JP5397854B2 - Oxide-coated titanium oxide-containing liquid and method for producing the same - Google Patents

Oxide-coated titanium oxide-containing liquid and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、酸化物コーティング酸化チタン含有液及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an oxide-coated titanium oxide-containing liquid and a method for producing the same.

近年、光触媒の研究が、幅広い分野において盛んに行われている。環境問題に対する取り組みとして、化石燃料に代わる太陽光を利用したクリーンなエネルギーを入手する研究が推進されている。光触媒においては、エネルギー源として太陽光を利用することが可能である。よって、太陽光を利用した太陽電池に関する研究が行われている。   In recent years, research on photocatalysts has been actively conducted in a wide range of fields. As an approach to environmental problems, research to obtain clean energy using sunlight instead of fossil fuel is being promoted. In the photocatalyst, it is possible to use sunlight as an energy source. Therefore, research on solar cells using sunlight has been conducted.

従来のシリコン型の太陽電池に置き換わり、コストや軽量化の面から、色素増感型太陽電池が注目されている。色素増感型太陽電池は、金属酸化物半導体の上に吸着された増感色素が吸収した光のエネルギーを、電気的なエネルギーへと変換するものである。太陽光に代表される光のエネルギーを増感色素が吸収すると、その増感色素中の電子のエネルギー状態が高くなって、増感色素中の電子が励起される。励起された電子は、増感色素から金属酸化物半導体に移動する。移動した電子は、金属酸化物半導体から電極対の作用極へ移動し、外部回路を経由して対向電極へ移動する。対向電極に移動した電子は、電極間の電解質を介して増感色素へと戻る。色素から放出された電子は系の中を循環する。この電子の移動により、電流が発生する。   Dye-sensitized solar cells have attracted attention from the viewpoint of cost and weight reduction, replacing conventional silicon-type solar cells. A dye-sensitized solar cell converts light energy absorbed by a sensitizing dye adsorbed on a metal oxide semiconductor into electrical energy. When the sensitizing dye absorbs light energy typified by sunlight, the energy state of electrons in the sensitizing dye becomes high, and the electrons in the sensitizing dye are excited. The excited electrons move from the sensitizing dye to the metal oxide semiconductor. The moved electrons move from the metal oxide semiconductor to the working electrode of the electrode pair, and move to the counter electrode via an external circuit. The electrons that have moved to the counter electrode return to the sensitizing dye via the electrolyte between the electrodes. Electrons emitted from the dye circulate in the system. This electron movement generates a current.

金属酸化物半導体としては、酸化チタンや酸化亜鉛等が挙げられる。これらの金属酸化物半導体が核とされて、金属酸化物半導体の粒子の表面に金属酸化物を被覆する手法が試みられている。酸化物としては、金属酸化物半導体より高いエネルギーレベルの伝導帯を有するものが使用される。励起されて増感色素から放出された電子の逆注入が軽減される。すなわち、励起された電子が、電極間の電解質へと放出されることや、増感色素と再結合されてしまうといった問題が改善されることが知られている(特許文献1,2,3,非特許文献1)。   Examples of the metal oxide semiconductor include titanium oxide and zinc oxide. With these metal oxide semiconductors as nuclei, a technique of coating metal oxides on the surface of metal oxide semiconductor particles has been attempted. As the oxide, an oxide having a conduction band with a higher energy level than that of the metal oxide semiconductor is used. Reverse injection of electrons excited and emitted from the sensitizing dye is mitigated. That is, it is known that the problem that the excited electrons are emitted to the electrolyte between the electrodes or recombined with the sensitizing dye is improved (Patent Documents 1, 2, 3, and 4). Non-patent document 1).

光機能性材料として酸化チタンを用いる場合、特にアナターゼ型の結晶構造のものがエネルギーの変換効率が高いことが知られている(特許文献4)。光機能性材料として酸化チタンが利用される場合において、製品の安定性のため、粒子径の均一性が高い酸化チタン微粒子の研究が行われている(特許文献5)。   When titanium oxide is used as the optical functional material, it is known that an anatase type crystal structure has high energy conversion efficiency (Patent Document 4). In the case where titanium oxide is used as an optical functional material, titanium oxide fine particles with high uniformity in particle diameter have been studied for product stability (Patent Document 5).

特開2009−59646号公報JP 2009-59646 A 特開2008−288477号公報JP 2008-288477 A 特開2004−47264号公報JP 2004-47264 A 特開2009−40622号公報JP 2009-40622 A 特開2007−176753号公報JP 2007-176553 A

「色素増感太陽電池におけるセル構成要素の影響」SHARP Technical Journal No.15 通巻83号 49−53“Effects of Cell Components in Dye-Sensitized Solar Cells” SHARP Technical Journal No. Vol.15, No.83, 49-53

酸化物で被膜された金属酸化物半導体を用いた色素増感型太陽電池は、前述されたように増感色素で励起され放出された電子の逆注入を減少されるという利点がある一方で、安定した光電変換効率が得られないといった欠点を有する。この欠点の原因として以下の要因が考えられている。   While the dye-sensitized solar cell using the oxide-coated metal oxide semiconductor has the advantage of reducing the back injection of electrons excited and emitted by the sensitizing dye as described above, There is a disadvantage that stable photoelectric conversion efficiency cannot be obtained. The following factors are considered as causes of this defect.

従来の方法では、金属酸化物半導体の粒子の表面に、酸化物前駆体が塗布等によって吸着される。吸着された酸化物前駆体が乾燥された後に、焼成される。この焼成の工程で、酸化物前駆体は酸化されて、酸化物へと化学変化される。酸化によって、金属酸化物半導体の表面に酸化物が固定されて、酸化物の被膜が形成される。酸化物の被膜層が形成される焼成は、高温で行われる。酸化物の被膜層が形成されると同時に、金属酸化物半導体同士の凝集が起こり得る。酸化チタンは、乾燥によって凝集しやすく、凝集した酸化チタンの塊は、一度凝集すると分散しにくい性質を有する。   In the conventional method, the oxide precursor is adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor particles by coating or the like. After the adsorbed oxide precursor is dried, it is fired. In this firing step, the oxide precursor is oxidized and chemically converted into an oxide. Oxidation fixes an oxide on the surface of the metal oxide semiconductor and forms an oxide film. Firing for forming the oxide coating layer is performed at a high temperature. At the same time that the oxide coating layer is formed, the metal oxide semiconductors may aggregate. Titanium oxide easily aggregates by drying, and the aggregated titanium oxide lump has a property that it is difficult to disperse once aggregated.

酸化チタンを金属酸化物半導体の核となる粒子としたときに、乾燥工程や焼成工程において凝集が起こりやすい。酸化チタン粒子の凝集は、金属酸化物の形成と同時に進行したり、酸化チタン粒子が酸化物で被膜される前に起こったりする。この酸化チタン粒子の凝集によって、不均一な径の凝集体が生じ、酸化チタン粒子に対して酸化物が均一な層として被膜されないおそれがある。さらに、酸化物の分布が偏るおそれもある。酸化物の分布が偏ると、酸化チタン粒子の一部が酸化物で被覆されずに、酸化チタン粒子の表面が露出されるおそれがある。   Aggregation is likely to occur in the drying process and the firing process when titanium oxide is used as the core particle of the metal oxide semiconductor. Aggregation of the titanium oxide particles proceeds simultaneously with the formation of the metal oxide, or occurs before the titanium oxide particles are coated with the oxide. The aggregation of the titanium oxide particles generates an aggregate having a non-uniform diameter, and the oxide may not be coated as a uniform layer on the titanium oxide particles. Furthermore, the oxide distribution may be biased. If the distribution of the oxide is biased, a part of the titanium oxide particles may not be covered with the oxide, and the surface of the titanium oxide particles may be exposed.

