JP2002173327A - 結晶性フェライト微粉末の迅速製造方法 - Google Patents
結晶性フェライト微粉末の迅速製造方法Info
- Publication number
- JP2002173327A JP2002173327A JP2000366499A JP2000366499A JP2002173327A JP 2002173327 A JP2002173327 A JP 2002173327A JP 2000366499 A JP2000366499 A JP 2000366499A JP 2000366499 A JP2000366499 A JP 2000366499A JP 2002173327 A JP2002173327 A JP 2002173327A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microwave
- ferrite
- reaction
- nano
- urea
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/0036—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
- H01F1/0045—Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子材料等新しい分野に幅広く応
用が期待される磁性粒子を迅速に製造するものである。 【解決手段】 フェライトなどの高結晶性の微粒
子は従来水熱法や高温焼成法で製造されるが、結晶性を
向上させるためには長時間を要し、多量のエネルギーを
要する。本発明ではマイクロ波を加圧した水熱反応系に
照射することにより、迅速にスピネルフェライトのナノ
結晶粒子が迅速に製造できる。
用が期待される磁性粒子を迅速に製造するものである。 【解決手段】 フェライトなどの高結晶性の微粒
子は従来水熱法や高温焼成法で製造されるが、結晶性を
向上させるためには長時間を要し、多量のエネルギーを
要する。本発明ではマイクロ波を加圧した水熱反応系に
照射することにより、迅速にスピネルフェライトのナノ
結晶粒子が迅速に製造できる。
Description
【０００１】
【産業の属する技術分野】本発明は、磁性材料として重
要なナノサイズで粒子径のそろった結晶性スピネルフェ
ライト粉末の迅速製造方法に関する。
要なナノサイズで粒子径のそろった結晶性スピネルフェ
ライト粉末の迅速製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ波は、電磁波のうち波長が１cm
から１ｍ（周波数30GHzから300MHz）ほどの、非常に短
い波長のものである。このマイクロ波を用いた加熱方式
は非接触加熱法である。分子内の双極子を持つものは電
界内で配向分極を生じ、電界の変化によって分極が回転
運動し、内部摩擦によって加熱されるものである。従来
の加熱法は表面からの加熱であり、熱伝導の悪い物質の
加熱には長い時間を要するが、マイクロ波では内部から
瞬時に加熱あるいは局所加熱される。すなわち、加熱し
たい部位を選択的な加熱が可能である。
から１ｍ（周波数30GHzから300MHz）ほどの、非常に短
い波長のものである。このマイクロ波を用いた加熱方式
は非接触加熱法である。分子内の双極子を持つものは電
界内で配向分極を生じ、電界の変化によって分極が回転
運動し、内部摩擦によって加熱されるものである。従来
の加熱法は表面からの加熱であり、熱伝導の悪い物質の
加熱には長い時間を要するが、マイクロ波では内部から
瞬時に加熱あるいは局所加熱される。すなわち、加熱し
たい部位を選択的な加熱が可能である。
【０００３】その特性を用いて水熱反応に応用したプロ
セスをマイクロ波−水熱（microwave- hydrothermal)
プロセスという。この方法はテフロン（登録商標）や石
英などのマイクロ波透過性の容器に試料溶液を入れ、マ
イクロ波を照射しながら容器内の温度と圧力を制御し、
反応を行わせるものである。容器は密閉容器のみなら
ず、加圧下ポンプで試料溶液を連続的に反応部に送液す
る連続反応装置をも利用できる。また、金属製の圧力容
器にマイクロ波透過性の窓を設けてマイクロ波照射する
方法等が利用できる。従来の水熱方法に比べて急速加熱
できるのみならず、反応速度が著しく短くなること、ま
た均一な材料が合成できること、及び収率が高いことな
どが知られている。既往の研究ではマイクロ波−水熱プ
ロセスでセラミックス微粉末や単結晶、従来の水熱法で
調製できない準安定の結晶等が合成されており、マイク
ロ波−水熱法は新しい省エネルギー・省資源のプロセス
として注目されている。
セスをマイクロ波−水熱（microwave- hydrothermal)
プロセスという。この方法はテフロン（登録商標）や石
英などのマイクロ波透過性の容器に試料溶液を入れ、マ
イクロ波を照射しながら容器内の温度と圧力を制御し、
反応を行わせるものである。容器は密閉容器のみなら
ず、加圧下ポンプで試料溶液を連続的に反応部に送液す
る連続反応装置をも利用できる。また、金属製の圧力容
器にマイクロ波透過性の窓を設けてマイクロ波照射する
方法等が利用できる。従来の水熱方法に比べて急速加熱
できるのみならず、反応速度が著しく短くなること、ま
た均一な材料が合成できること、及び収率が高いことな
どが知られている。既往の研究ではマイクロ波−水熱プ
ロセスでセラミックス微粉末や単結晶、従来の水熱法で
調製できない準安定の結晶等が合成されており、マイク
ロ波−水熱法は新しい省エネルギー・省資源のプロセス
として注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明での目的は、電
子材料等の新しい分野に幅広い応用が期待できる磁性材
料の迅速、省エネルギー法で製造するものである。この
素材は磁気テープや磁気ディスクの他、電磁波遮蔽用材
料としての展開が期待されるものである。
