JP2020518547A - 酸化タングステン系材料 - Google Patents

Abstract

式（Ｉ）ＭｙＡｘＷＯｚ（Ｉ）の材料であって、Ｍは１以上の単原子種を表し、Ａは１以上の多原子陽イオン種を表し、それぞれ２Å以下のイオン半径を有し、Ｗはタングステンであり、Ｏは酸素であり、ｙは非ゼロで０．３２以下、ｘは非ゼロで０．３２以下、及びｚは２．５〜４．０、但しｘ＋ｙ≦０．３３である、式（Ｉ）の材料。

Description

本開示は酸化タングステンに関係する。

本発明は酸化タングステンに関する。より具体的には、但し限定的にではなく、本発明は更に、酸化タングステンを含む組成物及び酸化タングステンの製造方法に関する。

（アンモニウムのような）多原子陽イオン又は（カリウムのような）金属を組み込んでいる酸化タングステンが知られている。そのような酸化タングステンは赤外（ＩＲ）線を吸収するので、ＩＲ吸収性を提供するために用いられる。とはいえ、そのような酸化タングステンのＩＲ吸収性は十分に高くない。酸化タングステンの中にはスペクトルの可視部分の光を吸収するものがあり、これは、例えば、酸化タングステンが、酸化タングステンが分散されたマトリックスの可視色に重大な悪影響を及ぼさないことが望まれる特定の状況下では望ましくないかもしれない。

本発明は、上記の問題の１つ以上を軽減しようとするものである。代替的または追加的に、本発明は改良された酸化タングステンを提供しようとするものである。

本発明の第１の態様に従い、式（Ｉ）
Ｍ_ｙＡ_ｘＷＯ_ｚ（Ｉ）
の材料であって、
Ｍは１以上の単原子種を表し、
Ａは１以上の多原子イオン種を表し、それぞれ２Å以下のイオン半径を有し、
Ｗはタングステンであり、Ｏは酸素であり、ｙは非ゼロで０．３２以下、ｘは非ゼロで０．３２以下、及びｚは２．５〜４．０、但しｘ＋ｙ≦０．３３である、
式（Ｉ）の材料が提供される。

本発明の第１の態様の材料は、ＩＲ吸収性を提供することが発見された。

Ｗはタングステンを、任意でイオン形態で、表す。該タングステンは１より多くの酸化状態において存在してもよい。

Ａ及びＭ種は、概して格子の組織間のギャップ又は空隙に位置している。

式（１）の材料は、タングステン及び酸素の酸化タングステン格子を、任意でＡ及びＭ種を格子の組織間のギャップ又は空隙に伴って、含んでよい。

式（１）の材料は、酸素及びタングステン以外のどんな種も実質的に欠いている格子を含んでよい。

Ａは任意で１以上の多原子陽イオン種を表す。

ｘは任意で少なくとも０．０２、任意で少なくとも０．０３、任意で少なくとも０．０４、任意で少なくとも０．０５、任意で少なくとも０．０８、任意で少なくとも０．１０、任意で少なくとも０．１５、任意で少なくとも０．１８、任意で少なくとも０．２０及び任意で少なくとも０．２５である。ｘは任意で０．３０以下、任意で０．２８以下、任意で０．２５以下、任意で０．２０以下、任意で０．１８以下及び任意で０．１５以下である。ｘは任意で０．０２〜０．２０、任意で０．０２〜０．１８、及び任意で０．０２〜０．１７であってよい。ｘは、例えば、任意で０．１１、０．１８、０．２２又は０．２５であってよい。ｘが０．１１の場合、ＡとＷの比率は１：９である。ｘが０．２２の場合、ＡとＷの比率は２：９である。

特定の事例において、ｘは任意で０．０２〜０．１０、任意で０．０２〜０．０８、任意で０．０２〜０．０６、及び任意で０．０２〜０.０５である。これらの事例では、ｙは任意で０．２０〜０．３０である。比較的少量の多原子種（特に、アンモニウム）を他の種と組み合わせて含有する特定の材料は、材料にＩＲ吸収性を提供できることが発見された。

特定の事例において、ｘは０．１０〜０．３０及び任意で０．１０〜０．２０である。（モルで）ほぼ同量の多原子種Ａ（特に、アンモニウム）及びＭ種を含む材料は、材料にＩＲ吸収性を提供することがあることが発見された。

ｘはＡの総量を表す。疑念を避けるために、Ａは１より多くの多原子種を表してよい。例えば、Ａがｎが２以上であるｎ多原子種、Ａ１、Ａ２、．．．．Ａｎを表す場合、ＡはＡ１_ｘ１、Ａ２_ｘ２、．．．．Ａｎ_ｘｎを表し、ｘ＝Σ（ｘ１、ｘ２、．．．．ｘｎ）である。例えば、Ａが２つの多原子種、Ａ１及びＡ２を表す場合、ＡはＡ１_ｘ１Ａ２_ｘ２を表し、ｘ＝ｘ１＋ｘ２である。

ｙは任意で少なくとも０．０５、任意で少なくとも０．０８、任意で少なくとも０．１２及び任意で少なくとも０．１５、任意で少なくとも０．２０及び任意で少なくとも０．２５である。ｙは任意で０．３１以下、任意で０．３０以下、任意で０．２８以下、任意で０．２５以下、任意で０．２２以下、任意で０．２０以下、任意で０．１８以下、任意で０．１５以下及び任意で０．１０以下である。ｙは、例えば、任意で０．０８、０.１１、０．１５又は０．２２である。ｙが０．１１の場合、ＭとＷの比率は任意で１：９であり、ｙが０．２２の場合、ＭとＷの比率は任意で２：９である。

