JP2012240873A - Layered double hydroxide having i3-, and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a layered double hydroxide and a method for producing the same, to put it in detail, a layered double hydroxide having Iand a method for producing the same.SOLUTION: This layered double hydroxide comprises a laminated structure of a host layer containing M1ion and M2ion, and an intermediate layer containing anions. The element M1 of the M1ion is at least one transition metal selected from a group comprising Co, Fe Ni and Zn, and the element M2 of the M2ion is a transition metal of Co and/or Fe, and the mol ratio (M2/M1) is 1/2, and the anions contain Iion and Iion.

Description

本発明は、層状複水酸化物およびその製造方法に関し、より詳細には、I を有する層状複水酸化物およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a layered double hydroxide and a method for producing the same, and more particularly to a layered double hydroxide having I 3 and a method for producing the same.

ハイドロタルサイト化合物あるいはアニオン型粘土鉱物として知られている層状複水酸化物(Layered Double Hydroxides;LDH)は、陰イオン交換材料、吸着剤、触媒、ナノリアクタ、モレキュラーシーブ、ポリマー複合材料、生体材料等への応用が期待されている。また、層状複水酸化物を単層に剥離して得られるカチオン性ナノシートを用いた新規なナノデバイスの構築も期待されている。   Layered double hydroxides (LDH), known as hydrotalcite compounds or anionic clay minerals, are anion exchange materials, adsorbents, catalysts, nanoreactors, molecular sieves, polymer composites, biomaterials Application to such as is expected. In addition, construction of a novel nanodevice using a cationic nanosheet obtained by peeling a layered double hydroxide into a single layer is also expected.

このような層状複水酸化物として、水酸化コバルト(II)・(III)結晶である層状複水酸化物が開発された(例えば、特許文献1を参照)。別の層状複水酸化物として、水酸化コバルト(II)・鉄(III)結晶である層状複水酸化物が開発された(例えば、特許文献2を参照)。また、別の層状複水酸化物として、水酸化コバルト・ニッケル結晶である層状複水酸化物が知られている(例えば、非特許文献1を参照)。   As such a layered double hydroxide, a layered double hydroxide which is a cobalt hydroxide (II) / (III) crystal has been developed (see, for example, Patent Document 1). As another layered double hydroxide, a layered double hydroxide which is a cobalt hydroxide (II) / iron (III) crystal has been developed (see, for example, Patent Document 2). As another layered double hydroxide, a layered double hydroxide that is a cobalt hydroxide / nickel crystal is known (see, for example, Non-Patent Document 1).

特許文献1によれば、水酸化コバルト(II)とコバルト(III)とからなり、アニオンとして臭素がインターカレートされたCo系層状複水酸化物が得られる。しかしながら、製造に用いる臭素は、刺激臭を持ち、猛毒であり、人体への影響が懸念される。また、製造に用いる臭素は、出発物質に対して40倍を必要とし、非効率的でもあった。   According to Patent Document 1, a Co-based layered double hydroxide composed of cobalt hydroxide (II) and cobalt (III) and bromine intercalated as an anion is obtained. However, bromine used for production has an irritating odor and is extremely toxic, and there is a concern about the influence on the human body. In addition, bromine used for production required 40 times the starting material and was also inefficient.

特許文献2によれば、水酸化コバルト(II)と鉄(III)とからなり、六角板状でかつ層状の結晶であり、アニオンとしてヨウ素(I)がインターカレートされたCo−Fe系層状複水酸化物が得られる。しかしながら、特許文献2によれば、出発物質における鉄とコバルトとの原子比(モル比)は1/2に限られているので、異なる原子比を有する出発物質を用いて層状複水酸化物が得られることが望ましい。 According to Patent Document 2, a Co—Fe system comprising cobalt hydroxide (II) and iron (III), hexagonal plate-like and layered crystals, and intercalated with iodine (I ) as an anion. A layered double hydroxide is obtained. However, according to Patent Document 2, since the atomic ratio (molar ratio) between iron and cobalt in the starting material is limited to ½, the layered double hydroxide can be formed using starting materials having different atomic ratios. It is desirable to be obtained.

また、非特許文献1によれば、コバルト(II)とニッケル(II)とコバルト(III)とからなり、アニオンとして臭素がインターカレートされたCo−Ni系層状複水酸化物が得られるが、臭素以外の酸化剤を用いて他の遷移金属からなる層状複水酸化物が得られることが望ましい。   Further, according to Non-Patent Document 1, a Co—Ni-based layered double hydroxide composed of cobalt (II), nickel (II), and cobalt (III) and bromine intercalated as an anion is obtained. It is desirable to obtain a layered double hydroxide composed of another transition metal using an oxidizing agent other than bromine.

以上より、本発明の課題は、層状複水酸化物およびその製造方法を提供することであり、詳細には、I を有する層状複水酸化物およびその製造方法を提供することである。 As described above, an object of the present invention is to provide a layered double hydroxide and a method for producing the same, and more specifically, to provide a layered double hydroxide having I 3 and a method for producing the same.

本発明による層状複水酸化物は、M12+イオンとM23+イオンとを含有するホスト層と、アニオンを含有する中間層との積層構造からなり、前記M12+イオンの元素M1は、Co、Fe、NiおよびZnからなる群から少なくとも1つ選択される遷移金属であり、前記M23+イオンの元素M2は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、前記M23+イオンと前記M12+イオンとのモル比(M23+/M12+)は1/2であり、前記アニオンは、IイオンとI イオンとを含み、これにより上記課題を解決する。
前記I イオンと前記Iイオンとのモル比(I /I)は1/2であってもよい。
前記ホスト層は、一般式[M12+ 2/3M23+ 1/3(OH)1/3+で表され、前記中間層は、一般式[(I 2/3+I 1/31/3・mHO]1/3−(mは、0.1〜0.5の範囲である)で表されてもよい。
前記層状複水酸化物は、六角板状の形状を有してもよい。
前記層状複水酸化物のX線回折パターンにおける一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも低くてもよい。
本発明による層状複水酸化物の製造方法は、M1’1−xM2’(OH)(M1’は、Coおよび/またはFeの遷移金属を、必要に応じて、Niおよび/またはZnの遷移金属を含み、M2’は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、xは、0≦x<1/3の範囲を満たす)で表されるブルーサイト型金属水酸化物、または、M1’1−xM2’(OH)(M1’は、Co、Fe、NiおよびZnからなる群から選択される遷移金属を含み、M2’は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、xは、x=1/3である)で表されるブルーサイト型金属水酸化物を、ヨウ素が溶解した溶液に添加し、撹拌するステップを包含し、前記ヨウ素と前記ブルーサイト型金属水酸化物とのモル比(ヨウ素/ブルーサイト型金属水酸化物)は、2.5×1/3〜40×1/3(ただし、ヨウ素をIとする)の範囲であり、これにより上記課題を解決する。
3価になるCoおよび/またはFeの含量は、モル比で、前記ブルーサイト型金属水酸化物中の金属含量の1/3以上であってもよい。
前記ヨウ素と前記ブルーサイト型金属水酸化物とのモル比(ヨウ素/ブルーサイト型金属水酸化物)は、10×1/3〜25×1/3(ただし、ヨウ素をIとする)の範囲であってもよい。
前記添加し、撹拌するステップは、前記ブルーサイト型金属水酸化物が添加された前記溶液を、室温で1日〜7日間撹拌してもよい。
前記ヨウ素が溶解した溶液の溶媒は、クロロホルムであってもよい。
The layered double hydroxide according to the present invention has a laminated structure of a host layer containing M1 2+ ions and M2 3+ ions and an intermediate layer containing anions. The element M1 of the M1 2+ ions is Co, Fe A transition metal selected from the group consisting of Ni and Zn, and the element M2 of the M2 3+ ion is a transition metal of Co and / or Fe, and the M2 3+ ion and the M1 2+ ion The molar ratio (M2 3+ / M1 2+ ) is ½, and the anion contains I ion and I 3 ion, thereby solving the above problem.
The molar ratio (I 3 / I ) between the I 3 ion and the I ion may be ½.
The host layer is represented by the general formula [M1 2+ 2/3 M2 3+ 1/3 ( OH) 2] represented 1/3 +, the intermediate layer is represented by the general formula [(I - 2/3 + I 3 - 1/3 ) 1/3 · mH 2 O] 1 / 3- (m may be represented by a is) 0.1 to 0.5.
The layered double hydroxide may have a hexagonal plate shape.
The peak intensity of primary bottom reflection in the X-ray diffraction pattern of the layered double hydroxide may be lower than the peak intensity of secondary bottom reflection.
The method for producing a layered double hydroxide according to the present invention comprises M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (M1 ′ is a transition metal of Co and / or Fe, and optionally Ni and / or Zn. M2 ′ is a transition metal of Co and / or Fe, and x is a brucite type metal hydroxide represented by 0 ≦ x <1/3), or M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (M1 ′ includes a transition metal selected from the group consisting of Co, Fe, Ni and Zn, and M2 ′ is a transition metal of Co and / or Fe , X is x = 1/3), and a step of adding and stirring the solution of the brucite type metal hydroxide to the solution in which the iodine is dissolved, the iodine and the brucite type metal water is included. Molar ratio with oxide (iodine / brucite metal hydroxide) ) Is, 2.5 × 1 / 3~40 × 1/3 (where the range of the iodine and I), a by solving the above problems.
The content of Co and / or Fe that becomes trivalent may be 1/3 or more of the metal content in the brucite type metal hydroxide in molar ratio.
The molar ratio of the iodine to the brucite metal hydroxide (iodine / brucite metal hydroxide) is in the range of 10 × 1/3 to 25 × 1/3 (where iodine is I). It may be.
In the step of adding and stirring, the solution to which the brucite metal hydroxide is added may be stirred at room temperature for 1 to 7 days.
The solvent of the solution in which iodine is dissolved may be chloroform.

本発明による層状複水酸化物は、M12+イオン(M12+イオンの元素M1は、Co、Fe、NiおよびZnからなる群から少なくとも1つ選択される遷移金属である)とM23+イオン(M23+イオンの元素M2は、Coおよび/またはFeの遷移金属である)とを含有するホスト層と、IイオンとI イオンとを含むアニオンを含有する中間層との積層構造からなり、M23+イオンとM12+イオンとのモル比(M23+/M12+)が1/2を満たせばよいので、M1およびM2として種々の組み合わせ、および、種々の組成を実現できる。このような層状複水酸化物を剥離すれば、ビルディングブロックとして新規なナノシートが得られる。 The layered double hydroxide according to the present invention comprises M1 2+ ions (the element M1 of the M1 2+ ions is a transition metal selected from the group consisting of Co, Fe, Ni and Zn) and M2 3+ ions (M2 3+ ion element M2 is a laminated structure of a host layer containing a transition metal of Co and / or Fe) and an intermediate layer containing an anion containing I ions and I 3 ions, Since the molar ratio of M2 3+ ions to M1 2+ ions (M2 3+ / M1 2+ ) only needs to satisfy 1/2, various combinations and various compositions as M1 and M2 can be realized. If such a layered double hydroxide is peeled off, a novel nanosheet can be obtained as a building block.

本発明による層状複水酸化物の製造方法によれば、M1’1−xM2’(OH)(M1’は、Coおよび/またはFeの遷移金属を、必要に応じて、Niおよび/またはZnの遷移金属を含み、M2’は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、xは、0≦x<1/3の範囲を満たす)で表されるブルーサイト型金属水酸化物、または、M1’1−xM2’(OH)(M1’は、Co、Fe、NiおよびZnからなる群から選択される遷移金属を含み、M2’は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、xは、x=1/3を満たす)で表されるブルーサイト型金属水酸化物を、ヨウ素が溶解した溶液に添加し、撹拌する工程を包含するトポ化学法であり、ヨウ素とブルーサイト型金属水酸化物とのモル比(ヨウ素/ブルーサイト型金属水酸化物)は、2.5×1/3〜40×1/3(ただし、ヨウ素をIとする)の範囲を満たす。本発明の製造方法によれば、ヨウ素を過剰に溶解した溶液に所望のブルーサイト型金属水酸化物を添加し、撹拌するだけでよいので、簡便であり、大量生産に有利である。また、格別の技術および装置を要することなく、上述の層状複水酸化物が得られるので、安価に提供できる。 According to the method for producing a layered double hydroxide according to the present invention, M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (M1 ′ represents a transition metal of Co and / or Fe, optionally Ni and / or Or a transition metal of Zn, M2 ′ is a transition metal of Co and / or Fe, and x is a brucite metal hydroxide represented by 0 ≦ x <1/3), Or M1 ′ 1-x M2 x ′ (OH) 2 (M1 ′ includes a transition metal selected from the group consisting of Co, Fe, Ni and Zn, and M2 ′ is a transition metal of Co and / or Fe. And x is a topo chemical method including a step of adding and stirring a brucite-type metal hydroxide represented by x) to a solution in which iodine is dissolved. Molar ratio of bluesite-type metal hydroxide (iodine / blue rhino -Type metal hydroxide) is, 2.5 × 1 / 3~40 × 1/3 (where satisfies the range of the iodine and I). According to the production method of the present invention, a desired brucite-type metal hydroxide is simply added to a solution in which iodine is excessively dissolved and stirred, which is convenient and advantageous for mass production. Moreover, since the above-mentioned layered double hydroxide can be obtained without requiring a special technique and apparatus, it can be provided at low cost.

本発明による層状複水酸化物を示す模式図Schematic diagram showing a layered double hydroxide according to the present invention 本発明による層状複水酸化物を示す別の模式図Another schematic diagram showing a layered double hydroxide according to the present invention アニオン交換された本発明による層状複水酸化物を示す模式図Schematic showing anion-exchanged layered double hydroxide according to the invention 本発明による層状複水酸化物を製造するフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart which manufactures the layered double hydroxide by this invention 実施例1および比較例1による生成物のXRDパターンを示す図The figure which shows the XRD pattern of the product by Example 1 and Comparative Example 1 比較例2〜4による生成物B〜DのXRDパターンを示す図The figure which shows the XRD pattern of product BD by Comparative Examples 2-4 実施例2〜4による生成物2〜4のXRDパターンを示す図Figure 2 shows the XRD pattern of products 2-4 according to Examples 2-4 実施例3による生成物3のTEM像(a)と電子回折パターン(b)とを示す図The figure which shows the TEM image (a) and electron diffraction pattern (b) of the product 3 by Example 3. 実施例1による生成物1−4のXPSスペクトルを示す図Figure 2 shows the XPS spectrum of product 1-4 according to Example 1 実施例4による生成物4のXPSスペクトルを示す図FIG. 5 shows an XPS spectrum of product 4 according to Example 4. 実施例2〜4による生成物2〜4のUV−visスペクトルを示す図Figure 2 shows UV-vis spectra of products 2-4 according to Examples 2-4 実施例3によるアニオン交換された生成物3のXRDパターンを示す図Figure 5 shows the XRD pattern of anion exchanged product 3 according to example 3 実施例3による生成物3dsのUV−visスペクトルを示す図FIG. 5 shows a UV-vis spectrum of the product 3ds according to Example 3. 実施例3による生成物3および生成物3pのTG曲線を示す図FIG. 5 shows a TG curve of product 3 and product 3p according to Example 3. 比較例2による生成物Bおよび生成物BpのTG曲線を示す図The figure which shows the TG curve of the product B by the comparative example 2, and the product Bp 実施例5による生成物3の超格子構造の模式的な図Schematic diagram of the superlattice structure of product 3 according to Example 5 実施例5による生成物3の中間層のヨウ素の分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図The figure which shows the distribution of the iodine of the intermediate | middle layer of the product 3 by Example 5, and a simulation low angle XRD pattern 実施例5による生成物3の中間層のヨウ素の別の分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図The figure which shows another distribution of the iodine of the intermediate | middle layer of the product 3 by Example 5, and a simulation low angle XRD pattern 実施例5による生成物3の中間層のヨウ素のさらに別の分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図The figure which shows further another distribution of the iodine of the intermediate | middle layer of the product 3 by Example 5, and a simulation low angle XRD pattern 実施例5による生成物3の中間層のヨウ素のさらに別の分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図The figure which shows further another distribution of the iodine of the intermediate | middle layer of the product 3 by Example 5, and a simulation low angle XRD pattern 実施例5による生成物3の中間層のヨウ素の別のさらに分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図FIG. 6 shows another further distribution of iodine in the intermediate layer of the product 3 according to Example 5 and a simulated low angle XRD pattern.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、同様の要素には同様の番号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected to the same element and the description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明による層状複水酸化物を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a layered double hydroxide according to the present invention.

