JP2005350309A - Manufacturing method of yttoria sol - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an yttoria sol showing a long term stability. <P>SOLUTION: This manufacturing method of yttoria is a method of manufacturing yttoria by a reaction of yttorium hydroxide and hydrogen peroxide, and contains (1) a first process in which a product, yttorium hydroxide coordinated with a peroxo ion on its Y<SP>3+</SP>, is obtained by a reaction of yttorium hydroxide and hydrogen peroxide, and (2) a second process in which an yttoria sol is obtained by further reacting hydrogen peroxide to the product obtained in the first process. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、イットリアゾルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing yttria sol.

イットリアゾルは、種々の耐火性物質、鋳造鋳型等を製造する際に使用する結合剤(バインダー)として従来より用いられている。また、イットリアゾルを含む液を対象物に塗布し、得られた塗布膜に種々の処理を行うことにより、対象物に撥水性又は良滑水性を付与することができる。このため、最近では、イットリアゾルを自動車のフロントガラス、建築物の外壁等に用いられるようになっている。   Yttria sol has been conventionally used as a binder used in manufacturing various refractory materials, casting molds and the like. Further, by applying a liquid containing yttria sol to an object and performing various treatments on the obtained coating film, the object can be imparted with water repellency or good lubricity. For this reason, yttria sol has recently been used for automobile windshields, exterior walls of buildings, and the like.

特許文献1には、酢酸イットリウム水溶液とアルカリ性物質とを反応させることにより生成したイットリアゾルを、限外ろ過膜を用いて洗浄した後、濃縮することにより、ゾル中の粒子濃度がY23として15〜35重量%であり、ゾル中の粒子の平均粒子径が10〜80Åの粒子を含有する透明性イットリアゾルを製造する方法が記載されている。 In Patent Document 1, an yttria sol produced by reacting an aqueous solution of yttrium acetate with an alkaline substance is washed with an ultrafiltration membrane and then concentrated, whereby the particle concentration in the sol is Y 2 O 3. And a method for producing a transparent yttria sol containing 15 to 35% by weight and particles having an average particle size of 10 to 80% in the sol.

特許文献2には、水酸化イットリウム又はホルミウムと2.5〜5.0のpKaを有する1価の酸の陰イオンを主体とするコロイド分散体を噴霧乾燥することにより、水酸化イットリウム又はホルミウムと2.5〜5.0のpKaを有する1価の酸の陰イオンを主体とし、少なくとも80%の割合で、しかも主としてコロイド分散体の形態で、水に再分散できる固体状化合物を製造する方法が記載されている。   In Patent Document 2, yttrium hydroxide or holmium and yttrium hydroxide or holmium by spray drying a colloidal dispersion mainly composed of an anion of a monovalent acid having a pKa of 2.5 to 5.0. A process for producing a solid compound which is mainly composed of an anion of a monovalent acid having a pKa of 2.5 to 5.0 and which can be redispersed in water in a proportion of at least 80% and mainly in the form of a colloidal dispersion Is described.

特許文献3には、アルミニウム化合物、チタニウム化合物、ジルコニウム化合物、ハフニウム化合物、ニオブ化合物、タンタル化合物、イットリウム化合物、ランタン化合物、アクチナイド化合物及びランタナイド化合物からなる群から選ばれる金属塩の水溶液又は金属塩混合物の溶液を、−20〜50℃で直接電気分解することにより加水分解し、単一成分又は多成分金属酸化物ゾルを製造する方法が記載されている。   Patent Document 3 discloses an aqueous solution or a metal salt mixture of a metal salt selected from the group consisting of aluminum compounds, titanium compounds, zirconium compounds, hafnium compounds, niobium compounds, tantalum compounds, yttrium compounds, lanthanum compounds, actinide compounds, and lanthanide compounds. A method is described in which a solution is hydrolyzed by direct electrolysis at -20 to 50 ° C. to produce a single component or multicomponent metal oxide sol.

しかしながら、上記特許文献1〜3に記載のイットリアゾル等は、経時安定性が劣るため、実用に供することが困難であり、この点において改善の余地がある。   However, the yttria sols and the like described in Patent Documents 1 to 3 are inferior in stability over time, so that they are difficult to put into practical use, and there is room for improvement in this respect.

