JP2000203810A - Hollow oxide powder particle - Google Patents

Hollow oxide powder particle

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JP2000203810A
JP2000203810A JP11008280A JP828099A JP2000203810A JP 2000203810 A JP2000203810 A JP 2000203810A JP 11008280 A JP11008280 A JP 11008280A JP 828099 A JP828099 A JP 828099A JP 2000203810 A JP2000203810 A JP 2000203810A
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hollow
oxide powder
oxide
water
particles
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Japanese (ja)
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Takao Tani
孝夫 谷
Kazumasa Takatori
一雅 鷹取
Nobuo Kamiya
信雄 神谷
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To advantageously increase the specific surface area of a hollow oxide powder particle which is a nearly spherical particle containing a principal component composed of at least one kind of alumina, a spinel, iron oxide, yttrium oxide and titanium oxide while reducing the weight thereof by providing the particle with a peridium dividing a hollow chamber having a specific value or below of thickness. SOLUTION: This hollow oxide powder particle is obtained by adding an organic solvent to an aqueous solution prepared by dissolving and/or suspending a metal salt, as necessary, using a dispersing agent, forming a W/O type emulsion having 100 nm to 10 μm waterdrop diameter, then spraying and burning the W/O type emulsion and oxidizing metal ions. The resultant hollow oxide powder particle is composed of at least one kind of alumina, a spinel, iron oxide, yttrium oxide and titanium oxide as a principal component. The hollow oxide powder particle is nearly spherical and the average diameter is 50 nm to 5 μm. The thickness of a peridium dividing a hollow chamber is <=20 μm and the specific surface area of the particle based on 1 g weight can be regulated to 130-400 m2/g.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は中空状酸化物粉末粒
子に関する。
The present invention relates to hollow oxide powder particles.

【0002】[0002]

【従来の技術】中空状酸化物粉末粒子は、中実粒子(非
中空状粒子)に比べて、大きな比表面積を有する。比表
面積とは(表面積/重量)の意味である。比表面積の大
きさを利用して、中空状酸化物粉末粒子は種々の面での
使用が期待されている。例えば、触媒担体、隠蔽剤、マ
イクロカプセルなどである。
2. Description of the Related Art Hollow oxide powder particles have a larger specific surface area than solid particles (non-hollow particles). The specific surface area means (surface area / weight). Utilizing the specific surface area, the hollow oxide powder particles are expected to be used in various aspects. For example, catalyst carriers, masking agents, microcapsules and the like.

【0003】従来より、中空状酸化物粉末粒子に関する
技術が多数報告されている。しかし皮殻の厚みが20n
m以下の極薄の中空状酸化物粉末粒子は、報告されてい
ない。特開昭63−258642号によれば、無機化合
物の水溶液に有機溶剤を添加混合してO/W型エマルジ
ョンとした後、このO/W型エマルジョンを親油性界面
活性剤含有有機溶剤中に添加してO/W/O型のエマル
ジョンを作製し、このO/W/O型のエマルジョンに、
水不溶性前駆体の沈殿を形成しうる化合物の水溶液を添
加混合し、以て中空粒子を形成する技術が開示されてい
る。しかし、この技術では、皮殻の厚さが20nm以下
の中空状粒子は得られていない。
[0003] Conventionally, many techniques relating to hollow oxide powder particles have been reported. However, the shell thickness is 20n
m or less ultra-thin hollow oxide powder particles have not been reported. According to JP-A-63-258842, an organic solvent is added to and mixed with an aqueous solution of an inorganic compound to form an O / W emulsion, and then the O / W emulsion is added to an organic solvent containing a lipophilic surfactant. To produce an O / W / O emulsion, and the O / W / O emulsion is
A technique is disclosed in which an aqueous solution of a compound capable of forming a precipitate of a water-insoluble precursor is added and mixed to form hollow particles. However, according to this technique, hollow particles having a shell thickness of 20 nm or less have not been obtained.

【0004】特開平3−47528号公報によれば、金
属化合物の水溶液に第1および第2の油を混合してエマ
ルジョンを形成し、このエマルジョンから水分、油分を
除去分解して金属酸化物からなるセラミック中空球を得
る技術が開示されている。この技術においても、皮殻の
厚みが20nm以下の中空状粒子は得られていない。特
開昭60−122779号公報によれば、噴霧熱分解で
得たアルミナ・マグネシアスピネル多孔質粉末を出発原
料として使用し、これを成形し焼成することで気孔径、
細孔径分布の制御性がよい多孔質体を形成する技術が開
示されている。この技術では、噴霧する水滴のサイズが
1つの反応場になるが、噴霧水滴サイズは効率的な条件
では数十μmであり、エマルジョン燃焼法よりも反応場
が1桁以上大きくなる。この公報には、皮殻の厚さに関
する記述はないが、1つの噴霧水滴が1つの粒子になる
ことを考慮すれば、皮殻の厚みが20nm以下の中空状
粒子は、得られないと考えられる。
According to JP-A-3-47528, an emulsion is formed by mixing an aqueous solution of a metal compound with a first oil and a second oil, and water and oil are removed from the emulsion and decomposed to form a metal oxide. A technique for obtaining a ceramic hollow sphere is disclosed. Even in this technique, hollow particles having a shell thickness of 20 nm or less have not been obtained. According to JP-A-60-122779, an alumina / magnesia spinel porous powder obtained by spray pyrolysis is used as a starting material, which is molded and fired to obtain a pore diameter,
A technique for forming a porous body with good control of the pore size distribution has been disclosed. In this technique, the size of the water droplet to be sprayed becomes one reaction field. However, the size of the spray water droplet is several tens μm under an efficient condition, and the reaction field is one order of magnitude larger than that of the emulsion combustion method. Although there is no description about the thickness of the crust in this publication, it is considered that hollow particles having a crust thickness of 20 nm or less cannot be obtained in consideration of one sprayed water droplet becoming one particle. Can be

【0005】特開平8−91821号公報によれば、ア
ルコキシドのゾル・ゲル法により中空状シリカの製造技
術が開示されている。この公報では、皮殻の厚さに関す
る記述はないが、得られたシリカ粉末粒子の粒径が2〜
8μmと大きいことから、皮殻の厚みが20nm以下の
中空状粒子とは考えにくい。さらに文献であるCeram.In
ter.,vol.,14(1988)、239-244によれば、エマルジョン蒸
発法による中空状アルミナの製造技術が開示されてい
る。しかしこの文献のSEM写真から判断すると、皮殻
の厚さは数百nm以上である。
[0005] JP-A-8-91821 discloses a technique for producing hollow silica by an alkoxide sol-gel method. In this publication, there is no description about the thickness of the crust, but the particle size of the obtained silica powder particles is 2 to
Since it is as large as 8 μm, it is hard to imagine a hollow particle having a shell thickness of 20 nm or less. Ceram.In
ter., vol., 14 (1988), 239-244, discloses a technique for producing hollow alumina by an emulsion evaporation method. However, judging from the SEM photograph of this document, the thickness of the crust is several hundred nm or more.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術で
は、中空状酸化物粉末粒子の比表面積のさらなる増加が
要請されている。本発明は上記した事情に鑑みなされた
ものであり、比表面積のさらなる増加に有利な中空状酸
化物粉末粒子を提供することを課題とするにある。
In the above-mentioned prior art, there is a demand for further increasing the specific surface area of the hollow oxide powder particles. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide hollow oxide powder particles that are advantageous for further increasing the specific surface area.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、極薄の皮殻
をもつ中空状酸化物粉末粒子の製造について鋭意開発を
進めている。そして本発明者は、金属塩を溶解させたり
懸濁させたりした水溶液に有機溶剤を添加することによ
り適切な水滴径をもつW/O型エマルジョンを形成し、
このW/O型エマルジョンを噴霧・燃焼させれば、皮殻
の厚みが20nm以下と極薄である中空状酸化物粉末粒
子を形成できることを知見し、試験で確認し、本発明に
係る中空状酸化物粉末粒子を完成した。
The inventor has been diligently developing the production of hollow oxide powder particles having an extremely thin shell. Then, the present inventor forms a W / O emulsion having an appropriate water droplet diameter by adding an organic solvent to an aqueous solution in which a metal salt is dissolved or suspended,
By spraying and burning this W / O emulsion, it was found that hollow oxide powder particles having an extremely thin crust with a thickness of 20 nm or less can be formed, and confirmed by a test. The oxide powder particles were completed.

