電圧印加する前のpHが中性または酸性であっても電気
分解によりアルカリ性となるものであれば、本発明の陰
極側の電解液として用いられる。
ことが好ましく、pH8.0〜pH13.0であること
が、溶解度を低く保ち、超微粒子が析出しやすいのでさ
らに好ましい。ここでいう陰極側の電解液のpHは、電
圧印加して電解が開始された後の電解液のpHをいい、
電圧印加する前のpHが中性または酸性であっても電気
分解によりアルカリ性となるものであれば、本発明の陰
極側の電解液として用いられる。
【0016】これらの電解液の濃度としては、好ましく
は0.1mol/L以上、さらに好ましくは1mol/L 以上が用い
られ、濃度が高いほど電流は流れやすくなるので好まし
い。
は0.1mol/L以上、さらに好ましくは1mol/L 以上が用い
られ、濃度が高いほど電流は流れやすくなるので好まし
い。
【0017】本発明で用いられるイオン交換層とは、イ
オン選択透過性を有する層のことで、超微粒子原料とな
る金属イオン以外の輸率の小さいものが好ましい。具体
的には、イオン交換樹脂やイオン交換膜などが用いられ
る。さらに好ましくは低抵抗で耐薬品性と機械的特性を
備えたフッ素系イオン交換膜が用いられる。イオン交換
層は、少なくとも1層により陽極側と陰極側に仕切れば
よい。陽極での酸化、陰極での還元などの反応を防いだ
り、電極の汚染を防止する必要があるときには、イオン
交換層を2層以上設け、電極と超微粒子生成槽や原料液
などを隔離すればよい。イオン交換層を2層設けた場
合、陽極室、中間室および陰極室の3室ができるが、各
々の電解液をどの室に入れるかは適宜決めればよいが、
例えば、金属イオンを含む電解液を中間室に、アルカリ
性の電解液を陰極室に入れることで、陽極の汚染や金属
イオンの酸化を防ぐことができる。また、金属イオンを
含む電解液を陽極室に、アルカリ性の電解液を中間室に
入れることで陰極の汚染が防止できる。
オン選択透過性を有する層のことで、超微粒子原料とな
る金属イオン以外の輸率の小さいものが好ましい。具体
的には、イオン交換樹脂やイオン交換膜などが用いられ
る。さらに好ましくは低抵抗で耐薬品性と機械的特性を
備えたフッ素系イオン交換膜が用いられる。イオン交換
層は、少なくとも1層により陽極側と陰極側に仕切れば
よい。陽極での酸化、陰極での還元などの反応を防いだ
り、電極の汚染を防止する必要があるときには、イオン
交換層を2層以上設け、電極と超微粒子生成槽や原料液
などを隔離すればよい。イオン交換層を2層設けた場
合、陽極室、中間室および陰極室の3室ができるが、各
々の電解液をどの室に入れるかは適宜決めればよいが、
例えば、金属イオンを含む電解液を中間室に、アルカリ
性の電解液を陰極室に入れることで、陽極の汚染や金属
イオンの酸化を防ぐことができる。また、金属イオンを
含む電解液を陽極室に、アルカリ性の電解液を中間室に
入れることで陰極の汚染が防止できる。
【0018】本発明で用いられる陽極は、平板または丸
棒やメッシュの形状のものなどが用いられ、比表面積が
大きくなるように表面加工、表面処理されたものも可能
である。材質としては、Ti、カーボン、鉄などの金属、
非金属、あるいは合金が用いられ、表面にPt、Ir、Ru、
Tiやこれらの酸化物が全体あるいは部分的にコーティン
グされたものでもよく、好ましくは耐薬品性を備え、電
極寿命が長いTi表面上にPtやIr及びこれらの酸化物がコ
ーティングされたものが用いられる。
棒やメッシュの形状のものなどが用いられ、比表面積が
大きくなるように表面加工、表面処理されたものも可能
である。材質としては、Ti、カーボン、鉄などの金属、
非金属、あるいは合金が用いられ、表面にPt、Ir、Ru、
Tiやこれらの酸化物が全体あるいは部分的にコーティン
グされたものでもよく、好ましくは耐薬品性を備え、電
極寿命が長いTi表面上にPtやIr及びこれらの酸化物がコ
ーティングされたものが用いられる。
【0019】本発明で用いられる陰極は、平板または丸
棒やメッシュの形状のものなどが用いられ、比表面積が
大きくなるように表面加工、表面処理されたものも可能
である。材質としては、Ti、カーボン、鉄などの金属、
非金属、あるいは合金が用いられ、表面にPt、Ir、Ru、
Tiやこれらの酸化物が全体あるいは部分的にコーティン
グされたものでもよく、好ましくは耐薬品性を備え、表
面に固形物が付着しにくいTiや表面を酸化したTiが用い
られる。
棒やメッシュの形状のものなどが用いられ、比表面積が
大きくなるように表面加工、表面処理されたものも可能
である。材質としては、Ti、カーボン、鉄などの金属、
非金属、あるいは合金が用いられ、表面にPt、Ir、Ru、
Tiやこれらの酸化物が全体あるいは部分的にコーティン
グされたものでもよく、好ましくは耐薬品性を備え、表
