JP2010076952A - Sn含有In酸化物の製造方法および導電性塗料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のSn含有In酸化物の製造方法は、SnとInとを含有する酸性水溶液にアルカリを添加して1次中和した水溶液を得る第1工程と、この水溶液に更にアルカリを添加することにより2次中和する第2工程と、前記水溶液から得られたSn含有In水酸化物を焼成してSn含有In酸化物を生成する第3工程と、を備え、前記第1工程では、前記酸性水溶液を攪拌せずに前記アルカリを添加している。この様にすることで、製造されるSn含有In酸化物のバッチごとのばらつきが小さくなり、品質を向上させることができる。
【選択図】図1
Description
本工程では、Inを塩酸で溶解した塩化インジウム水溶液にさらに塩化第二錫を溶解して出発溶液である酸性水溶液を調製する。液中のIn濃度は2g/L以上50g/L以下が好ましく、2g/L以上30g/L以下が更に好ましい。液中のIn濃度が50g/Lを超えると酸化物の前駆体となる水酸化物粒子が凝集してしまって針状化または板状化が抑制され、一方で、液中のIn濃度が2g/L未満では微細な塊状粒子しか得られない。また、Sn含有量は最終の酸化物中のSn含有量がSnO2換算で2wt%以上20wt%以下(単に、%という。)が好ましく、5%以上10%以下がさらに好ましい。Sn含有量が2%以上20%以下の範囲を外れると酸化物の導電性が低下する。ここで、使用する酸は塩酸(HCl)に限らず、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)等が用いられる。
本工程では、前工程にて製造された酸性水溶液の温度を調整する。ここで、酸性水溶液の温度としては、20℃〜60℃が好ましく、例えば40℃が好適である。上記した特許文献1に記載の製造方法では、20℃程度が最適とされていたが、本実施形態では酸性水溶液の温度を比較的高温に調整している。
本工程では、温度が40℃程度に調温された酸性水溶液を予備中和する。具体的には、酸性水溶液に、アルカリを添加して、好ましくはpH2〜4に予備中和して、ITO粒子となる微粒子核を生成する。また、1次中和工程(S3)と2次中和工程(S6)で用いるアルカリとしてはNH4OH(アンモニアまたはNH3)、NaOH、KOH等が用いられる。ただし、炭酸塩系のアルカリは水酸化物粒子が微細塊状化しやすく所望の形状を得るのが困難である。アルカリの添加にあたっては、希釈したアルカリ水溶液として用いるのが好ましい。また、添加アルカリ量は酸性水溶液中のIn、Sn塩を加水分解する当量が必要であり、さらに過剰の酸分を中和するため当量比以上にするのが好ましい。
本工程では、前工程にて1次中和された液を熟成させることにより、上記粒子を成長させる。ここで、本工程にて液が熟成される時間は、10分以上あれば良く、生産性を考慮しなければ、1時間程度でも良いが、例えば15分以上が好適である。
本工程では、次工程である2次中和に先立ち、液の温度を上昇させる。適切な反応速度を得る観点から40℃〜90℃の範囲が好ましい。
本工程では、上記工程を経た液に更にアルカリを添加する中和処理を行い、Sn含有In水酸化物を生成する。具体的には、温度が70℃に維持された液を攪拌しつつ、アルカリを添加する。本工程では、10分間から120分間程度かけて、例えば46分程度に渡り連続してアルカリを添加することで中和処理を行い、液のpHを6〜8の範囲、例えば、6.9程度にする。本工程により微粒子は更に成長し、針状または板状または柱状のSn含有In水酸化物粒子が生成される。
本工程では、中和処理された液を10分間程度熟成させ、液に含まれるSn含有In水酸化物粒子を更に成長させることができる。
本工程では、上記した液を濾過することで固液分離を行い、Sn含有In水酸化物を水溶液から分離する。更に、分離されたSn含有In水酸化物を、水洗することにより、Sn含有In水酸化物の表面に付着した液を洗浄する。
