JP6039469B2 - Method for producing metal nitride - Google Patents

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Description

本発明は、金属窒化物、特にリチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる金属の窒化物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a metal nitride, particularly a metal nitride selected from lithium, magnesium, calcium, strontium and barium.

近年、金属窒化物は、半導体装置に用いる窒化アルミニウムの原料、金属摺動部材、電極構成材料等の材料の1つとして注目されている。また、金属窒化物を用いた蛍光体も多数見出され、その原料としての需要も高まってきている。このような用途に使用される金属窒化物は、高純度品が求められる。   In recent years, metal nitrides have attracted attention as one of materials such as aluminum nitride raw materials, metal sliding members, and electrode constituent materials used in semiconductor devices. In addition, many phosphors using metal nitrides have been found, and the demand as a raw material has been increasing. The metal nitride used for such applications is required to have a high purity.

従来の金属窒化物の製造方法としては、カルシウム等のアルカリ土類金属を窒素気流中で加熱する方法が挙げられる(非特許文献1、2)。
しかしながら、この方法では、金属の表面だけが窒化するにすぎず、内部まで窒化させることは困難であった。また、得られる金属窒化物は、強固に凝集してしまい(特許文献1)、回収が困難であった。さらに、凝集物を粉砕すると、過度の粉砕により、微量成分が混入するおそれがある。従って、この方法で得られた金属窒化物は、前記半導体装置等の高純度品が要求される用途には使用できなかった。
また、カルシウムをアンモニアと熱する方法があるが、この方法によると水素化カルシウムが副生するという問題があり(非特許文献3)、さらに、4窒化三カルシウムを250℃に熱する方法もあるが、爆発性や毒性の問題があった(非特許文献4)。
また、溶融した亜鉛−カルシウム合金を、加熱、加圧された窒素のジェットと反応させる窒化カルシウムの合成方法が開示されているが(特許文献1)、この方法には、特別な装置が必要であり、工業的に有利な方法とは言い難い。
また、本発明者らは、アルカリ土類金属又はアルカリ土類金属水素化物から得られるアルカリ土類金属アミドを、800〜1300℃で熱分解することによりアルカリ土類金属窒化物が得られることを報告した(特許文献2)。
As a conventional method for producing a metal nitride, there is a method of heating an alkaline earth metal such as calcium in a nitrogen stream (Non-Patent Documents 1 and 2).
However, with this method, only the metal surface is nitrided, and it is difficult to nitride the inside. Moreover, the obtained metal nitride aggregated firmly (patent document 1), and collection | recovery was difficult. Furthermore, when the aggregate is pulverized, trace components may be mixed due to excessive pulverization. Therefore, the metal nitride obtained by this method cannot be used for applications requiring a high-purity product such as the semiconductor device.
In addition, there is a method of heating calcium with ammonia, but this method has a problem that calcium hydride is by-produced (Non-patent Document 3), and there is also a method of heating tricalcium tetranitride to 250 ° C. However, there were problems of explosiveness and toxicity (Non-patent Document 4).
Further, a method for synthesizing calcium nitride in which a molten zinc-calcium alloy is reacted with a heated and pressurized nitrogen jet has been disclosed (Patent Document 1). However, this method requires a special apparatus. There is an industrially advantageous method.
In addition, the present inventors have found that an alkaline earth metal nitride can be obtained by pyrolyzing an alkaline earth metal amide obtained from an alkaline earth metal or an alkaline earth metal hydride at 800 to 1300 ° C. Reported (Patent Document 2).

特表2005−531483号公報JP 2005-531483 A 特許第4585043号公報Japanese Patent No. 4585043

大木道則他編、「化学大辞典」第1版、東京化学同人、第1版1413頁、1989年Michinori Oki et al., “Chemical Dictionary” 1st edition, Tokyo Chemical Doujin, 1st edition, page 1413, 1989 日本化学会編、「新実験化学講座8、無機化合物の合成I」丸善(株)、第414頁、1976)The Chemical Society of Japan, “New Experimental Chemistry Course 8, Synthesis of Inorganic Compounds I” Maruzen Co., Ltd., p.414, 1976) 「化学大辞典5」縮刷版、共立出版(株)、第880頁、1987年“Chemical Dictionary 5”, reduced edition, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., page 880, 1987 「無機化合物・錯体辞典」中原勝儼著、講談社、第476頁、1997年“Inorganic Compound and Complex Dictionary” by Katsumi Nakahara, Kodansha, p. 476, 1997

しかしながら、前記のアルカリ土類金属アミドを原料とする場合、アルカリ土類金属又はアルカリ土類金属水素物からアルカリ土類金属アミドを製造する必要があることから、コストが高くなるという問題がある。   However, when the alkaline earth metal amide is used as a raw material, it is necessary to produce the alkaline earth metal amide from an alkaline earth metal or an alkaline earth metal hydride, which raises a problem of increased cost.

