JP2023121403A - Lithium-silicic acid stable niobic acid sol - Google Patents

Lithium-silicic acid stable niobic acid sol Download PDF

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兼之 谷口
Kaneyuki Taniguchi
琢 常石
Taku Tsuneishi
定宣 角谷
Sadanobu Kadoya
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Abstract

To develop niobic acid sol that has an alkaline pH of the sol and shows excellent stability.SOLUTION: A niobic acid sol contains, as a dispersion stabilizer, lithium and silicic acid. The sol preferably has a Li/Nb (molar ratio) in the range of 0.25-2.0. A suitable production method for the sol includes a first step for mixing niobic acid ammonium sol with lithium silicate and a second step for heating and/or cleaning the mixture resulting from the first step.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾルに関する。 The present invention relates to a lithium-silicic acid stable niobate sol.

近年、電池材料の分野においてニオブ系ゾルが正極や負極の表面コート用材料として着目されている。 In recent years, in the field of battery materials, attention has been paid to niobium-based sols as surface coating materials for positive and negative electrodes.

本出願人は、ニオブ系ゾルとして特許文献1に記載のニオブ酸アンモニウムゾルに関する技術を発明したのを皮切りに、特許文献2に記載のアミン化合物安定型ニオブ酸ゾルを発明した。さらには、特許文献3に記載のアルカリ金属安定型ニオブ酸ゾルを発明し、その1つはリチウム安定型ニオブ酸ゾルである。 The present applicant invented a technology related to ammonium niobate sol described in Patent Document 1 as a niobium-based sol, and then invented an amine compound-stabilized niobate sol described in Patent Document 2. Furthermore, they have invented alkali metal-stable niobate sols described in Patent Document 3, one of which is a lithium-stable niobate sol.

特許第5441264号公報Japanese Patent No. 5441264 特許第6156876号公報Japanese Patent No. 6156876 特許第6774158号公報Japanese Patent No. 6774158

ニオブ系ゾルのうち、リチウムを含有したニオブ酸ゾルへの要望が高まっている。 Among niobium-based sols, there is an increasing demand for lithium-containing niobate sols.

リチウム含有量を増加させたニオブ酸ゾルにおいて、ゾルとしての安定性を保つためにリチウムイオンのカウンターとなる酸を添加することによってゾルのpHが酸性になった場合、アルカリ性の材料と混合する用途には適したものとは言い難かった。 For niobate sol with increased lithium content, when the pH of the sol becomes acidic by adding an acid that acts as a counter for lithium ions in order to maintain the stability of the sol, it is used to mix with alkaline materials. It was hard to say that it was suitable for

本発明は、ゾルのpHが中性からアルカリ性であり、良好な安定性を示すニオブ酸ゾルの開発を課題とする。 An object of the present invention is to develop a niobic acid sol having a neutral to alkaline pH and good stability.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、驚くべきことにリチウム及びケイ酸を分散安定化剤として用いることによって上記課題が解決されることを見出し、係る知見を基に本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors surprisingly found that the above problems can be solved by using lithium and silicic acid as dispersion stabilizers, and completed the present invention based on such findings. I came to let you.

即ち、本発明は以下のとおりである。
[1]分散安定化剤としてリチウム及びケイ酸を含有した、リチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾル。
[2]Li/Nb(モル比)が0.25~2.0の範囲である、上記[1]記載のリチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾル。
[3](1)ニオブ酸アンモニウムゾルとケイ酸リチウムとを混合する第1工程
(2)第1工程で得られた混合物を加熱及び/又は洗浄処理する第2工程
を含む、分散安定化剤としてリチウム及びケイ酸を含有した、リチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾルの製造方法。
[4](1)ニオブ酸アンモニウムゾルと無機酸とを混合する第1工程
(2)第1工程で得られた混合物を洗浄する第2工程
(3)第2工程で得られた脱塩ゲルとシリカゾルとリチウム化合物とを混合する第3工程
(4)第3工程で得られた混合物を加熱及び/又は洗浄処理する第4工程
を含む、分散安定化剤としてリチウム及びケイ酸を含有した、リチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾルの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A lithium-silicic acid-stabilized niobate sol containing lithium and silicic acid as dispersion stabilizers.
[2] The lithium-silicic acid stable niobate sol according to [1] above, wherein the Li/Nb (molar ratio) is in the range of 0.25 to 2.0.
[3] (1) First step of mixing ammonium niobate sol and lithium silicate
(2) A method for producing a lithium-silicic acid-stabilized niobate sol containing lithium and silicic acid as dispersion stabilizers, comprising a second step of heating and/or washing the mixture obtained in the first step. .
[4] (1) First step of mixing ammonium niobate sol and inorganic acid
(2) Second step of washing the mixture obtained in the first step
(3) A third step of mixing the desalted gel obtained in the second step, silica sol, and a lithium compound
(4) A method for producing a lithium-silicic acid-stabilized niobate sol containing lithium and silicic acid as dispersion stabilizers, comprising a fourth step of heating and/or washing the mixture obtained in the third step. .