特定の事例において、ｙは任意で０．０２〜０．３１、任意で０．０５〜０．３０、任意で０．１０〜０．３０及び任意で０．１０〜０.２０である。（モルで）ほぼ同量の多原子種Ａ（特に、アンモニウム）及びＭ種を含む材料は、材料にＩＲ吸収性を提供することがあることが発見された。

特定の事例において、ｙは任意で０．２０〜０．３０、任意で０．２２〜０．３０、任意で０．２４〜０．３０、及び任意で０．２４〜０.３０である。それらの事例では、ｘは任意で０．０２〜０．１０、任意で０．０２〜０．０５であってよい。比較的少量の多原子種（特に、アンモニ）を他の種と組み合わせて含有する特定の材料は、材料にＩＲ吸収性を提供できることが発見された。

ｙはＭの総量を表す。疑念を避けるために、Ｍは１より多くの単原子種を表してよい。例えば、Ｍがｎが２以上であるｎ単原子種、Ｍ１、Ｍ２、．．．．Ｍｎを表す場合、ＭはＭ１_ｙ１、Ｍ２_ｙ２、．．．．Ｍｎ_ｙｎを表し、ｘ＝Σ（ｙ１、ｙ２、．．．．ｙｎ）である。例えば、Ｍが２つの単原子種、Ｍ１及びＭ２を表す場合、ＭはＭ１_ｘ１Ｍ２_ｘ２を表し、ｙ＝ｙ１＋ｙ２である。

任意で、ｘ＋ｙ≧０．１５、ｘ＋ｙ≧０．１８、ｘ＋ｙ≧０．２０、ｘ＋ｙ≧０．２３、ｘ＋ｙ≧０．２５、任意でｘ＋ｙ≧０．２８、任意でｘ＋ｙ≧０．３０、任意でｘ＋ｙ≧０．３１、任意でｘ＋ｙ≧０．３２及び任意でｘ＋ｙ＝０．３３である。

Ｍは任意で１以上の単原子種を表す。Ｍは任意で１以上の単原子イオンである。Ｍの種はそれぞれ、任意で２Å以下のイオン又は原子半径を有する。Ｍは任意で複数の単原子種、任意で２つの単原子種、任意で２つの単原子イオンを表す。Ｍの種の１以上は金属種であってよい。Ｍは１以上の単原子金属種、任意で複数の単原子金属種、任意で２つの単原子金属種を表してよい。Ｍは：Ｈ、Ｈｅ、アルカリ金属（第Ｉ族）、アルカリ土類金属（第ＩＩ族）、希土類元素、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂ、Ｆ、Ｃｌ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｏｓ、Ｂｉ及びＩの１以上を含んで（又は任意で表して）よい。

Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ｚｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｈｆ、及びＢｉの１以上を含んで（又は任意で表して）よい。Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ及びＴａの１以上を含んで（又は任意で表して）よい。Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａの１以上を含んで（又は任意で表して）よい。Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｓｎ及びＰｂの１以上を含んで（又は任意で表して）よい。Ｍは任意でアルカリ金属（特に、ナトリウム、カリウム及びセシウムの１以上）、Ｓｎ及びＰｂをもう１つ；任意で１以上のアルカリ金属及びＳｎ又はＰｂの１つを含む（又は任意で表す）。Ｓｎ及びアルカリ（第Ｉ族）金属（単独でも組み合わせても）は、多原子種Ａ（特に、アンモニウム）と組み合わせて用いられる場合、材料に良好なＩＲ吸収性を提供するのに効果的かもしれないことが発見された。

Ｍが複数の単原子種を表す場合、好ましくは、前記単原子種はそれぞれ、Ｈ、Ｈｅ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂ、Ｆ、Ｃｌ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｔｅ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｏｓ、Ｂｉ及びＩから選択されてよい。Ｍが複数の単原子種を表す場合、任意で、前記単原子種はそれぞれ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ｚｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｈｆ、及びＢｉから選択されてよい。Ｍが複数の単原子種を表す場合、任意で、前記単原子種はそれぞれ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ及びＴａから選択されてよい。Ｍが複数の単原子種を表す場合、任意で、前記単原子種はそれぞれ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａから選択されてよい。Ｍが複数の単原子種を表す場合、任意で、前記単原子種はそれぞれ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｓｎ及びＰｂから選択されてよい。Ｍは任意で１以上のアルカリ金属（任意で１つのアルカリ金属、任意で２つのアルカリ金属）及びＳｎ又はＰｂのどちらかを表す。

Ｍは１以上の第Ｉ族要素を、任意でイオンとして、及び／又は１以上の第ＩＩ族要素を、任意でイオンとして、任意で単原子金属種のような更なる単原子種であって、任意でＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、及びＴａからなる群から選択され、任意でＰｂ及びＳｎからなる群から選択され、任意でＳｎ、任意でイオンである単原子種と組み合わせて、含んでよい。ＭはＮａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａの１以上を、（任意でＮａ、Ｋ及びＣｓの１以上を）、任意でイオン形態で、任意で単原子金属種のような更なる単原子種であって、任意でＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、及びＴａからなる群から選択され、任意でＰｂ及びＳｎからなる群から選択され、任意でＳｎ、任意でＳｎのイオンのようなイオン形態である単原子種と組み合わせて、含んでよい。ＭはＮａ及びＣｓの１つまたは両方を、任意でイオン形態で、任意でＳｎのイオンのような単原子金属種のような更なる単原子種と組み合わせて、含んでよい。

ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、及びＴａの１以上を、（任意でＰｂ及びＳｎの１つまたは両方を）任意でイオンとして、任意で１以上の第Ｉ族要素のような１以上の更なる単原子種であって、任意でイオン形態である単原子種、及び／又は１以上の第ＩＩ族要素であって、任意でイオン形態である第ＩＩ族要素と組み合わせて含んでよい。ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ、及びＴａの１以上を、（任意でＰｂ及びＳｎの１つまたは両方を）、Ｎａ、Ｋ、及びＣｓの１以上のイオン、任意でＮａ及びＣｓの１つまたは両方のイオン、任意でＮａのイオン及び任意でＣｓのイオンと組み合わせて含んでよい。ＭはＳｉを（任意でイオン形態で）、任意で（ｉ）Ｎａ^＋及びＣｓ^＋、（ｉｉ）Ｎａ^＋及びＫ^＋、（ｉｉｉ）Ｋ^＋及びＣｓ^＋又は（ｉｖ）Ｎａ^＋、Ｋ^＋及びＣｓ^＋と組み合わせて含んでよい。

式（Ｉ）の材料は式（ＩＩ）のものでもよく、ｘは０．１０〜０．２０（任意で０．１５〜０．２０）、ｙは０．１０〜０．２０（任意で０．１５〜０．２０）であり、Ａはアンモニウムを表し、ｘ＋ｙ≧０．３０、及びＭはアルカリ金属、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴａの１以上、任意でＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｐｂ及びＳｎの１以上、及び任意でＮａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｐｂ及びＳｎの１以上、任意でＮａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｐｂ及びＳｎの１つを表す。そのような材料はＩＲ吸収性を提供するのに効果的かもしれないことが発見された。

式（Ｉ）の材料は式（ＩＩＩ）のものでもよく、ｘは０．０２〜０．１０（任意で０．０２〜０．０８、任意で０．０３〜０．０６）、ｙは０．２０〜０．３１、ｘ＋ｙ≧０．３０、Ａはアンモニウムのような単一の多原子種を表し、及びＭはＮａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴａの１以上を表す。任意で、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴａの１以上を表す。任意で、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴａの１以上を表す。任意で、ＭはＮａ、Ｋ、及びＣｓの１以上、並びにＳｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴａの１以上を表す。任意で、ＭはＮａ、Ｋ、及びＣｓの１以上、並びにＳｎ及びＰｂの１つ又は両方を表し；この場合、Ｎａ、Ｋ及びＣｓのｙは任意で０．１０〜０．２８（任意で０．１５〜０．２５）並びにＳｎ及びＰｂのｙは０．０２〜０．１５（任意で０．０５〜０．１５）である。

Ａは任意でアンモニウムのような１以上の多原子陽イオンのような１以上の多原子種を表す。

Ａは任意で１つ（そしてただ一つ）のアンモニウムのような、多原子陽イオンのような、多原子イオンのような、多原子種を表す。アンモニウムは、他のドーパントと組み合わせて、特定の状況下でＩＲ吸収性を増すことが発見された。

Ａは任意で複数の多原子陽イオンのような多原子種を表す。

ＡはＮＨ_４ ^＋、Ｈ_３Ｏ^＋、ＶＯ^２＋、Ｈ_２Ｆ^＋及びＨ_３Ｓ^＋の１以上、例えばＮＨ_４ ^＋をＨ_３Ｏ^＋、ＶＯ^２＋、Ｈ_２Ｆ^＋及びＨ_３Ｓ^＋の１以上との組み合わせ、を含んでよい。ＡはＮＨ_４ ^＋及びＨ_３Ｏ^＋、又はＮＨ_４ ^＋及びＶＯ^２＋、又はＮＨ_４ ^＋及びＨ_２Ｆ^＋、又はＮＨ_４ ^＋及びＨ_３Ｓ^＋を含んでよい。

Ａは金属を（概して他の要素と組み合わせて）含んでよい。Ａは金属を含まなくてよい。

任意で、ＡはＮＨ_４ ^＋を表す。任意で、ＭはＳｎを（任意で第Ｉ族要素又は第ＩＩ族要素と組み合わせて）表し、ｙは任意で少なくとも０．０２、任意で０．０８又は０．１５である。

ｚは２．５〜３．５、任意で２．５〜３．２及び任意で２．７〜３．１及び任意で２．９〜３．１であってよい。ｚは少なくとも２．７、任意で少なくとも２．８、任意で少なくとも３．０及び任意で少なくとも３．２であってよい。ｚは任意で３．５以下及び任意で３．３以下であってよい。ｚは３であってよい（該材料は任意でＷＯ_３を含む）。

本発明の第１の態様の式（Ｉ）の酸化タングステンは、複数の異なる材料の混合又はブレンドではなく単相材料、又は酸化タングステン担体に単にブレンドされた単原子種又は多原子種である。これはｘ線回折を用いて証明できる。該単相材料は概して、その材料の回折図形特性を生じる。異なる材料の混合又はブレンドはそれぞれの異なる材料のｘ線回折図形を生じる。同様に、ＷＯ_３のような担体に単原子材料がブレンドされた場合、人は該担体からｘ線回折図形を、そしておそらく該単原子材料からｘ線回折図形を観察することを予期するだろう。

