JP2012517521A - アルカリおよびアルカリ土類の合金を製造するための方法ならびにそのアルカリおよびアルカリ土類の合金の使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、アルカリおよびアルカリ土類の合金を製造するための方法に関する。本発明は、アルカリおよびアルカリ土類組成物の使用にも関する。アルカリおよびアルカリ土類の合金を製造するための新規な方法を創出するために、本発明に関して、アルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、半金属、非金属または金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物と混合され、次いで少なくとも１００℃に加熱され、アルカリまたはアルカリ土類金属のこの塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物に対して１：１のモル比で、または当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物よりも過剰に存在することが提案される。驚くべきことに、本発明に関して、アルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物を第３または第４主族からの半金属または金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物と混合し、その後加熱することによって、アルカリまたはアルカリ土類合金を製造することができるということが見出された。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルカリおよびアルカリ土類の合金を製造するための方法に関する。本発明は、そのアルカリおよびアルカリ土類組成物の使用にも関する。

特許文献１は、第一級アミンまたは第二級アミンから、保護のためのアルキルスルホニルまたはアリールスルホニル基を除去する方法であって、アルキルスルホンアミドまたはアリールスルホンアミドが、好ましくは、Ｎａ、Ｋ_２ＮａまたはＫＮａ_２とプロトン源の存在下で、かつ対応するアミンの形成に十分である条件下で接触される方法を記載する。

特許文献２は、液体リチウム金属が多孔性金属酸化物の孔の中へと吸収されることが可能になるのに十分に発熱的な条件下で、不活性雰囲気の中で、液体リチウム金属を多孔性金属酸化物と混合することにより調製されるリチウム金属−多孔性酸化物組成物（「Ｉ族金属／多孔性酸化物組成物」とも呼ぶ）に関する。これらの組成物は、Ｗｕｒｔｚ合成などの有機反応で使用される。

アルカリ金属またはアルカリ金属合金を含有するシリカゲル組成物が、特許文献３に記載されている。これらの組成物は、臭いを中和するために使用される。

特許文献４は、酸化チタンまたは酸化アルミニウムの形態の多孔性金属酸化物と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属とを含む組成物を記載する。

特許文献５は、三置換ホスフィンと、アルカリ金属またはアルカリ金属合金が多孔性酸化物の中へと吸収されている組成物との反応を通してアルカリ金属リン化物を生成するための方法を記載する。

国際公開第２００７／０９５２７６（Ａ１）号パンフレット 国際公開第２００８／０３１１０１（Ａ２）号パンフレット 米国特許出願公開第２００５／０１５１２７８（Ａ１）号明細書 国際公開第２００６／０３６６９７（Ａ２）号パンフレット 国際公開第２００８／１３１２７０（Ａ１）号パンフレット

本発明の目的は、アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製する新しい方法を提供することである。

この目的は、本発明によれば、アルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物が半金属、非金属または金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物と混合され、次いで少なくとも１００℃に加熱され、アルカリまたはアルカリ土類金属のこの塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物に対して１：１のモル比で、または当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物よりも過剰に存在することによって、確立される。

触媒的に活性なコーティングの光電子分光法を示す。

驚くべきことに、本発明の中で、アルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物を半金属、非金属または金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物と混合し、その後加熱することによって、アルカリまたはアルカリ土類合金を生成することができるということが見出された。

これに関しては、このアルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物が、アルカリおよび／またはアルカリ土類の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、硫化物、亜硫酸塩、臭化物、ヨウ化物、フッ化物、窒化物、亜硝酸塩、リン酸塩、リン化物、亜リン酸塩および酢酸塩を含む群から選択されることが企図されている。

アルカリおよびアルカリ土類化合物の塩、水酸化物またはアルコキシドは、硝酸リチウム、ギ酸リチウム、炭酸リチウム、シュウ酸リチウム、酸化リチウム、水酸化リチウム、リチウムアルコキシド、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、硫酸リチウム、亜硫酸リチウム、スルホン酸リチウム、亜硝酸リチウム、亜リン酸リチウム、リン酸リチウム、酢酸リチウム、硝酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、酸化ナトリウム、水酸化ナトリウム、ナトリウムアルコキシド、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、スルホン酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、硝酸カリウム、ギ酸カリウム、炭酸カリウム、シュウ酸カリウム、酸化カリウム、水酸化カリウム、カリウムアルコキシド、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸カリウム、亜硫酸カリウム、スルホン酸カリウム、亜硝酸カリウム、亜リン酸カリウム、リン酸カリウム、酢酸カリウム、硝酸ルビジウム、ギ酸ルビジウム、炭酸ルビジウム、シュウ酸ルビジウム、酸化ルビジウム、水酸化ルビジウム、ルビジウムアルコキシド、フッ化ルビジウム、塩化ルビジウム、臭化ルビジウム、ヨウ化ルビジウム、硫酸ルビジウム、亜硫酸ルビジウム、スルホン酸ルビジウム、亜硝酸ルビジウム、亜リン酸ルビジウム、リン酸ルビジウム、酢酸ルビジウム、硝酸セシウム、ギ酸セシウム、炭酸セシウム、シュウ酸セシウム、酸化セシウム、水酸化セシウム、セシウムアルコキシド、フッ化セシウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、硫酸セシウム、亜硫酸セシウム、スルホン酸セシウム、亜硝酸セシウム、亜リン酸セシウム、リン酸セシウム、酢酸セシウム、硝酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキシド、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、スルホン酸マグネシウム、亜硝酸マグネシウム、亜リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、炭酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、カルシウムアルコキシド、フッ化カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、スルホン酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、亜リン酸カルシウム、リン酸カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、ギ酸ストロンチウム、炭酸ストロンチウム、シュウ酸ストロンチウム、酸化ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、ストロンチウムアルコキシド、フッ化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、ヨウ化ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、亜硫酸ストロンチウム、スルホン酸ストロンチウム、亜硝酸ストロンチウム、亜リン酸ストロンチウム、リン酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、硝酸バリウム、ギ酸バリウム、炭酸バリウム、シュウ酸バリウム、酸化バリウム、水酸化バリウム、バリウムアルコキシド、フッ化バリウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、硫酸バリウム、亜硫酸バリウム、スルホン酸バリウム、亜硝酸バリウム、亜リン酸バリウム、リン酸バリウムおよび酢酸バリウムからなる群から選択されることが好ましい。

