JP2001287996A - アナターゼ型酸化チタン単結晶 - Google Patents
アナターゼ型酸化チタン単結晶Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大粒径で、高純度のアナターゼ型酸化チタン
単結晶であって、工業的に製造でき低コストのものを提
供すること。 【解決手段】 本発明に係るアナターゼ型酸化チタン単
結晶は、四塩化チタンの気相反応で得られ、粒径０．１
μｍ以上かつルチル化率５０％以下である。
単結晶であって、工業的に製造でき低コストのものを提
供すること。 【解決手段】 本発明に係るアナターゼ型酸化チタン単
結晶は、四塩化チタンの気相反応で得られ、粒径０．１
μｍ以上かつルチル化率５０％以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒等に利用し
うる大粒径で高純度のアナターゼ型酸化チタン単結晶に
関するものである。
うる大粒径で高純度のアナターゼ型酸化チタン単結晶に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸化チタン微粒子は、白色顔料として古
くから利用されており、近年はコンデンサ、サーミスタ
の構成材料またチタン酸バリウムの原料等電子材料に用
いられる焼結材料に広く利用されている。また、酸化チ
タンの単結晶は可視光付近の波長領域において大きな屈
折率を示すため、可視光領域では殆ど光吸収は起こらな
い。このことから、最近化粧料、医薬あるいは塗料等の
紫外線遮蔽が要求されるような材料にも広く使用されて
いる。さらに、酸化チタンにそのバンドギャップ以上の
エネルギーを持つ光を照射することによって酸化チタン
が励起されて、伝導帯に電子また価電帯に正孔が生じる
が、この電子による還元力また正孔による酸化力を利用
した光触媒反応の用途開発が盛んに行われている。この
酸化チタン光触媒の用途は非常に多岐に渡っており、水
の分解による水素の発生、排ガス処理、空気清浄、防
臭、殺菌、抗菌、水処理、照明機器等の汚れ防止等、数
多くの用途開発が行われている。
くから利用されており、近年はコンデンサ、サーミスタ
の構成材料またチタン酸バリウムの原料等電子材料に用
いられる焼結材料に広く利用されている。また、酸化チ
タンの単結晶は可視光付近の波長領域において大きな屈
折率を示すため、可視光領域では殆ど光吸収は起こらな
い。このことから、最近化粧料、医薬あるいは塗料等の
紫外線遮蔽が要求されるような材料にも広く使用されて
いる。さらに、酸化チタンにそのバンドギャップ以上の
エネルギーを持つ光を照射することによって酸化チタン
が励起されて、伝導帯に電子また価電帯に正孔が生じる
が、この電子による還元力また正孔による酸化力を利用
した光触媒反応の用途開発が盛んに行われている。この
酸化チタン光触媒の用途は非常に多岐に渡っており、水
の分解による水素の発生、排ガス処理、空気清浄、防
臭、殺菌、抗菌、水処理、照明機器等の汚れ防止等、数
多くの用途開発が行われている。
【０００３】上記のような酸化チタンの用途のうち、近
年光触媒用としての酸化チタンが特に注目されており、
ルチル型、アナターゼ型およびブルッカイト型の結晶構
造のうちアナターゼ型酸化チタン単結晶がその光触媒活
性の高さから、主に光触媒材料として用いられている。
年光触媒用としての酸化チタンが特に注目されており、
ルチル型、アナターゼ型およびブルッカイト型の結晶構
造のうちアナターゼ型酸化チタン単結晶がその光触媒活
性の高さから、主に光触媒材料として用いられている。
【０００４】一方、酸化チタンの単結晶は、最近アイソ
レータの偏光子や検光子の光学材料や、大口径の単結晶
は薄膜形成用基材として使用されている。従来その製法
は、ベルヌーイ法、浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）或いはＥ
ＦＧ（Ｅdge-defined ＦilmＧrowth ）法などの溶融成
長法によって製造されていた。これらの方法は、酸化チ
タンの粉末をルツボ内で１８００℃以上の酸化チタンの
融点以上に加熱し溶解させるため、得られる酸化チタン
単結晶はすべてルチル型であった。
レータの偏光子や検光子の光学材料や、大口径の単結晶
は薄膜形成用基材として使用されている。従来その製法
は、ベルヌーイ法、浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）或いはＥ
ＦＧ（Ｅdge-defined ＦilmＧrowth ）法などの溶融成
長法によって製造されていた。これらの方法は、酸化チ
タンの粉末をルツボ内で１８００℃以上の酸化チタンの
融点以上に加熱し溶解させるため、得られる酸化チタン
単結晶はすべてルチル型であった。
【０００５】また、アナターゼ型酸化チタン単結晶につ
いては、種々文献等にその製法あるいは物性が紹介され
ている。例えば、「水熱法により結晶化した単分散酸化
チタン微粒子の成形性及び焼結性」日本セラミックス協
会学術論文誌（ＶＯＬ．１０３，ＮＯ．６ＰＡＧＥ．５
５２‐５５６ 1995 ）には、アルコキシチタンを水熱加
水分解し、アナターゼ型酸化チタンを生成させ、その後
結晶を成長させアナターゼ型単結晶を調製している。ま
た、「Ｕｌｔｒａｆｉｎｅ Ｔｉｔａｎｉａｂｙ Ｆｌ
ａｍｅ ＳｐｒａｙＰｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆ ａ Ｔｉ
ｔａｎａｔｒａｎｅ Ｃｏｍｐｌｅｘ．」Ｊ. Ｅｕｒ.