以下、好ましい実施形態に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
なお、本発明において、数値範囲に関する「数値1~数値2」という表記は、数値1を下限値とし数値2を上限値とする、両端の数値1及び数値2を含む数値範囲を意味し、「数値1以上数値2以下」と同義である。
The present invention will be described in detail below based on preferred embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims.
In the present invention, the notation "numerical value 1 to numerical value 2" regarding the numerical range means a numerical range including numerical value 1 and numerical value 2 at both ends, with numerical value 1 as the lower limit and numerical value 2 as the upper limit. It is synonymous with "numerical value 1 or more and numerical value 2 or less".

本発明は、分散安定化剤としてリチウム及びケイ酸を含有した、リチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾル(以下「本発明のゾル」という)に関する。本発明のゾルは、リチウム及びケイ酸で安定化されたニオブ酸ゾルとも言えるものである。 The present invention relates to a lithium-silicic acid-stabilized niobate sol (hereinafter referred to as "the sol of the present invention") containing lithium and silicic acid as dispersion stabilizers. The sol of the present invention can also be called a niobate sol stabilized with lithium and silicic acid.

本発明のゾル中において、少なくとも一部のリチウムはニオブ酸の分散粒子に直接的に結合又は吸着することによって、特許文献3に記載のリチウム安定型ニオブ酸ゾルと同様に、分散粒子の分散安定化に寄与していると考えられる。一方、上記以外のリチウムは、共存するケイ酸と共に、間接的に分散粒子の分散安定化に寄与していると考えられる。 In the sol of the present invention, at least a part of lithium directly binds or adsorbs to the dispersed particles of niobic acid, thereby stabilizing the dispersion of the dispersed particles in the same manner as the lithium-stabilized niobate sol described in Patent Document 3. It is thought that it contributes to On the other hand, lithium other than the above is thought to indirectly contribute to the dispersion stabilization of the dispersed particles together with coexisting silicic acid.

本発明のゾル中におけるLi/Nb(モル比)は、0.25~2.0の範囲(Li/Nb2O5(モル比)では0.5~4.0の範囲)であることが好ましい。Li/Nb(モル比)の下限は、より好ましくは0.3である。また、Li/Nb(モル比)の上限は、より好ましくは1.5である。 Li/Nb (molar ratio) in the sol of the present invention is preferably in the range of 0.25 to 2.0 (Li/Nb 2 O 5 (molar ratio) is in the range of 0.5 to 4.0). The lower limit of Li/Nb (molar ratio) is more preferably 0.3. Also, the upper limit of Li/Nb (molar ratio) is more preferably 1.5.

ケイ酸の存在によって、本発明のゾルにはゾルとしてのさらなる安定化がもたらされるが、これはケイ酸によってニオブ酸リチウムの析出が抑制されるためと考えられる。ケイ酸としては、例えば、メタケイ酸、オルトケイ酸等の水溶性のものやシリカゾルを構成するコロイダルシリカ等を例示できる。なお、シリカゾルとしては、水系溶媒のシリカゾル、いわゆる水性シリカゾルであることが好ましい。 The presence of silicic acid further stabilizes the sol of the present invention, presumably because silicic acid suppresses the deposition of lithium niobate. Examples of silicic acid include water-soluble materials such as metasilicic acid and orthosilicic acid, and colloidal silica that constitutes silica sol. The silica sol is preferably a silica sol of an aqueous solvent, a so-called aqueous silica sol.

本発明のゾル中におけるケイ酸の含有量は、ゾルとしての安定化が得られる量であれば特に限定されない。ケイ酸の好適な含有量の範囲は、Si/Nb(モル比)として0.1~4.0の範囲であることが好ましい。上記範囲の下限は、0.5であることがより好ましい。また、上記範囲の上限は、3.0であることがより好ましく、さらにより好ましくは2.5である。 The content of silicic acid in the sol of the present invention is not particularly limited as long as it is an amount that stabilizes the sol. A suitable content range of silicic acid is preferably in the range of 0.1 to 4.0 as Si/Nb (molar ratio). More preferably, the lower limit of the above range is 0.5. Further, the upper limit of the above range is more preferably 3.0, still more preferably 2.5.

本発明のゾルは、アンモニアの含有を許容するものである。本発明のゾル中のアンモニアの含有量は、特に限定されるものではないが、NH3/Nb(モル比)として0以上0.5未満の範囲であることが好ましい。上記範囲の上限は、より好ましくは0.3未満であり、さらにより好ましくは0.2未満である。アンモニアを含有するときの上記範囲の下限は、例えば、0.005以上であることが好ましいが、より低含有の観点からは0.001以上であることが好ましい。アンモニアを含有するときの分散粒子におけるアンモニアは、分散粒子におけるリチウムと同様の場所で分散粒子に結合又は吸着していると考えられる。 The sol of the present invention allows the inclusion of ammonia. Although the content of ammonia in the sol of the present invention is not particularly limited, it is preferably in the range of 0 or more and less than 0.5 as NH 3 /Nb (molar ratio). The upper limit of the above range is more preferably less than 0.3, still more preferably less than 0.2. The lower limit of the above range when ammonia is contained is, for example, preferably 0.005 or more, but is preferably 0.001 or more from the viewpoint of lower content. It is believed that the ammonia in the dispersed particles when containing ammonia is bound or adsorbed to the dispersed particles at the same locations as the lithium in the dispersed particles.

本発明のゾルのpHは、中性からアルカリ性の範囲であることが好ましい。pH値で言えば、例えば、7~13の範囲である。より好ましくは、アルカリ性であり、pH値で言えば、例えば、8~13の範囲である。 The pH of the sol of the present invention is preferably in the neutral to alkaline range. In terms of pH value, it ranges from 7 to 13, for example. More preferably, it is alkaline, with a pH value in the range of, for example, 8-13.

(製造方法)
本発明のゾルは、以下の第一製法又は第二製法によって製造することが好ましい。好適な組成比などは、特に言及しない限り上記で説明したものを適用することができる。また、混合処理における混合方法については、特に制限は無く、常法により混合すればよい。
(Production method)
The sol of the present invention is preferably produced by the following first production method or second production method. As for suitable composition ratios, etc., those described above can be applied unless otherwise specified. Moreover, the mixing method in the mixing treatment is not particularly limited, and the mixing may be performed by a conventional method.

(第一製法)
第一製法は、以下の第1~2工程を含むものである。
(1)ニオブ酸アンモニウムゾルとケイ酸リチウムとを混合する第1工程
(2)第1工程で得られた混合物を加熱及び/又は洗浄処理する第2工程
(First manufacturing method)
The first manufacturing method includes the following first and second steps.
(1) First step of mixing ammonium niobate sol and lithium silicate
(2) A second step of heating and/or washing the mixture obtained in the first step

原料として用いるニオブ酸アンモニウムゾルについて説明する。
ニオブ酸アンモニウムゾル及びその製造方法は、特許文献1に詳述されているので、ここではその概略を説明する。ニオブ酸アンモニウムゾルは、無定形のニオブ酸アンモニウムの微粒子がコロイド粒子として分散した水分散型ゾルであり、当該ゾルを100℃で10時間乾燥させたときのアンモニアとニオブ酸がNH3/Nb(モル比)=0.25~0.75(NH3/Nb2O5(モル比)では0.5~1.5)の範囲であることを特徴とするものである。ニオブ酸アンモニウムゾルの製造方法は、フッ酸、又はフッ酸と硫酸の混酸にニオブ化合物を溶解させた水溶液と、アンモニア水溶液とを、pHを8以上に維持しつつ混合、反応させてニオブ酸アンモニウムの微粒子を含有する分散液を得た後、当該分散液をろ過洗浄するものである。また、市販のニオブ酸アンモニウムゾルとして、例えば、多木化学(株)製の商品名「バイラール Nb-G6000」を挙げることができる。
Ammonium niobate sol used as a raw material will be described.
Since the ammonium niobate sol and its production method are described in detail in Patent Document 1, the outline thereof will be described here. The ammonium niobate sol is a water - dispersed sol in which fine particles of amorphous ammonium niobate are dispersed as colloidal particles. (molar ratio) = 0.25 to 0.75 (NH 3 /Nb 2 O 5 (molar ratio) is 0.5 to 1.5). Ammonium niobate sol is produced by mixing and reacting an aqueous solution obtained by dissolving a niobium compound in hydrofluoric acid or a mixed acid of hydrofluoric acid and sulfuric acid with an aqueous ammonia solution while maintaining the pH at 8 or higher to produce ammonium niobate. After obtaining the dispersion liquid containing the fine particles, the dispersion liquid is filtered and washed. Further, as a commercially available ammonium niobate sol, for example, Taki Chemical Co., Ltd. trade name "Virar Nb-G6000" can be mentioned.

第1工程では、ニオブ酸アンモニウムゾルとケイ酸リチウムとを混合する。ケイ酸リチウムとしては、市販品を用いてもよく、例えば、日本化学工業株式会社製の「珪酸リチウム35」、「珪酸リチウム45」、「珪酸リチウム75」、本庄ケミカル株式会社製の珪酸リチウム液等が挙げられる。 In the first step, ammonium niobate sol and lithium silicate are mixed. As lithium silicate, commercially available products may be used, for example, "Lithium silicate 35", "Lithium silicate 45", "Lithium silicate 75" manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd., Lithium silicate liquid manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd. etc.