半金属、非金属または金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｎ_２Ｏ_３、Ｎ_２Ｏ_５、ＮＯ_２、ＮＯ_ｘ、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化テルル、酸化ゲルマニウム、酸化アンチモン、酸化ガリウム、酸化バナジウム、酸化マンガン、酸化クロム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化コバルト、酸化銅、酸化鉄、酸化銀、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含む群から選択されることは本発明の範囲内である。

このアルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、半金属、非金属または金属の酸化物と、溶融状態で、高められた圧力下の気相中でまたは溶媒中、好ましくは水の中の液体コーティング材料として混合されるということは本発明の範囲内である。

アルカリまたはアルカリ土類合金（アルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物および半金属、非金属または金属の酸化物）を調製するために使用される出発物質は、液体コーティング材料が得られるように、０．０５重量％〜６０重量％の間、好ましくは２〜２０重量％の間の固形分含量まで、溶媒、特に水で希釈されてもよい。

アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製するために使用される出発物質は、希釈された状態または未希釈の状態のコーティング材料として、基材に付与されて、その後、乾燥が行われてもよい。これに関しては、アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製するためのコーティング材料が、湿式化学プロセスによって、特に、噴霧、フィルムキャスティング、流し出し（Ｆｌｕｔｅｎ）、ディップコーティング、ワイプオンコーティング（Ａｕｆｒｅｉｂｅｎ）、スピンコーティング、ロールコーティングまたは印刷によって、基材に付与されることが適切である。本発明では、アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製するために使用されるコーティング材料が、１０ｎｍ〜１００μｍ、特に０．５〜２０μｍのコーティング厚さを与えるように付与されることが有利である。

アルカリまたはアルカリ土類合金を調製するために使用される出発物質が、他のコーティング材料、特にセラミックスラリー、ナノ懸濁液、ガラスフリット、ポリマーまたはゾル−ゲル系の中での添加剤として含有されることも可能である。

アルカリもしくはアルカリ土類金属の塩および／または半金属、非金属もしくは金属の塩のうちの少なくとも１つは酸化物として存在し、この半金属、非金属または金属が酸化物として存在することが特に好ましいということも本発明の範囲内である。

本発明はまた、２５０℃を超える温度、好ましくは４００℃を超えて最も高い融点を有する成分の融解温度までの温度で加熱が行われることが企図されている。本発明の好ましい実施形態は、加熱は、ほぼ室温〜１，０００℃、特に１００〜６００℃の間の温度範囲内で、１秒間〜数時間、特に少なくとも１分間、好ましくは少なくとも１時間、最も好ましくは少なくとも２４時間行われることにある。加熱は、より低い温度（２００℃まで）での加熱、次いでより高い温度（３００℃を超える）での加熱の、２段階で行われることが適切である場合がある。

本発明によれば、加熱は、酸素が不足の雰囲気の中で、好ましくは酸素不含の雰囲気の中で行われる。本発明では、加熱は、強制空気循環オーブンの中でまたはＩＲ放射線によって行われることが企図されうる。

当該アルカリまたはアルカリ土類合金が、ゾル−ゲルプロセスに従って、または沈殿反応によって、融解によって直接元素から（特に固体状態反応において）、火炎熱分解（Ｆｌａｍｍｅｎｐｙｒｏｌｙｓｅ）または気相分離（特にＣＶＤまたはＰＶＤ）によって、噴霧乾燥または凍結乾燥によって調製されることは本発明の範囲内である。

第１の実施形態では、本発明の方法によって調製されるアルカリおよびアルカリ土類の合金は、耐摩耗性のコーティングを生成するために使用され、アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製するために使用されるこのコーティング材料は、噴霧、フィルムキャスティング、流し出し、ディップコーティング、ワイプオンコーティング、スピンコーティング、ロールコーティングまたは印刷を含めた湿式化学プロセスによって基材の一部にまたはその基材全体へと付与され、次いで加熱される。

このコーティングの触媒活性は、目に見える研磨による損傷（擦り傷）の場合でさえも損なわれない。この触媒活性は、特に、有機物質およびすす、特にろうそくのすす、ディーゼルすす、モデルすすおよび木材の揮発性の燃焼生成物、天然ガス、石油およびガソリンの燃焼を促進する。

別の実施形態では、アルカリおよびアルカリ土類の合金の塩は、金属、半金属または非金属の塩から構成される固体のセラミック体に付与され、その後、拡散プロセスを生じさせる２００℃を超える温度で熱処理され、この拡散プロセスの間に、当該アルカリまたはアルカリ土類合金はセラミック成形体の中へと拡散し、表面勾配が生成し、アルカリまたはアルカリ土類金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物に対して１：１のモル比で、または当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物よりも過剰に存在する。

本発明のさらなる変形例は、基材は、基材よりも高い熱伝導率を有する第１のコーティングが付与される、高度に多孔性のセラミック基材であるということにある。本発明では、この基材が、１０Ｗｍ^−１Ｋ^−１未満の熱伝導率を有することが適切である。本発明のこの変形例によると、当該基材に付与される第１のコーティングは、少なくとも１０Ｗｍ^−１Ｋ^−１、好ましくは少なくとも３０Ｗｍ^−１Ｋ^−１、最も好ましくは少なくとも５０Ｗｍ^−１Ｋ^−１の熱伝導率を有することが有利である。

担体の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する触媒的に活性なコーティングを、高度に多孔性のセラミック基材の上へと付与することも好ましい場合がある。

当該基材に付与される第１のコーティングは、金属物質、特に銀、銅、金、アルミニウム、亜鉛、タングステン、ニッケル、鉄、白金、タンタル、鉛またはチタン、高熱伝導率を有するセラミック材料、特に炭化ケイ素、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、酸化アルミニウム／酸化ジルコニウム（ＺＴＡ）、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、サイアロン、酸化マグネシウム、酸化ベリリウムまたは窒化ホウ素、熱伝導性の粒子で満たされたガラス様の物質、またはこれらの物質の組み合わせからなることも本発明の範囲内である。

本発明によれば、この基材は、ガラス、金属、半金属、金属酸化物、合成石、天然石、コンクリート、石膏、セラミック、エナメル、ガラスセラミック、プラスチックまたはコーティングされた表面である。

この基材が高度に多孔性のセラミックフィルター材料である場合、本発明の対象は、エンジン、特に自動車、建設機械、航空機、機関車および船舶のエンジンの中の触媒として使用することができる。