【0008】即ち、本発明に係る中空状酸化物粉末粒子
は、中空室を区画する皮殻をもち、皮殻の厚みが20n
m以下であることを特徴とするものである。厚みは、1
個の粒子における皮殻の平均厚みを意味する。本発明に
係る中空状酸化物粉末粒子は、皮殻の厚みが薄いため、
中実粒子に比較して大きな比表面積を備えている。その
ため中実粒子に比較して、容積のわりに軽量であり扱い
やすい。更に、比表面積が高いことが要請される触媒担
体,吸着材等に有効である。また中空状であるため熱伝
導率が低く、断熱材への添加剤としても有効である。
That is, the hollow oxide powder particles according to the present invention have a crust for partitioning the hollow chamber, and the crust has a thickness of 20 n.
m or less. The thickness is 1
It means the average thickness of the crust in individual particles. Hollow oxide powder particles according to the present invention, because the thickness of the shell is thin,
It has a large specific surface area compared to solid particles. Therefore, as compared with solid particles, it is lightweight and easy to handle for its volume. Further, it is effective for a catalyst carrier, an adsorbent, and the like that require a high specific surface area. Further, since it is hollow, it has low thermal conductivity and is effective as an additive to a heat insulating material.

【0009】更に皮殻の厚みが薄いと、皮殻が厚い場合
に比較して、一般的には、中空状酸化物粉末粒子の弾性
が向上する。故に、大きな外力が中空状酸化物粉末粒子
に負荷されたとしても、粒子の皮殻が厚い場合に比較し
て、粒子が損傷、破壊しにくくなる。本発明に係る中空
状酸化物粉末粒子の皮殻の厚みは、20nm以下であ
る。皮殻の厚みは、製造条件、例えば、エマルジョンを
構成する水相や油相の組成や濃度、噴霧条件、燃焼条件
などの要因によっても相違するものの、皮殻の厚みは、
18nm以下、16nm以下にすることができる。ある
いは、14nm以下、12nm以下にすることができ
る。
Further, when the thickness of the shell is small, the elasticity of the hollow oxide powder particles is generally improved as compared with the case where the shell is thick. Therefore, even when a large external force is applied to the hollow oxide powder particles, the particles are less likely to be damaged or broken as compared with a case where the shell of the particles is thick. The thickness of the shell of the hollow oxide powder particles according to the present invention is 20 nm or less. The thickness of the crust is different depending on manufacturing conditions, for example, factors such as the composition and concentration of the water phase and the oil phase constituting the emulsion, spraying conditions, and combustion conditions.
It can be 18 nm or less, 16 nm or less. Alternatively, it can be 14 nm or less, or 12 nm or less.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明に係る中空状酸化物粉末
粒子の粒径(粒子の各径または平均径)は適宜選択で
き、粒径の下限値は40nm,50nm,60nmを採
用でき、上限値は5μm,10μmを採用できる。本発
明に係る中空状酸化物粉末粒子は、製造条件によっても
相違するものの、実質的に球状、または、疑似球状であ
ることが好ましいが、これに限定されるものではなく、
多少変形した形状でも良い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The particle diameter (each particle diameter or average diameter) of the hollow oxide powder particles according to the present invention can be appropriately selected, and the lower limit of the particle diameter can be 40 nm, 50 nm, 60 nm, and the upper limit. Values of 5 μm and 10 μm can be adopted. Although the hollow oxide powder particles according to the present invention vary depending on the production conditions, they are preferably substantially spherical, or preferably pseudo-spherical, but are not limited thereto.
A slightly deformed shape may be used.

【0011】本発明に係る中空状酸化物粉末粒子を構成
する皮殻の主要成分は、酸化物である。酸化物は単純酸
化物でも良いし、複合酸化物でも良い。例えば、アルミ
ナ、スピネル、酸化鉄、酸化イットリウム、酸化チタン
のすくなくとも1種で構成することができる。殊に、ア
ルミナを採用できる。あるいは、アルミニウムを主要成
分とする複合酸化物を採用できる。
A main component of the shell constituting the hollow oxide powder particles according to the present invention is an oxide. The oxide may be a simple oxide or a composite oxide. For example, it can be composed of at least one of alumina, spinel, iron oxide, yttrium oxide and titanium oxide. In particular, alumina can be used. Alternatively, a composite oxide containing aluminum as a main component can be used.

【0012】皮殻は平滑な形態であっても良い。あるい
は、皮殻は、微細凹凸をもつ形態、または、多孔質の形
態でも良い。この場合には、中空状酸化物粉末粒子の比
表面積が増加し易く、凹凸や多孔質の程度によっても相
違するもの、重量1gあたりの粒子の比表面積は例えば
130〜400m2/gにできる。 本発明に係る中空状酸化物粉末粒子を製造するにあた
っては、次の方法を採用できる。即ち、金属塩を溶解お
よび/または懸濁させた水溶液に、有機溶剤を添加して
所定の水滴径をもつW/O型エマルジョンを形成するエ
マルジョン化工程を実施する。その後、W/O型エマル
ジョンを噴霧・燃焼させて中空状酸化物粉末粒子を形成
する粉末化工程を実施する。
The shell may be in a smooth form. Alternatively, the shell may be in a form having fine irregularities or a porous form. In this case, the specific surface area of the hollow oxide powder particles tends to increase, and the specific surface area of the particles per 1 g of weight can be set to, for example, 130 to 400 m 2 / g, depending on the degree of unevenness and porosity. In producing the hollow oxide powder particles according to the present invention, the following method can be adopted. That is, an emulsification step is performed in which an organic solvent is added to an aqueous solution in which a metal salt is dissolved and / or suspended to form a W / O emulsion having a predetermined water droplet diameter. Thereafter, a powdering step of forming a hollow oxide powder particle by spraying and burning the W / O emulsion is performed.

【0013】エマルジョン化工程は、酸化物を形成する
金属が溶解してイオン状となったまたは微細な懸濁状と
なった水溶液に、有機溶剤を加えて混合し、有機溶剤を
マトリックスとするW/O型エマルジョンを形成する工
程である。このW/O型エマルジョンにおける水滴径は
100nm以上が好ましい。殊に100nm〜10μm
にできる。水滴径が100nm未満であると水滴の表面
側の酸化物皮殻の形成前に水滴が完全に収縮してしま
い、酸化物は中空状とはならず中実状粒子となり易いの
で好ましくない。一方、前記水滴径が10μmより大き
いと、反応場が大きくなりすぎて酸化物の生成に時間を
要し、生成物の組成が不均質になる可能性があり好まし
くない。
In the emulsification step, an organic solvent is added to and mixed with an aqueous solution in which a metal forming an oxide is dissolved to be ionic or finely suspended, and the mixture is mixed with an organic solvent as a matrix. This is a step of forming an / O emulsion. The water droplet diameter in this W / O emulsion is preferably 100 nm or more. Especially 100 nm to 10 μm
Can be. If the water droplet diameter is less than 100 nm, the water droplets are completely shrunk before the formation of the oxide crust on the surface side of the water droplets, and the oxide is not hollow and tends to be solid particles, which is not preferable. On the other hand, if the water droplet diameter is larger than 10 μm, the reaction field becomes too large, and it takes time to form an oxide, and the composition of the product may be non-uniform.

