JP2007290885A - Method for producing inorganic particle - Google Patents

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Izumi Taniguchi
泉 谷口
Takeo Yabu
武夫 藪
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for producing an inorganic particle by which the particle diameter of the inorganic particle can be smaller. <P>SOLUTION: The method for producing the inorganic particle has a pyrolyzing and primary firing step by heating a raw material solution containing a metal compound and a decomposable additive. It is preferable, but not necessary to be regarded as a restriction, that the decomposable additive has lower pyrolyzing temperature than that of the metal composition. It is preferable, but not necessary to be regarded as a restriction, that the decomposable additive contains at least any one of ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium formate, ammonium nitrate, ammonium carbonate, ammonium sulfate and urea. It is preferable, but not necessary to be regarded as a restriction, that pyrolysis and primary firing are performed in the range of 400°C or higher and 1,800°C or lower. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、無機物粒子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing inorganic particles.

近年、電子材料、医薬・化粧品、触媒等の幅広分野ではナノオーダーの粒子を製造する技術へのニーズが高まっている。例えば、プラズマディスプレイに使用されている蛍光材料では、蛍光粒子を数十ナノメートルのサイズにすることにより、解像度を飛躍的に向上させるだけでなく、光の散乱を減らしエネルギー効率を高めることもできる。   In recent years, there is a growing need for technologies for producing nano-order particles in a wide range of fields such as electronic materials, pharmaceuticals / cosmetics, and catalysts. For example, in fluorescent materials used in plasma displays, the size of fluorescent particles can be tens of nanometers, which not only dramatically improves resolution but also reduces light scattering and increases energy efficiency. .

また、固体酸化物燃料電池やリチウム二次電池の電極および電解質材料では、材料として用いられる無機物粒子をナノオーダーにまで微細化すると、比表面積が増加し、電子やイオンの拡散距離を短くすることができ、バルク材料よりもはるかに優れた電子導電性やイオン伝導性を得ることができる。   In addition, in the electrodes and electrolyte materials of solid oxide fuel cells and lithium secondary batteries, when the inorganic particles used as materials are made finer to the nano order, the specific surface area increases and the diffusion distance of electrons and ions decreases. Therefore, it is possible to obtain electronic conductivity and ion conductivity far superior to those of bulk materials.

ナノオーダーの無機物粒子を製造する従来の技術としては、例えばメカノケミカル法(例えば下記非特許文献1、2参照)、ゾルゲル法(例えば下記非特許文献3、4参照)、水熱合成法(例えば下記非特許文献5、6参照)、塩添加噴霧熱分解法(例えば下記特許文献1、2参照)、静電噴霧熱分解法(例えば下記非特許文献7、8参照)が挙げられる。   Examples of conventional techniques for producing nano-order inorganic particles include mechanochemical methods (see, for example, the following Non-Patent Documents 1 and 2), sol-gel methods (see, for example, the following Non-Patent Documents 3 and 4), hydrothermal synthesis methods (for example, Non-patent documents 5 and 6 below), salt-added spray pyrolysis method (for example, see patent documents 1 and 2 below), and electrostatic spray pyrolysis method (for example, see non-patent documents 7 and 8 below).

しかしながら、上記のメカノケミカル法は、出発原料として炭酸塩や酸化物等の粉末を用いるため、これらの粉末を分子レベルで均一に混合するには長時間(数十時間程度)の粉砕操作が必要になると共に、その後、材料を結晶化させるために高温での焼成操作も必要となる。さらに、この方法でナノ粒子を合成するには、原料粉末に塩化ナトリウムを添加する必要があり、粉砕後それを水洗で取り除かなければならず、製造工程が多段になると共に、添加した塩化ナトリウムを完全には除去できないという問題もある。   However, since the above mechanochemical method uses powders such as carbonates and oxides as starting materials, a long pulverization operation (about several tens of hours) is required to uniformly mix these powders at the molecular level. At the same time, a baking operation at a high temperature is required to crystallize the material. Furthermore, in order to synthesize nanoparticles by this method, it is necessary to add sodium chloride to the raw material powder. After grinding, it must be removed by washing with water, and the manufacturing process becomes multi-stage. There is also a problem that it cannot be completely removed.

また、上記ゾルゲル法は、合成を液相で行うため組成制御は容易であるが粒子の結晶性が低く、得られた粒子を高温で焼成しなければならない。これにより、粒子の成長がおきる。更に、合成プロセスが多段操作であるため、連続合成が困難である。   In the sol-gel method, composition control is easy because the synthesis is performed in a liquid phase, but the crystallinity of the particles is low, and the obtained particles must be fired at a high temperature. This causes particle growth. Furthermore, since the synthesis process is a multistage operation, continuous synthesis is difficult.

また、上記水熱合成法は、比較的低温で高結晶性の無機物粒子を合成することができるが、原料を化学量論組成で調製しても、合成した材料の組成はそれよりも大きくずれるため、組成の精密制御が非常に困難である。   In addition, the hydrothermal synthesis method can synthesize highly crystalline inorganic particles at a relatively low temperature. However, even if the raw material is prepared with a stoichiometric composition, the composition of the synthesized material deviates more than that. Therefore, precise control of the composition is very difficult.

また、上記塩添加噴霧熱分解法は、原料溶液に多量の塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム又は硝酸カリウムをフラックスとして添加し、これを高温で噴霧熱分解し、得られた粉体を水洗することで20〜50nm程度の無機物粒子を合成できる点において有用であるが、水洗による添加したフラックスの除去に非常に手間が掛かり、また完全に添加した物質を除去できないという問題もある。   The salt-added spray pyrolysis method involves adding a large amount of sodium chloride, potassium chloride, sodium nitrate or potassium nitrate as a flux to the raw material solution, spray pyrolyzing it at a high temperature, and washing the resulting powder with water. Although it is useful in that it can synthesize inorganic particles of about 20 to 50 nm, there is a problem that it takes much time to remove the added flux by washing and the added substance cannot be completely removed.

また、上記静電噴霧熱分解法は、合成原理において噴霧熱分解法と同様であるが、原料溶液の噴霧に静電気力を利用しており、原料溶液濃度が数mmol/l、噴霧液流量が数ml/h程度の条件であれば最終的に数十ナノメートル程度の無機物粒子を得ることができる。しかしながら、原料溶液濃度が非常に低くかつ噴霧液流量が非常に少ないため、製造速度が非常に遅いという問題がある。   The electrostatic spray pyrolysis method is similar to the spray pyrolysis method in the synthesis principle, but uses electrostatic force for spraying the raw material solution, the raw material solution concentration is several mmol / l, and the spray liquid flow rate is If the condition is about several ml / h, finally, inorganic particles of about several tens of nanometers can be obtained. However, since the raw material solution concentration is very low and the spray liquid flow rate is very small, there is a problem that the production rate is very slow.