一方、特許文献4には、金属塩を含有する溶液に塩基性溶液を加えて金属水酸化物の沈殿を生成する工程と、前記の工程で得られた金属水酸化物の沈殿を溶液から分離する工程と、前記の分離された金属水酸化物を過酸化水素水中に分散し、得られた溶液を加熱処理する工程と、前記の加熱処理によって金属酸化物及び/又は金属過酸化物の微粒子を生成する工程と、を備えた前記の微粒子分散ゾルの製造方法が記載されている。   On the other hand, Patent Document 4 discloses a step of adding a basic solution to a solution containing a metal salt to form a metal hydroxide precipitate, and separating the metal hydroxide precipitate obtained in the above step from the solution. A step of dispersing the separated metal hydroxide in hydrogen peroxide water, heat-treating the resulting solution, and fine particles of metal oxide and / or metal peroxide by the heat treatment. And a process for producing the fine particle-dispersed sol comprising:

しかし、特許文献4には、使用する金属塩の種類として、亜鉛、アルミニウム、ニオブだけでなく、錫、ニッケル、銅、コバルト、カルシウム、マグネシウム、バリウム等の金属にも応用可能である旨が記載されているものの、イットリウムを含む希土類金属については、何ら記載されていない。
特開平5−155616号公報 特開平8−319114号公報 特開平5−222562号公報 特開2003−26422公報
However, Patent Document 4 describes that the metal salt used can be applied not only to zinc, aluminum, and niobium but also to metals such as tin, nickel, copper, cobalt, calcium, magnesium, and barium. However, there is no description of rare earth metals including yttrium.
JP-A-5-155616 JP-A-8-319114 JP-A-5-222562 JP2003-26422A

従って、本発明の主な目的は、長期間の経時安定性を示すイットリアゾルの製造方法を提供することにある。   Accordingly, a main object of the present invention is to provide a method for producing yttria sol that exhibits long-term stability over time.

本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の工程によりイットリアゾルを製造することによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies in view of the problems of the prior art, the present inventor has found that the above object can be achieved by producing yttria sol by a specific process, and has completed the present invention.

すなわち、本発明は、下記のイットリアゾルの製造方法に係る。   That is, the present invention relates to the following yttria sol production method.

1. 水酸化イットリウムと過酸化水素とを反応させることによりイットリアゾルを製造する方法において、
(イ)水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させることにより、前記水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオンが配位した生成物を得る第1工程、及び
(ロ)前記第1工程で得られた生成物に過酸化水素をさらに反応させることにより、イットリアゾルを得る第2工程
を含むことを特徴とするイットリアゾルの製造方法。
1. In a method for producing yttria sol by reacting yttrium hydroxide with hydrogen peroxide,
(B) a first step of obtaining a product in which a peroxo ion is coordinated to Y 3+ of the yttrium hydroxide by reacting yttrium hydroxide with hydrogen peroxide; and (b) obtained in the first step. A method for producing yttria sol, comprising a second step of obtaining yttria sol by further reacting the product with hydrogen peroxide.

2. 第1工程が、70℃以上80℃未満の温度下で行われる前記項1に記載の製造方法。   2. Item 2. The method according to Item 1, wherein the first step is performed at a temperature of 70 ° C or higher and lower than 80 ° C.

3. 第2工程が、80℃以上90℃以下の温度下で行われる前記項1に記載の製造方法。   3. Item 2. The method according to Item 1, wherein the second step is performed at a temperature of 80 ° C or higher and 90 ° C or lower.

4. 前記第1工程において、H22/Y23=1.5〜2.5のモル比で水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させる前記項1に記載の製造方法。 4). Item 2. The method according to Item 1, wherein in the first step, hydrogen peroxide is reacted with yttrium hydroxide at a molar ratio of H 2 O 2 / Y 2 O 3 = 1.5 to 2.5.

5. 前記第2工程において、H22/Y23=1.0〜3.0のモル比で水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させる前記項1に記載の製造方法。 5). Item 2. The production method according to Item 1, wherein in the second step, hydrogen peroxide is reacted with yttrium hydroxide at a molar ratio of H 2 O 2 / Y 2 O 3 = 1.0 to 3.0.