本発明の第２の態様に従い、担体に分散された式（Ｉ）の材料を含む組成物が提供されている。

担体は、例えば、コーティングに用いられるような蒸発性液体を含んでよい。該蒸発性液体は水性又は非水性であってよい。「蒸発性」という単語は、概してコーティングを提供するといった組成物が使用される条件において、該液体（又はその十分に大部分）が蒸発することを示す。例えば、「蒸発性」は、使用において、任意でコーティングを提供するために、該液体が１２時間以下という期間で２０℃で蒸発することを示してよい。

該担体は任意で液体又は固体であってよい。該担体は、固体を形成するよう取り扱える液体（例えば、該液体又は該液体の大部分の蒸発後）であってよい。固体を形成するために取り扱われた後形成された固体は、前記固体に分散された式（Ｉ）の材料を含む。

担体に分散された式（Ｉ）の材料の量は組成物の使用目的に依存する。任意で、効果的な赤外（ＩＲ）吸収／遮蔽特性を提供するため、式（Ｉ）の十分な材料が存在する。そのような吸収／遮蔽特性は、任意で１０３９ｎｍの公称波長で測定されてよい。

本発明の第３の態様に従い、式（Ｉ）の材料の製造方法であって、該方法は、単原子種Ｍ（又はその源）、多原子種Ａ（又はその源）及びＷＯ_ｚの源を混合物に提供することを含む製造方法が提供されている。

ＷＯ_ｚの源はタングステン（ＩＶ）種及び乳酸又はクエン酸のような還元性の酸のような還元剤、任意で乳酸を含んでよい。

ＷＯ_ｚの源はタングステン酸、メタタングステン酸塩、パラタングステン酸塩又はタングステン酸塩（ＷＯ_４ ^２−）を含んでよい。タングステン酸は、例えば、タングステン酸塩をイオン交換樹脂に通過させることによって提供されてよい。ＷＯ_ｚの源は多原子種Ａ及びＭ種の１以上を提供してもよい。例えば、タングステン酸ナトリウム及びメタタングステン酸アンモニウムはＷＯ_ｚを提供するため、並びにナトリウム及びアンモニウムイオンが該材料に組み込まれるために用いられてよい。

該単原子種Ｍ（又はその源）、多原子種Ａ（又はその源）及びＷＯ_ｚの源は、任意で酸性条件で混合物に提供され、任意でｐＨが３以下、任意で２．５以下、任意で２以下、任意で１．５以下及び任意で１．０〜１．５である。

該方法は、生成物を生じさせるために前記混合物を加熱することを含んでよい。該混合物は少なくとも５時間、任意で少なくとも６時間、任意で少なくとも１０時間、任意で少なくとも２０時間、任意で少なくとも３０時間、任意で少なくとも４０時間、任意で少なくとも５０時間、任意で少なくとも６０時間及び任意で少なくとも７０時間加熱されてよい。

該方法は、前記混合物を９０時間以下、任意で８０時間以下、任意で７０時間以下、任意で６０時間以下、任意で５０時間以下及び任意で４０時間以下加熱することを含んでよい。

該方法は、前記混合物を５〜１００時間、任意で１０〜１００時間、任意で２０〜９０時間及び任意で４０〜８０時間加熱することを含んでよい。

該方法は、該混合物を少なくとも１００℃、任意で少なくとも１２０℃、任意で少なくとも１４０℃、任意で少なくとも１５０℃、任意で少なくとも１６０℃、任意で少なくとも１７０℃、任意で少なくとも１８０℃及び任意で少なくとも１９０℃の温度に加熱することを含んでよい。

該方法は、該混合物を２５０℃以下、２４０℃以下、２２０℃以下及び任意で２００℃以下の温度に加熱することを含んでよい。

該方法は、該混合物を１００〜２２０℃、任意で１４０〜２００℃及び任意で１５０〜１９０℃の温度に加熱することを含んでよい。

そのように生じさせられた生成物は、不活性雰囲気で濾過及び/又は乾燥及び/又は加熱されてよい。そのように生じさせられた生成物は、任意で不活性雰囲気で濾過、乾燥及び加熱される。本文脈において、不活性雰囲気とは（式（Ｉ）の材料の組成物の１以上を酸化するような）十分な酸素の量を含有しないものである。不活性雰囲気で加熱することは、少なくとも１００℃、任意で少なくとも２００℃、任意で少なくとも３００℃、任意で少なくとも４００℃及び任意で少なくとも５００℃の温度に加熱することを含んでよい。不活性雰囲気で加熱することは、８００℃以下、任意で７００℃以下、任意で６００℃以下、任意で５００℃以下及び任意で４００℃以下の温度に加熱することを含んでよい。不活性雰囲気で加熱することは、１００〜８００℃及び任意で１００〜６００℃に加熱することを含んでよい。不活性雰囲気で加熱することは、１０時間まで、任意で８時間まで、任意で６時間まで、任意で４時間まで及び任意で２時間まで加熱することを含んでよい。不活性雰囲気で加熱することは、少なくとも０．５時間及び少なくとも１時間加熱することを含んでよい。不活性雰囲気で加熱することは、０．５〜１０時間、０．５〜６時間、及び０．５〜４時間加熱することを含んでよい。