本発明による層状複水酸化物100は、ホスト層110と中間層120との積層構造からなる。   The layered double hydroxide 100 according to the present invention has a laminated structure of a host layer 110 and an intermediate layer 120.

ホスト層110は、M12+イオンとM23+イオンとを含有する。M12+イオンの元素M1は、Co、Fe、NiおよびZnからなる群から少なくとも1つ選択される遷移金属である。M23+イオンの元素M2は、Coおよび/またはFeの遷移金属である。さらに、M23+イオンとM12+イオンとのモル比(M23+/M12+)は1/2を満たす。ここで、M1とM2とが同一の元素であってもよい。 The host layer 110 contains M1 2+ ions and M2 3+ ions. The element M1 of the M1 2+ ion is a transition metal selected from at least one selected from the group consisting of Co, Fe, Ni, and Zn. The element M2 of the M2 3+ ion is a transition metal of Co and / or Fe. Furthermore, the molar ratio (M2 3+ / M1 2+ ) between M2 3+ ions and M1 2+ ions satisfies 1/2. Here, M1 and M2 may be the same element.

中間層120は、アニオンとしてIイオンとI イオンとを含む。より好ましくは、I イオンとIイオンとのモル比(I /I)は1/2である。 The intermediate layer 120 includes I ions and I 3 ions as anions. More preferably, the molar ratio (I 3 / I ) between I 3 ions and I ions is ½.

M23+イオンとM12+イオンとのモル比(M23+/M12+)が1/2を満たせばよいので、M1およびM2として種々の組み合わせ、および、種々の組成を実現できる。例えば、M1とM2とに同一の遷移金属を選択してもよいし、M1としてCoおよびNi、および、M2としてCoを選択してもよい。また、上記モル比を満たす限り、M1およびM2の組み合わせおよび組成に制限はないので、設計の自由度が高い。 Since the molar ratio of M2 3+ ions to M1 2+ ions (M2 3+ / M1 2+ ) only needs to satisfy 1/2, various combinations and various compositions as M1 and M2 can be realized. For example, the same transition metal may be selected for M1 and M2, Co and Ni may be selected as M1, and Co may be selected as M2. In addition, as long as the above molar ratio is satisfied, there is no limitation on the combination and composition of M1 and M2, so the degree of freedom in design is high.

さらに、ホスト層110は、一般式[M12+ 2/3M23+ 1/3(OH)1/3+で表され、中間層120は、一般式[(I 2/3+I 1/31/3・mHO]1/3−で表され、本発明の層状複水酸化物を一般式[M12+ 2/3M23+ 1/3(OH)1/3+[(I 2/3+I 1/31/3・mHO]1/3−あるいは組成式M12+ 2/3M23+ 1/3(OH)5/9・mHOと表してもよい。ここで、mは、0.1〜0.5の範囲であり、この範囲であれば、安定である。 Further, the host layer 110, the general formula [M1 2+ 2/3 M2 3+ 1/3 ( OH) 2] represented 1/3 +, an intermediate layer 120, the general formula [(I - 2/3 + I 3 - 1 / 3) 1/3 · mH 2 O ] expressed 1/3 in the general formula a layered double hydroxide of the present invention [M1 2+ 2/3 M2 3+ 1/3 ( OH) 2] 1/3 + [ (I - 2/3 + I 3 - 1/3) 1/3 · mH 2 O] 1 / 3- or formula M1 2+ 2/3 M2 3+ 1/3 (OH ) 2 I 5/9 · mH 2 O It may be expressed as Here, m is in the range of 0.1 to 0.5, and is stable within this range.

本明細書において、モル比1/2、あるいは、一般式および組成式中のイオンの数(2/3、1/3等)は、誤差を含んでもよく、実質的に1/2、2/3、1/3、5/9等の値の場合に一般式を満足するものを意図する。   In the present specification, the molar ratio 1/2, or the number of ions in the general formula and composition formula (2/3, 1/3, etc.) may include an error, and substantially 1/2, 2 / It is intended to satisfy the general formula when the value is 3, 1/3, 5/9, or the like.

図2は、本発明による層状複水酸化物を示す別の模式図である。   FIG. 2 is another schematic view showing a layered double hydroxide according to the present invention.

本発明による層状複水酸化物100は、六角板状の形状を有する。この六角板状の形状は、後述する製造方法において出発物質として用いられるブルーサイト型金属水酸化物の形状を反映しているためである。本発明の層状複水酸化物100は、六角板状の厚さ方向dに、ホスト層110と中間層120とが積層されている。   The layered double hydroxide 100 according to the present invention has a hexagonal plate shape. This hexagonal plate shape reflects the shape of the brucite type metal hydroxide used as a starting material in the manufacturing method described later. In the layered double hydroxide 100 of the present invention, a host layer 110 and an intermediate layer 120 are laminated in a hexagonal plate-like thickness direction d.

本発明による層状複水酸化物は、中間層にI を含有することにより、既存の層状複水酸化物(例えば、特許文献1および2)と異なるX線回折パターンを示す。いわゆる層状複水酸化物は、ホスト層と中間層との積層構造に由来する特有な底面反射をX線回折パターンに示すことが知られている。既存の層状複水酸化物のX線回折パターンにおける底面反射のピーク強度は、一次、二次と次数が上がるにつれて、順次低減する。しかしながら、本発明による層状複水酸化物によれば、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも低いことを特徴とする。このような特徴を利用すれば、X線回折を測定することによって、本発明の層状複水酸化物が得られたか否か容易に判定できる。 The layered double hydroxide according to the present invention exhibits an X-ray diffraction pattern different from existing layered double hydroxides (for example, Patent Documents 1 and 2) by containing I 3 − in the intermediate layer. It is known that a so-called layered double hydroxide exhibits a peculiar bottom reflection derived from a laminated structure of a host layer and an intermediate layer in an X-ray diffraction pattern. The peak intensity of bottom reflection in the X-ray diffraction pattern of the existing layered double hydroxide gradually decreases as the first order, second order, and order increase. However, according to the layered double hydroxide according to the present invention, the peak intensity of the primary bottom reflection is lower than the peak intensity of the secondary bottom reflection. If such a feature is utilized, it can be easily determined whether or not the layered double hydroxide of the present invention has been obtained by measuring X-ray diffraction.

図3は、アニオン交換された本発明による層状複水酸化物を示す模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram showing an anion-exchanged layered double hydroxide according to the present invention.

本発明による層状複水酸化物100(図1および図2)によれば、中間層120(図1および図2)のアニオン(IおよびI )が異なるアニオン310に交換可能であり、層状複水酸化物を機能化できる。例えば、本発明によるアニオン交換された層状複水酸化物300は、ClO 、Cl、NO 、CO 2−、SO 2−およびHPO 2−からなる無機アニオン、および、有機カルボン酸および有機スルホン酸により誘導される有機アニオンからなる群から選択されるアニオンと交換されている。代表的な有機カルボン酸にはCHCOOが、代表的な有機スルホン酸にはC1225OSO があるが、これらに限定されない。 According to the layered double hydroxide 100 according to the invention (FIGS. 1 and 2), the anions (I and I 3 ) of the intermediate layer 120 (FIGS. 1 and 2) can be exchanged for different anions 310, The layered double hydroxide can be functionalized. For example, the anion-exchanged layered double hydroxide 300 according to the present invention comprises an inorganic anion consisting of ClO 4 , Cl , NO 3 , CO 3 2− , SO 4 2− and HPO 4 2− , and organic It is exchanged for an anion selected from the group consisting of organic anions derived from carboxylic acids and organic sulfonic acids. Representative organic carboxylic acids include, but are not limited to, CH 3 COO and representative organic sulfonic acids include C 12 H 25 OSO 3 .

なお、本発明によるアニオン交換された層状複水酸化物300によれば、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも高く、本発明の層状複水酸化物100のそれと逆転し得る。このような特徴を利用すれば、X線回折を測定することによって、本発明の層状複水酸化物がアニオン交換された否か容易に判定できる。   In addition, according to the anion-exchanged layered double hydroxide 300 according to the present invention, the peak intensity of the primary bottom surface reflection is higher than the peak intensity of the secondary bottom surface reflection, and is reversed from that of the layered double hydroxide 100 of the present invention. Can do. By utilizing such a feature, it is possible to easily determine whether or not the layered double hydroxide of the present invention has been anion-exchanged by measuring X-ray diffraction.

例えば、本発明による層状複水酸化物のアニオンを炭酸(CO 2−)で交換した場合、アニオン交換後の層状複水酸化物を500℃等の温度で加熱し、脱水・脱炭酸すれば、酸化物を得ることができる。 For example, when the anion of the layered double hydroxide according to the present invention is exchanged with carbonic acid (CO 3 2− ), the layered double hydroxide after the anion exchange is heated at a temperature of 500 ° C., etc., and dehydrated / decarbonated. An oxide can be obtained.

例えば、本発明による層状複水酸化物のアニオンを過塩素酸(ClO )で交換した場合、アニオン交換後の層状複水酸化物をホルムアミド等の非プロトン性溶媒に分散させるだけで、ホスト層と中間層とをばらばらに剥離し、ナノシートを得ることができる。 For example, when the anion of the layered double hydroxide according to the present invention is exchanged with perchloric acid (ClO 4 ), the host compound can be obtained by simply dispersing the layered double hydroxide after anion exchange in an aprotic solvent such as formamide. A layer and an intermediate layer can be peeled apart to obtain a nanosheet.

次に、本発明による層状複水酸化物を製造する方法を詳述する。   Next, the method for producing the layered double hydroxide according to the present invention will be described in detail.

図4は、本発明による層状複水酸化物を製造するフローチャートを示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a flowchart for producing a layered double hydroxide according to the present invention.

ステップS410:M1’1−xM2’(OH)(M1’は、Coおよび/またはFeの遷移金属を、必要に応じて、Niおよび/またはZnの遷移金属を含み、M2’は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、xは、0≦x<1/3の範囲を満たす)で表されるブルーサイト型金属水酸化物、または、M1’1−xM2’(OH)(M1’は、Co、Fe、NiおよびZnからなる群から選択される遷移金属を含み、M2’は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、xは、x=1/3である)で表されるブルーサイト型金属水酸化物を、ヨウ素が溶解された溶液に添加し、撹拌する。以降では簡単のため、前者のブルーサイト型金属水酸化物を第1の金属水酸化物と、後者のブルーサイト型金属水酸化物を第2の金属水酸化物と、両者のブルーサイト型金属水酸化物を総称して単に金属水酸化物と称する。 Step S410: M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (M1 ′ includes a transition metal of Co and / or Fe, and optionally includes a transition metal of Ni and / or Zn, and M2 ′ A transition metal of Co and / or Fe, and x is a brucite type metal hydroxide represented by 0 ≦ x <1/3), or M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH ) 2 (M1 ′ includes a transition metal selected from the group consisting of Co, Fe, Ni and Zn, M2 ′ is a transition metal of Co and / or Fe, and x is x = 1/3 The brucite-type metal hydroxide represented by (A) is added to a solution in which iodine is dissolved, and stirred. In the following, for simplicity, the former brucite metal hydroxide is the first metal hydroxide, the latter brucite metal hydroxide is the second metal hydroxide, and both brucite metals. The hydroxides are generically referred to simply as metal hydroxides.

出発物質である第1の金属水酸化物において、M1’は、2価であるが、反応後、すべてあるいは一部が3価になり得るCoおよび/またはFeの遷移金属を含み、かつ、必要に応じて、最終的に得たい層状複水酸化物100(図1および図2)がNiおよび/またはZnの遷移金属を含む場合には、反応後も2価であるNiおよび/またはZnの遷移金属を含み、ならびに、M2’は、2価であるが、反応後すべて3価になるCoおよび/またはFeの遷移金属である。   In the first metal hydroxide that is the starting material, M1 ′ is divalent, but contains Co and / or Fe transition metals that can be all or partly trivalent after the reaction, and is necessary Accordingly, when the layered double hydroxide 100 (FIGS. 1 and 2) to be finally obtained contains a transition metal of Ni and / or Zn, the divalent Ni and / or Zn which is divalent after the reaction A transition metal is included, and M2 ′ is a transition metal of Co and / or Fe that is divalent but all trivalent after the reaction.

出発物質である第2の金属水酸化物において、M1’は、2価であるが、反応後も2価であるCo、Fe、NiおよびZnからなる群から選択される遷移金属を含み、かつ、M2’は、2価であるが、反応後すべて3価になるCoおよび/またはFeの遷移金属である。   In the second metal hydroxide that is the starting material, M1 ′ is divalent but contains a transition metal selected from the group consisting of Co, Fe, Ni, and Zn that is divalent after the reaction, and , M2 ′ is a transition metal of Co and / or Fe which is divalent but becomes trivalent after the reaction.

ここで、ヨウ素と金属水酸化物とのモル比(ヨウ素/金属水酸化物)は、2.5×1/3〜40×1/3の範囲を満たす(ただしヨウ素をIとして算出するものとする)。なお、ヨウ素をIとして算出した場合には、モル比は、2.5×1/6〜40×1/6の範囲を満たす。この範囲より下回れば、本発明による層状複水酸化物単一相の生成が困難であり、この範囲を超えれば、過剰なヨウ素を必要とするためコスト高につながる。より好ましくは、モル比は、10×1/3〜25×1/3の範囲を満たす(ただしヨウ素をIとして算出するものとする)。この範囲であれば、本発明による層状複水酸化物の生成を促進し、出発物質の金属水酸化物が残留することもない。なお、ヨウ素が溶解された溶液の溶媒は、極性の低い有機溶媒であればよく、具体的には、クロロホルムが使用され得る。 Here, the molar ratio of iodine to metal hydroxide (iodine / metal hydroxide) satisfies the range of 2.5 × 1/3 to 40 × 1/3 (however, iodine is calculated as I) To do). Note that when calculating the iodine as I 2, the molar ratio satisfies the range of 2.5 × 1 / 6~40 × 1/ 6. Below this range, it is difficult to produce a layered double hydroxide single phase according to the present invention. When this range is exceeded, excessive iodine is required, leading to high costs. More preferably, the molar ratio satisfies a range of 10 × 1/3 to 25 × 1/3 (however, iodine is calculated as I). If it is this range, the production | generation of the layered double hydroxide by this invention will be accelerated | stimulated, and the metal hydroxide of a starting material will not remain. In addition, the solvent of the solution in which iodine is dissolved may be an organic solvent with low polarity, and specifically, chloroform can be used.

ステップS410において、撹拌は、具体的には、出発物質である金属水酸化物が添加された溶液を、室温で、1日〜7日間撹拌すればよい。これにより、確実に、ヨウ素がIおよびI としてインターカレートし、かつ、M2’(必要に応じて、M1’)が2価から3価に酸化された層状複水酸化物が得られる。なお、撹拌期間は長いほど効果的であり、5日以上が好ましいが、7日を超えても効果は変わらない。 In step S410, specifically, the stirring may be performed by stirring the solution to which the starting metal hydroxide is added at room temperature for 1 to 7 days. As a result, a layered double hydroxide in which iodine is intercalated as I and I 3 and M2 ′ (optionally M1 ′) is oxidized from divalent to trivalent is obtained. It is done. The longer the stirring period is, the more effective it is, and 5 days or more is preferable, but the effect does not change even if it exceeds 7 days.