なお本発明者らは、既に噴霧熱分解法(例えば下記特許文献3、非特許文献9参照)及びその改良された噴霧熱分解法(非特許文献10〜13参照)につき発表を行っている。これらのうち非特許文献10〜13は、特許法第30条第1項を適用できるものと考えられる。   In addition, the present inventors have already announced the spray pyrolysis method (see, for example, Patent Document 3 and Non-Patent Document 9 below) and the improved spray pyrolysis method (see Non-Patent Documents 10 to 13). Of these, Non-Patent Documents 10 to 13 are considered to be applicable to Patent Act Article 30 (1).

特開2003−19427号公報JP 2003-19427 A 特開2004−161533号公報JP 2004-161533 A 特開2004−339028号公報JP 2004-339028 A T.ITO,Q.Zhang,F.Saito、Powder Technology,143−144(2004),170〜173T. T. et al. ITO, Q. Zhang, F.M. Saito, Powder Technology, 143-144 (2004), 170-173. Y.Shi,J.Ding,H.Yin,J.Alloys Com.,308(2000),290〜295Y. Shi, J. et al. Ding, H.C. Yin, J .; Alloys Com. 308 (2000) 290-295 B.J.Hwang,R.Santhanam,D.G.Liu,J.Power Sources,97−98(2001),443〜446B. J. et al. Hwang, R.A. Santanam, D.A. G. Liu, J .; Power Sources, 97-98 (2001), 443-446. H.−C.Yu,K.−Z.Fung,T.C.GuO,W.−L.Chang,Electrochimica Acta,50(2004),811〜816H. -C. Yu, K .; -Z. Fung, T .; C. GuO, W.M. -L. Chang, Electrochimica Acta, 50 (2004), 811-816. Y.Hakuta,H.Ura,H.Hayashi,K.Arai,Mater.Lett.,59(2005),1387〜1390Y. Hakuta, H .; Ura, H .; Hayashi, K .; Arai, Mater. Lett. , 59 (2005), 1387 to 1390 R.Viswanathan,R.B.Gupta,J.Super.Fluids,27(2003),187〜193R. Viswanathan, R.A. B. Gupta, J. et al. Super. Fluids, 27 (2003), 187-193 T.Doi,Y.Iriyama,T.Abe,Z.Ogumi,Chem.Mater.,17(2005),1580〜1582T. T. et al. Doi, Y .; Iriyama, T .; Abe, Z .; Ogumi, Chem. Mater. , 17 (2005), 1580 to 1582 I.W.Lenggoro,K.Okuyama,J.F.de la Mora,N.Tohge,J.Aerosol Sci.,31(2000),121〜136I. W. Lenggoro, K .; Okuyama, J. et al. F. de la Mora, N.M. Tohge, J .; Aerosol Sci. , 31 (2000), 121-136 I.Taniguchi,Ind.Eng.Chem.Res.,44(2005),6560〜6565I. Taniguchi, Ind. Eng. Chem. Res. , 44 (2005), 6560-6565 藪武夫,東京工業大学大学院理工学研究科・化学工学専攻・平成17年度修士論文発表会要旨集,平成18年2月13日Takeo Tsuji, Tokyo Institute of Technology Graduate School of Science and Engineering, Department of Chemical Engineering, 2005 Master Thesis Presentation, February 13, 2006 藪武夫,東京工業大学大学院理工学研究科・化学工学専攻・平成17年度修士論文発表会,平成18年2月17日Takeo Tsuji, Tokyo Institute of Technology Graduate School of Science and Engineering, Department of Chemical Engineering, 2005 Master Thesis Presentation, 17 February 2006 藪武夫,谷口泉,化学工学会第71年会研究発表講演要旨集,講演番号:P324,2006Takeo Tsuji, Izumi Taniguchi, Abstracts of the 71st Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, Lecture Number: P324, 2006 I.Taniguchi,T.Yabu,Lithium Battery International Meeting,Abstract No.105,Biarritz, France, June 18−23,2006I. Taniguchi, T .; Yabu, Lithium Battery International Meeting, Abstract No. 105, Biarritz, France, June 18-23, 2006

しかしながら、上記特許文献3、非特許文献9に記載の噴霧熱分解法においては、未だ無機物粒子の粒径をより小さくする必要がある。   However, in the spray pyrolysis method described in Patent Document 3 and Non-Patent Document 9, it is still necessary to make the particle size of the inorganic particles smaller.

そこで本発明は、上記課題を鑑み、新規な無機物粒子の製造方法を提供することを目的とする。   Then, in view of the said subject, this invention aims at providing the manufacturing method of a novel inorganic particle.

上記課題を解決するための一手段としての無機物粒子の製造方法は、金属化合物及び分解性添加剤を含む原料溶液を加熱、熱分解及び一次焼成を行う工程を有する。ここで「分解性添加剤」とは金属化合物よりも低い熱分解温度を有する化合物をいう。またこれに限定されるわけではないが、分解性添加剤は、例えば塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、尿素等のアンモニウム化合物を含むことが好ましい。また、これに限定されるわけではないが、熱分解及び一次焼成は、400℃以上1800℃以下の範囲内で行うことが望ましい。   A method for producing inorganic particles as a means for solving the above-described problem includes a step of heating, pyrolyzing, and primary firing a raw material solution containing a metal compound and a degradable additive. Here, the “degradable additive” refers to a compound having a thermal decomposition temperature lower than that of a metal compound. Although not limited thereto, the degradable additive preferably contains an ammonium compound such as ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium formate, ammonium nitrate, ammonium carbonate, ammonium sulfate, or urea. Although not limited to this, it is desirable that the thermal decomposition and primary firing be performed within a range of 400 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower.

また、本手段において、限定されるわけではないが、分解性添加剤を含む原料溶液を加熱し、熱分解及び一次焼成を行う工程の後に、二次焼成する工程を有することが望ましく、この二次焼成する工程は、100℃以上700℃以下の範囲内で行うことがより望ましい。   Further, in this means, although not limited, it is desirable to include a step of secondary firing after the step of heating the raw material solution containing the decomposable additive to perform thermal decomposition and primary firing. More preferably, the next firing step is performed within a range of 100 ° C. to 700 ° C.

また、本手段において、限定されるわけではないが、原料溶液において、金属化合物の金属成分の濃度の合計は0.0001mol/l以上10mol/l以下の範囲内にあることが望ましく、また、限定されるわけではないが原料溶液において、分解性添加剤の濃度は、金属化合物の金属成分の濃度の合計の2倍以上100倍以下の範囲内にあることが望ましい。   In this means, although not limited, the total concentration of the metal components of the metal compound in the raw material solution is desirably in the range of 0.0001 mol / l or more and 10 mol / l or less. However, in the raw material solution, the concentration of the decomposable additive is preferably in the range of 2 to 100 times the total concentration of the metal components of the metal compound.

以上、本発明により、新規な無機物粒子の製造方法を提供することができる。   As described above, the present invention can provide a novel method for producing inorganic particles.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes and is not limited to the embodiments shown below.

