JP2010110719A - Colloidal solution of metallic compound, and method of producing the same - Google Patents

Colloidal solution of metallic compound, and method of producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a colloidal solution of a metallic compound excellent in preservability, wherein uniform crystallites of a metallic compound having small diameters are dispersed as they are or in a state of uniform aggregates thereof having small diameters, and a method of producing the same. <P>SOLUTION: The colloidal solution of a metallic compound including crystallites of a metallic compound having a crystallite diameter d<SB>50</SB>of 0.8 to 3 nm whereat the cumulative number of the crystallite particles in the particle size distribution reaches 50% and having a crystallite diameter d<SB>90</SB>1.5 times or lower the crystallite diameter d<SB>50</SB>whereat the cumulative number of the crystallite particles reaches 90%, and a polyalkyleneimine of a weight-average molecular weight of 3,000 to 15,000, is characterized in that the pH of the colloidal solution is 1.0 to 6.0, and microparticles dispersed therein are crystallites of a metallic compound having a particle diameter D<SB>50</SB>of 0.8 to 70 nm whereat the cumulative mass in the particle size distribution reaches 50% and having a particle diameter D<SB>90</SB>2.0 times or lower the particle diameter D<SB>50</SB>whereat the cumulative mass reaches 90%, and/or the aggregates thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属化合物のコロイド溶液およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a colloidal solution of a metal compound and a method for producing the same.

金属酸化物や金属塩などの金属化合物は触媒など様々な用途に用いられている。このような金属化合物においては、近年、その機能を十分に発揮させたり、バルク体にはない機能を発揮させたりするためにナノサイズ化が図られている。   Metal compounds such as metal oxides and metal salts are used in various applications such as catalysts. In recent years, such metal compounds have been made nanosized in order to fully exhibit their functions or to exhibit functions not found in bulk bodies.

例えば、特開2008−19106号公報(特許文献1)には、金属イオンを含有する水溶液に水溶性アミンを添加し、水溶液のpHを4以上にすることによって一次粒子径がナノメートルオーダーの金属酸化物粒子の製造する方法が開示されている。さらに、高分子保護剤を共存させて製造することにより金属酸化物粒子を水へ高分散させることが可能であることも開示されている。   For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-19106 (Patent Document 1) discloses a metal having a primary particle size of nanometer order by adding a water-soluble amine to an aqueous solution containing metal ions and adjusting the pH of the aqueous solution to 4 or more. A method for producing oxide particles is disclosed. Furthermore, it is also disclosed that metal oxide particles can be highly dispersed in water by making the polymer protective agent coexist.

しかしながら、セリウムイオン、ジルコニウムイオンおよびイットリウムイオンを含有する水溶液にジエタノールアミンおよびポリエチレングリコールを添加した後、得られた溶液に硝酸を添加してpH3に調整し、さらに超音波処理を施しても、得られた凝集体の粒子径はサブミクロンオーダーと大きく、さらにコロイド溶液の保存性も十分なものではなかった。
特開2008−19106号公報
However, after adding diethanolamine and polyethylene glycol to an aqueous solution containing cerium ions, zirconium ions and yttrium ions, the resulting solution is adjusted to pH 3 by adding nitric acid, and further subjected to ultrasonic treatment. The particle size of the agglomerates was as large as submicron order, and the storage stability of the colloidal solution was not sufficient.
JP 2008-19106 A

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、径が小さく均一な金属化合物の結晶子が、そのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、且つ保存性に優れた金属化合物のコロイド溶液およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the crystallites of the metal compound having a small diameter and uniform are dispersed as they are or in the form of uniform aggregates having a small diameter, and It is an object of the present invention to provide a colloidal solution of a metal compound excellent in preservability and a method for producing the same.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、金属化合物の原料である金属イオンおよび所定の分子量のポリアルキレンイミンを含有する2種類以上の原料溶液を、反応場に高い剪断力を付与しないように均質混合することにより、径が小さく均一な金属化合物の結晶子が、そのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散したコロイド溶液が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have a high reaction site with two or more raw material solutions containing a metal ion that is a raw material of a metal compound and a polyalkyleneimine having a predetermined molecular weight. It has been found that a homogeneous colloidal solution in which crystallites of a uniform metal compound with a small diameter are dispersed in the same state or in a state of uniform aggregates with a small diameter is obtained by homogeneously mixing so as not to apply a shearing force. The present invention has been completed.

すなわち、本発明の金属化合物のコロイド溶液は、粒度分布における累積個数が50%となる結晶子径d50が0.8〜3nmであり且つ累積個数が90%となる結晶子径d90が前記結晶子径d50の1.5倍以下である金属化合物の結晶子と、重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンとを含有するコロイド溶液であって、該コロイド溶液のpHが1.0〜6.0であり、該コロイド溶液中に分散している微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜70nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.0倍以下である前記金属化合物の結晶子および/またはその凝集体である、ことを特徴とするものである。このようなコロイド溶液において、前記ポリアルキレンイミンの含有量は前記金属化合物の結晶子の単位表面積に対して10〜35mg/mであることが好ましい。 That is, a colloidal solution of the metal compounds of the present invention, the crystallite size d 90 of and cumulative number is the crystallite size d 50 of the cumulative number of 50% at a particle size distribution 0.8~3nm is 90% the A colloid solution containing a crystallite of a metal compound having a crystallite diameter d 50 of 1.5 times or less and a polyalkyleneimine having a weight average molecular weight of 3000 to 15000, the colloid solution having a pH of 1.0. is 6.0, particulates dispersed in the colloid solution is, the particle diameter D 50 which cumulative mass in the particle size distribution is 50% becomes a and and cumulative mass 90% 0.8~70nm particles diameter D 90 of a crystallite and / or aggregates of the metal compound is 2.0 times or less of the particle diameter D 50, it is characterized in. In such a colloidal solution, the content of the polyalkyleneimine is preferably 10 to 35 mg / m 2 with respect to the unit surface area of the crystallite of the metal compound.

本発明のコロイド溶液は、2種類以上の原料溶液を混合して金属化合物のコロイド溶液を製造する方法であって、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記金属化合物の原料である金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンを含有するものであり、7500sec−1以下の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合し、溶液のpHを1.0〜6.0に調整する方法によって製造することが好ましい。 The colloid solution of the present invention is a method for producing a colloidal solution of a metal compound by mixing two or more kinds of raw material solutions, wherein at least one of the two or more kinds of raw material solutions is a raw material of the metal compound. It contains a certain metal ion, and at least one of the two or more raw material solutions contains a polyalkylenimine having a weight average molecular weight of 3000 to 15000, and has a shear rate of 7500 sec −1 or less. It is preferable that the raw material solutions are directly directly introduced into the formed region and mixed homogeneously, and the solution is prepared by adjusting the pH of the solution to 1.0 to 6.0.

このようなコロイド溶液の製造方法においては、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記金属イオンを含有するものを使用し、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記ポリアルキレンイミンを含有するものを使用することが好ましく、前記金属イオンを含有する原料溶液が前記金属化合物の原料である金属の塩を含む溶液であり、前記ポリアルキレンイミンを含有する原料溶液がさらに中和剤を含むものであることがより好ましい。また、前記金属イオンを含有する原料溶液の陽イオン濃度が0.005〜0.5mol/Lであることが好ましい。   In such a method for producing a colloidal solution, at least one of the two or more kinds of raw material solutions contains the metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polyalkylene. It is preferable to use a material containing imine, the raw material solution containing metal ions is a solution containing a metal salt that is a raw material of the metal compound, and the raw material solution containing polyalkyleneimine is further neutralized More preferably, it contains an agent. Moreover, it is preferable that the cation density | concentration of the raw material solution containing the said metal ion is 0.005-0.5 mol / L.

なお、本発明によって、径が小さく均一な金属化合物の結晶子が、そのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散したコロイド溶液が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、金属化合物結晶子などのナノ粒子は水などの水性溶液中では凝集しやすく、通常、分散剤を添加してナノ粒子に吸着させて凝集を抑制している。本発明に用いられるポリアルキレンイミンもナノ粒子に吸着して凝集を抑制するものと推察される。このとき、反応場に高い剪断力を付与すると粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。これは、高い剪断力によってポリアルキレンイミンが破壊されるため、ナノ粒子に破壊されたポリアルキレンイミンが吸着しても十分な斥力を付与することができず、ナノ粒子やその凝集体が凝集するためであると推察される。   The reason why the present invention can provide a colloidal solution in which crystallites of a metal compound having a small diameter and a uniform size are dispersed as they are or in a state of uniform aggregates having a small diameter is not necessarily clear. They guess as follows. That is, nanoparticles such as metal compound crystallites are likely to aggregate in an aqueous solution such as water. Usually, a dispersant is added and adsorbed on the nanoparticles to suppress aggregation. It is presumed that the polyalkyleneimine used in the present invention also adsorbs to the nanoparticles and suppresses aggregation. At this time, when a high shear force is applied to the reaction field, aggregates having a large particle diameter tend to be formed. This is because the polyalkyleneimine is destroyed by a high shearing force, so even if the broken polyalkyleneimine is adsorbed to the nanoparticles, a sufficient repulsive force cannot be imparted, and the nanoparticles and aggregates thereof aggregate. This is presumed to be due to this.

また、ジエタノールアミンとポリエチレングリコールを添加した場合にも粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。これは、金属化合物を生成させるために添加したジエタノールアミンが、生成した金属化合物粒子に吸着してポリエチレングリコールの吸着を阻害するため、ポリエチレングリコールによる凝集抑制効果が十分に発揮されず、また、ジエタノールアミンが金属化合物粒子に吸着しても十分な立体障害斥力が作用せず、ジエタノールアミンによる凝集抑制効果も十分に発揮されないためであると推察される。また、ポリエチレングリコールの吸着量が少なく斥力の作用が小さいため、コロイド溶液の保存中に凝集体がさらに凝集して分散性が低下するものと推察される。   Further, when diethanolamine and polyethylene glycol are added, aggregates having a large particle size tend to be formed. This is because diethanolamine added to produce a metal compound is adsorbed on the produced metal compound particles and inhibits the adsorption of polyethylene glycol, so that the aggregation suppressing effect by polyethylene glycol is not fully exhibited, and diethanolamine is not It is presumed that sufficient steric hindrance repulsion does not act even when adsorbed on the metal compound particles, and the aggregation suppressing effect by diethanolamine is not sufficiently exhibited. Further, since the adsorption amount of polyethylene glycol is small and the repulsive action is small, it is presumed that the aggregate further aggregates during storage of the colloidal solution and the dispersibility is lowered.

一方、本発明の製造方法においては、所定の分子量のポリアルキレンイミンを添加し、反応場に高い剪断力を付与しないようにしているため、ポリアルキレンイミンが破壊されずにナノ粒子に吸着し、ナノ粒子に十分な斥力が付与され、ナノ粒子は、そのままの状態、または粒子径が比較的小さい凝集体の状態でコロイド溶液中に存在するものと推察される。また、ポリアルキレンイミンはコロイド溶液中で安定に存在するため、粒子径が大きな凝集体が形成されにくく、ナノ粒子は、そのままの状態、または粒子径が比較的小さい凝集体の状態でコロイド溶液中で安定に分散しているものと推察される。   On the other hand, in the production method of the present invention, a polyalkyleneimine having a predetermined molecular weight is added so as not to give a high shearing force to the reaction field, so that the polyalkyleneimine is adsorbed to the nanoparticles without being destroyed, A sufficient repulsive force is imparted to the nanoparticles, and the nanoparticles are presumed to exist in the colloidal solution as they are or in the form of aggregates having a relatively small particle diameter. In addition, since polyalkyleneimines exist stably in colloidal solutions, it is difficult to form aggregates with large particle diameters, and nanoparticles remain in the colloidal solution as they are or in the form of aggregates with relatively small particle diameters. It is inferred that they are stably dispersed.