子材料等の新しい分野に幅広い応用が期待できる磁性材
料の迅速、省エネルギー法で製造するものである。この
素材は磁気テープや磁気ディスクの他、電磁波遮蔽用材
料としての展開が期待されるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】マイクロ波−水熱条件で
の尿素均一沈殿法によるフェライト微粒子の製造研究は
これまで報告されていない。本発明者らは、水熱反応の
プロセスとマイクロ波加熱法の長所を生かした複合プロ
セスにより、水溶液中で迅速、且つ、ナノサイズの結晶
性フェライト粉末の作製に成功した。本発明は、マイク
ロ波透過性の容器に尿素及び金属塩を所定の割合で混合
した水溶液を入れ、加圧下にマイクロ波を照射すること
により、ナノサイズの結晶性フェライト微粒子を沈殿さ
せることを特徴とする製造方法を要旨としている。な
お、マイクロ波透過性の窓を有する耐圧反応容器にマイ
クロ波を導入してマイクロ波−水熱反応を促進させる回
分反応方法、及びマイクロ波反応装置内に設置したチュ
ーブラー型の連続反応容器に尿素及び金属塩を所定割合
で含む水溶液をポンプで連続加圧注入して、マイクロ波
照射して連続反応させることを含むものである。
の尿素均一沈殿法によるフェライト微粒子の製造研究は
これまで報告されていない。本発明者らは、水熱反応の
プロセスとマイクロ波加熱法の長所を生かした複合プロ
セスにより、水溶液中で迅速、且つ、ナノサイズの結晶
性フェライト粉末の作製に成功した。本発明は、マイク
ロ波透過性の容器に尿素及び金属塩を所定の割合で混合
した水溶液を入れ、加圧下にマイクロ波を照射すること
により、ナノサイズの結晶性フェライト微粒子を沈殿さ
せることを特徴とする製造方法を要旨としている。な
お、マイクロ波透過性の窓を有する耐圧反応容器にマイ
クロ波を導入してマイクロ波−水熱反応を促進させる回
分反応方法、及びマイクロ波反応装置内に設置したチュ
ーブラー型の連続反応容器に尿素及び金属塩を所定割合
で含む水溶液をポンプで連続加圧注入して、マイクロ波
照射して連続反応させることを含むものである。
【０００６】上記金属酸化物は、好ましくは強磁性酸化
鉄及び又は複合酸化鉄、より具体的には、ジンクフェラ
イト、マンガンフェライト、コバルトフェライト、ニッ
ケルフェライト、ジンクニッケルフェライト、ジンクマ
ンガンフェライト、ジンクコバルトフェライトなどのフ
ェライト類から選択される強磁性酸化鉄、すなわち、各
種のフェライト粉末である。ただし、これらの組成に限
定されるものではなく、電磁波吸収性を有する酸化物及
び又は複合酸化物である。
鉄及び又は複合酸化鉄、より具体的には、ジンクフェラ
イト、マンガンフェライト、コバルトフェライト、ニッ
ケルフェライト、ジンクニッケルフェライト、ジンクマ
ンガンフェライト、ジンクコバルトフェライトなどのフ
ェライト類から選択される強磁性酸化鉄、すなわち、各
種のフェライト粉末である。ただし、これらの組成に限
定されるものではなく、電磁波吸収性を有する酸化物及
び又は複合酸化物である。
【０００７】上記の金属塩は、水溶性鉄塩である塩化
物、硝酸塩、硫酸塩などであり、これらの塩類及び尿素
を溶解させた水溶液を鉄塩と尿素比が3.5倍以上の割合
で混合し、加圧下にマイクロ波を照射して所定の温度に
急速加熱して、ナノサイズの結晶性金属酸化物を沈析さ
せるナノサイズ結晶性フェライトの製造方法を要旨とす
る。
物、硝酸塩、硫酸塩などであり、これらの塩類及び尿素
を溶解させた水溶液を鉄塩と尿素比が3.5倍以上の割合
で混合し、加圧下にマイクロ波を照射して所定の温度に
急速加熱して、ナノサイズの結晶性金属酸化物を沈析さ
せるナノサイズ結晶性フェライトの製造方法を要旨とす
る。
【０００８】耐圧性マイクロ波反応容器中に上記原反応
水溶液を添加し、アルゴンなどの不活性ガスによって加
圧下にマイクロ波出力を制御しながら加熱して急速昇温
し、所定時間一定温度に保持して反応させる。初期圧力
は数気圧から50気圧程度が望ましいが、その範囲に限定
されるものではない。反応温度は130℃から250℃である
が、原料金属の種類によって最適温度が異なり、Niフェ
ライトの場合は160℃以上が必要であるが、Coフェライ
トの場合は130℃で結晶化が進行する。温度が高いほど
結晶化が進行するが、200℃以上ではほぼ一定となり、
最適温度は金属の種類によって130から250℃で選ばれる
ものである。反応時間、すなわち所定温度での保持時間
は数分から１時間程度である。反応時の圧力は初期圧力
を加えて加熱した平衡圧力条件である。
水溶液を添加し、アルゴンなどの不活性ガスによって加
圧下にマイクロ波出力を制御しながら加熱して急速昇温
し、所定時間一定温度に保持して反応させる。初期圧力
は数気圧から50気圧程度が望ましいが、その範囲に限定
されるものではない。反応温度は130℃から250℃である
が、原料金属の種類によって最適温度が異なり、Niフェ
ライトの場合は160℃以上が必要であるが、Coフェライ
トの場合は130℃で結晶化が進行する。温度が高いほど
結晶化が進行するが、200℃以上ではほぼ一定となり、
最適温度は金属の種類によって130から250℃で選ばれる
ものである。反応時間、すなわち所定温度での保持時間
は数分から１時間程度である。反応時の圧力は初期圧力
を加えて加熱した平衡圧力条件である。
【０００９】従来法である均一沈殿水熱法では尿素の分
解速度及びフェライトの結晶成長が遅く、反応終結には
長時間を要する。本発明のマイクロ波−水熱法ではマイ
クロ波により水分子のみならず、鉄塩などが加熱されや
すく、尿素の加水分解が早く、且つ、生成したフェライ
ト粒子はマイクロ波吸収性が大きく、高温となり反応が
進み、結晶化が促進されること、反応が早く溶液からの
イオンの供給が遅いことから結晶粒子の成長より、核生
成と結晶化が優先するため、ナノサイズ結晶性フェライ
トが生成するものである。従来の水熱法では、所定温度
までの加熱に時間を要するだけでなく、結晶化のために
数時間から十数時間所定温度で保持する必要がある。本