基材がガラスである場合、本発明の対象は、ファイアプレースのガラスドア、シースルーのオーブンドア、家庭用オーブン、発電所、コークス工場および製鋼における燃焼プロセスのための工業用の観察用ガラス上の自浄性のコーティングとして、ならびにガラスセラミック、好ましくはガラスセラミックレンジトップ（Ｇｌａｓｋｅｒａｍｉｋｋｏｃｈｆｅｌｄｅｒ）上の固着防止剤として使用することができる。

本発明の範囲は、粒子の形態での、本発明の方法によって調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金の使用、特に触媒反応の目的のための、液体または溶液、燃料または固体物質の中への添加剤としての使用を包含する。

また本発明は、バルク材としての、特に軽金属合金としての本発明の方法によって調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金の使用を提供する。これらの軽金属合金の特別の応用例は、材料の硬度を高めることである。

本発明の方法によって調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金は、コーティング材料として、好ましくは貴金属を含有するコーティング材料として、特に酸化触媒、還元触媒、反応触媒としてまたは有機物質またはガスを分解または変換するための化学プロセスにおける触媒としても使用されてもよい。

本発明の方法によって調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金は、例えば、内燃機関のエンジン内部、ピストン、排ガス系および排ガスフィルター、とりわけディーゼル微粒子フィルター上での使用、窓ガラス、機械部品、パイプまたは発電所の部品上での使用、特にガラスおよび鋼のインサートおよび煙突の石およびフィルターマットのための使用、発電所におけるスラグ防止剤としての使用、シースルーのオーブンドアおよびホットプレート上の固着防止剤としての使用、特にガラスセラミックレンジトップ上での固着防止剤としての使用、室内の大気からの、とりわけコーティング上での濃縮後の揮発性有機化合物の除去のための担体上での使用、水素の中のガス状不純物、とりわけ一酸化炭素を除去するための燃料電池における使用、ならびに水を水素および酸素へと（光）触媒的に分解することによりエネルギーを発生するための共触媒としての使用のためのコーティングを製造するために使用されてもよい。

また本発明の対象は、高温でのケーキング（固化）を防止するために、発電所またはパイプで使用されてもよい。鋼鉄または石材などの他の基材の上でのコーティングとして、またはコーティング化合物の中での添加剤として使用される場合、本発明の対象は、発電所の煙突、燃焼室、家庭の煙突、グリル用コーティングおよび家庭電化製品におけるコーティングとして用途を有する。

また本発明に係る材料は、エンジンの燃焼室の中でのガソリン、ディーゼルまたはケロシンの発火点に影響を及ぼすために使用されてもよい。

アルカリまたはアルカリ土類合金を調製するために使用されるコーティング材料は、脱臭触媒として、産業界でさらに使用される可能性がある。

基材に結合することは、無機の結合剤によってもたらされる；活性成分を、すでに存在するコーティング化合物（例えば、セラミックスラリー、ナノ懸濁液、ガラスフリットまたはゾル−ゲル系）への添加剤の形態で添加することも可能である。また、アルカリまたはアルカリ土類合金を調製するために使用されるコーティング材料は、独国特許出願公開第１０ ２００５ ０２１ ６５８（Ａ１）号明細書に記載されている種類のコーティング系に添加されてもよい。

結合剤の適切な選択を通して、本発明者らは、磨耗防止コーティングを開発することに成功した。このコーティングの触媒活性は、目に見える研磨による損傷（擦り傷）の場合でさえも損なわれない。当該コーティングの触媒的燃焼活性は、１００〜５５０℃、好ましくは２５０〜４００℃の間、さらにより好ましくは２５０〜３５０℃の間の範囲において存在する。この触媒活性は、特に、有機物質、すす、特にろうそくのすす、ディーゼルすすおよびモデルすす、および木材の揮発性の燃焼生成物、天然ガス、石油およびガソリンの燃焼を促進する。

すす粒子の燃焼についての発火温度は、１００〜４５０℃の間、最も好ましくは２５０〜３５０℃の間である。これらの発火温度は、燃焼中に窒素酸化物を供給することなく到達することができる。

当該コーティングの酸化力は、ＴＧＡおよびＤＴＡ熱分析などの慣用的な方法によってではなく、視覚的評価によって判定される。この目的のために、モデルすす分散液（溶媒の中で１〜５％）が、当該コーティングをすすで覆うようにして、コーティング上に付与される。あるいは、当該コーティングは、ろうそくのすすで覆われてもよい。すす燃焼についての発火温度を測定するために、すすの被覆でコーティングされた基材が、オーブンの中で異なる温度に曝される。１００〜５００℃の間、特に２５０〜３５０℃の間の温度で１時間後、このすすの被覆は、おそらく最下層のすす層の酸化によって引き起こされる脱離の結果として、もはや存在しないかまたは剥がれ落ちているかのいずれかである。このコーティングされた基材がより長期間（２〜５時間）オーブンの中に置かれるならば、この燃焼温度は、かなり下がる。

本発明は、実施例を参照して、以下でより詳細に説明される。

実施例１：
９４．８５ｇの（３−グリシドオキシプロピル）トリメトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）および３１．５５ｇのシリカゾル（Ｌｅｖａｓｉｌ ２００ｓ）を１時間撹拌する。１時間の撹拌後、７４１．６４ｇの５％酢酸中の２４０．１３ｇの硝酸ナトリウムを加え、この溶液のｐＨを約ｐＨ ３の値に調整する。この溶液を１２０℃で一定重量まで前処理し、粉末にし、次いで高温加熱炉の中、保護ガスの雰囲気の中で８５０℃で処理する。灰黒色粉末が得られる。

実施例２：
５．００ｇの酸化アルミニウムＣ（平均一次粒径＝１３ｎｍ）を９５．０ｇの５％酢酸の中に、Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ分散装置を用いて１５，０００ｒｐｍで１０分間分散させる。ＴＥＯＳ加水分解生成物（２７．７２ｇのＴＥＯＳおよび１０ｇの０．０１Ｍ塩酸を透明な溶液が得られるまで撹拌することによって調製する）を、この分散液の中へと撹拌して加える。１時間の撹拌の後、１７．９ｇのギ酸カリウムを加える。この溶液のｐＨを、１０％酢酸を用いてｐＨ ３に調整する。このコーティング溶液を金属基材に塗布し、保護ガスの雰囲気の中で加熱することにより、実施例１におけるようにして処理させる。

