JP2799425B2 - Method for producing porous ceramic membrane - Google Patents

Method for producing porous ceramic membrane

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JP2799425B2
JP2799425B2 JP5341562A JP34156293A JP2799425B2 JP 2799425 B2 JP2799425 B2 JP 2799425B2 JP 5341562 A JP5341562 A JP 5341562A JP 34156293 A JP34156293 A JP 34156293A JP 2799425 B2 JP2799425 B2 JP 2799425B2
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博史 垰田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、表面に孔径の揃った細
孔を有するセラミックス多孔質薄膜及びその製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a porous ceramic thin film having pores with uniform pore diameters on its surface and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで、空隙や細孔を持つセラミック
ス材料、すなわち、セラミックス多孔体材料として、
1)ゼオライトやシリカゲルのような内部細孔含有粉
末、2)細孔を持つ粉体を焼結して製造するアルミナ磁
器やガラスフィルターなどの焼結体、3)ガラスを化学
処理あるいは穿孔により製造する多孔質ガラス、4)ガ
ラス繊維やチタン酸カリウム繊維などの繊維凝集体、
5)泡ガラスや気泡コンクリートなどの発泡体が知られ
ている(柳田博明、「セラミックスの科学」、技報堂出
版、p109 (1981))。しかし、これらは全てバルクであ
り、セラミックスの多孔質膜、特に多孔質薄膜の製造は
従来、非常に難しく、孔径の揃った細孔を有する多孔質
薄膜の製造となると、ほとんど不可能であった。また、
PVDやCVD、スパッタリングなどの方法や、金属を
陽極酸化する方法もあるが、これらの方法はコストがか
かったり、大きな面積のものを作るのが難しかったり、
細孔の制御が困難だったり、使用できる金属が限られて
いて製造できるセラミックスが限られるなどの問題があ
った。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a ceramic material having voids and pores, that is, a ceramic porous material,
1) A powder containing internal pores such as zeolite or silica gel, 2) A sintered body such as alumina porcelain or a glass filter produced by sintering powder having pores, 3) A glass is produced by chemical treatment or perforation Porous glass, 4) fiber aggregates such as glass fiber and potassium titanate fiber,
5) Foams such as foam glass and cellular concrete are known (Yanagida Hiroaki, "Science of Ceramics", Gihodo Shuppan, p109 (1981)). However, these are all bulk materials, and the production of porous films of ceramics, especially porous thin films, has conventionally been very difficult, and it has been almost impossible to produce porous thin films having pores with uniform pore sizes. . Also,
There are also methods such as PVD, CVD, and sputtering, and methods of anodizing metal, but these methods are costly, and it is difficult to make a large area,
There have been problems such as difficulty in controlling the pores, limited useable metals, and limited ceramics that can be manufactured.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
み、表面に孔径の揃った細孔を有し、触媒や触媒担体、
吸着材料、脱臭・消臭材料、徐放性材料などとして優れ
た特性を有するセラミックス多孔質薄膜及びその簡便で
経済的な製造方法の提供を目的とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In view of the above, the present invention has pores having a uniform pore diameter on the surface, and a catalyst, a catalyst carrier,
It is an object of the present invention to provide a porous ceramic thin film having excellent characteristics as an adsorbing material, a deodorizing / deodorizing material, a sustained-release material, and the like, and a simple and economical production method thereof.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の目的を
達成するため、鋭意研究を重ねた結果、ポリエチレング
リコールまたはポリエチレンオキサイドを添加したセラ
ミックスのゾル溶液を基板にコーティングした後、加熱
焼成することによって、表面に孔径の揃った細孔を有す
るセラミックス多孔質薄膜が製造でき、しかも添加する
ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサイド
の分子量や添加量を変化させることによって細孔の大き
さや分布密度を制御できることを見い出し、本発明をな
すに至った。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, coated a sol solution of ceramics added with polyethylene glycol or polyethylene oxide on a substrate, followed by heating and firing. By doing so, it is possible to produce a porous ceramic thin film having pores with uniform pore sizes on the surface, and to control the size and distribution density of the pores by changing the molecular weight and the amount of polyethylene glycol or polyethylene oxide to be added. Have found the present invention.