本発明の第４の態様に従い, 物体に赤外吸収能を提供する方法であって、該方法は前記物体に式（Ｉ）の材料を提供することを含む方法が提供されている。

本発明の第４の態様の方法は、前記物体に本発明の第２の態様に従った組成物を提供することを含んでよい。該方法は、前記物体に本発明の第２の態様に従った液体組成物を提供し、その後（例えば、１以上の該液体組成物の構成要素の蒸発を可能にすることにより）該液体組成物から固体組成物を形成することを含んでよい。

もちろん、本発明の１つの態様に関して説明されている特色は、本発明の他の態様に組み込まれてよいことが理解される。例えば、該発明の方法は、該発明の材料に関連して説明されている特色のいずれかを組み込んでよく、逆もしかりである。

本発明の実施形態を、本発明及び比較例に従い、酸化タングステンの例示的な実施形態のｘ線回析データを表す附随する図面、図１に関連して、例としてのみこれから説明する。

本発明に従って、式（Ｉ）の様々な材料の例示的な実施形態の統合をこれから説明する。

実施例１

タングステン酸ナトリウム溶液（１００ｍｌの水に６．６ｇ）が、タングステン酸を生じさせるために、イオン交換カラムを通過させられた。乳酸（９０％、６．０３ｇ、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社）が、続いて重炭酸アンモニウム（０．５７ｇ、ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社）、及びすず粉末（０．３６ｇ、Ｒｏｙａｌ Ｍｅｔａｌ Ｐｏｗｄｅｒｓ社）が添加された。該混合物は、生成物を産するよう、約４８時間１５０℃までオートクレーブで加熱された。該生成物は、予期される式（ＮＨ_４）_０．１８Ｓｎ_０．１５ＷＯ_３の材料を提供するよう、濾過により分離され、真空下で乾燥され、窒素の流れの下で１時間５００℃で加熱される。ＸＰＳデータは、酸素含有量が２．７〜３．１であることを示す。ＸＲＦはすず含有量が０．１５であることを表した。ケルダール分析は、少なくとも０．０４のレベルでの材料中のアンモニウムの存在を表した。なお、材料の不溶性により、材料は「最小含有量」のアンモニウムを有すると定義される。ケルダール分析では、生成物が完全に解けない場合、予期されるよりも、又は他の分析方法に表されるよりも、低いアンモニウム含有量を表す結果につながる可能性があることは、当該分野で周知である。今、サンプルで測定されたアンモニウムの量がアンモニウム含有量と定義される。実施例１の材料として、該アンモニウムドーパントが過剰に添加され、酸化タングステンの格子間位置が埋められていないことを出願人が信じる理由は何らない。その上、実施例１の材料について下に説明されているＩＲ吸収性能は、高レベルのドーピングと一貫している。ゆえに、アンモニウムのレベルが０．０４〜０．１５であることが予期され、より具体的には、アンモニウムのレベルが０．１５であることが予期される。

すべての試薬は供給された通り使用された。

実施例２

本発明に従った材料の例示的な実施形態を準備するために、さらなる方法が用いられてよい。（タングステン酸ナトリウム［３．３４ｇ］のような）金属タングステン酸塩、メタタングステン酸アンモニウム［２．２５ｇ、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社］、及び乳酸（９０％、６．０３ｇ）が透明の溶液に溶解され、すず（０．３６ｇ）そしてその後硫酸がｐＨ１．１まで添加される。該混合物はその後、４０時間１９０℃でオートクレーブで加熱される。該固体生成物は、濾過により分離され、真空下で乾燥され、その後窒素の流れの下で１時間５００℃で加熱される。結果として生じる酸化タングステンは、式Ｎａ_０．１９（ＮＨ_４）_０．０３Ｓｎ_０．１１ＷＯ_３のものであった。該すず及びナトリウム含有量はＸＲＦを用いて測定された。ここのナトリウム含有量は最大含有量であることが予期され、ＸＲＦを用いて測定されたよりもやや低いかもしれない。ケルダール分析は、０．０３の最小アンモニウム含有量を表し、実施例２の材料が用いられた溶媒に完全に溶けなかったことを考えると、それはケルダール分析において予期されるよりも低い測定値を生じる傾向があるのだが、やや高いかもしれない。ナトリウム、アンモニウム及びすずの総量は約０．３３と予期される。

実施例３

タングステン酸ナトリウム二水和物（６．６ｇ、０．０２ｍｏｌ、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社）が総量１００ｍｌのＤＩ水に溶解された。この溶液は、タングステン酸を生じさせるために、酸性型陽イオン交換樹脂のカラムを通過させられた。無色、透明の溶液をもたらすために、９０％乳酸（６．０ｇ）が添加された。無色透明の溶液を生じさせるために、重炭酸アンモニウム（０．６１ｇ、７．７２ｘ１０^−３ｍｏｌ、ＶＷＲ社）及び炭酸ナトリウム（０．３７ｇ、３．４９ｘ１０^−３ｍｏｌ、Ｓｏｌｖａｙ社）が添加された。この溶液は、７２時間１９０℃に加熱された水熱反応装置（容量２００ｍｌ）に移された。該青色生成物は、濾過により分離され、水で洗浄され、その後４０℃で真空下で乾燥された。産せられた固体はその後、Ｎ_２の流れの下で１時間５００℃で焼きなまされた。該生産物は式Ｎａ_{０．１６５}（ＮＨ_４）_{０．１６５}ＷＯ_３を有することが予期される。