発明においては所定温度に達した後、長時間一定温度で
保持することなく、直ちに冷却した場合においても、ナ
ノサイズの結晶性フェライトが生成する。
解速度及びフェライトの結晶成長が遅く、反応終結には
長時間を要する。本発明のマイクロ波−水熱法ではマイ
クロ波により水分子のみならず、鉄塩などが加熱されや
すく、尿素の加水分解が早く、且つ、生成したフェライ
ト粒子はマイクロ波吸収性が大きく、高温となり反応が
進み、結晶化が促進されること、反応が早く溶液からの
イオンの供給が遅いことから結晶粒子の成長より、核生
成と結晶化が優先するため、ナノサイズ結晶性フェライ
トが生成するものである。従来の水熱法では、所定温度
までの加熱に時間を要するだけでなく、結晶化のために
数時間から十数時間所定温度で保持する必要がある。本
発明においては所定温度に達した後、長時間一定温度で
保持することなく、直ちに冷却した場合においても、ナ
ノサイズの結晶性フェライトが生成する。
【００１０】本発明で製造されるナノサイズ結晶性フェ
ライトは高磁気密度の磁気記録用あるいは複合型の電磁
波吸収性材料素材として、低周波から高周波までの広帯
域電磁波吸収性材料として開発が期待されているもので
ある。
ライトは高磁気密度の磁気記録用あるいは複合型の電磁
波吸収性材料素材として、低周波から高周波までの広帯
域電磁波吸収性材料として開発が期待されているもので
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】金属塩としては、製造目的に応じ
て金属塩を選択するものであり、電磁波吸収性材料とし
て利用する場合は、吸収特性の優れた酸化物あるいは複
合酸化物を選択するものである。電磁波吸収性の優れた
酸化鉄及び複合酸化鉄、例えば、フェライト、ジンクフ
ェライト、マンガンフェライト、コバルトフェライト、
ニッケルフェライトなどの酸化物、ジンクニッケルフェ
ライト、ジンクマンガンフェライト、ジンクカッパーフ
ェライトなどの複合酸化鉄のナノサイズ結晶性材料の製
造法するものである。金属塩の濃度は0.1Mから5M濃度で
あり、複合酸化物では、亜鉛などの金属塩は鉄塩に対し
て化学量論量用い、尿素量は鉄塩の3.5倍当量以上が必
要である。
て金属塩を選択するものであり、電磁波吸収性材料とし
て利用する場合は、吸収特性の優れた酸化物あるいは複
合酸化物を選択するものである。電磁波吸収性の優れた
酸化鉄及び複合酸化鉄、例えば、フェライト、ジンクフ
ェライト、マンガンフェライト、コバルトフェライト、
ニッケルフェライトなどの酸化物、ジンクニッケルフェ
ライト、ジンクマンガンフェライト、ジンクカッパーフ
ェライトなどの複合酸化鉄のナノサイズ結晶性材料の製
造法するものである。金属塩の濃度は0.1Mから5M濃度で
あり、複合酸化物では、亜鉛などの金属塩は鉄塩に対し
て化学量論量用い、尿素量は鉄塩の3.5倍当量以上が必
要である。
【００１２】尿素の作用について説明する。尿素は高温
の水熱条件では分解し、（１）式の反応によりアンモニ
アと炭酸ガスを発生する。アンモニアがアルカリ源とな
り中和反応が進行する。 CO(NH2)2 + H2O = 2NH3 + CO2 (1) 2NH3 + 2H2O = 2NH4+ + 2OH- (2) 中和滴定法では中和剤液滴の近傍が高アルカリとなり、
沈殿が不均一に生成する。これに対し、尿素法では反応
が溶液中で均一に進行し、沈殿が均一に生成する。マイ
クロ波−水熱法ではマイクロ波照射により反応が促進さ
れ、高速に反応が進行するものである。尿素濃度は金属
塩濃度より若干高めとすること、及び圧力はアルゴンガ
スなどの不活性ガスなどで数気圧から50気圧程度の加圧
下でマイクロ波照射することが望ましい。
の水熱条件では分解し、（１）式の反応によりアンモニ
アと炭酸ガスを発生する。アンモニアがアルカリ源とな
り中和反応が進行する。 CO(NH2)2 + H2O = 2NH3 + CO2 (1) 2NH3 + 2H2O = 2NH4+ + 2OH- (2) 中和滴定法では中和剤液滴の近傍が高アルカリとなり、
沈殿が不均一に生成する。これに対し、尿素法では反応
が溶液中で均一に進行し、沈殿が均一に生成する。マイ
クロ波−水熱法ではマイクロ波照射により反応が促進さ
れ、高速に反応が進行するものである。尿素濃度は金属
塩濃度より若干高めとすること、及び圧力はアルゴンガ
スなどの不活性ガスなどで数気圧から50気圧程度の加圧
下でマイクロ波照射することが望ましい。
【００１３】マイクロ波加熱に用いられる周波数は電波
法に定められており、一般的に2.45GHzの周波数のマイ
クロ波が用いられている。マイクロ波は分子内の双極子
モーメントが大きいものが電磁波による配向運動により
生じる摩擦熱であり、内部から加熱されるものである。
水は永久双極子材料であり、誘電損失係数が大きく、マ
イクロ波で加熱されやすい。水溶液中にイオンが存在す
ると極性が増し、さらに加熱が促進される。反応生成物
であるフェライトなどはマイクロ波吸収性が優れてお
り、ある程度の大きさになるとマイクロ波を吸収して局
所的に加熱され、結晶化などの反応が促進される。イオ
ンの拡散速度に比べ、核生成・結晶化速度が大きく、溶
液からのイオンの供給が不足するため、大量のナノサイ
ズ微粒子が生成するものである。
法に定められており、一般的に2.45GHzの周波数のマイ
クロ波が用いられている。マイクロ波は分子内の双極子
モーメントが大きいものが電磁波による配向運動により
生じる摩擦熱であり、内部から加熱されるものである。
水は永久双極子材料であり、誘電損失係数が大きく、マ
イクロ波で加熱されやすい。水溶液中にイオンが存在す
ると極性が増し、さらに加熱が促進される。反応生成物
であるフェライトなどはマイクロ波吸収性が優れてお
り、ある程度の大きさになるとマイクロ波を吸収して局
所的に加熱され、結晶化などの反応が促進される。イオ
ンの拡散速度に比べ、核生成・結晶化速度が大きく、溶
液からのイオンの供給が不足するため、大量のナノサイ