本発明の製造方法では、特定の2つの工程を有することから、長期間にわたって優れた分散性を有するイットリアゾルを簡便かつ確実に得ることができる。また、本発明の製造方法では、その製造条件によってはナノスケールの微粒子を得ることができる。例えば、中心径(D50)が20nm以下(特に10〜20nm)のイットリアゾルを製造することも可能である。   Since the production method of the present invention has two specific steps, an yttria sol having excellent dispersibility over a long period of time can be obtained simply and reliably. In the production method of the present invention, nanoscale fine particles can be obtained depending on the production conditions. For example, it is possible to produce yttria sol having a center diameter (D50) of 20 nm or less (particularly 10 to 20 nm).

本発明で得られたイットリアゾルの用途は限定されず、各種の目的に応じて適宜選択することができる。例えば、種々の耐火性物質、鋳造鋳型等を製造する際に使用する結合剤(バインダー)のほか、窓、自動車のフロントガラス、建築物の外壁等のコーティング剤としても使用することができる。   The use of the yttria sol obtained in the present invention is not limited and can be appropriately selected according to various purposes. For example, in addition to binders (binders) used in manufacturing various refractory materials and casting molds, they can also be used as coating agents for windows, automobile windshields, exterior walls of buildings, and the like.

本発明のイットリアゾルの製造方法は、水酸化イットリウムと過酸化水素とを反応させることによりイットリアゾルを製造する方法において、
(イ)水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させることにより、前記水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオンが配位した生成物を得る第1工程、及び
(ロ)前記第1工程で得られた生成物に過酸化水素をさらに反応させることにより、イットリアゾルを得る第2工程
を含むことを特徴とする。
(1)第1工程
第1工程では、水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させることにより、前記水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオン(過酸化物イオン)O2 2-が配位した生成物を得る。
The method for producing yttria sol of the present invention is a method for producing yttria sol by reacting yttrium hydroxide and hydrogen peroxide.
(B) a first step of obtaining a product in which a peroxo ion is coordinated to Y 3+ of the yttrium hydroxide by reacting yttrium hydroxide with hydrogen peroxide; and (b) obtained in the first step. The method further includes a second step of obtaining yttria sol by further reacting the product with hydrogen peroxide.
(1) First Step In the first step, peroxy ion (peroxide ion) O 2 2- is coordinated to Y 3+ of yttrium hydroxide by reacting yttrium hydroxide with hydrogen peroxide. Get things.

水酸化イットリウム及び過酸化水素
水酸化イットリウムは、公知又は市販のものを使用することができる。また、公知の製造方法によって得られるものを使用することもできる。
Known or commercially available yttrium hydroxide and yttrium hydrogen peroxide can be used. Moreover, what is obtained by a well-known manufacturing method can also be used.

本発明では、イットリウムイオン含有水溶液にアルカリを添加することにより得られる水酸化イットリウムも好適に用いることができる。より具体的には、イットリウム塩を水に溶解して得られる水溶液にアルカリを添加することによって得られる沈殿物を用いることができる。   In the present invention, yttrium hydroxide obtained by adding an alkali to an yttrium ion-containing aqueous solution can also be suitably used. More specifically, a precipitate obtained by adding an alkali to an aqueous solution obtained by dissolving an yttrium salt in water can be used.

この場合、イットリウム塩としては、水溶性のものであれば特に限定されず、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、ハロゲン化物(塩化物、臭化物等)等を使用することができる。より具体的には、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、酢酸イットリウム、塩化イットリウム等を使用することができる。これらの中でも、後の工程において不純物が混入しにくいという点で硝酸塩等が好ましい。   In this case, the yttrium salt is not particularly limited as long as it is water-soluble, and nitrates, sulfates, acetates, halides (chlorides, bromides, etc.) and the like can be used. More specifically, yttrium nitrate, yttrium sulfate, yttrium acetate, yttrium chloride, and the like can be used. Among these, nitrates and the like are preferable in that impurities are less likely to be mixed in later steps.

イットリウム塩を溶解するために使用する水としては、水道水、蒸留水、純水等を使用することができるが、不純物が少ないことから蒸留水、純水を用いるのが好ましい。   As water used for dissolving the yttrium salt, tap water, distilled water, pure water, or the like can be used, but it is preferable to use distilled water or pure water because there are few impurities.