【0014】上記の水滴径とするため、必要に応じて、
分散剤を利用して水滴の粒子径を調整することが好まし
い。分散剤においてはその種類および添加量は限定され
ない。たとえば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界
面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれも使用でき、
水溶液、有機溶媒の種類および必要とする水滴径に応じ
て、分散剤の種類および添加量を変化させて使用でき
る。
In order to obtain the above-mentioned water droplet diameter, if necessary,
It is preferable to adjust the particle size of the water droplet using a dispersant. The type and amount of the dispersant are not limited. For example, any of a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a nonionic surfactant can be used,
Depending on the type of the aqueous solution and the organic solvent and the required water droplet diameter, the type and amount of the dispersant can be changed and used.

【0015】上記したエマルジョン燃焼法は、W/O型
エマルジョン中の有機溶媒の燃焼によって、金属塩を含
む水滴の加熱、水蒸発、金属塩酸化が瞬時に発生する短
時間プロセスである。換言すれば、中空状の酸化物粒子
は、1)水滴表面での水蒸発、2)水滴収縮と水滴表面
での結晶子の核生成、3)核生成した結晶子の成長と焼
結、というメカニズムにより合成されると考えられる。
The above-described emulsion combustion method is a short-time process in which heating of water droplets containing a metal salt, water evaporation, and metal oxidation are instantaneously generated by burning an organic solvent in a W / O emulsion. In other words, the hollow oxide particles are referred to as 1) water evaporation on the surface of the water droplet, 2) shrinkage of the water droplet and nucleation of crystallites on the surface of the water droplet, 3) growth and sintering of the crystallites generated. It is thought to be synthesized by a mechanism.

【0016】上記した粉末化工程は、W/O型エマルジ
ョンを噴霧・燃焼させて酸化物の中空状粉末を形成する
工程である。W/O型エマルジョンが加熱された反応炉
内に噴霧されると、金属を含む水滴は、一般に、外側が
有機溶剤に被覆されているので、有機溶剤が燃焼すると
共に有機溶剤側の金属塩の酸化と水分の蒸発が起こるの
で、酸化物が皮殻状に形成されて中空状の酸化物が形成
されると推察される。
The above-mentioned powdering step is a step of forming a hollow oxide powder by spraying and burning the W / O emulsion. When the W / O emulsion is sprayed into the heated reactor, the water droplets containing the metal are generally coated with an organic solvent on the outside, so that the organic solvent burns and the metal salt on the organic solvent side is formed. It is presumed that oxidation and evaporation of water occur, so that the oxide is formed in a shell shape to form a hollow oxide.

【0017】W/O型エマルジョンの1つの水滴径(数
nm〜数μm)が1つの反応場の大きさとなるので、温
度分布のばらつき発生が抑制でき、より均質な酸化物粉
末が得られる。上記した金属塩の種類は、特に限定され
ず、中空状酸化物粉末粒子の材質に応じて選択できる。
例えば金属硝酸塩、金属酢酸塩、金属硫酸塩、金属塩化
物等の水溶性の金属塩であればいずれも使用できる。金
属塩水溶液の金属塩濃度は限定されない。金属塩が懸濁
状態の場合は、金属塩の粒径は1μm以下がよく、より
好ましくは0.1μm以下の状態が良い。使用する有機
溶剤は、水に難溶性でW/O型のエマルジョンが形成で
きるものであればその種類は限定されない。例えば、ヘ
キサン、オクタン、ケロシン、ガソリン等の炭化水素系
の有機溶剤が好ましい。エマルジョン作製時に混合する
水溶液成分と有機溶媒成分との混合比は、特に限定され
ない。しかしながら、混合する水の比率が70%を越え
ると、エマルジョンの分散相と分散媒が転相する場合が
ある。W/O型エマルジョンを安定に得るためには、容
量比で水の比率は70%以下が望ましい。
Since one water droplet diameter (several nm to several μm) of the W / O emulsion becomes the size of one reaction field, the occurrence of variation in temperature distribution can be suppressed, and a more uniform oxide powder can be obtained. The type of the metal salt is not particularly limited and can be selected according to the material of the hollow oxide powder particles.
For example, any water-soluble metal salt such as metal nitrate, metal acetate, metal sulfate and metal chloride can be used. The metal salt concentration of the metal salt aqueous solution is not limited. When the metal salt is in a suspended state, the particle size of the metal salt is preferably 1 μm or less, more preferably 0.1 μm or less. The type of the organic solvent used is not limited as long as it is hardly soluble in water and can form a W / O emulsion. For example, hydrocarbon-based organic solvents such as hexane, octane, kerosene, and gasoline are preferable. The mixing ratio of the aqueous solution component and the organic solvent component to be mixed when preparing the emulsion is not particularly limited. However, when the ratio of the water to be mixed exceeds 70%, the disperse phase of the emulsion and the dispersing medium may be inverted. In order to stably obtain a W / O emulsion, the water ratio is desirably 70% or less by volume.

【0018】エマルジョン燃焼における燃焼温度はとく
に限定されないが、600〜1000℃が望ましい。6
00℃以下では燃焼温度が低すぎて、有機溶媒が完全に
燃焼しない恐れがある。一方、1000℃を越えると、
合成粉末が凝集し易くなり、好ましくない。燃焼雰囲気
は特に限定されないが、酸素が十分でないと、不完全燃
焼によって有機溶媒中の炭素成分が残留するおそれがあ
る。従って、エマルジョン中の有機溶媒が完全燃焼でき
る程度の酸素(空気)を供給することが望ましい。
The combustion temperature in the emulsion combustion is not particularly limited, but is preferably from 600 to 1000 ° C. 6
If the temperature is lower than 00 ° C., the combustion temperature is too low, and the organic solvent may not completely burn. On the other hand, when the temperature exceeds 1000 ° C.,
The synthetic powder tends to aggregate, which is not preferable. The combustion atmosphere is not particularly limited, but if oxygen is not sufficient, carbon components in the organic solvent may remain due to incomplete combustion. Therefore, it is desirable to supply oxygen (air) to such an extent that the organic solvent in the emulsion can be completely burned.

【0019】エマルジョン燃焼によれば、酸化物がアル
ミナあるいはアルミニウムを主成分とする複合酸化物の
場合は、非常に肉薄の中空状粒子が形成できる。現時点
ではこの原因は明らかではないが、アルミニウムイオン
は表面酸化膜形成速度が大きいために、水滴収縮の小さ
い段階で表面酸化膜が形成され、結果として非常に肉薄
になると推定される。
According to the emulsion combustion, when the oxide is alumina or a composite oxide containing aluminum as a main component, very thin hollow particles can be formed. Although the cause is not clear at present, it is presumed that the aluminum oxide has a high rate of forming a surface oxide film, so that a surface oxide film is formed at a stage where water droplet shrinkage is small, and as a result, the thickness becomes extremely thin.