前述されたように酸化チタン粒子の凝集が起こると、結果として、色素が吸着できる酸化チタン粒子の表面積が狭くなり、酸化チタン粒子に吸着される色素の量が減少する。その結果、色素増感太陽電池において、光エネルギーを収集する機能が低下して、光電変換効率が低下する。   As described above, when the aggregation of the titanium oxide particles occurs, as a result, the surface area of the titanium oxide particles that can adsorb the dye becomes narrow, and the amount of the dye adsorbed on the titanium oxide particles decreases. As a result, in the dye-sensitized solar cell, the function of collecting light energy is lowered, and the photoelectric conversion efficiency is lowered.

また、酸化チタン粒子が凝集すると、入射光の散乱が大きくなり、酸化物で被覆された酸化チタン粒子が不透明となる。不透明な酸化チタン粒子によって膜を形成すると、その膜も不透明であるので、膜の内部まで光が届かない。したがって、膜の表面に存在する増感色素が主として機能し、内部の増感色素が機能しにくいので、色素増感太陽電池において、エネルギー変換効率が低下すると考えられる。膜の厚みが不均一となって、膜の物性が低下するおそれもある。   Further, when the titanium oxide particles are aggregated, the scattering of incident light increases, and the titanium oxide particles coated with the oxide become opaque. When a film is formed with opaque titanium oxide particles, the film is also opaque, so that light does not reach the inside of the film. Therefore, the sensitizing dye present on the surface of the film mainly functions, and the internal sensitizing dye hardly functions, so that it is considered that the energy conversion efficiency is lowered in the dye-sensitized solar cell. The film thickness may be non-uniform, and the physical properties of the film may be reduced.

また、酸化チタン粒子の表面が酸化物で被覆されずに露出すると、色素は酸化チタン粒子に直接接触することとなり、増感色素で励起されて放出された電子の逆注入が生じやすくなる。また、酸化チタンは強い酸化能力を有するので色素が酸化チタン粒子に長時間接触すると、色素が酸化されるおそれがある。酸化された色素は、光エネルギーを収集する能力を失うおそれがある。   Further, when the surface of the titanium oxide particles is exposed without being covered with an oxide, the dye comes into direct contact with the titanium oxide particles, and back injection of electrons excited and emitted by the sensitizing dye is likely to occur. In addition, since titanium oxide has a strong oxidizing ability, the dye may be oxidized when the dye contacts the titanium oxide particles for a long time. Oxidized dyes can lose their ability to collect light energy.

本発明は、前述された問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化物によって被覆された酸化物コーティング酸化チタンが凝集することなく高分散に含有される液を得る手段を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide means for obtaining a liquid that is contained in high dispersion without agglomeration of oxide-coated titanium oxide coated with an oxide. That is.

本発明に係る酸化物コーティング酸化チタンの製造方法は、酸化チタンの分散液に、酸化物前駆体を加えて加熱することによって、当該酸化チタンを酸化物で被覆する。   In the method for producing oxide-coated titanium oxide according to the present invention, an oxide precursor is added to a dispersion of titanium oxide and heated to coat the titanium oxide with an oxide.

酸化チタンが溶液中で長鎖脂肪酸で処理されることにより上記酸化チタン粒子の分散液が得られる。この分散液に酸化物前駆体を加えて加熱する。加熱によって、酸化物前駆体が酸化チタンの周囲において酸化されて酸化物となる。これにより、酸化チタンは酸化物で被覆される。   The dispersion of titanium oxide particles is obtained by treating titanium oxide with a long-chain fatty acid in a solution. An oxide precursor is added to this dispersion and heated. By heating, the oxide precursor is oxidized around the titanium oxide to become an oxide. Thereby, the titanium oxide is coated with the oxide.

溶媒への酸化チタンの分散、及び酸化物前駆体の酸化は、反応容器内で行われる。反応容器としては、例えば、三ツ口フラスコ、セパラブルフラスコなどの実験室で扱われるサイズの容器、大量生産用の反応釜及び微細な流路中で微細な量の反応を行うマイクロリアクタ等が挙げられる。これらの反応容器は、スターラのように内部に貯留される反応物を攪拌できる攪拌装置と、オイルバスのように内部の温度が制御される温度制御装置と、を備えるものが好ましい。反応容器は、外気が反応容器内に流入することなく、かつ反応過程において反応容器内に材料を注入することが可能な構造を有することが好ましい。   Dispersion of titanium oxide in the solvent and oxidation of the oxide precursor are performed in a reaction vessel. Examples of the reaction vessel include a vessel of a size handled in a laboratory such as a three-necked flask and a separable flask, a reaction vessel for mass production, a microreactor that performs a minute amount of reaction in a minute channel, and the like. These reaction vessels preferably include a stirrer that can stir the reactants stored therein like a stirrer and a temperature control device that controls the internal temperature like an oil bath. It is preferable that the reaction vessel has a structure in which the outside air does not flow into the reaction vessel and the material can be injected into the reaction vessel during the reaction process.

酸化物前駆体の酸化は、不活性なガス雰囲気下で行われることが好ましい。大気中の酸素や水分等の存在によって、溶液や原料における余分な酸化反応等が起こることを防ぐためである。酸化チタンや溶液が反応容器内に封入された後に、反応容器の内部は不活性なガスで置換される。例えば、内部のガスを、減圧等の方法により反応容器から概ね除去した後に不活性なガスを反応容器に送り込む操作を数回繰り返す。不活性なガスは、例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン等が挙げられる。不活性なガスは、比重や操作性などを考慮すると、アルゴンが最も好ましい。   The oxidation of the oxide precursor is preferably performed in an inert gas atmosphere. This is to prevent an excess oxidation reaction or the like in the solution or the raw material from occurring due to the presence of oxygen or moisture in the atmosphere. After titanium oxide or a solution is sealed in the reaction vessel, the inside of the reaction vessel is replaced with an inert gas. For example, after the internal gas is generally removed from the reaction vessel by a method such as decompression, an operation of feeding an inert gas into the reaction vessel is repeated several times. Examples of the inert gas include argon, helium, neon and the like. The inert gas is most preferably argon in consideration of specific gravity and operability.

酸化チタンは、その結晶系により、例えばアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型、及びこれらの混合物等が挙げられる。特に、酸化物コーティング酸化チタンが太陽電池における光機能性材料として用いられる場合は、アナターゼ型の酸化チタンが用いられることが好ましい。アナターゼ型の酸化チタンは、光機能性材料として高いエネルギーの変換効率を有するためである。酸化チタンは、球状の粒子に限らず不定形な形状や、一定の形状を有する粒子であってもよい。 Titanium oxide includes, for example, anatase type, rutile type, brookite type, and mixtures thereof depending on the crystal system. In particular, when oxide-coated titanium oxide is used as an optical functional material in a solar cell, anatase-type titanium oxide is preferably used. This is because anatase-type titanium oxide has high energy conversion efficiency as a photofunctional material. Titanium oxide is not limited to spherical particles, and may be particles having an irregular shape or a certain shape.