本発明によれば、径が小さく均一な金属化合物の結晶子が、そのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、且つ保存性に優れた金属化合物のコロイド溶液を得ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain a metal compound colloidal solution in which crystallites of a metal compound having a small diameter are dispersed as they are or in a state of uniform aggregates having a small diameter and excellent in storage stability. Is possible.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明の金属化合物のコロイド溶液について説明する。本発明の金属化合物のコロイド溶液は、粒度分布における累積個数が50%となる結晶子径d50が0.8〜3nmであり且つ累積個数が90%となる結晶子径d90が前記結晶子径d50の1.5倍以下である金属化合物の結晶子と、重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンとを含有するコロイド溶液であって、該コロイド溶液のpHが1.0〜6.0であり、該コロイド溶液中に分散している微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜70nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.0倍以下である前記金属化合物の結晶子および/またはその凝集体であることを特徴とするものである。 First, the colloidal solution of the metal compound of the present invention will be described. Colloidal solution of metal compounds of the present invention, the crystallite diameter d 90 is the crystallites and the cumulative number is a crystallite size d 50 of 0.8~3nm cumulative number becomes 50% is 90% in the particle size distribution A colloidal solution containing crystallites of a metal compound having a diameter d 50 or less of a diameter d 50 and a polyalkyleneimine having a weight average molecular weight of 3000 to 15000, the colloidal solution having a pH of 1.0 to 6 0.0, and the fine particles dispersed in the colloidal solution have a particle size D 50 at which the cumulative mass in the particle size distribution is 50%, the particle size D 50 is 0.8 to 70 nm, and the cumulative mass is 90%. 90 is characterized in that a crystallite and / or aggregates of the metal compound is 2.0 times or less of the particle diameter D 50.

本発明において、金属化合物の結晶子の粒度分布は、例えば、金属化合物の透過型電子顕微鏡観察において50個の金属化合物結晶子を抽出して結晶子径を直接測定することによって求めることができる。本発明のコロイド溶液に含まれる金属化合物の結晶子は、このようにして測定された粒度分布において累積個数が50%となる結晶子径d50が0.8〜3nm(好ましくは0.8〜2.0nm)であり且つ累積個数が90%となる結晶子径d90が前記結晶子径d50の1.5倍以下(好ましくは1.3倍以下)のものである。このような結晶子径d50およびd90を有する金属化合物結晶子は比表面積が大きく、例えば高活性且つ高耐久性の触媒の出発原料として有用である。 In the present invention, the particle size distribution of the metal compound crystallites can be determined by, for example, extracting 50 metal compound crystallites and directly measuring the crystallite diameter in a transmission electron microscope observation of the metal compound. Crystallites of the metal compound contained in the colloidal solution of the present invention thus crystallite size d 50 of the cumulative number of 50% in the measured particle size distribution is 0.8~3Nm (preferably 0.8 to and cumulative number is 2.0 nm) is of a crystallite size d 90 comprising 90% is 1.5 times or less (preferably 1.3 times or less) of the crystallite size d 50. The metal compound crystallites having such crystallite diameters d 50 and d 90 have a large specific surface area and are useful as a starting material for a highly active and highly durable catalyst, for example.

本発明のコロイド溶液中には、このような金属化合物の結晶子および/またはその凝集体からなる微粒子が分散している。このコロイド溶液中の微粒子の粒度分布は、例えば、動的光散乱法により測定することができる。本発明のコロイド溶液中の微粒子は、このようにして測定された粒度分布において累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜70nm(好ましくは0.8〜30nm、より好ましくは0.8〜9nm)であり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.0倍以下(好ましくは1.8倍以下)のものである。このような粒子径D50およびD90を有する前記金属化合物微粒子は比表面積と耐熱性とのバランスに優れた触媒担体として有用である。また、前記金属化合物微粒子をアルミナ骨格を有する粒子に吸着させた場合、アルミナ骨格を有する粒子の細孔径を変化させることによって、前記金属化合物微粒子の細孔径分布を任意に制御することが可能となる。また、前記金属化合物微粒子が金属化合物結晶子の凝集体である場合、この凝集体を熱処理することによってこの凝集体の粒子径に対応する大きさの結晶子を形成することができる。したがって、触媒担体の調製の際に本発明の金属化合物のコロイド溶液を用いることによって、触媒の使用温度領域に応じて理想的な形状の触媒担体を設計することが可能となり、例えば、ガス拡散性に最適な細孔径を有し、拡散律速領域で理想的な触媒活性を有する高耐熱性の触媒を得ることが可能となる。 In the colloidal solution of the present invention, fine particles composed of such metal compound crystallites and / or aggregates thereof are dispersed. The particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution can be measured by, for example, a dynamic light scattering method. Particles in the colloidal solution of the present invention, the particle diameter D 50 which cumulative mass in measured particle size distribution in this way is 50 percent 0.8~70Nm (preferably 0.8~30Nm, more preferably 0 8 to 9 nm) and a particle diameter D 90 with a cumulative mass of 90% is 2.0 times or less (preferably 1.8 times or less) of the particle diameter D 50 . The metal compound fine particles having such particle diameters D 50 and D 90 are useful as a catalyst carrier having an excellent balance between specific surface area and heat resistance. Further, when the metal compound fine particles are adsorbed on particles having an alumina skeleton, the pore size distribution of the metal compound fine particles can be arbitrarily controlled by changing the pore diameter of the particles having an alumina skeleton. . When the metal compound fine particles are aggregates of metal compound crystallites, crystallites having a size corresponding to the particle diameter of the aggregates can be formed by heat-treating the aggregates. Therefore, by using the colloidal solution of the metal compound of the present invention in the preparation of the catalyst carrier, it becomes possible to design an ideally shaped catalyst carrier according to the operating temperature range of the catalyst. It is possible to obtain a highly heat-resistant catalyst having an optimum pore diameter and having an ideal catalytic activity in the diffusion-controlled region.

本発明にかかる金属化合物に含まれる金属としては特に制限はないが、Ti、Zr、Al、Si、希土類金属(La、Ce、Pr、Y、Scなど)、アルカリ土類金属(Sr、Ca、Baなど)、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Rh、Ag、Pt、Pd、Au、V、Mnなどが挙げられる。これらの金属は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。中でも、酸素ストレージ能と耐熱性を有するという観点からZr、Ce、Y、Al、Laが好ましい。   The metal contained in the metal compound according to the present invention is not particularly limited, but Ti, Zr, Al, Si, rare earth metals (La, Ce, Pr, Y, Sc, etc.), alkaline earth metals (Sr, Ca, Ba, etc.), Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Rh, Ag, Pt, Pd, Au, V, Mn and the like. These metals may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Among these, Zr, Ce, Y, Al, and La are preferable from the viewpoint of having oxygen storage ability and heat resistance.

また、本発明にかかる金属化合物としては特に制限はないが、前記金属の酸化物、水酸化物、塩、炭化物、窒化物、硫化物、これらの中間生成物などが挙げられる。前記金属酸化物としては、前記金属を1種含有する酸化物、前記金属を2種以上含有する複合酸化物、前記金属を1種含有する酸化物の混合物などが挙げられる。具体的な金属酸化物としては、CeO、ZrO、Y、TiO、Al、Fe、これらの複合酸化物、および混合物などが挙げられ、中でも、酸素ストレージ能と耐熱性を有するという観点から、CeOまたはZrOを主成分とする複合酸化物が好ましく、CeO−ZrO−Y3元系複合酸化物がより好ましい。 Further, the metal compound according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the metal oxides, hydroxides, salts, carbides, nitrides, sulfides, and intermediate products thereof. Examples of the metal oxide include an oxide containing one kind of the metal, a composite oxide containing two or more kinds of the metal, and a mixture of oxides containing one kind of the metal. Specific metal oxides include CeO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , composite oxides thereof, and mixtures thereof, among others, oxygen storage from the viewpoint of having a capability and heat resistance, composite oxide composed mainly of CeO 2 or ZrO 2 are preferable, CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element complex oxide are more preferred.

また、前記金属水酸化物としては、前記金属を1種または2種以上含有する水酸化物、およびこれらの混合物などが挙げられる。具体的な金属水酸化物としては、Ce(OH)、Zr(OH)、Al(OH)、Ti(OH)、Fe(OH)などが挙げられる。さらに、前記金属塩としては、硫酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩、リン酸塩などが挙げられる。具体的な金属塩としては、BaSO、CaCO、シュウ酸カルシウム、リン酸チタニウムなどが挙げられる。また、炭化物、窒化物、硫化物等についても同様である。 Examples of the metal hydroxide include hydroxides containing one or more of the metals, and mixtures thereof. Specific examples of the metal hydroxide include Ce (OH) 4 , Zr (OH) 4 , Al (OH) 3 , Ti (OH) 4 , and Fe (OH) 2 . Furthermore, examples of the metal salt include sulfates, carbonates, oxalates, and phosphates. Specific examples of the metal salt include BaSO 4 , CaCO 3 , calcium oxalate, and titanium phosphate. The same applies to carbides, nitrides, sulfides and the like.

本発明のコロイド溶液には所定の分子量のポリアルキレンイミンが含まれている。コロイド溶液中にこのようなポリアルキレンイミンが存在することによって、前記金属化合物の結晶子は、そのままの状態、または前記粒子径および前記粒度分布を有する凝集体の状態で安定してコロイド溶液中に分散することが可能となる。   The colloidal solution of the present invention contains a polyalkyleneimine having a predetermined molecular weight. Due to the presence of such a polyalkyleneimine in the colloidal solution, the crystallites of the metal compound can be stably contained in the colloidal solution as it is or in the state of an aggregate having the particle size and the particle size distribution. It becomes possible to disperse.

このようなポリアルキレンイミンの重量平均分子量は3000〜15000であり、8000〜12000であることが好ましい。ポリアルキレンイミンの重量平均分子量が前記範囲にあると金属化合物結晶子はそのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。一方、ポリアルキレンイミンの重量平均分子量が前記下限未満になるとポリアルキレンイミンが金属化合物微粒子に吸着しても立体障害による斥力が十分に発現せず、金属化合物微粒子が凝集する傾向にあり、他方、前記上限を超えるとポリアルキレンイミンが架橋構造を形成し、大きな凝集体が形成する傾向にある。なお、前記重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定され、標準ポリスチレンで換算した値である。   The weight average molecular weight of such a polyalkyleneimine is 3000-15000, and it is preferable that it is 8000-12000. When the weight average molecular weight of the polyalkyleneimine is within the above range, the metal compound crystallites are dispersed as they are or in the form of uniform aggregates having a small diameter, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the weight average molecular weight of the polyalkyleneimine is less than the lower limit, even if the polyalkyleneimine is adsorbed to the metal compound fine particles, the repulsive force due to steric hindrance is not sufficiently expressed, and the metal compound fine particles tend to aggregate, If the upper limit is exceeded, the polyalkyleneimine tends to form a crosslinked structure and a large aggregate. The weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to standard polystyrene.