従って本発明の課題は、上記の問題点が無く、容易な方法で収率良く、安価かつ高純度の金属窒化物を製造する方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a metal nitride having a low yield and a high purity by an easy method with a good yield without the above-mentioned problems.

斯かる実情に鑑み、本発明者は鋭意研究を行った結果、アルカリ土類金属等の金属アミドと、それらと同じ金属とを一定のモル比で併用し、それらを100〜1500℃に加熱すれば、全く意外にも、アルカリ土類金属等のアミドだけでなく、アルカリ土類金属等も凝集することなく、より内部まで窒素化が進行し、安価に高純度の金属窒化物が得られることを見出し、本発明を完成した。   In view of such circumstances, the present inventor has conducted intensive research, and as a result, metal amides such as alkaline earth metals and the same metals are used in combination at a constant molar ratio and heated to 100 to 1500 ° C. Surprisingly, not only amides such as alkaline earth metals but also alkaline earth metals do not agglomerate, and nitrogenation proceeds further to the inside, so that high-purity metal nitride can be obtained at low cost. The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、以下の[1]〜[5]を提供するものである。   That is, the present invention provides the following [1] to [5].

[1]リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属のアミド(A)と、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属(B)とからなり、前記金属アミド(A)と前記金属(B)とのモル比(A:B)が1:0.01〜1:5である組成物を、100〜1500℃に加熱することを特徴とする、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属の窒化物の製造方法。
[2]前記金属アミド(A)と前記金属(B)とのモル比(A:B)が1:0.01〜1:2である[1]記載の金属窒化物の製造方法。
[3]加熱を、窒素ガス又は不活性ガス雰囲気下で行なう[1]又は[2]記載の金属窒化物の製造方法。
[4]加熱を、窒素ガス雰囲気下で行なう[1]〜[3]のいずれかに記載の金属窒化物の製造方法。
[5]用いる前記金属アミド(A)が、粒子径0.001〜100μmの粒子であり、前記金属(B)が、粒子径0.1mm〜200mmの粒子又は塊である[1]〜[4]のいずれかに記載の金属窒化物の製造方法。
[1] One or more metal amides (A) selected from lithium, magnesium, calcium, strontium and barium and one or more metals selected from lithium, magnesium, calcium, strontium and barium A composition comprising (B) and having a molar ratio (A: B) of the metal amide (A) to the metal (B) of 1: 0.01 to 1: 5 is heated to 100 to 1500 ° C. A method for producing a nitride of one or more metals selected from lithium, magnesium, calcium, strontium, and barium.
[2] The method for producing a metal nitride according to [1], wherein the molar ratio (A: B) between the metal amide (A) and the metal (B) is 1: 0.01 to 1: 2.
[3] The method for producing a metal nitride according to [1] or [2], wherein the heating is performed in an atmosphere of nitrogen gas or inert gas.
[4] The method for producing a metal nitride according to any one of [1] to [3], wherein the heating is performed in a nitrogen gas atmosphere.
[5] The metal amide (A) to be used is a particle having a particle diameter of 0.001 to 100 μm, and the metal (B) is a particle or a lump having a particle diameter of 0.1 mm to 200 mm [1] to [4] ] The manufacturing method of the metal nitride in any one of.

本発明によれば、容易な方法で、安価かつ収率良く、高純度の金属窒化物を製造することができる。得られる金属窒化物は、強固に凝集することがないので、回収も容易である。   According to the present invention, high-purity metal nitride can be produced by an easy method at a low cost and in a high yield. Since the obtained metal nitride does not agglomerate firmly, it can be easily recovered.