本発明において、酸化チタンの平均粒子径は100nm以下であることが好ましい。更に好ましい平均粒子径は、50nm以下である。また、多分散度指数は0.3以下であることが好ましい。更に好ましい多分散度指数は、0.15以下である。平均粒子径及び多分散度指数が上記範囲内であることにより、得られる酸化物コーティング酸化チタンの粒子径が細かくかつ均一となり易い。酸化チタンは、水などの溶媒中において分散された状態で取り扱われることが好ましい。水などの溶媒中においては、酸化チタンが凝集されにくいからである。   In the present invention, the average particle diameter of titanium oxide is preferably 100 nm or less. A more preferable average particle diameter is 50 nm or less. The polydispersity index is preferably 0.3 or less. A more preferable polydispersity index is 0.15 or less. When the average particle size and the polydispersity index are within the above ranges, the particle size of the resulting oxide-coated titanium oxide tends to be fine and uniform. Titanium oxide is preferably handled in a dispersed state in a solvent such as water. This is because titanium oxide is less likely to aggregate in a solvent such as water.

酸化チタンの分散液として使用される溶媒は、例えば、炭化水素系溶媒、アルコール系溶媒、フェノール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アミン系溶媒、複素環系溶媒等が挙げられる。これら溶媒中において酸化物前駆体が加熱されて酸化されるので、この加熱工程の最高温度において溶媒が気化しないことが好ましく、具体的な好ましい溶媒としては、1−ドデカノールなどが挙げられる。   Examples of the solvent used as the titanium oxide dispersion include hydrocarbon solvents, alcohol solvents, phenol solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents, amine solvents, heterocyclic solvents, and the like. It is done. Since the oxide precursor is heated and oxidized in these solvents, it is preferable that the solvent does not evaporate at the maximum temperature of the heating step, and specific preferred solvents include 1-dodecanol.

長鎖脂肪酸としては、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸脂肪酸及びそれらのアミン誘導体などが好ましく、また、それらの塩も好ましい。例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、アラキジン酸、イコサペンタエン酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸などが挙げられる。炭化水素部分がある程度の長さを有するものが、溶液中においてミセルなどの自己集合体を構築しやすいので好ましい。長鎖脂肪酸の塩としては、前述されたような脂肪酸のアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩などが、入手が容易という観点から好ましい。具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などが挙げられる。これら長鎖脂肪酸のうち、脂肪族モノカルボン酸または脂肪族ジカルボン酸脂肪酸が好ましく、特に好ましい長鎖脂肪酸は、扱いやすさや入手しやすさの面からオレイン酸である。
As long-chain fatty acids, aliphatic monocarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acid fatty acids and their amine derivatives are preferred, and salts thereof are also preferred. Examples include myristic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, arachidic acid, icosapentaenoic acid, docosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, and the like. A hydrocarbon portion having a certain length is preferable because it can easily build a self-assembly such as a micelle in a solution. As long-chain fatty acid salts, the above-mentioned alkali metal salts and alkaline earth metal salts of fatty acids are preferred from the viewpoint of easy availability. Specific examples include sodium salts, potassium salts, magnesium salts, calcium salts, and the like. Of these long-chain fatty acids, aliphatic monocarboxylic acids or aliphatic dicarboxylic acid fatty acids are preferred, and a particularly preferred long-chain fatty acid is oleic acid in terms of ease of handling and availability.

酸化物前駆体としては、酸化されたときの酸化物の伝導帯準位が、酸化チタンの伝導帯準位より高いことが好ましい。酸化物が半導体として扱われる場合において、逆注入が阻止されるからである。   As the oxide precursor, it is preferable that the conduction band level of the oxide when oxidized is higher than the conduction band level of titanium oxide. This is because reverse injection is prevented when the oxide is treated as a semiconductor.

本発明において、前述された酸化チタン及び溶媒が反応容器に入れられて攪拌される。これらの混合比は、溶媒100重量部に対して、酸化チタン10重量部以下が好ましい。そして、反応容器内の大気が、不活性ガスに置換される。不活性ガス雰囲気下の反応容器内へ長鎖脂肪酸が2mL/minで滴下される。これらの混合比は、酸化チタン100重量部に対して、長鎖脂肪酸100重量部以上であることが好ましい。酸化チタンに対して長鎖脂肪酸の量を十分に多くすることによって、すべての酸化チタンが長鎖脂肪酸で覆われると考えられるからである。酸化チタン及び長鎖脂肪酸が混合された液が攪拌され、その液中において、酸化チタンは、長鎖脂肪酸で覆われたミセルを形成する。   In the present invention, the above-described titanium oxide and solvent are placed in a reaction vessel and stirred. These mixing ratios are preferably 10 parts by weight or less of titanium oxide with respect to 100 parts by weight of the solvent. Then, the atmosphere in the reaction vessel is replaced with an inert gas. A long chain fatty acid is dropped into the reaction vessel in an inert gas atmosphere at 2 mL / min. These mixing ratios are preferably 100 parts by weight or more of long-chain fatty acids with respect to 100 parts by weight of titanium oxide. This is because it is considered that all the titanium oxide is covered with the long chain fatty acid by sufficiently increasing the amount of the long chain fatty acid with respect to the titanium oxide. The liquid in which the titanium oxide and the long chain fatty acid are mixed is stirred, and in the liquid, the titanium oxide forms micelles covered with the long chain fatty acid.

長鎖脂肪酸は、酸化チタンを核として、酸化チタンの表面に集合して吸着する。酸化チタンの粒子同士は、長鎖脂肪酸に覆われることによって凝集することなく互いに隔てられる。つまり、酸化チタンの粒子間に長鎖脂肪酸が介在することによって、酸化チタンの粒子同士が直接接する可能性が低下されて、凝集が阻止される。このようにして、酸化チタンの分散液が得られる。   Long chain fatty acids collect and adsorb on the surface of titanium oxide with titanium oxide as a nucleus. The titanium oxide particles are separated from each other without being aggregated by being covered with the long-chain fatty acid. That is, the presence of the long chain fatty acid between the titanium oxide particles reduces the possibility that the titanium oxide particles are in direct contact with each other, thereby preventing aggregation. In this way, a dispersion of titanium oxide is obtained.

前述された溶媒として水が用いられる場合は、酸化チタンが混合された水に長鎖脂肪酸が加えられて攪拌された後、静置される。水に混合されていた酸化チタンは、長鎖脂肪酸によって覆われる。また、時間の経過に伴って、水と長鎖脂肪酸とが二層に分離する。長鎖脂肪酸によって覆われた酸化チタンは、長鎖脂肪酸の層に移動する。この長鎖脂肪酸の層が回収され、前述された溶媒が加えられて攪拌される。そして、減圧によって水分が除去されることによって、長鎖脂肪酸で覆われた酸化チタンの分散液が得られる。   When water is used as the solvent described above, the long-chain fatty acid is added to the water mixed with titanium oxide and stirred, and then allowed to stand. Titanium oxide mixed in water is covered with long chain fatty acids. In addition, with the passage of time, water and long-chain fatty acids are separated into two layers. Titanium oxide covered with long chain fatty acids migrates to the layer of long chain fatty acids. The long chain fatty acid layer is recovered and the solvent described above is added and stirred. Then, by removing moisture by reducing the pressure, a dispersion of titanium oxide covered with long-chain fatty acids can be obtained.