イットリウムイオン含有水溶液中のイットリウムの濃度は、Y23濃度として1〜10g/L程度、好ましくは2〜8g/L程度、特に好ましくは3〜5g/L程度とすればよい。イットリウム塩の濃度が1g/L未満の場合には水酸化イットリウムの生産効率が悪くなるおそれがある。10g/Lを超える場合には、中和により生成する水酸化イットリウムの沈降性及びろ過性が良くないため、水酸化イットリウム中の不純物が多くなることがある。 The concentration of yttrium in the yttrium ion-containing aqueous solution may be about 1 to 10 g / L, preferably about 2 to 8 g / L, particularly preferably about 3 to 5 g / L as the Y 2 O 3 concentration. When the concentration of the yttrium salt is less than 1 g / L, the production efficiency of yttrium hydroxide may be deteriorated. If it exceeds 10 g / L, the precipitation and filterability of yttrium hydroxide produced by neutralization is not good, and thus impurities in yttrium hydroxide may increase.

アルカリとしては、イットリウム塩水溶液を中和できるものであれば特に限定されない。例えば、アンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化カリウム等を使用することができる。これらの中でも、水酸化イットリウム中に残留する不純物が少なくなるという点で、アンモニアを用いるのが好ましい。   The alkali is not particularly limited as long as it can neutralize an aqueous yttrium salt solution. For example, ammonia, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be used. Among these, it is preferable to use ammonia in that the impurities remaining in yttrium hydroxide are reduced.

アルカリの形態も特に限定されず、粉末で使用してもよいし、溶液として使用してもよい。その中でも、溶液として用いるのが好ましく、溶液としては水溶液が好ましい。   The form of the alkali is not particularly limited, and may be used as a powder or as a solution. Among these, it is preferable to use as a solution, and an aqueous solution is preferable as the solution.

アルカリを水溶液として使用する際の濃度は、イットリウムイオン含有水溶液から沈殿物が形成できる限り限定されない。例えば、20〜30重量%程度とすればよい。   The concentration when using alkali as an aqueous solution is not limited as long as a precipitate can be formed from an aqueous solution containing yttrium ions. For example, it may be about 20 to 30% by weight.

イットリウム塩を水に溶解することにより、通常は酸性のイットリウムイオン含有水溶液が得られる。そこにアルカリを添加することにより、この水溶液を中和することができる。この中和により、水酸化イットリウムが沈殿する。   By dissolving an yttrium salt in water, an acidic yttrium ion-containing aqueous solution is usually obtained. This aqueous solution can be neutralized by adding alkali thereto. By this neutralization, yttrium hydroxide precipitates.

アルカリの添加量は限定されないが、中和後のpHが8.6〜9.5程度となるようにすることが望ましい。pHが8.6未満の場合には、溶液中のイットリウム塩が水酸化物になる割合が低くなることがある。pHが9.5を超える場合には、経済的に不利になるおそれがある。   The amount of alkali added is not limited, but it is desirable that the pH after neutralization is about 8.6 to 9.5. When the pH is less than 8.6, the ratio of the yttrium salt in the solution to a hydroxide may be low. When pH exceeds 9.5, there exists a possibility of becoming disadvantageous economically.

この中和は室温で行うことができる。また、必要に応じて撹拌下に中和を行うことができる。撹拌下に中和を行うことにより、効率良く中和できるのでより好ましい。   This neutralization can be carried out at room temperature. Moreover, neutralization can be performed with stirring as necessary. It is more preferable to carry out neutralization with stirring, since neutralization can be performed efficiently.

中和が完了した後、例えば10〜20時間程度静置し、水酸化イットリウムを自然沈降させることが好ましい。   After neutralization is completed, it is preferable to stand for about 10 to 20 hours, for example, to naturally precipitate yttrium hydroxide.

このようにして得られた水酸化イットリウムは、そのまま第1工程に使用することもできるし、洗浄した後に第1工程に使用することもできる。水酸化イットリウム中の不純物を除去するという点で、洗浄した後に第1工程に供することが好ましい。例えば、ろ過を行った後、水を添加することにより洗浄を行うことができる。ろ過を行う前に、上澄み液を除去すれば、ろ過の工程が短時間で済む(効率良くろ過を行うことができる)。水酸化イットリウムを洗浄する場合、その回数、使用する純水の量などは限定されず、当業者が適宜選択することができる。   The yttrium hydroxide thus obtained can be used in the first step as it is, or can be used in the first step after being washed. In terms of removing impurities in yttrium hydroxide, it is preferable to use the first step after washing. For example, after filtration, washing can be performed by adding water. If the supernatant is removed before the filtration, the filtration process can be completed in a short time (efficient filtration can be performed). When washing yttrium hydroxide, the number of times, the amount of pure water to be used, and the like are not limited and can be appropriately selected by those skilled in the art.