【0005】本発明に用いられるセラミックスのゾル溶
液は、超微粒子のセラミックスを水に懸濁させたり、ア
ルコールと金属塩や金属との反応などによって得られる
金属のアルコキシドを加水分解したり、金属のアルコキ
シドに溶解した金属塩を加水分解したりすることによっ
て調製される。その際、モノエタノールアミンやジエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエ
タノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,
N−ジメチルジアミノエタノール、ジイソプロパノール
アミンなどのアルコールアミン類やジエチレングリコー
ルなどのグリコール類を添加すると均一で透明なセラミ
ックスのゾル溶液が得られ、それを用いることによって
耐久性に優れたセラミックス多孔質薄膜を製造すること
ができる。
[0005] The sol solution of ceramics used in the present invention can be prepared by suspending ultrafine ceramics in water, hydrolyzing alkoxides of metals obtained by the reaction of alcohols with metal salts or metals, or the like. It is prepared by hydrolyzing a metal salt dissolved in an alkoxide. At that time, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N,
When alcohol amines such as N-dimethyldiaminoethanol and diisopropanolamine and glycols such as diethylene glycol are added, a uniform and transparent ceramic is obtained.
A sol solution of the ceramics is obtained, and by using the same, a ceramic porous thin film having excellent durability can be manufactured.

【0006】本発明に用いられるセラミックスのゾル溶
液を調製するための金属のアルコキシドとしては、全て
の金属のアルコキシドが用いられるが、特に、Al、
B、Ba、Ca、Cd、Ce、Co、Cr、Cu、F
e、Ge、Hf、In、Li、Mg、Mn、Mo、N
b、Ni、P、Pb、Ru、Si、Sn、Sr、Ta、
Ti、V、W、Y、Zrのアルコキシド及びそれらの混
合物のアルコキシドが挙げられる。また、金属塩として
は、それらの金属の酢酸塩、蓚酸塩、2−エチルヘキサ
ン酸塩、ステアリン酸塩、乳酸塩、アセチル酢酸塩など
の有機酸塩が挙げられる。
As the metal alkoxide for preparing the ceramic sol solution used in the present invention, all metal alkoxides are used.
B, Ba, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, F
e, Ge, Hf, In, Li, Mg, Mn, Mo, N
b, Ni, P, Pb, Ru, Si, Sn, Sr, Ta,
Alkoxides of Ti, V, W, Y, Zr and alkoxides of mixtures thereof can be mentioned. Examples of the metal salts include organic acid salts of these metals, such as acetate, oxalate, 2-ethylhexanoate, stearate, lactate, and acetyl acetate.

【0007】本発明のセラミックス多孔質薄膜は、こう
して得られたセラミックスのゾル溶液にポリエチレング
リコールまたはポリエチレンオキサイドを添加し、ディ
ップコーティング法やスピンコーティング法、塗布法、
スプレー法などによって基板にコーティングした後、加
熱焼成することによって得られる。この際、室温から徐
々に加熱昇温して焼成することが望ましい。また、丈夫
で耐久性に優れたセラミックス多孔質薄膜を得るために
は、ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサ
イドを添加したセラミックスのゾル溶液を薄く均一に塗
布あるいはスプレーあるいはスピンコートしたり、ディ
ップコーティングで引き上げ速度を遅くして引き上げた
りすることによって、セラミックス膜の薄膜を作り、そ
れを加熱焼成し、この作業を繰り返すことによって多層
膜を作製することが望ましい。それにより、厚くて丈夫
で耐久性に優れたセラミックス多孔質薄膜を得ることが
できる。この際、二種類以上の金属のアルコキシドを混
合して加水分解したり、金属のアルコキシドに他の金属
の塩を溶解して加水分解したりして用いることにより、
複合酸化物の多孔質薄膜を製造することができる。ま
た、二種類以上のゾル溶液を用い、それを交互あるいは
順番にコーティングすることにより、異種セラミックス
の多層膜を簡単に製造することができる。
[0007] The ceramic porous thin film of the present invention is obtained by adding polyethylene glycol or polyethylene oxide to the sol solution of the ceramic thus obtained, and applying a dip coating method, a spin coating method, a coating method, or the like.
It is obtained by coating on a substrate by a spray method or the like, followed by heating and baking. At this time, it is desirable to heat and gradually raise the temperature from room temperature to fire. In order to obtain a strong and durable ceramic porous thin film, a ceramic sol solution to which polyethylene glycol or polyethylene oxide is added is thinly and evenly applied, sprayed or spin-coated, or a dip coating is used to increase the pulling speed. It is desirable to form a thin film of the ceramic film by pulling it up at a slow speed, heat and sinter it, and repeat this operation to produce a multilayer film. As a result, a ceramic porous thin film that is thick, strong, and excellent in durability can be obtained. At this time, by mixing and hydrolyzing two or more metal alkoxides, or by dissolving and hydrolyzing a salt of another metal in the metal alkoxide,
A porous thin film of a composite oxide can be manufactured. Further, by using two or more kinds of sol solutions and coating them alternately or sequentially, a multilayer film of different kinds of ceramics can be easily manufactured.

