JP2002080205A - Sol solution for manufacturing fine particle aggregation of metal oxide, its manufacturing method, fine particle aggregation of metal oxide, and photoelectric conversion apparatus with fine particle aggregation of metal oxide - Google Patents

Sol solution for manufacturing fine particle aggregation of metal oxide, its manufacturing method, fine particle aggregation of metal oxide, and photoelectric conversion apparatus with fine particle aggregation of metal oxide

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JP2002080205A
JP2002080205A JP2000273651A JP2000273651A JP2002080205A JP 2002080205 A JP2002080205 A JP 2002080205A JP 2000273651 A JP2000273651 A JP 2000273651A JP 2000273651 A JP2000273651 A JP 2000273651A JP 2002080205 A JP2002080205 A JP 2002080205A
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JP
Japan
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metal oxide
fine particle
oxide fine
producing
sol
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Application number
JP2000273651A
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Japanese (ja)
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Toru Ishii
徹 石井
Hokuto Takada
北斗 高田
Yoshiyuki Ono
好之 小野
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly productive sol solution for manufacturing a fine particle aggregation of a metal oxide, its manufacturing method, a fine particle aggregation of the metal oxide manufactured from the sol solution and suitable to photoelectric material and photo conductive material, and a high performance photoelectric conversion apparatus with the fine particle aggregation of the metal oxide. SOLUTION: By dissolving a high molecular compound containing a carboxyl group into a solution containing at least a metal alkoxide, a gel compound containing a high molecular compound with the carboxyl group and the metal alkoxide is produced. With continuous reaction, a dispersed colloid sol solution of fine particle metal oxide is then produced. The dispersed colloid sol solution of fine particle metal oxide is mixed with at least one type solvent selected from alcohols, ethers and ketones each being water-soluble solvent and having a boiling point of 120 deg.C and/or water in soluble solvent having a boiling point of 120 deg.C or higher. With this mixing, a sol solution for manufacturing fine particle aggregation of metal oxide is obtained.

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、光起電力材料、光
導電材料、光触媒材料に好適な金属酸化物微粒子凝集
体、該金属酸化物微粒子凝集体を製造するための金属酸
化物微粒子凝集体製造用ゾル液、及び該金属酸化物微粒
子凝集体製造用ゾル液の製造方法、更に、該金属酸化物
微粒子凝集体を用いた光電変換装置に関する。
The present invention relates to a metal oxide fine particle aggregate suitable for a photovoltaic material, a photoconductive material, and a photocatalytic material, and a metal oxide fine particle aggregate for producing the metal oxide fine particle aggregate. The present invention relates to a sol liquid for production, a method for producing a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles, and a photoelectric conversion device using the aggregate of metal oxide fine particles.

【0002】[0002]

【従来の技術】化石燃料の燃焼による地球温暖化や、人
口の増加に伴うエネルギー需要の増大は、人類の存亡に
関わる大きな課題となっている。太陽光は言うまでもな
く、太古以来現在まで、地球の環境を育み、人類を含む
総ての生物のエネルギー源となってきた。最近、無限で
かつ有害物質を発生しないクリーンなエネルギー源とし
て太陽光を利用することが検討されいる。中でも、光エ
ネルギーを電気エネルギーに変換するいわゆる太陽電池
が有力な技術的手段として注目されている。太陽電池用
の光起電力材料としては、単結晶、多結晶、アモルファ
スのシリコンやCuInSe、GaAs、CdS等の化
合物半導体が使用されている。これらの無機半導体を用
いた太陽電池は、10%から20%と比較的高いエネル
ギー変換効率を示すため、遠隔地用の電源や携帯用小型
電子機器の補助的な電源として広く用いられている。
2. Description of the Related Art Global warming due to the burning of fossil fuels and an increase in energy demand due to an increase in population have become major issues relating to the survival of humankind. Needless to say, sunlight has nurtured the earth's environment since ancient times and has become an energy source for all living things, including humans. Recently, the use of sunlight as an infinite and clean energy source that does not generate harmful substances has been studied. Above all, a so-called solar cell that converts light energy into electric energy has attracted attention as a powerful technical means. As photovoltaic materials for solar cells, monocrystalline, polycrystalline, amorphous silicon, and compound semiconductors such as CuInSe, GaAs, and CdS are used. Solar cells using these inorganic semiconductors exhibit relatively high energy conversion efficiencies of 10% to 20%, and are therefore widely used as power supplies for remote locations and auxiliary power supplies for portable small electronic devices.

【0003】しかしながら、冒頭に述べたような化石燃
料の消費を抑えて地球環境の悪化を防止するという目的
に照らすと、現時点では無機半導体を用いた太陽電池は
十分な効果をあげているとは言い難い。というのも、こ
れらの無機半導体を用いた太陽電池は、プラズマCVD
法や高温結晶成長プロセスにより製造されており、素子
の作製に多くのエネルギーを必要とするためである。ま
た、Cd,As,Se等環境に有害な影響を及ぼしかね
ない成分を含んでおり、素子の廃棄による環境破壊の可
能性も懸念される。
[0003] However, in light of the purpose of suppressing the consumption of fossil fuels and preventing the deterioration of the global environment as described at the beginning, at present, solar cells using inorganic semiconductors are not sufficiently effective. Hard to say. This is because solar cells using these inorganic semiconductors are plasma CVD.
This is because it is manufactured by a method or a high-temperature crystal growth process, and requires a large amount of energy to manufacture an element. In addition, it contains components that may have a harmful effect on the environment, such as Cd, As, and Se, and there is a concern about the possibility of environmental destruction due to disposal of the element.

【0004】このような課題を解決する方法として、光
半導体(光照射によりキャリアが生成される半導体)と
電解質溶液との界面で生ずる光電気化学反応を利用した
光電気化学的なエネルギー変換装置が期待されている。
藤嶋らは、水溶液中の酸化チタン電極に光を照射する
と、水が分解され酸素と水素が得られるのと同時に対極
である白金電極との間に光電流が流れることを見い出し
た(A.Fujishima,K.Honda,Nat
ure,238,37(1972))。上述の光電気化
学的なエネルギー変換装置は、太陽エネルギーを電気エ
ネルギーに変換すると同時に、無尽蔵の天然資源である
水を分解してクリーンな燃料としての利用が期待される
水素を発生するものであり、注目すべきものである。
As a method for solving such a problem, a photoelectrochemical energy conversion device utilizing a photoelectrochemical reaction generated at an interface between an optical semiconductor (a semiconductor in which carriers are generated by light irradiation) and an electrolyte solution is known. Expected.
Have found that when a titanium oxide electrode in an aqueous solution is irradiated with light, water is decomposed to obtain oxygen and hydrogen, and at the same time, a photocurrent flows between the counter electrode and a platinum electrode (A. Fujishima). , K. Honda, Nat
ure, 238, 37 (1972)). The photoelectrochemical energy conversion device described above converts solar energy into electric energy, and at the same time, decomposes water, which is an inexhaustible natural resource, and generates hydrogen that is expected to be used as a clean fuel. It is noteworthy.

【0005】ここで電極材料として用いられている酸化
チタンは、光電気化学的に安定であり、光電気化学的な
エネルギー変換装置等の光半導体電極材料として優れた
面を有しているが、そのバンドギャップは3.0eVと
大きく、太陽光とのスペクトルマッチングが悪い。この
ため、電極材料等に酸化チタンを用いた場合には、光電
変換効率に優れたエネルギー変換装置が得られないとい
う問題がある。このような現状の下、酸化チタンの表面
に有機色素を吸着させて増感させることが検討されてい
る(H.Tsubomura,Sol.Energy,
21,93(1978))。一方、増感に寄与するのは
酸化チタンの表面に吸着された色素のみであることか
ら、光の利用効率を高める目的で、光半導体電極の材料
等として、比表面積の大きな酸化チタンを用いることが
提案されている(特開平1−220380号公報)。
The titanium oxide used as an electrode material is photoelectrochemically stable and has an excellent surface as an optical semiconductor electrode material for a photoelectrochemical energy conversion device. Its band gap is as large as 3.0 eV, and spectrum matching with sunlight is poor. Therefore, when titanium oxide is used as an electrode material or the like, there is a problem that an energy conversion device having excellent photoelectric conversion efficiency cannot be obtained. Under the current situation, it has been studied to sensitize the surface of titanium oxide by adsorbing an organic dye (H. Tsubomura, Sol. Energy,
21, 93 (1978)). On the other hand, since only the dye adsorbed on the surface of titanium oxide contributes to sensitization, titanium oxide having a large specific surface area should be used as a material for the optical semiconductor electrode for the purpose of increasing light use efficiency. Has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 1-220380).

【0006】上述の比表面積の大きな金属酸化物薄膜を
作製する手段としては、金属アルコキシドの加水分解コ
ロイド法が提案されている(特開平3−114150号
公報)。この金属アルコキシドの加水分解コロイド法
は、金属アルコキシドのアルコール溶液に、分散の安定
のために硝酸等の解謬剤の共存下で、過剰量の水を加え
て加熱し、金属アルコキシドを加水分解させて、金属酸
化物の微粒子が分散したコロイド溶液を得た後、このコ
ロイド溶液を塗布し、焼結させて金属酸化物微粒子薄膜
を作製する方法である。この方法によると、平均粒径が
数10nm程度の酸化チタン超微粒子が堆積した膜が得
られる。空隙の大きさが該酸化チタン超微粒子の大きさ
よりも小さいため、比表面積はある程度大きいものの、
金属酸化物微粒子薄膜の厚みを厚くすると、色素が該金
属酸化物微粒子薄膜の内部にまで浸透しにくくなり、単
位膜厚当たりの色素吸着量が減少してしまうという問題
がある。
As a means for producing the above-mentioned metal oxide thin film having a large specific surface area, a hydrolytic colloid method of a metal alkoxide has been proposed (JP-A-3-114150). In the metal alkoxide hydrolysis colloid method, an excess amount of water is added to an alcohol solution of a metal alkoxide in the presence of a disintegrating agent such as nitric acid to stabilize the dispersion, and the mixture is heated to hydrolyze the metal alkoxide. Then, after obtaining a colloid solution in which metal oxide fine particles are dispersed, this colloid solution is applied and sintered to produce a metal oxide fine particle thin film. According to this method, a film in which ultrafine titanium oxide particles having an average particle size of about several tens nm are deposited can be obtained. Because the size of the voids is smaller than the size of the titanium oxide ultrafine particles, although the specific surface area is somewhat large,
When the thickness of the metal oxide fine particle thin film is increased, it is difficult for the dye to penetrate into the metal oxide fine particle thin film, and there is a problem that the amount of dye adsorbed per unit film thickness decreases.

【0007】また、金属アルコキシドを加水分解した
後、オートクレーブを用いて粒径を数10nmとすると
ともに結晶子の成長を促し、光電変換効率を向上せしめ
る手段(M.Gratzel、Nature、Vol.
353・24 OCTOBER1991)が明らかとな
っているが、数十気圧、200℃程度の高温高圧を数時
間以上保持する必要が有り、製造性に劣る。また、少な
くともカルボキシル基を有する高分子化合物を含む溶液
中において金属アルコキシドを反応させ、反応により高
分子化合物と金属アルコキシドを含む複合ゲルを生成
し、更に反応を継続させて金属酸化物微粒子コロイド分
散ゾルを作製し、該分散ゾルを塗布・焼結して金属酸化
物微粒子凝集体を得る方法(以下、「複合ゲル化法」と
称する)が提案されているが(特開平11−11912
号公報)、一度に塗布・焼結できる膜厚が0.2μm程
度と薄く、実用的な膜厚を得るには多数回の塗布・焼結
が必要である。また、溶媒が主に水溶性のアルコール類
と水との混合物であるため乾燥速度が早く、かつ低粘度
であるために、パターニングが可能で生産性に優れた塗
布法であるスクリーン印刷法には適さないという欠点が
あった。
Further, after hydrolyzing the metal alkoxide, the particle size is reduced to several tens nm by using an autoclave, and at the same time, the growth of crystallites is promoted to improve the photoelectric conversion efficiency (M. Gratzel, Nature, Vol.
353/24 OCTOBER 1991), but it is necessary to maintain a high temperature and a high pressure of about tens of atmospheres and about 200 ° C. for several hours or more, which is inferior in productivity. Further, a metal alkoxide is reacted in a solution containing a polymer compound having at least a carboxyl group, a composite gel containing the polymer compound and the metal alkoxide is generated by the reaction, and the reaction is further continued to produce a metal oxide fine particle colloidal dispersion sol. And a method of applying and sintering the dispersion sol to obtain metal oxide fine particle aggregates (hereinafter, referred to as a “composite gelling method”) has been proposed (JP-A-11-11912).
Publication), the film thickness that can be applied and sintered at once is as thin as about 0.2 μm, and a large number of application and sintering operations are required to obtain a practical film thickness. In addition, since the solvent is mainly a mixture of water-soluble alcohols and water, the drying speed is high, and the viscosity is low, so that the pattern printing is possible and the screen printing method, which is an application method with excellent productivity, is used. There was a disadvantage that it was not suitable.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課
題とする。即ち、本発明は、生産性に優れた金属酸化物
微粒子凝集体製造用ゾル液、及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、該金属酸化物微
粒子凝集体製造用ゾル液から製造され、光起電力材料、
光導電材料、光触媒材料に好適な金属酸化物微粒子凝集
体を提供することを目的とする。更に、本発明は、該金
属酸化物微粒子凝集体を用い、光電変換効率に優れた光
電変換装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide a sol liquid for producing a metal oxide fine particle aggregate excellent in productivity, and a method for producing the same. The present invention also provides a photovoltaic material produced from the sol liquid for producing a metal oxide fine particle aggregate,
An object is to provide a metal oxide fine particle aggregate suitable for a photoconductive material and a photocatalytic material. Still another object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device having excellent photoelectric conversion efficiency using the metal oxide fine particle aggregate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、金属酸化
物微粒子凝集体の製造手段について鋭意研究を重ねた結
果、以下の知見を得るに至った。第一には、複合ゲル化
法を用いてクラック等がない厚膜を塗布により得るため
には、乾燥の最終段階での水の存在量を低減せしめるこ
とが有効であるということである。第二には、複合ゲル
化法で製造したゾル液は、溶媒を特定の高沸点溶媒に置
換することが可能であり、かつ安定であるということで
ある。これらの知見により、水よりも十分に沸点が高い
水溶性溶媒をゾル液に添加することにより、乾燥の最終
段階で蒸発する液体が水ではないものとする、あるいは
ゾル液の溶媒を特定の高沸点溶媒に置換することによっ
てゾル液中の水分量をあらかじめ低減することが効果的
であると考えた。第三には、特定の高分子化合物を溶液
中及び塗布後の膜中に共存せしめることで、焼結時のク
ラック発生を低減できるということである。第四には、
ゾル液中に金属酸化物粒子を別途添加することで焼結時
のクラック発生を低減でき、かつ硝酸による特定の処理
を施した粒子の添加が、より効果的であるということで
ある。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies on means for producing metal oxide fine particle aggregates, and as a result have obtained the following knowledge. First, it is effective to reduce the amount of water in the final stage of drying in order to obtain a thick film free of cracks or the like by coating using the composite gelling method. Second, the sol liquid produced by the composite gelation method is stable in that the solvent can be replaced with a specific high boiling point solvent. Based on these findings, by adding a water-soluble solvent having a boiling point sufficiently higher than that of water to the sol liquid, it is assumed that the liquid that evaporates in the final stage of drying is not water, or the solvent of the sol liquid is a specific solvent. We thought that it would be effective to reduce the amount of water in the sol in advance by substituting with a boiling point solvent. Third, by causing a specific polymer compound to coexist in a solution and in a film after coating, the occurrence of cracks during sintering can be reduced. Fourth,
By separately adding metal oxide particles to the sol, it is possible to reduce the occurrence of cracks during sintering, and it is more effective to add particles subjected to a specific treatment with nitric acid.