酸化チタンの分散液には、酸化物前駆体が加えられる。これらの混合比は、酸化チタン100重量部に対して、酸化物前駆体50重量部以上であることが好ましい。酸化物前駆体が加えられた後、分散液が攪拌されながら加熱される。反応容器内の圧力は、不活性ガスが連続して供給されながら大気圧に維持される。反応温度は、200℃以上400℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは、300℃以上350℃以下である。反応温度が従来より低くされることによって、酸化チタン粒子同士の衝突が起こりにくくなるので、酸化チタン粒子の凝集が抑制される。また、反応温度が200℃以上、好ましくは300℃以上とされることによって、酸化物前駆体の酸化が促進され、加熱後にアモルファス成分や未反応物などが生じることが抑制される。この加熱によって、酸化チタンの粒子の周囲において、酸化物前駆体が酸化され、酸化物コーティング酸化チタンが形成される。この酸化物コーティング酸化チタンは、前述された溶媒中において分散された状態に維持される。   An oxide precursor is added to the titanium oxide dispersion. These mixing ratios are preferably 50 parts by weight or more of the oxide precursor with respect to 100 parts by weight of titanium oxide. After the oxide precursor is added, the dispersion is heated with stirring. The pressure in the reaction vessel is maintained at atmospheric pressure while the inert gas is continuously supplied. The reaction temperature is preferably 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. By making the reaction temperature lower than before, collision between the titanium oxide particles hardly occurs, and aggregation of the titanium oxide particles is suppressed. In addition, when the reaction temperature is 200 ° C. or higher, preferably 300 ° C. or higher, the oxidation of the oxide precursor is promoted, and the generation of amorphous components and unreacted materials after heating is suppressed. By this heating, the oxide precursor is oxidized around the titanium oxide particles to form oxide-coated titanium oxide. This oxide-coated titanium oxide is maintained in a dispersed state in the aforementioned solvent.

酸化物コーティング酸化チタンは、例えばXRD(X線回折法)で確認される。XRDは、物質の同定を行うものである。画像上における同位置において、酸化チタンのピークと酸化物のピークとが検出されると、酸化チタンが酸化物で被覆されていると推測される。また、エネルギー分散型X線分光法(以下、EDXとも称される。)により透過型電子顕微鏡(以下、TEMとも称される。)を用いたライン測定によって、同一線上の同位置に、酸化チタン中のチタンと酸化物の金属原子の有無が確認される。また、画像上における酸化物コーティング酸化チタンの外側、端(表面)及び内側の3点において、TEMを用いた測定が行われることにより、3点それぞれの位置に存在する元素が検出される。これらの測定方法によって、酸化チタンが酸化物で被覆されていることが確認される。   The oxide-coated titanium oxide is confirmed by, for example, XRD (X-ray diffraction method). XRD identifies a substance. If a titanium oxide peak and an oxide peak are detected at the same position on the image, it is assumed that the titanium oxide is covered with the oxide. Titanium oxide is formed at the same position on the same line by line measurement using a transmission electron microscope (hereinafter also referred to as TEM) by energy dispersive X-ray spectroscopy (hereinafter also referred to as EDX). The presence or absence of metal atoms of titanium and oxide inside is confirmed. In addition, the measurement using TEM is performed at three points on the outer side, the end (surface), and the inner side of the oxide-coated titanium oxide on the image, whereby the elements present at the positions of the three points are detected. By these measurement methods, it is confirmed that titanium oxide is coated with an oxide.

酸化物コーティング酸化チタンは、酸化チタンを核として、その周囲が酸化物で被膜された構造である。酸化物コーティング酸化チタンの粒子径は、核となる酸化チタンの粒子径と、酸化物の被膜層の厚さによって決定される。したがって、本発明に係る製造方法によって得られる酸化物コーティング酸化チタンの粒子径及び多分散度指数は、原料となる酸化チタンの粒子の大きさ(粒子径)や、酸化物前駆体の混合比などによって、ある程度調整可能である。したがって、本発明に係る製造方法によれば、平均粒子径が5nmから100nmであり、かつ多分散度指数が0.1から0.3の酸化物コーティング酸化チタンを得ることができる。また、平均粒子径が5nmから50nmであり、かつ多分散度指数が0.1から0.15である酸化物コーティング酸化チタンを得ることもできる。   The oxide-coated titanium oxide has a structure in which titanium oxide is used as a nucleus and the periphery thereof is coated with an oxide. The particle diameter of the oxide-coated titanium oxide is determined by the particle diameter of the core titanium oxide and the thickness of the oxide coating layer. Therefore, the particle diameter and polydispersity index of the oxide-coated titanium oxide obtained by the production method according to the present invention include the size (particle diameter) of titanium oxide particles used as a raw material, the mixing ratio of oxide precursors, and the like. Can be adjusted to some extent. Therefore, according to the production method of the present invention, an oxide-coated titanium oxide having an average particle diameter of 5 nm to 100 nm and a polydispersity index of 0.1 to 0.3 can be obtained. It is also possible to obtain oxide-coated titanium oxide having an average particle diameter of 5 nm to 50 nm and a polydispersity index of 0.1 to 0.15.

酸化物コーティング酸化チタンの平均粒子径及び多分散度指数は、粒度分布測定装置によって酸化物コーティング酸化チタンが測定され、その測定結果を動的散乱法により解析することによって得られる。平均粒子径が小さくかつ均一な粒子径であるほど、酸化チタンが凝集なく高分散に存在すると推測される。凝集の有無は、例えば、走査型電子顕微鏡(以下、「SEM」とも称される。)で酸化物コーティング酸化チタンを観察することによって判断できる。また、多分散度指数が小さいほど均一性が高いと判断できる。   The average particle diameter and polydispersity index of the oxide-coated titanium oxide can be obtained by measuring the oxide-coated titanium oxide with a particle size distribution measuring device and analyzing the measurement result by a dynamic scattering method. It is estimated that the smaller the average particle size and the more uniform the particle size, the more highly dispersed titanium oxide is without aggregation. The presence or absence of aggregation can be determined, for example, by observing the oxide-coated titanium oxide with a scanning electron microscope (hereinafter also referred to as “SEM”). Moreover, it can be judged that uniformity is so high that a polydispersity index is small.

本発明における酸化物コーティング酸化チタンの粒子は、従来の方法で作成した粒子と比べて、粒子径の均一性が高い。具体的には、従来の方法により得られた酸化物コーティング酸化チタンは、多分散度指数が0.3以上であり、また、粒子径が500nm以上の粒子が含まれる。   The oxide-coated titanium oxide particles in the present invention have a higher particle size uniformity than particles produced by conventional methods. Specifically, the oxide-coated titanium oxide obtained by the conventional method includes particles having a polydispersity index of 0.3 or more and a particle diameter of 500 nm or more.