本発明のコロイド溶液において、ポリアルキレンイミンの含有量としては、前記金属化合物の結晶子の単位表面積に対して10〜35mg/mが好ましく、15〜25mg/mがより好ましい。ポリアルキレンイミンの含有量が前記範囲にあると金属化合物結晶子はそのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。一方、前記ポリアルキレンイミンの含有量が前記下限未満になると金属化合物微粒子の表面をポリアルキレンイミンが十分に被覆することができず、金属化合物微粒子が凝集してより大きな凝集体が形成される傾向にあり、他方、前記上限を超えるとコロイド溶液中に遊離のポリアルキレンイミンが多く存在するため、ポリアルキレンイミンの架橋反応が著しく進行し、粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。 In the colloidal solution of the present invention, the polyalkyleneimine content is preferably 10 to 35 mg / m 2 and more preferably 15 to 25 mg / m 2 with respect to the unit surface area of the crystallite of the metal compound. When the polyalkyleneimine content is in the above range, the metal compound crystallites are dispersed as they are or in the form of uniform aggregates having a small diameter, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, if the content of the polyalkyleneimine is less than the lower limit, the surface of the metal compound fine particles cannot be sufficiently covered with the polyalkyleneimine, and the metal compound fine particles tend to aggregate to form larger aggregates. On the other hand, if the upper limit is exceeded, a large amount of free polyalkyleneimine is present in the colloidal solution, so that the crosslinking reaction of polyalkyleneimine proceeds remarkably and aggregates having a large particle size tend to be formed.

また、本発明のコロイド溶液のpHは1.0〜6.0であり、3.0〜5.0であることが好ましい。コロイド溶液のpHが前記範囲にあるとポリアルキレンイミンは解離してNH 基が形成され、金属化合物結晶子の負に帯電したサイトまたはニュートラルなサイトに吸着して分散効果を付与する。その結果、金属化合物結晶子はそのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。一方、pHが前記下限未満になると金属化合物結晶子の表面が大きく正に帯電するため、解離してNH 基が形成したポリアルキレンイミンは金属化合物結晶子に吸着しにくく、金属化合物微粒子間に十分な斥力が発現せず、金属化合物微粒子が凝集する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ポリアルキレンイミンの解離度が小さく、金属化合物微粒子へのポリアルキレンイミンの吸着量が減少し、金属化合物微粒子間に十分な斥力が発現せず、金属化合物微粒子が凝集する傾向にある。 Moreover, the colloidal solution of the present invention has a pH of 1.0 to 6.0, preferably 3.0 to 5.0. When the pH of the colloidal solution is within the above range, the polyalkyleneimine dissociates to form NH 3 + groups, which are adsorbed on the negatively charged sites or neutral sites of the metal compound crystallites to give a dispersion effect. As a result, the metal compound crystallites are dispersed as they are or in the form of uniform aggregates having a small diameter, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the pH is less than the lower limit, the surface of the metal compound crystallite is large and positively charged. Therefore, the polyalkyleneimine formed by dissociation and forming NH 3 + groups is difficult to be adsorbed on the metal compound crystallite, and between the metal compound fine particles. However, when the above upper limit is exceeded, the degree of dissociation of the polyalkyleneimine is small, and the amount of polyalkyleneimine adsorbed on the metal compound fine particles decreases. In addition, sufficient repulsive force is not expressed between the metal compound fine particles, and the metal compound fine particles tend to aggregate.

本発明に用いられる溶媒としては、水、水溶性有機溶媒(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトンなど)、水と前記水溶性有機溶媒との混合溶媒などが挙げられる。本発明にかかるポリアルキレンイミンはこのような溶媒を用いた場合に優れた分散効果を発揮する傾向にある。   Examples of the solvent used in the present invention include water, water-soluble organic solvents (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, etc.), a mixed solvent of water and the water-soluble organic solvent, and the like. The polyalkyleneimine according to the present invention tends to exhibit an excellent dispersion effect when such a solvent is used.

このような本発明の金属化合物のコロイド溶液は、例えば、前記金属イオンを含有する原料溶液と前記ポリアルキレンイミンを含有する原料溶液とを、反応場に高い剪断力を付与しないような条件で攪拌子などを用いて均質混合することによって製造することができる。また、本発明の金属化合物のコロイド溶液は、2種類以上の原料溶液を混合する方法であって、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類として前記金属イオンを含有するものを使用し、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類として前記ポリアルキレンイミンを含有するものを使用し、これら原料溶液を7500sec−1以下の低剪断速度となっている領域に独立に直接導入して均質混合する方法によって製造することも可能である。特に、後者の方法によれば、水などの金属化合物結晶子が凝集しやすい溶媒においても、金属化合物結晶子をそのままの状態、または径がより小さく均一な凝集体の状態で分散させることが可能となる。 Such a colloidal solution of the metal compound of the present invention is prepared, for example, by stirring the raw material solution containing the metal ion and the raw material solution containing the polyalkyleneimine under conditions that do not give a high shear force to the reaction field. It can manufacture by carrying out homogeneous mixing using a child etc. Also, the colloidal solution of the metal compound of the present invention is a method of mixing two or more kinds of raw material solutions, and uses one containing the metal ions as at least one of the two or more kinds of raw material solutions. , Using at least one of the two or more kinds of raw material solutions containing the polyalkyleneimine, and directly introducing these raw material solutions directly into a region having a low shear rate of 7500 sec −1 or less. It is also possible to manufacture by a homogeneous mixing method. In particular, according to the latter method, it is possible to disperse the metal compound crystallite as it is or even in the form of a uniform aggregate with a smaller diameter, even in a solvent in which the metal compound crystallite easily aggregates. It becomes.

後者の製造方法に用いられる装置としては、例えば、図1に示すものが挙げられる。以下、図面を参照しながら、本発明の金属化合物のコロイド溶液を製造するための好適な装置ついて詳細に説明する。なお、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As an apparatus used for the latter manufacturing method, for example, the apparatus shown in FIG. Hereinafter, a preferred apparatus for producing a colloidal solution of a metal compound of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.

図1に示す製造装置は、攪拌装置としてホモジナイザー10を備えており、ホモジナイザー10の先端部(攪拌部)が反応容器20内に配置されている。ホモジナイザー10の先端部は、図2に示すように、凹型のローター11と、ローター11の外周との間に所定のギャップの領域が形成されるように配置された凹型の外側ステータ12と、ローター11の内周との間に所定のギャップの領域が形成されるように配置された凸型の内側ステータ13とを備えている。さらに、ローター11は、回転シャフト14を介してモーター15に接続されており、回転することが可能な構造となっている。   The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a homogenizer 10 as a stirring device, and a front end portion (stirring portion) of the homogenizer 10 is disposed in the reaction vessel 20. As shown in FIG. 2, the tip of the homogenizer 10 includes a concave outer stator 12 disposed so that a predetermined gap region is formed between the concave rotor 11 and the outer periphery of the rotor 11, and the rotor. 11 and a convex inner stator 13 arranged so that a predetermined gap region is formed between the inner periphery of the inner stator 11 and the inner periphery. Further, the rotor 11 is connected to a motor 15 via a rotating shaft 14 and has a structure capable of rotating.

そして、図1に示す製造装置においては、複数のノズル、すなわち、原料溶液Aを導入するためのノズル16Aと原料溶液Bを導入するためのノズル16Bとが、それぞれ内側ステータ13におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられている。また、ノズル16Aには流路17Aを介して原料溶液Aの供給装置(図示せず)が、ノズル16Bには流路17Bを介して原料溶液Bの供給装置(図示せず)がそれぞれ接続されており、ローター11と内側ステータ13との間の領域に原料溶液Aと原料溶液Bとをそれぞれ独立して直接的に導入することが可能な構造となっている。   In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, a plurality of nozzles, that is, a nozzle 16 </ b> A for introducing the raw material solution A and a nozzle 16 </ b> B for introducing the raw material solution B are opposed to the rotor 11 in the inner stator 13. It is provided on each surface. Further, a supply device (not shown) for the raw material solution A is connected to the nozzle 16A via a flow path 17A, and a supply device (not shown) for the raw material solution B is connected to the nozzle 16B via a flow path 17B. The raw material solution A and the raw material solution B can be directly and independently introduced into the region between the rotor 11 and the inner stator 13.

さらに、図1に示す製造装置においては、図3および図4に示すように、ノズル16Aおよびノズル16Bが、内側ステータ13におけるローター11に対向する面において、ローター11の回転軸Xに対して直交する所定の面Yの外周方向に交互に設けられている。   Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, as shown in FIGS. 3 and 4, the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are orthogonal to the rotation axis X of the rotor 11 on the surface facing the rotor 11 in the inner stator 13. The predetermined surfaces Y are alternately provided in the outer peripheral direction.

なお、図3および図4においては、ノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ12個ずつ設けられているが(24孔タイプ)、ノズル16Aおよびノズル16Bの数は特に限定されるものではない。したがって、ノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ1個ずつ設けられていればよいが(2孔タイプ)、原料溶液Aおよび原料溶液Bが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間をより短縮できるという観点から、ノズル16Aおよびノズル16Bの数はそれぞれ10個以上であることが好ましく、20個以上であることがより好ましい。一方、ノズル16Aおよびノズル16Bのそれぞれの数の上限は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、ノズルの詰まりをより確実に防止するという観点から、交互に配置されたノズル16Aおよびノズル16Bの開口部の直径が0.1mm程度以上の寸法を取り得るようにすることが好ましい。このようにノズルの開口部の直径は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、ノズルの詰まりをより確実に防止するという観点から、0.1〜1mm程度であることが好ましい。   3 and 4, 12 nozzles 16A and 12 nozzles 16B are provided (24-hole type), but the number of nozzles 16A and nozzles 16B is not particularly limited. Therefore, it is only necessary to provide one nozzle 16A and one nozzle 16B (two-hole type), but the time from when the raw material solution A and the raw material solution B are introduced into the region until homogeneous mixing is further reduced. From the viewpoint of being able to do so, the number of nozzles 16A and nozzles 16B is preferably 10 or more, and more preferably 20 or more. On the other hand, the upper limit of the number of each of the nozzle 16A and the nozzle 16B is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus, but from the viewpoint of more reliably preventing nozzle clogging, the alternately arranged nozzles 16A It is preferable that the diameter of the opening of the nozzle 16B can be about 0.1 mm or more. As described above, the diameter of the opening of the nozzle is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus, but is preferably about 0.1 to 1 mm from the viewpoint of more reliably preventing nozzle clogging. .

また、図3および図4においては、ノズル16Aおよびノズル16Bが、ローター11の回転軸Xに対して直交する一つの面Yの外周方向に一列に交互に設けられているが、複数の面の外周方向に複数の列において交互に設けられていてもよい。   3 and 4, the nozzles 16A and the nozzles 16B are alternately provided in a row in the outer circumferential direction of one surface Y orthogonal to the rotation axis X of the rotor 11. It may be provided alternately in a plurality of rows in the outer circumferential direction.