実施例1により得られた窒化カルシウムのXRD結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing XRD results of calcium nitride obtained in Example 1. 実施例2により得られた窒化カルシウムのXRD結果を示す図である。It is a figure which shows the XRD result of the calcium nitride obtained by Example 2. 実施例3により得られた窒化カルシウムのXRD結果を示す図である。It is a figure which shows the XRD result of the calcium nitride obtained by Example 3. 実施例4により得られた窒化ストロンチウムのXRD結果を示す図である。It is a figure which shows the XRD result of the strontium nitride obtained by Example 4.

本発明方法においては、原料として、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属のアミド(A)と、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属(B)とからなり、前記金属アミド(A)と前記金属(B)とのモル比(A:B)が1:0.01〜1:5である組成物を用いる。前記金属アミド(A)に加えて、前記金属(B)をこのモル比で用いることにより、製造コストは安価になる。   In the method of the present invention, as raw materials, one or more metal amides (A) selected from lithium, magnesium, calcium, strontium and barium and one selected from lithium, magnesium, calcium, strontium and barium are used. Alternatively, a composition comprising two or more metals (B) and having a molar ratio (A: B) of the metal amide (A) to the metal (B) of 1: 0.01 to 1: 5 is used. . By using the metal (B) in this molar ratio in addition to the metal amide (A), the production cost is reduced.

本発明の原料の1種であるリチウムアミドは、公知の化合物であり、公知の方法、例えば、リチウムに高温でアンモニアを作用させる方法等により製造することができる。   Lithium amide, which is one of the raw materials of the present invention, is a known compound, and can be produced by a known method, for example, a method in which ammonia is allowed to act on lithium at a high temperature.

本発明の原料であるマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム又はバリウムの金属アミドは、水素貯蔵材料等の用途がある公知の化合物であり、公知の方法により製造することができる。例えば、カルシウム金属とアンモニウムからヘキサアンミンカルシウム(0)を製造し、これを接触の存在下分解する方法(「化学大辞典」縮刷版、共立出版(株)カルシウムアミドの項)、これらの金属水素化物とアンモニアとを反応させる方法(特開2006−8440号公報)等が挙げられる。   The metal amide of magnesium, calcium, strontium, or barium, which is a raw material of the present invention, is a known compound that has applications such as a hydrogen storage material, and can be produced by a known method. For example, a method of producing hexaammine calcium (0) from calcium metal and ammonium and decomposing it in the presence of contact ("Chemical Dictionary", reprinted edition, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., calcium amide), these metal hydrogens And a method of reacting a compound with ammonia (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-8440).

本発明においては、これらの金属アミド(A)は、1種を用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   In the present invention, these metal amides (A) may be used alone or in combination of two or more.

前記金属アミド(A)は、通常粉末として入手できるので、粒子径0.001〜100μmの粒子を用いるのが好ましく、粒子径0.05〜50μmの粒子を用いるのがより好ましく、粒子径0.1〜10μmの粒子を用いるのがさらに好ましい。   Since the metal amide (A) is usually available as a powder, it is preferable to use particles having a particle size of 0.001 to 100 μm, more preferably particles having a particle size of 0.05 to 50 μm, and a particle size of 0.001. More preferably, 1-10 μm particles are used.

もう一方の原料であるリチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属(B)は、通常、市販品として粒子又は塊の状態で入手できるので、そのまま使用することができる。凝集せずに高純度の金属窒化物を得る点から、粒子径0.1〜200mmの粒子又は塊を用いるのが好ましく、粒子径0.5〜50mmの粒子又は塊を用いるのがより好ましく、粒子径1〜10mmの粒子又は塊を用いるのがさらに好ましい。   One or more metals (B) selected from lithium, magnesium, calcium, strontium, and barium, which are the other raw materials, are usually available in the form of particles or lumps as commercial products, and should be used as they are. Can do. From the point of obtaining a high-purity metal nitride without agglomeration, it is preferable to use particles or lumps having a particle size of 0.1 to 200 mm, more preferably particles or lumps having a particle size of 0.5 to 50 mm, More preferably, particles or lumps having a particle diameter of 1 to 10 mm are used.

金属アミド(A)と金属(B)とは、いずれも1種又は2種以上を用いることができるが、金属アミド(A)の金属と、金属(B)とは同一であることが望ましい。   One or more of the metal amide (A) and the metal (B) can be used, but it is desirable that the metal of the metal amide (A) and the metal (B) are the same.

