JP3956400B2 - 三酸化レニウム微粒子の作製方法およびそれによって得られる三酸化レニウム微粒子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料等に混合して高導電性塗膜としての利用が可能であり、また、プラスチックやゴムに混合することでこれらに高い導電性を持たせることが可能であり、さらに塗料等に混合して赤外線反射用塗膜としての利用も可能な高導電性の三酸化レニウム微粒子とその作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
三酸化レニウムは、酸化物中で最高の導電率を示すものとして知られており、その抵抗値は10−5Ω・cm程度と極めて低抵抗である。この三酸化レニウム微粒子の製造方法としては、金属レニウムを酸素雰囲気中で加熱したり、金属レニウムと七酸化二レニウムの混合物を200〜250℃で加熱したり、二酸化レニウムと七酸化二レニウムの混合物を300℃前後で加熱して作製する方法が知られているが、これらの方法で作製された三酸化レニウム粒子は、その粒径が非常に大きく、塗料やゴム、プラスチック中への均一分散が困難であった。また、作製された三酸化レニウム粉末中に、三酸化レニウムの原料に用いられている金属レニウムや、二酸化レニウム、七酸化二レニウムが不純物として残留してしまうという欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、粒径が100nm以下、好ましくは50nm以下の非常に小さな微粒子であって、比抵抗が好ましくは1.85×10 −2 Ωcm以下で、不純物の含有量が極めて少ない高導電性の三酸化レニウム微粒子とその作製方法を提案しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る三酸化レニウム微粒子の作製方法としては、七酸化二レニウム、過レニウム酸および過レニウム酸アンモニウムのうち1種もしくは2種以上の七価レニウム化合物を、三酸化レニウムに換算して27wt%以下となるように、アルコール、ケトン、アミンおよび水のうちの1種もしくは2種以上に溶解し、この混合液を液体分のほとんどが蒸発、またはすべて蒸発するまで加熱することによって高導電性三酸化レニウム微粒子を得ることを特徴とし、また、この方法により得られた三酸化レニウム微粒子をさらに200〜250℃で熱処理して抵抗値をより低下させることを特徴とするものである。
【0005】
本発明法により得られた高導電性三酸化レニウム微粒子は、粒径100nm以下、比抵抗が好ましくは1.85×10 −2 2Ωcm以下の特性を示す。
【0006】
七価レニウム化合物をアルコール、ケトン、アミンおよび水のうちの1種もしくは2種以上に溶解した混合溶液の加熱温度が高いほど、微粒子の粒径は小さくなる。これは、より高温で加熱することによって、溶液の蒸発速度が高まり、その結果微粒子の結晶成長が抑制されるためと考えられる。ここで、溶液の加熱温度とは、溶液を加熱するヒーターの温度である。
【0007】
また、七価レニウム化合物をアルコール、ケトン、アミンおよび水のうちの1種もしくは2種以上に溶解するとき、七価レニウム化合物の濃度が薄いほど、加熱後得られる三酸化レニウム微粒子の粒径は小さくなる。
【0008】
得られた三酸化レニウム微粒子は、アルコールや水で洗浄し、乾燥する。このようにして得られた三酸化レニウム微粒子は、二酸化レニウム等の不純物を含まない高純度の三酸化レニウム微粒子であり、これを200〜250℃で熱処理すると、さらに比抵抗を1.85×10 −2 Ωcm以下まで低下させることができる。
【0009】
三酸化レニウム原料に使用する七価レニウム化合物としては、例えば七酸化二レニウム(Re2O7)、過レニウム酸(HReO4)水溶液、レニウムオキシ酸塩(MReO4:M=Na、Ag、Cs、Pb、Ti、Rb、およびN(ReO4)2:N=Sr、Mg、Ca、Cu、Zn、Cd、Pb)、過レニウム酸アンモニウム(NH4ReO4)、七硫化二レニウム(Re2S7)、塩化レニウム酸(ReO3Cl)等を使用可能なものとして挙げることができるが、アルコール、ケトン、アミン、水等への溶解性が高いことや、溶液中に不純物を導入させないことから、Re2O7、HReO4水溶液、あるいはNH4ReO4が特に好ましいものとして挙げることができる。特にRe2O7は、アルコール、ケトン、アミン、水等への溶解性が良好で、好ましい効果が得られる。アルコールとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、t−ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジアセトンアルコール等を例として挙げることができる。ケトンとしては、アセトン等を例として挙げることができる。アミンとしては、N、N−ジメチルホルムアミド等を例として挙げることができる。