本実施形態に係る無機物粒子の製造方法は、原料溶液を調製する工程、原料溶液を霧状態の液滴にして熱分解及び一次焼成を行う工程を有し、また二次焼成を行う工程を有している場合がある。   The method for producing inorganic particles according to the present embodiment includes a step of preparing a raw material solution, a step of performing pyrolysis and primary firing using the raw material solution as mist droplets, and a step of performing secondary firing. May have.

なお、目的物たる無機物粒子としては、LiMn、LiCoO,LiMCo1−x(M=Ni,Mn), LiMPO(M=Fe,Mn,Co,Ni),LiNiVO,LiCoNi1−yVO,LiMMn2−x(M=Co,Cr,Al,Mg,Zn,Ni,Fe),LiNiMn1−x, LiNi1−x−yCo(M=Mn,Mg,Al,Ga),Li[NiCo1−2xMn]O,MnV, LiTi12,CuO, Gd,Al,ZnO,ZrO,TiO,SnO,CeO,SiO,MgO,Fe,NiO,Y,PdO,PbO,Co,Mn,BaO,PuO,V,MoO,WO,Eu,YBaCu7−x,YBaCu,La−Sr−Cu−O,Tl−Ca−BaCu−O,(Bi,Pb)−Sr−Ca−Cu−O,MRuO(M=Sr,La),MRu7−x(M=Bi,Pb,Y,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm),BiCaSrCu,BiCaSrCu,ZnO−TiO, ZrO−SiO, MgAl,CoMo,CoMoO,CoAl,CuCr,PbCr,Pb(Zr,Ti)O,LaSr1−xMnO,LnSr1−xCoO(Ln=La,Nd,Gd),LnSr1−xCoFe1−y3−δ(La,Sm,Nd.Gd), LaSr1−xGaMg1−y3−δ, Mullite(3Al−2SiO),Mn−Zn ferrite, BaFe1219,Ba0.86Ca0.14TiO,BaTiO,BaZn1/3Nb2/3,PbMg1/3Nb2/3,SrTiO,PbTiO,ZnSiO,ZrSn1−xTiO,NiO−SDC(samaria−doped ceria),NiO−CGO(gadorinia−doped ceria),GdFe12,BaFe1219 ,NiFe,SrTiO,LaAlO Eu−doped Y, Eu−doped(YGd), CdWO,ZnWO,CaWO,SrWO,LaPO,Ce−doped LaPO, Eu−doped LaPO,Ce−Tb−doped LaPO,Eu−doped(Gd1−x,YAl12,YAlO,YAl,YSiO,Ce1−xTbMgAl1119などがある。無機物粒子は酸化物に限定されない。このほか、硫化物としてはZnS,CdS,CuS,CuInS,CaLa、窒化物としてはSi,BN,AlN ,その他にSiCなどを使用することができる。   In addition, as the inorganic particles as the object, LiMn2O4LiCoO2, LiMxCo1-xO2(M = Ni, Mn), LiMPO4(M = Fe, Mn, Co, Ni), LiNiVO4, LiCoyNi1-yVO4, LiMxMn2-xO4(M = Co, Cr, Al, Mg, Zn, Ni, Fe), LiNixMn1-xO2, LiNi1-xyCoxMyO2(M = Mn, Mg, Al, Ga), Li [NixCo1-2xMnx] O2, MnV2O6, Li4Ti5O12, CuO, Gd2O3, Al2O3, ZnO, ZrO2, TiO2, SnO2, CeO2, SiO2, MgO, Fe2O3, NiO, Y2O3, PdO, PbO, Co3O4, Mn3O4, BaO, PuO, V2O5, MoO3, WO3, Eu2O3, YBa2Cu3O7-x, YBa2Cu4O8, La-Sr-Cu-O, Tl-Ca-BaCu-O, (Bi, Pb) -Sr-Ca-Cu-O, MRuO3(M = Sr, La), M2Ru2O7-x(M = Bi, Pb, Y, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm), Bi2CaSr2Cu2Ox, Bi2Ca2Sr2Cu3Ox, ZnO-TiO2, ZrO2-SiO2, MgAl2O4, Co2Mo3O8, CoMoO4, CoAl2O4, CuCr2O4, PbCr2O4, Pb (Zr, Ti) O3, LaxSr1-xMnO3, LnxSr1-xCoO3(Ln = La, Nd, Gd), LnxSr1-xCoyFe1-yO3-δ (La, Sm, Nd. Gd), LaxSr1-xGayMg1-yO3-δ, Mullite (3Al2O3-2SiO2), Mn-Zn ferrite, BaFe12O19, Ba0.86Ca0.14TiO3, BaTiO3, BaZn1/3Nb2/3O3, PbMg1/3Nb2/3O3, SrTiO3, PbTiO3, Zn2SiO4, ZrxSn1-xTiO4, NiO-SDC (samaria-doped ceria), NiO-CGO (gadolinia-doped ceria), Gd3Fe5O12, BaFe12O19 , NiFe2O4, SrTiO3, LaAlO3, Eu-doped Y2O3, Eu-doped (YGd)2O3, CdWO4, ZnWO4, CaWO4, SrWO4, LaPO4, Ce-doped LaPO4, Eu-doped LaPO4, Ce-Tb-doped LaPO4, Eu-doped (GdxY1-x)2O3, Y3Al5O12, YAlO3, Y4Al2O9, Y2SiO5, Ce1-xTbxMgAl11O19and so on. The inorganic particles are not limited to oxides. In addition, as sulfides, ZnS, CdS, CuS, CuInS2, CaLa2S4As nitride, Si3N4, BN, AlN 3, SiC, etc. can be used.

原料溶液は、無機物粒子の組成成分となる金属(以下「原料金属」という。)の化合物(金属無機化合物、金属有機化合物、金属錯体等を含む。以下「金属化合物」という。)及び分解性添加剤を溶媒に溶解させることで調製する。原料金属としては特に限定されるわけではないが、例えば上記列挙した無機物粒子の原料となるリチウム(Li)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、バナジウム(V)、チタン(Ti)、イットリウム(Y)等を好適に用いることができる。またこの化合物の具体的な例としては、限定されるわけではないが金属無機化合物であれば例えば硝酸塩、酢酸塩、ギ酸塩、塩化物、オキシ塩化物等を採用することができ、その水和物も採用できる。また、金属有機化合物であれば、限定されるわけではないが金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等を採用することができる。金属錯体であれば、種々の配位子を有する金属錯体を採用することができる。またもちろん、本原料溶液においては原料金属が異なる複数の金属化合物を含むこともあり、これは製造の目的物たる無機物粒子の組成により選択される。この場合、金属化合物は無機物粒子中における金属の化学量論比となるよう調製する。   The raw material solution includes a metal (hereinafter referred to as “raw metal”) compound (including a metal inorganic compound, a metal organic compound, a metal complex, etc., hereinafter referred to as “metal compound”) and a decomposable addition that are constituent components of inorganic particles. Prepare by dissolving the agent in a solvent. The raw material metal is not particularly limited. For example, lithium (Li), chromium (Cr), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), iron ( Fe), aluminum (Al), magnesium (Mg), zinc (Zn), vanadium (V), titanium (Ti), yttrium (Y), and the like can be suitably used. Specific examples of this compound include, but are not limited to, metal inorganic compounds such as nitrates, acetates, formates, chlorides, oxychlorides, etc., and their hydration Things can also be adopted. Moreover, if it is a metal organic compound, although it does not necessarily limit, a metal alkoxide, metal acetylacetonate, a metal carboxylate, etc. are employable. If it is a metal complex, the metal complex which has a various ligand is employable. Of course, the raw material solution may contain a plurality of metal compounds having different raw metal materials, and this is selected depending on the composition of the inorganic particles that are the object of production. In this case, the metal compound is prepared so as to have a stoichiometric ratio of the metal in the inorganic particles.