ズ微粒子が生成するものである。
【００１４】
【作用】２５０℃以下の比較的低温条件においても、保
持時間がゼロ、すなわち、所定温度に達した後、直ちに
冷却した場合でも単一結晶相のナノサイズ微粉末が生成
する。マイクロ波−水熱法では従来法に比べ、短時間に
反応が終結し、ナノサイズ単一結晶相のフェライトが生
成する。本発明は高性能・高品質の微粒子の省資源・省
エネルギーの単一結晶ナノサイズ微粉末の製造方法であ
る。このナノサイズ結晶フェライトは高密度磁気記録媒
体として応用が期待されるのみならず、電磁波吸収材
料、触媒材料などとして、新しい幅広い分野に応用が期
待される。なお、本発明の尿素添加マイクロ波−水熱法
はフェライトのみならず、顔料として有用なヘマタイト
等のナノサイズ酸化鉄粉末及び複合酸化物、その他の光
触媒機能を有する酸化チタンなどの酸化物微粒子の製造
も可能であるなど幅広い応用が期待される。
持時間がゼロ、すなわち、所定温度に達した後、直ちに
冷却した場合でも単一結晶相のナノサイズ微粉末が生成
する。マイクロ波−水熱法では従来法に比べ、短時間に
反応が終結し、ナノサイズ単一結晶相のフェライトが生
成する。本発明は高性能・高品質の微粒子の省資源・省
エネルギーの単一結晶ナノサイズ微粉末の製造方法であ
る。このナノサイズ結晶フェライトは高密度磁気記録媒
体として応用が期待されるのみならず、電磁波吸収材
料、触媒材料などとして、新しい幅広い分野に応用が期
待される。なお、本発明の尿素添加マイクロ波−水熱法
はフェライトのみならず、顔料として有用なヘマタイト
等のナノサイズ酸化鉄粉末及び複合酸化物、その他の光
触媒機能を有する酸化チタンなどの酸化物微粒子の製造
も可能であるなど幅広い応用が期待される。
【００１５】
【実施例】本発明の詳細を実施例で説明する。本願発明
はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００１６】実施例１ 50mlの蒸留水に塩化鉄（FeCl3ラ6H2O）、塩化ニッケル
（NiCl2ラ6H2O）、尿素（CO(NH2)2）を加えて所定濃度
(0.01M, 0.005M, 0.04M)に調製し、30分攪拌した後、Te
flon（PTFE/TFM）製の反応容器へ移し、加圧型マイクロ
波反応装置内に設置し、外部圧力を50気圧で加圧してか
ら最大出力(1kW)マイクロ波照射し、マイクロ波‐水熱
反応を行った。反応温度は200℃、反応時間は温度が200
℃に達した後、0, 15, 30, 60分間保持した。反応後、
得られた試料をろ別し、蒸留水で数回洗浄した。最後
に、エタノールで洗浄し、ろ別した試料を12時間凍結乾
燥した。生成物について、粉末X線回折装置で生成結晶
相を同定した。それらの結果を図１に示す。反応温度が
200℃の場合、反応時間に影響がなくNiフェライトの単
一相粉末が得られた。本発明の方法では200℃に達した
後、直ちに照射を止め、降温させた試料についても純粋
なNiフェライトが合成された。図２にマイクロ波-水熱
法で合成されたNiフェライト粉末の走査型電子顕微鏡
（SEM）で観察した写真を示す。SEM写真では0.1〜0.5μ
mの比較的粒径のそろったナノサイズ結晶フェライト微
粒子が生成した。
（NiCl2ラ6H2O）、尿素（CO(NH2)2）を加えて所定濃度
(0.01M, 0.005M, 0.04M)に調製し、30分攪拌した後、Te
flon（PTFE/TFM）製の反応容器へ移し、加圧型マイクロ
波反応装置内に設置し、外部圧力を50気圧で加圧してか
ら最大出力(1kW)マイクロ波照射し、マイクロ波‐水熱
反応を行った。反応温度は200℃、反応時間は温度が200
℃に達した後、0, 15, 30, 60分間保持した。反応後、
得られた試料をろ別し、蒸留水で数回洗浄した。最後
に、エタノールで洗浄し、ろ別した試料を12時間凍結乾
燥した。生成物について、粉末X線回折装置で生成結晶
相を同定した。それらの結果を図１に示す。反応温度が
200℃の場合、反応時間に影響がなくNiフェライトの単
一相粉末が得られた。本発明の方法では200℃に達した
後、直ちに照射を止め、降温させた試料についても純粋
なNiフェライトが合成された。図２にマイクロ波-水熱
法で合成されたNiフェライト粉末の走査型電子顕微鏡
（SEM）で観察した写真を示す。SEM写真では0.1〜0.5μ
mの比較的粒径のそろったナノサイズ結晶フェライト微
粒子が生成した。
【００１７】比較例１ 従来の水熱法を用い、上記マイクロ波-水熱法と同じ条
件（同じ組成、同じ温度）で、保持時間を変えて反応さ
せた。その結果を図３に示す。従来の水熱法では200℃
の1時間でも純粋なNiフェライトは得られず、主として
水酸化鉄が生成した。したがって、従来の水熱法で純粋
のNiフェライト結晶を得るには、200℃以上の温度で、
保持時間1時間以上のを要すると考えられる。また、固
相法で市販されている粉末と比較した。（図４）高い反
応温度で合成された市販の固相法Niフェライトに比べ、
本発明のマイクロ波-水熱法で合成された試料は保持時
間30分のもののほぼ同等の結晶性を示すことを認めた。
件（同じ組成、同じ温度）で、保持時間を変えて反応さ
せた。その結果を図３に示す。従来の水熱法では200℃
の1時間でも純粋なNiフェライトは得られず、主として
水酸化鉄が生成した。したがって、従来の水熱法で純粋
のNiフェライト結晶を得るには、200℃以上の温度で、
保持時間1時間以上のを要すると考えられる。また、固
相法で市販されている粉末と比較した。（図４）高い反
応温度で合成された市販の固相法Niフェライトに比べ、
本発明のマイクロ波-水熱法で合成された試料は保持時
間30分のもののほぼ同等の結晶性を示すことを認めた。
【００１８】実施例２ 上記実施例１で用いた所定濃度(0.01M, 0.005M, 0.04M)
の塩化鉄、塩化ニッケル、尿素の混合溶液を耐圧性反応
容器に添加し、初期圧力を50気圧として上記の加圧型マ
イクロ波反応装置内に設置し、初期圧力50気圧でマイク
