JP3409294B2 - 酸化物粉末の製造方法 - Google Patents
酸化物粉末の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素欠陥を有する
ＣｅＯ2 −ＺｒＯ2 、ＳｎＯ2 、ＭｎＯ2 等の酸化物お
よびその化合物（上記金属を含む複合酸化物）粉末を製
造する方法に関する。
ＣｅＯ2 −ＺｒＯ2 、ＳｎＯ2 、ＭｎＯ2 等の酸化物お
よびその化合物（上記金属を含む複合酸化物）粉末を製
造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物粉末を製造する方法とし
て、金属塩の溶液または懸濁液を噴霧し、その後噴霧液
滴を加熱することにより金属塩を乾燥し、さらに高熱に
加熱して酸化物に変化させる方法がある。この方法で
は、得られる粉末の仮焼、粉砕を必要としない利点があ
る。また特開平２−５９４０５号公報には、噴霧焙焼法
において、噴霧液滴の加熱を低温、中温、高温の３段階
に分けることにより組成の均一な複合酸化物が得られる
ことが記載されている。
て、金属塩の溶液または懸濁液を噴霧し、その後噴霧液
滴を加熱することにより金属塩を乾燥し、さらに高熱に
加熱して酸化物に変化させる方法がある。この方法で
は、得られる粉末の仮焼、粉砕を必要としない利点があ
る。また特開平２−５９４０５号公報には、噴霧焙焼法
において、噴霧液滴の加熱を低温、中温、高温の３段階
に分けることにより組成の均一な複合酸化物が得られる
ことが記載されている。
【０００３】また、特開平７−８１９０５号公報には、
酸化物となる原料を溶解した溶液を可燃性液体中に懸濁
したサスペンション、乳濁したエマルジョンを噴霧する
と共に酸化雰囲気で加熱することにより酸化物粉末を製
造する方法の開示がある。Ｊ．Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １
５１．１６８〜１７７（１９９５）には、セリア−ジル
コニア系の酸化物粉末を高温反応で生成し、その後急冷
して格子欠陥（酸素欠陥）を有する粉末を製造したこと
が報告されている。この方法では粉末を急冷する方法と
して、反応物を水中に滴下するため、粉末の回収工程が
必要となる。
酸化物となる原料を溶解した溶液を可燃性液体中に懸濁
したサスペンション、乳濁したエマルジョンを噴霧する
と共に酸化雰囲気で加熱することにより酸化物粉末を製
造する方法の開示がある。Ｊ．Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １
５１．１６８〜１７７（１９９５）には、セリア−ジル
コニア系の酸化物粉末を高温反応で生成し、その後急冷
して格子欠陥（酸素欠陥）を有する粉末を製造したこと
が報告されている。この方法では粉末を急冷する方法と
して、反応物を水中に滴下するため、粉末の回収工程が
必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の技術
の問題点に鑑みてなされたものであり、化学量論組成よ
り酸素不足の酸化物粉末、複合酸化物粉末を製造するこ
とを目的とする。
の問題点に鑑みてなされたものであり、化学量論組成よ
り酸素不足の酸化物粉末、複合酸化物粉末を製造するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の酸化物粉末の製
造方法は、複数の価数をとりうる金属元素および該金属
元素の化合物のうちの少なくとも一方よりなる原料を含
む可燃性液体を噴霧燃焼して上記原料を加熱することに
より上記金属元素の酸化物よりなる粉末を製造する方法
において、上記原料を含む可燃性液体を噴霧燃焼する際
の雰囲気中の酸素量が下記の第１の酸素量と第２の酸素
量との合計量よりも少なくなるように該雰囲気中に供給
する酸素量を制御することを特徴とする。
造方法は、複数の価数をとりうる金属元素および該金属
元素の化合物のうちの少なくとも一方よりなる原料を含
む可燃性液体を噴霧燃焼して上記原料を加熱することに
より上記金属元素の酸化物よりなる粉末を製造する方法
において、上記原料を含む可燃性液体を噴霧燃焼する際
の雰囲気中の酸素量が下記の第１の酸素量と第２の酸素
量との合計量よりも少なくなるように該雰囲気中に供給
する酸素量を制御することを特徴とする。
【０００６】第１の酸素量：上記可燃性液体が完全燃焼
するに要する酸素量。 第２の酸素量：上記原料が室温の大気中で最も安定な酸
化物に変化するのに要する酸素量。 上記原料を含む可燃性液体を噴霧燃焼する際の雰囲気中
の酸素量は、上記第１の酸素量以上であり、かつ上記第
１の酸素量と上記第２の酸素量の９０％の量との合計量
以下であることが望ましい。また、上記加熱して得られ
た酸化物は合成温度から２００℃まで１０℃／秒以上の
冷却速度で急冷するのが好ましい。さらに、上記金属元
素は、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｅ，Ｚｒ，Ｓｎおよび
Ｐｒの少なくとも１つであるのが望ましい。
するに要する酸素量。 第２の酸素量：上記原料が室温の大気中で最も安定な酸
化物に変化するのに要する酸素量。 上記原料を含む可燃性液体を噴霧燃焼する際の雰囲気中