第2工程では、第1工程で得られた混合物を加熱及び/又は洗浄処理する。当該処理は、アンモニアの除去を目的に行うことが好ましい。例えば、本発明のゾルにおいて、NH3/Nb(モル比)が0.5未満になるまで行う。 In the second step, the mixture obtained in the first step is heated and/or washed. The treatment is preferably performed for the purpose of removing ammonia. For example, in the sol of the present invention, the NH 3 /Nb (molar ratio) is less than 0.5.

加熱処理における温度と時間の加熱条件は適宜設定すればよいが、例えば、加熱温度は、50~150℃の範囲であることが好ましい。加熱温度の下限は、80℃であることがより好ましく、さらに好ましくは90℃である。また、加熱時間は、加熱温度に応じて適宜設定すればよいが、例えば、0.5~8時間である。リチウムの存在量及び加熱条件を最適化すれば、本発明のゾル中のアンモニア含有量を検出限界以下とすることも不可能ではない。本発明では、検出限界以下を含有量0とする。アンモニアの測定には、ケルダール法を用いる。 The heating conditions such as temperature and time in the heat treatment may be appropriately set, but the heating temperature is preferably in the range of 50 to 150°C, for example. The lower limit of the heating temperature is more preferably 80°C, still more preferably 90°C. Moreover, the heating time may be appropriately set according to the heating temperature, and is, for example, 0.5 to 8 hours. By optimizing the amount of lithium present and the heating conditions, it is not impossible to reduce the ammonia content in the sol of the present invention to below the detection limit. In the present invention, the content below the detection limit is defined as 0. The Kjeldahl method is used to measure ammonia.

洗浄処理の方法については特に制限は無いが、好ましくは水を添加しながらの限外ろ過である。洗浄方法や洗浄条件を最適化すれば、本発明のゾル中のアンモニア含有量を検出限界以下とすることも不可能ではない。加熱と洗浄は、一方のみを行ってもよく、また、併用してもよい。併用する場合は、例えば、加熱後に洗浄してもよいし、洗浄後に加熱してもよい。 The washing method is not particularly limited, but is preferably ultrafiltration while adding water. By optimizing the washing method and washing conditions, it is not impossible to reduce the ammonia content in the sol of the present invention to below the detection limit. Either one of heating and washing may be performed, or both of them may be used. When used in combination, for example, washing may be performed after heating, or heating may be performed after washing.

加熱及び/又は洗浄処理によるアンモニア除去のメカニズムとして、次のことが推測される。ニオブ酸アンモニウムゾル中では、アンモニウムイオンはほとんど存在せず、アンモニアはニオブ酸の微粒子に結合又は吸着された状態で存在していると推定されるが、そのアンモニアのうち少なくとも一部がリチウムによって置換され、これによって遊離のアンモニアが生成し、この遊離のアンモニアを加熱においては揮散させ、洗浄においては系外へ排出する、というものである。 The mechanism of ammonia removal by heating and/or washing treatment is presumed to be as follows. In the ammonium niobate sol, almost no ammonium ions exist, and it is presumed that ammonia exists in a state bound or adsorbed to fine particles of niobic acid, but at least part of the ammonia is replaced by lithium. As a result, free ammonia is generated, and this free ammonia is volatilized during heating and discharged out of the system during washing.

第2工程の後に、必要に応じて、ろ過工程、濃度調整工程を設けてもよい。 After the second step, a filtration step and a concentration adjustment step may be provided as necessary.

(第二製法)
第二製法は、以下の第1~4工程を含むものである。
(1)ニオブ酸アンモニウムゾルと無機酸とを混合する第1工程
(2)第1工程で得られた混合物を洗浄する第2工程
(3)第2工程で得られた脱塩ゲルとシリカゾルとリチウム化合物とを混合する第3工程
(4)第3工程で得られた混合物を加熱及び/又は洗浄処理する第4工程
(Second manufacturing method)
The second manufacturing method includes the following first to fourth steps.
(1) First step of mixing ammonium niobate sol and inorganic acid
(2) Second step of washing the mixture obtained in the first step
(3) A third step of mixing the desalted gel obtained in the second step, silica sol, and a lithium compound
(4) a fourth step of heating and/or washing the mixture obtained in the third step;

第1工程に用いるニオブ酸アンモニウムゾルは、上記第一製法で説明したものと同じものである。無機酸の使用量は、第2工程において目的とするアンモニア除去量に応じて適宜設定すればよいが、目安を示すと、無機酸/Nb2O5(モル比)=0.5~2の範囲である。無機酸の添加量が多くなるに従い、ゲル状を呈する傾向にある。無機酸の種類としては、塩酸、硝酸、硫酸等が例示でき、これらのうち塩酸が特に好ましい。ニオブ酸アンモニウムゾルと無機酸との混合方法には特に制限はなく、ニオブ酸アンモニウムゾルに無機酸を添加しても、その逆であっても構わない。 The ammonium niobate sol used in the first step is the same as that described in the first production method. The amount of inorganic acid used may be appropriately set according to the desired amount of ammonia to be removed in the second step. be. As the amount of inorganic acid added increases, the composition tends to become gel-like. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc. Of these, hydrochloric acid is particularly preferred. The method of mixing the ammonium niobate sol and the inorganic acid is not particularly limited, and the inorganic acid may be added to the ammonium niobate sol or vice versa.