ステップS410におけるヨウ素を溶解した溶液は、例えば、特許文献2で用いられるヨウ素の量(1.0×1/3〜2.0×1/3)を超える過剰なヨウ素を含有する。本発明者らは、上記範囲の過剰なヨウ素が溶解した溶液を用いることにより、ステップ410において、出発物質である金属水酸化物において、M2’は必ず3価になり、M1’のCoおよび/Feの遷移金属は、最終的に得られる層状複水酸化物100におけるM23+イオンとM12+イオンとのモル比(M23+/M12+)が1/2を満たすように、必要に応じて、3価になり得ることを見出した。すなわち、出発物質であるブルーサイト型金属水酸化物中3価になり得る遷移金属Coおよび/またはFeの含量(モル比)は、金属全体含量の1/3以上である。 The solution in which iodine in Step S410 is dissolved contains excess iodine exceeding the amount of iodine (1.0 × 1/3 to 2.0 × 1/3) used in Patent Document 2, for example. By using a solution in which excess iodine in the above-mentioned range is dissolved, the inventors of the present invention make M2 ′ always trivalent in the starting metal hydroxide, and M1 ′ Co and / or As necessary, the transition metal of Fe may have a molar ratio of M2 3+ ions to M1 2+ ions (M2 3+ / M1 2+ ) in the finally obtained layered double hydroxide 100 satisfying 1/2. We found that it can be trivalent. That is, the content (molar ratio) of transition metal Co and / or Fe that can be trivalent in the brucite-type metal hydroxide that is the starting material is 1/3 or more of the total metal content.

なお、金属水酸化物におけるM1’およびM2’と、図1を参照して説明した本発明の層状複水酸化物100におけるM1およびM2とは、必ずしも同一ではないことに留意されたい。M1’およびM2’とM1およびM2とが完全に同一の場合もあるし、M1’の一部はM1となり、M1’の一部およびM2の全部がM2となり、M2’の全部がM2となる場合もある。次に例を挙げて説明する。   It should be noted that M1 'and M2' in the metal hydroxide are not necessarily the same as M1 and M2 in the layered double hydroxide 100 of the present invention described with reference to FIG. M1 ′ and M2 ′ may be completely the same as M1 and M2, and a part of M1 ′ becomes M1, a part of M1 ′ and all of M2 become M2, and all of M2 ′ becomes M2. In some cases. Next, an example will be described.

例えば、第1の金属水酸化物M1’1−xM2’(OH)において、M1’が、Coであり、M2’がFeであり、xが1/4である場合を想定する。この場合、出発物質の第1の金属水酸化物は、Co3/4Fe1/4(OH)で表される。この第1の金属水酸化物を用い、上記ステップS401を行うと、Fe1/4は2価から3価に酸化される。Co3/4のうちCo1/12は2価から3価に酸化され、Co2/3は2価のままとなる。この結果、M23+(M2はCoとFeとである)とM12+(M1はCoである)とのモル比は1/2となる。最終的に得られる層状複水酸化物は、[Co2+ 2/3(Co3+ 1/12Fe3+ 1/4)(OH)1/3+[(I 2/3+I 1/31/3・mHO]1/3−(mは0.1〜0.5の範囲である)となる。 For example, in the first metal hydroxide M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 , assume that M1 ′ is Co, M2 ′ is Fe, and x is ¼. In this case, the first metal hydroxide of the starting material is represented by Co 3/4 Fe 1/4 (OH) 2 . When step S401 is performed using this first metal hydroxide, Fe 1/4 is oxidized from divalent to trivalent. Of Co 3/4 , Co 1/12 is oxidized from divalent to trivalent, and Co 2/3 remains divalent. As a result, the molar ratio of M2 3+ (M2 is Co and Fe) and M1 2+ (M1 is Co) becomes 1/2. Layered double hydroxide to be finally obtained, [Co 2+ 2/3 (Co 3+ 1/12 Fe 3+ 1/4) (OH) 2] 1/3 + [(I - 2/3 + I 3 - 1 / 3) 1/3 · mH 2 O] 1 / 3- becomes (m is in the range of 0.1 to 0.5).

同様に、第1の金属水酸化物M1’1−xM2’(OH)において、M1’が、Coであり、M2’がFeであり、xが1/5である場合を想定する。この場合、出発物質の第1の金属水酸化物は、Co4/5Fe1/5(OH)で表される。この第1の金属水酸化物を用い、上記ステップS401を行うと、Fe1/5は2価から3価に酸化される。Co4/5のうちCo2/15は2価から3価に酸化され、Co2/3は2価のままとなる。この結果、M23+(M2はCoとFeとである)とM12+(M1はCoである)とのモル比は1/2となる。最終的に得られる層状複水酸化物は、[Co2+ 2/3(Co3+ 2/15Fe3+ 1/5)(OH)1/3+[(I 2/3+I 1/31/3・mHO]1/3−(mは0.1〜0.5の範囲である)となる。 Similarly, in the first metal hydroxide M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 , it is assumed that M1 ′ is Co, M2 ′ is Fe, and x is 1/5. . In this case, the first metal hydroxide as the starting material is represented by Co 4/5 Fe 1/5 (OH) 2 . When step S401 is performed using this first metal hydroxide, Fe 1/5 is oxidized from divalent to trivalent. Of Co 4/5 , Co 2/15 is oxidized from divalent to trivalent, and Co 2/3 remains divalent. As a result, the molar ratio of M2 3+ (M2 is Co and Fe) and M1 2+ (M1 is Co) becomes 1/2. Layered double hydroxide to be finally obtained, [Co 2+ 2/3 (Co 3+ 2/15 Fe 3+ 1/5) (OH) 2] 1/3 + [(I - 2/3 + I 3 - 1 / 3) 1/3 · mH 2 O] 1 / 3- becomes (m is in the range of 0.1 to 0.5).

その他の組み合わせでも同様であり、最終的にM23+とM12+とのモル比が1/2となるように、第1の金属水酸化物中のM2’の全部およびM1’の一部または全部が酸化される。 The same applies to other combinations, so that all of M2 ′ and part or all of M1 ′ in the first metal hydroxide so that the molar ratio of M2 3+ to M1 2+ is finally ½. Is oxidized.

一方、例えば、第2の金属水酸化物M1’1−xM2’(OH)において、M1’が、Coであり、M2’がFeである場合、出発物質の第2の金属水酸化物は、Co2/3Fe1/3(OH)で表される。この第2の金属水酸化物を用い、上記ステップS401を行うと、Fe1/3は2価から3価に酸化される。Co2/3は2価のままとなる。この結果、M23+(M2はFeである)とM12+(M1はCoである)とのモル比は1/2となる。最終的に得られる層状複水酸化物は、[Co2+ 2/3Fe3+ 1/3)(OH)1/3+[(I 2/3+I 1/31/3・mHO]1/3−(mは0.1〜0.5の範囲である)となる。 On the other hand, for example, in the second metal hydroxide M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 , when M1 ′ is Co and M2 ′ is Fe, the second metal hydroxide of the starting material The product is represented by Co 2/3 Fe 1/3 (OH) 2 . When step S401 is performed using this second metal hydroxide, Fe 1/3 is oxidized from divalent to trivalent. Co 2/3 remains divalent. As a result, the molar ratio of M2 3+ (M2 is Fe) and M1 2+ (M1 is Co) becomes 1/2. Layered double hydroxide to be finally obtained, [Co 2+ 2/3 Fe 3+ 1/3 ) (OH) 2] 1/3 + [(I - 2/3 + I 3 - 1/3) 1/3 · mH 2 O] 1 / 3- ( m is in the range of 0.1 to 0.5) it becomes.

同様に、第2の金属水酸化物M1’1−xM2’(OH)において、M1’が、Niであり、M2’がFeである場合、出発物質の第2の金属水酸化物は、Ni2/3Fe1/3(OH)で表される。この第2の金属水酸化物を用い、上記ステップS401を行うと、Fe1/3は2価から3価に酸化される。Ni2/3は2価のままとなる。この結果、M23+(M2はFeである)とM12+(M1はNiである)とのモル比は1/2となる。最終的に得られる層状複水酸化物は、[Ni2+ 2/3Fe3+ 1/3)(OH)1/3+[(I 2/3+I 1/31/3・mHO]1/3−(mは0.1〜0.5の範囲である)となる。 Similarly, in the second metal hydroxide M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 , when M1 ′ is Ni and M2 ′ is Fe, the starting second metal hydroxide Is represented by Ni 2/3 Fe 1/3 (OH) 2 . When step S401 is performed using this second metal hydroxide, Fe 1/3 is oxidized from divalent to trivalent. Ni 2/3 remains divalent. As a result, the molar ratio of M2 3+ (M2 is Fe) and M1 2+ (M1 is Ni) becomes 1/2. Layered double hydroxide to be finally obtained, [Ni 2+ 2/3 Fe 3+ 1/3 ) (OH) 2] 1/3 + [(I - 2/3 + I 3 - 1/3) 1/3 · mH 2 O] 1 / 3- ( m is in the range of 0.1 to 0.5) it becomes.

このように、本発明のトポ化学法によれば、上記モル比を満たすヨウ素が過剰に溶解した溶液に所望の金属水酸化物を添加し、撹拌するだけでよいので、簡便であり、大量生産に有利である。また、格別の技術および装置を要することなく、上述の層状複水酸化物が得られるので、安価に提供できる。   As described above, according to the topochemical method of the present invention, it is easy to add a desired metal hydroxide to a solution in which iodine satisfying the above molar ratio is excessively dissolved and stir, so that it is simple and mass production. Is advantageous. Moreover, since the above-mentioned layered double hydroxide can be obtained without requiring a special technique and apparatus, it can be provided at low cost.

本発明の製造方法は、ステップS401により得られた生成物である本発明の層状複水酸化物を、ClO 、Cl、NO 、CO 2−、SO 2−およびHPO 2−からなる無機アニオン、および、有機カルボン酸および有機スルホン酸により誘導される有機アニオンからなる群から選択されるアニオンを溶解した溶液に添加し、撹拌するステップをさらに包含してもよい。これにより、本発明の層状複水酸化物のアニオン(IおよびI )をアニオン交換できる。撹拌は、具体的には、層状複水酸化物が添加されたアニオンを溶解した溶液を密封(容器内の空気は窒素等の不活性ガスでパージされる)し、室温で、10時間〜24時間、振盪すればよい。このようなアニオン交換には、例えば、エタノール添加アニオン交換法(例えば、非特許文献1を参照)が適用され得る。 In the production method of the present invention, the layered double hydroxide of the present invention, which is the product obtained in step S401, is converted into ClO 4 , Cl , NO 3 , CO 3 2− , SO 4 2− and HPO 4. A step of adding an inorganic anion composed of 2- and an anion selected from the group consisting of an organic anion derived from an organic carboxylic acid and an organic sulfonic acid to a dissolved solution and stirring the solution may be further included. Thereby, the anion (I and I 3 ) of the layered double hydroxide of the present invention can be anion exchanged. Specifically, the stirring is performed by sealing the solution in which the anion to which the layered double hydroxide is added is sealed (the air in the container is purged with an inert gas such as nitrogen), and at room temperature for 10 hours to 24 hours. Shake for hours. For such anion exchange, for example, an ethanol-added anion exchange method (see, for example, Non-Patent Document 1) can be applied.

代表的な有機カルボン酸にはCHCOOが、代表的な有機スルホン酸にはC1225OSO があるが、これらに限定されない。また、交換されるべきアニオンと、本発明の層状複水酸化物とのモル比は、好ましくは、3×10:1〜1×10:1の範囲である。 Representative organic carboxylic acids include, but are not limited to, CH 3 COO and representative organic sulfonic acids include C 12 H 25 OSO 3 . The molar ratio between the anion to be exchanged and the layered double hydroxide of the present invention is preferably in the range of 3 × 10 2 : 1 to 1 × 10 2 : 1.

さらに、本発明の層状複水酸化物は、適切なソフト化学処理により、ホスト層110[M12+ 2/3M23+ 1/3(OH)1/3+に単層剥離され、正電荷を持つナノシートが得られる。例えば、過塩素酸でアニオン交換された層状複水酸化物を、ホルムアミドに代表される非プロトン性溶媒に分散し、密封(容器内の空気は窒素等の不活性ガスでパージされる)し、室温で機械的に振盪または超音波処理すればよい。 Further, the layered double hydroxide of the present invention, by appropriate soft chemical treatment, are single layer peeling in the host layer 110 [M1 2+ 2/3 M2 3+ 1/3 (OH) 2] 1/3 +, the positive charge A nanosheet is obtained. For example, a layered double hydroxide that has been anion-exchanged with perchloric acid is dispersed in an aprotic solvent typified by formamide and sealed (the air in the container is purged with an inert gas such as nitrogen). It may be mechanically shaken or sonicated at room temperature.

次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明がこれら実施例に限定されないことに留意されたい。   The present invention will now be described in detail using specific examples, but it should be noted that the present invention is not limited to these examples.

実施例1では、図4のステップS410において、(第1の)金属水酸化物M1’1−xM2’(OH)として、M1’がCoであり、x=0であるCo(OH)を用い、種々のヨウ素Iと金属水酸化物とのモル比により本発明の層状複水酸化物を製造した。 In Example 1, in step S410 of FIG. 4, as (first) metal hydroxide M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 , M1 ′ is Co and Co = 0H where x = 0. 2 ) The layered double hydroxide of the present invention was produced by using a molar ratio of various iodine I and metal hydroxide.

Co(OH)は、例えば、特許文献1に記載のブルーサイト型水酸化コバルト(II)の製造方法により製造した。1000cmの三口フラスコを用い、ミリQ水に塩化コバルト・六水和物(CoCl・6HO)を溶解させた。このとき、Coカチオンの濃度は7.5mMであった。三口フラスコを窒素ガスでパージした。窒素ガスをパージしたルートと同じルートを使って、ヘキサメチレンテトラミン(HMT)溶液(1.2M、50cm)を三口フラスコの1つのネックに導入し、分離バルブにて保持した。一晩パージした後、分離バルブを開放し、HMT溶液を三口フラスコ内に入れた。このとき、外気/O不純物の混入はなかった。塩化コバルト・六水和物とHMT溶液との混合溶液を、マグネチックスターラで撹拌しながら、約5時間還流した。三口フラスコ内にピンク色の固体生成物が沈殿しているのを確認した。次いで、窒素ガスを満たしたグローブボックス内で沈殿物を濾過し、ピンク色の固体生成物を回収した。回収した固体生成物(Co(OH))は、脱ガスしたミリQ水および無水エタノールで数回洗浄した。このようにして、Co(OH)を製造した。 Co (OH) 2 was produced, for example, by the method for producing brucite-type cobalt (II) hydroxide described in Patent Document 1. Using a 1000 cm 3 three-necked flask, cobalt chloride hexahydrate (CoCl 2 .6H 2 O) was dissolved in milli-Q water. At this time, the concentration of Co cation was 7.5 mM. The three neck flask was purged with nitrogen gas. Using the same route that was purged with nitrogen gas, a hexamethylenetetramine (HMT) solution (1.2 M, 50 cm 3 ) was introduced into one neck of the three-necked flask and held in a separation valve. After purging overnight, the separation valve was opened and the HMT solution was placed in a three-necked flask. At this time, outside air / O 2 impurities were not mixed. The mixed solution of cobalt chloride hexahydrate and the HMT solution was refluxed for about 5 hours while stirring with a magnetic stirrer. It was confirmed that a pink solid product was precipitated in the three-necked flask. The precipitate was then filtered in a glove box filled with nitrogen gas to collect a pink solid product. The recovered solid product (Co (OH) 2 ) was washed several times with degassed MilliQ water and absolute ethanol. In this way, Co (OH) 2 was produced.