実施例３：
５８．７５ｇの水酸化カルシウムを、温度が５０℃を超えないようにして、１１７．４ｇの（３−グリシドオキシプロピル）トリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）および６１．７ｇのテトラエトキシシランに少しずつ加える。一晩の撹拌の後、５５８．７ｇのイソプロパノールを加え、４０．２４ｇの水を少しずつ滴下する。一晩の撹拌の後、この溶液は、コーティング用に直ちに使用することができる。この溶液を、流し出しによってガラスまたは鋼鉄の上に塗布し、次いで５００℃で１時間（２℃／分の加熱速度）の熱的後処理にかける。透明な、触媒的に活性なコーティングが得られ、このコーティングは、２５０〜４００℃の間の温度ですすを燃焼する。

すす分解を評価するために、モデルすすの分散液を流し出しによってこのコーティングに塗布する。あるいは、このコーティングをろうそくのすすで覆ってもよい。このすす分散液は、１．８ｇのＤｅｇｕｓｓａ Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｕを６０ｇのイソプロパノールに加え、これを、Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを用いて１５，０００ｒｐｍで１分間、分散させることにより調製する。この基材を、高温に約１時間さらす。ガラス上では、すすは、１００〜５００℃の間、好ましくは２５０〜４３０℃の間の温度で完全に分解される。鋼鉄上では、すすは１００〜４５０℃の間、好ましくは２５０〜４００℃の間の温度で分解される。

実施例４：
１，０２８ｇの水および１３３．６ｇの硝酸ストロンチウムを、２２．４ｇの（３−グリシドオキシプロピル）トリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）および２４．０ｇのシリカゾル（Ｌｅｖａｓｉｌ ２００ｓ）に加える。カリウム塩を撹拌しながら加えた後、４０．０ｇのＴｉＯ_２（Ｄｅｇｕｓｓａ Ｐ２５）を加え、Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを用いて１５，０００ｒｐｍで３０分間、分散させる。この分散液は、直接塗布することができる。

実施例３および４から得られる溶液を、炭化ケイ素、チタン酸アルミニウムまたはコーディエライトからなるセラミックのハニカム成形体に、流し出しによって塗布し、５００℃で１時間（２℃／分の加熱速度）、熱処理する。前処理を、より低い温度で行ってもよい。

実施例５：
８．１７ｇの１０％酢酸を１７．０２ｇのテトラエトキシシラン（Ｄｙｎａｓｉｌａｎ Ａ）に加え、透明な溶液が得られるまで約１時間撹拌する。脱イオン水中の３３．０７ｇの硝酸カリウム（純粋、Ｆｌｕｋａ製）を、この溶液の中へと撹拌して加える。この溶液は、直ちにセラミック基材をディップコーティングするために使用することができる。鋼鉄、ステンレス鋼またはガラスのコーティングのために、０．２ｇの流動性向上剤を添加して、濡れ性を改善してもよい。

図１は、触媒的に活性なコーティングの光電子分光法を示す。

新規なアルカリ−ケイ素組成物の存在を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出することができる。図１は、ケイ素およびカリウムを成分として含有するコーティングに対して行った測定の結果を示す。この図は、すすの触媒的酸化に関与する金属カリウム−ケイ素合金が、最外原子位置でのみ形成していることを示す（曲線ｂ）。この図で、Ｓｉ ２ｐおよびＫ ２ｐのシグナルの両方において、金属ケイ素および金属カリウムの両方に帰属できる、低い結合エネルギーを有する同定できる構造が生成する（曲線１）。本発明では、可逆的な合金形成が関与していると仮定してもよい。複数回のすす−燃焼サイクル（すすの塗布、およびこれに続く３００℃での低温での熱的燃焼、曲線２：１回、曲線３：３回、曲線４：１０回）の後、この合金についてのシグナルはゆっくりと消失する。それらのシグナルは、５００℃での熱的再生後に、再び生成する（曲線５）。この効果は、より深い原子位置では認められない（曲線ａ）。

