JP2000203837A - Amo3粒子の低温直接合成方法 - Google Patents
Amo3粒子の低温直接合成方法Info
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Abstract
AMO3で表される粒子を容易に製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 Ba、Sr、Pbから選ばれた1種Aの
水酸化物の水溶液に強塩基を加え、pHを13以上に調
整した後、必要に応じて攪拌しながら、Ti又はZrか
ら選択された1種Mの強酸水溶液を滴下して反応させ、
AMO3粒子を直接合成する。
Description
3粒子の製造方法に関し、特に、100℃以下の低温で
20nm以下の単結晶粒子を製造することのできる、A
MO3の新規な低温直接合成方法に関する。
O3型の強誘電体は、従来、コンデンサー等に使用され
てきたが、電子デバイスの小型化と共に誘電体層の薄層
化が望まれ、これに伴って原料であるチタン酸バリウム
等の粒子の微細化が求められている。その一方で、強誘
電体の粒径の微細化に伴って強誘電性が喪失するという
サイズ効果も知られている。そこで、このサイズ効果を
解明するという観点から、より粒径の小さい強誘電体微
粒子を得るための研究も行なわれている。
合成方法としては、蓚酸エタノール法、ゾル−ゲル法、
及び水熱法が知られている。これらのうち、蓚酸エタノ
ール法は、蓚酸バリウムチタニルという蓚酸塩化合物を
作成し、これを500℃以上の熱処理によって分解し、
チタン酸バリウム粒子を作成する方法である。従って微
粒子作成という観点から用いられることはなかった。
内外の会社で用いられている一般的な方法である。この
方法は、最初に水酸化チタンや酢酸チタニル等のゲル溶
液を作成し、これに水酸化バリウム等のバリウム溶液を
加え、100℃以上の水熱条件下で保持することによっ
てチタン酸バリウムを合成するものであり、1つの粒子
が単結晶である等、結晶性に優れた粒子を作成すること
ができるという特長がある。しかしながら、この方法で
はチタン源としてゲルというある程度の大きさを持った
クラスターを原料としているため、20nm以下の粒子
を作成することはできない。
アルコキシドを原料とし、それらに水を加えて重合さ
せ、ゾル状態にした後熱処理することによりチタン酸バ
リウム粒子を作成する方法である。この方法によれば、
100℃以下の温度で乾燥することによって粒径が10
nm程度のチタン酸バリウム粒子を合成することのでき
ることが報告されている。
を原料とするため、500℃以下の低温で処理されたチ
タン酸バリウムの結晶中には有機物が多量に残されてお
り、これを除去するために最低でも700℃以上の熱処
理が必要なこと、またこの熱処理を行なった場合には、
粒径が最少でも50nm以上まで増大することが指摘さ
れている。
いては、水熱法で合成された20nmのチタン酸バリウ
ム粒子が実質的に得られる最少の粒径であるので、この
限界以下の粒径を有するチタン酸バリウム粒子等のAM
O3で表される微粒子を合成するための方法が望まれて
いた。従って本発明の第1の目的は、高純度のAMO3
で表される粒子を容易に得るための製造方法を提供する
ことにある。本発明の第2の目的は、高純度であると共
に粒径が20nm以下の、AMO3で表される化合物を
得ることのできる製造方法を提供することにある。
は、Ba、Sr、Pbから選ばれた1種Aの水酸化物の
水溶液に強塩基を加え、pHを13以上に調整した後、
必要に応じて攪拌しながら、Ti又はZrから選択され
た1種Mの強酸水溶液を滴下して反応させ、AMO3粒
子を直接合成することを特徴とする、AMO3粒子の低
温直接合成方法によって達成された。
あり、本発明者等は、この方法を「低温直接合成方法」
と命名した。本発明においては、攪拌を行なった方が均
一で小さな粒子のAMO3を製造することができるの
で、十分な攪拌を行なうことが好ましい。本発明におい
ては室温〜100℃で反応させることが好ましく、特に
水酸化バリウムを使用する場合には、50〜90℃に加
熱することが好ましい。また、水酸化鉛を使用する場合
には、水酸化鉛の溶解度が小さいので90℃以上に加熱
した状態で、かつ攪拌下に、Ti又はZrの強酸水溶液
を滴下することが好ましい。
水酸化ストロンチウムのように塩基性が強い場合にはp
Hが13程度でも良いが、溶解度の低い水酸化鉛の場合
には14程度にする必要がある。前者の場合でも、塩基
性の高い方が目的とするAMO3を得やすいので、Na
OH、KOH、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
のような強塩基を用いてpHを14近辺に調整すること
が好ましい。また、溶液中のBa、Sr、Pbの濃度が
高い方が、均一で細い粒径のAMO3粒子を得ることが
でき、濃度が低くなるほど粒径は大きくなる傾向とな
る。得やすい条件で製造する程AMO3の純度が高く、
また、結晶性も良くなるので、単結晶のものを容易に得
ることができる。
よって適宜調製すれば良いが、通常は、Ti又はZrの
塩化物や硝酸塩を、硝酸や塩酸等の強酸に溶解し、これ
に、水を加えてpHを調整する。pHは1.00以下で
あることが好ましい。このようにして調製したTi又は