次に、金属水酸化物Co(OH)を、クロロホルム(50cm)にヨウ素を溶解した溶液(以降では簡単のためクロロホルム溶液と呼ぶ)に添加し、室温にて撹拌した(図4のステップS410)。ここで、ヨウ素とCo(OH)とのモル比、および、撹拌時間(時間)を、2.5×1/3および24、10×1/3および24、25×1/3および24、ならびに、25×1/3および120と変化させた。濾過により黒ずんだ生成物を回収し、濾液が無色になるまで無水エタノールで繰り返し洗浄した。 Next, metal hydroxide Co (OH) 2 was added to a solution of iodine dissolved in chloroform (50 cm 3 ) (hereinafter referred to as chloroform solution for simplicity) and stirred at room temperature (step of FIG. 4). S410). Here, the molar ratio of iodine to Co (OH) 2 and the stirring time (hours) are 2.5 × 1/3 and 24, 10 × 1/3 and 24, 25 × 1/3 and 24, And 25 × 1/3 and 120. The dark product was collected by filtration and washed repeatedly with absolute ethanol until the filtrate was colorless.

このようにして得られた各生成物を、総称して生成物1、あるいは、個別に生成物1−1〜1−4と称する。生成物1−1〜1−4は、それぞれ、ヨウ素とCo(OH)とのモル比、および、撹拌時間(時間)が、2.5×1/3および24、10×1/3および24、25×1/3および24、ならびに、25×1/3および120の条件で撹拌することによって得られた生成物である。 The products thus obtained are collectively referred to as a product 1 or individually as products 1-1 to 1-4. The products 1-1 to 1-4 have a molar ratio of iodine to Co (OH) 2 and a stirring time (hour) of 2.5 × 1/3 and 24, 10 × 1/3 and Products obtained by stirring under the conditions of 24, 25 × 1/3 and 24, and 25 × 1/3 and 120.

粉末X線回折装置(Rigaku RINT−2200、モノクロメータで単色化したCuKα線(λ=0.15405nm))を用いたX線回折パターンにより、生成物1を同定した。結果を図5に示す。   Product 1 was identified by an X-ray diffraction pattern using a powder X-ray diffractometer (Rigaku RINT-2200, a monochromator CuKα ray (λ = 0.15405 nm)). The results are shown in FIG.

PHI XPS 5700(Al Kα線(200W、1486.6eV))により、生成物1−4のX線光電子分光(XPS)スペクトルを測定した。結果を図9に示す。スペクトルはいずれも、C 1sピークおよびO 1sピークを用いて較正された。   The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum of the product 1-4 was measured using PHI XPS 5700 (Al Kα ray (200 W, 1486.6 eV)). The results are shown in FIG. All spectra were calibrated using C 1s and O 1s peaks.

生成物1中のCoおよびIの含有量を、エネルギー分散型X線分析装置(EDS)により解析し、組成式を求めた。結果を表1に示す。   The contents of Co and I in the product 1 were analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer (EDS) to obtain a composition formula. The results are shown in Table 1.

生成物1の2価および3価の金属カチオンのモル比を滴定法により決定した。希釈したHClに生成物1(0.030g)を溶解させ、等量に分けた。一方のHCl溶液を、指示薬としてムレキシドを用い、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)の硫酸塩で直接滴定した。これにより、生成物1中の2価の金属カチオンの合計量を得た。滴定中、希釈したアンモニウムを用いて、pH値を約10に調整した。滴定終点において、溶液の色が、黄色から紫色に変わった。   The molar ratio of the divalent and trivalent metal cations of product 1 was determined by titration. Product 1 (0.030 g) was dissolved in diluted HCl and aliquoted. One HCl solution was titrated directly with sulfate of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) using murexide as an indicator. As a result, a total amount of divalent metal cations in the product 1 was obtained. During the titration, the pH value was adjusted to about 10 with diluted ammonium. At the end of the titration, the color of the solution changed from yellow to purple.

もう一方のHCl溶液にヨウ化カリウム(KI)を添加した。HCl溶液中の3価の金属カチオン(Co3+)によるIの酸化から生成するヨウ素の化学量論量は、指示薬としてでんぷんを用い、Naによる逆滴定から求めた。なお、インターカレートされたヨウ素はKI滴定を阻害し得るので、生成物1のヨウ素を他のアニオンと交換し、それを同様の手順を用いて滴定し、結果を較正した。決定したモル比を表1に示す。 To the other HCl solution was added potassium iodide (KI). The stoichiometric amount of iodine produced from the oxidation of I by trivalent metal cation (Co 3+ ) in HCl solution was determined by back titration with Na 2 S 2 O 3 using starch as an indicator. Since intercalated iodine can inhibit KI titration, the product 1 iodine was exchanged for other anions, which were titrated using a similar procedure and the results were calibrated. The determined molar ratio is shown in Table 1.

実施例2では、図4のステップS410において、(第2の)金属水酸化物M1’1−xM2’(OH)として、M1’がCoであり、M2’がFeであり、x=1/3であるCo2/3Fe1/3(OH)を用い、ヨウ素Iと金属水酸化物とのモル比を10×1/3、ならびに、撹拌時間を120時間とすることにより本発明の層状複水酸化物を製造した。 In Example 2, in step S410 of FIG. 4, as (second) metal hydroxide M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 , M1 ′ is Co, M2 ′ is Fe, x By using Co 2/3 Fe 1/3 (OH) 2 in which = 1/3 , the molar ratio of iodine I to metal hydroxide is 10 × 1/3, and the stirring time is 120 hours The layered double hydroxide of the present invention was produced.

実施例1において、CoCl・6HOに加えて、塩化鉄・四水和物(FeCl・4HO)を添加した混合溶液(FeとCoとのモル比が、1:2となるように調製した)を用いた以外は、実施例1と同様にして金属水酸化物Co2/3Fe1/3(OH)を得た。このようにして得た金属水酸化物Co2/3Fe1/3(OH)を、ヨウ素Iと金属水酸化物とのモル比を10×1/3、ならびに、撹拌時間を120時間として、実施例1と同様にヨウ素が溶解されたクロロホルム溶液に添加し撹拌した。得られた生成物を生成物2と称する。 In Example 1, in addition to CoCl 2 .6H 2 O, a mixed solution in which iron chloride tetrahydrate (FeCl 2 .4H 2 O) is added (the molar ratio of Fe and Co is 1: 2). The metal hydroxide Co 2/3 Fe 1/3 (OH) 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above was prepared. The metal hydroxide Co 2/3 Fe 1/3 (OH) 2 thus obtained was set to a molar ratio of iodine I to metal hydroxide of 10 × 1/3, and the stirring time was 120 hours. In the same manner as in Example 1, it was added to a chloroform solution in which iodine was dissolved and stirred. The resulting product is referred to as Product 2.

実施例1と同様に、生成物2についてXRDパターンを測定した。結果を図7に示す。U−4100分光光度計(Hitachi)を用いて、生成物2のUV−vis吸収スペクトルを測定した。測定には、生成物2の希釈エタノール分散液を含有させた石英製セル(パス長10mm)を用いた。結果を図11に示す。また、実施例1と同様に、EDSにより生成物2の組成を求め、2価および3価の金属カチオンのモル比を滴定法により決定した。組成およびモル比を表1に示す。   Similar to Example 1, the XRD pattern was measured for product 2. The results are shown in FIG. The UV-vis absorption spectrum of product 2 was measured using a U-4100 spectrophotometer (Hitachi). For the measurement, a quartz cell (path length: 10 mm) containing a diluted ethanol dispersion of product 2 was used. The results are shown in FIG. Moreover, the composition of the product 2 was calculated | required by EDS similarly to Example 1, and the molar ratio of a bivalent and a trivalent metal cation was determined by the titration method. The composition and molar ratio are shown in Table 1.

実施例3では、図4のステップS410において、(第1の)金属水酸化物M1’1−xM2’(OH)として、M1’がCoであり、M2’がFeであり、x=1/4であるCo3/4Fe1/4(OH)を用いた以外は、実施例2と同様であった。得られた生成物を生成物3と称する。 In Example 3, M1 ′ is Co, M2 ′ is Fe as ( first ) metal hydroxide M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 in Step S410 of FIG. = Same as Example 2 except that Co 3/4 Fe 1/4 (OH) 2 was used. The resulting product is referred to as Product 3.

エタノール添加アニオン交換法を用いて、生成物3にアニオン交換を行った。NaClO(0.3mol)およびC1225OSONa(0.3mol)を、それぞれ、エタノール−水の混合溶液(エタノール(v)と水(v)との容積比は1:1)に溶解させ、過塩素酸塩(ClO )溶液(1.5M)およびドデシル硫酸塩(C1225OSO )溶液(1.5M)を調製した。生成物3(0.25g)を過塩素酸塩溶液およびドデシル硫酸塩溶液にそれぞれ分散させ、容器を窒素ガスでパージした。容器を密封し、室温で24時間、機械的に振盪させた。アニオン交換された生成物3を濾過し、脱ガスしたミリQ水および無水エタノールで洗浄し、大気中で乾燥させた。過塩素酸塩でアニオン交換された生成物3を生成物3pと、ドデシル硫酸塩でアニオン交換された生成物3を生成物3dsと称する。 Product 3 was anion exchanged using an ethanol-added anion exchange method. NaClO 4 (0.3 mol) and C 12 H 25 OSO 3 Na (0.3 mol) were respectively added to an ethanol-water mixed solution (volume ratio of ethanol (v) and water (v) was 1: 1). After dissolving, a perchlorate (ClO 4 ) solution (1.5 M) and a dodecyl sulfate (C 12 H 25 OSO 3 ) solution (1.5 M) were prepared. Product 3 (0.25 g) was dispersed in perchlorate solution and dodecyl sulfate solution, respectively, and the vessel was purged with nitrogen gas. The container was sealed and mechanically shaken at room temperature for 24 hours. The anion exchanged product 3 was filtered, washed with degassed MilliQ water and absolute ethanol and dried in air. The product 3 anion-exchanged with perchlorate is referred to as product 3p, and the product 3 anion-exchanged with dodecyl sulfate is referred to as product 3ds.

実施例2と同様に、生成物3、生成物3pおよび生成物3dsについてXRDパターンおよびUV−visスペクトルを測定した。結果を図7、図11〜図13に示す。   As in Example 2, XRD patterns and UV-vis spectra were measured for product 3, product 3p and product 3ds. The results are shown in FIGS. 7 and 11 to 13.

エネルギーフィルタ型透過電子顕微鏡(JEOL、JEM−3100F)を用いて、生成物3について透過型電子顕微鏡(TEM)観察をした。結果を図8に示す。   The product 3 was observed with a transmission electron microscope (TEM) using an energy filter transmission electron microscope (JEOL, JEM-3100F). The results are shown in FIG.

TGA−8120装置(Rigaku)を用いて、生成物3および生成物3pについて熱重量(TG)測定を行った。測定は、大気中、25℃〜1000℃の温度範囲について昇温速度5℃/分で行われた。結果を図14に示す。   Thermogravimetric (TG) measurements were performed on product 3 and product 3p using a TGA-8120 apparatus (Rigaku). The measurement was performed in the air at a temperature rising rate of 5 ° C./min for a temperature range of 25 ° C. to 1000 ° C. The results are shown in FIG.

また、実施例1と同様に、EDSにより生成物3の組成を求め、2価および3価の金属カチオンのモル比を滴定法により決定した。組成およびモル比を表1に示す。   Moreover, the composition of the product 3 was calculated | required by EDS similarly to Example 1, and the molar ratio of a bivalent and a trivalent metal cation was determined by the titration method. The composition and molar ratio are shown in Table 1.

実施例4では、図4のステップS410において、(第1の)金属水酸化物M1’1−xM2’(OH)として、M1’がCoであり、M2’がFeであり、x=1/5であるCo4/5Fe1/5(OH)を用いた以外は、実施例2と同様であった。得られた生成物を生成物4と称する。 In Example 4, M1 ′ is Co, M2 ′ is Fe, as ( first ) metal hydroxide M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 in Step S410 of FIG. = 1/5 Same as Example 2 except that Co 4/5 Fe 1/5 (OH) 2 was used. The resulting product is referred to as Product 4.

実施例1と同様に、生成物4についてXRDパターンおよびXPSスペクトルを測定した。結果を図7および図10に示す。実施例2と同様に、生成物4についてUV−visスペクトルを測定した。結果を図11に示す。また、実施例1と同様に、EDSにより生成物4の組成を求め、3価と2価との金属カチオンのモル比を滴定法により決定した。組成およびモル比を表1に示す。   As in Example 1, the XRD pattern and XPS spectrum of product 4 were measured. The results are shown in FIG. 7 and FIG. As in Example 2, the UV-vis spectrum of product 4 was measured. The results are shown in FIG. Moreover, the composition of the product 4 was calculated | required by EDS similarly to Example 1, and the molar ratio of the trivalent and bivalent metal cation was determined by the titration method. The composition and molar ratio are shown in Table 1.

比較例1Comparative Example 1

比較例1では、ヨウ素Iと金属水酸化物とのモル比を1.2×1/3、ならびに、撹拌時間を24時間とした以外は、実施例1と同様の手順で、金属水酸化物Co(OH)をクロロホルム溶液に添加し、撹拌した。得られた生成物を生成物Aと称する。 In Comparative Example 1, the same procedure as in Example 1 was performed except that the molar ratio of iodine I to metal hydroxide was 1.2 × 1/3 and the stirring time was 24 hours. Co (OH) 2 was added to the chloroform solution and stirred. The resulting product is referred to as Product A.

実施例1と同様に、生成物AについてXRDパターンを測定した。結果を図5に示す。   As in Example 1, the XRD pattern was measured for product A. The results are shown in FIG.

比較例2Comparative Example 2

比較例2では、ヨウ素Iと金属水酸化物とのモル比を1.2×1/3、ならびに、撹拌時間を12時間とした以外は、実施例2と同様の手順で、金属水酸化物Co2/3Fe1/3(OH)をクロロホルム溶液に添加し、撹拌した。得られた生成物を生成物Bと称する。さらに、実施例3と同様に、過塩素酸塩溶液を用いて生成物Bをアニオン交換した。アニオン交換された生成物Bを生成物Bpと称する。 In Comparative Example 2, the procedure of Example 2 was followed except that the molar ratio of iodine I to metal hydroxide was 1.2 × 1/3 and the stirring time was 12 hours. Co 2/3 Fe 1/3 (OH) 2 was added to the chloroform solution and stirred. The resulting product is referred to as Product B. Furthermore, as in Example 3, the product B was anion exchanged using a perchlorate solution. The anion exchanged product B is referred to as product Bp.

実施例1と同様に、生成物BについてXRDパターンを測定した。結果を図6に示す。実施例3と同様に、生成物Bおよび生成物BpについてTG測定を行った。結果を図15に示す。また、実施例1と同様に、EDSにより生成物Bの組成を求め、3価と2価との金属カチオンのモル比を滴定法により決定した。組成およびモル比を表1に示す。   The XRD pattern was measured for product B as in Example 1. The results are shown in FIG. In the same manner as in Example 3, TG measurement was performed on the product B and the product Bp. The results are shown in FIG. Further, as in Example 1, the composition of the product B was determined by EDS, and the molar ratio of trivalent and divalent metal cations was determined by a titration method. The composition and molar ratio are shown in Table 1.