【0020】本発明に係る中空状酸化物粉末粒子の皮
殻は、前述したように、微細凹凸をもつ形態、または、
多孔質である形態を採用することもできる。この形態の
中空状酸化物粉末粒子を製造するにあたっては、次のよ
うにできる。即ち、金属塩が溶解した水溶液を有機溶媒
と混合しW/O型エマルジョンを形成する工程と、W/
O型エマルジョンを噴霧、燃焼させ酸化物粉末を合成す
る工程において、エマルジョンの噴霧、燃焼条件を適宜
に選択することにより、酸化反応の進行が不十分な状態
の酸化物粒子を得る。この工程で得られた酸化物粒子
を、水を含有する溶液と接触させる接触工程(以下水処
理ともいう)を実施する。接触工程では、合成粒子の結
晶子表面に残留する水酸基、未分解金属塩の結合が切
れ、粒子表面に微小凹凸あるいは多孔質構造が出現する
ため、粒子の比表面積が飛躍的に向上するものと推察さ
れる。
The shell of the hollow oxide powder particles according to the present invention has, as described above, a form having fine irregularities, or
A porous form can also be adopted. In producing the hollow oxide powder particles of this embodiment, the following can be performed. A step of mixing an aqueous solution in which a metal salt is dissolved with an organic solvent to form a W / O emulsion;
In the step of synthesizing the oxide powder by spraying and burning the O-type emulsion, by appropriately selecting the spraying and burning conditions of the emulsion, oxide particles in which the progress of the oxidation reaction is insufficient are obtained. A contact step (hereinafter also referred to as water treatment) of bringing the oxide particles obtained in this step into contact with a solution containing water is performed. In the contacting step, the hydroxyl group remaining on the crystallite surface of the synthetic particles, the bond of the undecomposed metal salt is broken, and fine irregularities or a porous structure appear on the particle surface, so that the specific surface area of the particle is dramatically improved. Inferred.

【0021】水処理による粒子の構造変化は、粒子表面
で発生する。従って、粒子体積に対して表面の占める面
積割合が小さい中実粒子では、水処理による効果は小さ
い。一方、エマルジョン燃焼合成した中空状粒子は皮殻
の厚さが非常に薄いため、粒子体積に対して表面の占め
る面積割合が非常に大きく、水処理による効果が大きく
なる。
The structural change of the particles due to the water treatment occurs on the particle surface. Therefore, the effect of the water treatment is small for solid particles having a small area ratio of the surface to the particle volume. On the other hand, since the hollow particles synthesized by emulsion combustion have a very small shell thickness, the area ratio of the surface to the particle volume is very large, and the effect of the water treatment is increased.

【0022】水処理に使用する溶液の種類は、水を含有
するという以外には、特に限定されない。溶液は、水、
脱イオン水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、水とアル
コールとの混合溶液の少なくとも1種を採用できる。中
性の水であっても良いし、硝酸、塩酸等の酸性溶液、ア
ンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性溶
液を用いても良い。さらに、これらの溶液とエタノール
等の水溶性有機溶媒を任意の割合で混合した容液であっ
ても良い。また、水処理温度、水処理時間は特に限定さ
れない。これら溶液の種類、水処理温度、水処理時間を
変化させることによって、中空状酸化物粒子の表面構造
の状態を制御することができる。水を含有する溶液と接
触させる方法についても、特に限定されない。例えば合
成された酸化物粉末を、水を含有する溶液と混合しても
良いし、あるいは噴霧された溶液と接触しても良い。
The type of solution used for water treatment is not particularly limited, except that it contains water. The solution is water,
At least one of deionized water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, and a mixed solution of water and an alcohol can be employed. Neutral water may be used, or an acidic solution such as nitric acid or hydrochloric acid, or an alkaline solution such as aqueous ammonia or aqueous sodium hydroxide may be used. Further, a solution obtained by mixing these solutions with a water-soluble organic solvent such as ethanol at an arbitrary ratio may be used. Further, the water treatment temperature and the water treatment time are not particularly limited. The state of the surface structure of the hollow oxide particles can be controlled by changing the type of the solution, the water treatment temperature, and the water treatment time. The method of contacting with a solution containing water is not particularly limited. For example, the synthesized oxide powder may be mixed with a solution containing water, or may be brought into contact with a sprayed solution.

【0023】[0023]

【実施例】以下実施例により具体的に説明する。 (実施例1)実施例1に係る中空状酸化物粉末粒子は、
皮殻の厚さが10nmのアルミナ中空粒子であり、以下
のエマルジョン化工程と粉末化工程を経て製造した。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. (Example 1) The hollow oxide powder particles according to Example 1
Alumina hollow particles having a crust thickness of 10 nm were manufactured through the following emulsification and powdering steps.

【0024】(エマルジョン化工程)水相には、市販の
硝酸アルミニウム9水和物を脱イオン水に濃度0.1〜
2モル/リットルで溶解した硝酸アルミニウム水溶液を
用いた。有機溶剤には、市販のケロシンを用いた。エマ
ルジョンを形成する分散剤としては、太陽化学(株)製
サンソフトNo818Hをケロシンに対して5〜10重
量%用いた。この分散剤入りのケロシンを油相とした。
(Emulsification Step) In the aqueous phase, commercially available aluminum nitrate nonahydrate was added to deionized water at a concentration of 0.1 to 0.1%.
An aluminum nitrate aqueous solution dissolved at 2 mol / liter was used. Commercial kerosene was used as the organic solvent. As a dispersant for forming an emulsion, Sunsoft No. 818H manufactured by Taiyo Kagaku Co., Ltd. was used in an amount of 5 to 10% by weight based on kerosene. The kerosene containing the dispersant was used as an oil phase.

【0025】水相と油相の割合は、容量比で、水相/油
相=(40〜70)/(60〜30)(%)となるよう
に混合した。水相と油相との混合溶液は、ホモジナイザ
を用いて1000〜20000rpmの回転数で5〜3
0分間攪拌し、W/O型エマルジョンを得た。なお、光
学顕微鏡観察の結果から、上記のエマルジョン中の水滴
径は、約1〜2μmであった。
The water phase and the oil phase were mixed in such a manner that the aqueous phase / oil phase = (40-70) / (60-30) (%) by volume. The mixed solution of the aqueous phase and the oil phase was prepared using a homogenizer at a rotational speed of 1000 to 20000 rpm and 5 to 3 times.
The mixture was stirred for 0 minutes to obtain a W / O emulsion. From the result of observation with an optical microscope, the diameter of the water droplet in the emulsion was about 1 to 2 μm.

【0026】(粉末化工程)上記したように得られたW
/O型エマルジョンを、本発明者らが開発したエマルジ
ョン燃焼反応装置を用いてエマルジョンを噴霧状にして
油相を燃焼させるとともに、水相に存在する金属イオン
を酸化して酸化物粉末を形成した。この場合には、噴霧
したエマルジョンが完全燃焼し、かつ火炎温度が700
〜1000℃の一定温度になるように、エマルジョンの
噴霧流量、空気量(酸素量)などを制御した状態でおこ
なった。得られた粉末を反応管後部に設置したバグフィ
ルターで回収した。
(Powdering step) W obtained as described above
Using an emulsion combustion reactor developed by the present inventors, the / O type emulsion was sprayed into an emulsion to burn the oil phase, and oxidized metal ions present in the aqueous phase to form oxide powder. . In this case, the sprayed emulsion completely burns and the flame temperature is 700
The spraying of the emulsion, the amount of air (the amount of oxygen) and the like were controlled so that the temperature became constant at ~ 1000 ° C. The obtained powder was collected by a bag filter installed at the rear of the reaction tube.