面に固形物が付着しにくいTiや表面を酸化したTiが用い
られる。
【0020】本発明において、電解時に印加する電圧
は、陽極と陰極間の電圧であり、複数の陽極、陰極が存
在する場合には、隣接する陽極、陰極間の電圧のことで
ある。電圧は、得られる超微粒子の構造および組成、平
均粒径、粒度分布および生成速度に影響を与えるもので
あり、特に生産効率を高めるためには好ましくは1V以
上、さらに好ましくは5V以上引加するのがよい。
は、陽極と陰極間の電圧であり、複数の陽極、陰極が存
在する場合には、隣接する陽極、陰極間の電圧のことで
ある。電圧は、得られる超微粒子の構造および組成、平
均粒径、粒度分布および生成速度に影響を与えるもので
あり、特に生産効率を高めるためには好ましくは1V以
上、さらに好ましくは5V以上引加するのがよい。
【0021】本発明の第二の金属系超微粒子の製造装置
は、上記した陽極および陰極を有し、さらに上記したイ
オン交換層により陽極側と陰極側とに仕切られた電解槽
からなり、陽極と陰極は電圧を印加するための電源に接
続されているものである。
は、上記した陽極および陰極を有し、さらに上記したイ
オン交換層により陽極側と陰極側とに仕切られた電解槽
からなり、陽極と陰極は電圧を印加するための電源に接
続されているものである。
【0022】本発明においては、単一の電解槽を用い、
バッチ処理により金属系超微粒子を製造してもよいが、
大量に製造するためには、外部に電解槽の各室に対応す
る電解液貯蔵槽を設け、これらの貯蔵槽からポンプ等で
電解槽に電解液を連続的に供給し、また生成した超微粒
子を含む電解液を連続的に回収する方法も採用できる。
バッチ処理により金属系超微粒子を製造してもよいが、
大量に製造するためには、外部に電解槽の各室に対応す
る電解液貯蔵槽を設け、これらの貯蔵槽からポンプ等で
電解槽に電解液を連続的に供給し、また生成した超微粒
子を含む電解液を連続的に回収する方法も採用できる。
【0023】本発明により得られる金属系超微粒子は、
磁性体などの電子材料の他、さまざまな分野での用途が
期待できるものである。
磁性体などの電子材料の他、さまざまな分野での用途が
期待できるものである。
【0024】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例1 図1のような装置を用いて、マグネタイト超微粒子を製
造した。陽極1として、接電解液面に酸化イリジウムを
コーティングしたチタン平板電極を用い、陰極2とし
て、チタン電極を用いた。また、電解槽(容量30リッ
トル)は、陽イオン交換膜10であるナフィオン(デュ
ポン社製)2枚により3槽に区分し、陽極室3、中間室
4および陰極室5とした。各室は、各々対応する外部の
補助室7、8、9からポンプにてそれぞれ電解液を送り
込み循環させるようにした。
る。 実施例1 図1のような装置を用いて、マグネタイト超微粒子を製
造した。陽極1として、接電解液面に酸化イリジウムを
コーティングしたチタン平板電極を用い、陰極2とし
て、チタン電極を用いた。また、電解槽(容量30リッ
トル)は、陽イオン交換膜10であるナフィオン(デュ
ポン社製)2枚により3槽に区分し、陽極室3、中間室
4および陰極室5とした。各室は、各々対応する外部の
補助室7、8、9からポンプにてそれぞれ電解液を送り
込み循環させるようにした。
【0025】陰極補助室9には1mol/L 硫酸ナトリウム
水溶液に水酸化ナトリウムを少量添加してpHを10と
したアルカリ性の電解液100Lを、中間補助室8にはマグ
ネタイト超微粒子の原料となる第一鉄イオンを含む1mo
l/L 硫酸第一鉄水溶液100Lを、陽極補助室7には1mol/
L 硫酸水溶液を100Lそれぞれ注入し、それぞれの溶液を
30℃に保持した。ポンプでそれぞれの補助室から電極
室に溶液を送り込み、よく循環させた後、直流電源6で
電極間に30Vの電圧を与え、電気分解を8時間行っ
た。
水溶液に水酸化ナトリウムを少量添加してpHを10と
したアルカリ性の電解液100Lを、中間補助室8にはマグ
ネタイト超微粒子の原料となる第一鉄イオンを含む1mo
l/L 硫酸第一鉄水溶液100Lを、陽極補助室7には1mol/
L 硫酸水溶液を100Lそれぞれ注入し、それぞれの溶液を
30℃に保持した。ポンプでそれぞれの補助室から電極
室に溶液を送り込み、よく循環させた後、直流電源6で
電極間に30Vの電圧を与え、電気分解を8時間行っ
た。
【0026】その結果、陰極補助室9には陰極室5で生
成した黒いマグネタイト超微粒子が回収された。得られ
たマグネタイト超微粒子を電磁石で分離後、よく水洗浄
して、凍結乾燥した時の重量は1.1kgであった。図
2にこのマグネタイト超微粒子のX線回折結果を示し