以上説明した図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとから原料溶液Aおよび原料溶液Bがそれぞれ導入される領域、すなわち図1および図2においてはローター11の内周と内側ステータ13の外周との間の領域において、剪断速度が7500sec−1以下であることが好ましく、6500sec−1以下であることが特に好ましい。この領域の剪断速度が前記上限を超えるとポリアルキレンイミンが破壊されて、前記金属化合物微粒子に十分な斥力を付与することができず、より大きな凝集体が形成する傾向にある。また、前記剪断速度の下限としては500sec−1以上が好ましく、1800sec−1以上がより好ましい。 In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 described above, regions where the raw material solution A and the raw material solution B are respectively introduced from the nozzle 16A and the nozzle 16B, that is, the inner periphery of the rotor 11 and the inner stator 13 in FIGS. in the region between the outer periphery of, preferably shear rate is 7500 sec -1 or less, and particularly preferably 6500Sec -1 or less. If the shear rate in this region exceeds the upper limit, the polyalkyleneimine is destroyed and sufficient repulsive force cannot be imparted to the metal compound fine particles, and a larger aggregate tends to be formed. Furthermore, the preferably at least 500 sec -1 as the lower limit of the shear rate, 1800 sec -1 or more is more preferable.

このような低い剪断速度を達成するための条件としては、ローターの回転速度およびローターとステータとの間のギャップの大きさが影響するため、前記領域の剪断速度が前記条件を満たすようにそれらを設定する必要がある。具体的なローター11の回転速度は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、例えば、内側ステータ13の外径12.2mm、ローター11と外側ステータ12との間のギャップ0.5mm、およびローター11と内側ステータ13との間のギャップ0.5mmの場合にはローター11の回転速度を好ましくは300〜4000rpm、より好ましくは1000〜3500rpmに設定することによって前記剪断速度を達成することが可能となる。   Conditions for achieving such a low shear rate are affected by the rotational speed of the rotor and the size of the gap between the rotor and the stator. Must be set. The specific rotation speed of the rotor 11 is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus. For example, the outer diameter of the inner stator 13 is 12.2 mm, and the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is 0. In the case of 5 mm and a gap of 0.5 mm between the rotor 11 and the inner stator 13, the shear speed is achieved by setting the rotational speed of the rotor 11 to preferably 300 to 4000 rpm, more preferably 1000 to 3500 rpm. It becomes possible.

また、ローター11と内側ステータ13との間のギャップの大きさも特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.5〜1.0mmであることがより好ましい。さらに、ローター11と外側ステータ12との間のギャップの大きさも特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.5〜1.0mmであることがより好ましい。このギャップの大きさの変化に対応してローター11の回転速度を調整することにより前記範囲の剪断速度を達成することが可能となる。これらのギャップが前記下限未満になるとギャップの詰まりが発生し易くなる傾向にあり、前記上限を超えると効果的な剪断力を付与できない傾向にある。   Further, the size of the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 is not particularly limited, and varies depending on the size of the device, but is preferably 0.2 to 1.0 mm, 0.5 to 1 More preferably, it is 0.0 mm. Further, the size of the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is not particularly limited, and varies depending on the size of the device, but is preferably 0.2 to 1.0 mm, 0.5 to 1 More preferably, it is 0.0 mm. By adjusting the rotational speed of the rotor 11 in response to the change in the size of the gap, it is possible to achieve the shear speed in the above range. When these gaps are less than the lower limit, clogging of the gaps tends to occur, and when the upper limit is exceeded, effective shearing force cannot be applied.

また、図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとからそれぞれ供給された原料溶液Aおよび原料溶液Bが、前記領域に導入されてから1msec以内(特に好ましくは0.5msec以内)に均質混合されるようにノズル16Aおよびノズル16Bが配置されていることが好ましい。なお、ここでいう原料溶液が前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間とは、ノズル16A(またはノズル16B)から導入された原料溶液A(または原料溶液B)が隣接するノズル16B(またはノズル16A)の位置に到達し、ノズル16B(またはノズル16A)から導入された原料溶液B(または原料溶液A)と混合されるまでの時間をいう。   Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the raw material solution A and the raw material solution B respectively supplied from the nozzle 16A and the nozzle 16B are introduced within 1 msec (particularly preferably within 0.5 msec) after being introduced into the region. It is preferable that the nozzle 16A and the nozzle 16B are arranged so as to be homogeneously mixed. Here, the time from when the raw material solution is introduced into the region until it is homogeneously mixed is the nozzle 16B adjacent to the raw material solution A (or raw material solution B) introduced from the nozzle 16A (or nozzle 16B). It means the time until the position of (or nozzle 16A) is reached and mixed with raw material solution B (or raw material solution A) introduced from nozzle 16B (or nozzle 16A).

以上、本発明のコロイド溶液の製造に好適に用いられる装置について説明したが、本発明のコロイド溶液の製造方法は、図1に示す製造装置を用いる方法に限定されるものではない。例えば、図1に示す製造装置においては、2種類の原料溶液が導入できるように構成されているが、3種類以上の原料溶液が導入できるようにノズルや原料溶液供給装置等を構成してもよい。   As mentioned above, although the apparatus used suitably for manufacture of the colloidal solution of this invention was demonstrated, the manufacturing method of the colloidal solution of this invention is not limited to the method using the manufacturing apparatus shown in FIG. For example, the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is configured so that two kinds of raw material solutions can be introduced, but a nozzle, a raw material solution supply apparatus, or the like may be configured so that three or more kinds of raw material solutions can be introduced. Good.

また、図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとがそれぞれ内側ステータ13におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられているが、ノズル16Aとノズル16Bとがそれぞれ外側ステータ12におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられていてもよい。そのように構成すれば、ローター11と外側ステータ12との間の領域に原料溶液Aと原料溶液Bとをそれぞれ独立して直接的に導入することが可能となる。なお、その領域における剪断速度は前記条件を満たすように設定する必要がある。   Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are respectively provided on the surface facing the rotor 11 in the inner stator 13, but the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are respectively rotors in the outer stator 12. 11 may be provided respectively on the surface facing 11. If comprised in that way, it will become possible to introduce the raw material solution A and the raw material solution B directly into the area | region between the rotor 11 and the outer side stator 12, respectively independently. Note that the shear rate in that region needs to be set so as to satisfy the above condition.

さらに、上述したように、2種類以上の原料溶液を、反応場に高い剪断力を付与しないような条件で攪拌子などを用いて均質混合してもよい。   Furthermore, as described above, two or more kinds of raw material solutions may be homogeneously mixed using a stirrer or the like under conditions that do not give a high shearing force to the reaction field.

次に、本発明のコロイド溶液の製造方法の好適な一実施形態について説明する。本発明のコロイド溶液の製造方法においては、原料溶液を導入する領域の剪断速度を前記範囲に設定し、前記各原料溶液を前記領域に独立して直接的に導入することが好ましい。例えば、図1に示す製造装置を用いる場合には、ノズル16Aとノズル16Bとから原料溶液Aおよび原料溶液Bがそれぞれ導入される領域、すなわち図1および図2においてはローター11と内側ステータ13との間の領域の剪断速度が前記範囲となるようにローター11を回転させ、原料溶液Aおよび原料溶液Bをそれぞれノズル16Aおよびノズル16Bから前記領域に独立して直接的に導入する。このように低い剪断速度となっている領域に直接導入された各原料溶液は、極めて短時間の間に均質混合されて反応が終了し、前記原料溶液中の原料に由来する金属化合物の結晶子やその凝集体からなる微粒子が得られる。このような方法により得られた金属化合物結晶子は、結晶子径がより小さく且つ粒度分布がより狭いものとなる。また、金属化合物結晶子の凝集体も、粒子径がより小さく且つ粒度分布がより狭いものとなる。   Next, a preferred embodiment of the method for producing a colloidal solution of the present invention will be described. In the method for producing a colloidal solution of the present invention, it is preferable that the shear rate of the region into which the raw material solution is introduced is set in the above range, and each of the raw material solutions is directly and independently introduced into the region. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is used, regions where the raw material solution A and the raw material solution B are respectively introduced from the nozzle 16A and the nozzle 16B, that is, the rotor 11 and the inner stator 13 in FIG. 1 and FIG. The rotor 11 is rotated so that the shear rate in the region between the above ranges is within the above range, and the raw material solution A and the raw material solution B are directly introduced into the region independently from the nozzle 16A and the nozzle 16B, respectively. Each raw material solution directly introduced into the region having such a low shear rate is homogeneously mixed in an extremely short time to complete the reaction, and the crystallites of the metal compound derived from the raw material in the raw material solution And fine particles comprising the aggregates thereof are obtained. The metal compound crystallite obtained by such a method has a smaller crystallite diameter and a narrower particle size distribution. In addition, the aggregate of metal compound crystallites also has a smaller particle size and a narrower particle size distribution.

また、各原料溶液の送液速度としては特に制限はないが、10〜30ml/minが好ましい。原料溶液の送液速度が前記下限未満になると金属化合物の結晶子やその凝集体の製造効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると金属化合物結晶子の凝集体の粒子径が大きくなる傾向にある。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a liquid feeding rate of each raw material solution, However, 10-30 ml / min is preferable. When the feed rate of the raw material solution is less than the lower limit, the production efficiency of the metal compound crystallites and aggregates thereof tends to decrease. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the particle diameter of the metal compound crystallite aggregates is large. Tend to be.

本発明のコロイド溶液の製造方法においては、コロイド溶液のpHを1.0〜6.0に調整する。コロイド溶液のpH前記範囲にするとポリアルキレンイミンは解離してNH 基が形成され、金属化合物結晶子の負に帯電したサイトまたはニュートラルなサイトに吸着して分散効果を付与する。その結果、金属化合物結晶子はそのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。一方、pHが前記下限未満になると金属化合物結晶子の表面が大きく正に帯電するため、解離してNH 基が形成したポリアルキレンイミンは金属化合物結晶子に吸着しにくく、金属化合物微粒子間に十分な斥力が発現せず、金属化合物微粒子が凝集し、他方、前記上限を超えると、ポリアルキレンイミンの解離度が小さく、金属化合物微粒子へのポリアルキレンイミンの吸着量が減少し、金属化合物微粒子間に十分な斥力が発現せず、金属化合物微粒子が凝集する。また、このような観点から、本発明の製造方法においてはコロイド溶液のpHを3.0〜5.0に調整することが好ましい。 In the method for producing a colloidal solution of the present invention, the pH of the colloidal solution is adjusted to 1.0 to 6.0. When the pH of the colloidal solution is within the above range, the polyalkyleneimine dissociates to form NH 3 + groups, which are adsorbed on the negatively charged sites or neutral sites of the metal compound crystallites to impart a dispersion effect. As a result, the metal compound crystallites are dispersed as they are or in the form of uniform aggregates having a small diameter, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. Meanwhile, since the pH is lower than the lower limit surface of the metal compound crystallites increases positively charged, polyalkyleneimine NH 3 + group formed by dissociation hardly adsorbed on the metal compound crystallites, metal compound fine particles between When the above upper limit is exceeded, the dissociation degree of polyalkyleneimine is small, and the amount of polyalkyleneimine adsorbed on the metal compound fine particles is reduced. Sufficient repulsive force is not expressed between the fine particles, and the metal compound fine particles are aggregated. From this point of view, it is preferable to adjust the pH of the colloidal solution to 3.0 to 5.0 in the production method of the present invention.