本発明では、水酸化イットリウムは、固体のまま使用しても良いが、特に水酸化イットリウムを水に分散してなる水分散液として用いることが好ましい。例えば、上記のイットリウムイオン含有水溶液から得られる水酸化イットリウム含有ウェットケーキに水を添加し、これにより得られる水分散液を好適に用いることができる。   In the present invention, yttrium hydroxide may be used as a solid, but is particularly preferably used as an aqueous dispersion obtained by dispersing yttrium hydroxide in water. For example, an aqueous dispersion obtained by adding water to an yttrium hydroxide-containing wet cake obtained from the yttrium ion-containing aqueous solution can be suitably used.

水分散液を用いる場合の水酸化イットリウム濃度は特に制限されないが、一般的にはY23換算で0.1〜1.0重量%、特に0.5〜0.6重量%とすることが望ましい。 The concentration of yttrium hydroxide in the case of using an aqueous dispersion is not particularly limited, but is generally 0.1 to 1.0% by weight, particularly 0.5 to 0.6% by weight in terms of Y 2 O 3. Is desirable.

本発明では、過酸化水素は、市販品を使用することもできる。特に、過酸化水素を水に溶解してなる水溶液(過酸化水素水)を好適に用いることができる。この場合の濃度は限定的ではないが、通常は1〜10重量%程度、特に2〜5重量%とすることが好ましい。   In the present invention, a commercially available hydrogen peroxide can be used. In particular, an aqueous solution (hydrogen peroxide solution) obtained by dissolving hydrogen peroxide in water can be preferably used. The concentration in this case is not limited, but is usually about 1 to 10% by weight, particularly 2 to 5% by weight.

水酸化イットリウムと過酸化水素との反応
水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させることにより、前記水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオンO2 2-(過酸化物イオン)が配位した生成物を得る。
Reaction of yttrium hydroxide and hydrogen peroxide By reacting yttrium hydroxide with hydrogen peroxide, a product in which peroxo ion O 2 2- (peroxide ion) is coordinated to Y 3+ of yttrium hydroxide. Get.

両者の反応は、水酸化イットリウムと過酸化水素とを混合すれば良い。例えば、水酸化イットリウムを水に分散してなる水分散液に過酸化水素水を添加し、攪拌混合すれば良い。   For both reactions, yttrium hydroxide and hydrogen peroxide may be mixed. For example, hydrogen peroxide solution may be added to an aqueous dispersion obtained by dispersing yttrium hydroxide in water and mixed with stirring.

水酸化イットリウムと過酸化水素との配合比率は、水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオンが配位できるように設定すれば良いが、特にモル比でH22/Y23=1.5〜2.5となるように調整することが望ましい。H22/Y23が1.5未満の場合には、水酸化イットリウムのイットリウム原子にペルオキソイオンを十分に配位させることができなくなるおそれがある。H22/Y23(モル比)が2.5を超える場合、生成したゾル中にH22が残留するおそれがある。 The blending ratio of yttrium hydroxide and hydrogen peroxide may be set so that the peroxo ion can be coordinated to Y 3+ of yttrium hydroxide, but particularly H 2 O 2 / Y 2 O 3 = 1 in terms of molar ratio. It is desirable to adjust so that it may become 5-2.5. If H 2 O 2 / Y 2 O 3 is less than 1.5, the peroxo ion may not be sufficiently coordinated with the yttrium atom of yttrium hydroxide. When H 2 O 2 / Y 2 O 3 (molar ratio) exceeds 2.5, H 2 O 2 may remain in the generated sol.