の酸素量は、上記第１の酸素量以上であり、かつ上記第
１の酸素量と上記第２の酸素量の９０％の量との合計量
以下であることが望ましい。また、上記加熱して得られ
た酸化物は合成温度から２００℃まで１０℃／秒以上の
冷却速度で急冷するのが好ましい。さらに、上記金属元
素は、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｅ，Ｚｒ，Ｓｎおよび
Ｐｒの少なくとも１つであるのが望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の酸化物粉末は、原料が複
数の価数をとりうる金属元素または該金属元素の化合物
であれば、単独の酸化物でも複合酸化物でも製造するこ
とができる。すなわち、上記金属元素の種類は１種類で
も２種類以上でもよい。また、上記金属元素は、酸化さ
れることにより酸化物となるものである。
数の価数をとりうる金属元素または該金属元素の化合物
であれば、単独の酸化物でも複合酸化物でも製造するこ
とができる。すなわち、上記金属元素の種類は１種類で
も２種類以上でもよい。また、上記金属元素は、酸化さ
れることにより酸化物となるものである。
【０００８】上記金属元素が複数の価数をとりうること
により、該金属元素の酸化物が化学量論組成より酸素不
足の状態となりうるものである。この複数の価数をとり
うる金属元素および該金属元素の化合物のうちの少なく
とも一方は、酸化物粉末の原料となるものである。その
中でも金属元素の化合物を原料として用いる方が、取り
扱いが容易であるため好適である。金属元素の化合物と
しては、たとえば、金属塩などが挙げられる。上記金属
塩としては、塩酸塩、硝酸塩、炭酸塩などが挙げられ
る。この金属元素および該金属元素の化合物のうちの少
なくとも一方よりなる原料は有機物等の可燃性液体中に
含有させて使用される。この原料を含む可燃性液体は、
該原料を可燃性液体中に分散あるいは溶解したものでも
よく、あるいは該原料を水などの液体に分散あるいは溶
解したものと可燃性液体と混合したもの（混合液体）で
もよい。この混合液体は、上記原料が水などの液体に可
溶ならばエマルジョン状で、不溶ならば懸濁状態で用い
ることができる。たとえば、上記原料の水溶液に可燃性
の有機物を加えて乳濁化させてエマルジョン状として用
いるのが好ましい。
により、該金属元素の酸化物が化学量論組成より酸素不
足の状態となりうるものである。この複数の価数をとり
うる金属元素および該金属元素の化合物のうちの少なく
とも一方は、酸化物粉末の原料となるものである。その
中でも金属元素の化合物を原料として用いる方が、取り
扱いが容易であるため好適である。金属元素の化合物と
しては、たとえば、金属塩などが挙げられる。上記金属
塩としては、塩酸塩、硝酸塩、炭酸塩などが挙げられ
る。この金属元素および該金属元素の化合物のうちの少
なくとも一方よりなる原料は有機物等の可燃性液体中に
含有させて使用される。この原料を含む可燃性液体は、
該原料を可燃性液体中に分散あるいは溶解したものでも
よく、あるいは該原料を水などの液体に分散あるいは溶
解したものと可燃性液体と混合したもの（混合液体）で
もよい。この混合液体は、上記原料が水などの液体に可
溶ならばエマルジョン状で、不溶ならば懸濁状態で用い
ることができる。たとえば、上記原料の水溶液に可燃性
の有機物を加えて乳濁化させてエマルジョン状として用
いるのが好ましい。
【０００９】また、該金属元素の化合物は、１種で使用
してもよく、また２種以上使用してもよい。このよう
に、該金属元素または該金属元素の化合物は、従来のア
ルコキシド法などで使用する原料よりも安価なものを使
用することができる。なお、混合液体がサスペンジョン
の場合、懸濁させる上記原料の形状は、微粒子状などで
もよいが、微細なものほど微細な酸化物粉末が得られる
ので好ましい。また、混合液体がエマルジョンの場合、
上記原料を溶解する液体は水が望ましい。したがって、
該金属元素化合物は、塩酸塩あるいは硝酸塩水溶液等を
用いることができる。
してもよく、また２種以上使用してもよい。このよう
に、該金属元素または該金属元素の化合物は、従来のア
ルコキシド法などで使用する原料よりも安価なものを使
用することができる。なお、混合液体がサスペンジョン
の場合、懸濁させる上記原料の形状は、微粒子状などで
もよいが、微細なものほど微細な酸化物粉末が得られる
ので好ましい。また、混合液体がエマルジョンの場合、
上記原料を溶解する液体は水が望ましい。したがって、
該金属元素化合物は、塩酸塩あるいは硝酸塩水溶液等を
用いることができる。
【００１０】可燃性液体は、燃焼することにより上記原
料を加熱して酸化物とするものであり、混合液体の場合
エマルジョンの媒体となるものである。該可燃性液体と
しては、灯油（ケロシン）、軽油、ガソリンなどの有機
物が利用でき、それらのうちの１種または２種以上で使
用する。この可燃性液体は、液状でサスペンジョンまた
はエマルジョンに混合されるため、得られるサスペンジ
ョンまたはエマルジョンは均質なものとすることができ
る。
料を加熱して酸化物とするものであり、混合液体の場合
エマルジョンの媒体となるものである。該可燃性液体と
しては、灯油（ケロシン）、軽油、ガソリンなどの有機