また、本金属化合物の濃度としては、限定されるわけではないが、金属成分の合計が0.0001 mol/l以上10 mol/l以下であることが好ましい。また、0.001 mol/l以上5mol/l以下であることがより好ましい。金属成分の合計が0.0001mol/l以上10mol/l以下であると、適量の分解性添加剤を添加することにより、それを添加しない場合より小さなサイズの粒子を合成できるという利点があり、金属成分の合計が0.001mol以上5mol/l以下であればその利点がより顕著となる。   Further, the concentration of the present metal compound is not limited, but the total of the metal components is preferably 0.0001 mol / l or more and 10 mol / l or less. Further, it is more preferably 0.001 mol / l or more and 5 mol / l or less. When the total of the metal components is 0.0001 mol / l or more and 10 mol / l or less, there is an advantage that by adding an appropriate amount of degradable additive, particles having a smaller size can be synthesized than without adding the metal component. If the total of the components is 0.001 mol or more and 5 mol / l or less, the advantage becomes more remarkable.

分解性添加剤は、金属化合物より低い熱分解温度を有するものをいう。これは金属化合物と反応しない化合物が好ましい。分解性添加剤は、特に限定されるわけではないが例えば塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、尿素等のアンモニウム化合物を好適に用いることができる。また、この濃度範囲としては限定されるわけではないが、例えば、原料溶液に含まれる金属成分の合計濃度に対し、2倍以上100倍以下であることが望ましい。また4倍以上50倍以下であることがより望ましい。分解性添加剤の濃度が金属化合物の金属成分の合計の濃度の2倍以上100倍以下であると、添加剤を添加しない場合よりも微細な粒子が合成できるという利点があり、4倍以上50倍以下であるとこの利点がより顕著となる。   Degradable additives refer to those having a lower thermal decomposition temperature than metal compounds. This is preferably a compound that does not react with the metal compound. The degradable additive is not particularly limited, and for example, ammonium compounds such as ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium formate, ammonium nitrate, ammonium carbonate, ammonium sulfate, and urea can be suitably used. Further, the concentration range is not limited. For example, the concentration range is preferably 2 to 100 times the total concentration of metal components contained in the raw material solution. Moreover, it is more desirable that it is 4 times or more and 50 times or less. When the concentration of the decomposable additive is 2 times or more and 100 times or less of the total concentration of the metal components of the metal compound, there is an advantage that fine particles can be synthesized as compared with the case where no additive is added, and 4 times or more and 50 times. This advantage becomes more conspicuous when the ratio is less than twice.

原料溶液における溶媒としては、金属化合物と分解性添加剤を溶解させるものである限り限定されるわけではないが、水やメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチレングリコール、エチレンオキシド、トリエタノールアミン、キシレン、アセトン等の非水系溶媒を好適に用いることができる。   The solvent in the raw material solution is not limited as long as it dissolves the metal compound and the degradable additive, but water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, ethylene glycol, ethylene oxide, and triethanol Nonaqueous solvents such as amine, xylene, and acetone can be suitably used.

原料溶液を霧状態の液滴にして熱分解及び一次焼成を行う工程は、原料溶液を細かな液滴である霧状態とし、これに熱を加えて分解し、焼成を行う工程であり、霧状態とする方法としては限定されるわけではないが例えば超音波噴霧器を用いる方法、二流体ノズルや加圧ノズルを用いる方法、回転ディスクを用いる方法を好適に用いることができ、熱分解及び一次焼成を行う方法としては限定されるわけではないが例えばガスバーナー加熱、電気抵抗加熱、マイクロ波加熱あるいはレーザー加熱を好適に用いることができる。   The process of performing pyrolysis and primary firing with the raw material solution as droplets in a mist state is a step in which the raw material solution is made into a mist state that is fine droplets, decomposed by applying heat to this, and fired. For example, a method using an ultrasonic sprayer, a method using a two-fluid nozzle or a pressure nozzle, and a method using a rotating disk can be suitably used. The method of performing is not limited, but for example, gas burner heating, electric resistance heating, microwave heating or laser heating can be suitably used.

霧状態における液滴の粒径としては、限定されるわけではないが0.01μm以上500μm以下の範囲にあることが望ましい。液滴の粒径が0.01μm以上500μm以下であれば分解性添加剤の添加量にも依存するがナノサイズの粒子の大量合成を可能にするという利点を有する。   The particle size of the droplets in the fog state is not limited, but is desirably in the range of 0.01 μm to 500 μm. If the particle size of the droplets is 0.01 μm or more and 500 μm or less, there is an advantage that a large amount of nano-sized particles can be synthesized although it depends on the addition amount of the degradable additive.

また、熱分解及び一次焼成を行う工程における温度としては、目的物たる無機物粒子の組成に依存するが、400℃以上1800℃以下の範囲にあることが好ましい。また、600℃以上1500℃以下の範囲にあることがより好ましい。温度を400℃以上とすることにより添加物を分解させ、引き続き一次焼成を行なわせてより結晶性の良い目的物たる無機物粒子を得ることが出来るという利点があり、600℃以上とすることによりこの利点がより顕著となる。また、温度を1800℃以下とすることにより、一次焼成後に得られた目的物たる無機物粒子のさらなる熱分解を抑制するという利点があり、1500℃以下とすることでこの効果がより顕著となる。   Further, the temperature in the step of performing thermal decomposition and primary firing is preferably in the range of 400 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower, although it depends on the composition of the inorganic particles as the target. Moreover, it is more preferable that it is in the range of 600 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. There is an advantage that the additive can be decomposed by setting the temperature to 400 ° C. or higher, and then primary firing can be performed to obtain inorganic particles that are the target of better crystallinity. The benefits are more pronounced. Moreover, there exists an advantage of suppressing the further thermal decomposition of the inorganic particle which is the target object obtained after primary baking by setting temperature as 1800 degrees C or less, and this effect becomes more remarkable by setting it as 1500 degrees C or less.