本発明のコロイド溶液を製造する場合、前記金属イオンと前記ポリアルキレンイミンは、同じ原料溶液に含まれていてもよいし、各々別の原料溶液に含まれていてもよいが、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記金属イオンを含むものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記ポリアルキレンイミンを含むものであることが好ましい。例えば、図1に示す製造装置を用いる場合には、前記金属イオンと前記ポリアルキレンイミンがともに原料溶液Aに含まれていてもよいし、原料溶液Aに前記金属イオンが含まれ、原料溶液Bに前記ポリアルキレンイミンが含まれていてもよいが、後者が好ましい。   When producing the colloidal solution of the present invention, the metal ions and the polyalkyleneimine may be contained in the same raw material solution, or may be contained in different raw material solutions. Preferably, at least one of the raw material solutions contains the metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polyalkyleneimine. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is used, both the metal ions and the polyalkyleneimine may be contained in the raw material solution A, or the raw material solution A contains the metal ions and the raw material solution B. May contain the polyalkyleneimine, but the latter is preferred.

また、前記金属イオンを含む原料溶液(例えば前記原料溶液A)の陽イオン濃度としては0.005〜0.5mol/Lが好ましく、0.01〜0.2mol/Lがより好ましい。陽イオン濃度が前記範囲にあると金属化合物結晶子はそのままの状態、または径が小さく均一な凝集体の状態で分散し、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることができる。一方、陽イオン濃度が前記下限未満になると金属化合物の結晶子の収率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えるとコロイド溶液中の金属化合物微粒子間の距離が短くなるため、ポリアルキレンイミンが効果的な形態で金属化合物微粒子に吸着できず、金属化合物微粒子が凝集する傾向にある。   The cation concentration of the raw material solution containing the metal ions (for example, the raw material solution A) is preferably 0.005 to 0.5 mol / L, more preferably 0.01 to 0.2 mol / L. When the cation concentration is within the above range, the metal compound crystallites are dispersed as they are or in the form of uniform aggregates having a small diameter, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the cation concentration is less than the lower limit, the yield of the crystallites of the metal compound tends to decrease. On the other hand, when the cation concentration exceeds the upper limit, the distance between the metal compound fine particles in the colloid solution is shortened. The imine cannot be adsorbed on the metal compound fine particles in an effective form, and the metal compound fine particles tend to aggregate.

このような本発明のコロイド溶液を製造する場合に適用できる反応系は特に制限されず、アルコキシドの加水分解反応や貧溶媒を用いた溶解度変化を利用する析出反応などが挙げられるが、中和反応や酸化還元反応といった核生成速度や反応速度が極めて早い反応においても前記製造方法によれば金属化合物微粒子は粒子径が小さく均一なものとなり、保存安定性に優れたコロイド溶液が得られるため、本発明の製造方法はこのような核生成速度や反応速度が極めて早い反応系に対して特に有用である。   The reaction system applicable to the production of such a colloidal solution of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a hydrolysis reaction of alkoxide and a precipitation reaction using solubility change using a poor solvent. Even in a reaction with a very fast nucleation rate or reaction rate such as a redox reaction or a redox reaction, the metal compound fine particles have a small particle size and become uniform according to the above production method, and a colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. The production method of the invention is particularly useful for such a reaction system having a very high nucleation rate and reaction rate.

このような中和反応、酸化還元反応などにおける具体的な反応系は特に制限されるものではないが、例えば、2種類の原料溶液を用いる場合には以下のような反応系が挙げられる。   The specific reaction system in such neutralization reaction, oxidation-reduction reaction and the like is not particularly limited. For example, when two kinds of raw material solutions are used, the following reaction system can be mentioned.

(i)中和反応I
原料溶液A(金属イオン含有溶液):金属化合物の原料である前記金属の酢酸塩、脂肪酸塩(例えばシュウ酸塩)、無機酸の塩(例えば硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩)を含有する溶液
原料溶液B(中和剤):アンモニア水、脂肪酸(例えばシュウ酸)もしくは無機酸(例えば硝酸、硫酸、塩酸)のアンモニウム塩を含有する溶液、またはアルカリ金属水酸化物溶液(水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液など)。
(I) Neutralization reaction I
Raw material solution A (metal ion-containing solution): Solution raw material containing the metal acetate, fatty acid salt (eg, oxalate), and inorganic acid salt (eg, nitrate, sulfate, hydrochloride) that is the raw material of the metal compound Solution B (neutralizing agent): ammonia water, a solution containing an ammonium salt of a fatty acid (for example, oxalic acid) or an inorganic acid (for example, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid), or an alkali metal hydroxide solution (aqueous sodium hydroxide solution, water) Potassium oxide aqueous solution).

(ii)中和反応II
原料溶液A(アルカリ性原料液):酢酸バリウム、塩化カルシウムなどを含有する溶液
原料溶液B(酸性原料液):硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウムなどを含有する溶液。
(Ii) Neutralization reaction II
Raw material solution A (alkaline raw material liquid): Solution raw material solution B (acidic raw material liquid) containing barium acetate, calcium chloride and the like: A solution containing ammonium sulfate, ammonium carbonate and the like.

(iii)酸化還元反応
原料溶液A:硝酸銀、塩化白金酸などを含有する溶液
原料溶液B:アセトアルデヒド溶液、水素化ホウ素ナトリウム溶液、ヒドラジン、エタノールなど。
(Iii) Redox reaction raw material solution A: Solution raw material solution B containing silver nitrate, chloroplatinic acid, etc .: Acetaldehyde solution, sodium borohydride solution, hydrazine, ethanol, and the like.

なお、ポリアルキレンイミンは、上記いずれの反応においても原料溶液Aおよび原料溶液Bの少なくとも一方に含まれていればよいが、原料溶液Bに含まれていることが好ましい。例えば、前記中和反応Iにおいては、金属化合物の原料である前記金属の塩を含有する原料溶液Aと、中和剤とポリアルキレンイミンとを含有する原料溶液Bとを用いることが好ましい。   The polyalkyleneimine may be contained in at least one of the raw material solution A and the raw material solution B in any of the above reactions, but is preferably contained in the raw material solution B. For example, in the neutralization reaction I, it is preferable to use a raw material solution A containing the metal salt, which is a raw material for the metal compound, and a raw material solution B containing a neutralizing agent and a polyalkyleneimine.

このような原料溶液の組成や組み合わせは、目的とする金属化合物のコロイド溶液の種類や使用する原料の種類などに応じて適宜設定することができる。例えば、CeOを含有する金属酸化物のコロイド溶液を製造する場合、原料溶液Aとして4価のセリウムイオンを含むもの、および3価のセリウムイオンを含むもののいずれの原料溶液も使用することもできるが、後者の原料溶液Aを使用する場合には、酸化させて4価のセリウムイオンとするために、原料溶液Bとして中和剤の他に、原料溶液A中のセリウムイオンに対して当量以上の過酸化水素を含むものを使用することが好ましい。 The composition and combination of such raw material solutions can be appropriately set according to the type of the colloidal solution of the target metal compound and the type of raw material used. For example, when producing a colloidal solution of a metal oxide containing CeO 2 , any raw material solution including a raw material solution A containing tetravalent cerium ions and a trivalent cerium ion can be used. However, when the latter raw material solution A is used, in order to oxidize to tetravalent cerium ions, the raw material solution B is equivalent to the cerium ions in the raw material solution A in addition to the neutralizing agent. It is preferable to use those containing hydrogen peroxide.

本発明によって得られる金属化合物のコロイド溶液の組成は特に限定されず、様々な原料溶液を用いることによって、金属酸化物、金属水酸化物、金属塩といった種々の組成のコロイド溶液を得ることが可能となる。   The composition of the colloidal solution of the metal compound obtained by the present invention is not particularly limited. By using various raw material solutions, it is possible to obtain colloidal solutions having various compositions such as metal oxides, metal hydroxides, and metal salts. It becomes.

以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
硝酸二アンモニウムセリウム(IV)20.9g、オキシ硝酸ジルコニウム7.0gおよび硝酸イットリウム2.3gをイオン交換水500gにビーカー中で溶解し、陽イオン濃度が0.1mol/Lの金属イオン含有原料水溶液(原料溶液A)を調製した。また、下記式(1):
Example 1
Metal ion-containing raw material aqueous solution in which 20.9 g of diammonium cerium (IV) nitrate, 7.0 g of zirconium oxynitrate, and 2.3 g of yttrium nitrate are dissolved in 500 g of ion-exchanged water in a beaker, and the cation concentration is 0.1 mol / L. (Raw material solution A) was prepared. Moreover, following formula (1):

Figure 2010110719
Figure 2010110719

で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン125gおよび硝酸160g
をイオン交換水340gに溶解し、ポリエチレンイミン水溶液(原料溶液B)を調製した
125 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10,000 and 160 g of nitric acid
Was dissolved in 340 g of ion-exchanged water to prepare a polyethyleneimine aqueous solution (raw material solution B).

前記原料溶液Aと前記原料溶液Bとを、ビーカー中で混合し、攪拌子を用いたマグネチックスターラーで100rpmの回転速度で攪拌して金属化合物のコロイド溶液を作製した。   The raw material solution A and the raw material solution B were mixed in a beaker and stirred at a rotational speed of 100 rpm with a magnetic stirrer using a stirrer to prepare a colloidal solution of a metal compound.

得られた金属化合物のコロイド溶液のpHを表1に示す。また、コロイド溶液の一部を80℃で24時間乾燥させ、粉末状の試料を作製した。この試料について高分解能透過型電子顕微鏡(高分解能TEM)の電子線回折測定を行い、得られた電子線回折パターンより前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。さらに、この試料について高分解能TEM写真を撮影し、TEM写真中の50個の金属化合物結晶子を抽出して結晶子径を直接測定して粒度分布を求めた。この金属化合物結晶子の粒度分布から金属化合物の累積個数が50%となる結晶子径d50(平均結晶子径)を求め、さらに、金属化合物結晶子の比表面積を算出して金属化合物結晶子の単位表面積当りのポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す。 The pH of the obtained colloidal solution of the metal compound is shown in Table 1. A part of the colloidal solution was dried at 80 ° C. for 24 hours to prepare a powder sample. This sample is performed with an electron beam diffraction measurement of the high-resolution transmission electron microscope (high resolution TEM), obtained the metal compound from the electron diffraction pattern CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Furthermore, a high-resolution TEM photograph was taken of this sample, 50 metal compound crystallites in the TEM photograph were extracted, and the crystallite diameter was directly measured to obtain the particle size distribution. From this particle size distribution of the metal compound crystallites, a crystallite diameter d 50 (average crystallite diameter) at which the cumulative number of metal compounds becomes 50% is obtained, and a specific surface area of the metal compound crystallites is calculated to obtain a metal compound crystallite. The content of polyethyleneimine per unit surface area was determined. These results are shown in Table 1.

次に、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を動的光散乱法(日機装(株)製「Nanotrac250」を使用)により測定した。このコロイド溶液中の微粒子の粒度分布から累積質量が50%となる粒子径D50(平均結晶子径)を求めた。その結果を表1に示す。結晶子径d50よりもコロイド溶液中の微粒子の粒子径D50の方が大きいことから、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。 Next, the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution was measured by a dynamic light scattering method (using “Nanotrac 250” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). From the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution, the particle diameter D 50 (average crystallite diameter) at which the cumulative mass becomes 50% was determined. The results are shown in Table 1. Since the larger the particle diameter D 50 of the particles in the colloidal solution than the crystallite size d 50, crystallites of a metal compound in the colloidal solution, it was confirmed that form aggregates.