【書類名】明細書
【発明の名称】アルカリおよびアルカリ土類の合金を製造するための方法ならびにそのアルカリおよびアルカリ土類の合金の使用
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリおよびアルカリ土類の合金を製造するための方法に関する。本発明は、そのアルカリおよびアルカリ土類組成物の使用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、第一級アミンまたは第二級アミンから、保護のためのアルキルスルホニルまたはアリールスルホニル基を除去する方法であって、アルキルスルホンアミドまたはアリールスルホンアミドが、好ましくは、Ｎａ、Ｋ_２ＮａまたはＫＮａ_２とプロトン源の存在下で、かつ対応するアミンの形成に十分である条件下で接触される方法を記載する。
【０００３】
特許文献２は、液体リチウム金属が多孔性金属酸化物の孔の中へと吸収されることが可能になるのに十分に発熱的な条件下で、不活性雰囲気の中で、液体リチウム金属を多孔性金属酸化物と混合することにより調製されるリチウム金属−多孔性酸化物組成物（「Ｉ族金属／多孔性酸化物組成物」とも呼ぶ）に関する。これらの組成物は、Ｗｕｒｔｚ合成などの有機反応で使用される。
【０００４】
アルカリ金属またはアルカリ金属合金を含有するシリカゲル組成物が、特許文献３に記載されている。これらの組成物は、臭いを中和するために使用される。
【０００５】
特許文献４は、酸化チタンまたは酸化アルミニウムの形態の多孔性金属酸化物と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属とを含む組成物を記載する。
【０００６】
特許文献５は、三置換ホスフィンと、アルカリ金属またはアルカリ金属合金が多孔性酸化物の中へと吸収されている組成物との反応を通してアルカリ金属リン化物を生成するための方法を記載する。
【０００７】
五酸化バナジウム系触媒は、非特許文献１から公知である。
【０００８】
酸化触媒としての混合酸化物は、非特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９５２７６（Ａ１）号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００８／０３１１０１（Ａ２）号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０１５１２７８（Ａ１）号明細書
【特許文献４】国際公開第２００６／０３６６９７（Ａ２）号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００８／１３１２７０（Ａ１）号パンフレット
【特許文献】
【００１０】
【非特許文献】
【非特許文献１】 Ｖｏｒｌｏｗ，Ｓ．ら、「Ｔｈｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ Ｖａｎａｄｉａ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ Ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ Ａｌｋａｌｉ Ｍｅｔａｌ Ｓｕｌｐｈａｔｅｓ，Ｉ． Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅ−ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｅ−ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｕｓｅ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ、１９８５年、第１７巻、第１号、８７−１０１頁、ＣＯＤＥＮ：ＡＰＣＡＤＩ；ＩＳＳＮ：０１６６−９８３４
【非特許文献２】 Ｒｅｄｄｙら、「Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ ｏｎ ａｃｉｄ−ｂａｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｖ _２ Ｏ _５ ／ＭＯ−ＴｉＯ _２ （Ｍ＝ＣＡ，Ｓｒ ａｎｄ Ｂａ） ｃａｔａｌｙｓｔｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ、２００７年、第２７６巻、１９７−２０４頁、ＥＬＳＥＶＩＥＲ、オランダ、アムステルダム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製する新しい方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、本発明によれば、
・アルカリおよび／またはアルカリ土類の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、硫化物、亜硫酸塩、臭化物、ヨウ化物、フッ化物、窒化物、亜硝酸塩、リン酸塩、リン化物、亜リン酸塩および酢酸塩を含む群から選択されるアルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物が、
・ＣＯ _２ 、ＣＯ、Ｎ _２ Ｏ _３ 、Ｎ _２ Ｏ _５ 、ＮＯ _２ 、ＮＯ _ｘ 、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化テルル、酸化ゲルマニウム、酸化アンチモン、酸化ガリウム、酸化バナジウム、酸化マンガン、酸化クロム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化コバルト、酸化銅、酸化鉄、酸化銀、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含む群から選択される半金属、非金属または金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物と混合され、
次いで少なくとも４００℃に加熱され、アルカリまたはアルカリ土類金属のこの塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物に対して１：１のモル比で、または当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物よりも過剰に存在することによって、確立される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】触媒的に活性なコーティングの光電子分光法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
驚くべきことに、本発明の中で、アルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物を半金属、非金属または金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物と混合し、その後加熱することによって、アルカリまたはアルカリ土類合金を生成することができるということが見出された。
【００１５】
アルカリおよびアルカリ土類化合物の塩、水酸化物またはアルコキシドは、硝酸リチウム、ギ酸リチウム、炭酸リチウム、シュウ酸リチウム、酸化リチウム、水酸化リチウム、リチウムアルコキシド、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、硫酸リチウム、亜硫酸リチウム、スルホン酸リチウム、亜硝酸リチウム、亜リン酸リチウム、リン酸リチウム、酢酸リチウム、硝酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウム、酸化ナトリウム、水酸化ナトリウム、ナトリウムアルコキシド、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、スルホン酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、硝酸カリウム、ギ酸カリウム、炭酸カリウム、シュウ酸カリウム、酸化カリウム、水酸化カリウム、カリウムアルコキシド、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸カリウム、亜硫酸カリウム、スルホン酸カリウム、亜硝酸カリウム、亜リン酸カリウム、リン酸カリウム、酢酸カリウム、硝酸ルビジウム、ギ酸ルビジウム、炭酸ルビジウム、シュウ酸ルビジウム、酸化ルビジウム、水酸化ルビジウム、ルビジウムアルコキシド、フッ化ルビジウム、塩化ルビジウム、臭化ルビジウム、ヨウ化ルビジウム、硫酸ルビジウム、亜硫酸ルビジウム、スルホン酸ルビジウム、亜硝酸ルビジウム、亜リン酸ルビジウム、リン酸ルビジウム、酢酸ルビジウム、硝酸セシウム、ギ酸セシウム、炭酸セシウム、シュウ酸セシウム、酸化セシウム、水酸化セシウム、セシウムアルコキシド、フッ化セシウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、硫酸セシウム、亜硫酸セシウム、スルホン酸セシウム、亜硝酸セシウム、亜リン酸セシウム、リン酸セシウム、酢酸セシウム、硝酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキシド、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、スルホン酸マグネシウム、亜硝酸マグネシウム、亜リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、炭酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、カルシウムアルコキシド、フッ化カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、スルホン酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、亜リン酸カルシウム、リン酸カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、ギ酸ストロンチウム、炭酸ストロンチウム、シュウ酸ストロンチウム、酸化ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、ストロンチウムアルコキシド、フッ化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、ヨウ化ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、亜硫酸ストロンチウム、スルホン酸ストロンチウム、亜硝酸ストロンチウム、亜リン酸ストロンチウム、リン酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、硝酸バリウム、ギ酸バリウム、炭酸バリウム、シュウ酸バリウム、酸化バリウム、水酸化バリウム、バリウムアルコキシド、フッ化バリウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、硫酸バリウム、亜硫酸バリウム、スルホン酸バリウム、亜硝酸バリウム、亜リン酸バリウム、リン酸バリウムおよび酢酸バリウムからなる群から選択されることが好ましい。
【００１６】
このアルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、半金属、非金属または金属の酸化物と、溶融状態で、高められた圧力下の気相中でまたは溶媒中、好ましくは水の中の液体コーティング材料として混合されるということは本発明の範囲内である。
【００１７】
アルカリまたはアルカリ土類合金（アルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物および半金属、非金属または金属の酸化物）を調製するために使用される出発物質は、液体コーティング材料が得られるように、０．０５重量％〜６０重量％の間、好ましくは２〜２０重量％の間の固形分含量まで、溶媒、特に水で希釈されてもよい。
【００１８】
アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製するために使用される出発物質は、希釈された状態または未希釈の状態のコーティング材料として、基材に付与されて、その後、乾燥が行われてもよい。これに関しては、アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製するためのコーティング材料が、湿式化学プロセスによって、特に、噴霧、フィルムキャスティング、流し出し（Ｆｌｕｔｅｎ）、ディップコーティング、ワイプオンコーティング（Ａｕｆｒｅｉｂｅｎ）、スピンコーティング、ロールコーティングまたは印刷によって、基材に付与されることが適切である。本発明では、アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製するために使用されるコーティング材料が、１０ｎｍ〜１００μｍ、特に０．５〜２０μｍのコーティング厚さを与えるように付与されることが有利である。
【００１９】
アルカリまたはアルカリ土類合金を調製するために使用される出発物質が、他のコーティング材料、特にセラミックスラリー、ナノ懸濁液、ガラスフリット、ポリマーまたはゾル−ゲル系の中での添加剤として含有されることも可能である。
【００２０】
アルカリもしくはアルカリ土類金属の塩および／または半金属、非金属もしくは金属の塩のうちの少なくとも１つは酸化物として存在し、この半金属、非金属または金属が酸化物として存在することが特に好ましいということも本発明の範囲内である。
【００２１】
本発明は、最も高い融点を有する成分の融解温度まで加熱が行われることがさらに企図されている。本発明の好ましい実施形態は、加熱は、ほぼ室温〜１，０００℃、特に１００〜６００℃の間の温度範囲内で、１秒間〜数時間、特に少なくとも１分間、好ましくは少なくとも１時間、最も好ましくは少なくとも２４時間行われることにある。加熱は、より低い温度（２００℃まで）での加熱、次いでより高い温度（３００℃を超える）での加熱の、２段階で行われることが適切である場合がある。
【００２２】
本発明によれば、加熱は、酸素が不足の雰囲気の中で、好ましくは酸素不含の雰囲気の中で行われる。本発明では、加熱は、強制空気循環オーブンの中でまたはＩＲ放射線によって行われることが企図されうる。
【００２３】
当該アルカリまたはアルカリ土類合金が、ゾル−ゲルプロセスに従って、または沈殿反応によって、融解によって直接元素から（特に固体状態反応において）、火炎熱分解（Ｆｌａｍｍｅｎｐｙｒｏｌｙｓｅ）または気相分離（特にＣＶＤまたはＰＶＤ）によって、噴霧乾燥または凍結乾燥によって調製されることは本発明の範囲内である。
【００２４】
第１の実施形態では、本発明の方法によって調製されるアルカリおよびアルカリ土類の合金は、耐摩耗性のコーティングを生成するために使用され、アルカリおよびアルカリ土類の合金を調製するために使用されるこのコーティング材料は、噴霧、フィルムキャスティング、流し出し、ディップコーティング、ワイプオンコーティング、スピンコーティング、ロールコーティングまたは印刷を含めた湿式化学プロセスによって基材の一部にまたはその基材全体へと付与され、次いで加熱される。
【００２５】
このコーティングの触媒活性は、目に見える研磨による損傷（擦り傷）の場合でさえも損なわれない。この触媒活性は、特に、有機物質およびすす、特にろうそくのすす、ディーゼルすす、モデルすすおよび木材の揮発性の燃焼生成物、天然ガス、石油およびガソリンの燃焼を促進する。
【００２６】
別の実施形態では、アルカリおよびアルカリ土類の合金の塩は、金属、半金属または非金属の塩から構成される固体のセラミック体に付与され、その後、拡散プロセスを生じさせる２００℃を超える温度で熱処理され、この拡散プロセスの間に、当該アルカリまたはアルカリ土類合金はセラミック成形体の中へと拡散し、表面勾配が生成し、アルカリまたはアルカリ土類金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物に対して１：１のモル比で、または当該半金属、非金属もしくは金属の塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物よりも過剰に存在する。
【００２７】
本発明のさらなる変形例は、基材は、基材よりも高い熱伝導率を有する第１のコーティングが付与される、高度に多孔性のセラミック基材であるということにある。本発明では、この基材が、１０Ｗｍ^−１Ｋ^−１未満の熱伝導率を有することが適切である。本発明のこの変形例によると、当該基材に付与される第１のコーティングは、少なくとも１０Ｗｍ^−１Ｋ^−１、好ましくは少なくとも３０Ｗｍ^−１Ｋ^−１、最も好ましくは少なくとも５０Ｗｍ^−１Ｋ^−１の熱伝導率を有することが有利である。
【００２８】
担体の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する触媒的に活性なコーティングを、高度に多孔性のセラミック基材の上へと付与することも好ましい場合がある。
【００２９】
当該基材に付与される第１のコーティングは、金属物質、特に銀、銅、金、アルミニウム、亜鉛、タングステン、ニッケル、鉄、白金、タンタル、鉛またはチタン、高熱伝導率を有するセラミック材料、特に炭化ケイ素、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、酸化アルミニウム／酸化ジルコニウム（ＺＴＡ）、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、サイアロン、酸化マグネシウム、酸化ベリリウムまたは窒化ホウ素、熱伝導性の粒子で満たされたガラス様の物質、またはこれらの物質の組み合わせからなることも本発明の範囲内である。
【００３０】
本発明によれば、この基材は、ガラス、金属、半金属、金属酸化物、合成石、天然石、コンクリート、石膏、セラミック、エナメル、ガラスセラミック、プラスチックまたはコーティングされた表面である。
【００３１】
この基材が高度に多孔性のセラミックフィルター材料である場合、本発明の対象は、エンジン、特に自動車、建設機械、航空機、機関車および船舶のエンジンの中の触媒として使用することができる。
【００３２】
基材がガラスである場合、本発明の対象は、ファイアプレースのガラスドア、シースルーのオーブンドア、家庭用オーブン、発電所、コークス工場および製鋼における燃焼プロセスのための工業用の観察用ガラス上の自浄性のコーティングとして、ならびにガラスセラミック、好ましくはガラスセラミックレンジトップ（Ｇｌａｓｋｅｒａｍｉｋｋｏｃｈｆｅｌｄｅｒ）上の固着防止剤として使用することができる。
【００３３】
本発明の範囲は、粒子の形態での、本発明の方法によって調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金の使用、特に触媒反応の目的のための、液体または溶液、燃料または固体物質の中への添加剤としての使用を包含する。
【００３４】
また本発明は、バルク材としての、特に軽金属合金としての本発明の方法によって調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金の使用を提供する。これらの軽金属合金の特別の応用例は、材料の硬度を高めることである。
【００３５】
