JP2016508105A5

JP2016508105A5 - 多孔性セラミック組成物およびその調製方法

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Publication number: JP2016508105A5
Application number: JP2015546445A
Authority: JP
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2033-03-07

Description

第３の本発明の態様は、多孔性セラミック組成物を調製するための方法であり、該方法は、
ａ）Ｅｕ、Ｇｄ、Ｎｄ、またはそれらの混合物である希土類元素を有する１つ以上の前駆体化合物とセラミック組成物中に存在する元素との混合物を形成することと、
ｂ）混合物を多孔性グリーン形状物に成形することと、
ｃ）ステップ（ｂ）の前記多孔性グリーン形状物を、セラミック粒子から生じるセラミック粒体が、希土類元素および酸素を含有するセラミック粒界相によって共に結合されるような温度に加熱することと、を含む。

本発明の多孔性セラミック組成物は、多孔性セラミックを利用する任意の用途において
使用され得る。例としては、フィルタ、耐火物、断熱材および電気絶縁体、金属またはプ
ラスチックの複合体のための補強材、触媒、ならびに触媒担体が挙げられる。
なお、本発明には以下の態様が含まれることを付記する。
［１］
シリカと、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｎｄ、またはそれらの混合物である希土類元素と、酸素と、随意にイットリウムとを含む粒界相によって共に結合されるセラミック粒体を含有する多孔性セラミック組成物であって、前記粒界相が、前記粒界相の多くても２重量％である量のアルカリ、アルカリ土類金属、およびイットリウム以外の遷移金属を有する、多孔性セラミック組成物。
［２］
前記セラミック粒体が、ムライト、ＳｉＣ、または窒化ケイ素粒体である、［１］に記載の組成物。
［３］
前記希土類金属がＥｕである、［１］に記載の組成物。
［４］
前記粒界相が、非晶質であり、均一化学組成を有する、［１］に記載の組成物。
［５］
前記粒界相が、前記粒界相中に存在する希土類の量より少ない重量による量のイットリウムを含む、［１］に記載の組成物。
［６］
前記粒界相がまた、１３族元素を含む、［１］に記載の組成物。
［７］
前記アルカリ、アルカリ土類金属、および他の遷移金属の量が、前記粒界相の多くても１重量％である、［１］に記載の組成物。
［８］
１に記載の組成物が、８６０℃に加熱され、前記粒界相の少なくとも一部分をγ−アルミナ粒子と接触させながら、湿潤空気下で１００時間保持された後に、その強度の少なくとも８０％を維持する、［１］に記載の組成物。
［９］
前記希土類元素が、前記粒界相の１０重量％〜６０重量％の量で前記粒界相中に存在する、［１］に記載の組成物。
［１０］
［１］〜［９］のいずれか１項に記載の組成物から構成された粒子フィルタ。
［１１］
多孔性セラミック組成物を調製するための方法であって、
ａ）Ｅｕ、Ｇｄ、Ｎｄ、またはそれらの混合物である希土類元素を有する１つ以上の前駆体化合物とセラミック組成物中に存在する元素との混合物を形成することと、
ｂ）前記混合物を多孔性グリーン形状物に成形することと、
ｃ）ステップ（ｂ）の前記多孔性グリーン形状物を、セラミック粒子から生じるセラミック粒体が、前記希土類元素および酸素を含有するセラミック粒界相によって共に結合され、前記多孔性セラミック組成物を形成するような温度に加熱することと、を含む、方法。
［１２］
前記混合物が、前記前駆体混合物の重量による総量の多くても０．５重量％である量のアルカリ金属、アルカリ土類金属、およびイットリウム以外の遷移金属を有し、希土類金属を含まない、［１１］に記載の方法。
［１３］
前記セラミック粒体が、針状ムライトである、［１１］に記載の方法。
［１４］
前記希土類元素を有する前記前駆体化合物が、酸化物、酢酸塩、炭酸塩、または硝酸塩である、［１１］に記載の方法。
［１５］
前記混合物が、イットリウムを含む前駆体化合物からさらになる、［１１］に記載の方法。
［１６］
前記希土類がＥｕである、［１１］に記載の方法。
［１７］
前記前駆体化合物が、３超〜４．２のＡｌ／Ｓｉのモル比を有する、［１３］に記載の方法。
［１８］
前記粒界相が非晶質である、［１１］に記載の方法。
［１９］
前記共に結合したセラミック粒体を、前記非晶質粒界相の相分離を妨げるような速度である、前記粒界相のガラス転移温度を介する冷却速度で冷却することをさらに含む、［１８］に記載の方法。
［２０］
前記冷却の速度が少なくとも６℃／分である、［１８］に記載の方法。