Ｃｅｒａｍ. Ｓｏｃ. （ＶＯＬ．１８，ＮＯ．４ＰＡＧ
Ｅ．２８７‐２９７ 1998 ）では、キレート金属アルコ
キシドを火炎噴射熱分解によって、アナターゼ型単結晶
を製造している。
いては、種々文献等にその製法あるいは物性が紹介され
ている。例えば、「水熱法により結晶化した単分散酸化
チタン微粒子の成形性及び焼結性」日本セラミックス協
会学術論文誌（ＶＯＬ．１０３，ＮＯ．６ＰＡＧＥ．５
５２‐５５６ 1995 ）には、アルコキシチタンを水熱加
水分解し、アナターゼ型酸化チタンを生成させ、その後
結晶を成長させアナターゼ型単結晶を調製している。ま
た、「Ｕｌｔｒａｆｉｎｅ Ｔｉｔａｎｉａｂｙ Ｆｌ
ａｍｅ ＳｐｒａｙＰｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆ ａ Ｔｉ
ｔａｎａｔｒａｎｅ Ｃｏｍｐｌｅｘ．」Ｊ. Ｅｕｒ.
Ｃｅｒａｍ. Ｓｏｃ. （ＶＯＬ．１８，ＮＯ．４ＰＡＧ
Ｅ．２８７‐２９７ 1998 ）では、キレート金属アルコ
キシドを火炎噴射熱分解によって、アナターゼ型単結晶
を製造している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術で得られるアナターゼ型酸化チタン単結晶は、そ
の粒径がいずれも数ｎｍ〜数１０ｎｍと超微粒子であ
り、実際にはこれらの一次粒子が凝集した二次粒子であ
った。そのため、光触媒として用いたときの光触媒活性
および分散性が悪く、さらにその取り扱いが非常に困難
であった。
来技術で得られるアナターゼ型酸化チタン単結晶は、そ
の粒径がいずれも数ｎｍ〜数１０ｎｍと超微粒子であ
り、実際にはこれらの一次粒子が凝集した二次粒子であ
った。そのため、光触媒として用いたときの光触媒活性
および分散性が悪く、さらにその取り扱いが非常に困難
であった。
【０００７】従って、本発明の目的は、大粒径で、高純
度のアナターゼ型酸化チタン単結晶であって、工業的に
製造でき低コストのものを提供することにある。
度のアナターゼ型酸化チタン単結晶であって、工業的に
製造でき低コストのものを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は、低コストで製造可能な酸化チタンの製造方法
について鋭意検討を重ねた結果、特定条件の四塩化チタ
ンの気相反応法で得られた酸化チタンが、大粒径で高純
度であり、光触媒などに好適なアナターゼ型酸化チタン
単結晶になることを見出し本発明を完成するに至った。
発明者は、低コストで製造可能な酸化チタンの製造方法
について鋭意検討を重ねた結果、特定条件の四塩化チタ
ンの気相反応法で得られた酸化チタンが、大粒径で高純
度であり、光触媒などに好適なアナターゼ型酸化チタン
単結晶になることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００９】すなわち、本発明は、四塩化チタンの気相
反応で得られ、粒径０．１μｍ以上かつルチル化率５０
％以下であることを特徴とするアナターゼ型酸化チタン
単結晶を提供するものである。
反応で得られ、粒径０．１μｍ以上かつルチル化率５０
％以下であることを特徴とするアナターゼ型酸化チタン
単結晶を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳しく説明
する。
する。
【００１１】本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶
は、粒径０．１μｍ以上と大粒径であり、好ましくは
０．５μｍ以上、特に好ましくは１．０〜１０μｍであ
る。ここで粒径は、電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定し
たものである。
は、粒径０．１μｍ以上と大粒径であり、好ましくは
０．５μｍ以上、特に好ましくは１．０〜１０μｍであ
る。ここで粒径は、電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定し
たものである。
【００１２】本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶
は、ルチル化率が５０％以下、好ましくは３０％以下、
特に好ましくは２０％以下であり、アナターゼリッチの
結晶構造を有する。ここで、ルチル化率は、ASTM D3720
-84 の方法に従いＸ線回折測定を行い、ルチル型結晶酸
化チタンの最強回折線（面指数１１０）のピーク面積
（Ｉｒ）と、アナターゼ型結晶酸化チタンの最強回折線
（面指数１０１）のピーク面積（Ｉａ）を求め、次式
（１）により算出されるものである。 ルチル化率（重量％）＝１００−１００／（１＋１．２×Ｉｒ／Ｉａ） (1)
は、ルチル化率が５０％以下、好ましくは３０％以下、
特に好ましくは２０％以下であり、アナターゼリッチの
結晶構造を有する。ここで、ルチル化率は、ASTM D3720
-84 の方法に従いＸ線回折測定を行い、ルチル型結晶酸
化チタンの最強回折線（面指数１１０）のピーク面積
（Ｉｒ）と、アナターゼ型結晶酸化チタンの最強回折線
（面指数１０１）のピーク面積（Ｉａ）を求め、次式
（１）により算出されるものである。 ルチル化率（重量％）＝１００−１００／（１＋１．２×Ｉｒ／Ｉａ） (1)
【００１３】なお、ピーク面積（Ｉｒ）及びピーク面積
（Ｉａ）は、Ｘ線回折スペクトルの該当回折線における
ベースラインから突出した部分の面積をいう。その算出
方法は公知の方法で行えばよく、例えば、コンピュータ
計算、近似三角形化などの手法により求められる。
（Ｉａ）は、Ｘ線回折スペクトルの該当回折線における
ベースラインから突出した部分の面積をいう。その算出
方法は公知の方法で行えばよく、例えば、コンピュータ
計算、近似三角形化などの手法により求められる。
【００１４】本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶
は、比表面積が通常８ｍ2 ／ｇ以下、好ましくは５ｍ2
／ｇ以下、特に好ましくは０．５〜３ｍ2 ／ｇである。
は、比表面積が通常８ｍ2 ／ｇ以下、好ましくは５ｍ2
／ｇ以下、特に好ましくは０．５〜３ｍ2 ／ｇである。
【００１５】本発明の光触媒用酸化チタン粉末は、好ま
しい特性値の組み合わせが、粒径０．５μｍ以上、ルチ
ル化率３０％以下かつ比表面積５ｍ2 ／ｇ以下、特に好
ましくは粒径１．０〜１０μｍ、ルチル化率３０％以下
かつ比表面積０．５〜３ｍ2／ｇである。粒子の形状に
ついては、特にアナターゼ単結晶の低指数面が露出した
八面体などの構造のものが好ましい。
しい特性値の組み合わせが、粒径０．５μｍ以上、ルチ
ル化率３０％以下かつ比表面積５ｍ2 ／ｇ以下、特に好
ましくは粒径１．０〜１０μｍ、ルチル化率３０％以下
かつ比表面積０．５〜３ｍ2／ｇである。粒子の形状に
ついては、特にアナターゼ単結晶の低指数面が露出した
八面体などの構造のものが好ましい。
【００１６】本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶
は、Ｆｅ、Ａｌ、ＳｉおよびＮａの含有量が通常各々１
００ppm 未満であり、かつＣｌの含有量が通常１０００
ppm 未満である。また、本発明のアナターゼ型酸化チタ
ン単結晶は、上記Ｆｅ、Ａｌ、ＳｉおよびＮａの含有量
が好ましくは各々２０ppm 未満であり、Ｃｌの含有量が
好ましくは５００ppm 未満、さらに好ましくは５０ppm
未満である。本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶
は、四塩化チタンを気相酸化反応させる気相法によって
製造されるため、液相法で得られる酸化チタンのように
不純物元素が混入したり残留することがない。このた
め、本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶は、酸化チ
タン以外の他成分を殆ど含有していない高純度のアナタ
ーゼ型酸化チタン単結晶であるので、光触媒に利用した
際、酸化チタン本来の特性が変化せず優れた効果を得る
ことができる。
は、Ｆｅ、Ａｌ、ＳｉおよびＮａの含有量が通常各々１
００ppm 未満であり、かつＣｌの含有量が通常１０００
ppm 未満である。また、本発明のアナターゼ型酸化チタ
ン単結晶は、上記Ｆｅ、Ａｌ、ＳｉおよびＮａの含有量
