JP2006206426A - 層状チタン酸ナノシート有機溶媒分散液 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物質に対する親和性が高く、かつナノスケールの厚さを持つチタン化合物が有機溶媒中に十分に分散してなる、チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液を提供する。
【解決手段】有機カチオン、好ましくは炭素数２以上の炭化水素基を有する、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、第４級アンモニウム水酸化物、及び第４級ホスホニウム水酸化物から選ばれる１種以上の化合物に由来する有機カチオンを含有する層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液である。
【選択図】なし

Description

本発明は、層状チタン酸ナノシート有機溶媒分散液に関する。詳しくは、有機物質に対する親和性が高い有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートが有機溶媒中に分散してなる、無色透明の層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液に関する。

チタン化合物は、セラミックスや複合酸化物等の原料や光触媒材料等として、工業的に広く用いられている。このチタン化合物には各種の形態があるが、チタン含有液は、一般にチタン化合物が微細に分散しているため、触媒として用いる際に高活性のものが得られるという利点がある。
また、チタン化合物の中には、厚さがナノスケールのシートを形成するものがある。チタン化合物ナノシートは層状チタン化合物をソフト化学的な処理により結晶構造の基本単位である層にまで剥離することにより得られ、分子レベルの厚み（ｎｍレベル）に対して横方向にはその数百倍以上のサイズ（μｍレベル）をもち、高表面積であることから、各種用途への応用が期待される。

チタン含有水溶液の製造方法として、アミン類とチタンアルコキシドとの混合液に５〜５０倍の量の水を反応させる方法（特許文献１参照）が知られている。
しかしながら、この方法で得られるチタン溶液は、水溶液であるために、得られたチタン含有水溶液は水には良好な分散性を示すものの、有機化合物への分散性はよくない。このため、触媒として用いる場合、分散性が悪く、活性が低いという欠点があった。殊に、有機反応の多くは有機溶媒中で行われるため、有機溶媒中での分散性向上が求められていた。また、このチタン溶液を乾燥して得られるチタン化合物は、親水性が高く有機物質との親和性が低いために、有機物質に配合する場合の分散性の向上が求められていた。

一方、チタン含有原料を高温で焼成し、塩酸水溶液と更に第４級アンモニウムイオンを反応させる、レピドクロサイト型と呼ばれる層状チタン酸化物の製造方法（非特許文献１参照）が報告されている。
この方法は、具体的には、まずＣｓ₂ＣＯ₃：ＴｉＯ₂（モル比）＝１：５．２の混合粉末を８００℃で２０時間焼成して、レピドクロサイト型層状チタン酸化物であるＣｓ_0.7Ｔｉ_1.825□_0.175Ｏ₄（□は空孔）を合成し、この粉末を１モル／Ｌ程度の塩酸水溶液中で攪拌することで、層状構造を維持したまま、層間のＣｓイオンを全て水素イオンに入れ換えて、Ｈ_0.7Ｔｉ_1.825□_0.175Ｏ₄・Ｈ₂Ｏの組成をもつ水素型物質に誘導する。次いで、これに塩基物質であるテトラブチルアンモニウムヒドロキシドを含む溶液を作用させ、層間に上記塩基物質をインターカレートさせ、コロイド液を得る方法である。
しかしながら、この方法も水系媒体中での反応であって、得られるコロイド液は水系コロイド液であり、有機溶媒中での分散性については、なんら言及されていない。

また、チタンアルコキシドの加水分解と重縮合を、第４級アルキルアンモニウムヒドロキシド等の存在下で行い、アナターゼ型ポリアニオン層をもつ層状チタン酸ナノシート水溶液を製造する方法（非特許文献２参照）が報告されている。
しかしながら、この方法で用いる第４級アルキルアンモニウムヒドロキシドは、メチル基又はペンチル基を有する化合物であり、得られる層状チタン酸ナノシート水溶液は有機化合物に対する分散性が悪く、有機反応への適用性が悪いという欠点があった。

特許第３５０２９０４号明細書 佐々木高義，「新しいナノ素材：酸化物ナノシートコロイド」，色材協会誌，２００３年，第７６巻，第１０号，ｐ．３９１−３９６ A. Chemseddine, T. Moritz, "Nanostructuring Titania: Control over Nanocrystal Structure, Size, Shape, and Organization" Eur. J. Inorg. Chem. 1999, 235-245