本発明の方法によって調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金は、コーティング材料として、好ましくは貴金属を含有するコーティング材料として、特に酸化触媒、還元触媒、反応触媒としてまたは有機物質またはガスを分解または変換するための化学プロセスにおける触媒としても使用されてもよい。
【００３６】
本発明の方法によって調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金は、例えば、内燃機関のエンジン内部、ピストン、排ガス系および排ガスフィルター、とりわけディーゼル微粒子フィルター上での使用、窓ガラス、機械部品、パイプまたは発電所の部品上での使用、特にガラスおよび鋼のインサートおよび煙突の石およびフィルターマットのための使用、発電所におけるスラグ防止剤としての使用、シースルーのオーブンドアおよびホットプレート上の固着防止剤としての使用、特にガラスセラミックレンジトップ上での固着防止剤としての使用、室内の大気からの、とりわけコーティング上での濃縮後の揮発性有機化合物の除去のための担体上での使用、水素の中のガス状不純物、とりわけ一酸化炭素を除去するための燃料電池における使用、ならびに水を水素および酸素へと（光）触媒的に分解することによりエネルギーを発生するための共触媒としての使用のためのコーティングを製造するために使用されてもよい。
【００３７】
また本発明の対象は、高温でのケーキング（固化）を防止するために、発電所またはパイプで使用されてもよい。鋼鉄または石材などの他の基材の上でのコーティングとして、またはコーティング化合物の中での添加剤として使用される場合、本発明の対象は、発電所の煙突、燃焼室、家庭の煙突、グリル用コーティングおよび家庭電化製品におけるコーティングとして用途を有する。
【００３８】
また本発明に係る材料は、エンジンの燃焼室の中でのガソリン、ディーゼルまたはケロシンの発火点に影響を及ぼすために使用されてもよい。
【００３９】
アルカリまたはアルカリ土類合金を調製するために使用されるコーティング材料は、脱臭触媒として、産業界でさらに使用される可能性がある。
【００４０】
基材に結合することは、無機の結合剤によってもたらされる；活性成分を、すでに存在するコーティング化合物（例えば、セラミックスラリー、ナノ懸濁液、ガラスフリットまたはゾル−ゲル系）への添加剤の形態で添加することも可能である。また、アルカリまたはアルカリ土類合金を調製するために使用されるコーティング材料は、独国特許出願公開第１０ ２００５ ０２１ ６５８（Ａ１）号明細書に記載されている種類のコーティング系に添加されてもよい。
【００４１】
結合剤の適切な選択を通して、本発明者らは、磨耗防止コーティングを開発することに成功した。このコーティングの触媒活性は、目に見える研磨による損傷（擦り傷）の場合でさえも損なわれない。当該コーティングの触媒的燃焼活性は、１００〜５５０℃、好ましくは２５０〜４００℃の間、さらにより好ましくは２５０〜３５０℃の間の範囲において存在する。この触媒活性は、特に、有機物質、すす、特にろうそくのすす、ディーゼルすすおよびモデルすす、および木材の揮発性の燃焼生成物、天然ガス、石油およびガソリンの燃焼を促進する。
【００４２】
すす粒子の燃焼についての発火温度は、１００〜４５０℃の間、最も好ましくは２５０〜３５０℃の間である。これらの発火温度は、燃焼中に窒素酸化物を供給することなく到達することができる。
【００４３】
当該コーティングの酸化力は、ＴＧＡおよびＤＴＡ熱分析などの慣用的な方法によってではなく、視覚的評価によって判定される。この目的のために、モデルすす分散液（溶媒の中で１〜５％）が、当該コーティングをすすで覆うようにして、コーティング上に付与される。あるいは、当該コーティングは、ろうそくのすすで覆われてもよい。すす燃焼についての発火温度を測定するために、すすの被覆でコーティングされた基材が、オーブンの中で異なる温度に曝される。１００〜５００℃の間、特に２５０〜３５０℃の間の温度で１時間後、このすすの被覆は、おそらく最下層のすす層の酸化によって引き起こされる脱離の結果として、もはや存在しないかまたは剥がれ落ちているかのいずれかである。このコーティングされた基材がより長期間（２〜５時間）オーブンの中に置かれるならば、この燃焼温度は、かなり下がる。
【００４４】
本発明は、実施例を参照して、以下でより詳細に説明される。
【実施例】
【００４５】
実施例１：
９４．８５ｇの（３−グリシドオキシプロピル）トリメトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）および３１．５５ｇのシリカゾル（Ｌｅｖａｓｉｌ ２００ｓ）を１時間撹拌する。１時間の撹拌後、７４１．６４ｇの５％酢酸中の２４０．１３ｇの硝酸ナトリウムを加え、この溶液のｐＨを約ｐＨ ３の値に調整する。この溶液を１２０℃で一定重量まで前処理し、粉末にし、次いで高温加熱炉の中、保護ガスの雰囲気の中で８５０℃で処理する。灰黒色粉末が得られる。
【００４６】
実施例２：
５．００ｇの酸化アルミニウムＣ（平均一次粒径＝１３ｎｍ）を９５．０ｇの５％酢酸の中に、Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ分散装置を用いて１５，０００ｒｐｍで１０分間分散させる。ＴＥＯＳ加水分解生成物（２７．７２ｇのＴＥＯＳおよび１０ｇの０．０１Ｍ塩酸を透明な溶液が得られるまで撹拌することによって調製する）を、この分散液の中へと撹拌して加える。１時間の撹拌の後、１７．９ｇのギ酸カリウムを加える。この溶液のｐＨを、１０％酢酸を用いてｐＨ ３に調整する。このコーティング溶液を金属基材に塗布し、保護ガスの雰囲気の中で加熱することにより、実施例１におけるようにして処理させる。
【００４７】
実施例３：
５８．７５ｇの水酸化カルシウムを、温度が５０℃を超えないようにして、１１７．４ｇの（３−グリシドオキシプロピル）トリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）および６１．７ｇのテトラエトキシシランに少しずつ加える。一晩の撹拌の後、５５８．７ｇのイソプロパノールを加え、４０．２４ｇの水を少しずつ滴下する。一晩の撹拌の後、この溶液は、コーティング用に直ちに使用することができる。この溶液を、流し出しによってガラスまたは鋼鉄の上に塗布し、次いで５００℃で１時間（２℃／分の加熱速度）の熱的後処理にかける。透明な、触媒的に活性なコーティングが得られ、このコーティングは、２５０〜４００℃の間の温度ですすを燃焼する。
【００４８】
すす分解を評価するために、モデルすすの分散液を流し出しによってこのコーティングに塗布する。あるいは、このコーティングをろうそくのすすで覆ってもよい。このすす分散液は、１．８ｇのＤｅｇｕｓｓａ Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｕを６０ｇのイソプロパノールに加え、これを、Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを用いて１５，０００ｒｐｍで１分間、分散させることにより調製する。この基材を、高温に約１時間さらす。ガラス上では、すすは、１００〜５００℃の間、好ましくは２５０〜４３０℃の間の温度で完全に分解される。鋼鉄上では、すすは１００〜４５０℃の間、好ましくは２５０〜４００℃の間の温度で分解される。
【００４９】
実施例４：
１，０２８ｇの水および１３３．６ｇの硝酸ストロンチウムを、２２．４ｇの（３−グリシドオキシプロピル）トリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）および２４．０ｇのシリカゾル（Ｌｅｖａｓｉｌ ２００ｓ）に加える。カリウム塩を撹拌しながら加えた後、４０．０ｇのＴｉＯ_２（Ｄｅｇｕｓｓａ Ｐ２５）を加え、Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを用いて１５，０００ｒｐｍで３０分間、分散させる。この分散液は、直接塗布することができる。
【００５０】
実施例３および４から得られる溶液を、炭化ケイ素、チタン酸アルミニウムまたはコーディエライトからなるセラミックのハニカム成形体に、流し出しによって塗布し、５００℃で１時間（２℃／分の加熱速度）、熱処理する。前処理を、より低い温度で行ってもよい。
【００５１】
実施例５：
８．１７ｇの１０％酢酸を１７．０２ｇのテトラエトキシシラン（Ｄｙｎａｓｉｌａｎ Ａ）に加え、透明な溶液が得られるまで約１時間撹拌する。脱イオン水中の３３．０７ｇの硝酸カリウム（純粋、Ｆｌｕｋａ製）を、この溶液の中へと撹拌して加える。この溶液は、直ちにセラミック基材をディップコーティングするために使用することができる。鋼鉄、ステンレス鋼またはガラスのコーティングのために、０．２ｇの流動性向上剤を添加して、濡れ性を改善してもよい。
【００５２】
図１は、触媒的に活性なコーティングの光電子分光法を示す。
【００５３】
新規なアルカリ−ケイ素組成物の存在を、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって検出することができる。図１は、ケイ素およびカリウムを成分として含有するコーティングに対して行った測定の結果を示す。この図は、すすの触媒的酸化に関与する金属カリウム−ケイ素合金が、最外原子位置でのみ形成していることを示す（曲線ｂ）。この図で、Ｓｉ ２ｐおよびＫ ２ｐのシグナルの両方において、金属ケイ素および金属カリウムの両方に帰属できる、低い結合エネルギーを有する同定できる構造が生成する（曲線１）。本発明では、可逆的な合金形成が関与していると仮定してもよい。複数回のすす−燃焼サイクル（すすの塗布、およびこれに続く３００℃での低温での熱的燃焼、曲線２：１回、曲線３：３回、曲線４：１０回）の後、この合金についてのシグナルはゆっくりと消失する。それらのシグナルは、５００℃での熱的再生後に、再び生成する（曲線５）。この効果は、より深い原子位置では認められない（曲線ａ）。