が好ましくは各々２０ppm 未満であり、Ｃｌの含有量が
好ましくは５００ppm 未満、さらに好ましくは５０ppm
未満である。本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶
は、四塩化チタンを気相酸化反応させる気相法によって
製造されるため、液相法で得られる酸化チタンのように
不純物元素が混入したり残留することがない。このた
め、本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶は、酸化チ
タン以外の他成分を殆ど含有していない高純度のアナタ
ーゼ型酸化チタン単結晶であるので、光触媒に利用した
際、酸化チタン本来の特性が変化せず優れた効果を得る
ことができる。
【００１７】本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶
は、四塩化チタンの気相反応で得られるものである。四
塩化チタンの気相反応としては、例えば、四塩化チタン
を気相中で酸素と接触させ酸化させる気相酸化法、ある
いは燃焼して水を生成する水素ガス等の可燃性ガスと酸
素を燃焼バーナーに供給し火炎を形成し、この中に四塩
化チタンを導入する火炎加水分解法などの方法が挙げら
れる。また、四塩化チタンの気相反応における好ましい
原料成分の組み合わせとしては、 １）四塩化チタン及び酸素 ２）四塩化チタン、酸素及び水 ３）四塩化チタン及び水 が挙げられる。
は、四塩化チタンの気相反応で得られるものである。四
塩化チタンの気相反応としては、例えば、四塩化チタン
を気相中で酸素と接触させ酸化させる気相酸化法、ある
いは燃焼して水を生成する水素ガス等の可燃性ガスと酸
素を燃焼バーナーに供給し火炎を形成し、この中に四塩
化チタンを導入する火炎加水分解法などの方法が挙げら
れる。また、四塩化チタンの気相反応における好ましい
原料成分の組み合わせとしては、 １）四塩化チタン及び酸素 ２）四塩化チタン、酸素及び水 ３）四塩化チタン及び水 が挙げられる。
【００１８】上記各成分を接触し反応させる際の上記各
成分の反応部への供給量比としては、四塩化チタン、酸
素及び水素を供給し反応させる場合、各供給ガスが標準
状態としたとき四塩化チタン１ｌ（ガス）に対し、酸素
が１〜３０ｌ、好ましくは１〜２０ｌ、特に好ましくは
１〜１０ｌ、水素が０．１〜１０ｌ、好ましくは０．２
〜５ｌ、特に好ましくは０．３〜１．０ｌである。
成分の反応部への供給量比としては、四塩化チタン、酸
素及び水素を供給し反応させる場合、各供給ガスが標準
状態としたとき四塩化チタン１ｌ（ガス）に対し、酸素
が１〜３０ｌ、好ましくは１〜２０ｌ、特に好ましくは
１〜１０ｌ、水素が０．１〜１０ｌ、好ましくは０．２
〜５ｌ、特に好ましくは０．３〜１．０ｌである。
【００１９】上記各成分のうち各原料ガスの供給量は、
反応スケールあるいは各ガスを供給するノズル径等によ
り異なるため適宜設定するが、反応部での各ガス、特に
四塩化チタンガスの供給速度は、反応部の燃焼炎におい
て乱流域になるように設定することが望ましい。また、
前記四塩化チタンの気相酸化反応において、供給する上
記の各成分をアルゴンや窒素のごとき不活性ガスで希釈
し反応部に供給し反応させることもできる。
反応スケールあるいは各ガスを供給するノズル径等によ
り異なるため適宜設定するが、反応部での各ガス、特に
四塩化チタンガスの供給速度は、反応部の燃焼炎におい
て乱流域になるように設定することが望ましい。また、
前記四塩化チタンの気相酸化反応において、供給する上
記の各成分をアルゴンや窒素のごとき不活性ガスで希釈
し反応部に供給し反応させることもできる。
【００２０】反応部に上記各成分を供給したら、各成分
を反応させて四塩化チタンの酸化反応を行い、アナター
ゼ型酸化チタンを生成させる。この際、アナターゼ型酸
化チタンを気相酸化反応で生成するには、酸化チタンが
生成する温度以上でありかつ酸化チタンの結晶構造がル
チル型に転移する温度より低い温度で反応を行う必要が
ある。具体的には、酸化反応の反応温度は、通常８５０
℃以下、好ましくは７００〜８５０℃、特に好ましくは
７５０〜８３０℃である。