金属アミド(A)と金属(B)との使用モル比(A:B)は、凝集せずに高純度の金属窒化物を得る点及び経済性の点から1:0.01〜1:5であり、1:0.01〜1:3が好ましく、1:0.01〜1:2がより好ましい。さらに高純度の金属窒化物を得る点から、1:0.1〜1:3がより好ましく、1:0.25〜1:2がさらに好ましい。   The use molar ratio (A: B) of the metal amide (A) to the metal (B) is 1: 0.01 to 1: 5 from the viewpoint of obtaining a high-purity metal nitride without agglomeration and economy. 1: 0.01-1: 3 is preferable, and 1: 0.01-1: 2 is more preferable. Further, from the point of obtaining a highly pure metal nitride, 1: 0.1 to 1: 3 is more preferable, and 1: 0.25 to 1: 2 is more preferable.

金属アミド(A)と金属(B)とは、粒子径が大きく相違するので均一に混合することは困難であり、両者が反応系中に存在していればよく、例えば金属アミドの上に金属を載せるだけでもよい。   Since the metal amide (A) and the metal (B) have large particle diameters, it is difficult to mix them uniformly, and it is only necessary that both exist in the reaction system. You can just put it on.

金属アミド(A)と金属(B)とからなる組成物の加熱温度は、金属窒化物が分解せず、反応炉や経済性を考慮し、高純度の金属窒化物を得る点から、100〜1500℃が好ましく、200〜1300℃がより好ましく、300〜1300℃がさらに好ましい。
また、リチウムアミド及びリチウムを原料とする場合の加熱温度は、100〜700℃が好ましく、200〜500℃がより好ましく、300〜500℃がさらに好ましい。一方、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム又はバリウムのアミドと、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム又はバリウムとを原料とする場合の加熱温度は、510〜1500℃が好ましく、600〜1300℃がより好ましく、800〜1200℃がさらに好ましい。
The heating temperature of the composition comprising the metal amide (A) and the metal (B) is 100 to 100% from the viewpoint that the metal nitride is not decomposed and a high-purity metal nitride is obtained in consideration of the reactor and economy. 1500 degreeC is preferable, 200-1300 degreeC is more preferable, and 300-1300 degreeC is further more preferable.
Moreover, 100-700 degreeC is preferable, as for the heating temperature in the case of using lithium amide and lithium as a raw material, 200-500 degreeC is more preferable, and 300-500 degreeC is further more preferable. On the other hand, the heating temperature when magnesium, calcium, strontium or barium amide and magnesium, calcium, strontium or barium are used as raw materials is preferably 510 to 1500 ° C, more preferably 600 to 1300 ° C, and 800 to 1200 ° C. Is more preferable.

出発原料の前記金属アミド(A)は、空気中で酸化しやすいので、反応は、窒素ガス又はアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下に行なうことが好ましく、さらにより内部まで窒素化が進行し、安価に高純度の金属窒化物が得られるため窒素ガス雰囲気下に行なうのがより好ましい。また、窒素ガス雰囲気下で反応を行なう場合、金属アミド(A)と金属(B)との使用モル比(A:B)を1:0.01〜1:2とすると、金属が残留することなくすべてが窒化物として得ることができる。
また、ガス雰囲気下で反応を行う場合その圧力は特に制限はないが、常圧で行うのが経済的で好ましい。また、反応は、バッチ式でも連続式でも良いが、量産する場合は、連続式が有利である。
Since the metal amide (A) as a starting material is easily oxidized in the air, the reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, and further, nitrogenation proceeds further to the inside, Since high-purity metal nitride can be obtained at low cost, it is more preferable to carry out in a nitrogen gas atmosphere. In addition, when the reaction is performed in a nitrogen gas atmosphere, if the molar ratio (A: B) of metal amide (A) to metal (B) is 1: 0.01 to 1: 2, the metal remains. All can be obtained as nitrides.
In addition, when the reaction is performed in a gas atmosphere, the pressure is not particularly limited, but it is economical and preferable to perform the reaction at normal pressure. The reaction may be a batch type or a continuous type, but the continuous type is advantageous for mass production.

反応時間は、装置、反応温度、原料量により適宜決定すればよいが、通常10分〜48時間とすることが好ましく、1時間〜24時間がさらに好ましく、特に3時間〜12時間が好ましい。   The reaction time may be appropriately determined depending on the apparatus, reaction temperature, and amount of raw material, but is usually preferably 10 minutes to 48 hours, more preferably 1 hour to 24 hours, and particularly preferably 3 hours to 12 hours.