また、熱分解および一次焼成を行う工程における雰囲気ガスとしては、目的物たる無機物粒子が酸化物の場合は空気、酸素、あるいはそれらと窒素、アルゴン等の不活性ガスの混合ガスを用いることができる。非酸化物の場合、空気、酸素、或いはその混合ガス以外であれば、限定されない。例えば、窒素、水素、ヘリウム、アルゴン、及びその混合ガス等を用いることができる。   Further, as the atmospheric gas in the process of performing thermal decomposition and primary firing, air, oxygen, or a mixed gas of these and an inert gas such as nitrogen or argon can be used when the target inorganic particles are oxides. . In the case of a non-oxide, it is not limited as long as it is other than air, oxygen, or a mixed gas thereof. For example, nitrogen, hydrogen, helium, argon, a mixed gas thereof, or the like can be used.

また、熱分解させる方法における時間としても、目的物たる無機物粒子の組成に依存し、限定されるわけではないが10秒以上であることが好ましい。また、2分以上であることがより好ましい。10秒以上とすることにより添加剤が分解し最終的に結晶性の良い目的物たる無機物粒子が得られるという利点を有し、2分以上とすることでこの利点がより顕著となる。   Further, the time for the thermal decomposition method depends on the composition of the inorganic particles as the target and is not limited, but is preferably 10 seconds or longer. Moreover, it is more preferable that it is 2 minutes or more. By setting it for 10 seconds or more, the additive is decomposed, and finally, inorganic particles which are the target of good crystallinity can be obtained. By setting the time for 2 minutes or more, this advantage becomes more remarkable.

二次焼成を行う工程は、上記熱分解及び一次焼成を行う工程により得られた無機物粒子に残存する分解性添加剤を除去するための工程であって、焼成することができる限りにおいて特段に限定されないがガスバーナー加熱、電気抵抗加熱、マイクロ波加熱、レーザー加熱等を用いることができる。なお二次焼成を行う工程は、分解性添加剤が分解し消失しているときは省略することも可能である。   The step of performing secondary firing is a step for removing the degradable additive remaining in the inorganic particles obtained by the steps of performing the above thermal decomposition and primary firing, and is particularly limited as long as it can be fired. However, gas burner heating, electrical resistance heating, microwave heating, laser heating, or the like can be used. The step of performing the secondary firing can be omitted when the degradable additive is decomposed and disappears.

なお、この焼成する工程の温度は、組成によっても異なるが100℃以上700℃以下の範囲にあることが好ましい。また、300℃以上500℃以下の範囲にあることがより好ましい。100℃以上とすることで残存する分解性添加剤を除去することができるという利点があり、300℃以上とすることでこの利点がより顕著となる。また、700℃以下とすることで目的物たる無機物粒子の結晶粒子の成長を抑えるという利点を有し、500℃以下とすることでこの利点がより顕著となる。   In addition, although the temperature of this baking process changes with compositions, it is preferable that it exists in the range of 100 to 700 degreeC. Moreover, it is more preferable that it exists in the range of 300 degreeC or more and 500 degrees C or less. There exists an advantage that the decomposable additive which remains can be removed by setting it as 100 degreeC or more, and this advantage becomes more remarkable by setting it as 300 degreeC or more. Moreover, it has the advantage that it suppresses the growth of the crystal grain of the inorganic particle which is a target object by setting it as 700 degrees C or less, and this advantage becomes more remarkable by setting it as 500 degrees C or less.

また、二次焼成を行う工程における雰囲気ガスとしては、目的物たる無機物粒子が酸化物の場合は空気、酸素、あるいはそれらと窒素、アルゴン等の不活性ガスの混合ガスを用いることができる。非酸化物の場合、空気、酸素、或いはその混合ガス以外であれば、限定されない。例えば、窒素、水素、ヘリウム、アルゴン、及びその混合ガス等を用いることができる。   As the atmospheric gas in the step of performing the secondary firing, air, oxygen, or a mixed gas of these with an inert gas such as nitrogen or argon can be used when the target inorganic particles are oxides. In the case of a non-oxide, it is not limited as long as it is other than air, oxygen, or a mixed gas thereof. For example, nitrogen, hydrogen, helium, argon, a mixed gas thereof, or the like can be used.

また、この焼成する工程の望ましい時間は、焼成する温度に依存するが、1分以上180分以下の範囲にあることが好ましい。また10分以上120分以下であることがより好ましい。1分以上とすることで残存する分解性添加剤を除去することができるという利点を有し、10分以上であるとこの利点がより顕著となる。また、180分以下であると目的物たる無機物粒子の結晶粒子の成長を抑えるという利点を有し、120分以下とすることでこの利点がより顕著となる。   Moreover, although the desirable time of this baking process is dependent on the temperature to bake, it is preferable to exist in the range of 1 minute or more and 180 minutes or less. Moreover, it is more preferable that it is 10 minutes or more and 120 minutes or less. It has the advantage that the remaining degradable additive can be removed by setting it to 1 minute or more, and this advantage becomes more remarkable when it is 10 minutes or more. Further, if it is 180 minutes or less, it has the advantage of suppressing the growth of the inorganic particles as the target particles, and if it is 120 minutes or less, this advantage becomes more prominent.

上記のとおり、本実施形態では分解性添加剤を含む原料溶液を霧状態の液滴にして熱分解、一次焼成させ、更に二次焼成を加えることで、より小さな無機物粒子とすることができる。   As described above, in this embodiment, a raw material solution containing a degradable additive is converted into mist droplets, thermally decomposed and subjected to primary firing, and further subjected to secondary firing, whereby smaller inorganic particles can be obtained.

上記の実施形態に係る発明の効果を確認すべく、実際に無機物粒子の製造を行った。以下説明する。   In order to confirm the effects of the invention according to the above embodiment, inorganic particles were actually manufactured. This will be described below.

まず、本実施例において用いた無機物粒子の製造装置を図1に示す。本実施例における無機物粒子の製造装置は、液滴を生成する部分として原料溶液21を霧状態の液滴にするための1.7MHzの医療用の超音波ネブライザー22(オムロン(株)製、E−U12)、原料溶液21を超音波ネブライザー22に供給するためのマイクロチューブポンプ23(EYELA製、MP−3N)、恒温槽241及び冷凍機242とを備えて超音波ネブライザー22から生成される霧状の液滴の温度を一定に保つ恒温水循環システム24と、を有している。また、超音波ネブライザー22には、超音波ネブライザー22により生成された液滴を後述の熱分解反応炉31に導入するための空気ボンベ251、充填カラム252、フィルター253、流量計254からなる液滴導入手段25が接続されている。   First, FIG. 1 shows an apparatus for producing inorganic particles used in this example. The apparatus for producing inorganic particles in this example is a 1.7 MHz medical ultrasonic nebulizer 22 (manufactured by OMRON Corporation, E) for converting the raw material solution 21 into a mist-like droplet as a portion for generating a droplet. -U12), a microtube pump 23 (manufactured by EYELA, MP-3N) for supplying the raw material solution 21 to the ultrasonic nebulizer 22, a thermostat 241 and a refrigerator 242, and a mist generated from the ultrasonic nebulizer 22 And a constant temperature water circulation system 24 that keeps the temperature of the liquid droplets constant. In addition, the ultrasonic nebulizer 22 has a liquid droplet formed of an air cylinder 251, a packed column 252, a filter 253, and a flow meter 254 for introducing the liquid droplet generated by the ultrasonic nebulizer 22 into a pyrolysis reactor 31 described later. An introducing means 25 is connected.