第1工程における反応温度も限定的ではないが、通常は70℃以上80℃未満とすることが望ましい。反応温度が70℃未満の場合は、ペルオキソイオンをY3+に配位させるのに長時間を必要とすることがある。反応温度が80℃以上の場合は、ペルオキソイオンの配位及び水素イオンの放出によるイットリアゾルの生成が同時に進行するため、反応の制御が難しく、均一な品質特性を持ったイットリアゾルを製造できなくなるおそれがある。 Although the reaction temperature in the first step is not limited, it is usually desirable that the reaction temperature be 70 ° C. or higher and lower than 80 ° C. When the reaction temperature is less than 70 ° C., it may take a long time to coordinate the peroxo ion to Y 3+ . When the reaction temperature is 80 ° C. or higher, the yttria sol is generated simultaneously by the coordination of peroxo ions and the release of hydrogen ions, making it difficult to control the reaction and making it impossible to produce yttria sols with uniform quality characteristics. There is a fear.

また、反応時間は、反応温度等により適宜決定することができるが、一般的には0.5〜2時間、特に1〜1.5時間とすることが望ましい。
(2)第2工程
第2工程では、前記第1工程で得られた生成物に過酸化水素をさらに反応させることにより、イットリアゾルを得る。
The reaction time can be appropriately determined depending on the reaction temperature or the like, but generally it is preferably 0.5 to 2 hours, particularly 1 to 1.5 hours.
(2) Second Step In the second step, yttria sol is obtained by further reacting the product obtained in the first step with hydrogen peroxide.

第2工程では、前記生成物に過酸化水素を添加することによって、主として次のようなメカニズムによりイットリアゾルが生成する。すなわち、過酸化水素の添加により、水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオンが配位した生成物を解膠させるとともに、前記生成物から水素イオンを放出させることにより、イットリアゾルが生成する。これにより、経時的安定性の優れたイットリアゾルを再現性良く得ることができる。 In the second step, yttria sol is produced mainly by the following mechanism by adding hydrogen peroxide to the product. That is, by adding hydrogen peroxide, a product in which a peroxo ion is coordinated to Y 3+ of yttrium hydroxide is peptized, and a hydrogen ion is released from the product, thereby generating an yttria sol. Thereby, it is possible to obtain a yttria sol having excellent temporal stability with good reproducibility.

過酸化水素としては、第1工程で使用するものと同様のものを使用することができる。過酸化水素は、前記第1工程で得られる生成物(反応系)にそのまま添加することが好ましい。   As the hydrogen peroxide, the same hydrogen peroxide as that used in the first step can be used. Hydrogen peroxide is preferably added as it is to the product (reaction system) obtained in the first step.

前記生成物と過酸化水素との配合比率は、上記作用が生じるように設定すれば良いが、通常はモル比でH22/Y23=1.0〜3.0、特に1.5〜2.5となるよう調整することが望ましい。H22/Y23が1.0未満の場合には、水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオンが配位した生成物の解膠と水素イオンの放出によるイットリアゾルの生成を十分にできなくなるおそれがある。また、H22/Y23(モル比)が3.0を超える場合、生成したゾル中にH22が残留するおそれがある。 The blending ratio of the product and hydrogen peroxide may be set so that the above-described effect occurs, but usually the molar ratio is H 2 O 2 / Y 2 O 3 = 1.0 to 3.0, particularly 1 It is desirable to adjust so that it may become 5-2.5. When H 2 O 2 / Y 2 O 3 is less than 1.0, sufficient production of yttria sol is achieved by peptization of the product in which peroxo ions are coordinated to Y 3+ of yttrium hydroxide and release of hydrogen ions. There is a risk that it will not be possible. Also, if the H 2 O 2 / Y 2 O 3 (the molar ratio) exceeds 3.0, H 2 O 2 in the resulting sol may remain.

第2工程における反応温度も限定的ではないが、一般的には80℃以上90℃以下とすることが望ましい。反応温度が80℃未満の場合は、反応速度が遅くなることがある。反応温度が90℃を超える場合は、過酸化水素自体の反応が進むことにより、水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオンが配位した生成物の酸化が起こり、粒径の大きなゾルが生成し、分散性が低下するおそれがある。 Although the reaction temperature in the second step is not limited, it is generally desirable that the reaction temperature is 80 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. When the reaction temperature is less than 80 ° C., the reaction rate may be slow. When the reaction temperature exceeds 90 ° C., the reaction of hydrogen peroxide itself proceeds to oxidize the product in which the peroxo ion is coordinated to Y 3+ of yttrium hydroxide, thereby generating a sol having a large particle size. The dispersibility may be reduced.