本工程では、得られたSn含有In水酸化物の造粒および乾燥を行い、Sn含有In水酸化物の表面に付着した水分を除去する。
本工程では、上記工程により得られたSn含有In水酸化物に対して加熱処理を行い、Sn含有In酸化物の製造を得る。具体的には、本工程は、N2雰囲気下にてSn含有In水酸化物を加熱する熱処理工程と、H2を含むN2雰囲気下にてSn含有In水酸化物を加熱してSn含有In酸化物を得る還元処理とを含んでいる。
上記工程により得られたITO粒子から導電性塗料を製造する場合は、ITO粒子を溶媒中に分散させてることで導電性塗料が製造される。更に、この導電性塗料を塗布して溶媒を揮発させ、膜を固定して成膜することにより透光性の高い、低抵抗の導電性塗膜を得ることができる。塗料化の方法は、溶媒としてアルコール、ケトン、エーテル等の有機溶媒、分散剤として界面活性剤、カップリング剤等を添加し、ビーズミル等の分散装置を用いて分散させる。また、バインダーとなる結合材(有機系、無機系)を添加するか、ITO塗料成膜後バインダーを成膜して固定してもよい。この様にして得られた導電性と膜は、LCDやELなどの表示デバイスの透明電極として使用される。
Inを18.5wt%含む塩酸溶液200gを純水と混合し、2.9Lとした。そこに塩化第二錫5水和物を13.4g添加して混合溶液として、出発溶液の酸性水溶液を調整し、ガラスビーカーに収納した。別に、25%NH3水120gを純水920gで希釈したアルカリ溶液を準備する。
第1中和工程S3で、アルカリ溶液添加後、中和工程でアルカリ溶液を添加するまでの攪拌停止時間を30分間に変更し、製造バッチ数を合計8バッチから5バッチに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、Sn含有In酸化物を製造した。
第1中和工程S3で、アルカリ溶液添加後、中和工程でアルカリ溶液を添加するまでの攪拌停止時間を15秒間に変更し、製造バッチ数を合計8バッチから5バッチに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、Sn含有In酸化物を製造した。
第1中和工程S3で、アルカリ溶液添加する際、攪拌を停止しないで行うに変更し、製造バッチ数を合計8バッチから5バッチに変更した以外は、実施例1と同様の方法で、Sn含有In酸化物を製造した。
第1中和工程S3で、アルカリ溶液添加を22分間かけて行うように変更し、製造バッチ数を合計5バッチから8バッチに変更した以外は、比較例1と同様の方法で、Sn含有In酸化物を製造した。
予備中和工程で、アルカリ溶液添加を6秒間かけておこなうように変更した以外は、比較例1と同様の方法で、Sn含有In酸化物を製造した。
Claims (5)
- SnとInとを含有する酸性水溶液にアルカリを添加して1次中和した水溶液を得る第1工程と、
前記水溶液に更にアルカリを添加することにより2次中和する第2工程と、
前記水溶液から得られたSn含有In水酸化物を焼成してSn含有In酸化物を生成する第3工程と、を備え、
前記第1工程では、前記酸性水溶液を攪拌せずに前記アルカリを添加することを特徴とするSn含有In酸化物の製造方法。 - 前記第1工程では、前記攪拌を中止して前記酸性水溶液を15秒以上静置した後に、前記アルカリを添加することを特徴とする請求項1記載のSn含有In酸化物の製造方法。
- 前記第1工程では、前記アルカリの添加は1分以内に終了させ、添加終了後に攪拌をすることを特徴とする請求項2記載のSn含有In酸化物の製造方法。
- 前記第1工程では、前記液のpHを3.5以上4.5以下とすることを特徴とする請求項3記載のSn含有In酸化物の製造方法。
- 請求項1記載のSn含有In酸化物の製造方法により得られたSn含有In酸化物を、溶媒中に分散させる工程を備えることを特徴とする導電性塗料の製造方法。
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