た。図2中の丸印のピークはマグネタイトを示すもので
あり、得られた超微粒子の主成分がマグネタイトである
ことがわかる。図3には、このマグネタイト超微粒子の
透過型電子顕微鏡(JEM-200CX 、JEOL社製)写真を示し
た。図3より、1次粒子径約20nmの超微粒子が確認で
きた。
成した黒いマグネタイト超微粒子が回収された。得られ
たマグネタイト超微粒子を電磁石で分離後、よく水洗浄
して、凍結乾燥した時の重量は1.1kgであった。図
2にこのマグネタイト超微粒子のX線回折結果を示し
た。図2中の丸印のピークはマグネタイトを示すもので
あり、得られた超微粒子の主成分がマグネタイトである
ことがわかる。図3には、このマグネタイト超微粒子の
透過型電子顕微鏡(JEM-200CX 、JEOL社製)写真を示し
た。図3より、1次粒子径約20nmの超微粒子が確認で
きた。
【0027】実施例2 陽極として酸化イリジウムコートチタン平板電極を、陰
極としてチタン平板電極を用いた。電解槽(容量300 ミ
リリットル)は陽イオン交換膜ナフィオン(デュポン社
製)1枚で2槽に区分した。ここでは図1にあるような
外部補助室は用いず、電解槽中の溶液のみを反応に使用
した。陽極室には超微粒子の原料の金属イオンを含む1
mol/L 硫酸第一鉄水溶液100mL を、陰極室には1mol/L
硫酸ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウムを少量添加し
てpHを10としたアルカリ性の電解液100mL を入れ、
整流器で電極間に10Vの電圧を与え、電気分解を6時
間行った。その結果、陰極室には黒色の磁石に引き寄せ
られる平均粒径20nmのマグネタイト超微粒子7.2 gが得
られた。
極としてチタン平板電極を用いた。電解槽(容量300 ミ
リリットル)は陽イオン交換膜ナフィオン(デュポン社
製)1枚で2槽に区分した。ここでは図1にあるような
外部補助室は用いず、電解槽中の溶液のみを反応に使用
した。陽極室には超微粒子の原料の金属イオンを含む1
mol/L 硫酸第一鉄水溶液100mL を、陰極室には1mol/L
硫酸ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウムを少量添加し
てpHを10としたアルカリ性の電解液100mL を入れ、
整流器で電極間に10Vの電圧を与え、電気分解を6時
間行った。その結果、陰極室には黒色の磁石に引き寄せ
られる平均粒径20nmのマグネタイト超微粒子7.2 gが得
られた。
【0028】実施例3 実施例2で用いた装置を用い、陽極室には超微粒子の原
料の金属イオンを含む1mol/L 硫酸亜鉛水溶液100mL
を、陰極室には1mol/L 硫酸ナトリウム水溶液に水酸化
ナトリウムを少量添加してpHを10としたアルカリ性
の電解液100mL を入れ、整流器で電極間に10Vの電圧
を与え、電気分解を6時間行った。その結果、陰極室に
は白色の平均粒径30nmの酸化亜鉛超微粒子5.2 gが得ら
れた。
料の金属イオンを含む1mol/L 硫酸亜鉛水溶液100mL
を、陰極室には1mol/L 硫酸ナトリウム水溶液に水酸化
ナトリウムを少量添加してpHを10としたアルカリ性
の電解液100mL を入れ、整流器で電極間に10Vの電圧
を与え、電気分解を6時間行った。その結果、陰極室に
は白色の平均粒径30nmの酸化亜鉛超微粒子5.2 gが得ら
れた。
【0029】実施例4 実施例1で用いた装置を用い、中間補助室に0.5mol/Lの
硫酸ニッケル水溶液を用いた以外は、実施例1と同様に
電圧を印加した。その結果、陰極補助室には陰極室で生
成した緑白色の超微粒子が回収された。得られた超微粒
子を遠心分離操作でよく水洗浄して、塩成分を除去し凍
結乾燥した時の重量は0.5kg であった。図4にこの超微
粒子のX線回折結果を示した。図4中の丸印のピークは
水酸化ニッケルを示すものであり、回折ピークの位置か
ら、得られた超微粒子は水酸化ニッケルであることが確
認できた。図5には、水酸化ニッケルの透過型電子顕微
鏡(JEM-200CX 、JEOL社製)写真を示した。これから平
均粒径約30nmの超微粒子であることがわかった。
硫酸ニッケル水溶液を用いた以外は、実施例1と同様に
電圧を印加した。その結果、陰極補助室には陰極室で生
成した緑白色の超微粒子が回収された。得られた超微粒
子を遠心分離操作でよく水洗浄して、塩成分を除去し凍
結乾燥した時の重量は0.5kg であった。図4にこの超微
粒子のX線回折結果を示した。図4中の丸印のピークは
水酸化ニッケルを示すものであり、回折ピークの位置か
ら、得られた超微粒子は水酸化ニッケルであることが確
認できた。図5には、水酸化ニッケルの透過型電子顕微
鏡(JEM-200CX 、JEOL社製)写真を示した。これから平