本発明に係る酸化物コーティング酸化チタンは、例えば、太陽電池に用いられることを目的として、薄層に加工される。この薄層を形成する手法として、スクリーン印刷などが挙げられる。薄層に加工される際に、酸化物コーティング酸化チタンがペースト状にされる。本発明に係る酸化物コーティング酸化チタンは、平均粒子径が細かく均一性が高いので、スクリーン印刷において使用される版の穴に酸化物コーティング酸化チタンが目詰まりすることなく、印刷対象物上にペーストが均一に塗布される。つまり、版抜けがよい。また、酸化物コーティング酸化チタンの粒子が細かいので、ペーストを薄く塗布することが可能である。また、酸化物コーティング酸化チタンの粒子径が均一なので、薄層において、凹凸や偏りが生じにくい。これにより、薄層が安定し、ひいては安定した品質の太陽電池が得られる。   The oxide-coated titanium oxide according to the present invention is processed into a thin layer for the purpose of being used in, for example, a solar cell. As a method for forming this thin layer, screen printing or the like can be mentioned. When processed into a thin layer, the oxide-coated titanium oxide is made into a paste. Since the oxide-coated titanium oxide according to the present invention has a fine average particle diameter and high uniformity, the oxide-coated titanium oxide does not clog the holes of the plate used in screen printing, and the paste is applied onto the printing object. Is uniformly applied. That is, the omission is good. Further, since the oxide-coated titanium oxide particles are fine, the paste can be applied thinly. In addition, since the particle diameter of the oxide-coated titanium oxide is uniform, unevenness and unevenness are less likely to occur in the thin layer. Thereby, a thin layer is stabilized and, as a result, a solar cell with stable quality can be obtained.

また、本発明に係る酸化物コーティング酸化チタン色素増感型太陽電池に用いる場合には、色素が酸化物コーティング酸化チタンの粒子の表面に吸着される。本発明に係る酸化物コーティング酸化チタンは均一且つ細かな粒子なので、粒子径が不均一であったり大きなものに比べて、全粒子の表面積の合計が大きい。その結果、粒子の表面に吸着される色素の量が増加するので、色素による増感が大きくなり、ひいては色素増感型太陽電池の変換効率が高くなる。 When the oxide-coated titanium oxide according to the present invention is used in a dye-sensitized solar cell, the dye is adsorbed on the surface of the oxide-coated titanium oxide particles. Since the oxide-coated titanium oxide according to the present invention is uniform and fine particles, the total surface area of all the particles is larger than those having a non-uniform or large particle size. As a result, since the amount of the dye adsorbed on the surface of the particles increases, sensitization by the dye increases, and as a result, the conversion efficiency of the dye-sensitized solar cell increases.

本発明に係る酸化物コーティング酸化チタン含有液やペースト状の薄膜においては、酸化物コーティング酸化チタンの粒子径が小さく且つ均一性が高いので、入射光の乱反射が起こりにくい。したがって、入射光は酸化物コーティング酸化チタン含有液や薄膜内を概ね直進して透過する。つまり、本発明に係る酸化物コーティング酸化チタン含有液や薄膜は、光の透過率が高い。本明細書において透過率とは、物質に入射した光のうち、吸収や乱反射されずに透過した光の割合である。すなわち、入射光に対する透過光の割合である。入射光としては可視光の領域に属する波長の光が使用される。   In the oxide-coated titanium oxide-containing liquid or paste-like thin film according to the present invention, the particle diameter of the oxide-coated titanium oxide is small and the uniformity is high, so that irregular reflection of incident light hardly occurs. Therefore, the incident light passes through the oxide-coated titanium oxide-containing liquid and the thin film in a straight line. That is, the oxide-coated titanium oxide-containing liquid or thin film according to the present invention has high light transmittance. In this specification, the transmittance is the proportion of light that has been transmitted to the material without being absorbed or irregularly reflected. That is, the ratio of transmitted light to incident light. As incident light, light having a wavelength belonging to the visible light region is used.

透過率は、分光光度計によって測定され得る。試料としては、例えば、濃度0.02g/mLの酸化物コーティング酸化チタン含有液が用いられる。この酸化物コーティング酸化チタン含有液に対して光が透過される厚みが10mmとされて、可視光帯域波長630nmの光が照射されて透過率が測定される。本発明に係る酸化物コーティング酸化チタン含有液の透過率は90%以上であり、より好ましくは95%以上である。この透過率によって、透光性の高い光機能性材料が得られる。透光性の高い光機能性材料が色素増感型太陽電池に用いられると、その光機能性材料において、酸化物コーティング酸化チタンが含まれる膜の内部まで光が到達するので、膜の表面付近に存在する酸化物コーティング酸化チタンのみならず、膜の内部に存在する酸化物コーティング酸化チタンの表面に吸着された色素によって増感が実現されて、エネルギー変換効率が増加すると考えられる。   The transmittance can be measured by a spectrophotometer. As the sample, for example, an oxide-coated titanium oxide-containing liquid having a concentration of 0.02 g / mL is used. The thickness at which light is transmitted to the oxide-coated titanium oxide-containing liquid is 10 mm, and the transmittance is measured by irradiation with light having a visible light wavelength band of 630 nm. The transmittance | permeability of the oxide coating titanium oxide containing liquid which concerns on this invention is 90% or more, More preferably, it is 95% or more. With this transmittance, an optical functional material having high translucency can be obtained. When an optically functional material with high translucency is used in a dye-sensitized solar cell, light reaches the inside of the film containing oxide-coated titanium oxide in the optically functional material. It is considered that sensitization is realized not only by the oxide-coated titanium oxide present in the film, but also by the dye adsorbed on the surface of the oxide-coated titanium oxide present in the film, thereby increasing the energy conversion efficiency.

本発明に係る酸化物コーティング酸化チタン含有液は、遠心分離によって、液中に存在する酸化物コーティング酸化チタンを洗浄可能である。酸化物コーティング酸化チタン含有液を遠心分離すると、酸化物コーティング酸化チタンが液中において沈殿する。そして、上澄みがデカンテーションによって廃棄されると、酸化物コーティング酸化チタンが濃縮された液が得られる。この濃縮された液に新たな低極性溶媒を加えて攪拌する。低極性溶媒は、例えば扱いやすさなどからヘキサンやトルエンなどが好ましい。このような濃縮及び希釈の操作が繰り返されることにより、酸化物コーティング酸化チタン含有液中における未反応物質やその他の余分な物質が廃棄される。つまり、酸化物コーティング酸化チタンが洗浄される。   The oxide-coated titanium oxide-containing liquid according to the present invention can wash the oxide-coated titanium oxide present in the liquid by centrifugation. When the oxide-coated titanium oxide-containing liquid is centrifuged, the oxide-coated titanium oxide precipitates in the liquid. When the supernatant is discarded by decantation, a liquid in which the oxide-coated titanium oxide is concentrated is obtained. A new low-polar solvent is added to the concentrated liquid and stirred. For example, hexane or toluene is preferable as the low-polarity solvent because it is easy to handle. By repeating such concentration and dilution operations, unreacted substances and other excess substances in the oxide-coated titanium oxide-containing liquid are discarded. That is, the oxide-coated titanium oxide is cleaned.