【0008】本発明に用いられるセラミックスのゾル溶
液に添加するポリエチレングリコールまたはポリエチレ
ンオキサイドは、分子量が1000以上のものが好まし
く、その中でも特に、分子量が1000、1500、2
000、3000、6000、8000、11000、
13000、2万、10万、30万、200万、250
万のもの等が好ましい。分子量が1000未満のものを
用いた場合には、出来上がったセラミックス多孔質薄膜
が基板から剥離しやすくなり、きれいで丈夫な膜ができ
ない。
The polyethylene glycol or polyethylene oxide to be added to the ceramic sol solution used in the present invention preferably has a molecular weight of 1,000 or more.
000, 3000, 6000, 8000, 11000,
13,000, 20,000, 100,000, 300,000, 2,000,000, 250
Thousands are preferred. When the one having a molecular weight of less than 1,000 is used, the resulting ceramic porous thin film is easily peeled off from the substrate, and a clean and strong film cannot be obtained.

【0009】本発明に用いられるセラミックスのゾル溶
液に添加するポリエチレングリコールまたはポリエチレ
ンオキサイドの量は、その溶解度以下であることが好ま
しい。溶解度以上に添加した場合には、孔径の揃った細
孔にならず、また、きれいな膜ができない。
The amount of polyethylene glycol or polyethylene oxide added to the ceramic sol solution used in the present invention is preferably not more than its solubility. When added in excess of the solubility, the pores do not become uniform in size and a clean film cannot be formed.

【0010】本発明のセラミックス多孔質薄膜の表面の
細孔径の大きさや細孔分布の密度は、ポリエチレングリ
コールまたはポリエチレンオキサイドの添加量や分子量
を変えることによって制御することができる。添加量を
少なくしたり、分子量の小さいものを使用した場合には
小さな細孔が揃ったセラミックス多孔質薄膜が、添加量
を多くしたり、分子量の大きなものを使用した場合には
大きな細孔が揃ったセラミックス多孔質薄膜が得られ
る。そして、添加量が少ない場合には細孔の分布の密度
のまばらなセラミックス多孔質薄膜が、添加量が多い場
合には細孔の分布が密なセラミックス多孔質薄膜が得ら
れる。また、分子量分布の広いポリエチレングリコール
またはポリエチレンオキサイドを添加した場合には、色
々な孔径の細孔が混ざったセラミックス多孔質薄膜が得
られる。
The size of the pore diameter and the density of the pore distribution on the surface of the ceramic porous thin film of the present invention can be controlled by changing the amount of addition or molecular weight of polyethylene glycol or polyethylene oxide. A ceramic porous thin film with small pores aligned when the addition amount is small or a small molecular weight is used, and large pores when a large addition amount or a large molecular weight is used. A uniform ceramic porous thin film can be obtained. When the addition amount is small, a ceramic porous thin film having a sparse distribution of pores is obtained, and when the addition amount is large, a ceramic porous thin film having a fine pore distribution is obtained. Further, when polyethylene glycol or polyethylene oxide having a wide molecular weight distribution is added, a ceramic porous thin film in which pores having various pore sizes are mixed can be obtained.