【0010】
溶液加熱時の雰囲気は、還元された六価レニウムが酸化されるのを防ぐために、窒素等のガスを流しても良い。
【0011】
三酸化レニウム(ReO3)は、その結晶構造中にプロトンを容易に取込み、HxReO3(x=0.01〜1)となるが、本発明における三酸化レニウムはこれも含むものとする。
【0012】
【実施例】
実施例1
三酸化レニウムの原料を七酸化二レニウム粉末とし、これをメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、t−ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、アセトン、N、N−ジメチルホルムアミドあるいは水にそれぞれ15wt%溶解して、180℃で30分空気中で加熱を行い、XRDにより結晶相の同定を行った結果を表1に示す。また、エタノールを用いて作製した三酸化レニウムの粉末XRDパターンを図1に示す。
【0013】
実施例2
三酸化レニウムの原料を、過レニウム酸水溶液(三酸化レニウムに換算して60wt%含有)とし、これをジアセトンアルコールに20wt%混合し、180℃で30分空気中で加熱を行い、XRDにより結晶相の同定を行った結果を表1に併せて示す。
【0014】
実施例3
過レニウム酸水溶液(三酸化レニウムに換算して55wt%含有)が全体の40wt%となるように、メタノールと混合し出発溶液とした。この溶液を90℃で窒素雰囲気中で加熱した。加熱中、出発時の3倍の量のメタノールを徐々に注ぎ足し、最終的に液体分がなくなってから、試料を水で洗浄し、乾燥して微粒子を得た。
【0015】
このようにして得られた三酸化レニウム微粒子をXRD測定により同定したところ、三酸化レニウムでありその他の物質の回折ピークは確認されなかった。また、XRD測定により得られる回折ピークの半価幅から、Scherrerの方法を用いて結晶子径を算出したところ、約58nmの結晶子径(粒径)であることがわかった。以下、粒径は上記Scherrerの方法を用いて算出した値である。
【0016】
三酸化レニウム微粒子のTEM観察を行った結果、この微粒子の一つ一つは直方体の形状をしていることが観察された。また、TEM写真から求めた微粒子径の平均値と、上記Scherrerの方法を用いて算出した粒径の値はほぼ一致することが確認された。
【0017】
実施例4
加熱温度を130℃とした以外は、実施例3と同様の方法で三酸化レニウム微粒子を作製した。得られた微粒子の粒径は48nmであった。
【0018】
実施例5
Re2O7を三酸化レニウム換算で27wt%となるようにメタノールに溶解し、加熱中メタノールを注ぎ足さずに行った以外は実施例3と同様の方法で三酸化レニウム微粒子を作製した。得られた微粒子の粒径は32nmであった。
【0019】
実施例6
加熱温度を130℃とした以外は、実施例5と同様の方法で三酸化レニウム微粒子を作製した。得られた微粒子の粒径は25nmであった。
【0020】
実施例7
加熱温度を200℃とした以外は、実施例5と同様の方法で三酸化レニウム微粒子を作製した。得られた微粒子の粒径は18nmであった。
【0021】
実施例8
加熱温度を250℃とした以外は、実施例5と同様の方法で三酸化レニウム微粒子を作製した。得られた微粒子の粒径は16nmであった。
【0022】
実施例9
Re2O7を三酸化レニウム換算で13wt%となるようにメタノールに溶解した以外は、実施例5と同様の方法で三酸化レニウム微粒子を作製した。得られた微粒子の粒径は24nmであった。
【0023】
実施例10
実施例7と同様の方法で作製した三酸化レニウム微粒子を用いて、直径13mm、高さ2mm程度の円柱形のペレットを加圧(60kg/cm2)成形し、Pauwの方法を用いて、このペレットの抵抗値を測定した。その結果、1.85×10−2Ω・cmであった。
【0024】
実施例11