本発明に係る酸化物コーティング酸化チタン含有液は、液体として得られるので、保存や放置による乾燥が抑制され、太陽電池等の素材として扱われる場合においても、凝集されない状態の酸化物コーティング酸化チタンとして使用することができる。   Since the oxide-coated titanium oxide-containing liquid according to the present invention is obtained as a liquid, the oxide-coated titanium oxide is not agglomerated even when it is treated as a material such as a solar cell in which drying due to storage or storage is suppressed. Can be used.

本発明によれば、粒子径が細かく且つ均一な酸化物コーティング酸化チタンが得られる。また、本発明によれば、透光率の高い酸化物コーティング酸化チタン含有液が得られる。   According to the present invention, an oxide-coated titanium oxide having a fine particle size and a uniform particle size can be obtained. Moreover, according to this invention, the oxide coating titanium oxide containing liquid with a high translucency is obtained.

図1は、実施例1に係る酸化物コーティング酸化チタンのライン分析を行って得たTEMスペクトルである。1 is a TEM spectrum obtained by performing line analysis of the oxide-coated titanium oxide according to Example 1. FIG. 図2は、実施例1に係る酸化物コーティング酸化チタンのTEM画像である。FIG. 2 is a TEM image of the oxide-coated titanium oxide according to Example 1. 図3は、実施例1に係る酸化物コーティング酸化チタンのTEMスペクトルである。(A)は図2におけるAポイントのTEMスペクトルであり、(B)は図2におけるBポイントのTEMスペクトルであり、(C)は図2におけるCポイントのTEMスペクトルである。FIG. 3 is a TEM spectrum of the oxide-coated titanium oxide according to Example 1. (A) is a TEM spectrum at point A in FIG. 2, (B) is a TEM spectrum at point B in FIG. 2, and (C) is a TEM spectrum at point C in FIG. 図4は、実施例1に係る酸化物コーティング酸化チタンのペーストを塗布して形成した膜のSEM画像である。4 is an SEM image of a film formed by applying a paste of oxide-coated titanium oxide according to Example 1. FIG. 図5は、比較例1に係る酸化物コーティング酸化チタンのペーストを塗布して形成した膜のSEM画像である。FIG. 5 is an SEM image of a film formed by applying the oxide-coated titanium oxide paste according to Comparative Example 1.

以下に、本発明の好ましい実施例が説明される。なお、以下に説明される各実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施例を適宜変更できることは言うまでもない。   In the following, preferred embodiments of the invention will be described. It should be noted that each embodiment described below is merely an example of the present invention, and it is needless to say that the embodiment of the present invention can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

[実施例1]
実施例1として、本発明に係る製造方法によって酸化物コーティング酸化チタンを合成した。具体的には、酸化チタン水分散液12g(150mmol)(鯤コーポレーション製,粒子径20nmから40nm)と純水180mLとを三ツ口フラスコに加えて希釈し、さらにオレイン酸60mLを加えて攪拌した。この混合液を一晩静置して、オレイン酸と水とを二層に分離させた。上澄みのオレイン酸層を別の三ツ口フラスコに回収した後、そのオレイン酸層に1−オクタデセンを加え、エバポレーターで三ツ口フラスコの内部を減圧して脱水を行った。その後、真空ポンプ(アルバック機工社製 GLD−201B)によって、三ツ口フラスコの内部の大気を除去してから、アルゴンガスを三ツ口フラスコに流入した。三ツ口フラスコ内の気体の除去及びアルゴンガスの流入を数回繰り返すことによって、三ツ口フラスコ内の気体をアルゴンガスに置換した。
[Example 1]
As Example 1, oxide-coated titanium oxide was synthesized by the production method according to the present invention. Specifically, 12 g (150 mmol) of titanium oxide aqueous dispersion (manufactured by Sakai Corporation, particle diameter 20 nm to 40 nm) and 180 mL of pure water were added to a three-necked flask and diluted, and 60 mL of oleic acid was further added and stirred. The mixture was allowed to stand overnight to separate the oleic acid and water into two layers. After the supernatant oleic acid layer was collected in another three-necked flask, 1-octadecene was added to the oleic acid layer, and the inside of the three-necked flask was depressurized with an evaporator for dehydration. Thereafter, the atmosphere inside the three-necked flask was removed by a vacuum pump (GLD-201B manufactured by ULVAC Kiko Co., Ltd.), and then argon gas was introduced into the three-necked flask. The gas in the three-necked flask was replaced with argon gas by repeating the removal of the gas in the three-necked flask and the inflow of argon gas several times.

アルゴンガス雰囲気下の三ツ口フラスコにおいてオレイン酸層を攪拌(300℃、150rpm)しながら、三ツ口フラスコに、1−ドデカノール355g(1.91mol)と、オレイン酸マグネシウム44g(75mmol)とを加えた。その三ツ口フラスコに、アルゴンガスを50mL/minで流通させながら、内部の液を300℃で60分攪拌(150rpm)した後、40℃で一晩攪拌(150rpm)した。   While stirring the oleic acid layer in a three-necked flask under an argon gas atmosphere (300 ° C., 150 rpm), 355 g (1.91 mol) of 1-dodecanol and 44 g (75 mmol) of magnesium oleate were added to the three-necked flask. The argon solution was circulated through the three-necked flask at 50 mL / min, and the liquid inside was stirred at 300 ° C. for 60 minutes (150 rpm), and then stirred at 40 ° C. overnight (150 rpm).

三ツ口フラスコ内の液を回収して遠心分離し、その上澄みをデカンテーションによって廃棄した。そして、残った液にヘキサンを加えて攪拌した。この操作を数回繰り返して、酸化物コーティング酸化チタン含有液を得た。   The liquid in the three-necked flask was collected and centrifuged, and the supernatant was discarded by decantation. Then, hexane was added to the remaining liquid and stirred. This operation was repeated several times to obtain an oxide-coated titanium oxide-containing liquid.

[比較例1]
酸化チタン粉末12g(鯤コーポレーション製,粒子径20nmから40nm)に水100mLを加えた後、マグネシウムメトキシド6.5gを加え、室温で1時間攪拌した。さらに70℃で30分間攪拌した後、エバポレーターで溶媒を除去して乾燥し、粉末状態の酸化物コーティング酸化チタンを得た。
[Comparative Example 1]
After adding 100 mL of water to 12 g of titanium oxide powder (manufactured by Sakai Corporation, particle diameter 20 nm to 40 nm), 6.5 g of magnesium methoxide was added and stirred at room temperature for 1 hour. Furthermore, after stirring for 30 minutes at 70 ° C., the solvent was removed by an evaporator and dried to obtain a powdered oxide-coated titanium oxide.