【0011】本発明のセラミックス多孔質薄膜を製造す
る際に使用される基板はガラスやセラミックス、コンク
リート、金属など、焼成温度に耐えられるものであれ
ば、どの様な材質であっても良い。また、その形状も板
状、円筒状、角柱状、円錐状、球状、瓢箪型、ラグビー
ボール型など、どのような形であっても良い。また。基
板が閉じた形であっても、蓋があってもなくてもよく、
円管状や角管状、ファイバー状、さらにはマイクロバル
ーンのような中空の球状であっても良い。
The substrate used for producing the porous ceramic thin film of the present invention may be any material such as glass, ceramics, concrete, and metal, as long as it can withstand the firing temperature. The shape may be any shape such as a plate, a cylinder, a prism, a cone, a sphere, a gourd, and a rugby ball. Also. Even if the substrate is closed, it may or may not have a lid,
It may be a circular tube, a square tube, a fiber, or a hollow sphere such as a microballoon.

【0012】こうして得られた本発明によるセラミック
ス多孔質薄膜は耐久性に優れ、多孔質であるため、触媒
や触媒担体、あるいは特定の分子を処理できる吸着材
料、脱臭・消臭材料、徐放性材料などとして好適であ
る。
The thus obtained porous ceramic thin film according to the present invention has excellent durability and is porous, so that it can be used as an adsorbent, a deodorant / deodorant material capable of treating a catalyst, a catalyst carrier, or a specific molecule, and a sustained release. It is suitable as a material or the like.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の実施例の内で特に代表的なものを以
下に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Among the embodiments of the present invention, particularly representative ones will be described below.

【0014】実施例1 チタンテトライソプロポキシド0.1molを200m
lの無水エタノールで希釈し、攪拌しながら、ジエタノ
ールアミン0.1molと水0.1molを添加し、さ
らに分子量2000のポリエチレングリコール2gを添
加して透明なゾル液を調製し、ディップコーティング法
により2cm角で厚さ1mmの石英ガラス板の表面に酸
化チタン膜をコーティングした。すなわち、このゾル液
に石英ガラス板を浸漬して引き上げ、乾燥した後、焼成
した。これを10回繰り返して石英ガラス板の表面に4
00nmのチタニアの膜を作った。得られたチタニアの
膜の表面を電子顕微鏡で観察したところ、約20nmの
大きさの細孔で覆われていた。
Example 1 0.1 mol of titanium tetraisopropoxide was added to 200 m
After diluting with 1 l of absolute ethanol and stirring, 0.1 mol of diethanolamine and 0.1 mol of water were added, and 2 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 2,000 was further added to prepare a transparent sol solution. The surface of a 1 mm thick quartz glass plate was coated with a titanium oxide film. That is, a quartz glass plate was immersed in this sol solution, pulled up, dried, and fired. This operation was repeated 10 times, and 4
A 00 nm titania film was made. When the surface of the obtained titania film was observed with an electron microscope, it was found to be covered with pores having a size of about 20 nm.

【0015】実施例2 アルミニウムトリイソプロポキシド0.12molを2
00mlのイソプロパノールで希釈し、攪拌しながら、
トリエタノールアミン0.12molと水1molを添
加し、さらに分子量1000のポリエチレングリコール
2.5gを添加して透明なゾル液を調製した。そして、
実施例1と同様にしてディップコーティング法により2
cm角で厚さ1mmの石英ガラス板の表面にコーティン
グし、それを12回繰り返して厚さ500nmのアルミ
ナの多孔質薄膜を作った。得られた膜の表面を電子顕微
鏡で観察したところ、約10nmの大きさの細孔で覆わ
れていた。
Example 2 0.12 mol of aluminum triisopropoxide was added to 2
Dilute with 00 ml isopropanol and, with stirring,
0.12 mol of triethanolamine and 1 mol of water were added, and 2.5 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1,000 was further added to prepare a transparent sol solution. And
In the same manner as in Example 1, dip coating was performed to obtain 2
The surface of a quartz glass plate having a size of 1 cm square and a thickness of 1 mm was coated, and the coating was repeated 12 times to form a porous thin film of alumina having a thickness of 500 nm. Observation of the surface of the obtained film with an electron microscope revealed that the film was covered with pores having a size of about 10 nm.