また、金属化合物の結晶子の粒度分布から、累積個数が90%となる結晶子径d90を求め、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布から、累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置したコロイド溶液について上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, the crystallite diameter d 90 at which the cumulative number becomes 90% is determined from the particle size distribution of the crystallites of the metal compound, and the particle diameter D 90 at which the cumulative mass becomes 90% is determined from the particle size distribution of the fine particles in the colloid solution. It was. Furthermore, the left colloidal solution 30 days in the same manner as described above to measure the particle size distribution of the microparticles to determine the particle size D 50 which cumulative mass is 50%. These results are shown in Table 1.

(実施例2)
図1に示す製造装置(スーパーアジテーションリアクター)を用いてCeO−ZrO−Y3元系金属化合物のコロイド溶液を作製した。なお、ステータ13としてはノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ24個ずつ設けられている48孔タイプのものを使用した。
(Example 2)
Manufacturing apparatus shown in FIG. 1 with (super agitation reactor) to produce a colloidal solution of CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -component metal compound. The stator 13 was a 48-hole type in which 24 nozzles 16A and 24 nozzles 16B were provided.

実施例1と同様にして原料溶液AおよびBを調製した。図1に示すように、ホモジナイザー10の先端を100mlビーカー20の中に浸るようにセットし、ホモジナイザー10におけるローター11を300rpmの回転速度で回転させながら、前記原料溶液Aと前記原料溶液Bとをそれぞれ5ml/minの供給速度でチューブポンプ(図示せず)を用いてノズル16Aおよびノズル16Bからローター11と内側ステータ13との間の領域に送液して混合し、金属化合物のコロイド溶液を作製した。   Raw material solutions A and B were prepared in the same manner as in Example 1. As shown in FIG. 1, the tip of the homogenizer 10 is set so as to be immersed in a 100 ml beaker 20, and the raw material solution A and the raw material solution B are mixed while rotating the rotor 11 in the homogenizer 10 at a rotation speed of 300 rpm. Using a tube pump (not shown) at a supply rate of 5 ml / min, the solution is fed from the nozzle 16A and the nozzle 16B to the region between the rotor 11 and the inner stator 13 and mixed to prepare a colloidal solution of the metal compound. did.

なお、ローター11の外径は17.8mm、ローター11と外側ステータ12との間のギャップは0.5mmであり、それらの間の領域における剪断速度は562sec−1であった。また、内側ステータ13の外径は12.2mm、ローター11と内側ステータ13との間のギャップは0.5mmであり、それらの間の領域における剪断速度は562sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は4.2msecであった。ここで、均質混合されるまでの時間とは、ノズル16Aまたはノズル16Bから吐出された原料溶液Aまたは原料溶液Bがローター11の回転によって隣接するノズル16Bまたはノズル16Aに到達するまでの時間と定義されるものである。 The outer diameter of the rotor 11 was 17.8 mm, the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 was 0.5 mm, and the shear rate in the region between them was 562 sec −1 . The outer diameter of the inner stator 13 is 12.2 mm, the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 is 0.5 mm, the shear rate in the region between them was 562sec -1. Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 4.2 msec. Here, the time until homogeneous mixing is defined as the time until the raw material solution A or the raw material solution B discharged from the nozzle 16A or the nozzle 16B reaches the adjacent nozzle 16B or the nozzle 16A by the rotation of the rotor 11. It is what is done.

ビーカー20からあふれて出てくる中和反応後のコロイド溶液を、上記ビーカー20のさらに下に1Lビーカー(図示せず)をセットして受け止めた。   The neutralized colloidal solution overflowing from the beaker 20 was received by setting a 1 L beaker (not shown) further below the beaker 20.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子はそのままの状態で分散していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound were dispersed as they were. Moreover, these particle size distribution in the same manner as in Example 1, the crystallite size d 50 and d 90, was determined particle diameter D 50 and D 90 in the colloidal solution. These results are shown in Table 1.

(実施例3)
ローター11の回転速度を1000rpmに変更した以外は実施例2と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は1873sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は1873sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は1.26msecであった。
(Example 3)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 2 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 1000 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 1873 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 1873 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 1.26 msec.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子はそのままの状態で分散していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound were dispersed as they were. Moreover, these particle size distribution in the same manner as in Example 1, the crystallite size d 50 and d 90, was determined particle diameter D 50 and D 90 in the colloidal solution. These results are shown in Table 1.

(実施例4)
ローター11の回転速度を3200rpmに変更した以外は実施例2と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は6000sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は6000sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は0.394msecであった。
Example 4
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 2 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 3200 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 6000 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 6000 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 0.394 msec.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子はそのままの状態で分散していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound were dispersed as they were. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(実施例5)
酢酸セリウム一水和物(III)12.7g、オキシ酢酸ジルコニウム12.8gおよび酢酸イットリウム四水和物1.7gをイオン交換水500gに溶解し、陽イオン濃度が0.1mol/Lの金属イオン含有原料水溶液を調製した。また、酢酸アンモニウム23.2g、過酸化水素水13.6g、前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン125g、および酢酸130gをイオン交換水355gに溶解し、ポリエチレンイミン水溶液を調製した。
(Example 5)
12.7 g of cerium acetate monohydrate (III), 12.8 g of zirconium oxyacetate and 1.7 g of yttrium acetate tetrahydrate were dissolved in 500 g of ion-exchanged water, and a metal ion having a cation concentration of 0.1 mol / L A containing raw material aqueous solution was prepared. Further, 23.2 g of ammonium acetate, 13.6 g of hydrogen peroxide water, 125 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the above formula (1), and 130 g of acetic acid were dissolved in 355 g of ion-exchanged water, and an aqueous polyethyleneimine solution was obtained. Prepared.

原料溶液AおよびBとしてそれぞれ前記金属イオン含有原料水溶液および前記ポリエチレンイミン水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして攪拌子を用いたマグネチックスターラーで攪拌して金属化合物のコロイド溶液を作製した。   A metal compound colloidal solution was prepared by stirring with a magnetic stirrer using a stirrer in the same manner as in Example 1 except that the metal ion-containing raw material aqueous solution and the polyethyleneimine aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. .

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(実施例6)
実施例5と同様にして金属イオン含有原料水溶液およびポリエチレンイミン水溶液を調製し、これらを原料溶液AおよびBとして用いた以外は実施例2と同様にして図1に示す製造装置を用いて金属化合物のコロイド溶液を作製した。
(Example 6)
A metal ion-containing raw material aqueous solution and a polyethyleneimine aqueous solution were prepared in the same manner as in Example 5, and these were used as the raw material solutions A and B, using the production apparatus shown in FIG. A colloidal solution was prepared.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子はそのままの状態で分散していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound were dispersed as they were. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(実施例7)
ローター11の回転速度を1000rpmに変更した以外は実施例6と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は1873sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は1873sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は1.26msecであった。
(Example 7)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 6 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 1000 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 1873 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 1873 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 1.26 msec.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子はそのままの状態で分散していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound were dispersed as they were. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(実施例8)
ローター11の回転速度を3200rpmに変更した以外は実施例6と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は6000sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は6000sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は0.394msecであった。
(Example 8)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 6 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 3200 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 6000 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 6000 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 0.394 msec.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めた。これらの結果を図5に示す。図5に示した粒度分布から求めた金属化合物結晶子平均結晶子径d50およびコロイド溶液中の微粒子の平均粒子径D50から、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子はそのままの状態で分散していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d90、およびコロイド溶液中の粒子径D90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Further, for the fine particles in the obtained colloid solution, the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloid solution were determined in the same manner as in Example 1. These results are shown in FIG. The average particle diameter D 50 of fine particles of a metal compound crystallites average crystallite size d 50 and colloidal solution obtained from the particle size distribution shown in FIG. 5, crystallite metal compound in the colloidal solution is dispersed as it is It was confirmed that Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameter d 90 and the particle diameter D 90 in the colloid solution were determined from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(実施例9)
実施例5と同様に、原料溶液AおよびBを調製して混合し、攪拌子を用いたマグネチックスターラーで攪拌した。得られたコロイド溶液にエチルアルコール1000gを添加してさらに攪拌子を用いたマグネチックスターラーで100rpmの回転速度で攪拌して金属化合物のコロイド溶液を作製した。
Example 9
In the same manner as in Example 5, raw material solutions A and B were prepared and mixed, and stirred with a magnetic stirrer using a stirring bar. 1000 g of ethyl alcohol was added to the obtained colloidal solution, and further stirred with a magnetic stirrer using a stirrer at a rotation speed of 100 rpm to prepare a colloidal solution of a metal compound.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(実施例10)
酢酸アンモニウム23.2g、過酸化水素水13.6g、前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン62.5g、および酢酸70gをイオン交換水400gに溶解し、ポリエチレンイミン水溶液を調製した。この水溶液を原料溶液Bとして用いた以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。
(Example 10)
23.2 g of ammonium acetate, 13.6 g of hydrogen peroxide, 62.5 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the above formula (1), and 70 g of acetic acid are dissolved in 400 g of ion-exchanged water, and a polyethyleneimine aqueous solution is obtained. Prepared. A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 8 except that this aqueous solution was used as the raw material solution B.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子はそのままの状態で分散していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound were dispersed as they were. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(実施例11)
酢酸アンモニウム23.2g、過酸化水素水13.6g、前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン36.8g、および酢酸35gをイオン交換水465gに溶解し、ポリエチレンイミン水溶液を調製した。この水溶液を原料溶液Bとして用いた以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。
(Example 11)
23.2 g of ammonium acetate, 13.6 g of hydrogen peroxide, 36.8 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the above formula (1), and 35 g of acetic acid are dissolved in 465 g of ion-exchanged water. Prepared. A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 8 except that this aqueous solution was used as the raw material solution B.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(実施例12)
酢酸セリウム一水和物(III)1.27g、オキシ酢酸ジルコニウム1.28gおよび酢酸イットリウム四水和物0.17gをイオン交換水500gに溶解し、陽イオン濃度が0.01mol/Lの金属イオン含有原料水溶液を調製した。また、酢酸アンモニウム2.32g、過酸化水素水1.36g、前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン12.5g、および酢酸10gをイオン交換水485gに溶解し、ポリエチレンイミン水溶液を調製した。
Example 12
1.27 g of cerium acetate monohydrate (III), 1.28 g of zirconium oxyacetate and 0.17 g of yttrium acetate tetrahydrate were dissolved in 500 g of ion-exchanged water, and a metal ion having a cation concentration of 0.01 mol / L A containing raw material aqueous solution was prepared. Further, 2.32 g of ammonium acetate, 1.36 g of hydrogen peroxide water, 12.5 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the above formula (1), and 10 g of acetic acid were dissolved in 485 g of ion-exchanged water, and polyethyleneimine was dissolved. An aqueous solution was prepared.

原料溶液AおよびBとしてそれぞれ前記金属イオン含有原料水溶液および前記ポリエチレンイミン水溶液を用いた以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。   A metal compound colloidal solution was prepared in the same manner as in Example 8 except that the metal ion-containing raw material aqueous solution and the polyethyleneimine aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表1に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子はそのままの状態で分散していることが確認された。そこで、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表1に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 1. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound were dispersed as they were. Therefore, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 1.

(比較例1)
酢酸アンモニウム23.2gおよび過酸化水素水13.6gイオン交換水430gに溶解した。この水溶液を原料溶液Bとして使用した以外は実施例5と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。
(Comparative Example 1)
Dissolved in 23.2 g of ammonium acetate and 13.6 g of hydrogen peroxide water 430 g of ion-exchanged water. A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 5 except that this aqueous solution was used as the raw material solution B.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpHを求めた。その結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, the pH of the colloidal solution was determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. Further, for the fine particles in the obtained colloid solution, the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloid solution were determined in the same manner as in Example 1. It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 2.