第2工程の洗浄は、アンモニアが除去できれば洗浄方法に特に制限はないが、好ましくは水を添加しながらの限外ろ過である。洗浄方法や洗浄条件を最適化すれば、本発明のゾル中のアンモニア含有量を検出限界以下とすることも不可能ではないが、少なくともNH3/Nb2O5(モル比)が0.5未満となるまで洗浄することが好ましい。洗浄によって、脱塩でき、またゲル化が生じるので、第2工程の洗浄によって脱塩ゲルが得られる。 The washing in the second step is not particularly limited as long as ammonia can be removed, but ultrafiltration while adding water is preferable. If the washing method and washing conditions are optimized, it is not impossible to reduce the ammonia content in the sol of the present invention to below the detection limit, but at least the NH 3 /Nb 2 O 5 (molar ratio) should be less than 0.5. It is preferable to wash until the Washing enables desalting and also causes gelation, so washing in the second step yields a desalted gel.

第3工程では、脱塩ゲルとシリカゾルとリチウム化合物とを混合する。シリカゾルとリチウム化合物の形態については、(i)シリカゾルとリチウム化合物とをそれぞれ混合する形態、(ii)シリカゾルとリチウム化合物とを予め混合した形態、(iii)ケイ酸リチウムの形態、が挙げられるが、いずれの形態であってもよい。 In the third step, the desalted gel, silica sol and lithium compound are mixed. Examples of the form of silica sol and lithium compound include (i) a form in which silica sol and lithium compound are mixed, (ii) a form in which silica sol and lithium compound are mixed in advance, and (iii) a form of lithium silicate. , may be in any form.

ここで、(i)形態と(ii)形態に用いる原料について、説明する。
シリカゾルは、水性シリカゾルであることが好ましい。また、一般に市販されているものとして、例えば、日産化学工業(株)製スノーテックスシリーズ、日揮触媒化成(株)製Cataloidシリーズ、日本化学工業(株)製シリカドールシリーズ等が挙げられる。
リチウム化合物の例は、水酸化リチウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム等であり、好ましくは水酸化リチウムである。リチウム化合物は、水溶液であることが好ましい。
Here, raw materials used in the (i) and (ii) modes will be described.
The silica sol is preferably an aqueous silica sol. Examples of commercially available products include the Snowtex series manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., the Cataloid series manufactured by JGC Shokubai Kasei Co., Ltd., and the Silidol series manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.
Examples of lithium compounds are lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate and the like, preferably lithium hydroxide. Preferably, the lithium compound is an aqueous solution.

(i)形態では、シリカゾルとリチウム化合物を同時に混合してもよいが、シリカゾル、リチウム化合物の順が好ましい。
(ii)形態では、シリカゾルとリチウム化合物とを単に混合したものを用いてもよいし、混合後に加熱してコロイダルシリカを溶解させたものを用いてもよい。
(iii)形態では、上記第一製法の第1工程と同じ種類のケイ酸リチウムを用いることができる。
In form (i), the silica sol and the lithium compound may be mixed at the same time, but the order of silica sol and lithium compound is preferred.
In form (ii), a silica sol and a lithium compound may be simply mixed, or a mixture obtained by heating to dissolve colloidal silica may be used.
In form (iii), the same type of lithium silicate as in the first step of the first production method can be used.

第3工程の一態様として、脱塩ゲルとシリカゾルを混合した後に加熱し、その後にリチウム化合物を添加する態様が挙げられる。当該態様も第3工程の範疇に含まれるものとする。当該態様における加熱は、上記第一製法の第2工程の加熱と同様の方法を実施すればよい。 As one aspect of the third step, there is an aspect in which the desalted gel and the silica sol are mixed and then heated, and then the lithium compound is added. This aspect is also included in the category of the third step. The heating in this embodiment may be carried out in the same manner as the heating in the second step of the first manufacturing method.

第4工程における加熱及び/又は洗浄処理は、上記第一製法の第2工程と同様の方法を実施すればよい。 The heating and/or washing treatment in the fourth step may be carried out in the same manner as in the second step of the first manufacturing method.

第4工程の後に、必要に応じて、ろ過工程、濃度調整工程を設けてもよい。 After the fourth step, a filtration step and a concentration adjustment step may be provided as necessary.