【0010】前記課題を解決するための手段は、以下の
通りである。即ち、 <1> 少なくとも金属アルコキシドを含む溶液中に、
カルボキシル基を有する高分子化合物を溶解し、該カル
ボキシル基を有する高分子化合物と金属アルコキシドと
を含む複合ゲルを生成し、更に反応を継続させることに
より金属酸化物微粒子コロイド分散ゾル液を生成し、該
金属酸化物微粒子コロイド分散ゾル液に、水溶性溶媒で
あって沸点が120℃のもの、及び/又は、非水溶性溶
媒であって沸点が120℃以上のアルコール類、エーテ
ル類及びケトン類から選ばれる少なくとも1種を混合
し、金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液を得ることを
特徴とする金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液の製造
方法である。 <2> 前記カルボキシル基を有する高分子化合物が、
ポリアクリル酸である前記<1>に記載の金属酸化物微
粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法である。 <3> アルキルセルロース類及びヒドロキシル化アル
キルセルロース類から選ばれる少なくとも1種を溶解さ
せる前記<1>又は<2>に記載の金属酸化物微粒子凝
集体製造用ゾル液の製造方法である。 <4> 金属酸化物粒子を別途分散させる前記<1>か
ら<3>のいずれかに記載の金属酸化物微粒子凝集体製
造用ゾル液の製造方法である。 <5> 別途分散させる金属酸化物粒子が、硝酸と混合
させた後、該硝酸を取り除いて得られる乾燥粒子である
前記<4>に記載の金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル
液の製造方法である。 <6> 別途分散させる金属酸化物粒子が、チタン酸化
物、亜鉛酸化物、及びすず酸化物から選択される少なく
とも1種である前記<4>又は<5>に記載の金属酸化
物微粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法である。 <7> 前記金属アルコキシドが、チタン化合物である
前記<1>から<6>のいずれかに記載の金属酸化物微
粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法である。 <8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の金属
酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法によって製
造されることを特徴とする金属酸化物微粒子凝集体製造
用ゾル液である。 <9> 前記<8>に記載の金属酸化物微粒子凝集体製
造用ゾル液を、乾燥して得られることを特徴とする金属
酸化物微粒子凝集体である。 <10> 金属酸化物微粒子凝集体が薄膜状である前記
<9>に記載の金属酸化物微粒子凝集体である。 <11> 少なくとも半導体層を有する半導体電極と、
対向電極との間に電解液層を狭持させてなる光電変換装
置であって、前記半導体層が、前記<10>に記載の金
属酸化物微粒子凝集体を含有することを特徴とする光電
変換装置である。
The means for solving the above problems are as follows. That is, <1> in a solution containing at least a metal alkoxide,
Dissolve the polymer compound having a carboxyl group, generate a composite gel containing the polymer compound having a carboxyl group and a metal alkoxide, and further generate a metal oxide fine particle colloidal dispersion sol solution by continuing the reaction, The metal oxide fine particle colloidal dispersion sol may be prepared from a water-soluble solvent having a boiling point of 120 ° C. and / or an alcohol, ether or ketone which is a water-insoluble solvent and has a boiling point of 120 ° C. or more. A method for producing a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles, comprising mixing at least one selected material to obtain a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles. <2> The polymer compound having a carboxyl group is
The method for producing a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles according to <1>, which is polyacrylic acid. <3> The method for producing a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles according to <1> or <2>, wherein at least one selected from alkyl celluloses and hydroxylated alkyl celluloses is dissolved. <4> The method according to any one of <1> to <3>, wherein the metal oxide particles are separately dispersed. <5> The method for producing a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles according to <4>, wherein the metal oxide particles to be separately dispersed are dry particles obtained by removing nitric acid after mixing with nitric acid. It is. <6> The metal oxide fine particle aggregate according to <4> or <5>, wherein the metal oxide particles to be separately dispersed are at least one selected from titanium oxide, zinc oxide, and tin oxide. This is a method for producing a sol liquid for production. <7> The method according to any one of <1> to <6>, wherein the metal alkoxide is a titanium compound. <8> A sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates, which is produced by the method for producing a sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates according to any one of <1> to <7>. is there. <9> A metal oxide fine particle aggregate obtained by drying the sol liquid for producing a metal oxide fine particle aggregate according to <8>. <10> The metal oxide fine particle aggregate according to <9>, wherein the metal oxide fine particle aggregate is in the form of a thin film. <11> a semiconductor electrode having at least a semiconductor layer;
A photoelectric conversion device in which an electrolyte layer is sandwiched between a counter electrode and the semiconductor layer, wherein the semiconductor layer contains the metal oxide fine particle aggregate according to <10>. Device.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。 [金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法]本
発明の金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法
は、少なくとも金属アルコキシドを含む溶液中に、カル
ボキシル基を有する高分子化合物を溶解し、該カルボキ
シル基を有する高分子化合物と金属アルコキシドとを含
む複合ゲルを生成し(以下、「複合ゲルの生成工程」と
呼ぶ)、更に反応を継続させることにより金属酸化物微
粒子コロイド分散ゾル液を生成し、該金属酸化物微粒子
コロイド分散ゾル液に、水溶性溶媒であって沸点が12
0℃のもの、及び/又は、非水溶性溶媒であって沸点が
120℃以上のアルコール類、エーテル類及びケトン類
から選ばれる少なくとも1種を混合(以下、「特定の高
沸点溶媒の混合工程」と呼ぶ)することにより、金属酸
化物微粒子凝集体製造用ゾル液を調製する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. [Method for producing sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates] The method for producing a sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates according to the present invention comprises preparing a polymer compound having a carboxyl group in a solution containing at least a metal alkoxide. By dissolving to form a composite gel containing the polymer compound having a carboxyl group and a metal alkoxide (hereinafter, referred to as a “composite gel forming step”), and further continuing the reaction, the metal oxide fine particle colloidal dispersion sol A sol solution containing the metal oxide fine particles and a water-soluble solvent having a boiling point of 12
0 ° C. and / or a mixture of at least one selected from alcohols, ethers and ketones which are water-insoluble solvents and have a boiling point of 120 ° C. or higher (hereinafter referred to as “a specific high boiling point solvent mixing step”). To prepare a sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates.

【0012】本発明における複合ゲルの生成工程では、
少なくとも金属アルコキシドを含む溶液中に、カルボキ
シル基を有する高分子化合物を溶解し、該カルボキシル
基を有する高分子化合物と金属アルコキシドとを含む複
合ゲル、即ち金属酸化物微粒子前駆体を生成する。前記
金属アルコキシドは、一般式、M(OR)nで表され
る。ここで、Mは、金属元素を表し、Rは、アルキル基
を表す。nは、金属元素の酸化数を表す。前記金属アル
コキシドとしては、例えば、亜鉛ジエトキシド等の亜鉛
ジアルコキシド、タングステンヘキサエトキシド等のタ
ングステンヘキサアルコキシド、バナジルジエトキシド
等のバナジルジアルコキシド、すずテトライソプロポキ
シド等のすずテトラアルコキシド、ストロンチウムジイ
ソプロポキシド等のストロンチウムジアルコキシド、チ
タニウムテトライソプロポキシド等のチタニウムテトラ
アルコキシド等が挙げられる。これらは、1種単独で使
用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの
中でも、耐久性、半導体特性の点でチタニウムテトラア
ルコキシドが好ましい。
In the step of producing a composite gel according to the present invention,
A polymer compound having a carboxyl group is dissolved in a solution containing at least a metal alkoxide to produce a composite gel containing the polymer compound having a carboxyl group and a metal alkoxide, that is, a metal oxide fine particle precursor. The metal alkoxide is represented by a general formula, M (OR) n . Here, M represents a metal element, and R represents an alkyl group. n represents the oxidation number of the metal element. As the metal alkoxide, for example, zinc dialkoxide such as zinc diethoxide, tungsten hexaalkoxide such as tungsten hexaethoxide, vanadyl dialkoxide such as vanadyl diethoxide, tin tetraalkoxide such as tin tetraisopropoxide, strontium diisotoxide Examples include strontium dialkoxide such as propoxide and titanium tetraalkoxide such as titanium tetraisopropoxide. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, titanium tetraalkoxide is preferable in terms of durability and semiconductor characteristics.

【0013】また、本発明においては、金属酸化物微粒
子凝集体製造用ゾル液から得られる金属酸化物微粒子凝
集体として、チタン酸ストロンチウム等の複合酸化物微
粒子を得る場合には、前記金属アルコキシドとして、該
複合酸化物微粒子の成分である少なくとも2種の金属を
分子中に含むダブルアルコキシド等を使用することがで
きる。この場合において、前記複合酸化物微粒子の成分
である少なくとも2種の金属は、目的に応じて適宜選択
することができる。尚、前記金属酸化物微粒子凝集体と
して酸化チタン微粒子を得る場合、前記金属アルコキシ
ドとしては、チタニウムテトライソプロポキシド、チタ
ニウムテトラノルマルプロポキシド、チタニウムテトラ
エトキシド、チタニウムテトラノルマルブトキシド、チ
タニウムテトライソブトキシド、チタニウムテトラター
シャリーブトキシド等が好適に使用できる。これらの中
でも、チタニウムテトライソプロポキシドが特に好まし
い。
In the present invention, in the case where composite oxide fine particles such as strontium titanate are obtained as the metal oxide fine particle aggregate obtained from the sol liquid for producing the metal oxide fine particle aggregate, the metal alkoxide is used as the metal alkoxide. A double alkoxide containing at least two kinds of metals which are components of the composite oxide fine particles in a molecule can be used. In this case, at least two kinds of metals that are components of the composite oxide fine particles can be appropriately selected according to the purpose. When obtaining titanium oxide fine particles as the metal oxide fine particle aggregates, as the metal alkoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetranormal propoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetranormal butoxide, titanium tetraisobutoxide, Titanium tetratertiary butoxide and the like can be suitably used. Among these, titanium tetraisopropoxide is particularly preferred.

【0014】前記金属アルコキシドを含む溶液には溶媒
が含まれており、該溶媒としては、有機溶媒が好適に挙
げられる。本発明においては、前記有機溶媒には極少量
の水が含まれていてもよい。前記有機溶媒としては、前
記金属アルコキシドを溶解し、かつ前記金属アルコキシ
ドと反応しない性質を有するもの、例えば、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のア
ルコール類、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジ
オキサン、ベンゼン等を用いることができるが、これら
の有機溶媒の中でも、反応制御性の点では沸点が100
℃以下の溶媒が好ましく、溶解性の点ではアルコール類
が好ましく、メタノール、エタノール、イソプロパノー
ルが特に好ましい。
The solution containing the metal alkoxide contains a solvent, and the solvent is preferably an organic solvent. In the present invention, the organic solvent may contain a very small amount of water. As the organic solvent, those having the property of dissolving the metal alkoxide and not reacting with the metal alkoxide, for example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and butanol, formamide, dimethylformamide, dioxane, and benzene are used. However, among these organic solvents, the boiling point is 100 in terms of reaction controllability.
Solvents at a temperature of not more than ° C are preferred, alcohols are preferred in terms of solubility, and methanol, ethanol and isopropanol are particularly preferred.

【0015】前記カルボキシル基を有する高分子化合物
としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択する
ことができ、例えば、ポリアクリル酸、ポリペプチド等
が好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用しても
よいし、2種以上を併用してもよい。前記ポリアクリル
酸は、水溶性の高分子化合物であり、上述のアルコール
類等の有機溶媒には不溶であるが、該アルコール類等の
有機溶媒中で前記金属アルコキシドを部分的に加水分解
させた溶液には容易に溶解し、均一な溶液となる性質を
有する。これは、ポリアクリル酸のカルボキシル基と金
属アルコキシドとが塩形成反応により結合し、高分子錯
体状の化合物が形成されるためである。
The polymer compound having a carboxyl group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include polyacrylic acid and polypeptide. These may be used alone or in combination of two or more. The polyacrylic acid is a water-soluble polymer compound and is insoluble in organic solvents such as the above-mentioned alcohols, but partially hydrolyzes the metal alkoxide in an organic solvent such as the alcohols. It has the property of easily dissolving in a solution to form a uniform solution. This is because the carboxyl group of polyacrylic acid and the metal alkoxide are combined by a salt-forming reaction to form a polymer complex compound.

【0016】本発明における特定の高沸点溶媒の混合工
程では、前記複合ゲルの生成工程で得られた複合ゲルに
対し、更に反応を継続させることにより生成される金属
酸化物微粒子コロイド分散ゾル液に、以下に挙げる特定
の高沸点溶媒を混合する。即ち、水溶性溶媒(本発明に
おいては、「水と任意の割合で混ざり合うことができる
溶媒」をいう。)にあっては沸点が120℃以上のも
の、及び/又は、非水溶性溶媒である場合は沸点が12
0℃以上のアルコール類、エーテル類及びケトン類から
選ばれる少なくとも1種の溶媒を金属酸化物微粒子コロ
イド分散ゾル液に混合する。これらの高沸点溶媒は、反
応前の溶液中にあらかじめ少量添加しておくことも可能
であるが、前記複合ゲルの製造の反応を阻害する心配が
ないよう、本発明の金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル
液製造の最終工程で新たに加えるか、蒸留操作で溶媒置
換して導入することが望ましい。更に詳しく説明すれ
ば、選択される溶媒の沸点は、水との沸点差が十分に離
れていることが望まれ、そのため、最低でも120℃以
上であることが好ましく、135℃以上であることが特
に好ましい。また、ロータリーエバポレーター等を使っ
て溶媒置換する場合には、沸点が160℃以上である
と、置換溶媒の蒸発が少なく、操作上特に好ましい。
In the mixing step of the specific high boiling point solvent in the present invention, the metal oxide fine particle colloidal dispersion sol liquid produced by further continuing the reaction with the composite gel obtained in the composite gel producing step is added to the composite gel obtained in the composite gel production step. The following specific high boiling point solvents are mixed. That is, a water-soluble solvent (in the present invention, "a solvent that can be mixed with water in an arbitrary ratio") has a boiling point of 120 ° C. or higher, and / or a non-water-soluble solvent. In some cases the boiling point is 12
At least one solvent selected from alcohols, ethers and ketones at 0 ° C. or higher is mixed with the metal oxide fine particle colloidal dispersion sol. These high-boiling solvents may be added in a small amount to the solution before the reaction in advance, but the metal oxide fine particle aggregates of the present invention may be used so as not to hinder the reaction for producing the composite gel. It is desirable to newly add in the final step of the production of the sol solution for production, or to introduce the solvent by replacing the solvent by distillation. More specifically, the boiling point of the selected solvent is desirably sufficiently different from the boiling point of water, and therefore, it is preferably at least 120 ° C or more, and more preferably 135 ° C or more. Particularly preferred. When the solvent is replaced using a rotary evaporator or the like, a boiling point of 160 ° C. or higher is preferable in terms of operation because evaporation of the replacement solvent is small.

【0017】本発明の金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾ
ル液の製造工程は、具体的には以下の通りである。即
ち、まず、前記金属アルコキシドを前記溶媒(例えば、
エタノール)に添加する。ここに、前記金属アルコキシ
ドが部分的に加水分解するのに必要な水と、触媒として
の塩酸、硝酸、硫酸、酢酸等の酸等とを添加する。ここ
で添加する水及び酸等の量は、用いる前記金属アルコキ
シドの加水分解のし易さの程度により異なるので、一概
に規定することはできないが、本発明の効果を害しない
範囲で適宜選択することができる。以上により、前記金
属アルコキシドと前記溶媒(例えば、エタノール)と前
記水と前記触媒(例えば酸)とによる混合溶液が得られ
る。
The production process of the sol liquid for producing the metal oxide fine particle aggregate of the present invention is specifically as follows. That is, first, the metal alkoxide is mixed with the solvent (for example,
Ethanol). Here, water necessary for partially hydrolyzing the metal alkoxide and an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and acetic acid as a catalyst are added. The amounts of water, acid, and the like added here vary depending on the degree of ease of hydrolysis of the metal alkoxide to be used, and thus cannot be specified unconditionally, but are appropriately selected within a range that does not impair the effects of the present invention. be able to. Thus, a mixed solution of the metal alkoxide, the solvent (eg, ethanol), the water, and the catalyst (eg, acid) is obtained.