また、反応時間は、反応温度等により適宜決定することができるが、一般的には5〜10時間とすることが望ましい。   Moreover, although reaction time can be suitably determined by reaction temperature etc., generally it is desirable to set it as 5 to 10 hours.

第2工程の反応は、基本的には、反応液が懸濁状態から均一な半透明状になった時点でほぼ完了する。この変化は目視で確認することが可能である。反応液を常温まで冷却した後、ろ過、遠心分離、限外ろ過等の公知の固液分離法に従ってイットリアゾルを回収すれば良い。この場合、反応液の液相を含む形態でイットリアゾルを回収することもできる。例えば、反応液をろ過した後、限外ろ過することにより、濃度(Y23換算)5重量%以下の分散液とすることができる。 The reaction in the second step is basically almost completed when the reaction solution becomes uniform and translucent from the suspended state. This change can be confirmed visually. After cooling the reaction solution to room temperature, the yttria sol may be recovered according to a known solid-liquid separation method such as filtration, centrifugation, or ultrafiltration. In this case, the yttria sol can be recovered in a form containing the liquid phase of the reaction solution. For example, after filtering the reaction solution, ultrafiltration can be performed to obtain a dispersion having a concentration (Y 2 O 3 conversion) of 5% by weight or less.

本発明の製造方法で得られるイットリアゾルは、一般的にその粒径は10〜100nmの範囲にある。また、その中心径D50は20nm以下(特に10〜20nm)であることが好ましい。また、本発明で得られるイットリアゾルは、長期安定性に優れており、例えば3ヶ月保管後であってもゲル化せず(凝集せず)、良好な分散状態を維持することができる。 The yttria sol obtained by the production method of the present invention generally has a particle size in the range of 10 to 100 nm. Further, the center diameter D 50 is preferably 20nm or less (in particular: 10 to 20 nm). Moreover, the yttria sol obtained in the present invention is excellent in long-term stability. For example, even after storage for 3 months, the yttria sol does not gel (aggregates) and can maintain a good dispersed state.

以下に実施例を示し、本発明の特徴を一層明確にする。なお、本発明は、これら実施例の範囲に限定されるものではない。   Examples are given below to further clarify the features of the present invention. In addition, this invention is not limited to the range of these Examples.

実施例1
硝酸イットリウム水溶液(Y23として15.13g含有)100gに純水を添加し、4Lとした。この時のpHは1.96であった。これに25%アンモニア水溶液65.51gを添加して中和し、水酸化イットリウムを生成させた。この時のpHは9.23であった。この溶液を12時間静置後、上澄み液を除去し、ろ過を行った。その後、200mlの純水を用いた洗浄を5回行い、水酸化イットリウム中の不純物を除去し、ウェットケーキ259.17gを得た。
Example 1
Pure water was added to 100 g of an aqueous yttrium nitrate solution (containing 15.13 g as Y 2 O 3 ) to make 4 L. The pH at this time was 1.96. This was neutralized by adding 65.51 g of a 25% aqueous ammonia solution to produce yttrium hydroxide. The pH at this time was 9.23. The solution was allowed to stand for 12 hours, and then the supernatant was removed and filtered. Thereafter, washing with 200 ml of pure water was performed 5 times to remove impurities in the yttrium hydroxide to obtain 259.17 g of a wet cake.

このウェットケーキ100gをビーカーに入れ、純水を添加し1Lとした。これを15分間攪拌し、水酸化イットリウムを均一に分散させた。これに35%過酸化水素水5.0gを水50mlに溶解させたものを添加した後(H22/Y23モル比=2.0)、75℃に加温し、1時間攪拌・保持することにより、水酸化イットリウム中のイットリウム原子にペルオキソイオンを十分に配位させた。 100 g of this wet cake was put into a beaker, and pure water was added to make 1 L. This was stirred for 15 minutes to uniformly disperse yttrium hydroxide. To this was added a solution of 5.0 g of 35% hydrogen peroxide solution in 50 ml of water (H 2 O 2 / Y 2 O 3 molar ratio = 2.0), and then heated to 75 ° C. for 1 hour. By stirring and holding, the peroxo ion was sufficiently coordinated to the yttrium atom in the yttrium hydroxide.