本発明のゾルのNb濃度は、例えば、0.5~30質量%の範囲が好ましい。下限値は、製造上・輸送上の経済的な観点から、2質量%であることがより好ましく、さらに好ましくは3質量%であり、さらにより好ましくは4質量%である。上限値の30質量%は、高粘度化によるハンドリング性の低下を回避する観点から設定したものである。製造上及び利用上の利便性を鑑みると、上限値は、20質量%であることがより好ましく、さらに好ましくは15質量%である。 The Nb concentration of the sol of the present invention is preferably in the range of 0.5 to 30% by mass, for example. The lower limit value is more preferably 2% by mass, still more preferably 3% by mass, and even more preferably 4% by mass, from the economical viewpoint of production and transportation. The upper limit of 30% by mass is set from the viewpoint of avoiding a drop in handleability due to an increase in viscosity. In consideration of convenience in terms of production and use, the upper limit is more preferably 20% by mass, and even more preferably 15% by mass.

本発明のゾルを濃度調整する場合は、ゾルとしての安定状態が保たれる範囲において常法によって実施すればよく、例えば、加熱濃縮、減圧濃縮等による濃縮、水による希釈等が挙げられる。 When adjusting the concentration of the sol of the present invention, it may be carried out by a conventional method as long as the sol is kept stable, and examples thereof include concentration by heating, concentration under reduced pressure, and dilution with water.

本発明のゾルは、ハンドリング性が高いことから各種用途に好適に使用することができる。一例としては、本発明のゾルを含有してなる透明薄膜形成用塗布液、二次電池、電子材料等の添加剤等が挙げられる。透明薄膜形成用塗布液の作製にあたり、本発明のゾルを親水性溶媒と混合することもできる。当該塗布液には、各種添加剤、例えば、樹脂エマルションなどの高分子化合物や、シリカゾル、シランカップリング剤などのシリカ化合物、界面活性剤、光触媒活性を有する酸化物ゾルなどを必要に応じて添加してもよい。 The sol of the present invention can be suitably used for various purposes due to its high handleability. Examples thereof include a coating liquid for forming a transparent thin film containing the sol of the present invention, a secondary battery, an additive for electronic materials, and the like. The sol of the present invention can also be mixed with a hydrophilic solvent in preparing a coating liquid for forming a transparent thin film. Various additives such as polymer compounds such as resin emulsions, silica compounds such as silica sol and silane coupling agents, surfactants, and oxide sols having photocatalytic activity are added to the coating liquid as necessary. You may

以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.

(ニオブ酸アンモニウムゾル)
ニオブ酸アンモニウムゾルとして、多木化学(株)製の「バイラール Nb-G6000」(Nb=4.3質量%、pH8.8、NH3/Nb(モル比)=0.6)を用いた。
(ammonium niobate sol)
As the ammonium niobate sol, "Viral Nb-G6000" (Nb=4.3 mass %, pH 8.8, NH 3 /Nb (molar ratio)=0.6) manufactured by Taki Chemical Co., Ltd. was used.

〔実施例1~3〕
撹拌下のニオブ酸アンモニウムゾル300gに、日本化学工業株式会社製「珪酸リチウム35」(SiO2=21.1質量%、Li2O=2.9質量%、Si/Li(モル比)=1.8)又は「珪酸リチウム45」(SiO2=21.2質量%、Li2O=2.4質量%、Si/Li(モル比)=2.2)を添加した(ケイ酸リチウムの種類及び各原料の添加量は表1の組成となるように設計した)。次に、得られた液を90℃で3時間加熱した。最後に、夾雑物を除去する目的でろ過をした後、必要な場合は適当量の水添加による濃度調整をおこなって、ニオブをNbとして4.3質量%含有した、リチウム及びケイ酸で安定化されたニオブ酸ゾルを得た。
なお、以下の実施例でも同様であるが、加熱は開放下で行い、適宜水を添加することで所定の濃度に調整しながらおこなった。
[Examples 1 to 3]
To 300 g of ammonium niobate sol under stirring, "lithium silicate 35" (SiO 2 =21.1% by mass, Li 2 O=2.9% by mass, Si/Li (molar ratio) = 1.8) manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd. or "silicic acid Lithium 45” (SiO 2 = 21.2% by mass, Li 2 O = 2.4% by mass, Si/Li (molar ratio) = 2.2) was added (the type of lithium silicate and the amount of each raw material added are the compositions shown in Table 1). designed to be). The resulting liquid was then heated at 90° C. for 3 hours. Finally, after filtering for the purpose of removing contaminants, the concentration was adjusted by adding an appropriate amount of water if necessary, and the material was stabilized with lithium and silicic acid containing 4.3% by mass of niobium as Nb. A niobate sol was obtained.
As in the following examples, the heating was carried out in the open, and water was added as appropriate to adjust the concentration to a predetermined level.

表2に、得られたゾルの物性値を示した。
なお、以下の分析を含め、ゾルは有姿で分析に供した。
・ヘイズ、全光線透過率:日本電色工業(株)製のヘーズメーター「COH7700」を用い、波長400~700nm(10nm間隔)、光路長10mmの条件で測定した。
Table 2 shows physical properties of the obtained sol.
In addition, the sol was used for the analysis as it was, including the following analysis.
Haze, total light transmittance: Measured using a haze meter "COH7700" manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. under the conditions of a wavelength of 400 to 700 nm (10 nm intervals) and an optical path length of 10 mm.