物が利用でき、それらのうちの１種または２種以上で使
用する。この可燃性液体は、液状でサスペンジョンまた
はエマルジョンに混合されるため、得られるサスペンジ
ョンまたはエマルジョンは均質なものとすることができ
る。
【００１１】なお、上記原料を溶解した溶液と可燃性液
体とを混合して混合液体とする場合、乳化剤の添加、あ
るいはホモミキサなどによる攪拌をおこなうことが好ま
しい。使用する乳化剤としては、金属イオンを含まない
ものが望ましく、特にノニオン系界面活性剤を用いるの
が望ましい。また、エマルジョンを作製する際、適切な
乳化剤を用いることにより、粒径がほぼ均一な球が分散
した乳濁液が得られる。この分散球の粒径の均一性が得
られる酸化物粉末の粒径に反映される。分散球の径が均
一なエマルジョンを作製することは容易であり、したが
って、粒径の均一な酸化物粉末を製造することは容易で
ある。また、噴霧粒子の凝集もないためより粒径の均一
な酸化物粉末が得られる。
体とを混合して混合液体とする場合、乳化剤の添加、あ
るいはホモミキサなどによる攪拌をおこなうことが好ま
しい。使用する乳化剤としては、金属イオンを含まない
ものが望ましく、特にノニオン系界面活性剤を用いるの
が望ましい。また、エマルジョンを作製する際、適切な
乳化剤を用いることにより、粒径がほぼ均一な球が分散
した乳濁液が得られる。この分散球の粒径の均一性が得
られる酸化物粉末の粒径に反映される。分散球の径が均
一なエマルジョンを作製することは容易であり、したが
って、粒径の均一な酸化物粉末を製造することは容易で
ある。また、噴霧粒子の凝集もないためより粒径の均一
な酸化物粉末が得られる。
【００１２】サスペンジョンまたはエマルジョンの混合
液体等の上記原料を含む可燃性液体を反応系に噴霧する
方法としては、圧縮空気を用いる噴霧器に定量ポンプに
より混合液体を供給し、噴霧する方法などが挙げられ
る。噴霧量は多いほど生産効率がよいが、燃焼温度が高
くなりすぎるために、噴霧量に上限が存在することがあ
る。
液体等の上記原料を含む可燃性液体を反応系に噴霧する
方法としては、圧縮空気を用いる噴霧器に定量ポンプに
より混合液体を供給し、噴霧する方法などが挙げられ
る。噴霧量は多いほど生産効率がよいが、燃焼温度が高
くなりすぎるために、噴霧量に上限が存在することがあ
る。
【００１３】上記可燃性液体の噴霧は、反応容器内で加
熱されて燃焼する。加熱方法としては、噴霧液滴をバー
ナ等により加熱するあるいは噴霧液滴を火炎または高温
に加熱した部分を通過させる方法などがある。この加熱
により噴霧液滴中の可燃性液体が着火して燃焼して燃焼
ガスを形成して反応が進行する。この燃焼ガスを保持す
るのに酸素量を制御して供給する。
熱されて燃焼する。加熱方法としては、噴霧液滴をバー
ナ等により加熱するあるいは噴霧液滴を火炎または高温
に加熱した部分を通過させる方法などがある。この加熱
により噴霧液滴中の可燃性液体が着火して燃焼して燃焼
ガスを形成して反応が進行する。この燃焼ガスを保持す
るのに酸素量を制御して供給する。
【００１４】加熱する際の雰囲気中の酸素量は、上記可
燃性液体が完全燃焼するのに要する酸素量（第１の酸素
量）と、上記原料が最も安定な酸化物（室温の大気中に
おける）に変化するのに要する酸素量（第２の酸素量）
との合計量よりも少ない量とする。この酸素量により、
以下に示すように、酸素の格子欠陥を有する酸化物を形
成することができる。
燃性液体が完全燃焼するのに要する酸素量（第１の酸素
量）と、上記原料が最も安定な酸化物（室温の大気中に
おける）に変化するのに要する酸素量（第２の酸素量）
との合計量よりも少ない量とする。この酸素量により、
以下に示すように、酸素の格子欠陥を有する酸化物を形
成することができる。
【００１５】加熱する（上記原料を含む可燃性液体を噴
霧燃焼する）際の雰囲気は、噴霧した可燃性液体が完全
燃焼するものの、該可燃性液体中に含まれる原料が室温
の大気中で最も安定な酸化物に変化するのには不十分な
酸素量に調整する。上記原料にとっては、室温の大気中
で最も安定な酸化物に変化しない、還元性の雰囲気とな
るように、酸素を供給する。
霧燃焼する）際の雰囲気は、噴霧した可燃性液体が完全
燃焼するものの、該可燃性液体中に含まれる原料が室温
の大気中で最も安定な酸化物に変化するのには不十分な
酸素量に調整する。上記原料にとっては、室温の大気中
で最も安定な酸化物に変化しない、還元性の雰囲気とな
るように、酸素を供給する。
【００１６】すなわち、還元性の燃焼ガスで加熱される
と可燃性液体中の原料（金属元素の場合には該金属元素
の化合物）が熱分解を起こしては、周囲に存在する炭酸
ガス、水などと反応して炭酸化物、水酸化物などを経て
より熱に安定な酸化物に転化するものと推定される。こ
の際雰囲気中の酸素量が可燃性液体を完全燃焼して炭酸
ガスと水とになる量と、金属元素が室温の大気中で最も
安定な酸化物を形成する量より少ない量の場合に酸素の
格子欠陥を有する酸化物が形成できる。したがって、燃
焼ガスが還元性であることが酸素の格子欠陥を有する酸
化物を形成するのに必要である。
と可燃性液体中の原料（金属元素の場合には該金属元素
の化合物）が熱分解を起こしては、周囲に存在する炭酸
ガス、水などと反応して炭酸化物、水酸化物などを経て