【0027】得られた酸化物粉末の形状を透過型電子顕
微鏡(TEM)を用いて観察した。図1に作製粉末の低
倍率TEM像を示す。図1のように作製粉末は粒子の裏
側が鮮明に観察できたことから、非常に肉薄の中空状粒
子と判断された。図2は作製粉末の高倍率TEM像を示
す。この中空状粒子は皮殻の厚さが約10nmであっ
た。
The shape of the obtained oxide powder was observed using a transmission electron microscope (TEM). FIG. 1 shows a low magnification TEM image of the produced powder. As shown in FIG. 1, the prepared powder was clearly thin hollow particles because the back side of the particles could be clearly observed. FIG. 2 shows a high magnification TEM image of the produced powder. The hollow particles had a shell thickness of about 10 nm.

【0028】(実施例2)実施例2に係る中空状酸化物
粉末粒子は、皮殻の厚みが20nm程度のスピネル粉末
粒子であり、次のようにして製造した。市販の硝酸アル
ミニウム9水和物と硝酸マグネシウム6水和物をAl/
Mg=2/1(モル比)となるように秤量した。これを
脱イオン水に溶解し、濃度0.1〜2モル/リットルの
硝酸アルミニウム、硝酸マグネシウム混合水溶液を作製
し、これを水相とした。油相およびエマルジョン化工
程、粉末化工程は、実施例1と同じ条件で酸化物粉末の
合成を実施した。
(Example 2) The hollow oxide powder particles according to Example 2 are spinel powder particles having a shell thickness of about 20 nm, and were manufactured as follows. Commercially available aluminum nitrate nonahydrate and magnesium nitrate hexahydrate were converted to Al /
It was weighed so that Mg = 2/1 (molar ratio). This was dissolved in deionized water to prepare a mixed aqueous solution of aluminum nitrate and magnesium nitrate having a concentration of 0.1 to 2 mol / liter, which was used as an aqueous phase. In the oil phase, the emulsifying step, and the powdering step, the synthesis of the oxide powder was performed under the same conditions as in Example 1.

【0029】図3に、作製した酸化物粉末の高倍率TE
M像を示す。実施例1と同様、作製した酸化物粉末は非
常に肉薄の中空状粒子であり、皮殻の厚さは20nm弱
であった。 (実施例3)その他の中空状酸化物粉末粒子の合成を実
施例3として説明する。
FIG. 3 shows a high magnification TE of the produced oxide powder.
An M image is shown. As in Example 1, the produced oxide powder was very thin hollow particles, and the thickness of the crust was less than 20 nm. (Example 3) Synthesis of other hollow oxide powder particles will be described as Example 3.

【0030】硝酸マグネシウム6水和物を脱イオン水に
溶解させ、0.1〜2モル/Lの金属水溶液を水相とし
た。油相およびエマルジョン化工程、粉末化工程は、実
施例1と同じ条件で粉末の合成を実施した。その結果、
酸化マグネシウムの中空状酸化物粉末粒子が得られるこ
とを確認した。皮殻の厚みは20nm弱であった。硝酸
鉄9水和物を脱イオン水に溶解させ、0.1〜2モル/
Lの金属水溶液を作製し、これを水相とした。油相およ
びエマルジョン化工程、粉末化工程は、実施例1と同じ
条件で粉末の合成を実施した。その結果、酸化鉄の中空
状酸化物粉末粒子が得られることを確認した。皮殻の厚
みは20nm弱であった。
Magnesium nitrate hexahydrate was dissolved in deionized water, and a 0.1 to 2 mol / L aqueous metal solution was used as an aqueous phase. In the oil phase, the emulsifying step, and the powdering step, powder synthesis was performed under the same conditions as in Example 1. as a result,
It was confirmed that hollow oxide powder particles of magnesium oxide were obtained. The thickness of the crust was less than 20 nm. Iron nitrate nonahydrate is dissolved in deionized water, and 0.1 to 2 mol /
A metal aqueous solution of L was prepared and used as an aqueous phase. In the oil phase, the emulsifying step, and the powdering step, powder synthesis was performed under the same conditions as in Example 1. As a result, it was confirmed that hollow oxide powder particles of iron oxide were obtained. The thickness of the crust was less than 20 nm.

【0031】硝酸イットリウム6水和物を脱イオン水に
溶解させ、0.1〜2モル/Lの金属水溶液を水相とし
た。油相およびエマルジョン化工程、粉末化工程は、実
施例1と同じ条件で粉末の合成を実施した。その結果、
酸化イットリウムの中空状酸化物粉末粒子が得られるこ
とを確認した。皮殻の厚みは20nm弱であった。四塩
化チタンを脱イオン水で希釈して作製した0.1〜2モ
ル/Lの金属水溶液を作製し、これを水相とした。油相
およびエマルジョン化工程、粉末化工程は、実施例1と
同じ条件で粉末の合成を実施した。その結果、酸化チタ
ンの中空状酸化物粉末粒子が得られることを確認した。
皮殻の厚みは20nm弱であった。
Yttrium nitrate hexahydrate was dissolved in deionized water, and a 0.1 to 2 mol / L aqueous metal solution was used as an aqueous phase. In the oil phase, the emulsifying step, and the powdering step, powder synthesis was performed under the same conditions as in Example 1. as a result,
It was confirmed that hollow oxide powder particles of yttrium oxide were obtained. The thickness of the crust was less than 20 nm. A metal aqueous solution of 0.1 to 2 mol / L was prepared by diluting titanium tetrachloride with deionized water, and this was used as an aqueous phase. In the oil phase, the emulsifying step, and the powdering step, powder synthesis was performed under the same conditions as in Example 1. As a result, it was confirmed that hollow oxide powder particles of titanium oxide were obtained.
The thickness of the crust was less than 20 nm.

【0032】(実施例4)実施例4においては、実施例
1の水相および有機溶剤を用い、添加する分散剤とし
て、NP6(ポリオキシエチレン(6)ノニルフェニル
エーテル)を使用した。水とNP6とのモル比を水/N
P6=10〜100の間で調整することにより水滴径が
100〜400nmのエマルジョンを得た。粉末化工程
は、実施例1と同じ条件で実施した。その結果、実施例
1と同様、皮殻の厚さ20nm以下(約15nm)の中
空状アルミナ粒子が得られることを確認した。
Example 4 In Example 4, the aqueous phase and the organic solvent of Example 1 were used, and NP6 (polyoxyethylene (6) nonylphenyl ether) was used as a dispersant to be added. The molar ratio of water to NP6 is water / N
An emulsion having a water droplet diameter of 100 to 400 nm was obtained by adjusting P6 between 10 and 100. The powdering step was performed under the same conditions as in Example 1. As a result, as in Example 1, it was confirmed that hollow alumina particles having a shell thickness of 20 nm or less (about 15 nm) were obtained.

【0033】(比較例1)比較例1は、水滴径を100
nmよりも小さい状態としたエマルジョンを用い、アル
ミナ粉末粒子を合成した。分散剤として、NP6(ポリ
オキシエチレン(6)ノニルフェニルエーテル)を使用
した。実施例5と同様なエマルジョン化工程において、
水とNP6のモル比を水/NP6=10〜100の間で
調整することにより水滴径30〜80nmのエマルジョ
ンを得た。粉末化工程は、実施例1と同じ条件で実施し
た。その結果、得られた粒子は中空状とはならなかっ
た。
Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the water droplet diameter was 100
Alumina powder particles were synthesized using the emulsion in a state smaller than nm. NP6 (polyoxyethylene (6) nonylphenyl ether) was used as a dispersant. In the same emulsification step as in Example 5,
An emulsion having a water droplet diameter of 30 to 80 nm was obtained by adjusting the molar ratio of water to NP6 between water and NP6 = 10 to 100. The powdering step was performed under the same conditions as in Example 1. As a result, the obtained particles did not become hollow.