【0018】次に、前記混合溶液を室温〜80℃で撹拌
しながら乾燥窒素気流下で還流する。前記還流温度及び
時間も、用いる前記金属アルコキシドの加水分解のし易
さの程度により異なるので、一概に規定することはでき
ないが、本発明の効果を害しない範囲で適宜選択するこ
とができる。前記還流の結果、前記金属アルコキシドは
部分的に加水分解された状態になる。即ち、前記混合溶
液に含まれる前記水の量は、前記金属アルコキシドのア
ルコキシル基を十分に加水分解することができない程度
少量であるため、一般式、M(OR)nで表される前記
金属アルコキシドにおいては、その全−OR基の一部し
か加水分解されず、結果として部分的に加水分解された
状態になる。この部分的に加水分解された状態の前記金
属アルコキシドにおいては、重縮合反応は進行していな
い。このため、該金属アルコキシド間において−M−O
−M−の鎖は形成されていても、該金属アルコキシドは
オリゴマー状態にある。このオリゴマー状態にある前記
金属アルコキシドを含む前記還流後の混合溶液は、無色
透明で粘度の上昇もほとんどない。
Next, the mixed solution is refluxed under a dry nitrogen stream while stirring at room temperature to 80 ° C. The reflux temperature and time also vary depending on the degree of ease of hydrolysis of the metal alkoxide to be used, and thus cannot be specified unconditionally, but can be appropriately selected within a range that does not impair the effects of the present invention. As a result of the reflux, the metal alkoxide is in a partially hydrolyzed state. That is, since the amount of the water contained in the mixed solution is so small that the alkoxyl group of the metal alkoxide cannot be sufficiently hydrolyzed, the metal alkoxide represented by the general formula, M (OR) n In, only a part of all the -OR groups is hydrolyzed, resulting in a partially hydrolyzed state. In the partially hydrolyzed metal alkoxide, the polycondensation reaction has not progressed. Therefore, -MO between the metal alkoxides
Even though the -M- chain is formed, the metal alkoxide is in an oligomer state. The refluxed mixed solution containing the metal alkoxide in the oligomer state is colorless and transparent, and hardly increases in viscosity.

【0019】次に、前記還流後の該混合溶液に前記カル
ボキシル基を有する高分子化合物(好ましくはポリアク
リル酸)を添加する。すると、本来、アルコール類等の
有機溶媒には溶解し難い前記カルボキシル基を有する高
分子化合物が、この混合溶液には容易に溶解し、前記カ
ルボキシル基を有する高分子化合物と前記金属アルコキ
シドとを少なくとも含む透明ゾルが得られる。これは、
前記カルボキシル基を有する高分子化合物のカルボキシ
ル基と前記金属アルコキシドとが塩形成反応により結合
し、高分子錯体状の化合物が形成されるためである。こ
の透明ゾルは、通常、無色透明な均一溶液である。前記
金属アルコキシドに対する前記カルボキシル基を有する
高分子化合物の添加量としては、一般には重量比で0.
1〜1が好ましく、0.2〜0.8がより好ましい。前
記重量比が、0.1未満であると、−M−O−M−の大
きな3次元ネットワークが成長してしまうため、複合ゲ
ルが再溶解せず、1を越えると、ゾル液の成膜性が劣る
ものとなる。
Next, the polymer compound having a carboxyl group (preferably polyacrylic acid) is added to the mixed solution after the reflux. Then, the polymer compound having a carboxyl group, which is originally difficult to dissolve in an organic solvent such as alcohols, is easily dissolved in this mixed solution, and the polymer compound having a carboxyl group and the metal alkoxide are at least dissolved. Is obtained. this is,
This is because the carboxyl group of the polymer compound having a carboxyl group and the metal alkoxide are combined by a salt forming reaction to form a polymer complex compound. This transparent sol is usually a colorless and transparent homogeneous solution. The amount of the polymer compound having a carboxyl group to be added to the metal alkoxide is generally 0.1% by weight.
1-1 is preferable, and 0.2-0.8 is more preferable. If the weight ratio is less than 0.1, a large three-dimensional network of -MOM- grows, so that the composite gel does not redissolve. The properties are inferior.

【0020】この透明ゾルに更に過剰量の水を加えて、
室温〜90℃程度に保持して更に反応を継続させると数
分間〜1時間程度で該透明ゾルがゲル化し、前記カルボ
キシル基を有する高分子化合物と前記金属アルコキシド
とを少なくとも含む架橋状構造の複合ゲルが形成され
る。そして、前記複合ゲルを室温〜90℃程度(通常、
80℃程度)の温度で5〜50時間保持し、更に反応を
継続させる。すると、該複合ゲルは再び溶解し、半透明
な金属酸化物微粒子コロイド分散ゾル液が得られる。こ
れは、前記金属アルコキシドの加水分解反応及び重縮合
反応が進行すると共に、前記カルボキシル基を有する高
分子化合物と前記金属アルコキシドとによる塩構造が分
解して金属酸化物微粒子前駆体とカルボン酸エステルと
に変化することによるものである。
Further, an excess amount of water is added to the transparent sol,
When the reaction is further continued while being kept at room temperature to about 90 ° C., the transparent sol gels in a few minutes to about 1 hour, and a composite having a crosslinked structure containing at least the polymer compound having a carboxyl group and the metal alkoxide. A gel is formed. Then, the composite gel is heated at room temperature to about 90 ° C (usually,
(About 80 ° C.) for 5 to 50 hours, and the reaction is further continued. Then, the composite gel is dissolved again, and a translucent metal oxide fine particle colloid dispersion sol liquid is obtained. This is because the hydrolysis reaction and the polycondensation reaction of the metal alkoxide proceed, and the salt structure of the polymer compound having a carboxyl group and the metal alkoxide is decomposed to form a metal oxide fine particle precursor and a carboxylic acid ester. This is due to the change to

【0021】このようにして得られた金属酸化物微粒子
コロイド分散ゾル液に、水溶性溶媒(水と任意の割合で
混ざり合うことができる溶媒)にあっては沸点が120
℃以上のもの、及び/又は、非水溶性溶媒である場合は
沸点が120℃以上のアルコール類、エーテル類及びケ
トン類から選ばれる少なくとも1種の溶媒を新たに添加
するか、もしくは新たに添加した後に蒸留操作によって
水、及び水よりも低沸点である成分を取り除いて金属酸
化物微粒子凝集体製造用ゾル液を得る。
The water-soluble solvent (solvent that can be mixed with water in an arbitrary ratio) has a boiling point of 120 in the thus obtained colloidal dispersion sol of metal oxide fine particles.
Or at least one solvent selected from alcohols, ethers and ketones having a boiling point of 120 ° C. or higher when the solvent is a water-insoluble solvent, or newly added After that, water and components having a lower boiling point than water are removed by a distillation operation to obtain a sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates.

【0022】蒸留操作によって水、及び水よりも低沸点
である成分を取り除かない場合には、非水溶性溶媒であ
っても水とある程度は混じりあうので使用は可能である
が、水への親和性が高い水溶性溶媒を用いることがより
好ましい。前記水溶性溶媒の具体的な例としては、アル
コール類、エーテル類、ケトン類以外では、ジメチルホ
ルムアミド(153℃)、ホルムアミド(211℃)、
ジメチルスルホオキサイド(189℃)、N−メチルピ
ロリドン(202℃)等が挙げられ、アルコール類、エ
ーテル類、ケトン類では、エチレングリコール(198
℃)、プロピレングリコール(187℃)、トリメチレ
ングリコール(214℃)、テトラメチレングリコール
(229℃)、ペンタメチレングリコール(242
℃)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(160
℃)、ジエチレングリコールジエチルエーテル(188
℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート(207℃)、2−メトキシエタノール(125
℃)、2−エトキシエタノール(136℃)、エチレン
グリコールイソプロピルエーテル(143℃)、2−ブ
トキシエタノール(170℃)、2−(イソペンチルオ
キシ)エタノール(181℃)、2−(2−メトキシエ
トキシ)エタノール(194℃)、2−(2−エトキシ
エトキシ)エタノール(203℃)、2−(2−ブトキ
シエトキシ)エタノール(230℃)、ジエチレングリ
コール(245℃)、ポリオキシエチレン(10)オク
チルフェニルエーテル(200℃以上)、2,5−ヘキ
サンジオン(191℃)、トリエチレングリコールジメ
チルエーテル(216℃)、低分子量のポリエチレング
リコール等が挙げられる。もちろん、非水溶性溶媒であ
っても水とある程度は混じりあうので、以上の水溶性溶
媒に限定されるものではない。
If water and components having a lower boiling point than water are not removed by distillation, even water-insoluble solvents can be used to some extent because they are mixed with water to some extent. It is more preferable to use a highly water-soluble solvent. Specific examples of the water-soluble solvent include, besides alcohols, ethers and ketones, dimethylformamide (153 ° C), formamide (211 ° C),
Dimethyl sulfoxide (189 ° C.), N-methylpyrrolidone (202 ° C.), etc., and alcohols, ethers and ketones include ethylene glycol (198)
° C), propylene glycol (187 ° C), trimethylene glycol (214 ° C), tetramethylene glycol (229 ° C), pentamethylene glycol (242 ° C).
° C), diethylene glycol dimethyl ether (160
° C), diethylene glycol diethyl ether (188
° C), diethylene glycol monoethyl ether acetate (207 ° C), 2-methoxyethanol (125 ° C).
° C), 2-ethoxyethanol (136 ° C), ethylene glycol isopropyl ether (143 ° C), 2-butoxyethanol (170 ° C), 2- (isopentyloxy) ethanol (181 ° C), 2- (2-methoxyethoxy) ) Ethanol (194 ° C), 2- (2-ethoxyethoxy) ethanol (203 ° C), 2- (2-butoxyethoxy) ethanol (230 ° C), diethylene glycol (245 ° C), polyoxyethylene (10) octylphenyl ether (200 ° C. or higher), 2,5-hexanedione (191 ° C.), triethylene glycol dimethyl ether (216 ° C.), low molecular weight polyethylene glycol, and the like. Of course, even a water-insoluble solvent is mixed with water to some extent, and is not limited to the above-mentioned water-soluble solvents.

【0023】これらの溶媒は、水やエタノール等の低沸
点アルコールと親和性が高いため、多くの場合その添加
量に上限はないが、このようにして得られる金属酸化物
微粒子凝集体製造用ゾル液は乾燥速度が比較的速く、ス
ピンコーティング法のみならず、ディップコーティング
法、スプレーコーティング法、ブレードコーティング法
等の塗布法により薄膜を製造するに好適であり、およそ
0.5〜1μmの膜を得るのに適する。よって、これら
の塗布法を用いて金属酸化物微粒子凝集体を製造する場
合には、高沸点成分を過剰に添加すると、塗膜のダレ等
の悪影響を及ぼす恐れがあるため、金属酸化物微粒子凝
集体製造用ゾル液中の20重量%以下にすることが好ま
しく、10重量%以下が特に好ましい。また、乾燥時の
クラックを防止するには0.5重量%以上添加されてい
ることが好ましい。
These solvents have a high affinity for low-boiling alcohols such as water and ethanol. Therefore, in many cases there is no upper limit to the amount of the solvent. The liquid has a relatively high drying speed, and is suitable for producing a thin film by a coating method such as a dip coating method, a spray coating method, and a blade coating method as well as the spin coating method. Suitable to get. Therefore, when the metal oxide fine particle aggregate is manufactured by using these coating methods, an excessive addition of a high boiling point component may have an adverse effect such as sagging of the coating film. The content is preferably 20% by weight or less, particularly preferably 10% by weight or less, in the sol liquid for producing the aggregate. In order to prevent cracks during drying, it is preferable to add 0.5% by weight or more.

【0024】一方、蒸留操作によって水、及び水よりも
低沸点である成分を取り除く場合には、前記の水溶性溶
媒群に加え、水との親和性がそれほど高くない非水溶性
溶媒であるアルコール類、エーテル類、ケトン類を用い
ることができる。前記非水溶性溶媒の具体的な例として
は、1−ペンタノール(138℃)、2−メチル−1−
ブタノール(128℃)、3−メチル−1−ブタノール
(131℃)、1−ヘキサノール(157℃)、2−メ
チル−1−ペンタノール(148℃)、4−メチル−2
−ペンタノール(132℃)、2−エチル−1−ブタノ
ール(147℃)、1−ヘプタノール(176℃)、2
−ヘプタノール(160℃)、3−ヘプタノール(15
6℃)、1−オクタノール(195℃)、2−オクタノ
ール(178℃)、2−エチル1−ヘキサノール(18
5℃)、1−ノナノール(214℃)、1−デカノール
(231℃)、シクロヘキサノール(161℃)、ベン
ジルアルコール(205℃)、α−テルピネオール(2
19℃)、1,2−ジブトキシエタン(203℃)、ジ
エチレングリコールジブチルエーテル(255℃)、ジ
エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(2
45℃)、2−(ヘキシルオキシ)エタノール(208
℃)、2−ヘキサノン(127℃)、2−ヘプタノン
(150℃)、4−ヘプタノン(144℃)、ジイソブ
チルケトン(168℃)、イソホロン(138℃)、シ
クロヘキサノン(156℃)、メチルシクロヘキサノン
(169℃)、2,5−ペンタンジオン(141℃)等
が挙げられる。なかでも、1−ヘプタノールとジメチル
スルホオキサイドを同時に含有する場合には、往々にし
て液粘度の急激な上昇が見られ、スクリーン印刷法や、
スキージを用いた塗布法に好適なゾル液が得られる。
On the other hand, when water and components having a lower boiling point than water are removed by distillation, in addition to the above-mentioned water-soluble solvents, an alcohol which is a water-insoluble solvent having a low affinity for water is added. , Ethers and ketones can be used. Specific examples of the water-insoluble solvent include 1-pentanol (138 ° C), 2-methyl-1-
Butanol (128 ° C), 3-methyl-1-butanol (131 ° C), 1-hexanol (157 ° C), 2-methyl-1-pentanol (148 ° C), 4-methyl-2
-Pentanol (132 ° C), 2-ethyl-1-butanol (147 ° C), 1-heptanol (176 ° C), 2
-Heptanol (160 ° C), 3-heptanol (15
6 ° C.), 1-octanol (195 ° C.), 2-octanol (178 ° C.), 2-ethyl 1-hexanol (18 ° C.)
5 ° C.), 1-nonanol (214 ° C.), 1-decanol (231 ° C.), cyclohexanol (161 ° C.), benzyl alcohol (205 ° C.), α-terpineol (2
19 ° C.), 1,2-dibutoxyethane (203 ° C.), diethylene glycol dibutyl ether (255 ° C.), diethylene glycol monobutyl ether acetate (2
45 ° C.), 2- (hexyloxy) ethanol (208
° C), 2-hexanone (127 ° C), 2-heptanone (150 ° C), 4-heptanone (144 ° C), diisobutyl ketone (168 ° C), isophorone (138 ° C), cyclohexanone (156 ° C), methylcyclohexanone (169 ° C). ° C) and 2,5-pentanedione (141 ° C). Above all, when 1-heptanol and dimethylsulfoxide are simultaneously contained, a rapid increase in liquid viscosity is often observed, and a screen printing method,
A sol liquid suitable for a coating method using a squeegee is obtained.