本発明は、有機物質に対する親和性が高いチタン酸ナノシートが有機溶媒中に分散してなる、チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液を提供することを課題とする。

本発明者らは、有機カチオンを含有する層状チタン酸ナノシートが、有機物質に対する親和性が高く、有機溶媒中に十分に分散し、無色透明の有機溶媒分散液を形成し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液、特に、有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートが、炭素数２以上の炭化水素基を有する、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、第４級アンモニウム水酸化物、及び第４級ホスホニウム水酸化物から選ばれる１種以上の化合物に由来する有機カチオンを含有する有機溶媒分散液、を提供する。

本発明によれば、有機物質に対する親和性が高い有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートが、有機溶媒中に十分に分散してなる、無色透明の層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液を提供できる。

本発明の層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液は、有機溶媒中に、有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートが十分に分散してなるものである。
ここで層状チタン酸ナノシートは、チタンを中心として６個の酸素が配位した８面体構造を基本ユニットとし、このユニットが平面状に並んだ構造を有する。本発明において、層状チタン酸ナノシートは、具体的には３チタン酸、４チタン酸、５チタン酸、６チタン酸、レピドクロサイト型等の構造を有するチタン酸ナノシートを包含する。
前記有機カチオンとしては、好ましくは、炭素数２以上の炭化水素基を有する、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、第４級アンモニウム水酸化物、及び第４級ホスホニウム水酸化物から選ばれる１種以上の化合物に由来する有機カチオンが挙げられる。
本発明の層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液は、前記有機カチオンを形成する化合物と、チタン源と、有機溶媒を混合することにより製造することができる。

（アミン）
本発明で用いられる第１級アミン、第２級アミン、及び第３級アミンとしては、炭素数２〜１８、好ましくは炭素数４〜１０のアルキル基を有する脂肪族アミン、炭素数６〜１８、好ましくは炭素数６〜１０の芳香族アミンが挙げられる。
より具体的には、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ペンチルアミン、ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルベンジルアミン等が好ましく挙げられる。また、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の置換アミン類も用いることができる。
これらの中では、ヘキシルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルベンジルアミンから選ばれる１種以上が特に好ましい。
前記アミンは、単独で又は２種以上を混合して用いることができる。

（第４級アンモニウム水酸化物及び第４級ホスホニウム水酸化物）
本発明で用いられる第４級アンモニウム水酸化物及び第４級ホスホニウム水酸化物は、下記式（１）で表される化合物が好ましい。

式（１）中、Ａは窒素原子又はリン原子であり、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数２〜１０の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、ヒドロキシアルキル基又はアルコキシアルキル基、又は炭素数６〜１８個のアリール基又はヒドロキシアリール基を示す。
アルキル基及びヒドロキシアルキル基のＲ¹〜Ｒ⁴は、それぞれ独立して、炭素数２〜８の直鎖状又は分岐鎖状ものが好ましく、炭素数２〜６個のものが特に好ましい。
アリール基又はヒドロキシアリール基のＲ¹〜Ｒ⁴は、それぞれ独立して、炭素数６〜１２のものが好ましい。
置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、アルコシキ基、アミノ基、ニトロ基等が挙げられる。

第４級アンモニウム水酸化物としては、炭素数２〜６のアルキル基を有するテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドが好ましく、具体的には、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムムヒドロキシド、及びテトラペンチルアンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上が特に好ましい。

また、第４級ホスホニウム水酸化物としては、テトラエチルホスホニウムヒドロキシド、テトラプロピルホスホニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、テトラペンチルホスホニウムヒドロキシド、及びテトラヘキシルホスホニウムヒドロキシド等の炭素数２〜８のアルキル基を有するテトラアルキルホスホニウムヒドロキシド；テトラフェニルホスホニウムヒドロキシド；エチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、ブチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、ペンチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、２−ジメチルアミノエチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド、メトキシメチルトリフェニルホスホニウムヒドロキシド等のトリフェニルホスホニウムヒドロキシドが挙げられる。
これらの中では、テトラエチルホスホニウムヒドロキシド、テトラプロピルホスホニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、及びテトラペンチルホスホニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上が特に好ましい。
前記の第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、第４級アンモニウム水酸化物、及び第４級ホスホニウム水酸化物から選ばれる少なくとも１種の化合物は、ナノシート生成の観点から、濃度９ｍｍｏｌ／Ｌの水溶液におけるｐＨが９以上であることが好ましい。