より熱に安定な酸化物に転化するものと推定される。こ
の際雰囲気中の酸素量が可燃性液体を完全燃焼して炭酸
ガスと水とになる量と、金属元素が室温の大気中で最も
安定な酸化物を形成する量より少ない量の場合に酸素の
格子欠陥を有する酸化物が形成できる。したがって、燃
焼ガスが還元性であることが酸素の格子欠陥を有する酸
化物を形成するのに必要である。
【００１７】燃焼ガスが酸化性であると酸化物がさらに
酸化されて酸素の格子欠陥のない酸化物が形成されるの
で好ましくない。酸素の供給量は、可燃性液体が完全燃
焼して炭酸ガスと水（または水蒸気）とになるのに必要
な酸素量（第１の酸素量）と、可燃性液体に含まれる原
料が室温の大気中で最も安定な酸化物に変化するのに要
する酸素量（第２の酸素量）との合計量を１００％とし
た場合、１００％未満とする。
酸化されて酸素の格子欠陥のない酸化物が形成されるの
で好ましくない。酸素の供給量は、可燃性液体が完全燃
焼して炭酸ガスと水（または水蒸気）とになるのに必要
な酸素量（第１の酸素量）と、可燃性液体に含まれる原
料が室温の大気中で最も安定な酸化物に変化するのに要
する酸素量（第２の酸素量）との合計量を１００％とし
た場合、１００％未満とする。
【００１８】好ましくは、可燃性液体が完全燃焼するの
に必要な酸素量（第１の酸素量）以上であり、かつ該可
燃性液体が完全燃焼するのに必要な酸素量（第１の酸素
量）と、可燃性液体に含まれる原料が室温の大気中で最
も安定な酸化物を形成するのに要する酸素量（第２の酸
素量）の９０％の量との合計量以下とするのが、制御し
やすく好適である。また、この範囲内の酸素量を供給す
ると、可燃性液体が完全燃焼すると共により多くの酸素
欠陥を有する酸化物を形成させることができる。
に必要な酸素量（第１の酸素量）以上であり、かつ該可
燃性液体が完全燃焼するのに必要な酸素量（第１の酸素
量）と、可燃性液体に含まれる原料が室温の大気中で最
も安定な酸化物を形成するのに要する酸素量（第２の酸
素量）の９０％の量との合計量以下とするのが、制御し
やすく好適である。また、この範囲内の酸素量を供給す
ると、可燃性液体が完全燃焼すると共により多くの酸素
欠陥を有する酸化物を形成させることができる。
【００１９】ここで、基準となる上記原料が室温の大気
中で最も安定な酸化物に変化するのに要する酸素量（第
２の酸素量）とは、例えば、原料がセリウム（Ｃｅ）の
化合物である場合には、このＣｅの化合物が、室温の大
気中で最も安定な酸化物であるＣｅＯ2 に変化するため
に必要な酸素量である。また、原料がＣｅの化合物とジ
ルコニウム（Ｚｒ）の化合物とを用いてＣｅとＺｒとの
複合酸化物を製造する場合、第２の酸素量とは、上記原
料が室温の大気中で最も安定な酸化物であるＣｅX Ｚｒ
1-x Ｏ2 （０＜Ｘ＜１）に変化するために必要な酸素量
である。
中で最も安定な酸化物に変化するのに要する酸素量（第
２の酸素量）とは、例えば、原料がセリウム（Ｃｅ）の
化合物である場合には、このＣｅの化合物が、室温の大
気中で最も安定な酸化物であるＣｅＯ2 に変化するため
に必要な酸素量である。また、原料がＣｅの化合物とジ
ルコニウム（Ｚｒ）の化合物とを用いてＣｅとＺｒとの
複合酸化物を製造する場合、第２の酸素量とは、上記原
料が室温の大気中で最も安定な酸化物であるＣｅX Ｚｒ
1-x Ｏ2 （０＜Ｘ＜１）に変化するために必要な酸素量
である。
【００２０】この場合、反応系の加熱にバーナを使用し
て燃焼炎を形成して反応を進行させると、酸素が燃焼炎
の燃焼に使用され、結果的に酸素量が過剰となるのを抑
制でき好ましい。なお、反応系の温度は、反応容器の側
壁での測定で凡そ７００〜１０００℃である。得られた
酸化物は、合成温度から２００℃まで１０℃／秒以上の
冷却速度で急速冷却することで凝集の少ない微細な粉末
を得ることができる。
て燃焼炎を形成して反応を進行させると、酸素が燃焼炎
の燃焼に使用され、結果的に酸素量が過剰となるのを抑
制でき好ましい。なお、反応系の温度は、反応容器の側
壁での測定で凡そ７００〜１０００℃である。得られた
酸化物は、合成温度から２００℃まで１０℃／秒以上の
冷却速度で急速冷却することで凝集の少ない微細な粉末
を得ることができる。
【００２１】製造された酸化物粉末は、飛散しないよう
に捕集する。また、酸化物粉末の生成と同時に燃焼によ
って水蒸気の排ガスが生じる。特に水蒸気により酸化物
粉末が湿ることがある。そのため、高温部で酸化物粉末
を捕集し、排ガスと分離するのがよい。たとえば、粉末
のみを捕集するために、パンチングメタルなどを通過さ
せて粉末のみを堆積させて捕集してもよい。
に捕集する。また、酸化物粉末の生成と同時に燃焼によ
って水蒸気の排ガスが生じる。特に水蒸気により酸化物
粉末が湿ることがある。そのため、高温部で酸化物粉末
を捕集し、排ガスと分離するのがよい。たとえば、粉末
のみを捕集するために、パンチングメタルなどを通過さ
せて粉末のみを堆積させて捕集してもよい。
【００２２】このようにして、酸化物粉末を製造する。
本発明では、従来のような仮焼、粉砕工程がないため、
不純物の混入がなく、少ない工程でおこなえる。なお、
本発明により得られた酸化物粉末の中でＴｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎなどの遷移元素およびＣｅ、Ｐｒなどの希土類