ロ波−水熱反応を行った。反応温度を120、150、160、1
70、180、200℃で保持時間１時間の条件で反応させた。
得られた生成物を分離した後、蒸留水で数回洗浄し、凍
結乾燥した。生成物の結晶相をX線回折により同定した
結果を図５に示す。反応温度が120℃の場合、フェライ
トの他に、水酸化物のピークが見られ、フェライトのピ
ークも低く、結晶化が悪く、170℃以上で単一結晶のNi
フェライトが生成した。
の塩化鉄、塩化ニッケル、尿素の混合溶液を耐圧性反応
容器に添加し、初期圧力を50気圧として上記の加圧型マ
イクロ波反応装置内に設置し、初期圧力50気圧でマイク
ロ波−水熱反応を行った。反応温度を120、150、160、1
70、180、200℃で保持時間１時間の条件で反応させた。
得られた生成物を分離した後、蒸留水で数回洗浄し、凍
結乾燥した。生成物の結晶相をX線回折により同定した
結果を図５に示す。反応温度が120℃の場合、フェライ
トの他に、水酸化物のピークが見られ、フェライトのピ
ークも低く、結晶化が悪く、170℃以上で単一結晶のNi
フェライトが生成した。
【００１９】
【発明の効果】本発明の尿素添加マイクロ波−水熱法を
使ってナノサイズの結晶性フェライトの製造法のように
保持時間なしの短時間でのナノサイズの結晶性フェライ
トの製造方法は始めてである。従来の水熱法に比べ、反
応速度が２桁小さく、且つ反応温度も数十度低く、本発
明の方法は著しい省エネルギー製造法である。出発の金
属材料を選択することにより、磁気記録媒体、電磁波吸
収性材料の製造のほか、触媒材料や電子材料など新しい
機能性材料の開発により幅広い分野に応用できると期待
される。
使ってナノサイズの結晶性フェライトの製造法のように
保持時間なしの短時間でのナノサイズの結晶性フェライ
トの製造方法は始めてである。従来の水熱法に比べ、反
応速度が２桁小さく、且つ反応温度も数十度低く、本発
明の方法は著しい省エネルギー製造法である。出発の金
属材料を選択することにより、磁気記録媒体、電磁波吸
収性材料の製造のほか、触媒材料や電子材料など新しい
機能性材料の開発により幅広い分野に応用できると期待
される。
【図１】 尿素添加マイクロ波−水熱法によって、初期
圧力50気圧、反応温度200℃の条件で保持時間を変えて
合成したNiフェライトのX線回折パターン図である。保
持時間が（a）0分、（ｂ）15分、（ｃ）30分、（ｄ）60
分である。
圧力50気圧、反応温度200℃の条件で保持時間を変えて
合成したNiフェライトのX線回折パターン図である。保
持時間が（a）0分、（ｂ）15分、（ｃ）30分、（ｄ）60
分である。
【図２】 マイクロ波-水熱法で合成した試料（反応温
度200℃、反応時間１時間、初期圧力50気圧）の走査型
電子顕微鏡写真である。
度200℃、反応時間１時間、初期圧力50気圧）の走査型
電子顕微鏡写真である。
【図３】 マイクロ波-水熱法で合成した試料と従来の
水熱法で合成したNiフェライト試料のX線回折パターン
を示す。反応温度は200℃である。 （ａ）従来の水熱法；反応時間60分、（ｂ）マイクロ波
-水熱法；反応時間0分、（ｃ）マイクロ波-水熱法；反
応時間60分
水熱法で合成したNiフェライト試料のX線回折パターン
を示す。反応温度は200℃である。 （ａ）従来の水熱法；反応時間60分、（ｂ）マイクロ波
-水熱法；反応時間0分、（ｃ）マイクロ波-水熱法；反
応時間60分
【図４】 マイクロ波-水熱法で合成した試料と固相法
で作製された市販品のNiフェライトのX線回折パターン
を比較して示したものである。 （ａ）市販品 （ｂ）マイクロ波-水熱法；反応時間0分 （ｃ）マイクロ波-水熱法；反応時間３0分
で作製された市販品のNiフェライトのX線回折パターン
を比較して示したものである。 （ａ）市販品 （ｂ）マイクロ波-水熱法；反応時間0分 （ｃ）マイクロ波-水熱法；反応時間３0分
【図５】反応温度を変えてマイクロ波ー水熱法で調製し
たNiフェライト試料のX線回折パターンを示す図であ
る。反応温度は下記の通りである。 （ａ）200℃ （ｂ）180℃ （ｃ）170℃ （ｄ）160℃ （ｅ）150℃ （ｆ）120℃
たNiフェライト試料のX線回折パターンを示す図であ
る。反応温度は下記の通りである。 （ａ）200℃ （ｂ）180℃ （ｃ）170℃ （ｄ）160℃ （ｅ）150℃ （ｆ）120℃
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｆ 1/36 Ｈ０１Ｆ 1/36 Ｆターム(参考） 4G002 AA06 AA07 AA10 AB02 AE02 AE03 5E041 AB01 AB02 CA01 HB11 HB17 NN06
Claims (4)
- 【請求項１】 マイクロ波照射して急速に水熱状態にし
て尿素と金属塩を反応させることを特徴とする結晶性の
よい化学式MFe2O4（Ｍ：２価の金属イオン）で示される
ナノサイズで粒子径のそろったスピネルフェライト粉末
の迅速製造方法。 - 【請求項２】 尿素の添加量は鉄塩に対し、化学量論比
で3.5倍以上、金属塩の混合比はM:Fe=1:2から1:1のMが
当量比より若干高い濃度で反応させることを特徴とする
請求項１のナノサイズで粒子径のそろったスピネルフェ
ライトの製造方法。 - 【請求項３】 初期圧力を数気圧〜50気圧に設定し、マ
イクロ波を照射して短時間に所定温度(130〜250℃)まで
昇温させ、所定温度での保持時間が30分以内であること
を特徴とする請求項１、２の粒子径のそろったナノサイ
ズスピネルフェライト粉末の製造方法。 - 【請求項４】 耐圧反応容器中に尿素を含む金属塩水溶
液を充填し、マイクロ波処理する回分法及びチューブラ
ー型耐圧反応容器中に尿素を含む金属塩水溶液を連続的
に加圧注入してマイクロ波処理することを特徴とする請
求項１から３の粒子径のそろったナノサイズ結晶性フェ