また、本実施例における製造装置は、熱分解及び一次焼成を行う部分として熱分解反応炉31を用いており、熱分解反応炉31は更に、筒状空間を有する予熱管311、予熱管311に接続され熱分解及び一次焼成を行う筒状空間を有する反応管312と、を備えている。ここで予熱管は内径20mm長さ500mmの筒状空間を有するものを用い、反応管は内径90mm長さ1500mmの筒状空間を有するものを用いた。なお予熱管311及び反応管312の周囲には、それぞれの温度を調節するためのヒーター313、314を配置した。噴霧を生成する部分により霧状態にされた液滴はこの予熱管311及び反応管312を通過する過程で蒸発、晶析、乾燥、熱分解及び焼成され、無機物の粒子へと変化することとなる。また、熱分解反応炉31の反応管312の出口には自作した拡散型静電捕集器315を配置しており、熱分解された無機物の粒子を得ることができる。なお、拡散型静電捕集器315には電圧を供給するための直流電圧電源3151、この反応管312からの排出ガスに含まれるNOガスを除去するための冷却トラップ3152及び真空ポンプ3153が接続されている。 Moreover, the manufacturing apparatus in the present embodiment uses a pyrolysis reactor 31 as a part for performing pyrolysis and primary firing, and the pyrolysis reactor 31 further includes a preheating pipe 311 and a preheating pipe 311 having a cylindrical space. And a reaction tube 312 having a cylindrical space that is connected to perform pyrolysis and primary firing. Here, a preheating tube having a cylindrical space with an inner diameter of 20 mm and a length of 500 mm was used, and a reaction tube having a cylindrical space with an inner diameter of 90 mm and a length of 1500 mm was used. In addition, heaters 313 and 314 for adjusting the respective temperatures were disposed around the preheating tube 311 and the reaction tube 312. The droplets made into a mist state by the portion that generates the spray are evaporated, crystallized, dried, pyrolyzed and baked in the process of passing through the preheating tube 311 and the reaction tube 312 to be converted into inorganic particles. . Further, a self-made diffusion electrostatic collector 315 is disposed at the outlet of the reaction tube 312 of the thermal decomposition reactor 31 so that pyrolyzed inorganic particles can be obtained. The diffusion electrostatic collector 315 has a DC voltage power source 3151 for supplying voltage, a cooling trap 3152 for removing NO x gas contained in the exhaust gas from the reaction tube 312, and a vacuum pump 3153. It is connected.

また、本実施例における製造装置の二次焼成を行う部分としては、1100℃ボックス炉(光洋サーモシステム株式会社製、KBF894N)を用い、空気雰囲気下で上記熱分解及び一次焼成を行う部分により得られた無機物の粒子を二次焼成することとした。   Moreover, as a part which performs the secondary baking of the manufacturing apparatus in a present Example, it is obtained by the part which performs the said thermal decomposition and primary baking in an air atmosphere using a 1100 degreeC box furnace (Koyo Thermosystem Co., Ltd., KBF894N). The resulting inorganic particles were subjected to secondary firing.

本実施例においては、以上の構成を用いて無機物粒子を製造することができる。より具体的に説明すると、まず原料溶液21を調製し、この試料21をマイクロチューブポンプ23を用いて超音波ネブライザー22に導入する。そして超音波ネブライザー22で霧状態の液滴を生成させ、この霧状態の液滴を液滴導入手段25を用いて熱分解反応炉31に導入する。熱分解反応炉31において液滴は予熱管311、反応管312を経由して熱分解、一次焼成されて無機物の粒子となり、拡散型静電捕集器315により捕集される。そしてこの得られた無機物の粒子は、1100℃ボックス炉(光洋サーモシステム株式会社製、KBF894N)を用いて空気雰囲気下で二次焼成される。なお稼働中、予熱管311は200℃、反応管312は800℃に保たれ、この熱分解、一次焼成の工程(熱分解反応炉を通過する時間)は4.8分で行われるようにした。また、拡散型静電捕集器による捕集は直流電圧電源に9.5Vの電圧を印加することにより行った。更に、拡散型静電捕集器に捕集された無機粒子は、加熱および冷却の速度を5K/分とし、空気雰囲気下で400℃、2時間二次焼成した。   In the present embodiment, inorganic particles can be produced using the above configuration. More specifically, first, a raw material solution 21 is prepared, and this sample 21 is introduced into an ultrasonic nebulizer 22 using a microtube pump 23. Then, droplets in a mist state are generated by the ultrasonic nebulizer 22, and the droplets in the mist state are introduced into the thermal decomposition reactor 31 using the droplet introduction means 25. In the pyrolysis reactor 31, the droplets are pyrolyzed through the preheating tube 311 and the reaction tube 312, and are primarily fired to become inorganic particles, which are collected by the diffusion electrostatic collector 315. The obtained inorganic particles are secondarily fired in an air atmosphere using a 1100 ° C. box furnace (manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd., KBF894N). During operation, the preheating tube 311 was kept at 200 ° C. and the reaction tube 312 was kept at 800 ° C., and the pyrolysis and primary firing steps (time to pass through the pyrolysis reactor) were performed in 4.8 minutes. . Further, collection by a diffusion type electrostatic collector was performed by applying a voltage of 9.5 V to a DC voltage power source. Furthermore, the inorganic particles collected by the diffusion type electrostatic collector were subjected to secondary firing at 400 ° C. for 2 hours in an air atmosphere at a heating and cooling rate of 5 K / min.

(粒子の表面形態の観測及び平均粒子径の測定)
微粒子の表面形態は、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM、日立製作所製、S−800)を用い、30,000倍で観察した。また上記SEMの写真から500個の粒子を無作為に抽出し計測することにより平均径(算術)を求めた。さらに、粒子の形態は、透過型電子顕微鏡(TEM、JEOL製、JEM−200CX)を用いて、10,000倍で観察した。
(Observation of particle surface morphology and measurement of average particle size)
The surface morphology of the fine particles was observed at 30,000 times using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM, manufactured by Hitachi, Ltd., S-800). The average diameter (arithmetic) was determined by randomly extracting and measuring 500 particles from the SEM photograph. Furthermore, the morphology of the particles was observed at 10,000 times using a transmission electron microscope (TEM, manufactured by JEOL, JEM-200CX).

(比表面積の測定)
微粒子の比表面積の測定はBET法により行った。なお測定には150mg〜250mgの試料を200℃で約30分乾燥したものを用い、測定は3〜5回行い、脱着時における値の平均値を用いた。
(Measurement of specific surface area)
The specific surface area of the fine particles was measured by the BET method. In addition, 150 mg to 250 mg samples dried at 200 ° C. for about 30 minutes were used for the measurement, the measurement was performed 3 to 5 times, and the average value at the time of desorption was used.