を反応させて四塩化チタンの酸化反応を行い、アナター
ゼ型酸化チタンを生成させる。この際、アナターゼ型酸
化チタンを気相酸化反応で生成するには、酸化チタンが
生成する温度以上でありかつ酸化チタンの結晶構造がル
チル型に転移する温度より低い温度で反応を行う必要が
ある。具体的には、酸化反応の反応温度は、通常８５０
℃以下、好ましくは７００〜８５０℃、特に好ましくは
７５０〜８３０℃である。
【００２１】アナターゼ型酸化チタンを生成させた後
は、なるべく冷却されないように保温する。なお、従来
のルチル型あるいはアナターゼ型の凝集粒子を得る場合
では、生成粒子の凝集を防ぐために、少なくとも酸化チ
タン粒子が焼成する温度以下、具体的には３００℃未満
まで冷却を行う。しかし、本発明のアナターゼ型酸化チ
タン単結晶を得るためには、反応生成後の粒子を冷却し
ないことが望ましい。
は、なるべく冷却されないように保温する。なお、従来
のルチル型あるいはアナターゼ型の凝集粒子を得る場合
では、生成粒子の凝集を防ぐために、少なくとも酸化チ
タン粒子が焼成する温度以下、具体的には３００℃未満
まで冷却を行う。しかし、本発明のアナターゼ型酸化チ
タン単結晶を得るためには、反応生成後の粒子を冷却し
ないことが望ましい。
【００２２】次いで、生成したアナターゼ型酸化チタン
粒子に加熱処理を施しその結晶を成長させる。その際の
温度は上記反応時の温度と同等がそれ以下であり、通常
８５０℃以下、好ましくは３００〜８００℃、特に好ま
しくは５００〜７５０℃である。
粒子に加熱処理を施しその結晶を成長させる。その際の
温度は上記反応時の温度と同等がそれ以下であり、通常
８５０℃以下、好ましくは３００〜８００℃、特に好ま
しくは５００〜７５０℃である。
【００２３】上記のようにして得られたアナターゼ型酸
化チタン単結晶は、冷却し、その後必要に応じて分級、
あるいは篩分を行い、本発明のアナターゼ型酸化チタン
単結晶を得る。
化チタン単結晶は、冷却し、その後必要に応じて分級、
あるいは篩分を行い、本発明のアナターゼ型酸化チタン
単結晶を得る。
【００２４】以下本発明のアナターゼ型酸化チタン単結
晶を製造する具体的な製法の一例を示す。
晶を製造する具体的な製法の一例を示す。
【００２５】先ず、液状の四塩化チタンを予め加熱し、
気化させ、必要に応じて窒素ガスで希釈し反応炉に導入
し、同時に、酸素ガスを必要に応じて窒素ガスで希釈し
て反応炉に導入し、酸化反応を行う。酸化反応の反応温
度は通常７００〜８５０℃、好ましくは７５０〜８３０
℃である。本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶を得
るためにはこのように比較的低温で酸化反応を行うこと
が望ましい。
気化させ、必要に応じて窒素ガスで希釈し反応炉に導入
し、同時に、酸素ガスを必要に応じて窒素ガスで希釈し
て反応炉に導入し、酸化反応を行う。酸化反応の反応温
度は通常７００〜８５０℃、好ましくは７５０〜８３０
℃である。本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶を得
るためにはこのように比較的低温で酸化反応を行うこと
が望ましい。
【００２６】上記の酸化反応によりアナターゼ型酸化チ
タンを生成させ、その後該酸化チタン微粒子を冷却せ
ず、結晶を成長させる。その後得られたアナターゼ型酸
化チタン単結晶を冷却する。冷却手段としては、通常冷
却ジャケットを具備した冷却槽等が用いられ、同時に空
気あるいは窒素ガス等の不活性ガスを生成したアナター
ゼ型酸化チタン単結晶と接触させて冷却する。
タンを生成させ、その後該酸化チタン微粒子を冷却せ
ず、結晶を成長させる。その後得られたアナターゼ型酸
化チタン単結晶を冷却する。冷却手段としては、通常冷
却ジャケットを具備した冷却槽等が用いられ、同時に空
気あるいは窒素ガス等の不活性ガスを生成したアナター
ゼ型酸化チタン単結晶と接触させて冷却する。
【００２７】その後生成したアナターゼ型酸化チタン単
結晶を捕集し、アナターゼ型酸化チタン単結晶中に残留
する塩素ガスを、真空加熱、空気あるいは窒素ガス雰囲
気中での加熱あるいはスチーム処理等の加熱処理あるい
はアルコールとの接触処理により除去し、本発明のアナ