【0025】これらの高沸点溶媒から目的に応じて選ば
れた溶媒、もしくは混合溶媒を前記金属酸化物微粒子コ
ロイド分散ゾル液中に加え、蒸留操作によって水及び水
よりも低沸点の溶媒成分を取り除く。蒸留操作として
は、大気圧下で行う定法でも、減圧下でもかまわない
が、ロータリー式のエバポレーターを用いるのが効率的
である。溶媒置換後のゾル液は、そのまま金属酸化物微
粒子凝集体製造用ゾル液として、ディップコーティング
法やワイヤーバーコーティング法、ローラーコーティン
グ法、カーテンコーティング法等に用いることもできる
し、ディップコーティング法やスプレーコーティング法
等の塗布法を用いる場合には、水よりも低沸点の溶媒を
添加して乾燥速度を塗布法に適するように調整してもよ
い。そのような溶媒としては、メタノール(65℃)、
エタノール(78℃)、イソプロピルアルコール(82
℃)、tert−ブタノール(83℃)、ジオキサン等
が挙げられる。
A solvent or a mixed solvent selected from these high-boiling solvents according to the purpose is added to the sol of the metal oxide fine particle colloid dispersion, and water and a solvent component having a lower boiling point than water are removed by a distillation operation. . As the distillation operation, a conventional method under atmospheric pressure or a reduced pressure may be used, but it is efficient to use a rotary evaporator. The sol solution after solvent replacement can be directly used as a sol solution for producing metal oxide fine particle aggregates in a dip coating method, a wire bar coating method, a roller coating method, a curtain coating method, etc. When using a coating method such as a coating method, a solvent having a boiling point lower than that of water may be added to adjust the drying rate to be suitable for the coating method. Such solvents include methanol (65 ° C),
Ethanol (78 ° C), isopropyl alcohol (82
° C), tert-butanol (83 ° C), dioxane and the like.

【0026】前記金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液
に、アルキルセルロース類及びヒドロキシル化アルキル
セルロース類から選ばれる少なくとも1種を同時に溶解
せしめることは、ゾル液の粘度を塗布法に適したものに
するだけではなく、凝集体焼結時のクラック発生を低減
する効果があり、1〜2μmの膜を得ることが可能とな
る。このような化合物の具体例としては、エチルセルロ
ース、プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、トリデカン、ヘキ
サデカン、パラフィン等が挙げられる。これらの化合物
は、2種以上を混合して用いることが可能であるが、ト
リデカン、ヘキサデカンを用いる場合には、これらの液
体が前記ゾル液中で最も高沸点であるように液組成を設
計しなければならない。これらの化合物を混入する量が
多すぎても少なすぎても、焼結時にクラックが発生しや
すくなるため、その混入量は、前記ゾル液中の金属酸化
物成分量の1重量%以上、50重量%以下にすることが
望ましい。ここで、前記ゾル液中の金属酸化物成分量は
ゾル液の一部を秤取り、焼結前後の重量比から推定する
ことができる。
Simultaneously dissolving at least one selected from the group consisting of alkyl celluloses and hydroxylated alkyl celluloses in the sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates makes it possible to adjust the viscosity of the sol liquid to one suitable for a coating method. In addition to this, there is an effect of reducing the occurrence of cracks during the sintering of the aggregates, and a film having a thickness of 1 to 2 μm can be obtained. Specific examples of such a compound include ethyl cellulose, propyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, tridecane, hexadecane, paraffin and the like. These compounds can be used as a mixture of two or more kinds. When tridecane or hexadecane is used, the liquid composition is designed so that these liquids have the highest boiling point in the sol liquid. There must be. If the amount of these compounds is too large or too small, cracks are likely to occur during sintering. Therefore, the amount of the compound is 1% by weight or more of the metal oxide component in the sol liquid, 50% or more. It is desirable that the content be not more than% by weight. Here, the amount of the metal oxide component in the sol liquid can be estimated from a weight ratio before and after sintering by weighing a part of the sol liquid.

【0027】また、前記金属酸化物微粒子凝集体製造用
ゾル液に、他の金属酸化物粒子を分散してゾル液を得る
ことにより、2〜10μm程度の焼結膜を得ることがで
きるのみならず、ゾル液に適度な粘度とチクソ性(チク
ソトロピー)を付与することができるので、溶媒が高沸
点溶媒の混合物からなる場合にはスクリーン印刷に好適
なゾル液を得ることが可能となる。無論、この場合でも
1−ヘプタノールとジメチルスルホオキサイドを同時に
含有する場合には液粘度の急激な上昇が見られ、金属酸
化物粒子分散と併用することが可能である。金属酸化物
としては種々のものが使用可能であるが、酸化チタン、
酸化亜鉛、酸化スズの各粒子が、ゾル液への分散性にも
優れ、また焼結時の耐クラック性にも優れる。これらの
粒子は単独でも混合して用いてもよく、また、粒径が異
なるもの例えば、数十nmの酸化チタンと0.2〜0.
3μm程度の酸化亜鉛を混合して用いてもよい。金属酸
化物粒子の分散は、一般的に知られている手法を用いる
ことができ、例えばボールミリング、アトライター、サ
ンドミル、ペイントシェーカー等を用いることができ、
必要な場合にはガラス、スチール、セラミックス等のメ
ディアを共存させてもかまわない。前記ゾル液に添加す
る量が多すぎると、焼成後の凝集体膜が焼結しなくなる
ため、添加する金属酸化物粒子の上限は、前記ゾル液中
の金属酸化物成分量10重量部に対して90重量部以下
であることが好ましい。また、添加する金属酸化物粒子
の分散性の観点から、前記ゾル液全体の重量の等倍量以
下であることが好ましい。
Further, by dispersing other metal oxide particles in the sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates to obtain a sol liquid, not only can a sintered film of about 2 to 10 μm be obtained. Since a proper viscosity and thixotropy (thixotropy) can be imparted to the sol liquid, a sol liquid suitable for screen printing can be obtained when the solvent is composed of a mixture of high-boiling solvents. Of course, even in this case, when 1-heptanol and dimethylsulfoxide are simultaneously contained, a sharp increase in the liquid viscosity is observed, and it can be used together with the dispersion of metal oxide particles. Various metal oxides can be used, but titanium oxide,
The particles of zinc oxide and tin oxide are excellent in dispersibility in a sol solution and also excellent in crack resistance during sintering. These particles may be used alone or as a mixture. Those having different particle diameters, for example, titanium oxide of several tens nm and 0.2 to 0.1.
About 3 μm of zinc oxide may be mixed and used. The dispersion of the metal oxide particles can use a generally known method, for example, ball milling, an attritor, a sand mill, a paint shaker, and the like,
If necessary, media such as glass, steel, and ceramics may coexist. If the amount added to the sol liquid is too large, the aggregated film after firing will not sinter, so the upper limit of the metal oxide particles to be added is 10 parts by weight of the metal oxide component amount in the sol liquid. It is preferably 90 parts by weight or less. In addition, from the viewpoint of the dispersibility of the metal oxide particles to be added, the weight is preferably equal to or less than the weight of the entire sol liquid.

【0028】但し、以下に述べる方法で、添加する金属
酸化物粒子を前処理することにより、低温での焼結性が
著しく改善されるので、前処理された金属酸化物粒子を
用いる場合には、その上限は、前記ゾル液中の金属酸化
物成分量10重量部に対して100重量部となり、得ら
れる凝集体膜の厚さも、15μmを超えたものが得られ
る。前処理の方法としては、金属酸化物の硝酸スラリー
を作製し、何らかの方法で硝酸スラリーから硝酸を取り
除くことによってなされる。硝酸スラリーそのものを焼
結して強固な厚膜を得ることも可能であるが、金属酸化
物微粒子凝集体製造用ゾル液に新たに硝酸が混入される
と、ゾルのゲル化が過度に進行するため、硝酸スラリー
そのものを混入することは好ましくない。硝酸スラリー
から硝酸を取り除く方法としては、加熱して蒸発させる
ことが簡便であり、得られた粒子を有機溶媒中に分散し
て塗布・焼成しても成膜性は硝酸スラリーから成膜した
場合と遜色ない。このような処理は酸化チタン粒子に対
して特に効果的であり、例えば、金属酸化物凝集体薄膜
に色素吸着させて光増感する場合には、色素吸着量が増
す効果も得られる。
However, by pre-treating the metal oxide particles to be added by the method described below, the sinterability at a low temperature is remarkably improved. The upper limit is 100 parts by weight with respect to 10 parts by weight of the metal oxide component in the sol solution, and the thickness of the obtained aggregate film exceeds 15 μm. The pretreatment is performed by preparing a nitric acid slurry of a metal oxide and removing nitric acid from the nitric acid slurry by some method. It is also possible to obtain a strong thick film by sintering the nitric acid slurry itself, but if nitric acid is newly mixed into the sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates, gelation of the sol proceeds excessively. Therefore, it is not preferable to mix the nitric acid slurry itself. As a method of removing nitric acid from the nitric acid slurry, it is easy to evaporate by heating, and even if the obtained particles are dispersed in an organic solvent and applied and baked, the film forming property is obtained when the film is formed from the nitric acid slurry. Not inferior to Such a treatment is particularly effective for titanium oxide particles. For example, in the case where a dye is adsorbed on a metal oxide aggregate thin film to perform photosensitization, an effect of increasing the amount of dye adsorbed can also be obtained.

【0029】[金属酸化物微粒子凝集体]本発明の金属
酸化物微粒子凝集体は、上記本発明の金属酸化物微粒子
凝集体製造用ゾル液を、乾燥することにより得られる。
特に、後述する光電変換装置の材料として用いる場合に
は、前記ゾル液を薄膜状に塗布した後、乾燥することに
より、薄膜状の金属酸化物微粒子凝集体とすることが好
ましい。本発明の金属酸化物微粒子凝集体からなる焼結
膜を得る場合、焼結温度は、用いる前記ゾル液の組成に
より適宜選択することができるが、300〜700℃
が、膜の強度、及び金属酸化物微粒子の結晶性を良好と
する点で好ましく、350〜550℃がより好ましい。
また、焼結時間も同様に適宜選択することができるが、
5〜300分が、膜の強度、及び金属酸化物微粒子の結
晶性を良好とする点で好ましく、10〜60分がより好
ましい。
[Aggregate of Metal Oxide Fine Particles] The agglomerate of metal oxide fine particles of the present invention is obtained by drying the sol liquid for producing the aggregate of metal oxide fine particles of the present invention.
In particular, when it is used as a material for a photoelectric conversion device described later, it is preferable that the sol liquid is applied in a thin film form and then dried to form a thin metal oxide fine particle aggregate. When obtaining a sintered film composed of the metal oxide fine particle aggregate of the present invention, the sintering temperature can be appropriately selected depending on the composition of the sol liquid to be used.
Is preferable in terms of improving the strength of the film and the crystallinity of the metal oxide fine particles, and more preferably 350 to 550 ° C.
Also, the sintering time can be appropriately selected in the same manner,
A time of 5 to 300 minutes is preferable from the viewpoint of improving the strength of the film and the crystallinity of the metal oxide fine particles, and a time of 10 to 60 minutes is more preferable.

【0030】[光電変換装置]本発明の光電変換装置
は、少なくとも半導体層を有する半導体電極と、対向電
極との間に電解液層を狭持させてなり、前記半導体層
が、上記本発明の金属酸化物微粒子凝集体を含有するこ
とを特徴とする。本発明の光電変換装置は、半導体電極
と対向電極とを通電可能に接続する接続手段を有するこ
とが好ましく、更に目的に応じて適宜選択した機器等を
備えていてもよい。
[Photoelectric Conversion Device] The photoelectric conversion device of the present invention comprises an electrolyte layer sandwiched between at least a semiconductor electrode having a semiconductor layer and a counter electrode. It is characterized by containing a metal oxide fine particle aggregate. The photoelectric conversion device of the present invention preferably has connection means for connecting the semiconductor electrode and the counter electrode so as to be able to conduct electricity, and may further include a device appropriately selected according to the purpose.

【0031】(半導体電極)前記半導体電極は、少なく
とも半導体層を有し、好ましくは、基板上に、半透明導
電層及び半導体層をこの順に形成させたものである。前
記半導体層は、上記本発明の金属酸化物微粒子凝集体を
含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有してな
る。前記半導体層には、表面に有機色素を吸着させて増
感させることが好ましい。前記半透明導電層を構成する
材料としては、例えば、ITO、酸化スズ、フッ素ドー
プされた酸化スズ等が挙げられる。
(Semiconductor electrode) The semiconductor electrode has at least a semiconductor layer. Preferably, a semitransparent conductive layer and a semiconductor layer are formed in this order on a substrate. The semiconductor layer contains the metal oxide fine particle aggregate of the present invention, and further contains other components as necessary. Preferably, the semiconductor layer is sensitized by adsorbing an organic dye on the surface. Examples of the material constituting the translucent conductive layer include ITO, tin oxide, and fluorine-doped tin oxide.

【0032】(対向電極)前記対向電極としては、電気
化学的に安定なものであれば特に制限はなく、目的に応
じて適宜公知のものから選択でき、例えば、白金、金、
黒鉛等の板状電極、あるいはITOガラス、ネサガラス
等の透明電極等から選択することができる。
(Counter Electrode) The counter electrode is not particularly limited as long as it is electrochemically stable, and can be appropriately selected from known ones depending on the purpose. Examples thereof include platinum, gold, and the like.
It can be selected from a plate-like electrode such as graphite or a transparent electrode such as ITO glass and Nesa glass.

【0033】(電解液層)前記電解液層に用いられる電
解質溶液としては、特に制限はなく適宜選択することが
できるが、例えば、塩化カリウム、塩化リチウム、炭酸
カリウム、過塩素酸テトラエチルアンモニウム等の塩
類、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ類、
硫酸、塩酸等の酸類、又は、これらの混合物等の水溶
液、あるいはアルコール、プロピレンカーボネート等の
非水溶媒溶液等が挙げられる。これらは1種単独で使用
してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、本発
明においては、光電流特性の安定化を図る目的で、更に
ヨウ化カリウム、p−ベンゾキノン等の可逆的に酸化還
元反応を生ずる化合物を前記電解質溶液に添加してもよ
い。また、高分子ゲル等を用いて電解質溶液を半固体化
して液漏れを防ぐこともできる。
(Electrolyte solution layer) The electrolyte solution used in the electrolyte solution layer is not particularly limited and may be appropriately selected. Examples thereof include potassium chloride, lithium chloride, potassium carbonate, and tetraethylammonium perchlorate. Salts, alkalis such as sodium hydroxide and potassium carbonate,
An aqueous solution such as an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid, or a mixture thereof, or a non-aqueous solvent solution such as an alcohol or propylene carbonate may be used. These may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, for the purpose of stabilizing the photocurrent characteristics, a compound that causes a reversible oxidation-reduction reaction, such as potassium iodide or p-benzoquinone, may be added to the electrolyte solution. In addition, the electrolyte solution can be semi-solidified by using a polymer gel or the like to prevent liquid leakage.

【0034】(接続手段)前記接続手段としては、前記
一対の電極を通電可能に接続し得る機能を有する限り特
に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例え
ば、それ自体公知のリード線、各種金属、炭素、金属酸
化物等の導電性材料からなる線材、板材、印刷膜、蒸着
膜等が挙げられる。光電変換装置における光電変換方法
は、互いに通電可能に接続された一対の電極を電解質溶
液に浸漬させ、該一対の電極の少なくとも一方に光を照
射することにより光電変換反応を生じさせる。前記一対
の電極における、光を照射される電極は、本発明の金属
酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液を用いて形成された半
導体層を有する半導体電極であり、他方は前記対向電極
である。
(Connecting Means) The connecting means is not particularly limited as long as it has a function of electrically connecting the pair of electrodes, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, a lead wire known per se is used. And wires, plates, printed films, vapor-deposited films, etc., made of conductive materials such as various metals, carbon, and metal oxides. In a photoelectric conversion method in a photoelectric conversion device, a pair of electrodes connected to each other so as to be able to conduct electricity is immersed in an electrolyte solution, and at least one of the pair of electrodes is irradiated with light to cause a photoelectric conversion reaction. The electrode irradiated with light in the pair of electrodes is a semiconductor electrode having a semiconductor layer formed using the sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates of the present invention, and the other is the counter electrode.

