JP3527943B2 - 炭素および窒素、または炭素のみを含む希土類多ホウ化物とその製造方法 - Google Patents

炭素および窒素、または炭素のみを含む希土類多ホウ化物とその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、炭素および窒
素、または炭素のみを含む希土類多ホウ化物に関するも
のである。さらに詳しくは、この発明は、熱電変換素子
材料、X線分光素子材料、発光材料等に有用な新規な構
造の炭素および窒素、または炭素のみを含む希土類多ホ
ウ化物に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来から、高機能性材料の一
つとして、希土類多ホウ化物に関心が持たれている。こ
の希土類多ホウ化物としては、一般式REB2 、REB
4 、REB6 、REBl2(REは希土類元素)で表され
る構造のものが一般的であり、例えば、LaB6 が熱電
子放射材料として実用されている。さらに、これら以外
の各種の組成と構造の希土類多ホウ化物についての研
究、開発が進められてきている。
【0003】近年、このような希土類多ホウ化物の一つ
として、YB66が発明者の一人により開発され、これが
軟X線分光素子材料として利用されるに至っている。ま
た、新規な希土類多ホウ化物として、REB66、REB
50、REB41Si1.2 、REB25などが知られており、
これに炭素が不純物として含まれることはあった。ま
た、ScB170.25、ScB151.6 、ScB150.8
においては炭素が結合に一定の役割を果たし、希土類多
ホウ化物となっていることが知られ、これらの機能が検
討され、各種の用途への利用が検討されている。
【0004】このように、これまでに開発された既存の
希土類多ホウ化物の用途開発に加え、さらに多彩な希土
類多ホウ化物を研究開発し、これまでにない新しい機能
を有する高機能性材料としての各種の用途に利用するこ
とが大変重要な課題になっている。しかし、従来炭素と
窒素が同時に主成分として含まれ、結合に役割を果たし
た希土類多ホウ化物の存在はほとんど知られていなかっ
た。この発明は、このような実状に鑑みて創案されたも
のであり、高機能性材料、例えば、熱電素子材料、分光
素子材料、発光材料等として有用な、炭素および窒素、
または炭素のみを含む希土類多ホウ化物を提供すること
を目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、化学式がRE1-X 223-y
1-z(ただし、REは、Y(イットリウム)、Ho(ホ
ルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、
Lu(ルテチウム)の内の一種であり、x,y,zの範
囲は0≦x≦0.7、0≦y≦2、0≦z≦1である)
で表され、その結晶構造が菱面体晶であるところの炭素
および窒素、または炭素のみを含む希土類多ホウ化物を
提供する。
【0006】この発明の上記の通りのRE−B−C−N
化合物は、既に知られているRE−B化合物であるRE
2 、REB4 、REB6 、REBl2、REB66、およ
び、最近知られるところとなったREB25、REB50
REB41Si1.2 、ScB170.25、ScB151.6
ScB150.8 などとは異なり、さらには、極最近、発
明者等により提供されたRE1-x 17CN、ただし、x
の値は0≦x≦0.4の範囲にあり、REとしてはS
c、Y、Ho、Er、Tm、Luが可能であるところの
炭素及び窒素を含む希土類多ホウ化物とも異なり、この
発明によって初めて提供されるものである。
【0007】このRE−B−C−N化合物の安定存在領
域は、一般式で表すと、前記した通り、RE1-X 22
3-y1-zであり、x,y,zは0≦x≦0.7、0≦y
≦2、0≦z≦1の範囲にあることが必要であり、RE
としては、Y、Ho、Er、Tm、Luの内の一種が可
能である。このRE−B−C−N化合物は、結晶構造と
しては菱面体晶(空間群R−3m)であり、格子定数
は、いずれの希土類元素、組成に対しても大差なく、お
およそ、a,b=0.56nm、c=4.5nmであ
る。そのx,y,z=0の定比組成の化合物がREB22
3Nであり、x、y、zの値が上記範囲外では、前記
した結晶構造を満たす所定の菱面体晶(空間群R−3