ライト粉末の連続製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000366499A JP4027590B2 (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 結晶性フェライト微粉末の迅速製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000366499A JP4027590B2 (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 結晶性フェライト微粉末の迅速製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002173327A true JP2002173327A (ja) | 2002-06-21 |
| JP4027590B2 JP4027590B2 (ja) | 2007-12-26 |
Family
ID=18837112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000366499A Expired - Fee Related JP4027590B2 (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 結晶性フェライト微粉末の迅速製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4027590B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008110890A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Hitachi Maxell Ltd | 磁気特性および粒子サイズ分布の優れた希土類鉄ガーネット粒子 |
| WO2015053234A1 (ja) * | 2013-10-07 | 2015-04-16 | 第一高周波工業株式会社 | 強磁性体微粒子製造装置 |
| CN104553175A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-04-29 | 北京国科华仪科技有限公司 | 一种可穿戴的人体微波辐射计用阻抗匹配材料及制备方法 |
| CN105712717A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-06-29 | 陕西科技大学 | 一种微波水热法制备纳米Ba(Fe0.5Nb0.5)O3粉体的方法 |
| JP2016127042A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社豊田中央研究所 | 被覆処理液、圧粉磁心、磁心用粉末とその製造方法 |
| CN108329022A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-27 | 电子科技大学 | 一种自体取向的z型六角铁氧体基板的制备方法 |
| CN109231979A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-18 | 河南师范大学 | 一种以废旧锂离子电池为原料制备钴铁氧体磁致伸缩材料的方法 |
| CN111229154A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-05 | 辽宁大学 | 一种MgFe2O4/Fe2O3复合物及其制备方法和应用 |
| CN113511732A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-10-19 | 安徽中科索纳新材料科技有限公司 | 一种电容去离子选择吸附电极、电容去离子装置及应用 |
| CN114446673A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-06 | 河北工业大学 | 一种立体网状薄片CoFe2O4@NiO复合材料、制备方法及应用 |
| CN115838187A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-24 | 西安超磁纳米生物科技有限公司 | 一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒及制备方法 |
| CN117438205A (zh) * | 2023-11-13 | 2024-01-23 | 南通三优佳磁业有限公司 | 一种稀土掺杂锰锌铁氧体磁性材料的制备工艺和应用 |
| CN115838187B (zh) * | 2022-12-14 | 2024-06-04 | 西安超磁纳米生物科技有限公司 | 一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒及制备方法 |
-
2000
- 2000-12-01 JP JP2000366499A patent/JP4027590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008110890A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Hitachi Maxell Ltd | 磁気特性および粒子サイズ分布の優れた希土類鉄ガーネット粒子 |
| WO2015053234A1 (ja) * | 2013-10-07 | 2015-04-16 | 第一高周波工業株式会社 | 強磁性体微粒子製造装置 |
| US10661248B2 (en) | 2013-10-07 | 2020-05-26 | Dai-Ichi High Frequency Co., Ltd. | Ferromagnetic-particle manufacturing apparatus |
| JP5909594B2 (ja) * | 2013-10-07 | 2016-04-26 | 第一高周波工業株式会社 | 強磁性体微粒子製造装置 |