【0035】図1に、本発明の光電変換装置の一例の概
略構成図を示すが、本発明はこの実形態に何ら限定され
るものではない。図1に示す光電変換装置は、半導体電
極4と対向電極8との間に、電解液層5が狭持されてな
り、これら一対の電極を、導電性材料が通電可能に接続
している。半導体電極4は、ガラス基板1上に、ITO
等からなる半透明導電層2及び本発明の金属酸化物微粒
子凝集体を含有する半導体層3がこの順に形成されてい
る。また、対向電極8は、ガラス基板7上に、白金等か
らなる金属膜6が形成されている。そして、半導体電極
4における半導体層3と、対向電極8における金属膜6
とが、互いに向き合うように配置され、半導体電極4側
から光が照射されている。本発明の光電変換装置におけ
る半導体層は、本発明の金属酸化物微粒子凝集体製造用
ゾル液を用いて形成しているため、膜厚を厚くすること
が容易であり、作製された光電変換装置は、高い光電変
換効率を有することができる。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of the photoelectric conversion device of the present invention, but the present invention is not limited to this embodiment. In the photoelectric conversion device shown in FIG. 1, an electrolyte layer 5 is sandwiched between a semiconductor electrode 4 and a counter electrode 8, and a pair of these electrodes is connected so that a conductive material can conduct electricity. The semiconductor electrode 4 is formed on the glass substrate 1 by ITO.
And a semiconductor layer 3 containing the metal oxide fine particle aggregate of the present invention are formed in this order. The counter electrode 8 has a metal film 6 made of platinum or the like formed on a glass substrate 7. The semiconductor layer 3 in the semiconductor electrode 4 and the metal film 6 in the counter electrode 8
Are arranged so as to face each other, and light is emitted from the semiconductor electrode 4 side. Since the semiconductor layer in the photoelectric conversion device of the present invention is formed using the sol liquid for producing a metal oxide fine particle aggregate of the present invention, it is easy to increase the film thickness, and the manufactured photoelectric conversion device Can have high photoelectric conversion efficiency.

【0036】[0036]

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明するが、本発
明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 (反応例1) −金属酸化物微粒子コロイド分散ゾル液の調製− 金属アルコキシドとしてチタニウムテトライソプロポキ
シド(和光純薬社製、純度95%)64gをエタノール
100mlに希釈したものを1000mlの丸底フラス
コに入れ、これに比重1.38の電子工業用硝酸5.2
gと蒸留水2.6gとをエタノール100mlに希釈し
たものを攪拌しながら注ぎいれた。この混合溶液を80
℃に昇温し、乾燥窒素気流下で2時間還流して、無色透
明の液を得た。この無色透明の液に、カルボキシル基を
有する高分子化合物としてポリアクリル酸(Aldri
ch社製)15gを攪拌しながら加えたところ、ポリア
クリル酸は完全に溶解し、透明な液が得られた。この透
明な液に蒸留水200gを一気に注ぎ込み、液の温度を
80℃に再度昇温したところ、5分ほどで溶液全体が固
化し、ほぼ透明で均一な高分子複合ゲルが得られた。8
0℃で更に15時間反応を継続させると、複合ゲルは再
び溶解してやや白っぽい半透明の溶液となり、酸化チタ
ン微粒子コロイド分散ゾル液410.1gを得た。この
分散ゾル液から0.9923gを取り出し、450℃で
20分間焼成したところ0.041gの酸化チタン凝集
体が得られ、分散ゾル液中の酸化チタン成分量は4.1
重量%であった。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples. (Reaction Example 1)-Preparation of Metal Oxide Fine Particle Colloid Dispersion Sol Solution-A 1000 ml round bottom flask prepared by diluting 64 g of titanium tetraisopropoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, purity: 95%) as a metal alkoxide in 100 ml of ethanol. Into which nitric acid 5.2 for electronic industry with a specific gravity of 1.38 was added.
g and 2.6 g of distilled water diluted in 100 ml of ethanol were poured with stirring. 80 of this mixed solution
C. and refluxed for 2 hours under a stream of dry nitrogen to obtain a colorless and transparent liquid. This colorless and transparent liquid is mixed with polyacrylic acid (Aldri)
(15 g) was added while stirring, and the polyacrylic acid was completely dissolved to obtain a transparent liquid. When 200 g of distilled water was poured into the transparent liquid at a stretch and the temperature of the liquid was raised to 80 ° C. again, the entire solution was solidified in about 5 minutes, and an almost transparent and uniform polymer composite gel was obtained. 8
When the reaction was continued at 0 ° C. for further 15 hours, the composite gel was dissolved again to give a slightly whitish translucent solution, and 410.1 g of a titanium oxide fine particle colloid dispersion sol solution was obtained. When 0.9923 g of the dispersion sol was taken out and baked at 450 ° C. for 20 minutes, 0.041 g of a titanium oxide aggregate was obtained, and the amount of the titanium oxide component in the dispersion sol was 4.1.
% By weight.

【0037】(反応例2) −硝酸処理された金属酸化物粒子の作製− 1000mlの丸底のセパラブルフラスコに、酸化チタ
ン微粒子(日本エアロジル社製、P25)100gを入
れ、比重1.38の電子工業用硝酸253gを徐々に加
えながらPTFEコートされた金属さじで混ぜ合わせ、
硝酸スラリーを作製した。フラスコを密閉したまま室温
で1時間放置した後、硝酸を回収するための冷却管等を
取り付け、120℃に保ったオイルバスで12時間加熱
した。フラスコ内の蒸気に硝酸が残存していないことを
水に濡らしたpH試験紙で確認した後、冷却して硝酸処
理された酸化チタン微粒子を取り出した。
(Reaction Example 2) -Preparation of Metal Oxide Particles Treated with Nitric Acid- In a 1000 ml round-bottom separable flask, 100 g of titanium oxide fine particles (P25, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) were charged, and the specific gravity was 1.38. While gradually adding 253 g of nitric acid for electronic industry, mix with a metal spoon coated with PTFE,
A nitric acid slurry was prepared. After leaving the flask closed at room temperature for 1 hour, the flask was fitted with a condenser for collecting nitric acid and heated in an oil bath kept at 120 ° C. for 12 hours. After confirming that no nitric acid remained in the vapor in the flask with a pH test paper wetted with water, the nitric acid-treated titanium oxide fine particles were cooled and taken out.

【0038】(反応例3) −金属酸化物微粒子コロイド分散ゾル液の調製− 金属アルコキシドとしてタングステンヘキサエトキシド
11.36gをエタノール20mlで希釈し、撹拌しな
がら比重1.38の硝酸0.514g及び水0.2ml
を添加して混合溶液を調製した。以上の操作は乾燥窒素
気流下で行った。この混合溶液を80℃に昇温し、乾燥
窒素気流下で2時間還流して、無色透明の混合溶液を得
た。この混合溶液を室温まで冷却した後、該混合溶液2
gに対して撹拌しながら、カルボキシル基を有する高分
子化合物としてポリアクリル酸0.1gを添加したとこ
ろ、ポリアクリル酸は完全に溶解し、無色の透明ゾルが
得られた。この透明ゾルに更に水2mlを添加して無色
で均一な透明ゾルを得た。この透明ゾルをガラス容器に
密閉して80℃に昇温した。透明ゾルは20分ほどで複
合ゲル化し、ほぼ透明で均一な複合ゲルが得られた。8
0℃で更に20時間保持すると該複合ゲルは再び溶解し
てやや白っぽい半透明の酸化タングステン微粒子コロイ
ド分散ゾル液が得られた。
(Reaction Example 3) Preparation of Colloidal Dispersion Solution of Metal Oxide Fine Particles 11.36 g of tungsten hexaethoxide as a metal alkoxide was diluted with 20 ml of ethanol, and 0.514 g of nitric acid having a specific gravity of 1.38 was added thereto with stirring. 0.2 ml of water
Was added to prepare a mixed solution. The above operation was performed under a dry nitrogen stream. The temperature of the mixed solution was raised to 80 ° C., and the mixture was refluxed for 2 hours under a stream of dry nitrogen to obtain a colorless and transparent mixed solution. After cooling the mixed solution to room temperature, the mixed solution 2
When 0.1 g of polyacrylic acid was added as a polymer compound having a carboxyl group while stirring with respect to g, the polyacrylic acid was completely dissolved, and a colorless transparent sol was obtained. 2 ml of water was further added to the transparent sol to obtain a colorless and uniform transparent sol. The transparent sol was sealed in a glass container and heated to 80 ° C. The transparent sol turned into a composite gel in about 20 minutes, and a nearly transparent and uniform composite gel was obtained. 8
When the composite gel was kept at 0 ° C. for further 20 hours, the composite gel was dissolved again to obtain a slightly whitish translucent colloidal dispersion of tungsten oxide fine particle colloid.

【0039】(実施例1)反応例1で得られた酸化チタ
ン微粒子コロイド分散ゾル液のうち10gに、水溶性溶
媒であるポリオキシエチレン(10)オクチルフェニル
エーテル(沸点200℃以上)1gを加えて攪拌し、得
られた酸化チタン微粒子凝集体製造用ゾル液をスライド
ガラス上にディップコーティングした。引き上げ速度を
変えて数枚の塗膜を得、片面を拭き取った後に60℃に
設定したホットプレート上において乾燥したところ、透
明で均質な膜が得られた。電気炉で450℃、20分間
焼結してスライドガラスに固着したものについてX線回
折で結晶構造を調べたところ、アナターゼ型の酸化チタ
ンが形成されていることがわかった。また、走査電子顕
微鏡観察によれば、直径20nm程度の粒子が凝集して
いる様子が観察された。最後に小型ドライバーの刃先を
用いて凝集体を線状にかきとり、表面粗さ計で膜厚を測
定したところ、最大で0.6μmの膜が得られていた。
(Example 1) 1 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether (boiling point: 200 ° C. or higher) as a water-soluble solvent was added to 10 g of the colloidal dispersion sol of titanium oxide fine particles obtained in Reaction Example 1. The resulting sol solution for producing an aggregate of titanium oxide fine particles was dip-coated on a slide glass. Several coating films were obtained by changing the lifting speed, and one side was wiped off and dried on a hot plate set at 60 ° C., whereby a transparent and uniform film was obtained. When the crystal structure was examined by X-ray diffraction for the material fixed to the slide glass by sintering at 450 ° C. for 20 minutes in an electric furnace, it was found that anatase type titanium oxide was formed. According to observation with a scanning electron microscope, it was observed that particles having a diameter of about 20 nm were aggregated. Finally, the aggregate was scraped off linearly using the blade of a small screwdriver, and the film thickness was measured with a surface roughness meter. As a result, a film having a maximum thickness of 0.6 μm was obtained.

【0040】(比較例1)反応例1で得られた酸化チタ
ン微粒子コロイド分散ゾル液を、そのまま用いてスライ
ドガラス上にディップコーティングしようとしたが、引
き上げによって空気中に出ると速やかに白化し、白い粉
体が弱くガラス上に付着した状態が得られるだけであっ
た。また、スピンコート法で0.6μmの膜厚を得るに
は、塗布・焼結(450℃・20分)を4回繰り返す必
要があった。このようにして得られた膜についてX線回
折で結晶構造を調べたところ、アナターゼ型の酸化チタ
ンが形成されていることがわかった。また、走査電子顕
微鏡観察によれば、直径5〜10nm程度の粒子が凝集
している様子が観察された。
(Comparative Example 1) The colloidal dispersion sol of titanium oxide fine particles obtained in Reaction Example 1 was used as it was to try dip coating on a slide glass. Only a state where the white powder was weakly adhered to the glass was obtained. Further, in order to obtain a film thickness of 0.6 μm by the spin coating method, coating and sintering (at 450 ° C. for 20 minutes) had to be repeated four times. When the crystal structure of the film thus obtained was examined by X-ray diffraction, it was found that anatase-type titanium oxide was formed. According to the scanning electron microscope observation, it was observed that particles having a diameter of about 5 to 10 nm were aggregated.

【0041】(実施例2)実施例1において、ポリオキ
シエチレン(10)オクチルフェニルエーテル1gを、
水溶性溶媒であるN−メチルピロリドン(沸点202
℃)250mgに代えた以外は、実施例1と同様の操作
を行い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を得た。結果を
下記表1に示す。
(Example 2) In Example 1, 1 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether was used.
N-methylpyrrolidone (boiling point 202)
(° C.) Except having changed to 250 mg, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. The results are shown in Table 1 below.

【0042】(実施例3)実施例1において、ポリオキ
シエチレン(10)オクチルフェニルエーテル1gを、
水溶性溶媒であるジメチルスルホオキサイド(沸点18
9℃)500mgに代えた以外は、実施例1と同様の操
作を行い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を得た。結果
を下記表1に示す。
(Example 3) In Example 1, 1 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether was used.
Dimethyl sulfoxide which is a water-soluble solvent (boiling point 18
(9 ° C.) Except having changed to 500 mg, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. The results are shown in Table 1 below.

【0043】(実施例4)実施例1において、ポリオキ
シエチレン(10)オクチルフェニルエーテル1gを、
水溶性溶媒である2−ブトキシエタノール(沸点170
℃)500mgに代えた以外は、実施例1と同様の操作
を行い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を得た。結果を
下記表1に示す。
(Example 4) In Example 1, 1 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether was
2-butoxyethanol as a water-soluble solvent (boiling point 170
(C) The same operation as in Example 1 was carried out except that the amount was changed to 500 mg, to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. The results are shown in Table 1 below.

【0044】(実施例5)実施例1において、ポリオキ
シエチレン(10)オクチルフェニルエーテル1gを、
水溶性溶媒である2−エトキシエタノール(沸点135
℃)500mgに代えた以外は、実施例1と同様の操作
を行い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を得た。結果を
下記表1に示す。
(Example 5) In Example 1, 1 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether was replaced with
2-ethoxyethanol (boiling point 135) which is a water-soluble solvent
(C) The same operation as in Example 1 was carried out except that the amount was changed to 500 mg, to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. The results are shown in Table 1 below.

【0045】(実施例6)実施例1において、ポリオキ
シエチレン(10)オクチルフェニルエーテル1gを、
水溶性溶媒である2−メトキシエタノール(沸点125
℃)500mgに代えた以外は、実施例1と同様の操作
を行い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を得た。結果を
下記表1に示す。
(Example 6) In Example 1, 1 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether was
2-methoxyethanol (boiling point 125
(C) The same operation as in Example 1 was carried out except that the amount was changed to 500 mg, to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. The results are shown in Table 1 below.

【0046】(比較例2)実施例1において、ポリオキ
シエチレン(10)オクチルフェニルエーテル1gを、
1−ブタノール(沸点118℃)500mgに代えた以
外は、実施例1と同様の操作を行い、膜状の酸化チタン
微粒子凝集体を得ようとしたが、引き上げによって空気
中に出ると速やかに白化し、白い粉体が弱くガラス上に
付着した状態が得られるだけであった。また、スピンコ
ート法で0.6μmの膜厚を得るには、塗布・焼結を5
回繰り返す必要があった。このようにして得られた膜に
ついてX線回折で結晶構造を調べたところ、アナターゼ
型の酸化チタンが形成されていることがわかった。ま
た、走査電子顕微鏡観察によれば、直径5〜10nm程
度の粒子が凝集している様子が観察された。
Comparative Example 2 In Example 1, 1 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether was added
The same operation as in Example 1 was carried out except that the amount was changed to 500 mg of 1-butanol (boiling point: 118 ° C.), and an attempt was made to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. Only a state in which the white powder was weakly adhered to the glass was obtained. In order to obtain a film thickness of 0.6 μm by spin coating, coating and sintering must be carried out for
Had to be repeated several times. When the crystal structure of the film thus obtained was examined by X-ray diffraction, it was found that anatase-type titanium oxide was formed. According to the scanning electron microscope observation, it was observed that particles having a diameter of about 5 to 10 nm were aggregated.

【0047】(比較例3)比較例2において、1−ブタ
ノール500mgを、3−ペンタノール(沸点116
℃)1gに代えた以外は、比較例2と同様の操作を行
い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を得た。結果を下記
表1に示す。
Comparative Example 3 In Comparative Example 2, 500 mg of 1-butanol was added to 3-pentanol (boiling point: 116
C.) The same operation as in Comparative Example 2 was carried out except that the amount was changed to 1 g, to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. The results are shown in Table 1 below.

【0048】(比較例4)比較例2において、1−ブタ
ノール500mgを、2−メチル−1−プロパノール
(沸点108℃)250mgに代えた以外は、比較例2
と同様の操作を行い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を
得た。結果を下記表1に示す。
Comparative Example 4 Comparative Example 2 was repeated, except that 500 mg of 1-butanol was replaced with 250 mg of 2-methyl-1-propanol (boiling point: 108 ° C.).
The same operation as described above was performed to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. The results are shown in Table 1 below.

【0049】(比較例5)比較例2において、1−ブタ
ノールを2−プロパノール(沸点82℃)に代えた以外
は、比較例2と同様の操作を行い、膜状の酸化チタン微
粒子凝集体を得た。結果を下記表1に示す。
Comparative Example 5 The same operation as in Comparative Example 2 was carried out except that 1-butanol was changed to 2-propanol (boiling point: 82 ° C.), to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. Obtained. The results are shown in Table 1 below.

【0050】(実施例7)反応例1で得られた酸化チタ
ン微粒子コロイド分散ゾル液1.99gに、ヒドロキシ
プロピルセルロース(和光純薬社製、1000〜400
0cP)10mgを溶解し、更に水溶性溶媒であるジメ
チルスルホオキサイド(沸点189℃)100mgを混
ぜ合わせて、酸化チタン微粒子凝集体製造用ゾル液を調
製した。No.10,20,30,40と番手を代えな
がらワイヤーバーを用いてスライドガラス上に塗布し、
60℃に設定したホットプレート上において乾燥したと
ころ、全てが透明で均質な膜が得られた。乾燥後の膜を
電気炉で450℃、20分間焼結したところ、No.1
0,20,30で塗布したものは透明な焼結膜がスライ
ドガラス上に固着し、No.40で塗布したものは白色
の粉末がスライドガラス上に付着した状態であった。透
明でスライドガラスに固着したものについてX線回折で
結晶構造を調べたところ、アナターゼ型の酸化チタンが
形成されていることがわかった。また、走査電子顕微鏡
観察によれば、直径10nm程度の粒子が凝集している
様子が観察された。最後に小型ドライバーの刃先を用い
て凝集体を線状にかきとり、表面粗さ計で膜厚を測定し
たところ、No.10で塗布したものは0.5μm、N
o.20で塗布したものは1.1μm、No.30で塗
布したものは1.4μmであった。
(Example 7) Hydroxypropyl cellulose (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 1000-400 g) was added to 1.99 g of the titanium oxide fine particle colloidal dispersion sol obtained in Reaction Example 1.
0cP) was dissolved, and 100 mg of dimethyl sulfoxide (boiling point: 189 ° C.), which is a water-soluble solvent, was mixed to prepare a sol liquid for producing an aggregate of titanium oxide fine particles. No. Apply onto a glass slide using a wire bar while changing the count to 10, 20, 30, 40,
When dried on a hot plate set at 60 ° C., a transparent and homogeneous film was obtained. The dried film was sintered in an electric furnace at 450 ° C. for 20 minutes. 1
In the cases of Nos. 0, 20, and 30, a transparent sintered film was fixed on the slide glass. What was applied at 40 was a state in which white powder adhered to the slide glass. When the crystal structure of the transparent and fixed glass slide was examined by X-ray diffraction, it was found that anatase type titanium oxide was formed. According to observation with a scanning electron microscope, it was observed that particles having a diameter of about 10 nm were aggregated. Finally, the aggregate was scraped off linearly using the blade of a small screwdriver, and the film thickness was measured with a surface roughness meter. 0.5 μm, N
o. No. 20 was applied at 1.1 μm. The one coated at 30 was 1.4 μm.

【0051】(比較例6)実施例7において、ジメチル
スルホオキサイドを加えない以外は、実施例7と同様の
操作を行い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を得ようと
したが、塗布後乾燥した時点で白色の粉末がガラス上に
付着した状態となり、良好な焼結膜を得ることはできな
かった。
Comparative Example 6 The procedure of Example 7 was repeated, except that dimethylsulfoxide was not added, to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. At that time, the white powder was attached to the glass, and a good sintered film could not be obtained.

【0052】(実施例8)反応例1で得られた酸化チタ
ン微粒子コロイド分散ゾル液2g、酸化チタン微粒子で
あるP25(日本エアロジル社製)400mg、及び水
溶性溶媒であるジメチルスルホオキサイド(沸点189
℃)100mgを、内容量8mlのガラスビンに適当量
のガラスビーズ(1〜1.2mmφ)とともに入れ、ペ
イントシェーカーで1時間分散して酸化チタン微粒子凝
集体製造用ゾル液を作製した。このゾル液をNo.30
のワイヤーバーでスライドガラス上へ塗布し、電気炉で
450℃、20分間焼結したところ、白色の膜がスライ
ドガラス上に固着した。小型ドライバーの刃先を用いて
凝集体を線状にかきとり、表面粗さ計で膜厚を測定した
ところ、膜厚は7.5μmであった。
Example 8 2 g of the colloidal dispersion sol of titanium oxide fine particles obtained in Reaction Example 1, 400 mg of titanium oxide fine particles P25 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), and dimethyl sulfoxide (boiling point 189) as a water-soluble solvent
C.) in an 8 ml glass bottle together with an appropriate amount of glass beads (1 to 1.2 mmφ) and dispersed with a paint shaker for 1 hour to prepare a sol liquid for producing titanium oxide fine particle aggregates. This sol solution was used for No. 30
Was applied onto a slide glass with a wire bar and sintered in an electric furnace at 450 ° C. for 20 minutes, whereby a white film was fixed on the slide glass. The aggregate was scraped off linearly using a blade of a small screwdriver, and the film thickness was measured with a surface roughness meter. The film thickness was 7.5 μm.

【0053】(比較例7)実施例8において、ジメチル
スルホオキサイドを加えない以外は、実施例8と同様の
操作を行い、膜状の酸化チタン微粒子凝集体を得ようと
したが、得られた焼結膜は指で軽くこするだけでスライ
ドガラスから粉々になって剥離した。
Comparative Example 7 The procedure of Example 8 was repeated, except that dimethylsulfoxide was not added, to obtain a film-like aggregate of titanium oxide fine particles. The sintered film was separated from the slide glass by a small rubbing with a finger.

【0054】(実施例9)反応例1で得られた酸化チタ
ン微粒子コロイド分散ゾル液2g、反応例2で得られた
硝酸処理した酸化チタン微粒子400mg、及び水溶性
溶媒であるジメチルスルホオキサイド(沸点189℃)
100mgを、内容量8mlのガラスビンに適当量のガ
ラスビーズ(1〜1.2mmφ)とともに入れ、ペイン
トシェーカーで1時間分散して酸化チタン微粒子凝集体
製造用ゾル液を作製した。このゾル液を、スライドガラ
スの両端にスコッチテープ(3M社製)を貼りスペーサ
ーとし、ガラス製のNMR試料管をスキージとして塗布
し、電気炉で450℃、20分間焼結したところ、白色
の膜がスライドガラス上に固着した。小型ドライバーの
刃先を用いて凝集体を線状にかきとり、表面粗さ計で膜
厚を測定したところ、膜厚は15μmであった。
Example 9 2 g of the colloidal dispersion sol of the titanium oxide fine particles obtained in Reaction Example 1, 400 mg of the titanium oxide fine particles treated with nitric acid obtained in Reaction Example 2, and dimethyl sulfoxide (boiling point) as a water-soluble solvent 189 ° C)
100 mg was put into a glass bottle having an internal volume of 8 ml together with an appropriate amount of glass beads (1 to 1.2 mmφ), and dispersed for 1 hour with a paint shaker to prepare a sol liquid for producing an aggregate of titanium oxide fine particles. This sol solution was coated on both ends of a slide glass with a scotch tape (manufactured by 3M) as a spacer, and an NMR sample tube made of glass was applied as a squeegee and sintered at 450 ° C. for 20 minutes in an electric furnace to obtain a white film. Adhered to the slide glass. The aggregate was scraped off linearly using a blade of a small screwdriver, and the film thickness was measured with a surface roughness meter. The film thickness was 15 μm.

【0055】(実施例10)反応例1で得られた酸化チ
タン微粒子コロイド分散ゾル液2g、反応例2で得られ
た硝酸処理した酸化チタン微粒子200mg、酸化亜鉛
微粒子(レアメタリクス社製)200mg、及び水溶性
溶媒であるN−メチルピロリドン(沸点202℃)10
0mgを、内容量8mlのガラスビンに適当量のガラス
ビーズ(1〜1.2mmφ)とともに入れ、ペイントシ
ェーカーで1時間分散して酸化チタン微粒子凝集体製造
用ゾル液を作製した。このゾル液を、スライドガラスの
両端にスコッチテープ(3M社製)を貼りスペーサーと
し、ガラス製のNMR試料管をスキージとして塗布し、
電気炉で450℃、20分間焼結したところ、白色の膜
がスライドガラス上に固着した。小型ドライバーの刃先
を用いて凝集体を線状にかきとり、表面粗さ計で膜厚を
測定したところ、膜厚は18μmであった。
(Example 10) 2 g of the titanium oxide fine particle colloidal dispersion sol obtained in Reaction Example 1, 200 mg of nitric acid-treated titanium oxide fine particles obtained in Reaction Example 2, 200 mg of zinc oxide fine particles (manufactured by Rare Metallics), and N-methylpyrrolidone (boiling point: 202 ° C.) which is a water-soluble solvent 10
0 mg was placed in a glass bottle having an internal volume of 8 ml together with an appropriate amount of glass beads (1 to 1.2 mmφ), and dispersed with a paint shaker for 1 hour to prepare a sol liquid for producing an aggregate of titanium oxide fine particles. This sol solution was applied to both ends of a slide glass with scotch tape (manufactured by 3M) as a spacer, and an NMR sample tube made of glass was applied as a squeegee.
After sintering at 450 ° C. for 20 minutes in an electric furnace, a white film was fixed on the slide glass. The aggregate was scraped off linearly using a blade of a small screwdriver, and the film thickness was measured with a surface roughness meter. The film thickness was 18 μm.

【0056】(比較例8)実施例10において、N−メ
チルピロリドンを加えない以外は、実施例10と同様に
して金属酸化物粒子添加ゾル液を作製し、実施例8と同
様にして塗布、焼結したが、得られた焼結膜は指で軽く
こするだけでスライドガラスから粉々になって剥離し
た。
Comparative Example 8 A sol solution containing metal oxide particles was prepared in the same manner as in Example 10 except that N-methylpyrrolidone was not added. After sintering, the obtained sintered film was shattered from the slide glass and peeled off only by lightly rubbing with a finger.

【0057】(実施例11)反応例3で得られた酸化タ
ングステン微粒子コロイド分散ゾル液のうち10gに、
水溶性溶媒であるポリオキシエチレン(10)オクチル
フェニルエーテル(沸点200℃以上)1gを加えて攪
拌し、得られた酸化タングステン微粒子凝集体製造用ゾ
ル液をスライドガラス上にディップコーティングした。
引き上げ速度を変えて数枚の塗膜を得、片面を拭き取っ
た後に60℃に設定したホットプレート上において乾燥
したところ、透明で均質な膜が得られた。電気炉で45
0℃、20分間焼結してスライドガラスに固着したもの
について、小型ドライバーの刃先を用いて凝集体を線状
にかきとり、表面粗さ計で膜厚を測定したところ、最大
で0.4μmの膜が得られていた。
(Example 11) 10 g of the tungsten oxide fine particle colloidal dispersion sol obtained in Reaction Example 3 was added to
1 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether (boiling point: 200 ° C. or higher), which is a water-soluble solvent, was added and stirred, and the obtained sol liquid for producing an aggregate of tungsten oxide fine particles was dip-coated on a slide glass.
Several coating films were obtained by changing the lifting speed, and one side was wiped off and dried on a hot plate set at 60 ° C., whereby a transparent and uniform film was obtained. 45 in electric furnace
The agglomerated material was fixed to the slide glass by sintering at 0 ° C. for 20 minutes, and the aggregate was scraped off linearly using the blade of a small screwdriver, and the film thickness was measured with a surface roughness meter. A film had been obtained.

【0058】(比較例9)反応例3で得られた酸化タン
グステン微粒子コロイド分散ゾル液を、そのまま用いて
スライドガラス上にディップコーティングしようとした
が、引き上げによって空気中に出ると速やかに白化し、
白い粉体が弱くガラス上に付着した状態が得られるだけ
であった。また、スピンコート法で0.4μmの膜厚を
得るには、塗布・焼結(450℃・20分)を5回繰り
返す必要があった。
(Comparative Example 9) An attempt was made to dip-coat a slide glass using the tungsten oxide fine particle colloidal dispersion sol obtained in Reaction Example 3 as it was.
Only a state where the white powder was weakly adhered to the glass was obtained. Further, in order to obtain a film thickness of 0.4 μm by spin coating, it was necessary to repeat coating and sintering (450 ° C., 20 minutes) five times.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】(実施例12)50mlのナス型フラスコ
に、反応例1で得られた酸化チタン微粒子コロイド分散
ゾル液10gと、非水溶性溶媒であるシクロヘキサノー
ル(沸点161℃)5gを入れ、水浴温度を60℃に保
ちながらロータリーエバポレーターで溶媒を減少せしめ
た。操作開始からしばらくすると水分と思われる液滴が
溶液中に現れたが、操作を続けると消えた。その段階で
操作を終了し、薄黄緑色のシクロヘキサノール置換ゾル
液5.1gを得た。この酸化チタン微粒子凝集体製造用
ゾル液から0.8911gを取り出し、450℃で20
分間焼成したところ0.071gの酸化チタン微粒子凝
集体が得られ、ゾル液中の酸化チタン成分量は8.2重
量%であった。このゾル液をNo.10のワイヤーバー
でスライドガラス上に塗布し、450℃で20分間焼成
したところ、1μmの透明な膜がスライドガラス上に強
固に付着していた。X線回折で結晶構造を調べたとこ
ろ、アナターゼ型の酸化チタンが形成されていることが
わかった。また、走査電子顕微鏡観察によれば、直径5
〜10nm程度の粒子が凝集している様子が観察され
た。
Example 12 A 50 ml eggplant-shaped flask was charged with 10 g of the titanium oxide fine particle colloidal dispersion sol obtained in Reaction Example 1 and 5 g of a water-insoluble solvent, cyclohexanol (boiling point: 161 ° C.). The solvent was reduced on a rotary evaporator while maintaining the temperature at 60 ° C. Some time after the start of the operation, droplets considered to be water appeared in the solution, but disappeared when the operation was continued. At this stage, the operation was terminated, and 5.1 g of a pale yellow-green cyclohexanol-substituted sol solution was obtained. 0.8911 g was taken out of the sol liquid for producing an aggregate of titanium oxide fine particles,
After baking for minutes, 0.071 g of an aggregate of titanium oxide fine particles was obtained, and the amount of the titanium oxide component in the sol solution was 8.2% by weight. This sol solution was used for No. When the composition was applied on a slide glass with a wire bar No. 10 and baked at 450 ° C. for 20 minutes, a 1 μm transparent film was firmly adhered to the slide glass. Examination of the crystal structure by X-ray diffraction revealed that anatase-type titanium oxide was formed. According to the scanning electron microscope observation, the diameter 5
It was observed that particles of about 10 to 10 nm were aggregated.