次に、この溶液に35%過酸化水素水5.0gを水50mlに溶解させたものを添加した後(H22/Y23モル比=2.0)、85℃に加温し、7時間攪拌・保持することにより、水酸化イットリウム中のイットリウム原子にペルオキソイオンを配位させたものを解膠するとともに水素イオンを放出させ、イットリアゾルを生成させた。得られた溶液は、半透明状であり、目視により完全にイットリアゾルになっていることが確認された。 Next, a solution of 5.0 g of 35% hydrogen peroxide solution in 50 ml of water was added to this solution (H 2 O 2 / Y 2 O 3 molar ratio = 2.0), and then heated to 85 ° C. Then, by stirring and holding for 7 hours, the yttrium atom in yttrium hydroxide coordinated with a peroxo ion was peptized and hydrogen ions were released to produce an yttria sol. The obtained solution was translucent and was confirmed to be completely yttria sol by visual observation.

この後、室温まで冷却した後、ろ紙(孔径:1μm)、メンブランフィルター(孔径:1.0μm)でろ過した。そして、メンブランフィルター(孔径:0.025μm)で限外ろ過することにより濃縮し、イットリアゾル177.74g(Y23として、約5.8g含有)を得た。 Then, after cooling to room temperature, it filtered with the filter paper (pore diameter: 1 micrometer) and the membrane filter (pore diameter: 1.0 micrometer). Then, a membrane filter (pore diameter: 0.025 .mu.m) was concentrated by ultrafiltration with, (as Y 2 O 3, from about 5.8g containing) yttria sol 177.74g was obtained.

得られたイットリアゾルの粒度分布を図1に示す。これより、粒径が約10〜80nmで中心径(D50)が約15nmのイットリアゾルが得られることがわかる。 The particle size distribution of the obtained yttria sol is shown in FIG. This shows that an yttria sol having a particle size of about 10 to 80 nm and a center diameter (D 50 ) of about 15 nm can be obtained.

実施例2
実施例1で得られたイットリアゾル100gを室温で3ヶ月間保管し、ゾルの状態を観察したところ、ゲル化は認められず、安定したイットリアゾルであることを確認した。
Example 2
When 100 g of the yttria sol obtained in Example 1 was stored at room temperature for 3 months and the state of the sol was observed, no gelation was observed and it was confirmed that the yttria sol was stable.

実施例1で得られたイットリアゾルの粒度分布を示す図である。2 is a graph showing the particle size distribution of yttria sol obtained in Example 1. FIG.

Claims (5)

水酸化イットリウムと過酸化水素とを反応させることによりイットリアゾルを製造する方法において、
(イ)水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させることにより、前記水酸化イットリウムのY3+にペルオキソイオンが配位した生成物を得る第1工程、及び
(ロ)前記第1工程で得られた生成物に過酸化水素をさらに反応させることにより、イットリアゾルを得る第2工程
を含むことを特徴とするイットリアゾルの製造方法。
In a method for producing yttria sol by reacting yttrium hydroxide with hydrogen peroxide,
(B) a first step of obtaining a product in which a peroxo ion is coordinated to Y 3+ of the yttrium hydroxide by reacting yttrium hydroxide with hydrogen peroxide; and (b) obtained in the first step. A method for producing yttria sol, comprising a second step of obtaining yttria sol by further reacting the product with hydrogen peroxide.
第1工程が、70℃以上80℃未満の温度下で行われる請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the first step is performed at a temperature of 70 ° C or higher and lower than 80 ° C. 第2工程が、80℃以上90℃以下の温度下で行われる請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the second step is performed at a temperature of 80 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. 前記第1工程において、H22/Y23=1.5〜2.5のモル比で水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させる請求項1に記載の製造方法。 2. The method according to claim 1, wherein in the first step, hydrogen peroxide is reacted with yttrium hydroxide at a molar ratio of H 2 O 2 / Y 2 O 3 = 1.5 to 2.5. 前記第2工程において、H22/Y23=1.0〜3.0のモル比で水酸化イットリウムに過酸化水素を反応させる請求項1に記載の製造方法。 2. The production method according to claim 1, wherein in the second step, hydrogen peroxide is reacted with yttrium hydroxide at a molar ratio of H 2 O 2 / Y 2 O 3 = 1.0 to 3.0.
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