比較例3Comparative Example 3

比較例3では、ヨウ素Iと金属水酸化物とのモル比を1.2×1/4、ならびに、撹拌時間を12時間とした以外は、実施例3と同様の手順で、金属水酸化物Co3/4Fe1/4(OH)をクロロホルム溶液に添加し、撹拌した。得られた生成物を生成物Cと称する。実施例1と同様に、生成物CについてXRDパターンを測定した。結果を図6に示す。 In Comparative Example 3, the same procedure as in Example 3 was followed, except that the molar ratio of iodine I to metal hydroxide was 1.2 × 1/4, and the stirring time was 12 hours. Co 3/4 Fe 1/4 (OH) 2 was added to the chloroform solution and stirred. The resulting product is referred to as Product C. The XRD pattern was measured for product C as in Example 1. The results are shown in FIG.

比較例4Comparative Example 4

比較例4では、ヨウ素Iと金属水酸化物とのモル比を1.2×1/5、ならびに、撹拌時間を12時間とした以外は、実施例4と同様の手順で、金属水酸化物Co4/5Fe1/5(OH)をクロロホルム溶液に添加し、撹拌した。得られた生成物を生成物Dと称する。実施例1と同様に、生成物DについてXRDパターンを測定した。結果を図6に示す。 In Comparative Example 4, the same procedure as in Example 4 was followed except that the molar ratio of iodine I to metal hydroxide was 1.2 × 1/5, and the stirring time was 12 hours. Co 4/5 Fe 1/5 (OH) 2 was added to the chloroform solution and stirred. The resulting product is referred to as Product D. As in Example 1, the XRD pattern was measured for product D. The results are shown in FIG.

実施例3で得た生成物3について、多目的パターンフィッティングプログラムRIETAN−2000によりシミュレーションを行った。構造モデルおよびXRDシミュレーションの結果を、図16〜図21に示し、後述する。   The product 3 obtained in Example 3 was simulated by the multipurpose pattern fitting program RIEtan-2000. The results of the structural model and XRD simulation are shown in FIGS. 16 to 21 and will be described later.

実施例1〜5および比較例1〜4の実験条件および生成物の組成式を、簡単のため、表1に示す。   The experimental conditions of Examples 1-5 and Comparative Examples 1-4 and the product composition formulas are shown in Table 1 for simplicity.

次に、実施例1〜5および比較例1〜4の測定結果を示し、詳述する。   Next, the measurement results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 are shown and described in detail.

図5は、実施例1および比較例1による生成物のXRDパターンを示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing XRD patterns of the products according to Example 1 and Comparative Example 1.

XRDパターンa〜eは、それぞれ、生成物A、生成物1−1、生成物1−2、生成物1−3および生成物1−4のXRDパターンである。XRDパターンaは、生成物A〜生成物1の出発物質であるブルーサイト型Co(OH)のXRDパターン(JCPDSカードNo.74−1057)に一致し、4.6Åに第1次底面反射ピークを示した。XRDパターンbによれば、ブルーサイト型Co(OH)の4.6Åに一次底面反射ピークに加えて、4.3Åに別のピークを示した。XRDパターンc〜eを参照すれば、ステップS410におけるヨウ素の量が増大するにつれて、ブルーサイト型Co(OH)のピークは消失し、4.3Åを主要ピークとする複数の異なるピークが出現した。 XRD patterns a to e are XRD patterns of product A, product 1-1, product 1-2, product 1-3, and product 1-4, respectively. The XRD pattern a coincides with the XRD pattern (JCPDS card No. 74-1057) of Brucite-type Co (OH) 2 which is the starting material of the products A to 1, and the primary bottom surface reflection is 4.6 mm. Showed a peak. According to the XRD pattern b, in addition to the primary bottom surface reflection peak at 4.6% of Brusite-type Co (OH) 2 , another peak at 4.3% was shown. Referring to the XRD patterns c to e, as the amount of iodine in step S410 increases, the peak of the brucite-type Co (OH) 2 disappears and a plurality of different peaks having 4.3 Å as the main peak appear. .

さらに、XRDパターンeにおいて、ブルーサイト型Co(OH)のピークは完全に消失し、ブルーサイト型Co(OH)とは完全に異なるXRDパターンを示した。より詳細には、XRDパターンeのいずれのピークも、底面間隔約8.7Å(一次底面反射ピーク8.7Å、二次底面反射ピーク4.3Å、三次底面反射ピーク2.9Å、四次底面反射ピーク2.23Å、五次底面反射ピーク1.75Å、六次底面反射ピーク1.48Å)を有する層状構造を示した。また、XRDパターンeによれば、XRDパターンaと異なり、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも低いことが分かった。 Further, in the XRD pattern e, the peak of the brucite type Co (OH) 2 disappeared completely, and an XRD pattern completely different from the brucite type Co (OH) 2 was shown. More specifically, any peak of the XRD pattern e has a bottom surface separation of about 8.7 mm (primary bottom surface reflection peak 8.7 mm, secondary bottom surface reflection peak 4.3 mm, tertiary bottom surface reflection peak 2.9 mm, quaternary bottom surface reflection. A layered structure having a peak of 2.23 Å, a fifth order bottom reflection peak of 1.75 Å, and a sixth order bottom reflection peak of 1.48 Å was shown. In addition, according to the XRD pattern e, unlike the XRD pattern a, the peak intensity of the primary bottom surface reflection was found to be lower than the peak intensity of the secondary bottom surface reflection.

以上より、生成物1−1は、出発物質であるブルーサイト型Co(OH)を含むものの、出発物質とは異なる底面間隔約8.7Åを有する層状構造を示した。したがって、本発明の製造方法のステップS410(図4)において、ヨウ素と金属水酸化物とのモル比の下限が2.5×1/3であることが確認された。また、生成物1−2は、出発物質とは異なる4.3Åの主要ピーク(底面間隔約8.7Å)を明瞭に示したことから、本発明の製造方法のステップS410(図4)において、ヨウ素と金属水酸化物とのモル比は、好ましくは、10×1/3以上であることが確認された。 As mentioned above, although the product 1-1 contained the brucite type Co (OH) 2 which is a starting material, it showed a layered structure having a bottom face distance of about 8.7 mm different from the starting material. Therefore, in step S410 (FIG. 4) of the production method of the present invention, it was confirmed that the lower limit of the molar ratio of iodine to metal hydroxide was 2.5 × 1/3. In addition, since the product 1-2 clearly showed a 4.3 peak main peak (bottom distance of about 8.7 inches) different from the starting material, in step S410 (FIG. 4) of the production method of the present invention, It was confirmed that the molar ratio of iodine to metal hydroxide is preferably 10 × 1/3 or more.

さらに、生成物1−4は、出発物質であるブルーサイト型Co(OH)を含むことなく、出発物質とは異なる底面間隔約8.7Åを有する層状構造を有する層状物質であることが分かった。したがって、本発明の製造方法のステップS410(図4)において、ヨウ素と金属水酸化物とのモル比の好適な上限は25×1/3であることが確認された。 Further, the product 1-4 was found to be a layered material having a layered structure having a bottom surface distance of about 8.7 mm different from the starting material without containing the starting material, brucite-type Co (OH) 2. It was. Therefore, in step S410 (FIG. 4) of the production method of the present invention, it was confirmed that the preferable upper limit of the molar ratio of iodine to metal hydroxide was 25 × 1/3.

図6は、比較例2〜4による生成物B〜DのXRDパターンを示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing XRD patterns of products B to D according to Comparative Examples 2 to 4.

XRDパターンa〜cは、それぞれ、生成物B〜DのXRDパターンである。XRDパターンaは、底面間隔8.3Åを有する層状構造を示し、既存の特許文献1の図2のXRDパターンbと同様であった。詳細には、ブルーサイト型金属水酸化物において、Fe2+は、Co2+よりも酸化されやすいことが分かっており、ほぼ定比組成のヨウ素と金属水酸化物とのモル比(比較例2の1.2×1/3)を満たすヨウ素とCo2+ 1−xFe2+ (OH)(x=1/3)とを反応させることにより、Fe2+がFe3+へと酸化され、Fe3+/Co2+のモル比が1/2を満たし、IはIとなりインターカレートされる。この反応式は次のように表される。
Co2+ 1−xFe2+ (OH)+x/2I→Co2+ 1−xFe3+ (OH)(ただし、x=1/3)
したがって、生成物Bは、アニオンとしてヨウ素(I)がインターカレートされた水酸化コバルト(II)と鉄(III)からなる層状複水酸化物であることが分かった。
XRD patterns a to c are XRD patterns of products B to D, respectively. The XRD pattern a shows a layered structure having a bottom surface interval of 8.3 mm, and is similar to the XRD pattern b of FIG. Specifically, it is known that Fe 2+ is more likely to be oxidized than Co 2+ in the brucite-type metal hydroxide, and the molar ratio of iodine and metal hydroxide having a nearly stoichiometric composition (Comparative Example 2). 1.2 × 1/3) is reacted with Co 2+ 1-x Fe 2+ x (OH) 2 (x = 1/3), whereby Fe 2+ is oxidized to Fe 3+ , and Fe 3+ The molar ratio of / Co 2+ satisfies 1/2, and I 2 becomes I − and is intercalated. This reaction formula is expressed as follows.
Co 2+ 1-x Fe 2+ x (OH) + x / 2I 2 → Co 2+ 1-x Fe 3+ x (OH) 2 I x (where x = 1/3)
Therefore, it was found that the product B was a layered double hydroxide composed of cobalt hydroxide (II) and iron (III) intercalated with iodine (I ) as anions.

一方、XRDパターンbおよびcによれば、出発物質であるブルーサイト型Co3/4Fe1/4(OH)およびCo4/5Fe1/5(OH)のピーク、および、XRDパターンaと同様のヨウ素(I)がインターカレートされた水酸化コバルト(II)と鉄(III)からなる結晶のピークに加えて、底面間隔約12.9Åを有する層状構造を示した。これは、生成物CおよびDでは、1層おきにヨウ化物イオンがインターカレートするステージングという現象が起きたことを示唆する。すなわち、ヨウ化物イオン(I)がインターカレートされたスラブ(底面間隔8.3Å)と、残留する出発物質であるブルーサイト型スラブ(底面間隔4.6Å)とが交互に積層し、底面間隔が12.9Å(8.3Å+4.6Å)である周期構造を有することを示す。なお、比較例3および4について撹拌時間を120時間とした生成物においても、ブルーサイト型スラブが存在することを確認した。 On the other hand, according to the XRD patterns b and c, the peaks of the starting materials Brusite- type Co 3/4 Fe 1/4 (OH) 2 and Co 4/5 Fe 1/5 (OH) 2 , and the XRD pattern In addition to the peak of the crystal consisting of cobalt hydroxide (II) and iron (III) intercalated with iodine (I ) similar to a, a layered structure having a bottom surface spacing of about 12.9% was shown. This suggests that in products C and D, a phenomenon called staging where iodide ions intercalate every other layer occurred. That is, slabs intercalated with iodide ions (I ) (bottom spacing 8.3 mm) and brucite-type slabs (bottom spacing 4.6 mm) which are remaining starting materials are alternately stacked, It shows that it has a periodic structure with an interval of 12.9 cm (8.3 cm + 4.6 cm). In Comparative Examples 3 and 4, it was confirmed that a brucite-type slab was also present in the products having a stirring time of 120 hours.

このことから、ほぼ定比組成の、ヨウ素と金属水酸化物とのモル比(比較例3および4の1.2×1/3)を満たすヨウ素とCo2+ 1−xFe2+ (OH)(xは0≦x<1/3)とを反応させても、Fe3+/Co2+のモル比が1/2とならず、単相の層状複水酸化物が得られないことが分かった。 From this, iodine and Co 2+ 1-x Fe 2+ x (OH) satisfying a molar ratio of iodine to metal hydroxide (1.2 × 1/3 of Comparative Examples 3 and 4) having a nearly stoichiometric composition. 2 (x is 0 ≦ x <1/3), the molar ratio of Fe 3+ / Co 2+ does not become ½, and it is understood that a single-phase layered double hydroxide cannot be obtained. It was.

図7は、実施例2〜4による生成物2〜4のXRDパターンを示す図である。   FIG. 7 shows the XRD patterns of products 2-4 according to Examples 2-4.

XRDパターンa〜cは、それぞれ、生成物2〜4のXRDパターンである。XRDパターンa〜cのいずれも、図5のXRDパターンeと同様であった。すなわち、いずれのピークも、底面間隔約8.6Å〜8.7Åを有する層状構造を示し、かつ、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射(4.3Å〜4.4Å)のそれよりも低いことが分かった。   XRD patterns a to c are XRD patterns of products 2 to 4, respectively. All of the XRD patterns a to c were the same as the XRD pattern e in FIG. That is, all of the peaks show a layered structure having a bottom surface interval of about 8.6 to 8.7 inches, and the peak intensity of the primary bottom surface reflection is higher than that of the secondary bottom surface reflection (4.3 to 4.4 inches). Was found to be low.

ここで、図6のXRDパターンa(生成物B)と図7のXRDパターンa(生成物2)とを比較する。生成物2は、生成物Bと同様の底面間隔約8.3Åを有する層状構造をわずかに示すものの、主として、生成物Bと異なり、底面間隔約8.6Åを有する層状構造を示した。このことから、生成物2が、生成物B(すなわち、Iがインターカレートされた層状複水酸化物)と異なることが明らかとなった。 Here, the XRD pattern a (product B) in FIG. 6 is compared with the XRD pattern a (product 2) in FIG. Product 2 showed a layered structure with a bottom spacing of about 8.6 mm, unlike Product B, although it exhibited a slight layered structure with a bottom spacing of about 8.3 mm, similar to Product B. From this, it became clear that the product 2 is different from the product B (that is, the layered double hydroxide intercalated with I ).

また、図6のXRDパターンaの一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のそれよりも高いが、図7のXRDパターンaの一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のそれよりも低かった。このことは、層状構造を示す生成物2の層間に、Iよりもより強いX線散乱能を有する別のアニオン種がインターカレートされていることを示唆しており、本発明の製造方法から別のアニオン種はI であり得ると言える。本明細書において、「層間にアニオンがインターカレートされている」とは、「中間層がアニオンを有する」と同義であることに留意されたい。 Further, the peak intensity of the primary bottom surface reflection of the XRD pattern a of FIG. 6 is higher than that of the secondary bottom surface reflection, but the peak intensity of the primary bottom surface reflection of the XRD pattern a of FIG. Was also low. This suggests that another anion species having an X-ray scattering ability stronger than I is intercalated between the layers of the product 2 exhibiting a layered structure, and the production method of the present invention. Therefore, it can be said that the other anionic species can be I 3 . In the present specification, it should be noted that “an anion intercalated between layers” is synonymous with “an intermediate layer has an anion”.

以上より、M1’1−xM2’(OH)(xは0≦x≦1/3)である金属水酸化物に対して、本発明の製造方法のステップS410(図4)において、ヨウ素と金属水酸化物とのモル比が、2.5×1/3〜40×1/3の範囲であれば、単相の層状構造を示す層状物質が得られることが示された。さらに、得られた層状物質の一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のそれよりも低く、層状物質の層間には、Iに加えてI がインターカレートされていることが示唆された。 From the above, for the metal hydroxide that is M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (x is 0 ≦ x ≦ 1/3), in step S410 (FIG. 4) of the production method of the present invention, It was shown that when the molar ratio of iodine to metal hydroxide is in the range of 2.5 × 1/3 to 40 × 1/3, a layered material having a single-phase layered structure can be obtained. Further, the peak intensity of the primary bottom reflections resulting layered material is lower than that of the secondary bottom reflection, the layers of the layered material, I - that is intercalated - in addition to I 3 It was suggested.