【0016】実施例3 ジルコニウムテトラn−ブトキシド0.2molを50
0mlの無水エタノールで希釈し、攪拌しながら、ジエ
チレングリコール0.4molと水0.4molを添加
し、さらに分子量2万のポリエチレングリコール0.4
gを添加して透明なゾル液を調製した。そして、実施例
1と同様にして、ディップコーティング法により2cm
角で厚さ1mmの石英ガラス板の表面にコーティング
し、それを7回繰り返して厚さ300nmのジルコニア
の多孔質薄膜を作った。得られた膜の表面を電子顕微鏡
で観察したところ、約350nmの大きさの細孔で覆わ
れていた。
Example 3 0.2 mol of zirconium tetra n-butoxide was added to 50
The mixture was diluted with 0 ml of absolute ethanol, and while stirring, 0.4 mol of diethylene glycol and 0.4 mol of water were added.
g was added to prepare a transparent sol solution. Then, in the same manner as in Example 1, 2 cm was obtained by dip coating.
The surface of a 1 mm-thick quartz glass plate was coated at each corner, and the coating was repeated seven times to form a 300-nm-thick porous zirconia thin film. Observation of the surface of the obtained film with an electron microscope revealed that the film was covered with pores having a size of about 350 nm.

【0017】実施例4 チタンテトライソプロポキシド0.1molとジルコニ
ウムテトラn−ブトキシド0.1molを500mlの
イソプロパノールに加え、攪拌しながら、ジイソプロパ
ノールアミン0.4molと水0.4molを添加し、
さらに分子量3000のポリエチレングリコール4gを
添加して透明なゾル液を調製した。そして、実施例1と
同様にして、ディップコーティング法により2cm角で
厚さ1mmの石英ガラス板の表面にコーティングし、そ
れを10回繰り返して厚さ400nmのチタン酸ジルコ
ニウムの多孔質薄膜を作った。得られた膜の表面を電子
顕微鏡で観察したところ、約30nmの大きさの細孔で
覆われていた。
Example 4 0.1 mol of titanium tetraisopropoxide and 0.1 mol of zirconium tetra-n-butoxide were added to 500 ml of isopropanol, and while stirring, 0.4 mol of diisopropanolamine and 0.4 mol of water were added.
Further, 4 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 3000 was added to prepare a transparent sol solution. Then, in the same manner as in Example 1, the surface of a 2 cm square quartz glass plate having a thickness of 1 mm was coated by a dip coating method, and the coating was repeated ten times to form a porous thin film of zirconium titanate having a thickness of 400 nm. . Observation of the surface of the obtained film with an electron microscope revealed that the film was covered with pores having a size of about 30 nm.

【0018】実施例5 チタンテトライソプロポキシド0.1molと酢酸鉛・
3水塩0.1molを250mlのイソプロパノールに
加え、攪拌しながら、ジエタノールアミン0.2mol
と水0.6molを添加し、さらに分子量2000のポ
リエチレングリコール1.6gを添加して透明なゾル液
を調製した。そして、実施例1と同様にして、ディップ
コーティング法により2cm角で厚さ1mmの石英ガラ
ス板の表面にコーティングし、それを10回繰り返して
厚さ600nmのチタン酸鉛の多孔質薄膜を作った。得
られた膜の表面を電子顕微鏡で観察したところ、約10
nmの大きさの細孔で覆われていた。
Example 5 0.1 mol of titanium tetraisopropoxide and lead acetate
0.1 mol of trihydrate is added to 250 ml of isopropanol, and while stirring, 0.2 mol of diethanolamine is added.
And 0.6 mol of water, and 1.6 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 2,000 were further added to prepare a transparent sol solution. Then, in the same manner as in Example 1, the surface of a 2 cm square quartz glass plate having a thickness of 1 mm was coated by a dip coating method, and the coating was repeated ten times to form a porous thin film of lead titanate having a thickness of 600 nm. . When the surface of the obtained film was observed with an electron microscope, it was
It was covered with pores of nm size.