【0034】(実施例5)実施例5においては、硝酸ア
ルミニウムを脱イオン水に溶解させて作製した0.1〜
2mol/Lの硝酸アルミニウム水溶液を水相とした。
市販ケロシンを有機溶媒とした。分散剤としては、太陽
化学(株)製サンソフトNo.818Hを用いた。添加
量はケロシンに対して5〜10Wt%とした。この分散
剤入りのケロシンを油相とした。容量比で、水相と油相
を、水相/油相=50〜70/50〜30(%)となる
ように混合した。混合溶液をホモジナイザを用いて10
00〜20000rpmの回転数で5〜30分間攪拌
し、W/O型エマルジョンを得た。光学顕微鏡による観
察の結果から、エマルジョン中の水滴径は約1〜2μm
であった。
Example 5 In Example 5, 0.1 to 0.1% of aluminum nitrate was prepared by dissolving aluminum nitrate in deionized water.
A 2 mol / L aqueous solution of aluminum nitrate was used as the aqueous phase.
Commercial kerosene was used as the organic solvent. As the dispersant, sun soft No. manufactured by Taiyo Kagaku Co., Ltd. 818H was used. The addition amount was 5 to 10 Wt% with respect to kerosene. The kerosene containing the dispersant was used as an oil phase. The water phase and the oil phase were mixed at a volume ratio such that water phase / oil phase = 50 to 70/50 to 30 (%). The mixed solution was mixed with a homogenizer for 10 minutes.
The mixture was stirred at a rotation speed of 00 to 20000 rpm for 5 to 30 minutes to obtain a W / O emulsion. According to the result of observation with an optical microscope, the water droplet diameter in the emulsion is about 1 to 2 μm.
Met.

【0035】作製したエマルジョンを、エマルジョン燃
焼反応装置を用いて噴霧、燃焼させ、酸化物粉末を合成
した。合成は噴霧したエマルジョンが完全燃焼し、かつ
火炎温度が600〜800℃の一定温度になるように、
エマルジョン流量、空気量(酸素量)等を制御した状態
で行った。得られた粉末を反応管後部に設置したバグフ
ィルタで回収した。TEM観察の結果、この条件で合成
したアルミナ粉末は、皮殻の厚さ約10nmの中空状粒
子であった。
The prepared emulsion was sprayed and burned using an emulsion combustion reactor to synthesize an oxide powder. The synthesis is performed so that the sprayed emulsion is completely burned and the flame temperature is a constant temperature of 600 to 800 ° C.
The test was performed while controlling the flow rate of the emulsion and the amount of air (the amount of oxygen). The obtained powder was collected by a bag filter installed at the rear of the reaction tube. As a result of TEM observation, the alumina powder synthesized under these conditions was hollow particles having a shell thickness of about 10 nm.

【0036】図5の写真から明らかなように、水処理を
実施しなかった実施例5に係る中空状酸化物粉末粒子の
表面が非常に滑らかであることがわかる。また、水処理
を実施なかった実施例5に係る粉末の比表面積は46m
2/gであった。この値は、皮殻は滑らか、比表面積測
定時に皮殻両側(内側、外側)に窒素吸着発生、という
仮定の基で、1水滴中のアルミニウムイオン量、合成粉
末粒径、皮殻厚さ、密度から計算した比表面積とほぼ対
応していた。従って、求めた比表面積の観点からも粒子
表面は滑らかと考えられた。
As is clear from the photograph in FIG. 5, the surface of the hollow oxide powder particles according to Example 5 in which the water treatment was not performed is very smooth. The specific surface area of the powder according to Example 5 in which the water treatment was not performed was 46 m.
2 / g. This value is based on the assumption that the crust is smooth and nitrogen adsorption occurs on both sides (inside and outside) of the crust when measuring the specific surface area, the amount of aluminum ion in one water droplet, the particle size of the synthetic powder, the crust thickness, It almost corresponded to the specific surface area calculated from the density. Therefore, the particle surface was considered to be smooth from the viewpoint of the determined specific surface area.

【0037】(実施例6)水処理液溶液として脱イオン
水を採用した。そして上記のように製造した実施例5に
係る合成粉末を1〜10gを、脱イオン水10〜100
0ccと混合し、水処理を行った。得られたサスペンシ
ョンをマグネチックスターラを用い、常温で1〜240
分間攪拌した。攪拌後のサスペンションを濾過し、更に
脱イオン水で数回洗浄した。濾紙に残留した粉末を乾
燥、解砕し、形状観察(SEM)および比表面測定(B
ET)を実施した。図4のSEM写真は実施例6の水処
理後に得られた粒子構造を示す写真である。実施例6に
係る水処理粉末では、図4のように、滑らかな表面構造
が崩れ、数十nmオーダ(約10〜60nm)の凹凸の
構造が現れていることがわかる。
Example 6 Deionized water was used as a water treatment solution. Then, 1 to 10 g of the synthetic powder according to Example 5 manufactured as described above was added to 10 to 100 of deionized water.
0 cc and water treatment. Using a magnetic stirrer, obtain the suspension at room temperature from 1 to 240
Stirred for minutes. The suspension after stirring was filtered and further washed several times with deionized water. The powder remaining on the filter paper is dried and crushed, and the shape is observed (SEM) and the specific surface is measured (B
ET). The SEM photograph in FIG. 4 is a photograph showing the particle structure obtained after the water treatment in Example 6. In the water treatment powder according to Example 6, as shown in FIG. 4, it can be seen that the smooth surface structure is broken and a structure with irregularities on the order of tens of nm (about 10 to 60 nm) appears.

【0038】(実施例7〜9)実施例7において、実施
例5でエマルジョン燃焼により合成した粉末について、
実施例6と同じプロセスで水処理を行った。但し、水処
理溶液を脱イオン水から1mol/Lの硝酸水溶液に変
更した。実施例8において、実施例5でエマルジョン燃
焼により合成した粉末について、実施例6と同じプロセ
スで水処理を行った。但し、水処理溶液を脱イオン水か
ら1mol/Lのアンモニア水溶液に変更した。
(Examples 7 to 9) In Example 7, the powder synthesized by emulsion combustion in Example 5 was
Water treatment was performed in the same process as in Example 6. However, the water treatment solution was changed from deionized water to a 1 mol / L nitric acid aqueous solution. In Example 8, the powder synthesized by emulsion combustion in Example 5 was subjected to water treatment in the same process as in Example 6. However, the water treatment solution was changed from deionized water to a 1 mol / L aqueous ammonia solution.