本発明の層状複水酸化物が、中間層のアニオンイオンとしてIとI とを含むとすれば、中間層のアニオンイオンとしてI単独の層状複水酸化物である生成物Aと比較して、本発明の層状複水酸化物の層間隔が拡大され、底面間隔が8.3Åから約8.6Å〜8.7Åへと増大すると推測できる。 If the layered double hydroxide of the present invention contains I and I 3 as an anion ion of the intermediate layer, the product A which is an I single layered double hydroxide as the anion ion of the intermediate layer, In comparison, it can be inferred that the layer spacing of the layered double hydroxide of the present invention is expanded and the bottom spacing increases from 8.3 mm to about 8.6 cm to 8.7 mm.

図8は、実施例3による生成物3のTEM像(a)と電子回折パターン(b)とを示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing a TEM image (a) and an electron diffraction pattern (b) of the product 3 according to Example 3.

図8(a)によれば、生成物3が、六角板状の形状を有することが分かった。詳細には、生成物3は、横方向(板状の面の広がり方向)に2〜4μmおよび厚さ方向に数十nmの大きさを有することを確認した。なお、この形状および大きさは、出発物質に用いたCo2+ 3/4Fe2+ 1/4(OH)金属水酸化物のそれとほぼ同様であった。なお、図示しないが、生成物1、2および4についても同様のモルフォロジであった。 According to Fig.8 (a), it turned out that the product 3 has a hexagonal plate shape. Specifically, it was confirmed that the product 3 has a size of 2 to 4 μm in the lateral direction (in the spreading direction of the plate-like surface) and several tens of nm in the thickness direction. This shape and size were almost the same as those of the Co 2+ 3/4 Fe 2+ 1/4 (OH) 2 metal hydroxide used as the starting material. Although not shown, the products 1, 2 and 4 also had the same morphology.

図8(b)によれば、面内に六角形の対称性(格子長a=3.1Å)が示され、生成物3が単結晶であることを確認した。   According to FIG.8 (b), the hexagonal symmetry (lattice length a = 3.1?) Was shown in the surface, and it confirmed that the product 3 was a single crystal.

以上より、本発明の製造方法において、特許文献2に記載のヨウ素と金属水酸化物とのモル比(最大でも2×1/3)よりもはるかに過剰なヨウ素と金属水酸化物とのモル比を採用しても、出発物質からのトポタクティックな反応が可能であることが分かった。   From the above, in the production method of the present invention, the molar amount of iodine and metal hydroxide far exceeding the molar ratio of iodine and metal hydroxide described in Patent Document 2 (at most 2 × 1/3). It has been found that even if the ratio is employed, a topotactic reaction from the starting material is possible.

図9は、実施例1による生成物1−4のXPSスペクトルを示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing an XPS spectrum of the product 1-4 according to Example 1.

XPSスペクトルaは、実施例1で用いた出発物質であるCo(OH)のXPSスペクトルであり、XPSスペクトルbは、生成物1−4のXPSスペクトルである。 XPS spectrum a is the XPS spectrum of Co (OH) 2 which is the starting material used in Example 1, and XPS spectrum b is the XPS spectrum of product 1-4.

XPSスペクトルaによれば、Co(OH)のCo2p内殻線は、Co2p3/2(780.2eV)とCo2p1/2(796.6eV)とに分裂される。これらメインピークは、それぞれ、785.5eVおよび802.1eVのサテライトバンドを伴う。Co2p3/2のサテライトバンドは、高スピンCo2+状態を示す。 According to the XPS spectrum a, the Co2p core line of Co (OH) 2 is split into Co2p 3/2 (780.2 eV) and Co2p 1/2 (796.6 eV). These main peaks are accompanied by satellite bands of 785.5 eV and 802.1 eV, respectively. The satellite band of Co2p 3/2 shows a high spin Co 2+ state.

XPSスペクトルbによれば、Co2p3/2とCo2p1/2とのメインピークは、それぞれ、780.2eVから779.7eV、および、796.6eVから795.5eVの低エネルギー側にシフトした。また、XPSスペクトルbにおけるサテライトバンドの強度も、XPSスペクトルaのそれに比べてわずかに低減した。 According to XPS spectrum b, the main peaks of Co2p 3/2 and Co2p 1/2 were shifted to the lower energy side of 780.2 eV to 779.7 eV and 796.6 eV to 795.5 eV, respectively. Also, the intensity of the satellite band in the XPS spectrum b was slightly reduced compared to that of the XPS spectrum a.

これらのXPSスペクトルaおよびbにおける分光学的な差異は、Co2+からCo3+への部分的な価数の変化を示唆する。すなわち、本発明の製造方法において特許文献2に記載のヨウ素よりもはるかに過剰なヨウ素を用いることによって、例えば、濃度効果によってCo2+の酸化が生じ得ることを示す。 The spectroscopic differences in these XPS spectra a and b suggest a partial valence change from Co 2+ to Co 3+ . That is, it is shown that oxidation of Co 2+ can be caused by concentration effect, for example, by using much more iodine than that described in Patent Document 2 in the production method of the present invention.

図5および図9より、生成物1−4は、Co(OH)のCoの一部が、Co2+からCo3+へと酸化され、IおよびI がインターカレートされた層状複水酸化物であることが示唆された。すなわち、本発明の製造方法において、出発物質であるM1’1−xM2’(OH)(x=0)において、M1’は、必要に応じて、2価から3価へ酸化することが分かった。 5 and 9, the product 1-4 is a layered compound in which a part of Co in Co (OH) 2 is oxidized from Co 2+ to Co 3+ , and I and I 3 are intercalated. It was suggested to be a hydroxide. That is, in the production method of the present invention, in M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (x = 0) as a starting material, M1 ′ is oxidized from divalent to trivalent as necessary. I understood.

図10は、実施例4による生成物4のXPSスペクトルを示す図である。   FIG. 10 shows the XPS spectrum of product 4 according to Example 4.

図10(A)のXPSスペクトルaおよびbは、それぞれ、Co(OH)および生成物4のCoに対するXPSスペクトルである。図10(B)のXPSスペクトルaおよびbは、それぞれ、Co(OH)および生成物4のFeに対するXPSスペクトルである。 XPS spectra a and b in FIG. 10A are XPS spectra for Co (OH) 2 and Co of product 4, respectively. The XPS spectra a and b in FIG. 10B are XPS spectra for Co (OH) 2 and Fe of the product 4, respectively.

図10(B)のXPSスペクトルaに示されるように、715eV近傍のCoLMNオージェピークからのオーバーラップにより、正確な価数の解析が困難になっているが、図10(B)のXPSスペクトルbにおけるFe2pメインピーク近傍のサテライトバンドの出現は、Fe3+状態を示す。 As shown in the XPS spectrum a in FIG. 10B, it is difficult to accurately analyze the valence due to the overlap from the CoLMN Auger peak in the vicinity of 715 eV, but the XPS spectrum b in FIG. The appearance of a satellite band in the vicinity of the Fe2p main peak in shows the Fe 3+ state.

同様に、図10(A)のXPSスペクトルbにおいても、785eV近傍のFeLMNオージェピークが、Co内殻線のエネルギー領域とオーバーラップしているため、Coの価数の解析を困難にしているが、XPSスペクトルbのCo2p3/2とCo2p1/2とのメインピークは、いずれも、XPSスペクトルaのそれに比べて低エネルギー側にシフトした。また、XPSスペクトルbにおけるサテライトバンドの強度も、XPSスペクトルaのそれに比べてわずかに低減した。 Similarly, in the XPS spectrum b of FIG. 10A, the FeLMN Auger peak in the vicinity of 785 eV overlaps the energy region of the Co core line, which makes it difficult to analyze the Co valence. The main peaks of Co2p 3/2 and Co2p 1/2 of the XPS spectrum b were both shifted to the lower energy side as compared with that of the XPS spectrum a. Also, the intensity of the satellite band in the XPS spectrum b was slightly reduced compared to that of the XPS spectrum a.

図9と同様に、これらのXPSスペクトルにおける分光学的な差異は、Fe2+からFe3+への完全な価数の変化と、Co2+からCo3+への部分的な価数の変化を示唆する。すなわち、本発明の製造方法において特許文献1に記載のヨウ素よりもはるかに過剰なヨウ素を用いることによって、Fe2+の完全な酸化に加えて、Co2+の酸化が動力学的に生じ得ることを示す。すなわち、本発明の製造方法において、出発物質であるM1’1−xM2’(OH)(0≦x≦1/3)において、M2’に加えて、M1’は、必要に応じて、2価から3価へ酸化することが分かった。 Similar to FIG. 9, spectroscopic differences in these XPS spectra suggest a complete valence changes to Fe 3+ from Fe 2+, a partial valence changes from Co 2+ to Co 3+ . That is, in the production method of the present invention, by using much excess iodine than the iodine described in Patent Document 1, in addition to complete oxidation of Fe 2+ , oxidation of Co 2+ can occur kinetically. Show. That is, in the production method of the present invention, in M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (0 ≦ x ≦ 1/3) which is a starting material, M1 ′ is added as necessary in addition to M2 ′. It was found to oxidize from divalent to trivalent.

さらに表1を参照すれば、滴定により求めた生成物1〜4の3価と2価との金属カチオンのモル比は、出発物質中のM2’とM1’とのモル比(原子比)に関わらず、いずれも、1/2になることが分かった。また、表1の元素分析による生成物1〜4の組成式を見れば、実施例1、実施例3および4において、出発物質中のM1’であるCo2+の一部が、Co3+になったことが分かった。このことからも、本発明の製造方法によれば、出発物質であるM1’1−xM2’(OH)(0≦x≦1/3)において、M2’に加えて、M1’は、必要に応じて、2価から3価へ酸化することが確認された。 Further referring to Table 1, the molar ratio of trivalent and divalent metal cations of the products 1 to 4 obtained by titration is the molar ratio (atomic ratio) between M2 ′ and M1 ′ in the starting material. Regardless, both were found to be ½. In addition, when the composition formulas of the products 1 to 4 by elemental analysis in Table 1 are seen, in Example 1, Examples 3 and 4, a part of Co 2+ that is M1 ′ in the starting material becomes Co 3+ . I found out. Therefore, according to the production method of the present invention, in M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (0 ≦ x ≦ 1/3) which is the starting material, in addition to M2 ′, M1 ′ is It was confirmed that oxidation was performed from divalent to trivalent as necessary.

図11は、実施例2〜4による生成物2〜4のUV−visスペクトルを示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing UV-vis spectra of products 2-4 according to Examples 2-4.

スペクトルa〜cは、それぞれ、生成物2〜4のUV−visスペクトルである。いずれのスペクトルも、波長290nmおよび360nmに吸収を示すピークを有した。これらのピークは、いずれも、I によるものであり、σ→σ遷移およびπ→σ遷移に相当する。一方、I が低対称である場合に顕著に表れる、440nmおよび560nmにおけるI のスピン−禁制一重項−三重項遷移は、観察されなかった。このことから、生成物2〜4の層間には直線状のI がインターカレートしていることが示唆される。 Spectra a to c are UV-vis spectra of products 2 to 4, respectively. All the spectra had peaks showing absorption at wavelengths of 290 nm and 360 nm. These peaks are all due to I 3 and correspond to σ → σ * transition and π → σ * transition. On the other hand, the spin-forbidden singlet-triplet transition of I 3 at 440 nm and 560 nm, which is prominent when I 3 is low-symmetric, was not observed. This suggests that linear I 3 is intercalated between the layers of the products 2 to 4.

なお、波長230nm近傍のピークは、コバルトと酸素との間の電荷移動に起因し、I に関与しないため無視する。 Note that the peak near the wavelength of 230 nm is ignored because it is caused by charge transfer between cobalt and oxygen and is not involved in I 3 .

図12は、実施例3によるアニオン交換された生成物3のXRDパターンを示す図である。   FIG. 12 is an XRD pattern of anion-exchanged product 3 according to Example 3.

XRDパターンa〜cは、それぞれ、生成物3、生成物3pおよび生成物3dsのXRDパターンである。XRDパターンbおよびcによれば、アニオン交換後の生成物3pおよび3dsも、単一相を示した。より詳細には、生成物3pの一次底面反射ピーク9.2Åおよび生成物3dsの一次底面反射ピーク23.7Åは、例えば、非特許文献1の図3に一致した。   XRD patterns a to c are XRD patterns of the product 3, the product 3p, and the product 3ds, respectively. According to XRD patterns b and c, the products 3p and 3ds after anion exchange also showed a single phase. More specifically, the primary bottom surface reflection peak 9.2 生成 of the product 3p and the primary bottom surface reflection peak 23.7Å of the product 3ds coincided with, for example, FIG.

また、アニオン交換によるXRDパターンの顕著な特徴は、一次底面反射ピークのピーク強度と二次底面反射ピークのピーク強度との間の強度比にある。アニオン交換前のXRDパターンaによれば、一次底面反射ピーク(約8.7Å)のピーク強度は、二次底面反射ピーク(4.3Å)のそれよりも低い。一方、アニオン交換後のXRDパターンbおよびcによれば、一次底面反射ピーク(9.2Åおよび23.7Å)のピーク強度は、二次底面反射ピークのそれよりも高い。すなわち、アニオン交換前後において、一次底面反射ピークと二次底面反射ピークとの強度比が逆転することが分かった。   In addition, a prominent feature of the XRD pattern by anion exchange is an intensity ratio between the peak intensity of the primary bottom surface reflection peak and the peak intensity of the secondary bottom surface reflection peak. According to the XRD pattern a before anion exchange, the peak intensity of the primary bottom surface reflection peak (about 8.7Å) is lower than that of the secondary bottom surface reflection peak (4.3Å). On the other hand, according to the XRD patterns b and c after the anion exchange, the peak intensity of the primary bottom surface reflection peaks (9.29 and 23.7Å) is higher than that of the secondary bottom surface reflection peak. That is, it was found that the intensity ratio between the primary bottom surface reflection peak and the secondary bottom surface reflection peak was reversed before and after anion exchange.

このような強度比の逆転から、本発明の製造方法によって得られた生成物(層状複水酸化物)は、アニオン交換可能であること、ならびに、本発明の製造方法によって得られた層状複水酸化物に見られる特異なXRDパターン(すなわち、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも低いこと)は、層状複水酸化物の層間にインターカレートされた三ヨウ化物イオン(I )に起因し得ることが分かった。 From such a reversal of the intensity ratio, the product (layered double hydroxide) obtained by the production method of the present invention is capable of anion exchange, and the layered double water obtained by the production method of the present invention. The unique XRD pattern found in the oxide (ie, the peak intensity of the primary bottom reflection is lower than the peak intensity of the secondary bottom reflection) is the triiodide intercalated between the layers of the layered double hydroxide. It has been found that it can be attributed to ions (I 3 ).

図13は、実施例3による生成物3dsのUV−visスペクトルを示す図である。   13 shows the UV-vis spectrum of the product 3ds according to Example 3. FIG.

スペクトルdは、生成物3dsのUV−visスペクトルであり、スペクトルa〜cは、図11のUV−visスペクトルa〜cと同一である。スペクトルdは、スペクトルa〜cで見られた波長290nmおよび360nmに吸収を示すピークを有さなかった。すなわち、スペクトルdは、I を有さないことが確認された。このことからも、本発明の製造方法によって得られた生成物(層状複水酸化物)は、容易にアニオン交換可能であることが示された。 Spectrum d is the UV-vis spectrum of product 3ds, and spectra ac are identical to UV-vis spectra ac of FIG. Spectrum d did not have absorption peaks at wavelengths 290 nm and 360 nm seen in spectra ac. That is, it was confirmed that the spectrum d does not have I 3 . This also indicates that the product (layered double hydroxide) obtained by the production method of the present invention can be easily anion-exchanged.