理論Ａｌ／Ｓｉムライト化学量論比は、３（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）であるが、ムライト組成物のバルクＡｌ／Ｓｉ化学量論比は、４．５のＡｌ／Ｓｉ〜２のＡｌ／Ｓｉ等の、任意の好適な化学量論比であり得る。バルク化学量論比は、本体（すなわち、個々の粒体ではない）中のＡｌとＳｉとの比率を意味する。しかしながら、驚くべきことに、本体のバルク化学量論比が３．０１超〜４．５であるときに、維持される強度のさらなる向上が起こることを発見したが、これは、１．７５を超えるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）との化学量論比と相関する。

Claims

シリカと、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｎｄ、またはそれらの混合物である希土類元素と、酸素と、随意にイットリウムとを含む粒界相によって共に結合されるセラミック粒体を含有する多孔性セラミック組成物であって、前記粒界相は、前記粒界相の多くても２重量％である量のアルカリ、アルカリ土類金属、およびイットリウム以外の遷移金属を有し、
前記セラミック粒体が、針状ムライトであり、
Ａｌ／Ｓｉムライト化学量論モル比が、３．０１超〜４．５である、前記多孔性セラミック組成物。
前記粒界相が、非晶質であり、かつ均一化学組成を有し、
前記粒界相が、前記粒界相中に存在する前記希土類元素の量よりも少ない重量による量のイットリウムを含み、
前記粒界相がまた、１３族元素を含み、
アルカリ、アルカリ土類金属、および他の遷移金属の量が、前記粒界相の多くても１重量％であり、
前記希土類元素が、前記粒界相の１０重量％〜６０重量％の量で前記粒界相中に存在する、請求項１に記載の組成物。
前記希土類元素がＥｕである、請求項１に記載の組成物。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物から構成された粒子フィルタ。
多孔性セラミック組成物を調製するための方法であって、
ａ）Ｅｕ、Ｇｄ、Ｎｄまたはそれらの混合物である希土類元素を有する１つ以上の前駆体化合物とセラミック組成物中に存在する元素との混合物を形成することと、
ｂ）前記混合物を多孔性グリーン形状物に成形することと、
ｃ）ステップ（ｂ）の前記多孔性グリーン形状物を、セラミック粒子から生じるセラミック粒体が、前記希土類元素および酸素を含有するセラミック粒界相によって共に結合され、前記多孔性セラミック組成物を形成するような温度に加熱することと、を含み、
前記セラミック粒体が、針状ムライトであり、前記希土類元素を有する前記前駆体化合物が、酸化物、酢酸塩、炭酸塩、または硝酸塩であり、
前記前駆体化合物が、アルミニウム及びケイ素を含み、前記前駆体化合物中のＡｌ／Ｓｉのモル比が、３超〜４．２である、前記方法。
前記混合物が、前記前駆体混合物の重量による総量の多くても０．５重量％である量のアルカリ金属、アルカリ土類金属、およびイットリウム以外の遷移金属を有する、請求項５に記載の方法。
前記粒界相が非晶質である、請求項５に記載の方法。
前記共に結合したセラミック粒体を、前記非晶質粒界相の相分離を妨げるような速度である、前記粒界相のガラス転移温度を介する冷却速度で冷却することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
前記冷却の速度が少なくとも６℃／分である、請求項８に記載の方法。