〔実施例4〕
ニオブ酸アンモニウムゾル1000gをイオン交換水でNb2O5=1.0質量%まで希釈後、5%塩酸をHCl/ Nb2O5(モル比)=1.5となるように添加した後、限外ろ過装置を用いてろ過洗浄を行い、脱塩ゲルを得た。次に、脱塩ゲルにシリカゾルとして日産化学工業(株)製スノーテックスST-C(以下「ST-C」という)をSi/Nb(モル比)=1.0となるように添加した。次いで、5質量%水酸化リチウム水溶液をLi/Nb(モル比)=1.0となるように添加し、90℃で3時間加熱した。最後に、夾雑物を除去する目的でろ過をした後、必要な場合は適当量の水添加による濃度調整をおこなって、ニオブをNbとして4.3質量%含有した、リチウム及びケイ酸で安定化されたニオブ酸ゾルを得た。
[Example 4]
After diluting 1000 g of ammonium niobate sol with deionized water to Nb 2 O 5 =1.0% by mass, 5% hydrochloric acid was added so that HCl/Nb 2 O 5 (molar ratio) = 1.5, and then ultrafiltration equipment to obtain a desalted gel. Next, Snowtex ST-C manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. (hereinafter referred to as “ST-C”) was added as silica sol to the desalted gel so that Si/Nb (molar ratio)=1.0. Next, a 5% by mass lithium hydroxide aqueous solution was added so that Li/Nb (molar ratio)=1.0, and the mixture was heated at 90° C. for 3 hours. Finally, after filtering for the purpose of removing contaminants, the concentration was adjusted by adding an appropriate amount of water if necessary, and the material was stabilized with lithium and silicic acid containing 4.3% by mass of niobium as Nb. A niobate sol was obtained.

〔実施例5〕
シリカゾルとしてST-Cの代わりに日揮触媒化成(株)製Cataloid SN(以下「SN」という)をSi/Nb(モル比)=1.0となるように添加した以外は、実施例4と同様にして、ニオブをNbとして4.3質量%含有した、リチウム及びケイ酸で安定化されたニオブ酸ゾルを得た。
[Example 5]
In the same manner as in Example 4, except that Cataloid SN (hereinafter referred to as "SN") manufactured by JGC Shokubai Kasei Co., Ltd. was added as silica sol instead of ST-C so that Si / Nb (molar ratio) = 1.0. , a lithium- and silicic acid-stabilized niobate sol containing 4.3% by mass of niobium as Nb was obtained.

〔実施例6〕
実施例4と同様にして得られた脱塩ゲルに、シリカゾルとしてST-CをSi/Nb(モル比)=1.0となるように添加した後、90℃で3時間加熱した。次に、5質量%水酸化リチウム水溶液をLi/Nb(モル比)=1.0となるように添加し、90℃で3時間加熱した。最後に、夾雑物を除去する目的でろ過をした後、必要な場合は適当量の水添加による濃度調整をおこなって、ニオブをNbとして4.3質量%含有した、リチウム及びケイ酸で安定化されたニオブ酸ゾルを得た。
[Example 6]
After adding ST-C as silica sol to the desalted gel obtained in the same manner as in Example 4 so that Si/Nb (molar ratio)=1.0, the mixture was heated at 90° C. for 3 hours. Next, a 5% by mass lithium hydroxide aqueous solution was added so that Li/Nb (molar ratio)=1.0, and the mixture was heated at 90° C. for 3 hours. Finally, after filtering for the purpose of removing contaminants, the concentration was adjusted by adding an appropriate amount of water if necessary, and the material was stabilized with lithium and silicic acid containing 4.3% by mass of niobium as Nb. A niobate sol was obtained.

〔実施例7〕
シリカゾルとしてST-Cの代わりにSNをSi/Nb(モル比)=1.0となるように添加した以外は、実施例6と同様にして、ニオブをNbとして4.3質量%含有した、リチウム及びケイ酸で安定化されたニオブ酸ゾルを得た。
[Example 7]
Lithium and silicic acid containing 4.3% by mass of niobium as Nb in the same manner as in Example 6, except that SN was added instead of ST-C as silica sol so that Si / Nb (molar ratio) = 1.0 A stabilized niobic acid sol was obtained.

〔実施例8〕
シリカゾルとしてST-Cを用い、これに5質量%水酸化リチウム水溶液をSi/Li(モル比)=1.0となるように添加し、50℃で5時間加熱した後、1晩室温下で放置することにより、pH12.6の無色透明なケイ酸リチウム水溶液Aを得た。
実施例4と同様にして得られた脱塩ゲルに、ケイ酸リチウム水溶液AをSi/Nb(モル比)=1.0、Li/Nb(モル比)=1.0となるように添加し、90℃で3時間加熱した。最後に、夾雑物を除去する目的でろ過をした後、必要な場合は適当量の水添加による濃度調整をおこなって、ニオブをNbとして4.3質量%含有した、リチウム及びケイ酸で安定化されたニオブ酸ゾルを得た。
[Example 8]
Using ST-C as silica sol, add 5% by mass lithium hydroxide aqueous solution to Si/Li (molar ratio) = 1.0, heat at 50°C for 5 hours, and leave at room temperature overnight. Thus, a colorless and transparent lithium silicate aqueous solution A having a pH of 12.6 was obtained.
Lithium silicate aqueous solution A was added to the desalted gel obtained in the same manner as in Example 4 so that Si/Nb (molar ratio) = 1.0 and Li/Nb (molar ratio) = 1.0. Heated for 3 hours. Finally, after filtering for the purpose of removing contaminants, the concentration was adjusted by adding an appropriate amount of water if necessary, and the material was stabilized with lithium and silicic acid containing 4.3% by mass of niobium as Nb. A niobate sol was obtained.

〔実施例9〕
シリカゾルとしてSNを用い、これに5質量%水酸化リチウム水溶液をSi/Li(モル比)=1.0となるように添加し、50℃で5時間加熱した後、1晩室温下で放置することにより、pH11.3の無色透明なケイ酸リチウム水溶液Bを得た。
ケイ酸リチウム水溶液Aの代わりにケイ酸リチウム水溶液BをSi/Nb(モル比)=1.0、Li/Nb(モル比)=1.0となるように添加した以外は、実施例8と同様にして、ニオブをNbとして4.3質量%含有した、リチウム及びケイ酸で安定化されたニオブ酸ゾルを得た。
[Example 9]
Using SN as a silica sol, a 5% by mass lithium hydroxide aqueous solution was added so that Si/Li (molar ratio) = 1.0, heated at 50°C for 5 hours, and left at room temperature overnight. , a colorless and transparent lithium silicate aqueous solution B having a pH of 11.3 was obtained.
In the same manner as in Example 8, except that instead of the lithium silicate aqueous solution A, the lithium silicate aqueous solution B was added so that Si/Nb (molar ratio) = 1.0 and Li/Nb (molar ratio) = 1.0. A niobate sol stabilized with lithium and silicic acid containing 4.3% by mass of niobium as Nb was obtained.

実施例4~9で得られたゾルの物性について、上記と同様にして測定した結果を表3に示した。 Table 3 shows the physical properties of the sols obtained in Examples 4 to 9, which were measured in the same manner as described above.

実施例1~9で得られたいずれのゾルも、25℃で1ヶ月間保存したところ、沈殿物の発生は認められず、保存安定性を有していることが確認された。 When all the sols obtained in Examples 1 to 9 were stored at 25° C. for one month, no precipitation was observed, confirming storage stability.

Claims (4)

分散安定化剤としてリチウム及びケイ酸を含有した、リチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾル。 A lithium-silicic acid-stabilized niobate sol containing lithium and silicic acid as dispersion stabilizers. Li/Nb(モル比)が0.25~2.0の範囲である、請求項1記載のリチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾル。 2. The lithium-silicic acid stable niobate sol according to claim 1, wherein Li/Nb (molar ratio) is in the range of 0.25 to 2.0. (1)ニオブ酸アンモニウムゾルとケイ酸リチウムとを混合する第1工程
(2)第1工程で得られた混合物を加熱及び/又は洗浄処理する第2工程
を含む、分散安定化剤としてリチウム及びケイ酸を含有した、リチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾルの製造方法。
(1) First step of mixing ammonium niobate sol and lithium silicate
(2) A method for producing a lithium-silicic acid-stabilized niobate sol containing lithium and silicic acid as dispersion stabilizers, comprising a second step of heating and/or washing the mixture obtained in the first step. .
(1)ニオブ酸アンモニウムゾルと無機酸とを混合する第1工程
(2)第1工程で得られた混合物を洗浄する第2工程
(3)第2工程で得られた脱塩ゲルとシリカゾルとリチウム化合物とを混合する第3工程
(4)第3工程で得られた混合物を加熱及び/又は洗浄処理する第4工程
を含む、分散安定化剤としてリチウム及びケイ酸を含有した、リチウム-ケイ酸安定型ニオブ酸ゾルの製造方法。
(1) First step of mixing ammonium niobate sol and inorganic acid
(2) Second step of washing the mixture obtained in the first step
(3) A third step of mixing the desalted gel obtained in the second step, silica sol, and a lithium compound
(4) A method for producing a lithium-silicic acid-stabilized niobate sol containing lithium and silicic acid as dispersion stabilizers, comprising a fourth step of heating and/or washing the mixture obtained in the third step. .
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