（チタン源）
チタン源としては、加水分解により水酸化チタンを生成するチタン化合物が好ましい。ここで、水酸化チタンは、Ｔｉ（ＯＨ）₂、Ｔｉ（ＯＨ）₃、Ｔｉ（ＯＨ）₄又はＨ₄ＴｉＯ₄なる組成式を有するものを包含する。
このようなチタン化合物としては、チタンアルコキシド及びチタン塩が挙げられる。
チタンアルコキシドとしては、チタンテトラエトキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を混合して用いることができるが、一般的な入手のし易さ、取り扱い性の観点からチタンテトライソプロポキシドが好ましい。チタンアルコキシドは、水と混合することにより、又は水との混合後、加熱することにより水酸化チタンを生成することができる。

チタン塩としては、四塩化チタン、三塩化チタン、二塩化チタン等の塩化チタン、硫酸チタン、硫酸チタニル、硝酸チタニル等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を混合して用いることができるが、一般的に入手しやすく、チタン原料として汎用される四塩化チタン、硫酸チタン、及び硫酸チタニルから選ばれる１種以上がより好ましい。
チタン塩は、水と混合することにより、又は水との混合後、加熱することにより水酸化チタンを生成することができるが、その際、更にアルカリを共存させてもよい。水酸化チタンを生成させる際に共存させるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類水酸化物が挙げられる。更にはアンモニアや上記アミン類もアルカリとして使用することができる。これらの中では、入手のし易さ、取り扱い性の観点から、アルカリ金属水酸化物、アンモニア及びアミン類がより好ましい。アルカリの添加量は、チタン塩水溶液のｐＨが２以上となる量、より好ましくはｐＨが４以上となる量が好ましい。

これらのチタン源は、水及び／又はチタン源と相溶性の高い溶媒に溶解しておいてもよい。かかる溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソペンチルアルコール等のアルコールが挙げられる。
加水分解において加える水分量は、水酸化チタンを得るために必要な量以上であればよいが、チタン源の質量に対して５〜５０倍の質量が好ましく、１０〜１５倍の質量がより好ましい。
加水分解の温度及び時間は、用いるチタン源に応じ、適宜選択することができる。
なお、チタンとともに、他の元素、例えば、バナジウム、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等を共存させ、複合化することもできる。

（有機溶媒）
本発明に用いることができる有機溶媒は、特に限定されないが、極性を有する有機溶媒が好ましい。かかる有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソペンチルアルコール等のアルコール、アセトン、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート等の含酸素有機溶媒、及びアセトニトリル等の含窒素有機溶媒が挙げられる。使用するアミン類の有するアルキル基の炭素数が多い場合、より低極性の有機溶媒に対しても透明な分散液を得ることができる。

本発明の層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液は、前記の第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、第４級アンモニウム水酸化物、及び第４級ホスホニウム水酸化物から選ばれる１種以上の化合物（以下、総称して「アミン類等」という）、チタン源、及び有機溶媒を混合することにより得ることができる。有機溶媒は予めアミン類等と混合しておいてもよく、あるいはアミン類等とチタン源を混合した後、混合してもよい。また、アミン類等とチタン源を混合した後、水を除去し、改めて有機溶媒と混合する方法によっても得ることができる。
アミン類等の含水溶液とチタン源とを混合する場合の、Ｔｉ／アミン類等のモル比は、反応効率の観点から、その上限が、好ましくは５以下、より好ましくは３．０以下、更に好ましくは２．５以下、特に好ましくは１．５以下であり、その下限が、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．２以上である。
具体的には、以下に示す第１態様及び第２態様等を挙げることができる。

（第１態様）
第１態様は、アミン類等の含水溶液とチタン源とを混合し、その後有機溶媒と混合する方法である。
アミン類等の含水溶液には、アミン類等の溶解を容易にするため、有機溶媒が含有されていてもよい。かかる有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソペンチルアルコール等のアルコールが好ましい。
混合液中のチタン濃度は、酸化チタン（ＴｉＯ₂）換算で０．０１〜１５質量％が好ましく、０．０５〜１０質量％がより好ましく、０．０５〜５質量％が更に好ましい。