実施例7と同様の方法で作製した三酸化レニウム微粒子を200℃で20時間空気中で熱処理した以外は、実施例10と同様の方法で抵抗値を測定した。その結果、7.80×10−3Ω・cmであった。
【0025】
実施例12
加熱時間を30時間とした以外は、実施例11と同様の方法によって抵抗値を測定した。その結果、2.12×10−3Ω・cmであった。
【0026】
実施例13
250℃で10時間空気中で熱処理した以外は、実施例11と同様の方法によって抵抗値を測定した。その結果、1.46×10−2Ω・cmであった。
【0027】
実施例14
加熱時間を20時間とした以外は、実施例13と同様の方法によって抵抗値を測定した。その結果、8.23×10−3Ω・cmであった。
【0028】
実施例15
加熱時間を30時間とした以外は、実施例13と同様の方法によって抵抗値を測定した。その結果、8.00×10−3Ω・cmであった。
【0029】
比較例1
加熱時間を50時間とした以外は、実施例11と同様の方法によって抵抗値を測定した。その結果、1.50×10−1Ω・cmとなり抵抗値が上昇した。
【0030】
比較例2
300℃で10時間熱処理した以外は、実施例15と同様の方法によって抵抗値を測定した。その結果、3.45×10−2Ω・cmとなり抵抗値が上昇した。
【0031】
なお、実施例3〜8の粒径と加熱温度の関係を表2に、実施例10〜15および比較例1、2のそれぞれのReO3微粒子の熱処理による特性変化を表3に、それぞれ示す。
【0032】
上記実施例4〜15、比較例1、2のそれぞれの試料のXRD測定結果は、実施例3と同様、三酸化レニウムでありその他の物質の回折ピークは確認されなかった。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明方法によれば、粒径が100nm以下の非常に小さな微粒子であって、比抵抗が好ましくは1.85×10 −2 Ωcm以下で、不純物の含有量が極めて少ない高導電性の三酸化レニウム微粒子を得ることができる。したがって、その応用としては、塗料やゴム、プラスチック中への均一分散が容易となることにより、塗料等に混合して高導電性塗膜としての利用が可能となり、また、ゴムやプラスチックに混合することで、これに高い導電性を持たせることが可能となる。さらに、本発明の三酸化レニウム微粒子は、その光学特性として、赤外線反射特性があり、塗料等に混合して赤外線反射用塗膜としての利用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における三酸化レニウムの粉末XRDパターンを示す図である。
Claims (3)
- 七酸化二レニウム、過レニウム酸および過レニウム酸アンモニウムのうち1種もしくは2種以上の七価レニウム化合物を、三酸化レニウムに換算して27wt%以下となるように、アルコール、ケトン、アミンおよび水のうちの1種もしくは2種以上に溶解し、この混合液を液体分のほとんどが蒸発、またはすべて蒸発するまで加熱することを特徴とする三酸化レニウム微粒子の作製方法。
- 七酸化二レニウム、過レニウム酸および過レニウム酸アンモニウムのうち1種もしくは2種以上の七価レニウム化合物を、三酸化レニウムに換算して27wt%以下となるように、アルコール、ケトン、アミンおよび水のうちの1種もしくは2種以上に溶解し、この混合液を液体分のほとんどが蒸発、またはすべて蒸発するまで加熱し、得られた三酸化レニウム微粒子を200〜250℃で熱処理して抵抗値を低下させることを特徴とする三酸化レニウム微粒子の作製方法。
- 請求項2記載の方法により得られた粒径100nm以下、比抵抗1.85×10 −2 Ωcm以下の高導電性三酸化レニウム微粒子。
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CN115012025A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-09-06 | 中铼新材料有限公司 | 一种用高铼酸铵制备碘化铼的方法 |
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- 1995-11-17 JP JP32361195A patent/JP3956400B2/ja not_active Expired - Lifetime
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