元素を含む酸化物は酸素の格子欠陥を有する粉末が得ら
れる。
本発明では、従来のような仮焼、粉砕工程がないため、
不純物の混入がなく、少ない工程でおこなえる。なお、
本発明により得られた酸化物粉末の中でＴｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｍｎなどの遷移元素およびＣｅ、Ｐｒなどの希土類
元素を含む酸化物は酸素の格子欠陥を有する粉末が得ら
れる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本実施例
で使用した酸化物粉末の製造装置の概念図を図１に示
す。この装置は、円筒形状の反応室１と該反応室１に混
合液体を供給するポンプ２とよりなる。反応室１は、反
応通路（燃焼部）１１と、該反応通路１１に混合液体を
噴霧するためのアトマイザ１２と、噴霧した可燃性液体
に着火するためのバーナ１３と製造した酸化物粉末を捕
集するための粉末捕集器１４とよりなる。
で使用した酸化物粉末の製造装置の概念図を図１に示
す。この装置は、円筒形状の反応室１と該反応室１に混
合液体を供給するポンプ２とよりなる。反応室１は、反
応通路（燃焼部）１１と、該反応通路１１に混合液体を
噴霧するためのアトマイザ１２と、噴霧した可燃性液体
に着火するためのバーナ１３と製造した酸化物粉末を捕
集するための粉末捕集器１４とよりなる。
【００２４】アトマイザ１２にはエアとポンプ２より可
燃性液体が供給される。アトマイザ１２からは、反応通
路１１に可燃性液体を噴霧し、それとともにエアを供給
する。反応通路１１中に配置したバーナ１３により、噴
霧した可燃性液体に着火し、燃焼ガスを形成し可燃性液
体中の被酸化物から酸化物粉末を生成させる。生成した
酸化物粉末は、反応室１下部に位置する粉末捕集器１４
により捕集する。酸化物粉末の生成とともに発生する排
ガスは粉末捕集器１４より反応室１外へ排出される。
燃性液体が供給される。アトマイザ１２からは、反応通
路１１に可燃性液体を噴霧し、それとともにエアを供給
する。反応通路１１中に配置したバーナ１３により、噴
霧した可燃性液体に着火し、燃焼ガスを形成し可燃性液
体中の被酸化物から酸化物粉末を生成させる。生成した
酸化物粉末は、反応室１下部に位置する粉末捕集器１４
により捕集する。酸化物粉末の生成とともに発生する排
ガスは粉末捕集器１４より反応室１外へ排出される。
【００２５】この装置を用いて、以下のように酸化物粉
末を製造した。硝酸ジルコニルの水溶液（濃度３モル／
ｌ）と硝酸セリウムの水溶液（濃度２モル／ｌ）を容量
で２：３の割合に混合した混合水溶液と１重量％の乳化
剤を含むケロシンをホモジナイザを用いて攪拌し、エマ
ルジョン（ケロシン２に対し混合水溶液３）を得た。
末を製造した。硝酸ジルコニルの水溶液（濃度３モル／
ｌ）と硝酸セリウムの水溶液（濃度２モル／ｌ）を容量
で２：３の割合に混合した混合水溶液と１重量％の乳化
剤を含むケロシンをホモジナイザを用いて攪拌し、エマ
ルジョン（ケロシン２に対し混合水溶液３）を得た。
【００２６】このエマルジョンを上記装置のポンプ２よ
りアトマイザ１２に供給した。その後、アトマイザ１２
から反応通路１１にエマルジョンを噴霧させるとともに
エアを供給した。それと同時にバーナ１３によりエマル
ジョン噴霧液滴とエアとを７００〜１０００℃で燃焼さ
せ、粉末捕集器１４において、セリアとジルコニアの固
溶体粉末を捕集した。このとき反応通路１１における酸
素量は噴霧に使うエア、バーナ１３に用いるエアおよび
反応通路に設けたエア又は酸素導入口から導入され、そ
の量を制御することができる。なお、上記温度は反応通
路壁面温度をモニタしたものであり、実際の温度より数
百℃程度低いと見積もられる。
りアトマイザ１２に供給した。その後、アトマイザ１２
から反応通路１１にエマルジョンを噴霧させるとともに
エアを供給した。それと同時にバーナ１３によりエマル
ジョン噴霧液滴とエアとを７００〜１０００℃で燃焼さ
せ、粉末捕集器１４において、セリアとジルコニアの固
溶体粉末を捕集した。このとき反応通路１１における酸
素量は噴霧に使うエア、バーナ１３に用いるエアおよび
反応通路に設けたエア又は酸素導入口から導入され、そ
の量を制御することができる。なお、上記温度は反応通
路壁面温度をモニタしたものであり、実際の温度より数
百℃程度低いと見積もられる。
【００２７】酸素量は、反応系全体の酸素量から、可燃
性液体のケロシンが完全燃焼するときに消費する酸素量
を差し引いたものとして算出した。
性液体のケロシンが完全燃焼するときに消費する酸素量
を差し引いたものとして算出した。
【００２８】
【表１】
可燃性液体を完全燃焼して炭酸ガスと水とを生成するに
必要な酸素量を差し引いて、混合溶液中の金属元素が、
室温の大気中で最も安定な酸化物になるのに必要な酸素
量を１００重量％とし、No.1は酸素量を３０重量％、N
o.2は酸素量を５０重量％、No.3は酸素量を９０重量
％、比較例は酸素量を１００重量％とした４水準の酸素
量で製造した。得られた酸化物粉末についての格子定数
を評価した結果を表１に示す。
必要な酸素量を差し引いて、混合溶液中の金属元素が、