(比較例2)
ローター11の回転速度を10000rpmに変更した以外は実施例6と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は18730sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は18730sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は0.126msecであった。
(Comparative Example 2)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 6 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 10,000 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 18730 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 18730 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 0.126 msec.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 2. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Moreover, these particle size distribution in the same manner as in Example 1, the crystallite size d 50 and d 90, was determined particle diameter D 50 and D 90 in the colloidal solution. These results are shown in Table 2.

(比較例3)
重量平均分子量10000のポリエチレンイミンの代わりに前記式(1)で表される重量平均分子量600のポリエチレンイミン125gを用いた以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。
(Comparative Example 3)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 8 except that 125 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 600 represented by the above formula (1) was used instead of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10,000.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 2. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 2.

(比較例4)
重量平均分子量10000のポリエチレンイミンの代わりに前記式(1)で表される重量平均分子量1800のポリエチレンイミン125gを用いた以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。
(Comparative Example 4)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 8 except that 125 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 1800 represented by the formula (1) was used instead of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10,000.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 2. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 2.

(比較例5)
酢酸の添加量を100gに変更した以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。
(Comparative Example 5)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 8 except that the amount of acetic acid added was changed to 100 g. Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 2. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 2.

(比較例6)
酢酸の添加量を50gに変更した以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレンイミンの含有量を求めた。これらの結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。
(Comparative Example 6)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 8 except that the amount of acetic acid added was changed to 50 g. Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Further, in the same manner as in Example 1, the pH of the colloid solution and the content of polyethyleneimine were determined. These results are shown in Table 2. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 2.

(比較例7)
ポリエチレンイミンの代わりに重量平均分子量10000のポリビニルピロリドン125gを用い、イオン交換水の量を480gに変更し、酢酸を無添加とした以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。
(Comparative Example 7)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 8 except that 125 g of polyvinylpyrrolidone having a weight average molecular weight of 10,000 was used instead of polyethyleneimine, the amount of ion exchange water was changed to 480 g, and acetic acid was not added. .

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリビニルピロリドンの含有量を求めた。これらの結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Moreover, it carried out similarly to Example 1, and calculated | required pH of colloid solution and content of polyvinylpyrrolidone. These results are shown in Table 2. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 2.

(比較例8)
ポリエチレンイミンの代わりに重量平均分子量10000のポリエチレングリコール125gを用い、イオン交換水の量を480gに変更し、酢酸を無添加とした以外は実施例8と同様にして金属化合物のコロイド溶液を作製した。
(Comparative Example 8)
A colloidal solution of a metal compound was prepared in the same manner as in Example 8 except that 125 g of polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 10,000 was used instead of polyethyleneimine, the amount of ion-exchanged water was changed to 480 g, and acetic acid was not added. .

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレングリコールの含有量を求めた。これらの結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Moreover, it carried out similarly to Example 1, and calculated | required pH of colloid solution and content of polyethyleneglycol. These results are shown in Table 2. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 2.

(比較例9)
先ず、酢酸セリウム一水和物(III)12.7g、オキシ酢酸ジルコニウム12.8gおよび酢酸イットリウム四水和物1.7gをイオン交換水500gに溶解し、陽イオン濃度が0.1mol/Lの原料水溶液(原料溶液A)を調製した。また、ジエタノールアミン31.6g、過酸化水素水13.6gおよび重量平均分子量20000のポリエチレングリコール0.68gをイオン交換水500gに溶解し、ポリエチレングリコール水溶液(原料溶液B)を調製した。
(Comparative Example 9)
First, 12.7 g of cerium acetate monohydrate (III), 12.8 g of zirconium oxyacetate and 1.7 g of yttrium acetate tetrahydrate were dissolved in 500 g of ion-exchanged water, and the cation concentration was 0.1 mol / L. A raw material aqueous solution (raw material solution A) was prepared. Further, 31.6 g of diethanolamine, 13.6 g of hydrogen peroxide water and 0.68 g of polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 20000 were dissolved in 500 g of ion-exchanged water to prepare a polyethylene glycol aqueous solution (raw material solution B).

これらの原料溶液AおよびBをビーカー中で混合し、硝酸を添加してpH3に調整した。この溶液に、振動数20kHz、振幅30μm、出力200Wの超音波ホモジナイザーを用いて30分間超音波処理を施し、金属化合物のコロイド溶液を作製した。なお、セリウムイオンに対するジエタノールアミンの添加量は3モル当量であり、ポリエチレングリコールの添加量は生成した金属化合物の5質量%であった。   These raw material solutions A and B were mixed in a beaker, and nitric acid was added to adjust the pH to 3. This solution was subjected to ultrasonic treatment for 30 minutes using an ultrasonic homogenizer with a vibration frequency of 20 kHz, an amplitude of 30 μm, and an output of 200 W to prepare a colloidal solution of a metal compound. In addition, the addition amount of diethanolamine with respect to cerium ion was 3 molar equivalent, and the addition amount of polyethyleneglycol was 5 mass% of the produced | generated metal compound.

得られたコロイド溶液中の金属化合物について実施例1と同様にして高分解能TEMの電子線回折測定を行ったところ、前記金属化合物はCeO−ZrO−Y3元系複合酸化物単結晶であることが確認された。また、実施例1と同様にして、コロイド溶液のpH、ポリエチレングリコールの含有量を求めた。これらの結果を表2に示す
さらに、得られたコロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして金属化合物結晶子の粒度分布、コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を求めたところ、コロイド溶液中の金属化合物の結晶子は凝集体を形成していることが確認された。また、実施例1と同様にしてこれらの粒度分布から、結晶子径d50およびd90、コロイド溶液中の粒子径D50およびD90を求めた。これらの結果を表2に示す。また、コロイド溶液中の粒子(凝集体)の粒度分布を図5に示す。
Similarly the metal compound resulting colloidal solution as in Example 1 to was subjected to electron beam diffraction measurement of the high-resolution TEM, the metal compound is CeO 2 -ZrO 2 -Y 2 O 3 3 -element compound oxide It was confirmed to be a single crystal. Moreover, it carried out similarly to Example 1, and calculated | required pH of colloid solution and content of polyethyleneglycol. These results are shown in Table 2. Furthermore, when the particle size distribution of the metal compound crystallites and the particle size distribution of the fine particles in the colloidal solution were determined in the same manner as in Example 1 for the fine particles in the obtained colloidal solution, It was confirmed that the crystallites of the metal compound formed aggregates. Further, in the same manner as in Example 1, the crystallite diameters d 50 and d 90 and the particle diameters D 50 and D 90 in the colloid solution were obtained from these particle size distributions. These results are shown in Table 2. FIG. 5 shows the particle size distribution of particles (aggregates) in the colloidal solution.

また、得られた金属化合物のコロイド溶液に遠心加速沈降処理を施して、より大きな凝集体粒子を除去し、上澄み液のみを採取したが、極く一部(数%)の微粒子が残留し、ほとんどの粒子は沈殿した。上澄み液中の微粒子の粒子径D50は20nmであり、D90は100nmであった。 In addition, the colloidal solution of the obtained metal compound was subjected to centrifugal acceleration sedimentation treatment to remove larger aggregate particles, and only the supernatant was collected, but only a part (several percent) of fine particles remained, Most particles precipitated. Particle diameter D 50 of the particles in the supernatant is 20 nm, D 90 was 100 nm.

Figure 2010110719
Figure 2010110719

Figure 2010110719
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図5および表1に示した結果から明らかなように、所定の分子量のポリアルキレンイミンを添加し、反応場に高い剪断力が付与されないようにして得られた金属化合物のコロイド溶液においては、金属イオン含有原料溶液として、硝酸塩を含むものを用いた場合(実施例1〜4)、酢酸塩を含むもの用いた場合(実施例5〜12)のいずれにおいても、結晶子径がナノオーダーで粒径分布も狭い金属化合物結晶子が、そのままの状態、または粒子径がナノオーダーで粒径分布も狭い凝集体の状態で分散していることが確認された。また、実施例5〜8で得たコロイド溶液においては、30日間保存しても前記金属化合物結晶子および/またはその凝集体からなる微粒子の粒子径に変化は見られず、保存性に優れたものであった。   As is apparent from the results shown in FIG. 5 and Table 1, in a colloidal solution of a metal compound obtained by adding a polyalkyleneimine having a predetermined molecular weight so that a high shear force is not applied to the reaction field, As the ion-containing raw material solution, the crystallite diameter is a nano-order particle in any of the cases containing nitrate (Examples 1 to 4) and the case containing acetate (Examples 5 to 12). It was confirmed that the metal compound crystallites having a narrow diameter distribution were dispersed as they were or in the form of aggregates having a particle size of nano-order and a narrow particle size distribution. Further, in the colloidal solutions obtained in Examples 5 to 8, even when stored for 30 days, no change was observed in the particle diameter of the metal compound crystallites and / or aggregates thereof, and the storage stability was excellent. It was a thing.

一方、表2に示した結果から明らかなように、本発明にかかるポリアルキレンイミンを添加しない場合(比較例1)、ポリアルキレンイミンの代わりにポリビニルピロリドンを用いた場合(比較例7)やポリエチレングリコールを用いた場合(比較例8)においては、結晶子径がナノオーダーの金属化合物結晶子が、粒子径がミクロンオーダーの凝集体の状態で分散しており、分散性に劣るものであった。これは、金属酸化物微粒子が水や水性溶媒中での凝集力が大きいため、凝集しやすく、さらにこのような微粒子にポリビニルピロリドンやポリエチレングリコールが効果的な形態で吸着しないためであると推察される。   On the other hand, as is clear from the results shown in Table 2, when the polyalkyleneimine according to the present invention is not added (Comparative Example 1), when polyvinylpyrrolidone is used instead of the polyalkyleneimine (Comparative Example 7), polyethylene In the case of using glycol (Comparative Example 8), the metal compound crystallite having a crystallite size of nano-order was dispersed in the state of an aggregate having a particle size of micron-order, and the dispersibility was poor. . This is presumed to be because the metal oxide fine particles have a high cohesive force in water or an aqueous solvent, and thus easily aggregate, and polyvinyl pyrrolidone and polyethylene glycol do not adsorb in such an effective form. The

また、図5および表2に示した結果から明らかなように、ジエタノールアミンとポリエチレングリコールを添加し、pHを3に調整して超音波処理を施した場合(比較例9)においては、ナノオーダーの金属化合物結晶子が、粒子径がサブミクロンオーダーの凝集体の状態で分散しており、分散性に劣るものであった。また、超音波処理により水溶液の温度が若干上昇したため、一部、結晶子が成長し、粒度分布幅が大きくなったと推察される。さらに、30日間保存したコロイド溶液においては、凝集体の粒子径がさらに大きくなり、保存性に劣るものであった。   Further, as is clear from the results shown in FIG. 5 and Table 2, in the case where diethanolamine and polyethylene glycol were added, the pH was adjusted to 3, and the ultrasonic treatment was performed (Comparative Example 9), nano-order The metal compound crystallites were dispersed in a state of an aggregate having a particle size of submicron order, and the dispersibility was poor. In addition, since the temperature of the aqueous solution slightly increased due to the ultrasonic treatment, it is surmised that a part of the crystallites grew and the particle size distribution width increased. Furthermore, in the colloidal solution preserve | saved for 30 days, the particle diameter of the aggregate became still larger and was inferior to preservability.