| US10661247B2 (en) * | 2013-10-07 | 2020-05-26 | Dai-Ichi High Frequeny Co., Ltd. | Ferromagnetic-particle manufacturing apparatus |
| JP2016127042A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社豊田中央研究所 | 被覆処理液、圧粉磁心、磁心用粉末とその製造方法 |
| CN104553175A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-04-29 | 北京国科华仪科技有限公司 | 一种可穿戴的人体微波辐射计用阻抗匹配材料及制备方法 |
| CN105712717A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-06-29 | 陕西科技大学 | 一种微波水热法制备纳米Ba(Fe0.5Nb0.5)O3粉体的方法 |
| CN105712717B (zh) * | 2016-03-24 | 2018-06-19 | 陕西科技大学 | 一种微波水热法制备纳米Ba(Fe0.5Nb0.5)O3粉体的方法 |
| CN108329022B (zh) * | 2018-03-27 | 2021-03-26 | 电子科技大学 | 一种自体取向的z型六角铁氧体基板的制备方法 |
| CN108329022A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-27 | 电子科技大学 | 一种自体取向的z型六角铁氧体基板的制备方法 |
| CN109231979A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-18 | 河南师范大学 | 一种以废旧锂离子电池为原料制备钴铁氧体磁致伸缩材料的方法 |
| CN111229154A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-06-05 | 辽宁大学 | 一种MgFe2O4/Fe2O3复合物及其制备方法和应用 |
| CN113511732A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-10-19 | 安徽中科索纳新材料科技有限公司 | 一种电容去离子选择吸附电极、电容去离子装置及应用 |
| CN114446673A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-06 | 河北工业大学 | 一种立体网状薄片CoFe2O4@NiO复合材料、制备方法及应用 |
| CN114446673B (zh) * | 2022-01-14 | 2023-10-31 | 河北工业大学 | 一种立体网状薄片CoFe2O4@NiO复合材料、制备方法及应用 |
| CN115838187A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-24 | 西安超磁纳米生物科技有限公司 | 一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒及制备方法 |
| CN115838187B (zh) * | 2022-12-14 | 2024-06-04 | 西安超磁纳米生物科技有限公司 | 一种微波辅助有机相超小铁氧体纳米颗粒及制备方法 |
| CN117438205A (zh) * | 2023-11-13 | 2024-01-23 | 南通三优佳磁业有限公司 | 一种稀土掺杂锰锌铁氧体磁性材料的制备工艺和应用 |
| CN117438205B (zh) * | 2023-11-13 | 2024-04-30 | 南通三优佳磁业有限公司 | 一种稀土掺杂锰锌铁氧体磁性材料的制备工艺和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4027590B2 (ja) | 2007-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kozakova et al. | The formation mechanism of iron oxide nanoparticles within the microwave-assisted solvothermal synthesis and its correlation with the structural and magnetic properties | |
| Kurian et al. | Effect of preparation conditions on nickel zinc ferrite nanoparticles: a comparison between sol–gel auto combustion and co-precipitation methods | |
| Kurian et al. | Structural, magnetic, and acidic properties of cobalt ferrite nanoparticles synthesised by wet chemical methods | |
| Sivakumar et al. | Nanophase formation of strontium hexaferrite fine powder by the sonochemical method using Fe (CO) 5 | |
| Kavitha et al. | Effect of zirconium doping in the microstructure, magnetic and dielectric properties of cobalt ferrite nanoparticles | |