【0061】(実施例13)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gを、非水溶性溶媒である1−ヘプタ
ノール(沸点176℃)10gに代えた以外は、実施例
12と同様の実験を行った。1−ヘプタノールを混ぜた
直後の溶液は白濁していたが、エバポレーションを続け
るにしたがって透明となった。溶液が十分透明となった
ところで操作を終了し、透明なゾル液を得た。結果を下
記表2に示す。
Example 13 An experiment was performed in the same manner as in Example 12, except that 5 g of cyclohexanol was replaced with 10 g of 1-heptanol (boiling point: 176 ° C.) which was a water-insoluble solvent. The solution immediately after mixing 1-heptanol was cloudy, but became clear as evaporation continued. When the solution became sufficiently transparent, the operation was terminated, and a transparent sol solution was obtained. The results are shown in Table 2 below.

【0062】(実施例14)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gを、水溶性溶媒であるジメチルスル
ホオキサイド(沸点189℃)10gに代えた以外は、
実施例12と同様の実験を行った。溶液はジメチルスル
ホオキサイドを混ぜても透明であった。ナスフラスコの
首の部分に付着した液滴が消失したところで操作を終了
し、透明なゾル液を得た。結果を下記表2に示す。
Example 14 The procedure of Example 12 was repeated, except that 5 g of cyclohexanol was replaced with 10 g of dimethyl sulfoxide (boiling point: 189 ° C.) as a water-soluble solvent.
The same experiment as in Example 12 was performed. The solution was clear when mixed with dimethyl sulfoxide. The operation was terminated when the droplets attached to the neck of the eggplant flask disappeared, and a transparent sol solution was obtained. The results are shown in Table 2 below.

【0063】(実施例15)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gを、水溶性溶媒であるN−メチルピ
ロリドン(沸点202℃)10gに代えた以外は、実施
例12と同様の実験を行った。溶液はN−メチルピロリ
ドンを混ぜた時点で黄色となったが透明であった。ナス
フラスコの首の部分に付着した液滴が消失したところで
操作を終了し、透明なゾル液を得た。結果を下記表2に
示す。
Example 15 An experiment was performed in the same manner as in Example 12, except that 5 g of cyclohexanol was replaced with 10 g of N-methylpyrrolidone (boiling point: 202 ° C.) as a water-soluble solvent. The solution turned yellow when N-methylpyrrolidone was mixed, but was transparent. The operation was terminated when the droplets attached to the neck of the eggplant flask disappeared, and a transparent sol solution was obtained. The results are shown in Table 2 below.

【0064】(実施例16)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gを、非水溶性溶媒であるシクロヘキ
サノン(沸点156℃)10gに代えた以外は、実施例
12と同様の実験を行った。溶液はシクロヘキサノンを
混ぜても透明であった。ナスフラスコの首の部分に付着
した液滴が消失したところで操作を終了し、透明なゾル
液を得た。結果を下記表2に示す。
Example 16 An experiment was performed in the same manner as in Example 12, except that 5 g of cyclohexanol was replaced with 10 g of cyclohexanone (boiling point: 156 ° C.) which was a water-insoluble solvent. The solution was clear when mixed with cyclohexanone. The operation was terminated when the droplets attached to the neck of the eggplant flask disappeared, and a transparent sol solution was obtained. The results are shown in Table 2 below.

【0065】(実施例17)実施例12において、酸化
チタン微粒子コロイド分散ゾル液10gを30gに、シ
クロヘキサノール5gを水溶性溶媒であるポリオキシエ
チレン(10)オクチルフェニルエーテル(沸点200
℃以上)6gに代えた以外は、実施例12と同様の実験
を行った。溶液はポリオキシエチレン(10)オクチル
フェニルエーテルを混ぜても透明であった。ナスフラス
コの首の部分に付着した液滴が消失したところで操作を
終了し、透明なゾル液を得た。結果を下記表2に示す。
(Example 17) In Example 12, 10 g of a titanium oxide fine particle colloidal dispersion sol was added to 30 g, and 5 g of cyclohexanol was added to polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether (a boiling point of 200) as a water-soluble solvent.
The same experiment as in Example 12 was performed, except that 6 g was used. The solution was clear when mixed with polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether. The operation was terminated when the droplets attached to the neck of the eggplant flask disappeared, and a transparent sol solution was obtained. The results are shown in Table 2 below.

【0066】(実施例18)実施例13で得られた酸化
チタン微粒子凝集体製造用ゾル液1.9gに、ジメチル
スルホオキサイド(沸点189℃)0.1gを加えて激
しく混ぜ合わせたところ、ゾル液は黄白色不透明化して
粘度が急激に上昇し、ペースト状になった。このペース
トを用いて1.6cm×2.1cmの矩形パターンが設
けられた240メッシュのスクリーンを用いて、2cm
×2.5cmのソーダガラス上にスクリーン印刷を試み
たところ、ガラス上に良好な印刷パターンを得ることが
できた。450℃で20分間焼結したところ、透明な凝
集体焼結膜が得られた。
(Example 18) 0.1 g of dimethyl sulfoxide (boiling point: 189 ° C) was added to 1.9 g of the sol liquid for producing titanium oxide fine particle aggregates obtained in Example 13, and the mixture was vigorously mixed. The liquid became yellowish white and opaque, the viscosity increased sharply, and it became a paste. Using a 240 mesh screen provided with a 1.6 cm × 2.1 cm rectangular pattern using this paste, 2 cm
When screen printing was attempted on soda glass measuring 2.5 cm, a good print pattern could be obtained on the glass. After sintering at 450 ° C. for 20 minutes, a transparent aggregated sintered film was obtained.

【0067】(比較例10)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gをトルエン(沸点111℃)10g
に代えた以外は、実施例12と同様の操作を試みた。ト
ルエンを混ぜた直後の溶液は強く白濁しており、エバポ
レーションを続けるにしたがって白色の固体が析出し、
塗布可能なゾル液を得ることはできなかった。
Comparative Example 10 In Example 12, 5 g of cyclohexanol was added to 10 g of toluene (boiling point: 111 ° C.).
The same operation as in Example 12 was attempted, except that the above was replaced with The solution immediately after mixing the toluene is strongly cloudy, and a white solid precipitates as evaporation is continued.
A coatable sol could not be obtained.

【0068】(比較例11)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gをクロロベンゼン(沸点132℃)
10gに代えた以外は、実施例12と同様の操作を試み
た。クロロベンゼンを混ぜた直後の溶液は強く白濁して
おり、エバポレーションを続けるにしたがって白色の固
体が析出し、塗布可能なゾル液を得ることはできなかっ
た。
Comparative Example 11 In Example 12, 5 g of cyclohexanol was added to chlorobenzene (boiling point: 132 ° C.).
The same operation as in Example 12 was attempted, except that the amount was changed to 10 g. The solution immediately after chlorobenzene was mixed was strongly cloudy, and a white solid was precipitated as the evaporation was continued, so that a coatable sol could not be obtained.

【0069】(比較例12)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gを酢酸イソアミル(沸点142℃)
10gに代えた以外は、実施例12と同様の操作を試み
た。酢酸イソアミルを混ぜた直後に白色の固体が析出
し、塗布可能なゾル液を得ることはできなかった。
(Comparative Example 12) In Example 12, 5 g of cyclohexanol was added to isoamyl acetate (boiling point: 142 ° C).
The same operation as in Example 12 was attempted, except that the amount was changed to 10 g. Immediately after mixing isoamyl acetate, a white solid was precipitated, and a coatable sol could not be obtained.

【0070】(比較例13)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gを1,1,2−トリクロロエタン
(沸点114℃)10gに代えた以外は、実施例12と
同様の操作を試みた。1,1,2−トリクロロエタンを
混ぜた直後に白色の固体が析出し、塗布可能なゾル液を
得ることはできなかった。
Comparative Example 13 The same operation as in Example 12 was attempted, except that 5 g of cyclohexanol was replaced with 10 g of 1,1,2-trichloroethane (boiling point: 114 ° C.). Immediately after mixing 1,1,2-trichloroethane, a white solid precipitated, and a coatable sol could not be obtained.

【0071】(比較例14)実施例12において、シク
ロヘキサノール5gをトリデカン(沸点234℃)10
gに代えた以外は、実施例12と同様の操作を試みた。
トリデカンを混ぜた直後の溶液は二層に分離しており、
エバポレーションを続けるにしたがって白色の固体が析
出し、塗布可能なゾル液を得ることはできなかった。
Comparative Example 14 In Example 12, 5 g of cyclohexanol was added with 10 g of tridecane (boiling point: 234 ° C.).
The same operation as in Example 12 was attempted, except that g was changed.
The solution immediately after mixing tridecane is separated into two layers,
As the evaporation was continued, a white solid precipitated, and a coatable sol solution could not be obtained.

【0072】(実施例19)実施例12で得られたシク
ロヘキサノール置換ゾル液1.9gに、ヒドロキシプロ
ピルセルロース(和光純薬社製、150〜400cP)
100mgを1−ヘプタノール9.9gに溶解せしめた
溶液1.9gを加え、よく混ぜ合わせた。この溶液をN
o.10,20,30,40と番手を代えながらワイヤ
ーバーを用いてスライドガラス上に塗布し、60℃に設
定したホットプレート上において乾燥したところ、全て
がわずかに白濁した均質な膜を与えた。乾燥後の膜を電
気炉で450℃、20分間焼結したところ、No.1
0,20,30で塗布したものはわずかに白濁した焼結
膜がスライドガラス上に固着し、No.40で塗布した
ものは白色の固体がスライドガラス上に付着した状態で
あった。スライドガラスに固着したものについてX線回
折で結晶構造を調べたところ、アナターゼ型の酸化チタ
ンが形成されていることがわかった。また、走査電子顕
微鏡観察によれば、直径15nm程度の粒子が凝集して
いる様子が観察された。最後に小型ドライバーの刃先を
用いて凝集体を線状にかきとり、表面粗さ計で膜厚を測
定したところ、No.10で塗布したものは0.8μ
m、No.20で塗布したものは1.4μm、No.3
0で塗布したものは1.8μmであった。
Example 19 1.9 g of the cyclohexanol-substituted sol obtained in Example 12 was added to hydroxypropylcellulose (150-400 cP, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
1.9 g of a solution of 100 mg dissolved in 9.9 g of 1-heptanol was added and mixed well. This solution is
o. The composition was applied to a slide glass using a wire bar while changing the counts to 10, 20, 30, and 40, and dried on a hot plate set at 60 ° C., to give a homogeneous film that was all slightly opaque. The dried film was sintered in an electric furnace at 450 ° C. for 20 minutes. 1
When the coating was applied at Nos. 0, 20, and 30, a slightly cloudy sintered film was fixed on the slide glass. What was applied at 40 was a state in which a white solid adhered to the slide glass. When the crystal structure of the substance fixed to the slide glass was examined by X-ray diffraction, it was found that anatase-type titanium oxide was formed. According to observation with a scanning electron microscope, it was observed that particles having a diameter of about 15 nm were aggregated. Finally, the aggregate was scraped off linearly using the blade of a small screwdriver, and the film thickness was measured with a surface roughness meter. 0.8μ applied in 10
m, No. No. 20 was 1.4 μm. 3
The one coated at 0 was 1.8 μm.

【0073】(実施例20)実施例12で得られたシク
ロヘキサノール置換ゾル液1.9gに、エチルセルロー
ス(和光純薬社製、45〜55cps)300mgを1
−ヘプタノール9.7gに溶解せしめた溶液0.08g
と1−ヘプタノール0.8gとを加え、よく混ぜ合わせ
た。このゾル液について実施例19と同様にワイヤーバ
ー塗布して評価を行った結果を下記表2に示す。
(Example 20) 300 mg of ethyl cellulose (45-55 cps, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 1.9 g of the cyclohexanol-substituted sol solution obtained in Example 12.
0.08 g of a solution dissolved in 9.7 g of heptanol
And 0.8 g of 1-heptanol were added and mixed well. This sol solution was evaluated by applying a wire bar in the same manner as in Example 19, and the results are shown in Table 2 below.

【0074】(実施例21)実施例12で得られたシク
ロヘキサノール置換ゾル液1.9gに、エチルセルロー
ス(和光純薬社製、45〜55cps)300mgを1
−ヘプタノール9.7gに溶解せしめた溶液0.16
g、ヒドロキシプロピルセルロース(和光純薬社製、1
50〜400cP)300mgを1−ヘプタノール9.
7gに溶解せしめた溶液0.35g、及び1−ヘプタノ
ール0.65gを、よく混ぜ合わせた。このゾル液につ
いて実施例19と同様の操作を行った結果を下記表2に
示す。
(Example 21) 300 mg of ethyl cellulose (45-55 cps, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 1.9 g of the cyclohexanol-substituted sol solution obtained in Example 12.
0.16 solution in 9.7 g of heptanol
g, hydroxypropyl cellulose (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 1
50-400 cP) 300 mg 1-heptanol9.
0.35 g of the solution dissolved in 7 g and 0.65 g of 1-heptanol were mixed well. The results of performing the same operation as in Example 19 on this sol solution are shown in Table 2 below.

【0075】(実施例22)反応例1で得られた酸化チ
タン微粒子コロイド分散ゾル液30gに、水溶性溶媒で
あるポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエー
テル(沸点200℃以上)6gを加えた溶液に、ヒドロ
キシプロピルセルロース(和光純薬社製、1000〜4
000cP)0.2gを溶解せしめた後、エバポレーシ
ョン操作をしてわずかに白濁した酸化チタン微粒子凝集
体製造用ゾル液を得た。このゾル液を用いて実施例18
と同様にして凝集体焼結薄膜を作製して評価した。結果
を下記表2に示す。
Example 22 A solution obtained by adding 6 g of polyoxyethylene (10) octyl phenyl ether (boiling point: 200 ° C. or higher) as a water-soluble solvent to 30 g of the titanium oxide fine particle colloidal dispersion sol obtained in Reaction Example 1. In addition, hydroxypropyl cellulose (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 1000-4
After dissolving 0.2 g of 000 cP), an evaporation operation was performed to obtain a slightly opaque sol liquid for producing an aggregate of titanium oxide fine particles. Example 18 using this sol liquid
An aggregate sintered thin film was prepared and evaluated in the same manner as described above. The results are shown in Table 2 below.

【0076】(実施例23)実施例19と同様にして得
たゾル液1.9gに、ジメチルスルホオキサイド0.1
gを加えて激しく混ぜ合わせたところ、ゾル液は黄白色
不透明化して粘度が急激に上昇し、ペースト状になっ
た。このペーストを用いて実施例18と同様にして凝集
体焼結薄膜を作製して評価した。結果を下記表2に示
す。
Example 23 1.9 g of the sol obtained in the same manner as in Example 19 was added to dimethyl sulfoxide 0.1.
g was added and mixed vigorously, the sol liquid became yellowish white and opaque, the viscosity increased sharply, and it became a paste. An aggregate sintered thin film was prepared and evaluated in the same manner as in Example 18 using this paste. The results are shown in Table 2 below.

【0077】(実施例24)実施例20と同様にして得
たゾル液1.9gに、ジメチルスルホオキサイド0.1
gを加えて激しく混ぜ合わせたところ、ゾル液は黄白色
不透明化して粘度が急激に上昇し、ペースト状になっ
た。このペーストを用いて実施例18と同様にして凝集
体焼結薄膜を作製して評価した。結果を下記表2に示
す。
Example 24 1.9 g of a sol obtained in the same manner as in Example 20 was added to dimethyl sulfoxide 0.1.
g was added and mixed vigorously, the sol liquid became yellowish white and opaque, the viscosity increased sharply, and it became a paste. An aggregate sintered thin film was prepared and evaluated in the same manner as in Example 18 using this paste. The results are shown in Table 2 below.

【0078】(実施例25)実施例21と同様にして得
たゾル液1.9gに、ジメチルスルホオキサイド0.1
gを加えて激しく混ぜ合わせたところ、ゾル液は黄白色
不透明化して粘度が急激に上昇し、ペースト状になっ
た。このペーストを用いて実施例18と同様にして凝集
体焼結薄膜を作製して評価した。結果を下記表2に示
す。
Example 25 1.9 g of a sol obtained in the same manner as in Example 21 was added to dimethyl sulfoxide 0.1.
g was added and mixed vigorously, the sol liquid became yellowish white and opaque, the viscosity increased sharply, and it became a paste. An aggregate sintered thin film was prepared and evaluated in the same manner as in Example 18 using this paste. The results are shown in Table 2 below.