さらに、表2に示した結果から明らかなように、反応場に高い剪断力を付与した場合(比較例2)、分子量が小さいポリアルキレンイミンを添加した場合(比較例3〜4)、およびコロイド溶液のpHが高い場合(比較例5〜6)においては、結晶子径がナノオーダーの金属化合物結晶子が、粒子径がサブミクロン〜ミクロンオーダーの凝集体の状態で含まれており、分散性に劣るものであった。   Further, as apparent from the results shown in Table 2, when a high shear force is applied to the reaction field (Comparative Example 2), when a polyalkyleneimine having a low molecular weight is added (Comparative Examples 3 to 4), and colloid In the case where the pH of the solution is high (Comparative Examples 5 to 6), the metal compound crystallite having a crystallite size of nano-order is contained in the state of an aggregate having a particle size of submicron to micron-order, and thus dispersibility. It was inferior to.

また、実施例1と実施例2〜4または実施例5と実施例6〜8を比較すると、マイクロ反応場を具備し、この反応場に適度な剪断力を付与することによって、攪拌子を用いて攪拌した場合に比べて、金属化合物結晶子の平均結晶子径(d50)に違いは見られなかったが、粒度分布幅(d90/d50)が小さく、且つコロイド溶液中の金属化合物微粒子の平均粒子径(D50)が小さくなることが確認された。 Further, when Example 1 and Examples 2 to 4 or Example 5 and Examples 6 to 8 are compared, a microreaction field is provided, and an appropriate shear force is applied to the reaction field, thereby using a stirrer. The average crystallite diameter (d 50 ) of the metal compound crystallites was not different from the case of stirring with the metal compound, but the particle size distribution width (d 90 / d 50 ) was small and the metal compound in the colloidal solution It was confirmed that the average particle diameter (D 50 ) of the fine particles was reduced.

実施例5と実施例9とを比較すると、溶媒として、水のみを用いた場合(実施例5)に比べて水と水溶性溶媒との混合溶媒を用いた場合(実施例9)においては、金属化合物結晶子の平均結晶子径(d50)および粒度分布幅(d90/d50)に違いは見られなかったが、コロイド溶液中の金属化合物微粒子の平均粒子径(D50)が小さくなることが確認された。また、実施例8、10〜11を比較すると、ポリアルキレンイミンの含有量が多くなるにつれて、金属化合物結晶子の平均結晶子径(d50)および粒度分布幅(d90/d50)に違いは見られなかったが、コロイド溶液中の金属化合物微粒子の平均粒子径(D50)が小さくなることが確認された。 When Example 5 and Example 9 are compared, in the case where a mixed solvent of water and a water-soluble solvent is used (Example 9) as compared with the case where only water is used as the solvent (Example 5), Although there was no difference in the average crystallite size (d 50 ) and particle size distribution width (d 90 / d 50 ) of the metal compound crystallite, the average particle size (D 50 ) of the metal compound fine particles in the colloidal solution was small. It was confirmed that Further, when Examples 8 and 10 to 11 are compared, as the polyalkyleneimine content increases, the average crystallite size (d 50 ) and the particle size distribution width (d 90 / d 50 ) of the metal compound crystallites are different. However, it was confirmed that the average particle diameter (D 50 ) of the metal compound fine particles in the colloidal solution was reduced.

以上説明したように、本発明によれば、粒子径が小さく粒度分布が狭い金属化合物の結晶子が、そのままの状態、または粒子径が小さく粒度分布が狭い凝集体の状態で分散したコロイド溶液を得ること可能となる。   As described above, according to the present invention, the colloidal solution in which the crystallites of the metal compound having a small particle size and a narrow particle size distribution are dispersed as they are or in the state of an aggregate having a small particle size and a narrow particle size distribution. It becomes possible to obtain.

したがって、本発明の金属化合物のコロイド溶液は、金属化合物結晶子やその凝集体がナノサイズで高度に分散したものであるため、様々な用途においてナノサイズ効果の発現が期待され、例えば、耐熱性と比表面積とのバランスに優れた触媒担体の出発原料などとして有用である。   Therefore, the colloidal solution of the metal compound of the present invention is a nano-size highly dispersed dispersion of metal compound crystallites and aggregates thereof. Therefore, expression of a nano-size effect is expected in various applications, for example, heat resistance It is useful as a starting material for a catalyst carrier having an excellent balance between the surface area and the specific surface area.

本発明に用いられる金属化合物コロイド溶液の製造装置の好適な一実施形態を示す模式縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of the manufacturing apparatus of the metal compound colloid solution used for this invention. 図1に示すホモジナイザー10の先端部(攪拌部)を示す拡大縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a tip portion (stirring portion) of the homogenizer 10 shown in FIG. 1. 図1に示す内側ステータ13の側面図である。It is a side view of the inner side stator 13 shown in FIG. 図1に示す内側ステータ13の横断面図である。It is a cross-sectional view of the inner stator 13 shown in FIG. 実施例8および比較例9において得られたコロイド溶液中の金属化合物の結晶子の粒度分布(累積個数)および微粒子の粒度分布(累積質量)を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the particle size distribution (cumulative number) of the crystallite of the metal compound in the colloidal solution obtained in Example 8, and the comparative example 9, and the particle size distribution (cumulative mass) of microparticles | fine-particles.

符号の説明Explanation of symbols

10…ホモジナイザー、11…ローター、12…外側ステータ、13…内側ステータ、14…回転シャフト、15…モーター、16A,16B…ノズル、17A,17B…流路(供給管)、20…反応容器、A,B…反応溶液、X…回転軸、Y…回転軸Xに対して直交する面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Homogenizer, 11 ... Rotor, 12 ... Outer stator, 13 ... Inner stator, 14 ... Rotating shaft, 15 ... Motor, 16A, 16B ... Nozzle, 17A, 17B ... Flow path (supply pipe), 20 ... Reaction vessel, A , B ... reaction solution, X ... rotation axis, Y ... surface perpendicular to the rotation axis X.

Claims (10)

粒度分布における累積個数が50%となる結晶子径d50が0.8〜3nmであり且つ累積個数が90%となる結晶子径d90が前記結晶子径d50の1.5倍以下である金属化合物の結晶子と、重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンとを含有するコロイド溶液であって、
該コロイド溶液のpHが1.0〜6.0であり、
該コロイド溶液中に分散している微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜70nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.0倍以下である前記金属化合物の結晶子および/またはその凝集体である、ことを特徴とする金属化合物のコロイド溶液。
The crystallite diameter d 50 at which the cumulative number in the particle size distribution is 50% is 0.8 to 3 nm, and the crystallite diameter d 90 at which the cumulative number is 90% is 1.5 times or less of the crystallite diameter d 50. A colloidal solution containing crystallites of a metal compound and a polyalkylenimine having a weight average molecular weight of 3000 to 15000,
The colloidal solution has a pH of 1.0 to 6.0;
Particulates dispersed in said colloidal solution is cumulative mass particle diameter D 90 of the particle diameter at and cumulative mass is a particle diameter D 50 which is a 50% 0.8~70nm is 90% in the particle size distribution a crystallite and / or aggregates of the metal compound is 2.0 times the D 50, a colloidal solution of metal compounds, characterized in that.
前記ポリアルキレンイミンの含有量が前記金属化合物の結晶子の単位表面積に対して10〜35mg/mであることを特徴とする請求項1に記載の金属化合物のコロイド溶液。 2. The colloidal solution of a metal compound according to claim 1, wherein the content of the polyalkyleneimine is 10 to 35 mg / m 2 with respect to a unit surface area of the crystallite of the metal compound. 2種類以上の原料溶液を混合することにより製造された金属化合物のコロイド溶液であって、
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記金属化合物の原料である金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記ポリアルキレンイミンを含有するものであり、
7500sec−1以下の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合することにより得られたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の金属化合物のコロイド溶液。
A colloidal solution of a metal compound produced by mixing two or more kinds of raw material solutions,
At least one of the two or more raw material solutions contains a metal ion that is a raw material of the metal compound, and at least one of the two or more raw material solutions contains the polyalkyleneimine. Is what
3. The metal compound according to claim 1, wherein the metal compound is obtained by directly and independently introducing each of the raw material solutions into a region having a shear rate of 7500 sec −1 or less. Colloidal solution.
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記金属イオンを含有するものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記ポリアルキレンイミンを含有するものであることを特徴とする請求項3に記載の金属化合物のコロイド溶液。   At least one of the two or more raw material solutions contains the metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polyalkyleneimine. A colloidal solution of the metal compound according to claim 3. 前記金属イオンを含有する原料溶液が前記金属化合物の原料である金属の塩を含む溶液であり、前記ポリアルキレンイミンを含有する原料溶液がさらに中和剤を含むものであることを特徴とする請求項4に記載の金属化合物のコロイド溶液。   5. The raw material solution containing the metal ions is a solution containing a metal salt that is a raw material of the metal compound, and the raw material solution containing the polyalkyleneimine further contains a neutralizing agent. A colloidal solution of the metal compound described in 1. 前記金属イオンを含有する原料溶液の陽イオン濃度が0.005〜0.5mol/Lであることを特徴とする請求項3〜5のうちのいずれか一項に記載の金属化合物のコロイド溶液。   The colloidal solution of a metal compound according to any one of claims 3 to 5, wherein a cation concentration of the raw material solution containing the metal ions is 0.005 to 0.5 mol / L. 2種類以上の原料溶液を混合して金属化合物のコロイド溶液を製造する方法であって、
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記金属化合物の原料である金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンを含有するものであり、
7500sec−1以下の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合し、溶液のpHを1.0〜6.0に調整することを特徴とする金属化合物のコロイド溶液の製造方法。
A method for producing a colloidal solution of a metal compound by mixing two or more raw material solutions,
At least one of the two or more raw material solutions contains a metal ion that is a raw material of the metal compound, and at least one of the two or more raw material solutions has a weight average molecular weight of 3000 to 3000. Containing 15000 polyalkylenimines,
Each of the raw material solutions is independently and directly mixed into a region where the shear rate is 7500 sec −1 or less, and the pH of the solution is adjusted to 1.0 to 6.0. A method for producing a colloidal solution.
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記金属イオンを含有するものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記ポリアルキレンイミンを含有するものであることを特徴とする請求項7に記載の金属化合物のコロイド溶液の製造方法。   At least one of the two or more raw material solutions contains the metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polyalkyleneimine. A method for producing a colloidal solution of the metal compound according to claim 7. 前記金属イオンを含有する原料溶液が前記金属化合物の原料である金属の塩を含む溶液であり、前記ポリアルキレンイミンを含有する原料溶液がさらに中和剤を含むものであることを特徴とする請求項8に記載の金属化合物のコロイド溶液の製造方法。   9. The raw material solution containing the metal ions is a solution containing a metal salt that is a raw material of the metal compound, and the raw material solution containing the polyalkyleneimine further contains a neutralizing agent. A method for producing a colloidal solution of a metal compound described in 1. 前記金属イオンを含有する原料溶液の陽イオン濃度が0.005〜0.5mol/Lであることを特徴とする請求項7〜9のうちのいずれか一項に記載の金属化合物のコロイド溶液の製造方法。   10. The metal compound colloidal solution according to claim 7, wherein a cation concentration of the raw material solution containing the metal ions is 0.005 to 0.5 mol / L. Production method.
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