ターゼ型酸化チタン単結晶を得ることができる。
結晶を捕集し、アナターゼ型酸化チタン単結晶中に残留
する塩素ガスを、真空加熱、空気あるいは窒素ガス雰囲
気中での加熱あるいはスチーム処理等の加熱処理あるい
はアルコールとの接触処理により除去し、本発明のアナ
ターゼ型酸化チタン単結晶を得ることができる。
【００２８】本発明のアナターゼ型酸化チタン単結晶
は、光触媒、光学材料などの用途に利用可能であり、特
に光触媒用材料として有効である。
は、光触媒、光学材料などの用途に利用可能であり、特
に光触媒用材料として有効である。
【００２９】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限す
るものではない。また、実施例及び比較例において、酸
化チタン微粒子の粒径（ＳＥＭ径）、比表面積、Ｘ線回
折測定方法および不純物の含有量は以下の方法により測
定した。また、単結晶の特定および評価は以下の方法で
行った。 １）平均粒径：電子顕微鏡（ＳＥＭ）により微粒子を観
察し、インターセプト法により測定した（解析数２００
個）。 ２）Ｘ線回折測定条件：以下の条件で測定した。 ─────────────────────────────────── 回折装置 ＲＡＤ−１Ｃ（株式会社リガク製） Ｘ線管球 Ｃｕ 管電圧・管電流 ４０ｋＶ、３０ｍＡ スリット ＤＳ−ＳＳ：１度、ＲＳ：０．１５ｍｍ モノクロメータ グラファイト 測定間隔 ０．００２度 計数方法 定時計数法 ─────────────────────────────────── また、ルチル化率は、前述の如く、ＡＳＴＭ Ｄ 3720
-84 に従いＸ線回折パターンにおける、ルチル型結晶酸
化チタンの最強干渉線（面指数１１０）のピーク面積
（Ｉｒ）と、アナターゼ型結晶酸化チタンの最強干渉線
（面指数１０１）のピーク面積（Ｉａ）を求め、これら
を上記式（１）に代入して求めた。 ３）比表面積：BET 法により測定した。 ４）不純物の定量：酸化チタン中のＦｅ，Ａｌ，Ｓｉお
よびＮａ成分は原子吸光法により測定した。酸化チタン
中のＣｌ成分は吸光光度法により測定した。 ５）単結晶の特定および評価：電界放射型透過電子顕微
鏡（日立製作所ＨＦ-2000 ）により、その電子回折パタ
ーンを解析し、結晶型および結晶性の同定を行った。
説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限す
るものではない。また、実施例及び比較例において、酸
化チタン微粒子の粒径（ＳＥＭ径）、比表面積、Ｘ線回
折測定方法および不純物の含有量は以下の方法により測
定した。また、単結晶の特定および評価は以下の方法で
行った。 １）平均粒径：電子顕微鏡（ＳＥＭ）により微粒子を観
察し、インターセプト法により測定した（解析数２００
個）。 ２）Ｘ線回折測定条件：以下の条件で測定した。 ─────────────────────────────────── 回折装置 ＲＡＤ−１Ｃ（株式会社リガク製） Ｘ線管球 Ｃｕ 管電圧・管電流 ４０ｋＶ、３０ｍＡ スリット ＤＳ−ＳＳ：１度、ＲＳ：０．１５ｍｍ モノクロメータ グラファイト 測定間隔 ０．００２度 計数方法 定時計数法 ─────────────────────────────────── また、ルチル化率は、前述の如く、ＡＳＴＭ Ｄ 3720
-84 に従いＸ線回折パターンにおける、ルチル型結晶酸
化チタンの最強干渉線（面指数１１０）のピーク面積
（Ｉｒ）と、アナターゼ型結晶酸化チタンの最強干渉線
（面指数１０１）のピーク面積（Ｉａ）を求め、これら
を上記式（１）に代入して求めた。 ３）比表面積：BET 法により測定した。 ４）不純物の定量：酸化チタン中のＦｅ，Ａｌ，Ｓｉお
よびＮａ成分は原子吸光法により測定した。酸化チタン
中のＣｌ成分は吸光光度法により測定した。 ５）単結晶の特定および評価：電界放射型透過電子顕微
鏡（日立製作所ＨＦ-2000 ）により、その電子回折パタ
ーンを解析し、結晶型および結晶性の同定を行った。
【００３０】実施例１ 四塩化チタンを気相中で酸素と接触させ酸化させる気相
法によりアナターゼ型酸化チタン単結晶を調製した。ま