【0039】実施例9において、実施例5でエマルジョ
ン燃焼により合成した粉末について、実施例6と同じプ
ロセスで水処理を行った。但し、水処理溶液を脱イオン
水から、脱イオン水とエタノールとの混合溶液(体積比
で1:1)に変更した。 (実施例10〜13)実施例10においては、エマルジ
ョン中の水相を、0.1〜2mol/L硝酸アルミニウ
ム水溶液から、0.1〜2mol/Lの硝酸アルミニウ
ム、硝酸ナトリウム混合水溶液(混合比:モル比でNa
/Al=1/99)に変更し、Na含有アルミナ粒子を
実施例5と同じ条件で合成した。なお、合成粉末は実施
例5と同様に皮殻が非常に薄い中空状粒子(皮殻の厚
み:約12nm)であった。得られた合成粉末のうち、
その後の水処理を行わない合成粉末を実施例10とし
た。
In Example 9, the powder synthesized by emulsion combustion in Example 5 was subjected to water treatment in the same process as in Example 6. However, the water treatment solution was changed from deionized water to a mixed solution of deionized water and ethanol (1: 1 by volume). (Examples 10 to 13) In Example 10, the aqueous phase in the emulsion was converted from a 0.1 to 2 mol / L aluminum nitrate aqueous solution to a 0.1 to 2 mol / L aqueous solution of aluminum nitrate and sodium nitrate (mixing ratio). : Na in molar ratio
/ Al = 1/99), and Na-containing alumina particles were synthesized under the same conditions as in Example 5. The synthetic powder was hollow particles having a very thin crust (thickness of the crust: about 12 nm) as in Example 5. Of the obtained synthetic powder,
Example 10 was a synthetic powder which was not subjected to the subsequent water treatment.

【0040】実施例11として、実施例10に係る合成
粉末に対して実施例6と同じく脱イオン水を用いて水処
理した。実施例12として、実施例10に係る合成粉末
に対して実施例7と同じく1mol/Lの硝酸水溶液を
用いて水処理した。実施例13として、実施例10に係
る合成粉末に対して、実施例8と同じく1mol/Lの
アンモニア水溶液を用いて水処理した。
In Example 11, the synthetic powder according to Example 10 was treated with deionized water in the same manner as in Example 6. As Example 12, the synthetic powder according to Example 10 was treated with a 1 mol / L nitric acid aqueous solution in the same manner as in Example 7. As Example 13, the synthetic powder according to Example 10 was treated with water using a 1 mol / L aqueous ammonia solution as in Example 8.

【0041】(実施例14〜17)エマルジョン中の水
相を、0.1〜2mol/Lの硝酸アルミニウム水溶液
から、0.1〜2mol/Lの硝酸アルミニウム、硝酸
マグネシウム混合水溶液(混合比:モル比でMg/Al
=1/99)に変更し、Mg含有アルミナ粒子を実施例
5と同じ条件で合成した。なお、合成粉末は皮殻が非常
に薄い中空状粒子(皮殻の厚み:約12nm)であっ
た。得られた合成粉末のうち、水処理を行わないものを
実施例14とした。
(Examples 14 to 17) The aqueous phase in the emulsion was converted from a 0.1 to 2 mol / L aqueous solution of aluminum nitrate to a 0.1 to 2 mol / L aqueous solution of aluminum nitrate and magnesium nitrate (mixing ratio: mol Mg / Al ratio
= 1/99), and Mg-containing alumina particles were synthesized under the same conditions as in Example 5. The synthetic powder was hollow particles having a very thin crust (thickness of the crust: about 12 nm). Among the obtained synthetic powders, those not subjected to water treatment were used as Example 14.

【0042】残余の合成粉末に対して、下記のごとき水
処理を施し、実施例15−17とした。すなわち、実施
例15として、実施例14で得られた合成粉末を、実施
例6と同じく脱イオン水を用いて水処理した。実施例1
6として、実施例14で得られた合成粉末を、実施例7
と同じく1mol/Lの硝酸水溶液を用いて水処理し
た。
The remaining synthetic powder was subjected to the following water treatment to obtain Examples 15-17. That is, as Example 15, the synthetic powder obtained in Example 14 was treated with deionized water in the same manner as in Example 6. Example 1
As Example 6, the synthetic powder obtained in Example 14 was used in Example 7
Water treatment was carried out using a 1 mol / L nitric acid aqueous solution in the same manner as described above.

【0043】実施例17として、実施例14で得られた
合成粉末を、実施例8と同じく1mol/Lのアンモニ
ア水溶液を用いて水処理した。以上の実施例5〜17で
測定された粉末について、重量1gあたりの粒子の比表
面積を測定し、結果を表1に示した。
In Example 17, the synthetic powder obtained in Example 14 was treated with water using a 1 mol / L aqueous ammonia solution as in Example 8. With respect to the powders measured in the above Examples 5 to 17, specific surface areas of particles per 1 g of weight were measured, and the results are shown in Table 1.

【0044】[0044]

【表1】 表1に示したように、実施例5,10,14は水処理前
粉末の比表面積を示し、45〜50(m2/g)であった。
実施例6−9,実施例11−13,実施例15−17は、
水処理後粉末の比表面積を示し、表1に示すように、1
30〜253(m2/g)であった。このように水処理後粉
末の比表面積は、水処理前粉末の比表面積と比較して飛
躍的(約4〜5倍)に向上していることがわかる。
[Table 1] As shown in Table 1, Examples 5, 10, and 14 showed the specific surface area of the powder before water treatment, and was 45 to 50 (m 2 / g).
Example 6-9, Example 11-13, and Example 15-17
The specific surface area of the powder after water treatment was shown.
It was 30~253 (m 2 / g). Thus, it can be seen that the specific surface area of the powder after the water treatment has been dramatically improved (about 4 to 5 times) as compared with the specific surface area of the powder before the water treatment.

【0045】実施例6〜9,実施例11−13,実施例1
5−17の粉末をSEM観察したところ、粉末組成、水
処理条件によって程度に差はあるが、実施例6と同様、
表面構造の崩れ(凹凸または多孔質の形態)が観察され
た。また、実施例9のように、水とアルコールとを混合
した混合溶液を用いて粒子を水処理したときには、粒子
と水との直接接触の機会が少ないために、粒子の表面構
造の崩れが小さく、水のみで処理する場合と比較して、
粒子の比表面積の増加量が小さいことがわかった。これ
は、水、アルコールの混合比変更によって表面構造を制
御し、未処理品と水処理品の間で任意の比表面積が得ら
れることを意味する。更に、原因は明らかでないが、実
施例の範囲ではアンモニア水溶液処理品>脱イオン水処
理品>硝酸水溶液処理品の順に、比表面積は大きかっ
た。これは、水処理に用いる溶液pHによっても比表面
積が制御可能であることを意味する。
Examples 6 to 9, Examples 11 to 13, and Example 1
When the powder of No. 5-17 was observed by SEM, the powder composition and the degree of treatment differed depending on the conditions of water treatment.
Collapse of the surface structure (unevenness or porous form) was observed. Further, when the particles are subjected to water treatment using a mixed solution of water and alcohol as in Example 9, since the chance of direct contact between the particles and water is small, the collapse of the surface structure of the particles is small. , Compared to treatment with water only,
It was found that the increase in the specific surface area of the particles was small. This means that the surface structure is controlled by changing the mixing ratio of water and alcohol, and an arbitrary specific surface area can be obtained between the untreated product and the water-treated product. Further, although the cause is not clear, the specific surface area was large in the order of the aqueous ammonia treated product> the deionized water treated product> the nitric acid aqueous treated product in the range of the examples. This means that the specific surface area can be controlled by the pH of the solution used for the water treatment.