アミン類等の含水溶液とチタン源の混合に際し、チタン化合物の白濁を生じることがあるが、継続的に攪拌を行うことで無色透明な液が得られる。
チタン源を混合する際の温度は、特に限定されないが、２〜２００℃で有機カチオン含有層状チタン酸のナノシートが生成する。長鎖アミン類等の安定性の観点から、１０〜１５０℃がより好ましく、２０〜１００℃が更に好ましい。反応時間は０．１〜２０時間が好ましく、１〜１０時間がより好ましい。
また、層構造を発達させるために、アミン類等とチタン源を混合した後に、更に５０〜２００℃で水熱合成を行ってもよい。
得られた分散液に有機溶媒を添加することにより、無色透明の有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液が得られる。なお、有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートの合成後、乾燥により水又は溶媒を除去し、改めて有機溶媒を混合することで、製造の際に用いた有機溶媒と異なる有機溶媒に分散した、有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液を製造することもできる。
分散液中のチタン濃度は、酸化チタン（ＴｉＯ₂）換算で０．０１〜１５質量％が好ましく、０．０５〜１０質量％がより好ましく、０．０５〜５質量％が更に好ましい。

（第２態様）
第２態様は、アミン類等とチタン源を予め混合しておき、その後、水を混合してチタン含有水溶液を製造し、更に有機溶媒と混合する方法である。
アミン類等及びチタン源の混合物に水を加える際、水の量はチタンが分解するのに必要な量であればよい。添加する水の量は、アミン類等及びチタン源の混合物の質量に対して５〜５０倍の質量が好ましく、１０〜１５倍の質量がより好ましい。水を添加する温度は、特に限定はされないが２〜２００℃が好ましく、２０〜１００℃がより好ましい。また、水の滴下時間は、０．０１〜５時間が好ましく、０．０２〜２時間がより好ましい。更に、水の添加後、０．１〜２０時間の熟成を行うことが好ましい。
得られた有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートを、前記第１態様と同様に、有機溶媒と混合することにより、無色透明の有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液を得ることができる。

層構造をもつチタン酸ナノシートの生成は、Ｘ線回折、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察等により確認することができる。
本発明において、Ｘ線回折により、層間隔はカチオンサイズが大きくなるにしたがって増大することが確認されており、有機カチオンは層間に存在しているものと考えられる。このことから、特に炭素数２以上の有機カチオンを含有する層状チタン酸ナノシートが、有機溶媒への分散性を良好にしているものと推定される。

以下の実施例及び比較例において、「％」は特記しない限り「質量％」である。
実施例１
イソプロピルアルコール１０ｍＬにチタンテトライソプロポキシド３３．５４ｇ（１１８ｍｍｏｌ）を溶解させてチタン源を得た。
１０％テトラブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液（和光純薬工業株式会社製）３５２．８８ｇ（テトラブチルアンモニウムヒドロキシド：１３６ｍｍｏｌ）を室温下、攪拌しながら、前記チタン源を徐々に滴下した。滴下とともにチタン源は加水分解して白濁するが、攪拌を続けるとやがて無色透明溶液となった。このときのＴｉＯ₂換算濃度は約２％であり、Ｔｉ／テトラブチルアンモニウムヒドロキシドのモル比は０．８７であった。
得られた無色透明溶液をガラス板上に数滴滴下し、乾燥させた膜を用いてＸ線回折分析を行った。その結果、図１に示すＸ線回折パターンが得られた。このＸ線パターンでは、ｄ値で１６．６０（角度２θで５．３２°）付近に主ピーク（第１ピーク）が認められ、次いで第２ピークがｄ＝８．５６（１０．３３°）付近に、第３ピークがｄ＝５．７１（１５．５１°）付近に認められた。第１ピークに対して第２ピーク、第３ピークのｄ値はそれぞれ約１／２及び１／３になっていることから層構造であることが確認でき、第１ピークの層間距離がテトラブチルアンモニウムヒドロキシドの分子サイズに相当することより、層間に有機カチオンが挟まれた構造と推定された。また、無色透明溶液をラマン分光分析した結果、層状チタン酸（レピドクロサイト型層状酸化チタン）に特有の２７８ｃｍ^-1、４４２ｃｍ^-1、７０２ｃｍ^-1付近にピークが得られた。
前記無色透明溶液を、真空乾燥機を用いて６０℃で乾燥し、白色粉体を得た。この粉体０．１ｇに対して水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフランの各溶媒を９．９ｇ添加して攪拌した。攪拌後の様子を目視観察した結果、全ての溶液で透明溶液となっており、チタン酸ナノシートが十分に分散した分散溶液が得られたことを確認できた。