m)化合物は得られず、別の構造を持つ化合物を得るこ
とになる。
【0008】前記の一般式RE1-X 223-y1-z
E=Y,Ho,Er,Tm,Luの内の一種、0≦x≦
0.7、0≦y≦2、0≦z≦1)の製造は以下のよう
に行えばよい。すなわち、REB2 、REB4 、REB
6 、またはREBl2等の希土類多ホウ化物を原料とし、
これに、ホウ素、炭素、窒化ホウ素、またはホウ素、炭
素、窒素の化合物を生成物がRE1-X 223-y1-z
組成になるように加え、真空、アルゴン、または中性雰
囲気中、およそ1600〜1900℃の温度で加熱、反
応させる。 また、REB2 、REB4 、REB6 、ま
たはREBl2等の希土類多ホウ化物を原料とし、これ
に、ホウ素、炭素、またはそれぞれの化合物を生成物が
RE1-X 223-y1-zの組成になるように加え、一気
圧より低い窒素分圧を持つ雰囲気下、1600〜190
0℃の温度で加熱、反応させる製造方法も可能である。
前記の雰囲気を用いなければ、生成物に酸素などの不純
物が取り込まれ、異なる化合物となる恐れがあり、ま
た、前記温度範囲より低い温度では反応の進行が極端に
遅くなり、実用的ではなく、また、高い温度では、生成
物が分解を始め、異なる化合物となる。
【0009】以上の通り、この発明によって提供される
炭素および窒素、または炭素のみを含む希土類多ホウ化
物(RE1-X 223-y 1-z )は、熱電素子、分光素
子、発光材料等の機能性材料として有用なものである。
例えば、Y1-X 223-y 1-z の003回折の面間隔
d=l.48nmは、YB66の400回折面間隔d=
0.586nmよりはるかに長く、YB66軟X線分光素
子では分光できない1keV以下のエネルギーの軟X線
分光が可能になり、今まで、測定が困難であったNa等
のK吸収端に関する分光実験が可能となる。また、Er
1-X 223-y 1-z においては、Erイオンからの発
光があることから、波長1.5ミクロンの赤外光の発光
素子材料としての利用が可能になる。
【0010】
【実施例】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明
について説明する。もちろん、この発明は以下の実施例
によって限定されるものではない。 実施例1 予め、REBl2(RE=Y、Ho、Er、Tm、Luの
内の一種)を、それぞれの酸化物とホウ素を以下の反応
式に基づき混合し、成形した後、ホウ素熱還元法を用い
還元し、合成した。RE23 +27B→2REB12
3BO↑ここで、用いた希土類酸化物は純度3Nの市販
品であり、またホウ素は反応を容易にするために粒度
0.1ミクロンのアモルファスホウ素を使用した。反応
は真空雰囲気、1700℃1時間行った。生成したRE
12は粉末X線回折法により単一相であることを確認し
た。
【0011】ペレット状で得られたREB12を粉砕し、
平均粒径10ミクロン程度とし、このREBl2に最も合
成が容易である [RE]/[ B]/[ C] ≒1/ 30/ 2の
組成比になるよう、下記反応式に基づき、所望量のホウ
素、炭素、窒化ホウ素を加えた。 REB12+17B+BN+2C→REB302 N(=R
0.73221.460.73) ここで、ホウ素は、還元反応に用いたものと同一のアモ
ルファスホウ素を用い、また、炭素、窒化ホウ素もそれ
ぞれ微粒、高純度品を用いた。メノウ乳鉢を用いアルコ
ールを用いてスラリー状にした混合物を十分混合した
後、乾燥させ、加圧成形により再びぺレットとして、窒
化ホウ素ルツボ中に入れ、真空雰囲気下、1800℃に
加熱し、5時間保持した。
【0012】生成物を粉末X線回折法により調べたとこ
ろ、微少量の不純物相を含んでいる場合もあったが、他
の回折線は全てRE1-X 223-y1-zに基づくものと
して指数付けすることができ、REB302 N(=RE
0.73221.460.73)が合成できたことを確認した。
いずれの格子定数もa=b=0.56nm、c=4.5
nmであった。合成したY,Ho,Er,Tm,Luの
化合物の粉末X線回折図形を図1に示す。Lu化合物に
おける・印は不純物に起因する回折線を示す。
【0013】実施例2 市販のYB4 粉末を原料とし、実施例1とは異なる組成
とすべく、次式に基づき、ホウ素、炭素を所望の組成に