[酸化物コーティング酸化チタンの確認試験]
SEM(日立ハイテクノロジーズ製 S−5200)、XRD(Rigaku製 RINT−TTRIII−AX2)及びTEM(日本電子製 JEM−4000)によって、実施例1に係る酸化物コーティング酸化チタンの粒子を評価した。図1のTEM画像上に示された白線に沿って粒子を横断しながらスキャンを行った。また、図2のTEM画像上に示される3点、すなわち粒子の外(ポイントA)、粒子の端(ポイントB)及び粒子の中心(ポイントC)において測定を行った。その測定結果が図3に示される。
[Confirmation test of oxide-coated titanium oxide]
The oxide-coated titanium oxide particles according to Example 1 were evaluated by SEM (S-5200 manufactured by Hitachi High-Technologies), XRD (RINT-TTRIII-AX2 manufactured by Rigaku) and TEM (JEM-4000 manufactured by JEOL Ltd.). Scanning was performed while traversing the particles along the white line shown on the TEM image of FIG. In addition, the measurement was performed at three points shown on the TEM image in FIG. 2, that is, outside the particle (point A), at the end of the particle (point B), and at the center of the particle (point C). The measurement result is shown in FIG.

XRDによる解析結果において、同じ位置に酸化チタンのピーク25.3°と酸化マグネシウムのピーク42.6°とが認められた。また、図3に示される測定結果から、粒子の外(ポイントA)では、Mg及びTiの元素は認められず、粒子の端(ポイントB)及び粒子の中心(ポイントC)では、Mg及びTiの元素が共に認められ、特に粒子の中心ではTiの元素の強度が高く検出された。これらの結果から、実施例1により得られた粒子が酸化マグネシウムで被覆された酸化チタン粒子であることが確認された。   In the analysis results by XRD, a titanium oxide peak of 25.3 ° and a magnesium oxide peak of 42.6 ° were observed at the same position. Further, from the measurement results shown in FIG. 3, the elements of Mg and Ti are not recognized outside the particle (point A), and Mg and Ti are observed at the end of the particle (point B) and the center of the particle (point C). Both elements were observed, and in particular, the strength of the Ti element was detected at the center of the particle. From these results, it was confirmed that the particles obtained in Example 1 were titanium oxide particles coated with magnesium oxide.

[酸化物コーティング酸化チタンの物性試験]
(平均粒子径)
実施例1及び比較例1においてそれぞれ得られた酸化物コーティング酸化チタンを、Malvern Instruments(Ltd製、Nano−ZS)により測定した。その測定結果を動的散乱法により解析することによって、酸化物コーティング酸化チタンの平均粒子径を得た。実施例1の酸化物コーティング酸化チタンの平均粒子径は43.7nmであった。比較例1については、比較例1の酸化物コーティング酸化チタンに純水を加えて実施例1と同じ濃度の液になるように調製した。この純水中の酸化物コーティング酸化チタンを乳鉢で磨り潰した後に超音波によって分散させて、比較例1の酸化物コーティング酸化チタン含有液を得た。この比較例1の酸化物コーティング酸化チタン含有液における酸化物コーティング酸化チタンの平均粒子径は、2.3μmであった。
[Physical property test of oxide-coated titanium oxide]
(Average particle size)
The oxide-coated titanium oxide obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was measured by Malvern Instruments (manufactured by Ltd., Nano-ZS). By analyzing the measurement results by the dynamic scattering method, the average particle diameter of the oxide-coated titanium oxide was obtained. The average particle size of the oxide-coated titanium oxide of Example 1 was 43.7 nm. For Comparative Example 1, pure water was added to the oxide-coated titanium oxide of Comparative Example 1 to prepare a liquid having the same concentration as in Example 1. The oxide-coated titanium oxide in pure water was ground in a mortar and then dispersed by ultrasonic waves to obtain an oxide-coated titanium oxide-containing liquid of Comparative Example 1. The average particle diameter of the oxide-coated titanium oxide in the oxide-coated titanium oxide-containing liquid of Comparative Example 1 was 2.3 μm.

(多分散度指数)
実施例1及び比較例1においてそれぞれ得られた酸化物コーティング酸化チタンを、Malvern Instruments(Ltd製、Nano−ZS)により測定した。その測定結果を動的散乱法により解析することによって、多分散度指数を得た。実施例1の酸化物コーティング酸化チタン含有液の多分散度指数は0.12であり、比較例1の酸化物コーティング酸化チタンの含有液の多分散度指数は0.32であった。なお、実施例1及び比較例1の酸化物コーティング酸化チタン含有液は共に、前述の平均粒子径の測定に使用されたものとそれぞれ同一の試料を用いた。
(Polydispersity index)
The oxide-coated titanium oxide obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was measured by Malvern Instruments (manufactured by Ltd., Nano-ZS). The polydispersity index was obtained by analyzing the measurement results by the dynamic scattering method. The polydispersity index of the oxide-coated titanium oxide-containing liquid of Example 1 was 0.12, and the polydispersity index of the oxide-coated titanium oxide-containing liquid of Comparative Example 1 was 0.32. In addition, as for the oxide coating titanium oxide containing liquid of Example 1 and Comparative Example 1, both the same samples as those used for the above-mentioned measurement of the average particle diameter were used.

(透過率)
実施例1の酸化物コーティング酸化チタン含有液の酸化物コーティング酸化チタンを用いて、酸化物コーティング酸化チタンの濃度が0.02g/mLであり透過厚10mmの試料を作成した。比較例1については、比較例1の酸化物コーティング酸化チタンに純水を加えて実施例1の試料と同じ濃度の液になるように調製した。この純水中の酸化物コーティング酸化チタンを、乳鉢で磨り潰した後に超音波によって分散させて、酸化物コーティング酸化チタン含有液を得た。この酸化物コーティング酸化チタン含有液を用いて、透過厚が10mmである試料を作成した。そして、分光光度計(日本分光社製、V−650)により、各試料に波長630nmの可視光を照射して透過光を測定することによって透過率を得た。実施例1の試料の透過率は90.6%であり、比較例1の試料の透過率は74.8%であった。
(Transmittance)
Using the oxide-coated titanium oxide of the oxide-coated titanium oxide-containing liquid of Example 1, a sample having a concentration of oxide-coated titanium oxide of 0.02 g / mL and a transmission thickness of 10 mm was prepared. For Comparative Example 1, pure water was added to the oxide-coated titanium oxide of Comparative Example 1 to prepare a liquid having the same concentration as the sample of Example 1. The oxide-coated titanium oxide in pure water was ground in a mortar and then dispersed by ultrasonic waves to obtain an oxide-coated titanium oxide-containing liquid. A sample having a transmission thickness of 10 mm was prepared using this oxide-coated titanium oxide-containing liquid. And the transmittance | permeability was obtained by irradiating each sample with visible light with a wavelength of 630 nm, and measuring transmitted light with a spectrophotometer (the JASCO make, V-650). The transmittance of the sample of Example 1 was 90.6%, and the transmittance of the sample of Comparative Example 1 was 74.8%.