室温の大気中で最も安定な酸化物になるのに必要な酸素
量を１００重量％とし、No.1は酸素量を３０重量％、N
o.2は酸素量を５０重量％、No.3は酸素量を９０重量
％、比較例は酸素量を１００重量％とした４水準の酸素
量で製造した。得られた酸化物粉末についての格子定数
を評価した結果を表１に示す。
【００２９】実施例No.1〜No.3は、酸素の格子定数が比
較例の酸素量が１００重量％ある場合より大きい。これ
は酸素欠陥による格子定数が大きくなったことを意味す
る。実施例No.1〜No.3の酸素量が不足の条件で作製した
粉末は灰緑色であり、結晶構造は蛍石構造を維持するこ
とから酸素欠陥が導入されていることがわかった。これ
らの試料は大気中３００℃の熱処理という処理条件で不
足している酸素を吸収して比較例の場合の格子定数５．
２９０Åになった。このように本発明の方法によれば、
３００℃の低温域でも酸素に対する活性の高い粉末が得
られる。
較例の酸素量が１００重量％ある場合より大きい。これ
は酸素欠陥による格子定数が大きくなったことを意味す
る。実施例No.1〜No.3の酸素量が不足の条件で作製した
粉末は灰緑色であり、結晶構造は蛍石構造を維持するこ
とから酸素欠陥が導入されていることがわかった。これ
らの試料は大気中３００℃の熱処理という処理条件で不
足している酸素を吸収して比較例の場合の格子定数５．
２９０Åになった。このように本発明の方法によれば、
３００℃の低温域でも酸素に対する活性の高い粉末が得
られる。
【００３０】
【発明の効果】原料を含む可燃性液体を噴霧し、加熱す
る雰囲気を酸素不足の還元状態とするため、形成される
酸化物の格子中に酸素が必要量はいらず、酸素欠陥を形
成した酸化物粉末が容易に得られる。また、本発明で
は、酸化物粉末がそのままの状態で得られるため、回収
が容易である。
る雰囲気を酸素不足の還元状態とするため、形成される
酸化物の格子中に酸素が必要量はいらず、酸素欠陥を形
成した酸化物粉末が容易に得られる。また、本発明で
は、酸化物粉末がそのままの状態で得られるため、回収
が容易である。
【図１】実施例において使用した酸化物粉末の製造装置
の概念図である。
の概念図である。
１．反応室、 ２．定量ポンプ、 １１．反応通路、１
２．アトマイザ、 １３．バーナ、 １４．粉末捕集器
２．アトマイザ、 １３．バーナ、 １４．粉末捕集器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−213606（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 13/34
C01G 25/00
Claims (4)
- 【請求項１】複数の価数をとりうる金属元素および該金
属元素の化合物のうちの少なくとも一方よりなる原料を
含む可燃性液体を噴霧燃焼して上記原料を加熱すること
により上記金属元素の酸化物よりなる粉末を製造する方
法において、 上記原料を含む可燃性液体を噴霧燃焼する際の雰囲気中
の酸素量が下記の第１の酸素量と第２の酸素量との合計
量よりも少なくなるように該雰囲気中に供給する酸素量
を制御することを特徴とする酸化物粉末の製造方法。 第１の酸素量：上記可燃性液体が完全燃焼するに要する
酸素量。 第２の酸素量：上記原料が室温の大気中で最も安定な酸
化物に変化するに要する酸素量。 - 【請求項２】上記原料を含む可燃性液体を噴霧燃焼する
際の雰囲気中の酸素量は、上記第１の酸素量以上であ
り、かつ上記第１の酸素量と上記第２の酸素量の９０％
の量との合計量以下である請求項１記載の酸化物粉末の
製造方法。 - 【請求項３】上記加熱して得られた酸化物は合成温度か
ら２００℃まで１０℃／秒以上の冷却速度で急冷する請
求項１記載の酸化物粉末の製造方法。 - 【請求項４】上記金属元素は、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，
Ｃｅ，Ｚｒ，ＳｎおよびＰｒの少なくとも１つである請
求項１記載の酸化物粉末の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01116296A JP3409294B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 酸化物粉末の製造方法 |
| US08/788,693 US5811068A (en) | 1996-01-25 | 1997-01-24 | Method for producing oxide powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01116296A JP3409294B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 酸化物粉末の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09202607A JPH09202607A (ja) | 1997-08-05 |