実施例４

タングステン酸ナトリウム溶液（１００ｍｌの水に６．６ｇ）が、タングステン酸を生じさせるために、イオン交換カラムを通過させられた。乳酸（８０％、６．６ｇ）が、続いて重炭酸アンモニウム（０．５４ｇ）及び硝酸鉛（１．１３ｇ、ＶＷＲ社）が添加された。該混合物は、生成物を産するよう、約７２時間１９０℃までオートクレーブで加熱された。該生成物は、予期される式（ＮＨ_４）_{０．１６５}Ｐｂ_{０．１６５}ＷＯ_３の材料を提供するよう、濾過により分離され、真空下で乾燥され、窒素の流れの下で１時間５００℃で加熱される。

実施例５

タングステン酸ナトリウム溶液（１００ｍｌの水に６．６ｇ）が、タングステン酸を生じさせるために、イオン交換カラムを通過させられた。乳酸（８０％、６．６ｇ）が、続いて重炭酸アンモニウム（０．５４ｇ）及び炭酸カリウム（０．２３ｇ、ＶＷＲ社）が添加された。該混合物は、生成物を産するよう、約７２時間１９０℃までオートクレーブで加熱された。該生成物は、予期される式（ＮＨ_４）_{０．１６５}Ｋ_{０．１６５}ＷＯ_３の材料を提供するよう、濾過により分離され、真空下で乾燥され、窒素の流れの下で１時間５００℃で加熱される。

比較例も、その特性を実施例のものと比較するために統合された。

比較例１

式（ＮＨ_４）_０．３３ＷＯ_３の材料が、実施例１に関して説明されているのと実質的に同じ方法を用いて、ただしすずなしで、作られた。実施例１のように反応時間は７２時間で、反応温度は１５０℃であった。

比較例２

式Ｓｎ_０．２ＷＯ_３の材料が、実施例１に関して説明されているのと実質的に同じ方法を用いて、ただし重炭酸アンモニウムなしで、及び窒素内で加熱せずに、作られた。用いられたすずの質量は０．４８ｇであった。

比較例３

タングステン酸ナトリウム溶液（１００ｍｌの水に６．６ｇ）が、タングステン酸を生じさせるために、イオン交換カラムを通過させられた。乳酸（９０％、６．０３ｇ、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社）が、続いて炭酸セシウム（１．５ｇ、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ社）が添加された。該混合物は、生成物を産するよう、約４８時間１９０℃までオートクレーブで加熱された。該生成物は、式Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３の材料を提供するよう、濾過により分離され、真空下で乾燥され、窒素の流れの下で１時間５００℃で加熱される。

比較例４

タングステン酸ナトリウム二水和物（６．６ｇ、０．０２ｍｏｌ）が１００ｍｌ量のＤＩ水に溶解された。この溶液は、タングステン酸を生じさせるために、酸性型陽イオン交換樹脂のカラムを通過させられた。無色、透明の溶液をもたらすために、９０％乳酸（６．０ｇ）が添加された。無色透明の溶液を生じさせるために、炭酸ナトリウム（０．７ｇ、６．６ｘ１０^−３ｍｏｌ）が添加された。この溶液は、４８時間１９０℃まで加熱された水熱反応装置（容量２００ｍｌ）に移された。該青色生成物は、濾過により分離され、水で洗浄され、その後４０℃で真空下で乾燥された。産せられた固体はその後、Ｎ_２の流れの下で１時間５００℃で焼きなまされた。予期される式Ｎａ_０．３３ＷＯ_３の材料が提供された。

比較例５

タングステン酸ナトリウム溶液（１００ｍｌの水に６．６ｇ）が、タングステン酸を生じさせるために、イオン交換カラムを通過させられた。乳酸（８０％、６．６ｇ）が、続いて硝酸鉛（２．２５ｇ）が添加された。該混合物は、生成物を産するよう、約７２時間１９０℃までオートクレーブで加熱された。該生成物は、予期される式Ｐｂ_０．３３ＷＯ_３の材料を提供するよう、濾過により分離され、真空下で乾燥され、窒素の流れの下で１時間５００℃で加熱される。

比較例６

タングステン酸ナトリウム二水和物（６．６ｇ、０．０２ｍｏｌ）が総量１００ｍｌの脱イオン水に溶解された。この溶液は、タングステン酸溶液を生じさせるために、酸性型イオン交換樹脂を通過させられた。これに、６．０ｇ９０％乳酸溶液が、続いて硫酸カリウム（５．０ｇ，０．０２８７ｍｏｌ）が添加された。該懸濁液は２００ｍｌの水熱反応ボンベに移された。これは、生成物を産するよう、７２時間１９０℃まで加熱された。該生成物は、式Ｋ_０.３３ＷＯ_３の材料を提供するよう、濾過により分離され、真空下で乾燥され、窒素の流れの下で１時間５００℃で加熱される。

比較例７

タングステン酸ナトリウム二水和物（６．７ｇ、０．０２ｍｏｌ）が１００ｍｌ量のＤＩ水に溶解され、９０％乳酸（６ｇ）が添加された。２０％硫酸がｐＨ１．１まで添加され、その後ずず（０．３６ｇ、３．０３＊１０^−３ｍｏｌ）が添加された。この混合物は、４８時間１９０℃まで加熱された水熱反応装置（容量２００ｍｌ）に移された。該青色生成物は、濾過により分離され、水で洗浄され、その後４０℃で真空下で乾燥された。産せられた固体はその後、予期される式Ｎａ_０．１８Ｓｎ_０．１５ＷＯ_３の材料を算出するよう、Ｎ_２の流れの下で１時間５００℃で焼きなまされた。