実施例２
イソプロピルアルコール１０ｍＬにチタンテトライソプロポキシド０．３４ｇ（１．１８ｍｍｏｌ）を溶解させてチタン源を得た。
ジメチルオクチルアミン０．２１ｇ（１．３６ｍｍｏｌ）を水２５ｇ及びイソプロピルアルコール１２５ｇの混合溶媒に溶解させ、室温下攪拌しながら、前記チタン源を徐々に滴下した。滴下直後より、溶液は白濁したが、攪拌を続け無色透明溶液を得た。このときのＴｉＯ₂換算濃度は０．０６％であり、Ｔｉ／ジメチルオクチルアミンのモル比は０．８７であった。
この溶液について、ラマン分光分析を行った結果、層状チタン酸（レピドクロサイト型層状酸化チタン）に類似するピークが得られた。
前記無色透明溶液を、実施例１と同様に乾燥して得た白色粉体を用いて、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフランの各溶媒との分散性を評価した結果、全ての溶液で透明溶液となっており、チタン酸ナノシートが十分に分散した分散溶液が得られたことを確認できた。

比較例１
イソプロピルアルコール１０ｍＬにチタンテトライソプロポキシド３３．５４ｇ（１１８ｍｍｏｌ）を溶解させてチタン源を得た。
２５％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド４９．５９ｇ（１３６ｍｍｏｌ）に蒸留水を添加して全体を１５０ｇとした。これに前記チタン源を徐々に滴下した。滴下とともにチタン源は加水分解して白濁するが、攪拌を続けるとやがて無色透明溶液となった。
得られた溶液についてＸ線回折分析を行った結果、層構造を示すX線回折パターンが得られ、生成したチタン酸が層間に有機カチオンを挟んだ層構造であることが確認できた。
前記無色透明溶液を、実施例１と同様に乾燥して得た白色粉体を用いて、実施例１と同様にして分散性を評価した。その結果、水への分散性は良好なものの、有機溶媒中では全く分散せず、沈降した状態であった。

実施例３
四塩化チタン１．１８ｍｍｏｌ（０．２２ｇ）を蒸留水１５０ｇに氷冷しながら溶解し、溶解後、室温になるまで放置した。その後、５％アンモニア水をｐＨが７になるまで添加し、水酸化チタンを得た。
水酸化チタンを濾別、洗浄後、再度蒸留水１５０ｇを添加し、攪拌しながら１０％テトラブチルアンモニウムヒドロキシド溶液３．５３ｇ（１．３６ｍｍｏｌ）を添加した。攪拌を続けると、無色透明溶液になった。このときのＴｉＯ₂換算濃度は０．０６％であり、Ｔｉ／テトラブチルアンモニウムヒドロキシドのモル比は０．８７であった。
この溶液について、ラマン分光分析を行った結果、層状チタン酸（レピドクロサイト型層状酸化チタン）に類似するピークが得られた。
前記無色透明溶液を、実施例１と同様に乾燥して得た白色粉体を用いて、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネートの各溶媒との分散性を評価した結果、全ての溶液で透明溶液となっており、チタン酸ナノシートが十分に分散した分散溶液が得られたことを確認できた。