【0079】[0079]

【表2】 [Table 2]

【0080】(実施例26)2cm×2.5cmのソー
ダガラス基板上に、5mm×5mmのフッ素ドープされ
た酸化スズ透明導電層を設けた。この酸化スズ透明導電
層上に、実施例8と同様にして、膜厚5.6μmの凝集
体焼結膜を形成し、半導体層とした。但し、塗布法は実
施例9類似のスキージコーティング法を用いた。この試
料を、Solaronix社製の色素Ru535、1
0.3mgをエタノール50mlに溶解した色素溶液3
mlに一夜浸漬したところ、膜は濃い紫に染色された。
Ru535のモル吸光係数を14200とし、色素溶液
の吸光度の変化から、1cm2あたりの色素吸着量を以
下のようにして推定したところ、 A={(吸着前の色素液の吸光度)−(吸着後の色素液
の吸光度)}÷(Ru535のモル吸光係数) (推定吸着量)=(A×0.003)÷(サンプルの面
積)=5.2×10-8moleと得られた。
Example 26 A 5 mm × 5 mm fluorine-doped tin oxide transparent conductive layer was provided on a 2 cm × 2.5 cm soda glass substrate. An aggregate sintered film having a thickness of 5.6 μm was formed on the tin oxide transparent conductive layer in the same manner as in Example 8 to obtain a semiconductor layer. However, a squeegee coating method similar to that of Example 9 was used as the coating method. This sample was prepared using a dye Ru535, 1 manufactured by Solaronix.
Dye solution 3 obtained by dissolving 0.3 mg in 50 ml of ethanol
When immersed in ml overnight, the membrane stained dark purple.
The molar absorption coefficient of Ru535 was 14200, and the amount of dye adsorbed per 1 cm 2 was estimated from the change in the absorbance of the dye solution as follows: A = {(absorbance of dye solution before adsorption) − (after adsorption) Absorbance of the dye solution of) (molar extinction coefficient of Ru535) (estimated adsorption amount) = (A × 0.003) ÷ (area of sample) = 5.2 × 10 -8 mole.

【0081】前記色素吸着膜を半導体電極として湿式の
光電変換装置を作製し、550nm、0.1mW/cm
2の単色光を用いて光電変換効率を測定したところ、7
5%の値を得た。電解液としてはSolaronix社
製のTG−50を用い、対向電極としては白金をスパッ
タリングでコートしたITOガラスを用いた。
A wet-type photoelectric conversion device was manufactured using the dye adsorption film as a semiconductor electrode, and was 550 nm and 0.1 mW / cm.
When the photoelectric conversion efficiency was measured using the monochromatic light of 2 , the result was 7
A value of 5% was obtained. TG-50 manufactured by Solaronix was used as an electrolyte, and ITO glass coated with platinum by sputtering was used as a counter electrode.

【0082】(実施例27)実施例9と同様にして膜厚
5.0μmの凝集体焼結膜を得、実施例26と同様にし
て光電変換装置を作製し、評価した。但し、塗布法はワ
イヤーバーコーティング法を用いた。結果を下記表3に
示す。
(Example 27) An aggregate sintered film having a thickness of 5.0 µm was obtained in the same manner as in Example 9, and a photoelectric conversion device was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 26. However, a wire bar coating method was used as a coating method. The results are shown in Table 3 below.

【0083】(実施例28)実施例12と同様にして得
られたゾル液1.5gに、1−ヘプタノール1.5g、
P25粒子0.6g、及び適当量のガラスビーズを加
え、ペイントシェーカーで1時間分散して分散液を得
た。この分散液1.9gにジメチルスルホオキサイド1
00mgを加え、激しく混ぜ合わせたところ溶液の粘度
が急激に上昇してペースト状になった。このペースト
を、実施例26と同様の酸化スズ透明導電層上に、スク
リーン印刷して450℃で20分間焼結し、5.5μm
の凝集体焼結膜を得た以外は、実施例26と同様に光電
変換装置を作製した。実施例26と同様に評価した結果
を下記表3に示す。
Example 28 1.5 g of 1-heptanol was added to 1.5 g of the sol obtained in the same manner as in Example 12.
0.6 g of P25 particles and an appropriate amount of glass beads were added, and the mixture was dispersed with a paint shaker for 1 hour to obtain a dispersion. 1.9 g of this dispersion was added to dimethyl sulfoxide 1
When 00 mg was added and mixed vigorously, the viscosity of the solution rapidly increased to form a paste. This paste was screen-printed on the same tin oxide transparent conductive layer as in Example 26, sintered at 450 ° C. for 20 minutes, and 5.5 μm in thickness.
A photoelectric conversion device was produced in the same manner as in Example 26 except that an aggregate sintered film was obtained. The results of evaluation in the same manner as in Example 26 are shown in Table 3 below.

【0084】(実施例29)実施例9と同様にして得ら
れたゾル液1.5gに、1−ヘプタノール1.45g、
P25粒子0.6g、及び適当量のガラスビーズを加
え、ペイントシェーカーで1時間分散して分散液を得
た。この分散液1.85gに、ヒドロキシプロピルセル
ロース(和光純薬社製、150〜400cP)300m
gを1−ヘプタノール9.7gに溶解せしめた溶液0.
05g、及びジメチルスルホオキサイド100mgを加
え、激しく混ぜ合わせたところ溶液の粘度が急激に上昇
してペースト状になった。このペーストを、実施例26
と同様の酸化スズ透明導電層上に、スクリーン印刷して
450℃で20分間焼結し、6.0μmの凝集体焼結膜
を得た以外は、実施例26と同様に光電変換装置を作製
した。実施例26と同様に評価した結果を下記表3に示
す。
(Example 29) To 1.5 g of the sol obtained in the same manner as in Example 9, 1.45 g of 1-heptanol,
0.6 g of P25 particles and an appropriate amount of glass beads were added, and the mixture was dispersed with a paint shaker for 1 hour to obtain a dispersion. To 1.85 g of this dispersion, 300 m of hydroxypropyl cellulose (150 to 400 cP, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
g solution in 9.7 g of 1-heptanol.
When 05 g and 100 mg of dimethylsulfoxide were added and mixed vigorously, the viscosity of the solution rapidly increased to form a paste. This paste was prepared in Example 26.
A photoelectric conversion device was produced in the same manner as in Example 26, except that a screen printing was performed on the same tin oxide transparent conductive layer as in Example 1 and sintering was performed at 450 ° C. for 20 minutes to obtain a 6.0 μm aggregated sintered film. . The results of evaluation in the same manner as in Example 26 are shown in Table 3 below.

【0085】(実施例30)実施例29において、P2
5粒子を反応例2で得られた硝酸処理した金属酸化物粒
子に代え、膜厚5.2μmの凝集体焼結膜を得た以外
は、実施例29と同様に光電変換装置を作製した。実施
例26と同様に評価した結果を下記表3に示す。
(Embodiment 30) In the embodiment 29, P2
A photoelectric conversion device was produced in the same manner as in Example 29, except that five particles were replaced with the nitric acid-treated metal oxide particles obtained in Reaction Example 2 to obtain an aggregate sintered film having a thickness of 5.2 μm. The results of evaluation in the same manner as in Example 26 are shown in Table 3 below.

【0086】(比較例15)反応例1で得られた金属酸
化物微粒子コロイド分散ゾル液を、実施例26と同様の
酸化スズ透明導電層上にスピンコーティングと焼結を1
5回繰り返して、膜厚2.0μmの凝集体焼結膜を得た
以外は、実施例26と同様に光電変換装置を作製した。
実施例26と同様に評価した結果を下記表3に示す。
(Comparative Example 15) The metal oxide fine particle colloidal dispersion sol obtained in Reaction Example 1 was spin-coated and sintered on the same tin oxide transparent conductive layer as in Example 26 by one step.
A photoelectric conversion device was manufactured in the same manner as in Example 26, except that an aggregate sintered film having a thickness of 2.0 μm was obtained by repeating the process five times.
The results of evaluation in the same manner as in Example 26 are shown in Table 3 below.

【0087】[0087]

【表3】 [Table 3]

【0088】実施例で具体的に示したように、本発明の
金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液を用いることによ
り、従来の複合ゲル化法では実現不可能であった厚さの
金属酸化物凝集薄膜を、容易に作製することが可能であ
る。また、特定の高沸点溶媒を選択することにより、生
産性に優れたスクリーン印刷法を適用することができ、
光起電力材料、光導電材料、光触媒材料に好適な金属酸
化物微粒子凝集体、該金属酸化物微粒子凝集体を用いた
光電変換装置等を安価に製造することが可能となる。
As specifically shown in the examples, by using the sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates of the present invention, the metal oxide having a thickness which cannot be realized by the conventional composite gelation method was obtained. An object-aggregated thin film can be easily produced. In addition, by selecting a specific high boiling solvent, it is possible to apply a screen printing method excellent in productivity,
Aggregates of metal oxide fine particles suitable for photovoltaic materials, photoconductive materials, and photocatalytic materials, photoelectric conversion devices using the aggregates of metal oxide fine particles, and the like can be manufactured at low cost.

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明によれば、生産性に優れた金属酸
化物微粒子凝集体製造用ゾル液、及びその製造方法を提
供することができる。また、本発明によれば、該金属酸
化物微粒子凝集体製造用ゾル液から製造され、光起電力
材料、光導電材料、光触媒材料に好適な金属酸化物微粒
子凝集体を提供することができる。更に、本発明によれ
ば、該金属酸化物微粒子凝集体を用い、光電変換効率に
優れた光電変換装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles having excellent productivity and a method for producing the same. Further, according to the present invention, it is possible to provide a metal oxide fine particle aggregate produced from the sol liquid for producing a metal oxide fine particle aggregate and suitable for a photovoltaic material, a photoconductive material, and a photocatalyst material. Further, according to the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion device having excellent photoelectric conversion efficiency using the metal oxide fine particle aggregate.

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

【図1】 本発明の光電変換装置の一例を示す概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a photoelectric conversion device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 半透明導電層 3 半導体層 4 半導体電極 5 電解液層 6 電極膜 7 ガラス基板 8 対向電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Translucent conductive layer 3 Semiconductor layer 4 Semiconductor electrode 5 Electrolyte layer 6 Electrode film 7 Glass substrate 8 Counter electrode

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01M 14/00 H01L 31/04 Z 5H032 (72)発明者 小野 好之 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 Fターム(参考) 4G042 DA01 DB11 DC01 DD04 DD08 DE09 DE14 4G047 AA02 AB02 AC03 AD03 4G048 AA02 AB02 AC08 AD03 AD06 AE05 4G065 AA05 AB02X AB03X AB09X AB38X CA13 DA04 DA09 FA01 5F051 AA14 CB13 CB27 FA03 FA04 FA06 GA03 5H032 AA06 AS06 AS16 BB02 BB05 BB10 CC16 EE04 EE14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 14/00 H01L 31/04 Z 5H032 (72) Inventor Yoshiyuki Ono 1600 Takematsu, Minamiashigara-shi, Kanagawa Fuji Zero 4G042 DA01 DB11 DC01 DD04 DD08 DE09 DE14 4G047 AA02 AB02 AC03 AD03 4G048 AA02 AB02 AC08 AD03 AD06 AE05 4G065 AA05 AB02X AB03X AB09X AB38X CA13 DA04 DA09 FA01 5F051 AA27 CB13 CB13 FA06 AS16 BB02 BB05 BB10 CC16 EE04 EE14

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも金属アルコキシドを含む溶液
中に、カルボキシル基を有する高分子化合物を溶解し、
該カルボキシル基を有する高分子化合物と金属アルコキ
シドとを含む複合ゲルを生成し、更に反応を継続させる
ことにより金属酸化物微粒子コロイド分散ゾル液を生成
し、該金属酸化物微粒子コロイド分散ゾル液に、水溶性
溶媒であって沸点が120℃のもの、及び/又は、非水
溶性溶媒であって沸点が120℃以上のアルコール類、
エーテル類及びケトン類から選ばれる少なくとも1種を
混合し、金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液を得るこ
とを特徴とする金属酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液の
製造方法。
1. A polymer compound having a carboxyl group is dissolved in a solution containing at least a metal alkoxide,
A composite gel containing the polymer compound having a carboxyl group and a metal alkoxide is generated, and the reaction is further continued to generate a metal oxide fine particle colloid dispersion sol solution. A water-soluble solvent having a boiling point of 120 ° C, and / or an alcohol which is a non-water-soluble solvent having a boiling point of 120 ° C or more;
A method for producing a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles, comprising mixing at least one selected from ethers and ketones to obtain a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles.
【請求項2】 前記カルボキシル基を有する高分子化合
物が、ポリアクリル酸である請求項1に記載の金属酸化
物微粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the polymer compound having a carboxyl group is polyacrylic acid.
【請求項3】 アルキルセルロース類及びヒドロキシル
化アルキルセルロース類から選ばれる少なくとも1種を
溶解させる請求項1又は2に記載の金属酸化物微粒子凝
集体製造用ゾル液の製造方法。
3. The method for producing a metal oxide fine particle aggregate producing sol liquid according to claim 1, wherein at least one selected from alkyl celluloses and hydroxylated alkyl celluloses is dissolved.
【請求項4】 金属酸化物粒子を別途分散させる請求項
1から3のいずれかに記載の金属酸化物微粒子凝集体製
造用ゾル液の製造方法。
4. The method for producing a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles according to claim 1, wherein the metal oxide particles are separately dispersed.
【請求項5】 別途分散させる金属酸化物粒子が、硝酸
と混合させた後、該硝酸を取り除いて得られる乾燥粒子
である請求項4に記載の金属酸化物微粒子凝集体製造用
ゾル液の製造方法。
5. The sol liquid according to claim 4, wherein the separately dispersed metal oxide particles are dry particles obtained by mixing with nitric acid and removing the nitric acid. Method.
【請求項6】 別途分散させる金属酸化物粒子が、チタ
ン酸化物、亜鉛酸化物、及びすず酸化物から選択される
少なくとも1種である請求項4又は5に記載の金属酸化
物微粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the separately dispersed metal oxide particles are at least one selected from titanium oxide, zinc oxide, and tin oxide. Of producing sol liquid for use.
【請求項7】 前記金属アルコキシドが、チタン化合物
である請求項1から6のいずれかに記載の金属酸化物微
粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法。
7. The method for producing a sol liquid for producing an aggregate of metal oxide fine particles according to claim 1, wherein the metal alkoxide is a titanium compound.
【請求項8】 請求項1から7のいずれかに記載の金属
酸化物微粒子凝集体製造用ゾル液の製造方法によって製
造されることを特徴とする金属酸化物微粒子凝集体製造
用ゾル液。
8. A sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates, which is produced by the method for producing a sol liquid for producing metal oxide fine particle aggregates according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 請求項8に記載の金属酸化物微粒子凝集
体製造用ゾル液を、乾燥して得られることを特徴とする
金属酸化物微粒子凝集体。
9. A metal oxide fine particle aggregate obtained by drying the sol liquid for producing a metal oxide fine particle aggregate according to claim 8.
【請求項10】 金属酸化物微粒子凝集体が薄膜状であ
る請求項9に記載の金属酸化物微粒子凝集体。
10. The metal oxide fine particle aggregate according to claim 9, wherein the metal oxide fine particle aggregate is in the form of a thin film.
【請求項11】 少なくとも半導体層を有する半導体電
極と、対向電極との間に電解液層を狭持させてなる光電
変換装置であって、前記半導体層が、請求項10に記載
の金属酸化物微粒子凝集体を含有することを特徴とする
光電変換装置。
11. A photoelectric conversion device comprising an electrolyte layer sandwiched between a semiconductor electrode having at least a semiconductor layer and a counter electrode, wherein the semiconductor layer is a metal oxide according to claim 10. A photoelectric conversion device comprising a fine particle aggregate.
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