なるように加えた。 0.88YB4 +18.5B+3C→Y0.88223 これを、実施例1と同様の方法で混合、成形し、ぺレッ
トとした。このぺレットを黒鉛サセプターに納められた
窒化ホウ素ルツボ中に入れ、2Torrの窒素分圧を窒
素供給量と真空ポンプによる排気量とを平衡させて達成
した。高周波炉により1700℃の温度で加熱、5時間
反応させた。
【0014】得られたペレットを粉砕し、粉末X線回折
法で調べたところY0.88223 N単一相であることを
確認した。化学分析では、Y0.86222.970.95であ
った。C、Nの組成値は化学合成、およびそれに続く分
析において、良く見られる設定組成からのずれであり、
誤差の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、RE1-X 223-y 1-z (x=0.
17、y=1.54、z=0.27)=REB302
(RE=Y,Ho,Er,Tm,Lu)の粉末X線回折
図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−147710(JP,A) 特開2000−67829(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 35/00 CA(STN) REGISTRY(STN) JSTPlus(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】化学式がRE1-X 223-y1-z(ただ
    し、REは、Y,Ho,Er,Tm,Luの内の一種で
    あり、x,y,zの範囲は0≦x≦0.7、0≦y≦
    2、0≦z≦1である)で表され、その結晶構造が菱面
    体晶であるところの炭素および窒素、または炭素のみを
    含む希土類多ホウ化物。
  2. 【請求項2】 REB2 、REB4 、REB6 、または
    REBl2で表される希土類多ホウ化物を原料とし、これ
    に、ホウ素、炭素、窒化ホウ素、またはそれぞれの化合
    物を生成物がRE1-X 223-y 1-z の組成になるよ
    うに加え、真空、アルゴン、または中性雰囲気中、16
    00〜1900℃の温度で加熱、反応させることを特徴
    とする、請求項1記載の炭素および窒素、または炭素の
    みを含む希土類多ホウ化物の製造方法。
  3. 【請求項3】 REB2 、REB4 、REB6 、または
    REBl2で表される希土類多ホウ化物を原料とし、これ
    に、ホウ素、炭素、またはそれぞれの化合物を生成物が
    RE1-X 223-y 1-z の組成になるように加え、一
    気圧より低い窒素分圧を持つ雰囲気下、1600〜19
    00℃の温度で加熱、反応させることを特徴とする、請
    求項1記載の炭素および窒素、または炭素のみを含む希
    土類多ホウ化物の製造方法。
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JP5051412B2 (ja) * 2005-08-18 2012-10-17 独立行政法人物質・材料研究機構 炭素、窒素をドープしてなる希土類多ホウ化物系高温耐酸性n型熱電材料とその製造方法
JP4840755B2 (ja) * 2005-11-11 2011-12-21 独立行政法人物質・材料研究機構 金属低ホウ化物がドープされた希土類多ホウ化物系熱電変換材料とその製造方法
JP4900580B2 (ja) * 2006-10-11 2012-03-21 独立行政法人物質・材料研究機構 ディスプロジウムホウ炭化窒化物とその製造方法
JP5273685B2 (ja) * 2011-10-06 2013-08-28 独立行政法人物質・材料研究機構 炭素、窒素をドープしてなる希土類多ホウ化物系高温耐酸性n型熱電材料を使用したn型熱電変換素子
RU2640121C2 (ru) * 2016-04-27 2017-12-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского" Способ получения карбоборидов редкоземельных металлов

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