| Cabanas et al. | The continuous hydrothermal synthesis of nano-particulate ferrites in near critical and supercritical water | |
| Ahn et al. | Superparamagnetic relaxation in cobalt ferrite nanoparticles synthesized from hydroxide carbonate precursors | |
| Khan et al. | Influence of preparation method on structural, optical and magnetic properties of nickel ferrite nanoparticles | |
| JP4027590B2 (ja) | 結晶性フェライト微粉末の迅速製造方法 | |
| Li et al. | Rhombic dodecahedral Fe3O4: ionic liquid-modulated and microwave-assisted synthesis and their magnetic properties | |
| Mohammadi et al. | Synthesis and characterization of α-Fe2O3 nanoparticles by microwave method | |
| Zhang et al. | Peanut-shaped nanoribbon bundle superstructures of malachite and copper oxide | |
| CN108675336A (zh) | 微波与超声波双外场协同辅助液相合成稀土氧化物纳米球的方法 | |
| Asiabani et al. | Green synthesis of magnetic and photo-catalyst PbFe 12 O 19− PbS nanocomposites by lemon extract: nano-sphere PbFe 12 O 19 and star-like PbS | |
| JP2017201672A (ja) | 磁性粉末の製造方法 | |
| US5057299A (en) | Method for making beta cobaltous hydroxide | |
| Sato et al. | Hydrothermal synthesis of fine perovskite PbTiO 3 powders with a simple mode of size distribution | |
| JP3940528B2 (ja) | 金属酸化物でコーティングした炭素材料の新規な製造方法 | |
| JP2007039301A (ja) | フェライト粉末の製造方法 | |
| CN109110823B (zh) | 一种磁场水热法合成CoFe2O4纳米粒子的方法 | |
| Miguel et al. | Magnetic nanoparticles prepared by laser pyrolysis | |
| Ajeesha et al. | Structural, Magnetic, Electrical and Photo-Fenton Properties of Copper Substituted Strontium M-Hexagonal Ferrite Nanomaterials via Chemical Coprecipitation Approach | |
| Liu et al. | Rapid synthesis and characterization of spinel manganese ferrite nanopowder by microwave-assisted hydrothermal method | |
| Theerdhala et al. | Synthesis of shape controlled ferrite nanoparticles by sonochemical technique | |
| Shatti et al. | Co-precipitation method for the preparation of Mn-Zn ferrite and study their structural and magnetic properties |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050412 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070116 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070307 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070307 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070319 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070307 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070927 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071010 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 4 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131019 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |