JP2021038113A - Manufacturing method of metallic compound - Google Patents

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Abstract

To provide a manufacturing method of a metallic compound, specifically of hydroxide exhibiting high reactivity via mechanochemical reaction by a simple and inexpensive method.SOLUTION: A manufacturing method of a metallic compound according to the present invention comprises a step of mixing (A) metal particles, (B) a solvent, and (C) a crusher to manufacture (D) a metallic compound via mechanochemical reaction. Accordingly, it is possible to easily manufacture the metallic compound at low cost at normal temperature via the mechanochemical reaction. Specifically, metal hydroxide having high reactivity and poor stability can be easily synthesized.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、メカノケミカル反応を利用した金属化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a metal compound using a mechanochemical reaction.

従来、種々の金属化合物を製造する方法が開発されている。例えば、ケイ素の化合物である酸化ケイ素(シリカ:SiO)は、下記に示すように、テトラクロロシランに水素、酸素を反応させる方法、またはケイ酸ナトリウム(水ガラス)に酸を反応させる方法により、合成される(非特許文献1)。
SiCl+2H+O→SiO+4HCl
NaO−mSiO+HCl→SiO・nHO+NaCl
Conventionally, methods for producing various metal compounds have been developed. For example, silicon oxide (silica: SiO 2 ), which is a compound of silicon, can be prepared by reacting tetrachlorosilane with hydrogen and oxygen, or by reacting sodium silicate (water glass) with an acid, as shown below. Synthesized (Non-Patent Document 1).
SiCl 4 + 2H 2 + O 2 → SiO 2 + 4HCl
Na 2 O-mSiO 2 + HCl → SiO 2 · nH 2 O + NaCl

また、水酸化ケイ素は、下記の式によって生成される。すなわち、オルガノクロロシラン、オルガノアルコキシシランを加水分解することにより、水酸化ケイ素(シラノール基(Si−OH)含有シラン)が生成される。
SiCl+2HO→RSi(OH)+2HCl
Si(OR+2HO→R Si(OH)+2ROH
Further, silicon hydroxide is produced by the following formula. That is, silicon hydroxide (silanol group (Si—OH) -containing silane) is produced by hydrolyzing organochlorosilane and organoalkoxysilane.
R 2 SiCl 2 + 2H 2 O → R 2 Si (OH) 2 + 2HCl
R 1 2 Si (OR 2 ) 2 + 2H 2 O → R 1 2 Si (OH) 2 + 2R 2 OH

また、アルコキシシランは、以下に示すように、オルガノクロロシランとアルコールとを反応させて、オルガノアルコキシシランを合成することにより生成される。
4−nSiCl+nROH→R 4−nSi(OR+nHCl
(n=1〜3)
Alkoxysilane is produced by reacting organochlorosilane with an alcohol to synthesize organoalkoxysilane, as shown below.
R 1 4-n SiCl n + nR 2 OH → R 1 4-n Si (OR 2 ) n + nHCl
(N = 1-3)

伊藤邦雄編、「シリコーンハンドブック」日刊工業新聞社、1990年9月、p32,49,288-290Kunio Ito, "Silicone Handbook", Nikkan Kogyo Shimbun, September 1990, p32,49,288-290

上述したケイ素化合物のように、従来の金属化合物の製造方法では、合成工程が長く、複雑であり、製造効率が低い。また、従来の金属化合物の製造方法では、反応性に優れた金属化合物、特に水酸化物を得ることは難しい。 In the conventional method for producing a metal compound, such as the silicon compound described above, the synthesis step is long, complicated, and the production efficiency is low. Further, it is difficult to obtain a metal compound having excellent reactivity, particularly a hydroxide, by a conventional method for producing a metal compound.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、メカノケミカル反応により、簡易且つ安価な手法で金属化合物、特に反応性の高い水酸化物の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a metal compound, particularly a highly reactive hydroxide, by a simple and inexpensive method by a mechanochemical reaction.

上記目的を達成するために、本発明に係る金属化合物の製造方法では、
(A)金属粒子と(B)溶媒とを、
(C)粉砕機を用いて混合し、
メカノケミカル反応により(D)金属化合物を製造する。
In order to achieve the above object, in the method for producing a metal compound according to the present invention,
(A) metal particles and (B) solvent
(C) Mix using a crusher and
The metal compound (D) is produced by a mechanochemical reaction.

また、前記(A)金属粒子は、
ケイ素(Si)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ゲルマニウム(Ge)及び錫(Sn)からなる群より選ばれる少なくとも1種である、
こととしてもよい。
In addition, the metal particles (A) are
At least one selected from the group consisting of silicon (Si), titanium (Ti), aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), germanium (Ge) and tin (Sn). ,
It may be that.

また、前記(B)溶媒は、
水、アルコールまたは水/アルコールの混合溶媒から選択される、
こととしてもよい。
In addition, the solvent (B) is
Selected from water, alcohol or mixed solvent of water / alcohol,
It may be that.

また、前記(B)溶媒は、アルカリ溶液である、
こととしてもよい。
The solvent (B) is an alkaline solution.
It may be that.

また、前記アルカリ溶液の濃度は、
0.01〜6Mである、
こととしてもよい。
The concentration of the alkaline solution is
0.01-6M,
It may be that.

また、前記(C)粉砕機は、
ボールミル、ビーズミル、ロッドミル、ジェットミル、SAGミル、ROMミル、回転式石臼から選択される、
こととしてもよい。
Further, the (C) crusher is
Select from ball mill, bead mill, rod mill, jet mill, SAG mill, ROM mill, rotary millstone,
It may be that.

また、前記(A)金属粒子を用いて、(E)一般式(1)で表される金属化合物を製造する、
こととしてもよい。
(XO)MO(b−a)/2 (1)
(式中、Mは金属、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数、bは3(a=0〜3の場合)か4(a=0〜4の場合)の整数である。)
Further, using the (A) metal particles, (E) a metal compound represented by the general formula (1) is produced.
It may be that.
(XO) a MO (ba) / 2 (1)
(In the formula, M is a metal, X is hydrogen, sodium (Na), potassium (K), at least one atom or organic group selected from an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and a is 0. An integer of ~ 4, b is an integer of 3 (when a = 0 to 3) or 4 (when a = 0 to 4).

また、前記(A)金属粒子がケイ素(Si)であり、(E)一般式(2)で表されるケイ素化合物を製造する、
こととしてもよい。
(XO)SiO(4−a)/2 (2)
(式中、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数である。)
Further, the metal particles (A) are silicon (Si), and (E) a silicon compound represented by the general formula (2) is produced.
It may be that.
(XO) a SiO (4-a) / 2 (2)
(In the formula, X is at least one atom or organic group selected from hydrogen, sodium (Na), potassium (K), and aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, and a is an integer of 0 to 4. Is.)

また、前記(A)金属粒子がチタン(Ti)であり、(E)一般式(3)で表されるチタン化合物を製造する、
こととしてもよい。
(XO)TiO(4−a)/2 (3)
(式中、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数である。)
Further, the metal particles (A) are titanium (Ti), and (E) a titanium compound represented by the general formula (3) is produced.
It may be that.
(XO) a TiO (4-a) / 2 (3)
(In the formula, X is at least one atom or organic group selected from hydrogen, sodium (Na), potassium (K), and aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, and a is an integer of 0 to 4. Is.)

また、前記(E)一般式(1)から(3)で表される金属化合物が、金属酸化物、金属水酸化物、金属アルコキシドから選ばれた金属化合物である、
こととしてもよい。
Further, the metal compound represented by the general formulas (1) to (3) in (E) is a metal compound selected from a metal oxide, a metal hydroxide, and a metal alkoxide.
It may be that.

また、前記(A)金属粒子、前記(B)溶媒とともに、メカノケミカル反応を促進する(F)添加物を、
前記(C)粉砕機を用いて混合する、
こととしてもよい。
Further, together with the (A) metal particles and the (B) solvent, an additive (F) that promotes a mechanochemical reaction is added.
Mixing using the (C) crusher.
It may be that.

また、前記(F)添加物は、銅(Cu)である、
こととしてもよい。
The additive (F) is copper (Cu).
It may be that.

本発明によれば、メカノケミカル反応により常温で安価かつ簡易に金属化合物を製造することが可能である。特に、反応性が高く、安定性に欠ける金属水酸化物を容易に合成することができる。 According to the present invention, a metal compound can be easily and inexpensively produced at room temperature by a mechanochemical reaction. In particular, a metal hydroxide having high reactivity and lacking stability can be easily synthesized.

遊星ボールミル装置の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the planetary ball mill apparatus. 容器の回転によるミリングの状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state of milling by the rotation of a container. 本発明の実施の形態1に係る金属化合物製造処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the metal compound manufacturing process which concerns on Embodiment 1 of this invention. ミリングした溶液のNMRの例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of NMR of the milled solution. (a)は、添加物を添加した場合のNMRの例を示すグラフであり、(b)は、添加物を添加しない場合のNMRの例を示すグラフである。(A) is a graph showing an example of NMR when an additive is added, and (b) is a graph showing an example of NMR when no additive is added.

以下、本発明の実施の形態に係る金属化合物の製造方法、すなわち(A)金属粒子と(B)溶媒とを、(C)粉砕機を用いて混合し、メカノケミカル反応により(D)金属化合物を製造する方法について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the method for producing a metal compound according to the embodiment of the present invention, that is, (A) metal particles and (B) solvent are mixed using (C) a pulverizer, and (D) metal compound is subjected to a mechanochemical reaction. The method of manufacturing the above will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
<(A)金属粒子>
(A)金属粒子は、メカノケミカル反応によって目的の金属化合物を生成するための原料となる金属であり、第13族(ホウ素族元素)、第14族(炭素族元素)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、バナジウム(V)、マグネシウム(Mg)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)などである。(A)金属粒子は、例えば、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ゲルマニウム(Ge)及び錫(Sn)からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属である。(A)金属粒子は、好ましくは、ケイ素、チタン、アルミニウムであり、より好ましくはケイ素、チタンである。
(Embodiment 1)
<(A) Metal particles>
The metal particles (A) are metals that are raw materials for producing a target metal compound by a mechanochemical reaction, and are group 13 (boron group element), group 14 (carbon group element), titanium (Ti), and the like. Chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), vanadium (V), magnesium (Mg), zirconium (Zr), tungsten (W) and the like. The metal particles (A) are composed of, for example, silicon (Si), titanium (Ti), aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), germanium (Ge) and tin (Sn). At least one metal selected from the group. The metal particles (A) are preferably silicon, titanium or aluminum, and more preferably silicon or titanium.

<(B)溶媒>
(B)溶媒は、例えば、水、アルコールまたは水/アルコールの混合溶媒である。水/アルコールの混合溶媒を用いる場合における水/アルコールの混合割合は、特に限定されず、選択される(A)金属粒子の種類、(A)金属粒子の投入量と(B)溶媒の投入量との関係、生成する(D)金属化合物の種類等により、適宜設定される。
<(B) Solvent>
(B) The solvent is, for example, water, alcohol or a mixed solvent of water / alcohol. The mixing ratio of water / alcohol when a mixed solvent of water / alcohol is used is not particularly limited, and the type of (A) metal particles to be selected, (A) the amount of metal particles charged, and (B) the amount of solvent charged are selected. It is appropriately set depending on the relationship with the above, the type of the (D) metal compound to be produced, and the like.

水としては、例えば、蒸留水、海水等を使用することが可能であり、水のpHは5以上であることが好ましい。なお、この「海水」とは塩分を3%以上含む水を示し、本発明では、特に塩化ナトリウムを3%以上含有する水溶液のことを示す。 As the water, for example, distilled water, seawater or the like can be used, and the pH of the water is preferably 5 or more. The term "seawater" refers to water containing 3% or more of salt, and in the present invention, particularly refers to an aqueous solution containing 3% or more of sodium chloride.

アルコールは、下記の炭素数1〜10の脂肪族炭化水素系アルコール群から選択される。アルコールは、単独又は複数のアルコールを混合して使用することができる。アルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロパノール、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコール等が代表例であるが、水との相溶性、金属との反応性及びアルコキシ基含有金属化合物の加水分解、反応性から炭素数の少ないアルコールが好ましく、さらにメチルアルコール、エチルアルコールが好ましい。 The alcohol is selected from the following group of aliphatic hydrocarbon-based alcohols having 1 to 10 carbon atoms. Alcohol can be used alone or in combination of a plurality of alcohols. Typical examples of the alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropanol, butyl alcohol, hexyl alcohol, and octyl alcohol, which are compatible with water, reactive with metals, and contain an alkoxy group. Alcohols having a small number of carbon atoms are preferable from the viewpoint of hydrolysis and reactivity of metal compounds, and methyl alcohols and ethyl alcohols are more preferable.

また、水/アルコール混合系でメカノケミカル反応により生成する金属アルコキシド生成量を制御するために、使用するアルコールの水分含有量は、50ppm以下であることが好ましい。より具体的には、通常市販品のアルコールを使用する場合、アルコールを、予めモレキュラシーブなどにより脱水して使用することが好ましい。 Further, in order to control the amount of metal alkoxide produced by the mechanochemical reaction in the water / alcohol mixed system, the water content of the alcohol used is preferably 50 ppm or less. More specifically, when a commercially available alcohol is usually used, it is preferable to dehydrate the alcohol in advance with a molecular sieve or the like.

また、(B)溶媒として、アルカリ溶液を用いてもよい。アルカリ溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとの混合水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、アンモニア水溶液、塩化ナトリウム水溶液等を挙げることができる。これらのうち、金属粒子表面に不動態膜が形成されることを抑制して、金属化合物生成反応の効率を向上させることから、水酸化ナトリウム水溶液を使用することが好ましい。 Further, an alkaline solution may be used as the solvent (B). Examples of the alkaline solution include a sodium hydroxide aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, a mixed aqueous solution of sodium hydroxide and potassium hydroxide, a sodium carbonate aqueous solution, an ammonia aqueous solution, and a sodium chloride aqueous solution. Of these, it is preferable to use an aqueous sodium hydroxide solution because it suppresses the formation of a passivation film on the surface of the metal particles and improves the efficiency of the metal compound formation reaction.

また、アルカリ溶液濃度は、0.01〜6Mが好ましい。この範囲のアルカリ溶液濃度の(B)溶媒は、化合物イオンにより、酸化皮膜を形成する金属粒子の酸化物(例えば、SiO)の溶解度を上昇させるので、金属化合物の生成速度を向上させるものと考えられる。 The alkaline solution concentration is preferably 0.01 to 6M. The solvent (B) having an alkaline solution concentration in this range increases the solubility of the oxide (for example, SiO 2 ) of the metal particles forming the oxide film by the compound ions, and thus improves the production rate of the metal compound. Conceivable.

<(C)粉砕機>
(C)粉砕機は、(A)金属粒子を粉砕し、(A)金属粒子と(B)溶媒に付与される機械的エネルギーにより、(A)金属粒子と(B)溶媒の活性を高めて、メカノケミカル反応を生じさせるものであればよく、その動作原理、規模等の種類は特に限定されない。(C)粉砕機は、例えば、ボールミル、ビーズミル、ロッドミル、ジェットミル、SAG(Semi-Autogenous Grinding)ミル、ROM(Run Of Mine)ミル、回転式石臼等である。特に、遊星ボールミルは、メカノケミカル反応の効率がよいので、金属化合物の製造に好ましい。
<(C) Crusher>
The (C) crusher crushes (A) metal particles and enhances the activity of (A) metal particles and (B) solvent by the mechanical energy applied to (A) metal particles and (B) solvent. , Anything that causes a mechanochemical reaction is sufficient, and the type of operation principle, scale, etc. is not particularly limited. The crusher (C) is, for example, a ball mill, a bead mill, a rod mill, a jet mill, a SAG (Semi-Autogenous Grinding) mill, a ROM (Run Of Mine) mill, a rotary millstone, or the like. In particular, a planetary ball mill is preferable for producing a metal compound because of its high efficiency of mechanochemical reaction.

<(D)金属化合物>
生成される(D)金属化合物は、(A)金属粒子と(B)溶媒により異なるが、金属酸化物、金属水酸化物、金属アルコキシドを合成することができる。例えば、(A)金属粒子がケイ素(Si)で、(B)溶媒が水単独系の場合、酸化ケイ素(シリカ:SiO)と水酸化ケイ素(Si(OH)4−n)及び水酸化ケイ素オリゴマーが生成される。
<(D) Metal compound>
The metal compound produced (D) can synthesize metal oxides, metal hydroxides, and metal alkoxides, depending on the metal particles (A) and the solvent (B). For example, when (A) the metal particles are silicon (Si) and (B) the solvent is water alone, silicon oxide (silica: SiO 2 ), silicon hydroxide (Si n (OH) 4-n ) and hydroxide are used. Silicon oligomers are produced.

(B)溶媒として、アルカリ溶液、例えば水酸化ナトリウム水溶液を用いる場合、Na含有の水ガラス化合物類似のケイ酸化合物が生成される。また、例えば、(B)溶媒がメチルアルコール単独系である場合、テトラメトキシシラン(Tetramethoxysilane:Si(OCH)が生成される。また、(B)溶媒が水/アルコール(例えば、メチルアルコール)混合系である場合、酸化ケイ素、テトラメトキシシラン、トリメトキシシラノールシラン、ジメトキシジシラノールシラン、トリシラノールメトキシシランの混合物、これらの二量体、三量体などの重合体(例えば、同種のテトラメトキシシラン)と2種以上からなる二量体、三量体などの重合体(例えば、テトラメトキシシランとジメトキシシランからの二量体、三量体及びこれらの複合体)が生成される。 (B) When an alkaline solution, for example, an aqueous sodium hydroxide solution is used as the solvent, a silicic acid compound similar to a Na-containing water glass compound is produced. Further, for example, when the solvent (B) is a methyl alcohol alone system, tetramethoxysilane (Si (OCH 3 ) 4 ) is produced. When the solvent (B) is a water / alcohol (for example, methyl alcohol) mixed system, a mixture of silicon oxide, tetramethoxysilane, trimethoxysilanolsilane, dimethoxydisylanolsilane, and trisilanolmethoxysilane, two amounts thereof. Polymers such as body and trimer (for example, tetramethoxysilane of the same type) and dimer consisting of two or more kinds, polymer such as trimer (for example, dimer from tetramethoxysilane and dimethoxysilane), A trimer and a complex thereof) are produced.

(A)金属粒子がケイ素(Si)以外の金属粒子、例えば、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ゲルマニウム(Ge)及び錫(Sn)である場合も同様に、使用される(A)金属粒子に対応する金属酸化物、金属水酸化物、金属アルコキシドが生成される。 (A) The metal particles are metal particles other than silicon (Si), for example, titanium (Ti), aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), germanium (Ge) and tin (Sn). ), Similarly, metal oxides, metal hydroxides, and metal alkoxides corresponding to the metal particles (A) used are produced.

例えば、金属酸化物として、酸化チタン(TiO、TiO、TiO、Ti3O、Ti)、酸化アルミニウム(Al3、AlO、AlO)、酸化クロム(III)(Cr)、酸化クロム(II)(CrO)、酸化クロム(IV)(CrO)、酸化クロム(VI)(CrO、CrO)、酸化マンガン(IV)(MnO)、酸化マンガン(II)(MnO)、酸化マンガン(III)(Mn)、酸化マンガン(VI)(MnO)、酸化マンガン(VII)(Mn)、酸化マンガン(II、III)(Mn)、酸化鉄(III)(Feにおけるα、β、γ、ε型)、酸化鉄(II)(FeO)、酸化鉄(II、III)(Fe)、酸化ゲルマニウム(GeO)、酸化錫(SnO)が生成される。また、例えば、金属水酸化物として、Ti(OH)、Al(OH)、Mn(OH)、Fe(OH)、Fe(OH)、FeOOH(α、β、γ、δ型のオキシ水酸化鉄)、Ge(OH)、Sn(OH)が生成される。Crの水酸化物は、クロム酸(HCrO)となる。 For example, as metal oxides, titanium oxide (TiO 2 , TiO, Ti 2 O, Ti 3 O, Ti 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3, Al 2 O, AlO), chromium oxide (III) ( Cr 2 O 3 ), chromium oxide (II) (CrO), chromium oxide (IV) (CrO 2 ), chromium oxide (VI) (CrO 5 , CrO 3 ), manganese oxide (IV) (MnO 2 ), manganese oxide (II) (MnO), Manganese Oxide (III) (Mn 2 O 3 ), Manganese Oxide (VI) (MnO 3 ), Manganese Oxide (VII) (Mn 2 O 7 ), Manganese Oxide (II, III) (Mn) 3 O 4 ), iron oxide (III) ( α, β, γ, ε type in Fe 2 O 3 ), iron oxide (II) (FeO), iron oxide (II, III) (Fe 3 O 4 ), oxidation Germanium (GeO 2 ) and tin oxide (SnO 2 ) are produced. Further, for example, as metal hydroxide, Ti (OH) 2 , Al (OH) 3 , Mn (OH) 2 , Fe (OH) 3 , Fe (OH) 2 , FeOOH (α, β, γ, δ type) (Iron oxyhydroxide), Ge (OH) 2 , Sn (OH) 2 are produced. The hydroxide of Cr becomes chromic acid (H 2 CrO 4 ).

金属アルコキシドとしては、Ti(OCH、Ti(Ot-C、Ge(OC、Sn(On-C、Sn(Ot-Cが生成されるが、(A)金属粒子としてケイ素を用いた場合に比べて反応性が低く、酸化物合成の方が容易である。 Metal alkoxides include Ti (OCH 3 ) 4 , Ti (Ot-C 4 H 9 ) 4 , Ge (OC 2 H 5 ) 4 , Sn (On-C 4 H 9 ) 4 , Sn (Ot-C 4 H). 9 ) 4 is produced, but (A) the reactivity is lower than when silicon is used as the metal particles, and oxide synthesis is easier.

また、選択される(A)金属粒子により、ポリ酸「M」(Mは、Si、Ti、Al、W、Mo、V、Nb、Zr等)が、(D)金属化合物として生成される。これらの(D)金属化合物は、触媒、磁性材料、医薬品等に利用される。また、この反応では、容器12、粉砕媒体21に上記Si、Ti、W、Zr等の金属を用いることとしてもよく、二種以上の金属を用いてもよい。すなわち、遊星ボールミル装置1の動作中に、容器12、粉砕媒体21から削られた金属を基に(D)金属化合物としてポリ酸が生成されるよう構成してもよい。また、(A)金属粒子としてマグネシウム(Mg)を用いることにより、グリニャール試薬、W(CH等の有機金属化合物を生成させることとしてもよい。 Further, generated by the selected (A) the metal particles, as the polyacid "M x O y" (M is, Si, Ti, Al, W , Mo, V, Nb, Zr , etc.), (D) a metal compound Will be done. These (D) metal compounds are used in catalysts, magnetic materials, pharmaceuticals and the like. Further, in this reaction, the above-mentioned metals such as Si, Ti, W and Zr may be used for the container 12 and the pulverizing medium 21, and two or more kinds of metals may be used. That is, during the operation of the planetary ball mill device 1, polyacid may be produced as a (D) metal compound based on the metal scraped from the container 12 and the pulverizing medium 21. Further, by using magnesium (Mg) as the metal particles (A), an organometallic compound such as Grignard reagent or W (CH 3 ) 6 may be produced.

<金属化合物の製造方法>
続いて、金属化合物の製造方法について説明する。本実施の形態では、(C)粉砕機として遊星ボールミル装置1を用いた方法を例として説明する。遊星ボールミル装置1は、図1の概念図に示すように、回転駆動される中心軸11と、中心軸11と一体に回転するテーブル13と、テーブル13に回転可能に支持された複数の容器12を備える。
<Manufacturing method of metal compounds>
Subsequently, a method for producing a metal compound will be described. In the present embodiment, a method using the planetary ball mill device 1 as the (C) crusher will be described as an example. As shown in the conceptual diagram of FIG. 1, the planetary ball mill device 1 includes a central shaft 11 that is rotationally driven, a table 13 that rotates integrally with the central shaft 11, and a plurality of containers 12 that are rotatably supported by the table 13. To be equipped.

容器12は、中心軸11の周りを、図1、図2に示すように、図中の矢印aの方向に公転しながら、容器12の中心軸12aのまわりを図中の矢印bの方向に自転する。これにより、各容器12内で、粉砕媒体21により、(A)金属粒子が粉砕される。この時、(A)金属粒子と(B)溶媒に付与される機械的エネルギーにより、(A)金属粒子と(B)溶媒の活性が高まり、メカノケミカル反応が生じて、金属化合物が生成される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the container 12 revolves around the central axis 11 in the direction of the arrow a in the drawing, and around the central axis 12a of the container 12 in the direction of the arrow b in the drawing. Rotate. As a result, the metal particles (A) are pulverized by the pulverizing medium 21 in each container 12. At this time, the mechanical energy applied to the (A) metal particles and the (B) solvent increases the activity of the (A) metal particles and the (B) solvent, causing a mechanochemical reaction to generate a metal compound. ..

本実施の形態に係る金属化合物の製造処理では、図3のフローチャートに示すように、まず、容器12に粉砕媒体21を投入する(ステップS11)。 In the metal compound production process according to the present embodiment, first, the pulverizing medium 21 is charged into the container 12 as shown in the flowchart of FIG. 3 (step S11).

容器12は、粉砕する(A)金属粒子、(B)溶媒等を収容するものであり、例えば円筒形状の蓋付き容器である。容器12は、上述のように、遊星ボールミル装置1にセットされ、遊星ボールミル装置1の動作によって回転する。これにより、容器12内部の(A)金属粒子と(B)溶媒にメカノケミカル反応が生じる。 The container 12 contains (A) metal particles, (B) solvent, and the like to be crushed, and is, for example, a cylindrical container with a lid. As described above, the container 12 is set in the planetary ball mill device 1 and is rotated by the operation of the planetary ball mill device 1. As a result, a mechanochemical reaction occurs between the metal particles (A) and the solvent (B) inside the container 12.

容器12の材質は、特に限定されず、例えば、炭化タングステン(WC)、ステンレス鋼、ジルコニア(ZrO)等であるが、(A)金属粒子よりも硬度の高い材質を用いることが好ましい。本実施の形態に係る容器12の材質は、炭化タングステン(WC)である。容器12の容量は特に限定されず、製造する金属酸化物の量、反応時の許容温度等によって適宜選択すればよい。 The material of the container 12 is not particularly limited, and is, for example, tungsten carbide (WC), stainless steel, zirconia (ZrO 2 ), etc., but it is preferable to use a material having a hardness higher than that of the metal particles (A). The material of the container 12 according to this embodiment is tungsten carbide (WC). The capacity of the container 12 is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the amount of metal oxide to be produced, the allowable temperature at the time of reaction, and the like.

粉砕媒体21は、(A)金属粒子、(B)溶媒とともに容器12に収容され、遊星ボールミル装置1の回転によって(A)金属粒子を粉砕する媒体である。粉砕媒体21の形状は、ボール状、ロッド状等、特に限定されず、その大きさも特に限定されないが、(A)金属粒子に十分な機械的エネルギーを付与して粉砕するため、(A)金属粒子より大きいことが好ましい。また、粉砕媒体21の材質は、一般的に、容器12の材質と同じである。より詳細には、粉砕媒体21の材質は、一般的に、(A)金属粒子、(B)溶媒等が接する容器12内部の材質と同じである。本実施の形態に係る粉砕媒体21は、直径約1.6mmの炭化タングステン製ボールである。また、容器12内に投入される粉砕媒体21の重量は、約100gである。 The crushing medium 21 is a medium that is housed in a container 12 together with (A) metal particles and (B) a solvent, and crushes (A) metal particles by rotation of a planetary ball mill device 1. The shape of the crushing medium 21 is not particularly limited, such as a ball shape or a rod shape, and its size is not particularly limited. However, since (A) metal particles are crushed by applying sufficient mechanical energy, (A) metal. It is preferably larger than the particles. The material of the crushing medium 21 is generally the same as that of the container 12. More specifically, the material of the pulverizing medium 21 is generally the same as the material inside the container 12 in which (A) metal particles, (B) solvent and the like are in contact with each other. The pulverizing medium 21 according to the present embodiment is a tungsten carbide ball having a diameter of about 1.6 mm. The weight of the crushing medium 21 charged into the container 12 is about 100 g.

続いて、容器12に(A)金属粒子を投入する(ステップS12)。(A)金属粒子は、容器12内で粉砕されるとともにメカノケミカル反応を生じる金属材料である。(A)金属粒子の形状、大きさ等は特に限定されない。本実施の形態に係る(A)金属粒子はケイ素(Si)の粉末(シグマアルドリッチ社製)であり、粒径は大凡20μm〜60μmである。また、容器12内に投入される(A)金属粒子の量は、特に限定されないが、本実施の形態では、0.1gである。 Subsequently, the metal particles (A) are charged into the container 12 (step S12). The metal particles (A) are metal materials that are crushed in the container 12 and cause a mechanochemical reaction. (A) The shape, size, etc. of the metal particles are not particularly limited. The metal particles (A) according to the present embodiment are silicon (Si) powder (manufactured by Sigma-Aldrich), and the particle size is approximately 20 μm to 60 μm. The amount of the metal particles (A) charged into the container 12 is not particularly limited, but is 0.1 g in the present embodiment.

続いて、容器12に(B)溶媒を投入する(ステップS13)。(B)溶媒は、上述の通り、水、アルコール又は水/アルコールの混合溶媒等である。本実施の形態では、モレキュラシーブによって脱水した(静置法)、メチルアルコールを(B)溶媒として用いる。また、容器12内に投入される(B)溶媒の量は、10mlである。(A)金属粒子と(B)溶媒とは、容器12へ投入する前に、予め混合されていてもよい。 Subsequently, the solvent (B) is charged into the container 12 (step S13). As described above, the solvent (B) is water, alcohol, a mixed solvent of water / alcohol, or the like. In this embodiment, methyl alcohol dehydrated by methanol (stationary method) is used as the solvent (B). The amount of the solvent (B) charged into the container 12 is 10 ml. The metal particles (A) and the solvent (B) may be mixed in advance before being charged into the container 12.

(A)金属粒子、(B)溶媒が投入された後、容器12は、蓋を閉められて密閉される。本実施の形態では、密閉前に容器12内をアルゴンガス雰囲気に調整している。これにより、容器12内に存在する気体がメカノケミカル反応に影響を及ぼすことを抑制することができる。 After the metal particles (A) and the solvent (B) are charged, the container 12 is closed with the lid closed. In the present embodiment, the inside of the container 12 is adjusted to an argon gas atmosphere before sealing. As a result, it is possible to prevent the gas existing in the container 12 from affecting the mechanochemical reaction.

密閉された容器12は、図1に示すように、遊星ボールミル装置1にセットされる(ステップS14)。本実施の形態で用いる遊星ボールミル装置1は、ドイツ・フリッチュ社製の遊星ボールミル(商品名:プレミアムラインP−7)である。 The sealed container 12 is set in the planetary ball mill device 1 as shown in FIG. 1 (step S14). The planetary ball mill device 1 used in the present embodiment is a planetary ball mill (trade name: Premium Line P-7) manufactured by Fritsch, Germany.

容器12を遊星ボールミル装置1にセットした後、遊星ボールミル装置1の動作を開始する(ステップS15)。遊星ボールミルの回転速度、すなわち容器12の回転速度を変化させることにより、容器12の内容物にかかる加速度が変化する。したがって、粉砕媒体21の質量と容器12の回転速度とによって、(A)金属粒子に加えられる機械的エネルギーの大きさを調整し、メカノケミカル反応による(D)金属化合物の生成速度を制御することができる。 After setting the container 12 in the planetary ball mill device 1, the operation of the planetary ball mill device 1 is started (step S15). By changing the rotation speed of the planetary ball mill, that is, the rotation speed of the container 12, the acceleration applied to the contents of the container 12 changes. Therefore, the magnitude of the mechanical energy applied to the (A) metal particles is adjusted by the mass of the pulverizing medium 21 and the rotation speed of the container 12, and the production rate of the (D) metal compound by the mechanochemical reaction is controlled. Can be done.

具体的には、遊星ボールミル装置1の回転半径R(mm)、容器12の回転速度N(rpm)を用いて、容器12の内容物にかかる相対遠心加速度G(G)は、以下の式で求められる。
G=1.118×R×N×10−6
Specifically, using the radius of gyration R (mm) of the planetary ball mill device 1 and the rotation speed N (rpm) of the container 12, the relative centrifugal acceleration G (G) applied to the contents of the container 12 is calculated by the following equation. Desired.
G = 1.118 × R × N 2 × 10-6

本実施の形態に係る遊星ボールミル装置1の回転半径(遊星ボールミル装置1の中心軸11と容器12の中心軸12aとの距離)は、70mmであるので、例えば、回転速度N=500rpmの場合、相対遠心加速度Gは約19.6Gとなる。また、回転速度N=300rpmの場合、相対遠心加速度Gは約7.04Gとなる。本実施の形態に係る遊星ボールミル装置1の容器12の回転速度は、好ましくは100〜700rpmである。また、本実施の形態における具体的な容器12の回転速度は、200rpmとする。 The radius of gyration of the planetary ball mill device 1 according to the present embodiment (distance between the central axis 11 of the planetary ball mill device 1 and the central axis 12a of the container 12) is 70 mm. Therefore, for example, when the rotation speed N = 500 rpm, The relative centrifugal acceleration G is about 19.6 G. When the rotation speed N = 300 rpm, the relative centrifugal acceleration G is about 7.04 G. The rotation speed of the container 12 of the planetary ball mill device 1 according to the present embodiment is preferably 100 to 700 rpm. Further, the rotation speed of the specific container 12 in the present embodiment is 200 rpm.

容器12が回転することによって(A)金属粒子がミリング(破砕)される。この際、(A)金属粒子と(B)溶媒に機械的なエネルギーが付与されて、(A)金属粒子と(B)溶媒の活性が高まり、メカノケミカル反応が生じる。これにより、下記の(E)一般式(1)で表される金属化合物が生成される(ステップS16)。
(XO)MO(b−a)/2 (1)
(式中、Mは金属、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数、bは3(a=0〜3の場合)か4(a=0〜4の場合)の整数である。)
As the container 12 rotates, the metal particles (A) are milled (crushed). At this time, mechanical energy is applied to the (A) metal particles and the (B) solvent, the activities of the (A) metal particles and the (B) solvent are increased, and a mechanochemical reaction occurs. As a result, the metal compound represented by the following (E) general formula (1) is produced (step S16).
(XO) a MO (ba) / 2 (1)
(In the formula, M is a metal, X is hydrogen, sodium (Na), potassium (K), at least one atom or organic group selected from an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and a is 0. An integer of ~ 4, b is an integer of 3 (when a = 0 to 3) or 4 (when a = 0 to 4).

図4は、上記の方法でミリングした溶液の成分を核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)を用いて分析した結果である。NMRで分析した溶液は、ミリングした溶液を、15000rpmで30分間遠心分離した後、上澄みを抽出したものである。この上澄み溶液について、29Si NMRにより分析を行った。NMR測定の条件は、共鳴周波数:119.24MHz、パルス:45deg/5.5μs、パルス間隔:2s、積算回数:1000回、試料管:テフロン(登録商標)管(5mmφ)、である。 FIG. 4 shows the results of analysis of the components of the solution milled by the above method using Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The solution analyzed by NMR is obtained by centrifuging the milled solution at 15,000 rpm for 30 minutes and then extracting the supernatant. This supernatant solution was analyzed by 29 Si NMR. The conditions for NMR measurement are resonance frequency: 119.24 MHz, pulse: 45 deg / 5.5 μs, pulse interval: 2 s, number of integrations: 1000 times, sample tube: Teflon (registered trademark) tube (5 mmφ).

図4に示すように、−30〜−90ppmの範囲に生成された金属化合物のピークが検出されている。本実施の形態の(A)金属粒子はケイ素(Si)であり、生成される金属化合物は、以下の一般式(2)で表される。
(XO)SiO(4−a)/2 (2)
(式中、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数である。)
As shown in FIG. 4, peaks of metal compounds formed in the range of -30 to -90 ppm have been detected. The metal particles (A) of the present embodiment are silicon (Si), and the metal compound produced is represented by the following general formula (2).
(XO) a SiO (4-a) / 2 (2)
(In the formula, X is at least one atom or organic group selected from hydrogen, sodium (Na), potassium (K), and aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, and a is an integer of 0 to 4. Is.)

一般式(2)のケイ素化合物は、酸化ケイ素(シリカ:SiO)を主成分として生成される。また、水/アルコール(例えば、メチルアルコール)混合系では、酸化ケイ素、テトラメトキシシラン、トリメトキシシラノールシラン、ジメトキシジシラノールシラン、トリシラノールメトキシシランの混合物が生成される。代表的には、テトラメトキシシラン(Tetramethoxysilane:Si(OCH)が生成される。図4に示される金属化合物によるピークは、上記金属化合物の化学シフトに一致しており、これらの金属化合物が生成されていると考えられる。 The silicon compound of the general formula (2) is produced with silicon oxide (silica: SiO 2 ) as a main component. Further, in a water / alcohol (for example, methyl alcohol) mixed system, a mixture of silicon oxide, tetramethoxysilane, trimethoxysilanolsilane, dimethoxydisylanolsilane, and trisilanolmethoxysilane is produced. Typically, Tetramethoxysilane (Si (OCH 3 ) 4 ) is produced. The peak due to the metal compound shown in FIG. 4 corresponds to the chemical shift of the metal compound, and it is considered that these metal compounds are produced.

以上、詳細に説明したように、本実施の形態では、(A)金属粒子と(B)溶媒とを(C)粉砕機を用いて混合し、メカノケミカル反応により(D)金属化合物を製造するので、常温で安価かつ簡易に金属化合物を製造することが可能である。特に、反応性が高く、安定性に欠ける金属水酸化物を容易に合成することができる。 As described in detail above, in the present embodiment, (A) metal particles and (B) solvent are mixed using (C) a pulverizer, and (D) a metal compound is produced by a mechanochemical reaction. Therefore, it is possible to easily and inexpensively produce a metal compound at room temperature. In particular, a metal hydroxide having high reactivity and lacking stability can be easily synthesized.

本実施の形態では、(A)金属粒子はケイ素であることとしたが、これに限られず、上述の通り、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ゲルマニウム(Ge)及び錫(Sn)等であってもよく、これらの金属を複数含むこととしてもよい。 In the present embodiment, the metal particles (A) are silicon, but the metal particles are not limited to silicon, and as described above, titanium (Ti), aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), and iron. (Fe), germanium (Ge), tin (Sn) and the like may be used, and a plurality of these metals may be contained.

例えば、(A)金属粒子として、チタンを用いた場合、生成される金属化合物は、以下の一般式(3)で表されるチタン化合物となる。
(XO)TiO(4−a)/2 (3)
(式中、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数である。)
For example, when titanium is used as the metal particles (A), the metal compound produced is a titanium compound represented by the following general formula (3).
(XO) a TiO (4-a) / 2 (3)
(In the formula, X is at least one atom or organic group selected from hydrogen, sodium (Na), potassium (K), and aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, and a is an integer of 0 to 4. Is.)

一般式(3)で表されるチタン化合物は、例えば、テトラメトキシチタン(Ti(OCH)である。(A)金属粒子としてチタンを用いた場合、メカノケミカル反応による酸化反応、還元反応が行われ、本発明に係る金属化合物の生成が効率よく行われると考えられる。 The titanium compound represented by the general formula (3) is, for example, tetramethoxytitanium (Ti (OCH 3 ) 4 ). (A) When titanium is used as the metal particles, it is considered that an oxidation reaction and a reduction reaction are carried out by a mechanochemical reaction, and the metal compound according to the present invention is efficiently produced.

(実施の形態2)
本実施の形態に係る金属化合物の製造方法では、(A)金属粒子、(B)溶媒とともに、(F)添加物を容器12内に投入する点で、実施の形態1と異なる。その他の構成は実施の形態1と同様であるので、同じ符号を付す。
(Embodiment 2)
The method for producing a metal compound according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the additive (F) is charged into the container 12 together with the metal particles (A) and the solvent (B). Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given.

本実施の形態に係る金属化合物の製造処理の流れは、実施の形態1に係る図3のフローチャートと同様である。 The flow of the metal compound production process according to the present embodiment is the same as the flowchart of FIG. 3 according to the first embodiment.

容器12及び粉砕媒体21の材質、大きさ等は、実施の形態1と同様である。具体的には、容器12及び粉砕媒体21の材質は、炭化タングステン(WC)である。また、粉砕媒体21の大きさは、直径約1.6mm、投入量は、約100gである。 The materials, sizes, and the like of the container 12 and the crushing medium 21 are the same as those in the first embodiment. Specifically, the material of the container 12 and the pulverizing medium 21 is tungsten carbide (WC). The size of the crushing medium 21 is about 1.6 mm in diameter, and the input amount is about 100 g.

粉砕媒体21は、(A)金属粒子とともに、容器12に投入される。本実施の形態に係る(A)金属粒子は、ケイ素(Si)の粉末であり、粒径は大凡20μm〜60μmである。また、容器12内に投入される(A)金属粒子の量は、特に限定されないが、本実施の形態では、0.5gである。 The crushing medium 21 is put into the container 12 together with the metal particles (A). The metal particles (A) according to the present embodiment are silicon (Si) powders, and the particle size is approximately 20 μm to 60 μm. The amount of the metal particles (A) charged into the container 12 is not particularly limited, but is 0.5 g in the present embodiment.

本実施の形態では、(A)金属粒子とともに、(F)添加物が容器12に投入される。(F)添加物は、(A)金属粒子との間で電荷を授受し、金属化合物の生成を促進する物質であり、例えば、金(Au)、銀(Ag)、プラチナ(Pt)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、テクネチウム(Tc)、コバルト(Co)等である。本実施の形態に係る(F)添加物は、銅(Cu)の粉末であり、粒径は大凡200μm〜500μmである。また、容器12内に投入される(F)添加物の量は、特に限定されないが、本実施の形態では、0.05gである。 In the present embodiment, the additive (F) is charged into the container 12 together with the metal particles (A). The (F) additive is a substance that transfers a charge to and from the (A) metal particles and promotes the formation of a metal compound. For example, gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), and nickel. (Ni), palladium (Pd), chromium (Cr), molybdenum (Mo), niobium (Nb), technetium (Tc), cobalt (Co) and the like. The additive (F) according to the present embodiment is a powder of copper (Cu) and has a particle size of approximately 200 μm to 500 μm. The amount of the additive (F) charged into the container 12 is not particularly limited, but is 0.05 g in the present embodiment.

続いて、容器12に(B)溶媒を投入する。(B)溶媒は、実施の形態1と同様に、モレキュラシーブによって脱水したメチルアルコールである。また、容器12内に投入される(B)溶媒の量は、10mlである。(A)金属粒子、(F)添加物及び(B)溶媒は、容器12へ投入する前に、予め混合されていてもよい。 Subsequently, the solvent (B) is charged into the container 12. The solvent (B) is a methyl alcohol dehydrated by methanol as in the first embodiment. The amount of the solvent (B) charged into the container 12 is 10 ml. The metal particles (A), the additives (F) and the solvent (B) may be mixed in advance before being charged into the container 12.

(A)金属粒子、(B)溶媒及び(F)添加物が投入された後、容器12は、蓋を閉められて密閉され、遊星ボールミル装置1にセットされる。容器12を遊星ボールミル装置1にセットした後、遊星ボールミル装置1の動作を開始する。本実施の形態では、遊星ボールミルの回転速度、すなわち容器12の回転速度は、300rpmであり、ミリング時間は2時間である。 After the metal particles (A), the solvent (B) and the additive (F) are charged, the container 12 is closed with the lid closed and set in the planetary ball mill device 1. After setting the container 12 in the planetary ball mill device 1, the operation of the planetary ball mill device 1 is started. In the present embodiment, the rotation speed of the planetary ball mill, that is, the rotation speed of the container 12, is 300 rpm, and the milling time is 2 hours.

容器12が回転することによって(A)金属粒子がミリング(破砕)される。この際、(A)金属粒子と(B)溶媒に機械的なエネルギーが付与されて、(A)金属粒子と(B)溶媒の活性が高まり、メカノケミカル反応が生じる。これにより、下記の(E)一般式(2)で表される金属化合物が生成される。
(XO)SiO(4−a)/2 (2)
(式中、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数である。)
As the container 12 rotates, the metal particles (A) are milled (crushed). At this time, mechanical energy is applied to the (A) metal particles and the (B) solvent, the activities of the (A) metal particles and the (B) solvent are increased, and a mechanochemical reaction occurs. As a result, the metal compound represented by the following (E) general formula (2) is produced.
(XO) a SiO (4-a) / 2 (2)
(In the formula, X is at least one atom or organic group selected from hydrogen, sodium (Na), potassium (K), and aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, and a is an integer of 0 to 4. Is.)

図5(a)は、(F)添加物としての銅を添加してミリングした場合のNMRの例である。NMRを行う試料は、実施の形態1と同様に遠心分離(15000rpmで30分間)した後の上澄み溶液を採取したものである。また、NMRの条件も、実施の形態1と同様である。図5(b)に示す(F)添加物を添加しなかった場合のNMRの結果と比較して、多くの金属化合物が生成されていることがわかる。 FIG. 5A is an example of NMR in the case where copper as an additive (F) is added and milled. The sample to be subjected to NMR is a sample obtained by collecting the supernatant solution after centrifugation (15000 rpm for 30 minutes) in the same manner as in the first embodiment. The NMR conditions are also the same as in the first embodiment. It can be seen that many metal compounds are produced as compared with the NMR results when the additive (F) shown in FIG. 5 (b) is not added.

以上、詳細に説明したように、本実施の形態では、(A)金属粒子、(B)溶媒とともに、(F)添加物を混合し、メカノケミカル反応により(D)金属化合物を製造するので、より効率的に金属化合物を製造することが可能である。 As described in detail above, in the present embodiment, the (F) additive is mixed with the (A) metal particles and the (B) solvent to produce the (D) metal compound by a mechanochemical reaction. It is possible to produce a metal compound more efficiently.

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 The present invention allows for various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the invention. Moreover, the above-described embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated not by the embodiment but by the claims. Then, various modifications made within the scope of the claims and the equivalent meaning of the invention are considered to be within the scope of the present invention.

本発明は、種々の金属化合物を製造する金属化合物製造工程に好適である。特に、水酸化物等、反応性に優れた金属化合物の製造工程に好適である。 The present invention is suitable for a metal compound manufacturing process for producing various metal compounds. In particular, it is suitable for a manufacturing process of a metal compound having excellent reactivity such as hydroxide.

1 遊星ボールミル装置、11 中心軸、12 容器、12a 中心軸、13 テーブル、21 粉砕媒体 1 Planetary ball mill device, 11 central shaft, 12 container, 12a central shaft, 13 table, 21 crushing medium

Claims (12)

(A)金属粒子と(B)溶媒とを、
(C)粉砕機を用いて混合し、
メカノケミカル反応により(D)金属化合物を製造する、
ことを特徴とする金属化合物の製造方法。
(A) metal particles and (B) solvent
(C) Mix using a crusher and
(D) A metal compound is produced by a mechanochemical reaction.
A method for producing a metal compound.
前記(A)金属粒子は、
ケイ素(Si)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ゲルマニウム(Ge)及び錫(Sn)からなる群より選ばれる少なくとも1種である、
ことを特徴とする請求項1に記載の金属化合物の製造方法。
The metal particles (A) are
At least one selected from the group consisting of silicon (Si), titanium (Ti), aluminum (Al), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), germanium (Ge) and tin (Sn). ,
The method for producing a metal compound according to claim 1.
前記(B)溶媒は、
水、アルコールまたは水/アルコールの混合溶媒から選択される、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の金属化合物の製造方法。
The solvent (B) is
Selected from water, alcohol or mixed solvent of water / alcohol,
The method for producing a metal compound according to claim 1 or 2, wherein the metal compound is produced.
前記(B)溶媒は、アルカリ溶液である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の金属化合物の製造方法。
The solvent (B) is an alkaline solution.
The method for producing a metal compound according to claim 1 or 2, wherein the metal compound is produced.
前記アルカリ溶液の濃度は、
0.01〜6Mである、
ことを特徴とする請求項4に記載の金属化合物の製造方法。
The concentration of the alkaline solution is
0.01-6M,
The method for producing a metal compound according to claim 4, wherein the metal compound is produced.
前記(C)粉砕機は、
ボールミル、ビーズミル、ロッドミル、ジェットミル、SAGミル、ROMミル、回転式石臼から選択される、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の金属化合物の製造方法。
The (C) crusher is
Select from ball mill, bead mill, rod mill, jet mill, SAG mill, ROM mill, rotary millstone,
The method for producing a metal compound according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal compound is produced.
前記(A)金属粒子を用いて、(E)一般式(1)で表される金属化合物を製造する、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の金属化合物の製造方法。
(XO)MO(b−a)/2 (1)
(式中、Mは金属、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数、bは3(a=0〜3の場合)か4(a=0〜4の場合)の整数である。)
Using the (A) metal particles, (E) a metal compound represented by the general formula (1) is produced.
The method for producing a metal compound according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal compound is produced.
(XO) a MO (ba) / 2 (1)
(In the formula, M is a metal, X is hydrogen, sodium (Na), potassium (K), at least one atom or organic group selected from an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and a is 0. An integer of ~ 4, b is an integer of 3 (when a = 0 to 3) or 4 (when a = 0 to 4).
前記(A)金属粒子がケイ素(Si)であり、(E)一般式(2)で表されるケイ素化合物を製造する、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の金属化合物の製造方法。
(XO)SiO(4−a)/2 (2)
(式中、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数である。)
The metal particles (A) are silicon (Si), and (E) a silicon compound represented by the general formula (2) is produced.
The method for producing a metal compound according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal compound is produced.
(XO) a SiO (4-a) / 2 (2)
(In the formula, X is at least one atom or organic group selected from hydrogen, sodium (Na), potassium (K), and aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, and a is an integer of 0 to 4. Is.)
前記(A)金属粒子がチタン(Ti)であり、(E)一般式(3)で表されるチタン化合物を製造する、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の金属化合物の製造方法。
(XO)TiO(4−a)/2 (3)
(式中、Xは水素、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも1種の原子または有機基であり、aは0〜4の整数である。)
The metal particles (A) are titanium (Ti), and (E) a titanium compound represented by the general formula (3) is produced.
The method for producing a metal compound according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal compound is produced.
(XO) a TiO (4-a) / 2 (3)
(In the formula, X is at least one atom or organic group selected from hydrogen, sodium (Na), potassium (K), and aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, and a is an integer of 0 to 4. Is.)
前記(E)一般式(1)から(3)で表される金属化合物が、金属酸化物、金属水酸化物、金属アルコキシドから選ばれた金属化合物である、
ことを特徴とする請求項7から9のいずれか一項に記載の金属化合物の製造方法。
The metal compound represented by the general formulas (1) to (3) in (E) is a metal compound selected from metal oxides, metal hydroxides, and metal alkoxides.
The method for producing a metal compound according to any one of claims 7 to 9, wherein the metal compound is produced.
前記(A)金属粒子、前記(B)溶媒とともに、メカノケミカル反応を促進する(F)添加物を、
前記(C)粉砕機を用いて混合する、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の金属化合物の製造方法。
Along with the (A) metal particles and the (B) solvent, an additive (F) that promotes a mechanochemical reaction is added.
Mixing using the (C) crusher.
The method for producing a metal compound according to any one of claims 1 to 10, wherein the metal compound is produced.
前記(F)添加物は、銅(Cu)である、
ことを特徴とする請求項11に記載の金属化合物の製造方法。
The additive (F) is copper (Cu).
The method for producing a metal compound according to claim 11, wherein the metal compound is produced.
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