実施例１並びに比較例１及び２の材料が、ｘ線回折パターンによって特徴づけられた。

５〜８５度の２シータ範囲でＢｒｕｋｅｒ Ｄ８ Ａｄｖａｎｃｅ回折計（ＣｕＫ_α線、波長１．５４Å、４０ｋＶ、４０ｍＡで管作動）を用い、室温（約２５℃）で、粉末サンプルについてｘ線回折測定が行われた。回折図形は図１に示されており、より濃い連続線は実施例１からのものであり、より薄い連続線は比較例２からのものであり、ピーク位置を示す垂直線は比較例１からのものである。

図１のｘ線回析データは、実施例１の材料が比較例１及び２のそれぞれとは異なる回折図形を生じること、そして実施例１の回折図形は、例えば比較例１及び２の混合物について予期されるかもしれない、比較例１及び２の回折図形の単なる組み合わせではないことを示す。

実施例及び比較例の材料の赤外吸収特性は下に説明されているように調べられた。該材料は脱イオン水に０．０１％ｗ／ｖの濃度で分散された。当業者は、％ｗ／ｖが１００ｍｌの脱イオン水あたりのグラムで表した赤外吸収材料の重量に基づき算出されることに気付くだろう。該懸濁液のＩＲ吸収特性は、経路長１０ｍｍのセルのＨａｃｈ ＤＲ２０００又はＨａｃｈ ＤＲ３９００分光光度計及び脱イオン水が提供された例見本を用い、１０３９ｎｍの公称波長で測定された。吸光度の測定値を下の表１に表す。

表１−吸光度の測定値

（アンモニウム及びすずを含む）実施例１の材料によって表されている吸光度は、（アンモニウムのみを含む）比較例１及び（すずのみを含む）比較例２によって証明されている吸光度の値よりはるかに大きい（そして予想外にそうである）ことが観察できる。

（アンモニウム、すず及びナトリウムを含む）実施例２も、比較例１（アンモニウムのみ、吸光度０．５６）、比較例２（すずのみ、吸光度１．４３）、比較例４（ナトリウムのみ、吸光度０．３１）及び比較例７（ナトリウム及びすず、吸光度１．４３）と比較して、予想外に高いＩＲ吸光度（２．０１）を表す。

その上、実施例３の材料（Ｎａ_{０．１６５}（ＮＨ_４）_０１６５ＷＯ_３）は、ナトリウムを単独で含む材料（比較例４、吸光度０．３１）及びアンモニウムを単独で含む材料（比較例１、吸光度０．５６）よりも、高い吸光度（０．６４）を予想外に表す。

同様に、予想外に高い吸光度の値が実施例４及び５から観察される。比較例１（アンモニウムのみ、吸光度０．５６）及び比較例５（鉛のみ、吸光度０．９０）の吸光度の値を考えると、アンモニウム及び鉛を含む実施例４は予想外に高い吸光度の値１．１３を表す。実施例４の６００ｎｍ（黄橙色）での吸光度（０．４３）は、比較例５について測定されたそれ（０．３８）と非常によく似ていることは注目に値する。それは、可視波長において、吸光度のかなりの増加がなくても、ＩＲ吸光度のかなりの増加が達成できることを示唆している。比較例１（アンモニウムのみ、吸光度０．５６）及び比較例６（カリウムのみ、吸光度０．６０）を考えると、アンモニウム及びカリウムを含む実施例５は予想外に高い吸光度の値０．７０を表す。

よって、アンモニウムが（すず、鉛及び／又は第Ｉ族金属のような金属のような）他の種と組み合わせて酸化タングステンに組み込まれる場合、結果として生じる材料のＩＲ吸収性は予期されるよりも高いことが発見された。

本発明が特定の実施形態に関連して説明及び例示されてきた一方で、当業者は該発明が、ここに明確に例示されていない多くの異なるバリエーションに適していることを理解するだろう。例としてのみ、特定の考え得るバリエーションをこれから説明する。

上の実施例は、単一の多原子陽イオンとしてのアンモニウムの使用を説明している。当業者は１より多くの多原子陽イオン、例えばアンモニウム及びＨ_２Ｆ^＋、を用い得ることに気付くだろう。その上、単一の多原子陽イオンのみを用いる場合、これはアンモニウムである必要はない。例えば、Ｈ_２Ｆ^＋が用いられてよい。

上の実施例は、多原子陽イオン及び金属の特定の化学量論量の使用を説明している。当業者は代替量を用い得ることに気付くだろう。

上の実施例は、アンモニウムを伴った様々な金蔵の使用を説明している。当業者は他の金属及び金属の組み合わせを用い得ることに気付くだろう。

前述の説明で既知、明白又は予見可能な同等物を有する整数又は要素が言及されている場合、そのような同等物は、個別に述べられているかのようにここに組み込まれる。本発明の真の範囲を定義する際は、請求項を参照すべきであり、それはそのような同等物を包含するように解釈されるべきである。読者は、好ましい、有利、便利などとして説明されている該発明の整数又は特色は任意であり、独立クレームの範囲を限定しないことも理解するだろう。また、そのような任意の整数又は特色は該発明のいくつかの実施形態では可能な利益であるが、他の実施形態では望ましくないかもしれず、よって存在しないかもしれないと理解される。

Claims (40)