図14は、実施例3による生成物3および生成物3pのTG曲線を示す図である。
図15は、比較例2による生成物Bおよび生成物BpのTG曲線を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing TG curves of product 3 and product 3p according to Example 3.
FIG. 15 is a diagram showing TG curves of product B and product Bp according to Comparative Example 2.

図14の曲線aおよびbは、それぞれ、生成物3および生成物3pのTG曲線である。図15の曲線cおよびdは、それぞれ、生成物Bおよび生成物BpのTG曲線である。   Curves a and b in FIG. 14 are TG curves of product 3 and product 3p, respectively. Curves c and d in FIG. 15 are TG curves of product B and product Bp, respectively.

曲線aと曲線cとを比較すると、生成物3は約50%の重量損失を示し、生成物Bは約34%の重量損失を示した。一方、曲線bと曲線dとを比較すると、アニオン交換後の生成物3pおよび生成物Bpいずれも、同様の重量損失を示した。なお、曲線a〜cは、いずれも、同様の挙動であった。   Comparing curve a and curve c, product 3 showed a weight loss of about 50% and product B showed a weight loss of about 34%. On the other hand, when curve b and curve d were compared, both product 3p and product Bp after anion exchange showed similar weight loss. The curves a to c all have the same behavior.

このことから、本発明の製造方法によって得られた生成物(層状複水酸化物)は、層間に高含有量のアニオン(IおよびI )を有する点を除いて、既存の層状複水酸化物と同様の層状構造を有していることが分かった。 From this, the product (layered double hydroxide) obtained by the production method of the present invention has an existing layered compound except that it has a high content of anions (I and I 3 ) between layers. It was found to have a layered structure similar to hydroxide.

表1のEDSによる元素分析を参照すると、生成物1〜4におけるヨウ素の平均モル比は、生成物Bにおけるヨウ素のそれ(約1/3)の約1.6倍であり、図14〜図15の結果と同様に高含有量のヨウ素が含まれる。すなわち、本発明の製造方法によって得られた層状複水酸化物は、化学式あたりのヨウ素の平均含有量は、1.6×1/3モルであり、誤差はあるものの組成式M12+ 2/3M23+ 1/3(OH)5/9・mHO(mは0.1〜0.5の範囲である)を満たすことを確認した。 Referring to the elemental analysis by EDS in Table 1, the average molar ratio of iodine in the products 1 to 4 is about 1.6 times that of iodine in the product B (about 1/3). Similar to the 15 results, a high content of iodine is included. That is, in the layered double hydroxide obtained by the production method of the present invention, the average content of iodine per chemical formula is 1.6 × 1/3 mol, and although there is an error, the composition formula M1 2+ 2/3 It was confirmed that M2 3+ 1/3 (OH) 2 I 5/9 · mH 2 O (m is in the range of 0.1 to 0.5) was satisfied.

高濃度ヨウ素/ヨウ化物イオン溶液において、次式に示すように、ヨウ素(I)は、ヨウ化物イオン(I)と結合し、三ヨウ化物イオン(I )を形成する。
+ I → I
ヨウ素−ヨウ化物イオン系では、多数の一電子還元反応が生じ得る。この一電子還元反応により、ヨウ化物イオン/三ヨウ化物イオンの対は、例えば、色素増感太陽電池(DSSC)において有効な酸化還元メディエータとして用いられている。本発明の製造方法において、高濃度ヨウ素を用い、三ヨウ化物イオン(I )を生成することによって、Fe2+のFe3+への完全な酸化に加えて、Co2+のCo3+への酸化も可能になった。すなわち、出発物質であるM1’1−xM2’(OH)(0≦x≦1/3)において、M2’に加えて、M1’は、必要に応じて、2価から3価への酸化が可能になったことで、層状複水酸化物の生成を促進する効果を得たと考えられる。
At high concentrations of iodine / iodide ion solution, as shown in the following equation, iodine (I 2) is an iodide ion - combine with triiodide ions (I) (I 3 -) form a.
I 2 + I → I 3
In the iodine-iodide ion system, a number of one-electron reduction reactions can occur. By this one-electron reduction reaction, the iodide ion / triiodide ion pair is used as an effective redox mediator in, for example, a dye-sensitized solar cell (DSSC). In the production method of the present invention, oxidation of Co 2+ to Co 3+ in addition to complete oxidation of Fe 2+ to Fe 3+ by generating triiodide ions (I 3 ) using high concentration iodine. Also became possible. That is, in M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (0 ≦ x ≦ 1/3) which is a starting material, in addition to M2 ′, M1 ′ is divalent to trivalent as necessary. It is considered that the effect of promoting the formation of the layered double hydroxide was obtained by enabling the oxidation of.

図16は、実施例5による生成物3の超格子構造の模式的な図である。   FIG. 16 is a schematic diagram of the superlattice structure of the product 3 according to Example 5.

層状複水酸化物の構造は、電荷分布を制御するホスト層における金属カチオンの配列、ならびに、中間層における対応するアニオンの分布によって決定される。ホスト層におけるM1およびM2イオンは、より価数の高いM23+の近接を避けることにより、超格子配列が出現すると考えられる。超格子の様態は、ホスト層の電荷(M23+/(M12++M23+))に密接に関係する。図16には実施例3で得た生成物3(出発物質がCo2+ 3/4Fe2+ 1/4(OH)の場合)について可能性のある超格子構造を示す。図16において、実線の菱形は基本単位格子を表し、点線の菱形は超格子を表す。格子長はaであり、金属カチオン間の距離に相当する。各超格子は1つの正電荷を有する。 The structure of the layered double hydroxide is determined by the arrangement of metal cations in the host layer that controls the charge distribution and the corresponding anion distribution in the intermediate layer. The M1 and M2 ions in the host layer are considered to appear as superlattice arrays by avoiding the proximity of the higher valence M2 3+ . The superlattice aspect is closely related to the charge (M2 3+ / (M1 2+ + M2 3+ )) of the host layer. FIG. 16 shows a possible superlattice structure for the product 3 obtained in Example 3 (when the starting material is Co 2+ 3/4 Fe 2+ 1/4 (OH) 2 ). In FIG. 16, a solid diamond represents a basic unit cell, and a dotted diamond represents a superlattice. The lattice length is a, which corresponds to the distance between metal cations. Each superlattice has one positive charge.

本発明の製造方法により、Co2+ 3/4Fe2+ 1/4(OH)のうちFe2+のみが酸化されると仮定すると、ホスト層は[Co2+ 3/4Fe3+ 1/4(OH)1/4+となる。この場合、ホスト層には、図16(I)に示されるような超格子(2a×2a超格子と呼ぶ)が存在し得る。この2a×2a超格子(aは金属カチオン間の距離)は、1つの正電荷に対して、3つのM12+(すなわちCo2+)と、1つのM23+(すなわちFe3+)とを有し、M23+/M12+=1/3を満たす。 Assuming that only Fe 2+ out of Co 2+ 3/4 Fe 2+ 1/4 (OH) 2 is oxidized by the manufacturing method of the present invention, the host layer has [Co 2+ 3/4 Fe 3+ 1/4 (OH 2 ] 1/4 + . In this case, a superlattice (referred to as a 2a × 2a superlattice) as shown in FIG. This 2a × 2a superlattice (a is the distance between metal cations) has three M1 2+ (ie Co 2+ ) and one M2 3+ (ie Fe 3+ ) for one positive charge, M2 3+ / M1 2+ = 1/3 is satisfied.

一方、本発明の製造方法により、Co2+ 3/4Fe2+ 1/4(OH)のうちFe2+のすべてに加えて、Co2+の一部が酸化されると仮定すると、ホスト層は[Co2+ 2/3(Co3+ 1/12Fe3+ 1/4)(OH)1/3+となる。この場合、ホスト層には、図16(II)に示されるような超格子(√3a×√3a超格子と呼ぶ)が存在し得る。この√3a×√3a超格子は、1つの正電荷に対して、2つのM12+(すなわちCo2+)と、1つのM23+(すなわちCo3+およびFe3+)とを有し、M23+/M12+=1/2を満たす。 On the other hand, by the production method of the present invention, in addition to all of the Fe 2+ of Co 2+ 3/4 Fe 2+ 1/4 (OH ) 2, assuming that some of Co 2+ is oxidized, the host layer [ Co 2+ 2/3 (Co 3+ 1/12 Fe 3+ 1/4 ) (OH) 2 ] 1/3 + . In this case, a superlattice (referred to as √3a × √3a superlattice) as shown in FIG. This √3a × √3a superlattice has two M1 2+ (ie, Co 2+ ) and one M2 3+ (ie, Co 3+ and Fe 3+ ) for one positive charge, and M2 3+ / M1 Satisfies 2+ = 1/2.

2a×2a超格子および√3a×√3a超格子のいずれも、中間層に1つのアニオンサイトを生成する。それぞれのアニオンは、その電荷を、下にあるホスト層の1つのM23+カチオンと、上にあるホスト層の1つのM23+カチオンと共有する。各アニオンサイトの周りには6個の等価なサイトがあり、これらにより、アニオンの六角形配列が形成される。 Both the 2a × 2a superlattice and the √3a × √3a superlattice generate one anion site in the intermediate layer. Each anion shares its charge with one M2 3+ cation in the underlying host layer and one M2 3+ cation in the underlying host layer. There are six equivalent sites around each anion site, which form a hexagonal array of anions.

次に、図16の超格子構造(I)および(II)を用いて、中間層における可能性のあるヨウ化物イオン(I)および三ヨウ化物イオン(I )の分布を検討した。 Next, using the superlattice structures (I) and (II) of FIG. 16, the distribution of possible iodide ions (I ) and triiodide ions (I 3 ) in the intermediate layer was examined.

図17は、実施例5による生成物3の中間層のヨウ素の分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図である。
図18は、実施例5による生成物3の中間層のヨウ素の別の分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図である。
図19は、実施例5による生成物3の中間層のヨウ素のさらに別の分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図である。
図20は、実施例5による生成物3の中間層のヨウ素のさらに別の分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図である。
図21は、実施例5による生成物3の中間層のヨウ素の別のさらに分布とシミュレーション低角XRDパターンとを示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing the iodine distribution in the intermediate layer of the product 3 according to Example 5 and the simulated low-angle XRD pattern.
FIG. 18 is a diagram showing another distribution of iodine in the intermediate layer of the product 3 according to Example 5 and a simulation low-angle XRD pattern.
FIG. 19 is a diagram showing still another distribution of iodine in the intermediate layer of the product 3 according to Example 5 and a simulation low-angle XRD pattern.
FIG. 20 is a diagram showing still another distribution of iodine in the intermediate layer of the product 3 according to Example 5 and a simulation low-angle XRD pattern.
FIG. 21 is a diagram showing another further distribution of iodine in the intermediate layer of the product 3 according to Example 5 and a simulated low-angle XRD pattern.

図17〜図19は、それぞれ、図16の超格子構造(I)に対する中間層におけるヨウ化物イオンおよび三ヨウ化物イオンが、1/4I、1/4(2/3I+1/3I )および1/4(1/2I+1/2I )の分布、ならびに、それに対応するシミュレーションした低角XRDパターンを示す。 17 to 19 show that the iodide ion and triiodide ion in the intermediate layer for the superlattice structure (I) in FIG. 16 are 1 / 4I , 1/4 (2 / 3I + 1 / 3I 3 −), respectively. ) And 1/4 (1 / 2I + 1 / 2I 3 ) distributions and the corresponding simulated low angle XRD patterns.

図20および図21は、それぞれ、図16の超格子構造(II)に対する中間層におけるヨウ化物イオンおよび三ヨウ化物イオンが、1/3Iおよび1/3(2/3I+1/3I )の分布、ならびに、それに対応するシミュレーションした低角XRDパターンを示す。 20 and 21 show that the iodide ion and triiodide ion in the intermediate layer for the superlattice structure (II) in FIG. 16 are 1 / 3I and 1/3 (2 / 3I + 1 / 3I 3 −, respectively. ) Distribution and the corresponding simulated low angle XRD pattern.

のイオン直径(4.32Å)は、金属カチオン間の距離(約3.1Å)よりもはるかに大きい。しかし、図16(I)の2a×2a超格子および図16(II)の√3a×√3a超格子を考えれば、いずれも、中間層に1つのアニオンサイトを生成する。図16(I)の2a×2a超格子では、2a(6.2Å)、または、図16(II)の√3a×√3a超格子では、√3a(5.37Å)と、Iイオン直径(4.32Å)より大きな距離だけ離れており、各超格子は、1つのヨウ化物イオンにより電荷中性をとり得る。このように、中間層ヨウ化物イオンの配列は、ホスト層における金属カチオンの長距離秩序と整合する。 The ion diameter of I (4.32 Å) is much larger than the distance between metal cations (about 3.1 Å). However, considering the 2a × 2a superlattice in FIG. 16 (I) and the √3a × √3a superlattice in FIG. 16 (II), both generate one anion site in the intermediate layer. In the 2a × 2a superlattice of FIG. 16 (I), 2a (6.26), or in the √3a × √3a superlattice of FIG. 16 (II), √3a (5.37Å), the I ion diameter Each superlattice can be charged neutral by one iodide ion, separated by a distance greater than (4.32 cm). Thus, the interlayer iodide ion alignment is consistent with the long-range order of the metal cations in the host layer.

図17(A)に示すように、アニオンサイトがIにのみ占有される場合、生成物3のモデル組成式は、Co2+ 3/4Fe3+ 1/4(OH)1/4・0.2HO(すなわち、組成式中のヨウ素の含有量はI0.25となる。)となる。このヨウ素の含有量は、組成分析により得たヨウ素の含有量(例えば、表1の組成式)に比べて極端に低いことが分かった。さらに、図17(B)に示すように、モデル組成式からシミュレーションした低角XRDパターンによれば、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも高くなった。このことは、実験結果(例えば、図7)と異なることが分かった。したがって、図17に相当する超格子構造および組成式は、本発明の層状複水酸化物に該当しない。 As shown in FIG. 17A, when the anion site is occupied only by I , the model composition formula of the product 3 is Co 2+ 3/4 Fe 3+ 1/4 (OH) 2 I 1/4 · 0.2H 2 O (that is, the iodine content in the composition formula is I 0.25 ). This iodine content was found to be extremely low compared to the iodine content obtained by composition analysis (for example, the composition formula in Table 1). Furthermore, as shown in FIG. 17B, according to the low-angle XRD pattern simulated from the model composition formula, the peak intensity of the primary bottom surface reflection is higher than the peak intensity of the secondary bottom surface reflection. This was found to be different from the experimental results (eg, FIG. 7). Therefore, the superlattice structure and composition formula corresponding to FIG. 17 do not correspond to the layered double hydroxide of the present invention.

アニオンサイトに直線状にI が占有すると、XRDパターンは、I による極めて高いX線散乱能により、劇的に変化する。図11を参照して説明した直線状の三ヨウ化物イオン(I )の大きさは、4.32×9.64Åと見積もられる。 When the anion site is linearly occupied by I 3 , the XRD pattern changes dramatically due to the extremely high X-ray scattering ability by I 3 . The size of the linear triiodide ion (I 3 ) described with reference to FIG. 11 is estimated to be 4.32 × 9.64 2 .