ず、内径４００mmの多重管バーナーを上部に具備した気
相反応管において、多重管バーナーに、約８３０℃に予
熱し気化させた四塩化チタンを供給し、一方別の供給ノ
ズルより８３０℃に予熱した酸素ガスを供給し、気相反
応管内で約８３０℃にて酸化反応させ、酸化チタン微粒
子を生成させた。このとき四塩化チタンは標準状態とし
て８１０ｍｌ／分、酸素ガスは１１００ｌ／分でそれぞ
れ供給した。その後、冷却せず生成したアナターゼ型酸
化チタン単結晶を３５０〜４００℃で１２０分間保持す
る加熱処理を行った。このようにして得られた酸化チタ
ン粒子は、アナターゼ型であり、また結晶粒界のない単
結晶であった。粒径、ルチル化率、比表面積、及び不純
物の含量を表１に示す。また、得られたアナターゼ型酸
化チタン単結晶のＳＥＭ写真を図１に示す。
法によりアナターゼ型酸化チタン単結晶を調製した。ま
ず、内径４００mmの多重管バーナーを上部に具備した気
相反応管において、多重管バーナーに、約８３０℃に予
熱し気化させた四塩化チタンを供給し、一方別の供給ノ
ズルより８３０℃に予熱した酸素ガスを供給し、気相反
応管内で約８３０℃にて酸化反応させ、酸化チタン微粒
子を生成させた。このとき四塩化チタンは標準状態とし
て８１０ｍｌ／分、酸素ガスは１１００ｌ／分でそれぞ
れ供給した。その後、冷却せず生成したアナターゼ型酸
化チタン単結晶を３５０〜４００℃で１２０分間保持す
る加熱処理を行った。このようにして得られた酸化チタ
ン粒子は、アナターゼ型であり、また結晶粒界のない単
結晶であった。粒径、ルチル化率、比表面積、及び不純
物の含量を表１に示す。また、得られたアナターゼ型酸
化チタン単結晶のＳＥＭ写真を図１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】実施例２ 反応温度を８００℃にした以外は実施例１と同様に酸化
チタン粒子を調製した。単結晶の同定および評価を行っ
たところ、単結晶であった。得られた酸化チタン粒子の
粒径、ルチル化率、比表面積、及び不純物の含量を表１
に示す。
チタン粒子を調製した。単結晶の同定および評価を行っ
たところ、単結晶であった。得られた酸化チタン粒子の
粒径、ルチル化率、比表面積、及び不純物の含量を表１
に示す。
【００３３】比較例１ 反応温度を１０００℃にした以外は実施例１と同様に酸
化チタン粒子を調製した。得られた酸化チタン粒子の粒
径、ルチル化率、比表面積、及び不純物の含量を表１に
示す。単結晶の同定および評価を行ったところ、単結晶
ではなかった。また、得られた酸化チタン単粒子のＳＥ
Ｍ写真を図２に示す。
化チタン粒子を調製した。得られた酸化チタン粒子の粒
径、ルチル化率、比表面積、及び不純物の含量を表１に
示す。単結晶の同定および評価を行ったところ、単結晶
ではなかった。また、得られた酸化チタン単粒子のＳＥ
Ｍ写真を図２に示す。
【００３４】比較例２ 反応後生成した酸化チタン粒子を冷却した以外は実施例
１と同様に酸化チタン粒子を調製した。得られた酸化チ
タン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、及び不純物の
含量を表１に示す。単結晶の同定および評価を行ったと
ころ、単結晶ではなかった。
１と同様に酸化チタン粒子を調製した。得られた酸化チ
タン粒子の粒径、ルチル化率、比表面積、及び不純物の
含量を表１に示す。単結晶の同定および評価を行ったと
ころ、単結晶ではなかった。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアナター
ゼ型酸化チタン単結晶は、従来のものとは異なり、その
粒径が大きくかつ不純物成分の少ない高純度のアナター
ゼ型酸化チタン単結晶であり、光触媒などの材料として
の用途に有効である。
ゼ型酸化チタン単結晶は、従来のものとは異なり、その
粒径が大きくかつ不純物成分の少ない高純度のアナター
ゼ型酸化チタン単結晶であり、光触媒などの材料として
の用途に有効である。
【図１】実施例１で調製された酸化チタン単結晶のＳＥ
Ｍ写真である。
Ｍ写真である。
【図２】比較例１で調製された酸化チタン微粒子のＳＥ
Ｍ写真である。