1. 式（Ｉ）
   Ｍ_ｙＡ_ｘＷＯ_ｚ（Ｉ）
   の材料であって、
   Ｍは１以上の単原子種を表し、
   Ａは１以上の多原子イオン種を表し、それぞれ２Å以下のイオン半径を有し、
   Ｗはタングステンであり、Ｏは酸素であり、ｙは非ゼロで０．３２以下、ｘは非ゼロで０．３２以下、及びｚは２．５〜４．０、但しｘ＋ｙ≦０．３３である、
   式（Ｉ）の材料。
2. ｘ＋ｙ≧０．３０である、請求項１記載の材料。
3. ｘ＋ｙ＝０．３３である、請求項２記載の材料。
4. Ａが１以上の多原子陽イオン種を表す、前記請求項のいずれかに記載の材料。
5. ＡがＮＨ_４ ^＋、Ｈ_３０^＋、Ｖ０^２＋、Ｈ_２Ｆ^＋及びＨ_３Ｓ^＋の１以上を表す、請求項４記載の材料。
6. ＡがＮＨ_４ ^＋を表す、請求項５記載の材料。
7. Ｍが１以上の金属を表す、前記請求項のいずれかに記載の材料。
8. Ｍがアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ｚｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｂｅ、Ｈｆ、及びＢｉの１以上を表す、前記請求項のいずれかに記載の材料。
9. Ｍがアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴａの１以上を表す、請求項８記載の材料。
10. Ｍがアルカリ金属、Ｓｎ及びＰｂの１以上を表す、請求項９記載の材料。
11. Ｍが１以上のアルカリ金属及びＳｎ又はＰｂのどちらかを表す、請求項１０記載の材料。
12. Ｍが１つのアルカリ金属及びＳｎ又はＰｂのどちらかを表す、請求項１１記載の材料。
13. Ａがｎ多原子種、Ａ１、Ａ２、．．．．Ａｎ、を表し、ｎは２以上であって、ＡがＡ１_ｘ１、Ａ２_ｘ２、．．．．Ａｎ_ｘｎを表し、ｘ＝Σ（ｘ１、ｘ２、．．．．ｘｎ）である、請求項１〜５及び請求項７〜１２のいずれかに記載の材料。
14. Ｍがｎ単原子種、Ｍ１、Ｍ２、．．．．Ｍｎ、を表し、ｎは２以上であって、ＭがＭ１_ｙ１、Ｍ２_ｙ２、．．．．Ｍｎ_ｙｎを表し、ｘ＝Σ（ｙ１、ｙ２、．．．．ｙｎ）である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
15. Ｍが１以上の単原子種を表し、Ｍの種はそれぞれ２Å以下のイオン又は原子半径を有する、前記請求項のいずれかに記載の材料。
16. Ｍが１以上の第Ｉ族元素を含む、前記請求項のいずれかに記載の材料。
17. ＭがＳｎ又はＰｂを含む、前記請求項のいずれかに記載の材料。
18. Ｍが１以上の第Ｉ族元素及びＳｎを含む、請求項１７記載の材料。
19. ｘが少なくとも０．０２である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
20. ｘが０．２５以下である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
21. ｘが０．０２〜０．１８である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
22. ｙが少なくとも０．０５である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
23. ｙが０．３０以下である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
24. ｙが０．１０〜０．３０である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
25. ｚが２．５〜３．５である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
26. ｚが少なくとも２．８である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
27. ｚが少なくとも３．０である、前記請求項のいずれかに記載の材料。
28. ｚが３．３以下である、請求項２６又は請求項２７記載の材料。
29. ｘが０．１０〜０．２０、ｙが０．１０〜０．２０であり、Ａがアンモニウムを表し、Ｍがアルカリ金属、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴａの１以上（任意で、一つ）を表す、請求項１記載の材料。
30. ｘが０．０２〜０．１０、ｙが０．２０〜０．３１、ｘ＋ｙ≧０．３０であり、Ａがアンモニウムを表し、ＭがＮａ、Ｋ及びＣｓの１以上、並びにＳｎ、Ｐｂ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＴａの１以上を表す、請求項１記載の材料。
31. 担体に分散された前記請求項のいずれかに記載の材料を含む、組成物。
32. 担体が蒸発性液体を含む、請求項３１記載の組成物。
33. 請求項１〜２３のいずれかに記載の材料の製造方法であって、該方法は混合物に単原子種Ｍ（又はその源）、多原子種Ａ（又はその源）及びＷＯｚの源を提供することを含む、製造方法。
34. ＷＯｚの源がタングステン（ＩＶ）種及び還元剤を含む、請求項３３記載の方法。
35. ＷＯｚの源がタングステン酸又はタングステン酸塩（ＷＯ_４ ^２-）を含む、請求項３３又は請求項３４記載の方法。
36. 該単原子種Ｍ（又はその源）、多原子種Ａ（又はその源）及びＷＯｚの源が酸性条件で混合物に提供されている、請求項３３〜３５のいずれかに記載の方法。
37. 生成物を生じさせるために前記混合物を加熱することを含む、請求項３３〜３６のいずれかに記載の方法。
38. 上記の生じさせられた生成物が不活性雰囲気で濾過、乾燥、及び加熱される、請求項３７記載の方法。
39. 物体に赤外線吸収能を提供する方法であって、請求項１〜３０のいずれかに記載の材料を前記物体に提供することを含む、方法。
40. 請求項３１又は３２に従った組成物を前記物体に提供することを含む、請求項３９記載の方法。