(膜の生成)
実施例1及び比較例1においてそれぞれ得られた酸化物コーティング酸化チタンを用いて薄膜を形成した。具体的には、実施例1の酸化物コーティング酸化チタン含有液をエバポレーターで濃縮したものに、エチルセルロース、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テルピネオールを加えて、乳鉢で混合してペーストとした。得られたペーストをガラス基板上に塗布して乾燥することによって薄膜を得た。また、比較例1の粉末にエチルセルロース、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テルピネオールを加えて、乳鉢で混合してペーストとした。さらに、三本ロールミル(ノリタケカンパニーリミテッド社製NR−42A)を使用して、ペースト内の凝集粒子を粉砕してから、そのペーストをガラス基板上に塗布して乾燥することによって薄膜を得た。各薄膜を、SEMによって測定した。実施例1の薄膜のSEM画像が図4に示され、比較例1の薄膜のSEM画像が図5に示される。
(Membrane formation)
A thin film was formed using the oxide-coated titanium oxide obtained in Example 1 and Comparative Example 1, respectively. Specifically, ethyl cellulose, propylene glycol monomethyl ether acetate and terpineol were added to the oxide-coated titanium oxide-containing liquid of Example 1 concentrated with an evaporator, and mixed in a mortar to obtain a paste. The obtained paste was applied on a glass substrate and dried to obtain a thin film. Further, ethyl cellulose, propylene glycol monomethyl ether acetate and terpineol were added to the powder of Comparative Example 1, and mixed in a mortar to obtain a paste. Further, a three-roll mill (NR-42A manufactured by Noritake Co., Ltd.) was used to pulverize the aggregated particles in the paste, and then the paste was applied onto a glass substrate and dried to obtain a thin film. Each thin film was measured by SEM. The SEM image of the thin film of Example 1 is shown in FIG. 4, and the SEM image of the thin film of Comparative Example 1 is shown in FIG.

[評価]
実施例1及び比較例1の各酸化物コーティング酸化チタンの平均粒子径を比較すると、実施例1の酸化物コーティング酸化チタンは、比較例1の酸化物コーティング酸化チタンに比べて、平均粒子径が小さい。また多分散度指数についてみれば、実施例1の酸化物コーティング酸化チタンは、比較例1の酸化物コーティング酸化チタンに比べて小さい。これにより、実施例1に係る酸化物コーティング酸化チタンは、比較例1に係る酸化物コーティング酸化チタンに比べて、粒子が細かく且つ均一であるといえる。これは、比較例1の酸化物コーティング酸化チタンは凝集が生じて粒子が大きく不均一となっているのに対して、実施例1の酸化物コーティング酸化チタンは凝集することなく粒子が細かく均一であると推測される。
[Evaluation]
When comparing the average particle diameter of each oxide-coated titanium oxide of Example 1 and Comparative Example 1, the average particle diameter of the oxide-coated titanium oxide of Example 1 is larger than that of the oxide-coated titanium oxide of Comparative Example 1. small. In terms of the polydispersity index, the oxide-coated titanium oxide of Example 1 is smaller than the oxide-coated titanium oxide of Comparative Example 1. Thus, it can be said that the oxide-coated titanium oxide according to Example 1 has finer and more uniform particles than the oxide-coated titanium oxide according to Comparative Example 1. This is because the oxide-coated titanium oxide of Comparative Example 1 was agglomerated and the particles were large and non-uniform, whereas the oxide-coated titanium oxide of Example 1 was fine and uniform without agglomeration. Presumed to be.

また、実施例1及び比較例1の各試料の透過率を比較すると、実施例1の試料は、比較例1の試料より透過率が高い。これにより、実施例1の試料は透明度が高いといえる。また、実施例1及び比較例1の各薄膜を目視すると、実施例1の薄膜は透明であったが、比較例1の薄膜は白濁していた。   Further, when the transmittances of the samples of Example 1 and Comparative Example 1 are compared, the sample of Example 1 has a higher transmittance than the sample of Comparative Example 1. Thereby, it can be said that the sample of Example 1 has high transparency. Moreover, when each thin film of Example 1 and Comparative Example 1 was visually observed, the thin film of Example 1 was transparent, but the thin film of Comparative Example 1 was cloudy.

Claims (6)

炭化水素系、アルコール系、フェノール系、エーテル系、ケトン系、エステル系、アミン系、又は複素環系の溶媒と、長鎖脂肪酸と、酸化物前駆体と、が含まれる酸化チタンの分散液を、不活性ガス雰囲気下において、200℃以上400℃以下の温度で加熱することによって、当該酸化チタンが酸化物で被覆された酸化物コーティング酸化チタンを含む液体を得る加熱工程を含み、
上記溶媒は、上記加熱工程における200℃以上400℃以下の温度範囲のうち、採用された最高温度において気化しないものであり、
上記長鎖脂肪酸が、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、アラキジン酸、イコサペンタエン酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、及びこれらのアミン誘導体、並びにこれらの塩のうちの少なくともいずれか一つである酸化物コーティング酸化チタンの製造方法。
A titanium oxide dispersion containing a hydrocarbon, alcohol, phenol, ether, ketone, ester, amine, or heterocyclic solvent, a long chain fatty acid, and an oxide precursor. A heating step of obtaining a liquid containing oxide-coated titanium oxide in which the titanium oxide is coated with an oxide by heating at a temperature of 200 ° C. or higher and 400 ° C. or lower in an inert gas atmosphere;
The solvent is one that does not vaporize at the highest temperature adopted in the temperature range of 200 ° C. or more and 400 ° C. or less in the heating step,
The long chain fatty acid is myristic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, arachidic acid, icosapentaenoic acid, docosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, and amine derivatives thereof, And a method for producing an oxide-coated titanium oxide which is at least one of these salts.
上記酸化物コーティング酸化チタンの平均粒子径が100nm以下であり、かつ上記液体の多分散度指数が0.3以下である請求項1に記載の酸化物コーティング酸化チタンの製造方法。   The method for producing oxide-coated titanium oxide according to claim 1, wherein the oxide-coated titanium oxide has an average particle size of 100 nm or less and a polydispersity index of the liquid is 0.3 or less. 濃度が0.02g/mLであって透過厚10mmとした上記液体に対する波長630nmの光の透過率が90%以上である請求項1または2に記載の酸化物コーティング酸化チタンの製造方法。   The method for producing oxide-coated titanium oxide according to claim 1 or 2, wherein a transmittance of light having a wavelength of 630 nm with respect to the liquid having a concentration of 0.02 g / mL and a transmission thickness of 10 mm is 90% or more. 上記酸化物前駆体が、オレイン酸マグネシウムである請求項1から3のいずれかにに記載の酸化物コーティング酸化チタンの製造方法。 The method for producing oxide-coated titanium oxide according to any one of claims 1 to 3 , wherein the oxide precursor is magnesium oleate. 平均粒子径が100nm以下の酸化物コーティング酸化チタンが、多分散度指数が0.3以下に分散された請求項1から4のいずれかに記載の酸化物コーティング酸化チタンの製造方法によって得られる酸化物コーティング酸化チタン含有液。 The oxide-coated titanium oxide having an average particle size of 100 nm or less is oxidized by the method for producing an oxide-coated titanium oxide according to any one of claims 1 to 4 , wherein the polydispersity index is dispersed to 0.3 or less. Product coating titanium oxide containing liquid. 濃度が0.02g/mLであって透過厚10mmとした上記酸化物コーティング酸化チタン含有液に対する波長630nmの光の透過率が90%以上である請求項に記載の酸化物コーティング酸化チタン含有液。
6. The oxide-coated titanium oxide-containing liquid according to claim 5 , wherein a transmittance of light having a wavelength of 630 nm with respect to the oxide-coated titanium oxide-containing liquid having a concentration of 0.02 g / mL and a transmission thickness of 10 mm is 90% or more. .
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