反応装置は、1500℃程度の熱に耐えられる装置であればよく、例えば、管状炉、電気炉、バッチ式キルン、ロータリーキルンを用いればよい。   The reaction apparatus may be an apparatus that can withstand heat of about 1500 ° C., and for example, a tubular furnace, an electric furnace, a batch kiln, or a rotary kiln may be used.

反応終了後は、例えばバッチ式の場合には、反応装置内には目的とする金属窒化物のみが粉体状で残存するので、回収は極めて容易である。
一方、連続式の場合には、例えば、N2やArで内部が満たされたロータリーキルンを用いれば、容易に金属窒化物が連続的に回収される。
After completion of the reaction, for example, in the case of a batch type, since only the target metal nitride remains in a powder form in the reaction apparatus, recovery is very easy.
On the other hand, in the case of a continuous type, for example, if a rotary kiln whose interior is filled with N 2 or Ar is used, the metal nitride is easily recovered continuously.

金属アミド(A)と金属(B)との使用モル比や反応温度、時間等の条件によっては金属が残存する場合がある。しかし、本発明方法を用いることで、凝集することなく容易に金属窒化物と残存した金属を回収することができる。得られた金属窒化物と残存した金属は、粉砕を適度に行うことで金属窒化物は粉体となり、残存した金属は粒状のままとなり、純粋な金属窒化物を得ることができる。分離は、例えば、篩い分け、比重分離、気流分級装置等の一般的な分級装置で行うことができる。分離された金属は、再度原料である金属(B)として用いることができ、本発明方法により金属窒化物とすることができる。   Depending on the conditions such as the molar ratio of metal amide (A) and metal (B) used, the reaction temperature, and time, the metal may remain. However, by using the method of the present invention, the metal nitride and the remaining metal can be easily recovered without agglomeration. When the obtained metal nitride and the remaining metal are appropriately pulverized, the metal nitride becomes a powder and the remaining metal remains in a granular form, and a pure metal nitride can be obtained. Separation can be performed, for example, by a general classification device such as sieving, specific gravity separation, and airflow classification device. The separated metal can be used again as the raw material metal (B), and can be made into a metal nitride by the method of the present invention.

本発明方法により得られる金属窒化物は、前記金属アミド(A)の熱分解反応により容易に内部まで反応が進行するため、高純度である。また、前記金属(B)を塊で用いても内部まで窒化される理由は明らかではないが、金属アミドの熱分解により生じたアンモニアが金属(B)の還元及び窒化に利用されるものと推定される。また、本発明により得られる金属窒化物は、Li3N、Mg32、Ca32、Ca2N、Sr32、Sr2N及びBa2Nから選ばれる1種又は2種以上が好ましい。 The metal nitride obtained by the method of the present invention has high purity because the reaction easily proceeds to the inside by the thermal decomposition reaction of the metal amide (A). Moreover, even if the metal (B) is used in a lump, the reason for nitriding to the inside is not clear, but it is estimated that ammonia generated by the thermal decomposition of the metal amide is used for reduction and nitridation of the metal (B). Is done. The metal nitride obtained by the present invention is one or two selected from Li 3 N, Mg 3 N 2 , Ca 3 N 2 , Ca 2 N, Sr 3 N 2 , Sr 2 N and Ba 2 N. The above is preferable.

以下実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
カルシウム金属:カルシウムアミドを0.4mol:1molの条件で実験を行った。5mm塊のカルシウム金属10gに粒子径0.5μmのカルシウムアミド粉末50gを混合したものを、窒素フロー下で1000℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は、グローブボックス内設置した炉心管(内径50mm、長さ600mm)のアルミナボードに載せ、炉心管をシリコンキャップで密閉、グローブボックスから取り出した炉心管を管状炉にセットし、室温から最高温度まで300℃/時間で昇温して行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。処理後の焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化カルシウムであり、カルシウム金属のピークは確認されなかった(図1)。
Example 1
The experiment was performed under the conditions of calcium metal: calcium amide of 0.4 mol: 1 mol. A mixture of 10 g of 5 mm lump calcium metal and 50 g of calcium amide powder having a particle diameter of 0.5 μm was heat-treated at 1000 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating is carried on a furnace core tube (inner diameter 50mm, length 600mm) alumina board installed in the glove box, the furnace core tube is sealed with a silicon cap, and the furnace core tube taken out from the glove box is set in a tubular furnace. Up to 300 ° C./hour. The heat-treated product was collected in the glove box. When the mineral phase of the fired product after treatment was identified using XRD, it was all-phase calcium nitride, and no peak of calcium metal was confirmed (FIG. 1).