| JP3409294B2 true JP3409294B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=11770351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01116296A Expired - Fee Related JP3409294B2 (ja) | 1996-01-25 | 1996-01-25 | 酸化物粉末の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3409294B2 (ja) |
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| US6004525A (en) * | 1997-10-06 | 1999-12-21 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Hollow oxide particle and process for producing the same |
| US6761866B1 (en) * | 2000-03-28 | 2004-07-13 | Council Of Scientific And Industrial Research | Single step process for the synthesis of nanoparticles of ceramic oxide powders |
| US7618609B2 (en) * | 2002-01-16 | 2009-11-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method to prepare defective metal oxides with increased specific capacity |
| DE102005002659A1 (de) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Merck Patent Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Mischoxiden mittels Sprühpyrolyse |
| JP4698505B2 (ja) * | 2006-06-27 | 2011-06-08 | 戸田工業株式会社 | 排気ガス浄化用触媒 |
| US20100102700A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Abhishek Jaiswal | Flame spray pyrolysis with versatile precursors for metal oxide nanoparticle synthesis and applications of submicron inorganic oxide compositions for transparent electrodes |
| FR3063658B1 (fr) * | 2017-03-10 | 2021-04-23 | Sarp Ind | Procede de fabrication d'un materiau a haute surface specifique |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2823982A (en) * | 1948-02-20 | 1958-02-18 | Thann Fab Prod Chem | Production of finely divided metal oxides |
| FR1458298A (fr) * | 1964-08-01 | 1966-03-04 | Degussa | Procédé pour la préparation d'oxydes finement divisés, ainsi que les oxydes conformes à ceux obtenus par le présent procédé ou procédé similaire |
| CH519438A (de) * | 1969-03-31 | 1972-02-29 | Lonza Ag | Verfahren zur Herstellung von feinstteiligem Siliciummonoxid |
| BE790704A (fr) * | 1971-10-28 | 1973-02-15 | Degussa | Procede pour la fabrication d'oxydes finement |
| GB1461176A (en) * | 1974-04-11 | 1977-01-13 | Plessey Inc | Method of producing powdered materials |
| US4048290A (en) * | 1976-01-28 | 1977-09-13 | Cabot Corporation | Process for the production of finely-divided metal and metalloid oxides |