実施例４
イソプロピルアルコール１０ｍＬにチタンテトライソプロポキシドを０．３４ｇ（１．１８ｍｍｏｌ）を溶解させてチタン源を得た。
４０％テトラブチルホスホニウムヒドロキシド溶液０．９４ｇ（１．３６ｍｍｏｌ）を水１５０ｇに溶解させ、室温下攪拌しながら、前記チタン源を徐々に滴下した。滴下直後より、溶液は白濁したが、攪拌を続け無色透明溶液を得た。このときのＴｉＯ₂換算濃度は０．０６％であり、Ｔｉ／テトラブチルホスホニウムヒドロキシドのモル比は０．８７であった。
得られた無色透明溶液をガラス板上に数滴滴下し、乾燥させた膜を用いてＸ線回折分析を行った。その結果、ｄ値で１８．２８（角度２θで４．８３°）付近に主ピーク（第１ピーク）が認められ、次いで第２ピークがｄ＝９．３５（９．４５°）付近に、第３ピークがｄ＝６．２４（１４．１９°）付近に認められた。第１ピークに対して第２ピーク、第３ピークのｄ値はそれぞれ約１／２及び１／３になっていることから、生成したチタン酸が層間に有機カチオンを挟んだ層構造であることが確認できた。また、無色透明溶液をラマン分光分析した結果、層状チタン酸（レピドクロサイト型層状酸化チタン）に特有の２７８ｃｍ^-1、４４２ｃｍ^-1、７０２ｃｍ^-1付近にピークが得られた。
前記無色透明溶液を、実施例１と同様に乾燥して得た白色粉体を用いて、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフランの各溶媒との分散性を評価した結果、全ての溶液で透明溶液となっており、チタン酸ナノシートが十分に分散した分散溶液が得られたことを確認できた。

実施例５
四塩化チタン１．１８ｍｍｏｌ（０．２２ｇ）を蒸留水１５０ｇに氷冷しながら溶解し、溶解後、室温になるまで放置した。その後、５％アンモニア水をｐＨが７になるまで添加し、水酸化チタンを得た。
水酸化チタンを濾別、洗浄後、再度蒸留水１５０ｇを添加し、攪拌しながら８％テトラエチルホスホニウムヒドロキシド溶液２．７９ｇ（１．３６ｍｍｏｌ）を添加した。攪拌を続けると、無色透明溶液になった。このときのＴｉＯ₂換算濃度は０．０６％であり、Ｔｉ／テトラエチルホスホニウムヒドロキシドのモル比は０．８７であった。
この溶液について、ラマン分光分析を行った結果、層状チタン酸（レピドクロサイト型層状酸化チタン）に類似するピークが得られた。
前記無色透明溶液を、実施例１と同様に乾燥して得た白色粉体を用いて、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネートの各溶媒との分散性を評価した結果、全ての溶液で透明溶液となっており、チタン酸ナノシートが十分に分散した分散溶液が得られたことを確認できた。

本発明の層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液は、有機物質に対する親和性が高い有機カチオン含有チタン酸ナノシートが有機溶媒中に十分に分散してなる、無色透明液であって、高活性触媒等としての利用が期待できる。

実施例１で得られた層状チタン酸の層構成を示すＸ線回折パターンである。

Claims (8)

1. 有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートの有機溶媒分散液。
2. 有機カチオン含有層状チタン酸ナノシートが、炭素数２以上の炭化水素基を有する、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、第４級アンモニウム水酸化物、及び第４級ホスホニウム水酸化物から選ばれる１種以上の化合物に由来する有機カチオンを含有する、請求項１に記載の有機溶媒分散液。
3. 第１級アミン、第２級アミン、又は第３級アミンが、炭素数４以上の炭化水素基を有するアミンである、請求項２に記載の有機溶媒分散液。
4. 炭素数が４以上の炭化水素基を有するアミンが、ヘキシルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジメチルオクチルアミン、及びジメチルベンジルアミンから選ばれる１種以上である、請求項３に記載の有機溶媒分散液。
5. 第４級アンモニウム水酸化物が、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムムヒドロキシド、及びテトラペンチルアンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上である、請求項２に記載の有機溶媒分散液。
6. 第４級ホスホニウム水酸化物が、テトラエチルホスホニウムヒドロキシド、テトラプロピルホスホニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、及びテトラペンチルホスホニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上である、請求項２に記載の有機溶媒分散液。
7. 有機溶媒が、極性有機溶媒である、請求項１〜６のいずれかに記載の有機溶媒分散液。
8. 極性有機溶媒が、含酸素有機溶媒及び含窒素有機溶媒から選ばれる少なくとも１種である、請求項７に記載の有機溶媒分散液。

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