(結晶層の同定)
結晶相の同定には、粉末X線回折測定装置(Philips製、PW1700システム)を用いて行った。測定はCuKα1線及びCuKα2線を用いて行い、約50mg〜80mgの試料について以下の条件で行った。

Figure 2007290885
(Identification of crystal layer)
The identification of the crystal phase was performed using a powder X-ray diffractometer (manufactured by Philips, PW1700 system). The measurement was performed using a CuKα1 line and a CuKα2 line, and about 50 mg to 80 mg of a sample was performed under the following conditions.
Figure 2007290885

(金属化合物と分解性添加剤の熱分解温度の比較)
なお金属化合物と分解性添加剤の分解温度は熱重量示差熱分析(リガク製、TG8120)により測定した。測定は昇温速度5K/分、窒素雰囲気下で行なった。
(Comparison of thermal decomposition temperatures of metal compounds and degradable additives)
The decomposition temperature of the metal compound and the degradable additive was measured by thermogravimetric differential thermal analysis (manufactured by Rigaku, TG8120). The measurement was performed in a nitrogen atmosphere at a heating rate of 5 K / min.

以上の下、実際に無機物粒子(LiCr0.1Mn1.9)を製造した。以下説明する。 Under the above, inorganic particles (LiCr 0.1 Mn 1.9 O 4 ) were actually produced. This will be described below.

(実施例1)
本実施例において原料溶液は、硝酸リチウム(LiNO)、硝酸マンガン六水和物(Mn(NO・6HO)、硝酸クロム六水和物(Cr(NO・6HO)をLi:Cr:Mn=1:0.1:1.9の化学量論比で金属成分の合計の濃度が0.045mol/lとなるように、また、分解性添加剤として塩化アンモニウム(NHCl)が0.225mol/lとなるようにそれぞれ蒸留水に溶解した。即ち、金属化合物に対し5倍の濃度の塩化アンモニウム(NHCl)を加えた。また、本実施例において超音波ネブライザーにより霧状態となった液滴は2dm/minの空気に同伴させて約30ml/hで熱分解反応炉に供給した。なお、金属化合物である硝酸リチウムの熱分解温度は666℃、硝酸マンガン六水和物の熱分解温度は246℃、硝酸リチウムと硝酸マンガン六水和物の1:2(モル比)混合物の熱分解温度は415℃、硝酸クロム六無水物の熱分解温度は474℃、塩化アンモニウムの熱分解温度は247℃であった。
Example 1
In this example, the raw material solutions were lithium nitrate (LiNO 3 ), manganese nitrate hexahydrate (Mn (NO 3 ) 2 .6H 2 O), chromium nitrate hexahydrate (Cr (NO 3 ) 2 .6H 2. O) with a stoichiometric ratio of Li: Cr: Mn = 1: 0.1: 1.9 so that the total concentration of the metal components is 0.045 mol / l, and ammonium chloride as a decomposable additive Each (NH 4 Cl) was dissolved in distilled water so as to be 0.225 mol / l. That is, ammonium chloride (NH 4 Cl) having a concentration five times that of the metal compound was added. Further, in the present example, the droplets in a mist state by the ultrasonic nebulizer were entrained with 2 dm 3 / min of air and supplied to the thermal decomposition reactor at about 30 ml / h. The thermal decomposition temperature of lithium nitrate, which is a metal compound, is 666 ° C., the thermal decomposition temperature of manganese nitrate hexahydrate is 246 ° C., and the heat of a 1: 2 (molar ratio) mixture of lithium nitrate and manganese nitrate hexahydrate. The decomposition temperature was 415 ° C., the thermal decomposition temperature of chromium nitrate hexaanhydride was 474 ° C., and the thermal decomposition temperature of ammonium chloride was 247 ° C.

(実施例2)
本実施例においては、添加した塩化アンモニウム(NHCl)の量を0.45mol/lとなるように蒸留水に溶解させた以外は実施例1と同じ条件で無機物粒子を製造した。即ち、上記実施例では塩化アンモニウム(NHCl)の量を原料塩に対し5倍の濃度で添加したが、本実施例では10倍の濃度で添加した。
(Example 2)
In this example, inorganic particles were produced under the same conditions as in Example 1 except that the amount of added ammonium chloride (NH 4 Cl) was dissolved in distilled water so as to be 0.45 mol / l. That is, in the above example, the amount of ammonium chloride (NH 4 Cl) was added at a concentration 5 times that of the raw material salt, but in this example, it was added at a concentration 10 times.

(比較例1)
本比較例においては、塩化アンモニウム(NHCl)を添加していない点及び原料塩の濃度を合計で0.9mol/lとしている点が実施例1と異なるがそれ以外は実施例1と同じ条件で無機物粒子を製造した。
(Comparative Example 1)
This comparative example is different from Example 1 in that ammonium chloride (NH 4 Cl) is not added and the concentration of the raw material salt is 0.9 mol / l in total, but other than that is the same as Example 1 Under the conditions, inorganic particles were produced.

(比較例2)
本比較例においては、塩化アンモニウム(NHCl)を添加していない点以外は実施例1と同じ条件で行った。
(Comparative Example 2)
In this comparative example, the same conditions as in Example 1 were performed except that ammonium chloride (NH 4 Cl) was not added.

(結果、考察)
上記実施例及び比較例の結果、得られたそれぞれの無機物粒子について評価した。なお評価として、上記のとおり微粒子の表面形態の観測、平均粒子径及び比表面積の測定、結晶相の同定を行った。SEM写真について図2に、TEM写真については図3に、粉末X線回折測定の結果を図4にそれぞれ示し、この結果得られた平均粒子径及び比表面積を下記表2に示す。

Figure 2007290885
(Result, discussion)
As a result of the examples and comparative examples, each of the obtained inorganic particles was evaluated. For evaluation, observation of the surface morphology of the fine particles, measurement of the average particle diameter and specific surface area, and identification of the crystal phase were performed as described above. FIG. 2 shows the SEM photograph, FIG. 3 shows the TEM photograph, and FIG. 4 shows the results of the powder X-ray diffraction measurement. The average particle diameter and the specific surface area obtained as a result are shown in Table 2 below.
Figure 2007290885

まず、平均粒径において、比較例1では880nmである一方比較例2では408nmであった。これは、金属化合物濃度を低くすることによる効果であると考えられる。しかし更に実施例1では89nmとなっており、更に平均粒径を小さくすることができた。これによりNHClの添加による平均粒径の大幅な減少を確認することができた。なお、実施例1では平均粒径89nmであるのに対し、実施例2では平均粒径132nmとなっていた。これは、NHClがフラックスとして働いた効果と考えられるがいずれにしても比較例1、2に比べNHClの添加により平均粒径を大幅に減少させることができることを確認した。 First, the average particle size was 880 nm in Comparative Example 1 while it was 408 nm in Comparative Example 2. This is considered to be an effect by lowering the metal compound concentration. However, in Example 1, it was 89 nm, and the average particle size could be further reduced. As a result, it was possible to confirm a significant decrease in the average particle diameter due to the addition of NH 4 Cl. In Example 1, the average particle size was 89 nm, whereas in Example 2, the average particle size was 132 nm. This is considered to be an effect of NH 4 Cl acting as a flux, but in any case, it was confirmed that the average particle size can be greatly reduced by adding NH 4 Cl as compared with Comparative Examples 1 and 2.