| US4292290A (en) * | 1980-04-16 | 1981-09-29 | Cabot Corporation | Process for the production of finely-divided metal and metalloid oxides |
| JPS60175537A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-09 | Toyota Motor Corp | セラミツク超微粒子の製造方法 |
| JPS60251106A (ja) * | 1984-05-26 | 1985-12-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 微粒子状金属酸化物の製法 |
| US4713233A (en) * | 1985-03-29 | 1987-12-15 | Allied Corporation | Spray-dried inorganic oxides from non-aqueous gels or solutions |
| US4649037A (en) * | 1985-03-29 | 1987-03-10 | Allied Corporation | Spray-dried inorganic oxides from non-aqueous gels or solutions |
| US4654075A (en) * | 1985-06-17 | 1987-03-31 | Sprague Electric Company | Emulsion-char method for making fine powder |
| US4749664A (en) * | 1986-12-29 | 1988-06-07 | Sprague Electric Company | Emulsion-char method for making fine ceramic powders |
| BE1002001A4 (fr) * | 1988-02-18 | 1990-05-15 | Mitsubishi Mining & Cement Co | Procede de preparation de microspheres ceramiques. |
| US5114702A (en) * | 1988-08-30 | 1992-05-19 | Battelle Memorial Institute | Method of making metal oxide ceramic powders by using a combustible amino acid compound |
| DE3939953A1 (de) * | 1989-12-02 | 1991-06-06 | Bayer Ag | Verfahren zur herstellung feinteiliger keramischer oxid-pulver aus vorlaeuferverbindungen |
| IT1240321B (it) * | 1990-02-23 | 1993-12-07 | Eniricerche Spa | Procedimento per la preparazione di polveri di ossidi misti di zirconio e ittrio |
| US5650130A (en) * | 1991-11-18 | 1997-07-22 | The Johns Hopkins University | Counterflow diffusion flame synthesis of ceramic oxide powders |
| FR2691918B1 (fr) * | 1992-06-09 | 1994-07-22 | Kodak Pathe | Preparation de poudres conductrices d'oxydes metalliques. |
| US5358695A (en) * | 1993-01-21 | 1994-10-25 | Physical Sciences, Inc. | Process for producing nanoscale ceramic powders |
| JP2931199B2 (ja) * | 1994-01-21 | 1999-08-09 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| JP3402542B2 (ja) * | 1994-07-01 | 2003-05-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 複合酸化物粉末の製造方法 |
-
1996
- 1996-01-25 JP JP01116296A patent/JP3409294B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-01-24 US US08/788,693 patent/US5811068A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH09202607A (ja) | 1997-08-05 |
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