【0046】(実施例18〜21)実施例5で合成した
アルミナ粉末を、電気炉を用いて700〜1000℃の
温度で大気中において4時間の熱処理を実施した。熱処
理後の粉末に対して、脱イオン水を用いて水処理し、重
量1gあたりの粒子の比表面積を測定した。表2に測定
した比表面積を示す。なお、各実施例での熱処理温度
は、実施例18では700℃、実施例19では800
℃、実施例20では900℃、実施例21では1000
℃であった。
(Examples 18 to 21) The alumina powder synthesized in Example 5 was subjected to a heat treatment for 4 hours in the air at a temperature of 700 to 1000 ° C using an electric furnace. The powder after the heat treatment was water-treated using deionized water, and the specific surface area of the particles per 1 g of the weight was measured. Table 2 shows the measured specific surface areas. The heat treatment temperature in each example was 700 ° C. in Example 18, and 800 ° C. in Example 19.
° C, 900 ° C in Example 20, and 1000 ° C in Example 21.
° C.

【0047】[0047]

【表2】 表2から理解できるように、いずれの熱処理後粉末でも
水処理によって比表面積が向上することがわかる。ま
た、熱処理温度上昇と共に水処理後粉末の比表面積が低
下している。実施例18−21の粉末をSEM観察した
ところ、熱処理条件によって程度に差はあるが、実施例
6と同様、粒子の表面の構造の崩れが観察された。
[Table 2] As can be seen from Table 2, it can be seen that the specific surface area of any of the powders after the heat treatment is improved by the water treatment. In addition, the specific surface area of the powder after water treatment decreases as the heat treatment temperature increases. When the powder of Example 18-21 was observed by SEM, as in Example 6, the structure of the particle surface was disrupted, although the degree varied depending on the heat treatment conditions.

【0048】但し、熱処理温度の上昇と共に、粒子の表
面の構造の崩れは小さくなった。これは、熱処理によっ
て酸化反応が一部進行し、結晶子表面に残留した水酸
基、未分解金属塩等が減少し、表面構造が崩れにくくな
るためと考えられる。この結果は、合成後の熱処理によ
っても表面構造の制御が可能であり、未処理品と水処理
品の間であれば任意の任意の比表面積が得られることを
意味する。
However, as the heat treatment temperature was increased, the collapse of the structure of the particle surface became smaller. This is considered to be because the oxidation reaction partially proceeds by the heat treatment, the hydroxyl groups, undecomposed metal salts, and the like remaining on the crystallite surface are reduced, and the surface structure is less likely to collapse. This result means that the surface structure can be controlled also by heat treatment after synthesis, and any arbitrary specific surface area can be obtained between the untreated product and the water-treated product.

【0049】(付記)上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。 ・中空室を区画する皮殻をもち、皮殻の厚みが20nm
以下である中空状酸化物粉末粒子で形成された触媒担
体。この触媒担体によれば、粒子の比表面積を確保しつ
つ、軽量化に有利となる。
(Supplementary Note) The following technical idea can be understood from the above description.・ Has a shell that partitions the hollow chamber, and the thickness of the shell is 20 nm
A catalyst carrier formed of the following hollow oxide powder particles. According to this catalyst carrier, it is advantageous for weight reduction while securing the specific surface area of the particles.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明に係る中空状酸化物粉末粒子によ
れば、皮殻の厚みが20nm以下であるため、軽量化を
図りつつ、比表面積を増加させるのに有利となる。更に
本発明に係る中空状酸化物粉末粒子によれば、皮殻の厚
みが厚い場合に比較して、弾性を有する。
According to the hollow oxide powder particles of the present invention, the thickness of the shell is not more than 20 nm, which is advantageous for increasing the specific surface area while reducing the weight. Furthermore, the hollow oxide powder particles according to the present invention have elasticity as compared with the case where the thickness of the crust is large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1で合成したアルミナ粒子の低倍率のT
EM像を示す。
FIG. 1 shows a low magnification T of alumina particles synthesized in Example 1.
3 shows an EM image.

【図2】実施例1で合成したアルミナ粒子の高倍率のT
EM像を示す。
FIG. 2 shows a high-magnification T of the alumina particles synthesized in Example 1.
3 shows an EM image.

【図3】実施例2で合成したスピネル粉末のTEM像を
示す。
FIG. 3 shows a TEM image of the spinel powder synthesized in Example 2.

【図4】水処理を実行した実施例6で得られた中空状酸
化物粉末粒子の表面構造を示すSEM写真である。
FIG. 4 is an SEM photograph showing the surface structure of the hollow oxide powder particles obtained in Example 6 where water treatment was performed.

【図5】水処理を実行しない実施例5で得られた中空状
酸化物粉末粒子の表面構造を示すSEM写真である。
FIG. 5 is an SEM photograph showing the surface structure of the hollow oxide powder particles obtained in Example 5 without performing water treatment.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年7月14日(1999.7.1
4)
[Submission date] July 14, 1999 (1999.7.1)
4)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】 FIG. 3

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図4】 FIG. 4

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図5】 FIG. 5

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B01J 13/04 B01J 32/00 32/00 13/02 A (72)発明者 神谷 信雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 4G005 AA01 AB05 AB13 BA20 BB06 DA12Z DA14Y DC01W EA06 4G042 DA01 DA02 DD13 4G047 CA02 CC03 CD03 CD04 4G069 AA01 BA01A BA01B BA04A BA04B BB04A BB04B BB06A BB06B BC10A BC10B BC16A BC16B BC40A BC40B BC50A BC50B BC66A BC66B EA02X EA02Y EA04X EA04Y EB03 EB06 EB18X EB18Y 4G076 AA02 AA18 CA03 CA06 CA26 CA30 CA40 DA01 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // B01J 13/04 B01J 32/00 32/00 13/02 A (72) Inventor Nobuo Kamiya Aichi, Aichi 4F005 AA01 AB05 AB13 BA20 BB06 DA12Z DA14Y DC01W EA06 4G042 DA01 DA02 DD13 4G047 CA02 CC03 CD03 CD04 4G069 AA01 BA01A BA01B04B04A BB06A BB06B BC10A BC10B BC16A BC16B BC40A BC40B BC50A BC50B BC66A BC66B EA02X EA02Y EA04X EA04Y EB03 EB06 EB18X EB18Y 4G076 AA02 AA18 CA03 CA06 CA26 CA30 CA40 DA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】中空室を区画する皮殻をもち、前記皮殻の
厚みが20nm以下であることを特徴とする中空状酸化
物粉末粒子。
1. Hollow oxide powder particles having a shell defining a hollow chamber, wherein the shell has a thickness of 20 nm or less.
【請求項2】請求項1において、中空状酸化物粉末粒子
の平均径は50nm〜5μmであることを特徴とする中
空状酸化物粉末粒子。
2. The hollow oxide powder particles according to claim 1, wherein the average diameter of the hollow oxide powder particles is 50 nm to 5 μm.
【請求項3】請求項1または2において、中空状酸化物
粉末粒子はほぼ球状であることを特徴とする中空状酸化
物粉末粒子。
3. The hollow oxide powder particles according to claim 1, wherein the hollow oxide powder particles are substantially spherical.
【請求項4】請求項1〜3のいずれかにおいて、前記皮
殻の主要成分は、アルミナ、スピネル、酸化鉄、酸化イ
ットリウム、酸化チタンのすくなくとも1種で構成され
ていることを特徴とする中空状酸化物粉末粒子。
4. A hollow according to claim 1, wherein a main component of the shell is at least one of alumina, spinel, iron oxide, yttrium oxide and titanium oxide. Oxide powder particles.
【請求項5】請求項1〜4のいずれかにおいて、前記皮
殻は微細凹凸をもつことを特徴とする中空状酸化物粉末
粒子。
5. The hollow oxide powder particles according to claim 1, wherein said crust has fine irregularities.
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