本発明は、最も高い融点を有する成分の融解温度まで加熱が行われることがさらに企図されている。本発明の好ましい実施形態は、加熱は、ほぼ室温〜１，０００℃、特に４００〜６００℃の間の温度範囲内で、１秒間〜数時間、特に少なくとも１分間、好ましくは少なくとも１時間、最も好ましくは少なくとも２４時間行われることにある。

Claims (12)

1. アルカリおよびアルカリ土類の合金を製造するための方法であって、アルカリまたはアルカリ土類化合物の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物が半金属、非金属または金属の塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物と混合され、次いで少なくとも１００℃に加熱され、アルカリまたはアルカリ土類金属の前記塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、前記半金属、非金属もしくは金属の前記塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物に対して１：１のモル比で、または前記半金属、非金属もしくは金属の前記塩、水酸化物、アルコキシドもしくは酸化物よりも過剰に存在することを特徴とする、方法。
2. アルカリまたはアルカリ土類化合物の前記塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、アルカリおよび／またはアルカリ土類の硫酸塩、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、硫化物、亜硫酸塩、臭化物、ヨウ化物、フッ化物、窒化物、亜硝酸塩、リン酸塩、リン化物、亜リン酸塩および酢酸塩を含む群から選択される、請求項１に記載の方法。
3. 半金属、非金属または金属の前記塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｎ_２Ｏ_３、Ｎ_２Ｏ_５、ＮＯ_２、ＮＯ_ｘ、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化テルル、酸化ゲルマニウム、酸化アンチモン、酸化ガリウム、酸化バナジウム、酸化マンガン、酸化クロム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化コバルト、酸化銅、酸化鉄、酸化銀、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含む群から選択される、請求項１に記載の方法。
4. アルカリまたはアルカリ土類化合物の前記塩、水酸化物、アルコキシドまたは酸化物は、半金属、非金属または金属の前記酸化物と、溶融状態で、高められた圧力下の気相中でまたは溶媒中、好ましくは水の中の液体コーティング材料として混合される、請求項１に記載の方法。
5. アルカリまたはアルカリ土類金属の前記塩および／または半金属、非金属または金属の前記塩のうちの少なくとも１つは酸化物として存在し、前記半金属、非金属または金属が酸化物として存在することが特に好ましい、請求項１に記載の方法。
6. 加熱は、２５０℃を超える温度、好ましくは４００℃を超えて最も高い融点を有する成分の融解温度までの温度で行われる、請求項１に記載の方法。
7. 加熱は、少なくとも１分間、好ましくは少なくとも１時間、最も好ましくは少なくとも２４時間行われる、請求項１に記載の方法。
8. 加熱は、酸素が不足の雰囲気の中で、好ましくは酸素不含の雰囲気の中で行われる、請求項１に記載の方法。
9. 前記アルカリまたはアルカリ土類合金は、ゾル−ゲルプロセスに従って液体コーティング材料として、または沈殿反応によって、融解によって直接元素から（特に固体状態反応において）、火炎熱分解または気相分離、特にＣＶＤまたはＰＶＤによって、噴霧乾燥または凍結乾燥によって調製される、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記アルカリまたはアルカリ土類化合物の前記塩は、半金属、非金属または金属の塩からなる固体のセラミック体に付与され、２００℃を超える温度での熱処理にかけられる、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 粒子の形態での、特に触媒反応の目的のための、液体または溶液、燃料または固体物質の中への添加剤としての、バルク材としての、特に軽金属合金としての、コーティング材料としての、好ましくは貴金属を含有するコーティング材料として、特に酸化触媒、還元触媒、反応触媒としてまたは有機物質またはガスを分解または変換するための化学プロセスにおける触媒としての、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法に従って調製されるアルカリまたはアルカリ土類合金の使用。
12. 内燃機関のエンジン内部、ピストン、排ガス系および排ガスフィルター、とりわけディーゼル微粒子フィルター上での使用、窓ガラス、機械部品、パイプまたは発電所の部品上での使用、煙突内部および燃焼室の中での使用、特にガラスおよび鋼のインサートおよび煙突の石およびフィルターマットのための使用、発電所におけるスラグ防止剤としての使用、シースルーのオーブンドア、グリル設備、家庭電化製品およびホットプレート上の固着防止剤としての使用、特にガラスセラミックレンジトップ上での固着防止剤としての使用、室内の大気からの揮発性有機化合物の除去のためまたは工業的用途において化学的酸化プロセスを触媒するための担体上での使用、または水素の中のガス状不純物、とりわけ一酸化炭素を除去するための燃料電池における使用、または水を水素および酸素へと（光）触媒的に分解することによりエネルギーを発生するための共触媒としての使用のためのコーティングを製造するための、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法に従って調製されたアルカリまたはアルカリ土類の合金の使用。

Images