均粒径約30nmの超微粒子であることがわかった。
【0030】実施例5 実施例2で用いた装置を用い、陽極室に0.2mol/Lの硫酸
アルミニウム水溶液を用いた以外は、実施例2と同様に
して電圧を印加した。その結果、陰極室には白色の平均
粒径40nmの水酸化アルミニウム超微粒子4.1gが得られ
た。
アルミニウム水溶液を用いた以外は、実施例2と同様に
して電圧を印加した。その結果、陰極室には白色の平均
粒径40nmの水酸化アルミニウム超微粒子4.1gが得られ
た。
【0031】
【発明の効果】本発明の金属系超微粒子の製造方法によ
れば、簡単な設備で安価な原料により、粒径1μm以下
のシャープな粒度分布を持つ超微粒子を製造することが
できる。
れば、簡単な設備で安価な原料により、粒径1μm以下
のシャープな粒度分布を持つ超微粒子を製造することが
できる。
【図1】実施例1で用いた電解装置を示す概略図であ
る。
る。
【図2】実施例1で得られたマグネタイト超微粒子のX
線回折結果を示した図である。
線回折結果を示した図である。
【図3】実施例1で得られたマグネタイト超微粒子の透
過型電子顕微鏡写真を示した図である。
過型電子顕微鏡写真を示した図である。
【図4】実施例4で得られた水酸化ニッケル超微粒子の
X線回折結果を示した図である。
X線回折結果を示した図である。
【図5】実施例4で得られた水酸化ニッケル超微粒子の
透過型電子顕微鏡写真を示した図である。
透過型電子顕微鏡写真を示した図である。
1 陽極 2 陰極 3 陽極室 4 中間室 5 陰極室 6 直流電流 7 陽極室補助室 8 中間室補助室 9 陰極室補助室 10 陽イオン交換膜
Claims (2)
- 【請求項1】 電解槽をイオン交換層で仕切り、陽極側
に金属系超微粒子の原料となる金属イオンを含む電解液
を入れ、陰極側にアルカリ性の電解液を入れた電解槽に
おいて、陽極と陰極間に電圧を印加して前記金属イオン
をイオン交換層を通して陽極側から陰極側に移動させ、
陰極側のアルカリ性の電解液中で金属系超微粒子を析出
させることを特徴とする金属系超微粒子の製造方法。 - 【請求項2】 陽極と陰極が設置され、陽極側と陰極側
を仕切るイオン交換層を有する電解槽と、陽極と陰極間
に電圧を印加するための電源からなることを特徴とする
金属系超微粒子の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11146484A JP2000080487A (ja) | 1998-06-29 | 1999-05-26 | 金属系超微粒子の製造方法およびその製造装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10-181979 | 1998-06-29 | ||
JP18197998 | 1998-06-29 | ||
JP11146484A JP2000080487A (ja) | 1998-06-29 | 1999-05-26 | 金属系超微粒子の製造方法およびその製造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000080487A true JP2000080487A (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=26477316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11146484A Pending JP2000080487A (ja) | 1998-06-29 | 1999-05-26 | 金属系超微粒子の製造方法およびその製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000080487A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018508659A (ja) * | 2015-01-09 | 2018-03-29 | フィト エヌフェー | 金属又は半金属及び過酸化物、イオン種又はラジカル種を含む化合物を調製するための電気化学的方法 |
-
1999
- 1999-05-26 JP JP11146484A patent/JP2000080487A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018508659A (ja) * | 2015-01-09 | 2018-03-29 | フィト エヌフェー | 金属又は半金属及び過酸化物、イオン種又はラジカル種を含む化合物を調製するための電気化学的方法 |
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