Zrの強酸水溶液の滴下に際して、Ba、Sr又はPb
の水酸化物の強塩基性水溶液を十分に攪拌することによ
り、均一な粒径のAMO3を得ることができる。
溶液中に、過酸化水素等のキレート化剤を添加し、これ
によって、生成するAMO3の粒径や格子定数を制御す
ることも可能である。これらのキレート化剤の添加量
は、使用するキレート化剤の種類、Ti又はZrの強酸
水溶液の種類や濃度その他の反応条件に応じて適宜決定
すれば良い。
強塩基を用い、滴下したときに局所的に発生する中和反
応熱を利用した直接合成であるため、合成に必要なステ
ップ数が従来より減少して不純物混入の危険が減少した
ばかりでなく、従来得ることのできなかった10nm以
下の粒径の結晶を得ることもできる。
るが、本発明はこれによって限定されるものではない。
酸に溶解し、pHが1.00未満のTi溶液とした。こ
れとは別に水酸化バリウム(Ba(OH)2・8H
2O)を純水に溶解し、これに水酸化カリウム又はテト
ラメチルアンモニウムヒドロキシドを加えてpHを13
以上に調整した後、所定の温度で保持した。この溶液に
前記したTi溶液を滴下することにより、直接BaTi
O3の生成物を得た。
度、及び、原料のBa/Ti比を変え、最適なBaTi
O3の生成条件を調べた結果は表1に示した通りであ
る。
ましいことが判明した。
時間真空乾燥した。得られた試料をXRD及び粉末ラマ
ン散乱により測定すると共に、粒径をTEM観察及びX
RD測定によって算出した。各粒子の結晶粒子径を、
(111)面のXRD測定から、α−SiO2を用いて
算出した結果は、表2に示した通りである。
により算出した粒子径である。
ときのBaTiO3粒子のTEM明視野像は図1に示し
た通りである。この明視野像と暗視野像とを比較したと
ころ、どちらの粒径もほぼ同じであったことから、1つ
の粒子が単結晶であることが判明した。また、制限視野
解析像から、この結晶がBaTiO3であることが確認
された。
TiO3比が同じであれば粒径は略同一であるのに対
し、同じ温度でも、原料のBa/Ti比が増加すると共
に粒径は急激に減少し、Ba/Ti比が70以上となる
と、粒径が10nm近辺となることが判明した。
iO3のTEMによる視野像である。
Claims (5)
- 【請求項1】 Ba、Sr、Pbから選ばれた1種Aの
水酸化物の水溶液に強塩基を加え、pHを13以上に調
整した後、必要に応じて攪拌しながら、Ti又はZrか
ら選択された1種Mの強酸水溶液を滴下して反応させ、
AMO3粒子を直接合成することを特徴とする、AMO
3粒子の低温直接合成方法。 - 【請求項2】 Mの強酸水溶液中にキレート化剤を添加
混合した後該溶液を滴下する、請求項1に記載されたA
MO3粒子の低温直接合成方法。 - 【請求項3】 MがTiである請求項1又は2に記載さ
れたAMO3粒子の低温直接合成方法。 - 【請求項4】 AがBaである請求項3に記載されたA
MO3粒子の低温直接合成方法。 - 【請求項5】 滴下反応を室温〜100℃の温度で行な
わせる、請求項1〜4の何れかに記載されたAMO3粒
子の低温直接合成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11008857A JP2000203837A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Amo3粒子の低温直接合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11008857A JP2000203837A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Amo3粒子の低温直接合成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000203837A true JP2000203837A (ja) | 2000-07-25 |
Family
ID=11704403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11008857A Ceased JP2000203837A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Amo3粒子の低温直接合成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000203837A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100483168B1 (ko) * | 2001-04-09 | 2005-04-14 | 삼성코닝 주식회사 | 산화물 분말의 제조방법 |
-
1999
- 1999-01-18 JP JP11008857A patent/JP2000203837A/ja not_active Ceased
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100483168B1 (ko) * | 2001-04-09 | 2005-04-14 | 삼성코닝 주식회사 | 산화물 분말의 제조방법 |
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