【0019】実施例6 ニオブペンタエトキシド0.2molを500mlの無
水エタノールで希釈し、攪拌しながら、N−エチルジエ
タノールアミン0.4molと水0.4molを添加
し、さらに分子量10万のポリエチレンオキサイド0.
2gを添加して透明なゾル液を調製した。そして、実施
例1と同様にして、ディップコーティング法により2c
m角で厚さ1mmの石英ガラス板の表面にコーティング
し、それを9回繰り返して厚さ400nmの酸化ニオブ
の多孔質薄膜を作った。得られた膜の表面を電子顕微鏡
で観察したところ、約500nmの大きさの細孔で覆わ
れていた。
Example 6 0.2 mol of niobium pentaethoxide was diluted with 500 ml of absolute ethanol, 0.4 mol of N-ethyldiethanolamine and 0.4 mol of water were added thereto with stirring, and polyethylene oxide having a molecular weight of 100,000 was added. .
2 g was added to prepare a transparent sol solution. Then, in the same manner as in Example 1, 2c was formed by dip coating.
The surface of a 1 mm-thick quartz glass plate with m squares was coated and repeated 9 times to form a porous thin film of niobium oxide having a thickness of 400 nm. Observation of the surface of the obtained film with an electron microscope revealed that the film was covered with pores having a size of about 500 nm.

【0020】実施例7 ジルコニウムテトラn−ブトキシド0.1molと酢酸
鉛・3水塩0.1molを500mlのイソプロパノー
ルに加え、攪拌しながら、ジエタノールアミン0.2m
olと水0.6molを添加し、さらに分子量200万
のポリエチレンオキサイド0.1gを添加して透明なゾ
ル液を調製した。そして、実施例1と同様にして、ディ
ップコーティング法により2cm角で厚さ1mmの石英
ガラス板の表面にコーティングし、それを20回繰り返
して厚さ800nmのジルコン酸鉛の多孔質薄膜を作っ
た。得られた膜の表面を電子顕微鏡で観察したところ、
約1100nmの大きさの細孔で覆われていた。
EXAMPLE 7 0.1 mol of zirconium tetra-n-butoxide and 0.1 mol of lead acetate trihydrate were added to 500 ml of isopropanol, and 0.2 ml of diethanolamine was added with stirring.
ol and 0.6 mol of water were added, and 0.1 g of polyethylene oxide having a molecular weight of 2,000,000 was further added to prepare a transparent sol solution. Then, in the same manner as in Example 1, the surface of a 2 cm square quartz glass plate having a thickness of 1 mm was coated by a dip coating method, and the coating was repeated 20 times to form a porous thin film of lead zirconate having a thickness of 800 nm. . When the surface of the obtained film was observed with an electron microscope,
It was covered with pores having a size of about 1100 nm.