図18(A)に示すように、アニオンサイトが2/3Iと1/3I とに占有される場合、生成物3のモデル組成式は、Co2+ 3/4Fe3+ 1/4(OH)(2/3I+1/3I1/4・0.2HO(すなわち、組成式中のヨウ素の含有量はI0.42となる。)となる。このヨウ素の含有量は、組成分析により得たヨウ素の含有量(例えば、表1の組成式)に比べて低いことが分かった。一方、図18(B)に示すように、モデル組成式からシミュレーションした低角XRDパターンによれば、実験結果(図7)と同様に、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも低くなったが、一次底面反射のピークは、明瞭に示される。 As shown in FIG. 18A, when the anion site is occupied by 2 / 3I and 1 / 3I 3 , the model composition formula of the product 3 is Co 2+ 3/4 Fe 3+ 1/4 ( OH) 2 (2 / 3I + 1 / 3I 3 ) 1/4 · 0.2H 2 O (that is, the iodine content in the composition formula is I 0.42 ). The iodine content was found to be lower than the iodine content obtained by composition analysis (for example, the composition formula in Table 1). On the other hand, as shown in FIG. 18B, according to the low angle XRD pattern simulated from the model composition formula, the peak intensity of the primary bottom surface reflection is the peak of the secondary bottom surface reflection as in the experimental result (FIG. 7). Although lower than the intensity, the peak of the primary bottom reflection is clearly shown.

図19(A)に示すように、アニオンサイトが1/2Iと1/2I とに占有される場合、生成物3のモデル組成式は、Co2+ 3/4Fe3+ 1/4(OH)(1/2I+1/2I1/4・0.2HO(すなわち、組成式中のヨウ素の含有量はI0.50となる。)となる。このヨウ素の含有量は、組成分析により得たヨウ素の含有量(例えば、表1の組成式)に比べてわずかに低いものの、比較的良好に一致した。また、図19(B)に示すように、モデル組成式からシミュレーションした低角XRDパターンによれば、実験結果(図7)と同様に、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも低くなった。しかしながら、図18(B)に比較して、一次底面反射のピーク強度は、低いものの、依然として明瞭に示される。 As shown in FIG. 19A, when the anion site is occupied by 1 / 2I and 1 / 2I 3 , the model composition formula of the product 3 is Co 2+ 3/4 Fe 3+ 1/4 ( OH) 2 (1 / 2I + 1 / 2I 3 ) 1/4 · 0.2H 2 O (that is, the iodine content in the composition formula is I 0.50 ). Although the iodine content was slightly lower than the iodine content obtained by the composition analysis (for example, the composition formula in Table 1), the iodine content was relatively good. Further, as shown in FIG. 19B, according to the low angle XRD pattern simulated from the model composition formula, the peak intensity of the primary bottom surface reflection is the peak of the secondary bottom surface reflection as in the experimental result (FIG. 7). It became lower than the strength. However, compared to FIG. 18B, the peak intensity of the primary bottom reflection is low but still clearly shown.

図17〜図19から、生成物3が、中間層に三ヨウ化物イオン(I )を有することが示唆される。Co2+ 3/4Fe2+ 1/4(OH)のうちFe2+のみが酸化されると仮定すると、ホスト層は[Co2+ 3/4Fe3+ 1/4(OH)1/4+であり、中間層は[(1/2I+1/2I1/4・0.2HO]1/4−であると予想される。 17 to 19 suggest that the product 3 has triiodide ions (I 3 ) in the intermediate layer. Assuming that only Fe 2+ out of Co 2+ 3/4 Fe 2+ 1/4 (OH) 2 is oxidized, the host layer is [Co 2+ 3/4 Fe 3+ 1/4 (OH) 2 ] 1/4 + . And the intermediate layer is expected to be [(1 / 2I + 1 / 2I 3 ) 1/4 · 0.2H 2 O] 1 / 4− .

図20(A)に示すように、アニオンサイトがIにのみ占有される場合、生成物3のモデル組成式は、Co2+ 2/3(Co3+ 1/12Fe3+ 1/4)(OH)1/3・0.2HO(すなわち、組成式中のヨウ素の含有量はI0.33となる。)となる。このヨウ素の含有量は、組成分析により得たヨウ素の含有量(例えば、表1の組成式)に比べて極端に低いことが分かった。さらに、図20(B)に示すように、モデル組成式からシミュレーションした低角XRDパターンによれば、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも幾分低くなったが、図6のXRDパターンa(生成物B)に良好に一致した。したがって、図20に相当する超格子構造および組成式は、本発明の層状複水酸化物に該当しない。 As shown in FIG. 20A, when the anion site is occupied only by I , the model composition formula of the product 3 is Co 2+ 2/3 (Co 3+ 1/12 Fe 3+ 1/4 ) (OH ) 2 I 1/3 · 0.2H 2 O (that is, the iodine content in the composition formula is I 0.33 ). This iodine content was found to be extremely low compared to the iodine content obtained by composition analysis (for example, the composition formula in Table 1). Furthermore, as shown in FIG. 20B, according to the low-angle XRD pattern simulated from the model composition formula, the peak intensity of the primary bottom surface reflection is somewhat lower than the peak intensity of the secondary bottom surface reflection. It was in good agreement with the XRD pattern a (product B) in FIG. Therefore, the superlattice structure and composition formula corresponding to FIG. 20 do not correspond to the layered double hydroxide of the present invention.

図21(A)に示すように、アニオンサイトが2/3Iと1/3I とに占有される場合、生成物3のモデル組成式は、Co2+ 2/3(Co3+ 1/12Fe3+ 1/4)(OH)(2/3I+1/3I1/4・0.2HO(すなわち、組成式中のヨウ素の含有量はI0.555となる。)となる。このヨウ素の含有量は、組成分析により得たヨウ素の含有量(例えば、表1の組成式)に良好に一致した。また、図21(B)に示すように、モデル組成式からシミュレーションした低角XRDパターンによれば、一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも低くなり、かつ、一次底面反射のピーク強度は、無視できる程度に低くなり、実験結果(図7)に良好に一致した。 As shown in FIG. 21A, when the anion site is occupied by 2 / 3I and 1 / 3I 3 , the model composition formula of the product 3 is Co 2+ 2/3 (Co 3+ 1/12 Fe 3+ 1/4 ) (OH) 2 (2 / 3I + 1 / 3I 3 ) 1/4 · 0.2H 2 O (that is, the iodine content in the composition formula is I 0.555 ). This iodine content was in good agreement with the iodine content (for example, the composition formula in Table 1) obtained by composition analysis. Further, as shown in FIG. 21B, according to the low angle XRD pattern simulated from the model composition formula, the peak intensity of the primary bottom reflection is lower than the peak intensity of the secondary bottom reflection, and the primary bottom The peak intensity of reflection was negligibly low, which was in good agreement with the experimental result (FIG. 7).

図20〜図21から、生成物3が、中間層に三ヨウ化物イオン(I )を有することが示唆される。Co2+ 3/4Fe2+ 1/4(OH)のうちFe2+に加えてCo2+の一部が酸化されると仮定すると、ホスト層は[Co2+ 2/3(Co3+ 1/12Fe3+ 1/4)(OH)1/3+であり、中間層は[(2/3I+1/3I1/3・0.2HO]1/3−であると予想される。 20 to 21 suggest that the product 3 has triiodide ions (I 3 ) in the intermediate layer. Assuming that a part of Co 2+ is oxidized in addition to Fe 2+ in Co 2+ 3/4 Fe 2+ 1/4 (OH) 2 , the host layer is [Co 2+ 2/3 (Co 3+ 1/12 Fe 3+ 1/4) (OH) 2] 1/3 is +, the intermediate layer is expected to [(2 / 3I + 1 / 3I 3) 1/3 · 0.2H 2 O] 1 / 3- is.

さらに、図19と図21とを比較すると、図21において、より実験結果(図17および表1)と一致することから、生成物3は、ホスト層が[Co2+ 2/3(Co3+ 1/12Fe3+ 1/4)(OH)1/3+であり、中間層が[(2/3I+1/3I1/4・0.2HO]1/3−である層状複水酸化物と示唆される。 Further, when FIG. 19 is compared with FIG. 21, it is more consistent with the experimental result in FIG. 21 (FIG. 17 and Table 1), so that the product 3 has a host layer of [Co 2+ 2/3 (Co 3 + 1). / 12 Fe 3+ 1/4) (OH ) 2] 1/3 is +, the intermediate layer is [(2 / 3I + 1 / 3I 3) 1/4 · 0.2H 2 O] 1 / 3- layered double water is Suggested oxide.

以上の図16〜図21により、本発明の層状複水酸化物は、出発物質M1’1−xM2’(OH)のM2’とM1’とのモル比に関わらず、M23+/M12+のモル比は1/2であり、かつ、中間層はIイオンとI イオンとを含むことが示された。さらに、本発明の層状複水酸化物において、中間層のヨウ素の含有量は、1/3(2/3I+1/3I)であることが示された。 16 to 21, the layered double hydroxide of the present invention has M2 3+ / M, regardless of the molar ratio of M2 ′ to M1 ′ of the starting material M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2. The molar ratio of M1 2+ was 1/2, and the intermediate layer was shown to contain I and I 3 ions. Furthermore, in the layered double hydroxide of the present invention, it was shown that the content of iodine in the intermediate layer was 1/3 (2 / 3I + 1 / 3I 3 ).

XRDパターンは、中間層中のヨウ素の含有量に顕著に影響受けるので、上述のモデル組成式およびXRDシミュレーションは、他の実施例の生成物についても同様に適用できることは言うまでもない。   Since the XRD pattern is significantly affected by the iodine content in the intermediate layer, it goes without saying that the above-described model composition formula and XRD simulation can be similarly applied to the products of other examples.

本発明による層状複水酸化物は、選択されるM1およびM2に起因した電気特性、磁気特性を利用した微細デバイスに適用される。本発明による層状複水酸化物は、既存の層状複水酸化物と同様に、陰イオン交換材料、吸着剤、触媒、ナノリアクタ、モレキュラーシーブ、ポリマー複合材料、生体材料等に適用できる。また、本発明による層状複水酸化物を剥離すれば、ビルディングブロックとして機能し得るナノシートを提供できる。   The layered double hydroxide according to the present invention is applied to a fine device utilizing the electrical and magnetic properties resulting from selected M1 and M2. The layered double hydroxide according to the present invention can be applied to an anion exchange material, an adsorbent, a catalyst, a nanoreactor, a molecular sieve, a polymer composite material, a biomaterial and the like in the same manner as the existing layered double hydroxide. Moreover, if the layered double hydroxide according to the present invention is peeled off, a nanosheet that can function as a building block can be provided.

100、300 層状複水酸化物
110 ホスト層
120 中間層
310 アニオン
100, 300 Layered double hydroxide 110 Host layer 120 Intermediate layer 310 Anion

特開2008−290913号公報JP 2008-290913 A 特開2009−203081号公報JP 2009-203081 A

Liangら, Chem.Mater.2010,22,371Liang et al., Chem. Mater. 2010, 22, 371

Claims (10)

M12+イオンとM23+イオンとを含有するホスト層と、アニオンを含有する中間層との積層構造からなる層状複水酸化物であって、
前記M12+イオンの元素M1は、Co、Fe、NiおよびZnからなる群から少なくとも1つ選択される遷移金属であり、
前記M23+イオンの元素M2は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、
前記M23+イオンと前記M12+イオンとのモル比(M23+/M12+)は1/2であり、
前記アニオンは、IイオンとI イオンとを含む、層状複水酸化物。
A layered double hydroxide comprising a laminated structure of a host layer containing M1 2+ ions and M2 3+ ions and an intermediate layer containing anions,
The element M1 of the M1 2+ ion is a transition metal selected from at least one selected from the group consisting of Co, Fe, Ni, and Zn,
The element M2 of the M2 3+ ion is a transition metal of Co and / or Fe,
The molar ratio (M2 3+ / M1 2+ ) between the M2 3+ ion and the M1 2+ ion is 1/2,
The anion is a layered double hydroxide containing I ions and I 3 ions.
前記I イオンと前記Iイオンとのモル比(I /I)は1/2である、請求項1に記載の層状複水酸化物。 2. The layered double hydroxide according to claim 1, wherein a molar ratio (I 3 / I ) between the I 3 ion and the I ion is ½. 前記ホスト層は、一般式[M12+ 2/3M23+ 1/3(OH)1/3+で表され、
前記中間層は、一般式[(I 2/3+I 1/31/3・mHO]1/3−(mは、0.1〜0.5の範囲である)で表される、請求項1に記載の層状複水酸化物。
The host layer is represented by the general formula [M1 2+ 2/3 M2 3+ 1/3 (OH) 2 ] 1/3 +
The intermediate layer general formula 1 / 3- (m is in the range of 0.1~0.5) [1/3 · mH 2 O (I - 1/3 - 2/3 + I 3)] The layered double hydroxide according to claim 1 represented.
前記層状複水酸化物は、六角板状の形状を有する、請求項1に記載の層状複水酸化物。   The layered double hydroxide according to claim 1, wherein the layered double hydroxide has a hexagonal plate shape. 前記層状複水酸化物のX線回折パターンにおける一次底面反射のピーク強度は、二次底面反射のピーク強度よりも低い、請求項1に記載の層状複水酸化物。   The layered double hydroxide according to claim 1, wherein the peak intensity of primary bottom reflection in the X-ray diffraction pattern of the layered double hydroxide is lower than the peak intensity of secondary bottom reflection. 請求項1〜5のいずれかに記載の層状複水酸化物の製造方法であって、
M1’1−xM2’(OH)(M1’は、Coおよび/またはFeの遷移金属を、必要に応じて、Niおよび/またはZnの遷移金属を含み、M2’は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、xは、0≦x<1/3の範囲を満たす)で表されるブルーサイト型金属水酸化物、または、M1’1−xM2’(OH)(M1’は、Co、Fe、NiおよびZnからなる群から選択される遷移金属を含み、M2’は、Coおよび/またはFeの遷移金属であり、xは、x=1/3である)で表されるブルーサイト型金属水酸化物を、ヨウ素が溶解した溶液に添加し、撹拌するステップを包含し、
前記ヨウ素と前記ブルーサイト型金属水酸化物とのモル比(ヨウ素/ブルーサイト型金属水酸化物)は、2.5×1/3〜40×1/3(ただし、ヨウ素をIとする)の範囲である、方法。
A method for producing the layered double hydroxide according to any one of claims 1 to 5,
M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 (M1 ′ includes a transition metal of Co and / or Fe, and optionally includes a transition metal of Ni and / or Zn, and M2 ′ includes Co and / or Or a transition metal of Fe, and x is a brucite-type metal hydroxide represented by 0 ≦ x <1/3), or M1 ′ 1-x M2 ′ x (OH) 2 ( M1 ′ comprises a transition metal selected from the group consisting of Co, Fe, Ni and Zn, M2 ′ is a transition metal of Co and / or Fe, and x is x = 1/3) Including the step of adding and stirring the represented brucite-type metal hydroxide to the iodine-dissolved solution;
The molar ratio of the iodine to the brucite metal hydroxide (iodine / brucite metal hydroxide) is 2.5 × 1/3 to 40 × 1/3 (where iodine is I) Is the range of methods.
3価になるCoおよび/またはFeの含量は、モル比で、前記ブルーサイト型金属水酸化物中の金属含量の1/3以上である、請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein the content of Co and / or Fe that becomes trivalent is 1/3 or more of the metal content in the brucite metal hydroxide in molar ratio. 前記ヨウ素と前記ブルーサイト型金属水酸化物とのモル比(ヨウ素/ブルーサイト型金属水酸化物)は、10×1/3〜25×1/3(ただし、ヨウ素をIとする)の範囲である、請求項6に記載の方法。   The molar ratio of the iodine to the brucite metal hydroxide (iodine / brucite metal hydroxide) is in the range of 10 × 1/3 to 25 × 1/3 (where iodine is I). The method of claim 6, wherein 前記添加し、撹拌するステップは、前記ブルーサイト型金属水酸化物が添加された前記溶液を、室温で1日〜7日間撹拌する、請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein in the adding and stirring, the solution to which the brucite-type metal hydroxide is added is stirred at room temperature for 1 to 7 days. 前記ヨウ素が溶解した溶液の溶媒は、クロロホルムである、請求項6に記載の方法。   The method according to claim 6, wherein a solvent of the iodine-dissolved solution is chloroform.
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