また比表面積において、比較例1では7.92m/gである一方比較例2では9.84m/gと大きくすることができ、粒子径がより小さくなっていることを確認することができた。これも上記平均粒径の結果と同様、金属化合物の濃度を低くすることによる効果であると考えることができる。しかし実施例1では比表面積が13.3m/gとなっており、更に比表面積を大きくすることができた。これによりNHClの添加による比表面積の大幅な増加を確認することができた。 The specific surface area was 7.92 m 2 / g in Comparative Example 1, while it could be increased to 9.84 m 2 / g in Comparative Example 2, confirming that the particle size was smaller. It was. This can also be considered to be the effect of lowering the concentration of the metal compound, similar to the result of the average particle diameter. However, in Example 1, the specific surface area was 13.3 m 2 / g, and the specific surface area could be further increased. It was thus possible to confirm the substantial increase in specific surface area due to the addition of NH 4 Cl.

なお、図2は比較例2、実施例1、実施例2についてのSEM写真を、図3は比較例2、実施例1、実施例2についてのTEM写真を示しているが、この結果から、NHClを添加することで粒子の微細化がおきていることが確認できた。 2 shows SEM photographs for Comparative Example 2, Example 1, and Example 2, and FIG. 3 shows TEM photographs for Comparative Example 2, Example 1, and Example 2. From this result, It was confirmed that the particles were refined by adding NH 4 Cl.

また、図4は比較例1、比較例2、実施例1、実施例2により得られた無機物粒子の粉末X線回折測定の結果を示しているが、この結果においてはいずれの場合においても、スピネル型LiCr0.1Mn1.9の回折ピークを確認することができた。 FIG. 4 shows the results of powder X-ray diffraction measurement of the inorganic particles obtained in Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 1, and Example 2. In this result, in any case, A diffraction peak of spinel type LiCr 0.1 Mn 1.9 O 4 could be confirmed.

実施例に係る無機物粒子の製造装置の概略図である。It is the schematic of the manufacturing apparatus of the inorganic particle which concerns on an Example. 実施例及び比較例における無機物粒子のSEM写真を示す図である。It is a figure which shows the SEM photograph of the inorganic particle in an Example and a comparative example. 実施例及び比較例における無機物粒子のTEM写真を示す図である。It is a figure which shows the TEM photograph of the inorganic particle in an Example and a comparative example. 実施例及び比較例における粉末X線回折測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the powder X-ray-diffraction measurement in an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1…製造装置、21…原料溶液、22…超音波ネブライザー、23…マイクロチューブポンプ、24…恒温水循環システム、25…液滴導入手段、31…熱分解反応炉、311…予熱管、312…反応管、313…ヒーター、314…ヒーター、315…拡散型静電捕集器、241…恒温槽、242…冷凍機、3151…直流電圧電源、3152…冷却トラップ、3153…真空ポンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Manufacturing apparatus, 21 ... Raw material solution, 22 ... Ultrasonic nebulizer, 23 ... Microtube pump, 24 ... Constant temperature water circulation system, 25 ... Droplet introduction means, 31 ... Pyrolysis reactor, 311 ... Preheating tube, 312 ... Reaction Pipe, 313 ... Heater, 314 ... Heater, 315 ... Diffusion type electrostatic collector, 241 ... Constant temperature bath, 242 ... Refrigerator, 3151 ... DC voltage power supply, 3152 ... Cooling trap, 3153 ... Vacuum pump

Claims (10)

金属化合物及び分解性添加剤を含む原料溶液を加熱し、熱分解及び一次焼成を行う工程を有する無機物粒子の製造方法。   The manufacturing method of the inorganic particle which has the process of heating the raw material solution containing a metal compound and a decomposable additive, and performing a thermal decomposition and primary baking. 分解性添加剤は、金属化合物よりも低い熱分解温度を有する請求項1記載の無機物粒子の製造方法。   The method for producing inorganic particles according to claim 1, wherein the decomposable additive has a thermal decomposition temperature lower than that of the metal compound. 分解性添加剤は、アンモニウム化合物を含む請求項1記載の無機物粒子の製造方法。   The method for producing inorganic particles according to claim 1, wherein the degradable additive contains an ammonium compound. 分解性添加剤は、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、硫酸アンモニウム又は尿素の少なくとも何れかを含む請求項1記載の無機物粒子の製造方法。   The method for producing inorganic particles according to claim 1, wherein the degradable additive contains at least one of ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium formate, ammonium nitrate, ammonium carbonate, ammonium sulfate, and urea. 分解性添加剤は塩化アンモニウムを含む請求項1記載の無機物粒子の製造方法。   The method for producing inorganic particles according to claim 1, wherein the degradable additive contains ammonium chloride. 熱分解及び一次焼成は400℃以上1800℃以下の範囲内で行う請求項1記載の無機物粒子の製造方法。   The method for producing inorganic particles according to claim 1, wherein the thermal decomposition and primary firing are performed within a range of 400 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower. 熱分解及び一次焼成を行う工程の後に、二次焼成を行う工程を有する請求項1記載の無機物粒子の製造方法。   The manufacturing method of the inorganic particle of Claim 1 which has the process of performing secondary baking after the process of performing thermal decomposition and primary baking. 二次焼成を行う工程は、100℃以上700℃以下の範囲内で行う請求項7記載の無機物粒子の製造方法。   The method for producing inorganic particles according to claim 7, wherein the step of performing secondary firing is performed within a range of 100 ° C. or more and 700 ° C. or less. 原料溶液において、金属化合物の金属成分の濃度の合計は0.0001mol/l以上10mol/l以下の範囲内である請求項1記載の無機物粒子の製造方法。   The method for producing inorganic particles according to claim 1, wherein the total concentration of the metal components of the metal compound in the raw material solution is in the range of 0.0001 mol / l to 10 mol / l. 原料溶液において、分解性添加剤の濃度は、金属化合物の金属成分の濃度の合計の2倍以上100倍以下の範囲内にある請求項1記載の無機物粒子の製造方法。   The method for producing inorganic particles according to claim 1, wherein the concentration of the decomposable additive in the raw material solution is in the range of 2 to 100 times the total concentration of the metal components of the metal compound.
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JP2010131487A (en) * 2008-12-03 2010-06-17 Kansai Electric Power Co Inc:The Catalyst for manufacturing carbon nanotube, method for manufacturing carbon nanotube using the same, and method for manufacturing catalyst
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