【0021】実施例8 チタンテトライソプロポキシド0.1molとジルコニ
ウムテトラn−ブトキシド0.1molと酢酸鉛・3水
塩0.2molを500mlのイソプロパノールに加
え、攪拌しながら、ジエタノールアミン0.4molと
水1.2molを添加し、さらに分子量20万のポリエ
チレンオキサイド0.2gを添加して透明なゾル液を調
製した。そして、実施例1と同様にして、ディップコー
ティング法により2cm角で厚さ1mmの石英ガラス板
の表面にコーティングし、それを15回繰り返して厚さ
600nmのチタン酸ジルコン酸鉛の多孔質薄膜を作っ
た。得られた膜の表面を電子顕微鏡で観察したところ、
約800nmの大きさの細孔で覆われていた。
Example 8 0.1 mol of titanium tetraisopropoxide, 0.1 mol of zirconium tetra-n-butoxide and 0.2 mol of lead acetate trihydrate were added to 500 ml of isopropanol, and while stirring, 0.4 mol of diethanolamine and water were added. 1.2 mol was added, and 0.2 g of polyethylene oxide having a molecular weight of 200,000 was further added to prepare a transparent sol solution. Then, in the same manner as in Example 1, a 2 cm square quartz glass plate having a thickness of 1 mm is coated by a dip coating method, and the coating is repeated 15 times to form a porous thin film of lead zirconate titanate having a thickness of 600 nm. Had made. When the surface of the obtained film was observed with an electron microscope,
It was covered with pores having a size of about 800 nm.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は以上説明したように、表面に孔
径の揃った細孔を有するセラミックス多孔質薄膜及びそ
の簡便で経済的な製造方法の提供を目的としたものであ
る。ポリエチレングリコールまたはポリエチレンオキサ
イドを添加したセラミックスのゾル溶液を基板にコーテ
ィングした後、加熱焼成するという簡便な方法によっ
て、表面に孔径の揃った細孔を有するセラミックス多孔
質薄膜が製造でき、しかも添加するポリエチレングリコ
ールまたはポリエチレンオキサイドの分子量や添加量を
変化させることによって細孔の大きさや分布密度を容易
に制御できる。この方法によれば、従来の方法では不可
能であったナノオーダーの極めて薄いセラミックス多孔
質膜の作製が可能であり、しかも望み通りの細孔の大き
さや分布密度を持ったセラミックス多孔質膜を作製でき
る。そして、それを重ねた三次元構造を持ったセラミッ
クス多孔質薄膜の作製も可能であり、二種類以上の金属
のアルコキシドを混合して加水分解したり、金属のアル
コキシドに他の金属の塩を溶解して加水分解したりして
用いたり、二種類以上のゾル溶液を用いたりすることに
よって、複合酸化物の多孔質薄膜や異種セラミックスの
多層膜を簡単に製造することができる。さらに、この方
法は従来の方法に比べ、焼結温度が低くて済むため、省
エネルギーで経済的である。得られたセラミックス多孔
質薄膜は耐熱性や耐久性に優れ、触媒や触媒担体、ある
いは特定の分子を処理できる吸着材料、脱臭・消臭材
料、徐放性材料などに好適で、幅広い分野に適用され得
るため、産業への波及効果が大きい。
As described above, an object of the present invention is to provide a ceramic porous thin film having pores with uniform pore sizes on the surface and a simple and economical method for producing the same. A simple method of coating a substrate with a sol solution of ceramics to which polyethylene glycol or polyethylene oxide has been added, followed by heating and firing, can produce a ceramic porous thin film having pores with uniform pores on the surface, and the polyethylene to be added. The pore size and distribution density can be easily controlled by changing the molecular weight or the amount of glycol or polyethylene oxide added. According to this method, it is possible to produce an extremely thin ceramic porous film of nano order, which was impossible with the conventional method, and to obtain a ceramic porous film having a desired pore size and distribution density. Can be made. It is also possible to produce a ceramic porous thin film with a three-dimensional structure by stacking them, mixing two or more types of metal alkoxides and hydrolyzing them, or dissolving salts of other metals in metal alkoxides. By using the sol solution or by using two or more kinds of sol solutions, it is possible to easily produce a porous thin film of a composite oxide or a multilayer film of different kinds of ceramics. Furthermore, this method requires a lower sintering temperature than conventional methods, and is therefore energy saving and economical. The resulting ceramic porous thin film has excellent heat resistance and durability, and is suitable for catalysts, catalyst carriers, adsorbents capable of treating specific molecules, deodorant / deodorant materials, sustained-release materials, etc. Can have a large ripple effect on the industry.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ポリエチレングリコールまたはポリエチ
レンオキサイドを添加したセラミックスのゾル溶液を基
板にコーティングした後、加熱焼成することを特徴とす
るセラミックス多孔質薄膜の製造方法。
1. A method for producing a ceramic porous thin film, comprising coating a substrate with a sol solution of ceramics to which polyethylene glycol or polyethylene oxide is added, followed by heating and firing.
【請求項2】 ポリエチレングリコールまたはポリエチ
レンオキサイドとして分子量が1000以上のものを用
いることを特徴とする請求項1記載のセラミックス多孔
質薄膜の製造方法。
2. The method for producing a porous ceramic thin film according to claim 1 , wherein a polyethylene glycol or polyethylene oxide having a molecular weight of 1,000 or more is used.
【請求項3】 セラミックスのゾル溶液に対するポリエ
チレングリコールまたはポリエチレンオキサイドの添加
量がその溶解度以下であることを特徴とする請求項1記
のセラミックス多孔質薄膜の製造方法。
3. A process according to claim 1 Symbol the addition amount of the polyethylene glycol or polyethylene oxide for the sol solution of the ceramic is equal to or less than its solubility
Method of manufacturing a ceramic porous membrane of the mounting.
【請求項4】 セラミックスのゾル溶液がセラミックス
のアルコキシドとアルコールアミン類またはグリコール
類から調製されたものであることを特徴とする請求項1
記載の酸化チタン多孔質薄膜光触媒の製造方法。
4. The method of claim, wherein the sol solution ceramics are those prepared from alkoxide and alcohol amines or glycols ceramics 1
The method for producing a titanium oxide porous thin film photocatalyst according to the above.
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