Ｍ写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 我妻 正志 神奈川県茅ヶ崎市茅ヶ崎３−３−５ 東邦 チタニウム株式会社内 Ｆターム(参考） 4C080 AA07 BB02 CC01 HH05 JJ01 KK01 LL02 MM02 QQ03 4G047 CA02 CB04 CC03 CD04 CD07 4G069 AA04 AA08 AA09 AA11 AA12 BA04A BA04B BA48A BB08A BB08B BB08C BD12A BD12B BD12C CA02 CA03 CA05 CA17 EB18X EB18Y EC22X EC22Y FB01 FB34 FC07 4G077 AA01 BB04 CA01 EB06
Claims (4)
- 【請求項１】 四塩化チタンの気相反応で得られ、粒径
０．１μｍ以上かつルチル化率５０％以下であることを
特徴とするアナターゼ型酸化チタン単結晶。 - 【請求項２】 前記粒径が０．１〜１０μｍであること
を特徴とする請求項１記載のアナターゼ型酸化チタン単
結晶。 - 【請求項３】 前記アナターゼ型酸化チタン単結晶は、
Ｆｅ、Ａｌ、ＳｉおよびＮａの含有量が各々１００ppm
未満であり、かつＣｌの含有量が１０００ppm 未満であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載のアナターゼ型
酸化チタン単結晶。 - 【請求項４】 前記四塩化チタンの気相反応において、
四塩化チタンの酸化反応の反応温度が８５０℃以下であ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の
アナターゼ型酸化チタン単結晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000100753A JP2001287996A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | アナターゼ型酸化チタン単結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000100753A JP2001287996A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | アナターゼ型酸化チタン単結晶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001287996A true JP2001287996A (ja) | 2001-10-16 |
Family
ID=18614905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000100753A Pending JP2001287996A (ja) | 2000-04-03 | 2000-04-03 | アナターゼ型酸化チタン単結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001287996A (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| WO2004063431A1 (ja) | 2003-01-09 | 2004-07-29 | Fujikura Ltd. | 酸化チタン粒子およびその製造方法、製造装置ならびにこの酸化チタンを用いた処理方法 |
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| JP2007106646A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 単結晶アナターゼ型ＴｉＯ２及びその製造方法 |
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2000
- 2000-04-03 JP JP2000100753A patent/JP2001287996A/ja active Pending
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