実施例2
カルシウム金属:カルシウムアミドを0.6mol:1molの条件で実験を行った。5mmの塊のカルシウム金属10gに粒子径0.5μmのカルシウムアミド粉末30gを混合したものを、窒素フロー下で1000℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。処理後の焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化カルシウムであり、カルシウム金属のピークは確認されなかった(図2)。
Example 2
The experiment was conducted under the conditions of 0.6 mol: 1 mol of calcium metal: calcium amide. A mixture of 10 g of a 5 mm lump of calcium metal and 30 g of calcium amide powder having a particle diameter of 0.5 μm was heated at 1000 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. When the mineral phase of the fired product after the treatment was identified using XRD, it was all-phase calcium nitride, and the peak of calcium metal was not confirmed (FIG. 2).

実施例3
カルシウム金属:カルシウムアミドを1.8mol:1molの条件で実験を行った。10mm塊のカルシウム金属216gに粒子径0.5μmのカルシウムアミド粉末216gを混合したものを、窒素フロー下で1100℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。処理後の焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化カルシウムであり、カルシウム金属のピークは確認されなかった(図3)。
Example 3
The experiment was performed under the conditions of 1.8 mol: 1 mol of calcium metal: calcium amide. A mixture of 216 g of 10 mm lump calcium metal and 216 g of calcium amide powder having a particle size of 0.5 μm was heat-treated at 1100 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. When the mineral phase of the baked product after the treatment was identified using XRD, it was all-phase calcium nitride, and the peak of calcium metal was not confirmed (FIG. 3).

実施例4
ストロンチウム金属:ストロンチウムアミドを0.3mol:1molの条件で実験を行った。20mm塊のストロンチウム金属10gに粒子径0.5μmのストロンチウムアミド50gを混合したものを、窒素フロー下で900℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。処理後の焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化ストロンチウムであり、ストロンチウム金属のピークは確認されなかった(図4)。
Example 4
Experiments were conducted under the conditions of 0.3 mol: 1 mol of strontium metal: strontium amide. A mixture of 10 g of 20 mm strontium metal mixed with 50 g of strontium amide having a particle diameter of 0.5 μm was heated at 900 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. When the mineral phase of the fired product after the treatment was identified using XRD, it was all-phase strontium nitride, and no strontium metal peak was confirmed (FIG. 4).

実施例5
カルシウム金属:カルシウムアミドを0.6mol:1molの条件で実験を行った。5mm塊のカルシウム金属10gに粒子径0.5μmのカルシウムアミド粉末30gを混合したものを、アルゴンガス下で1000℃にて加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。回収後、XRD測定のため、メノウ乳鉢で粉砕分級すると、約0.5gのカルシウム金属が残っていた。カルシウム金属除去後の焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化カルシウムであった。
Example 5
The experiment was conducted under the conditions of 0.6 mol: 1 mol of calcium metal: calcium amide. A mixture of 10 g of 5 mm lump calcium metal and 30 g of calcium amide powder having a particle diameter of 0.5 μm was heat-treated at 1000 ° C. under argon gas. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. After recovery, about 0.5 g of calcium metal remained when pulverized and classified in an agate mortar for XRD measurement. When the mineral phase of the baked product after removing calcium metal was identified using XRD, it was all-phase calcium nitride.

実施例6
ストロンチウム金属:ストロンチウムアミドを1mol:1molの条件且つ、ストロンチウム金属とストロンチウムアミドの混合を行わず、ストロンチウムアミドの上にストロンチウム金属を載せた状態で実験を行った。20mm塊のストロンチウム金属7.3gの下に粒子径0.5μmのストロンチウムアミド10gを敷き詰めたものを、窒素フロー下で800℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。処理後の焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化ストロンチウムであり、ストロンチウム金属のピークは確認されなかった。
Example 6
Strontium metal: Strontium amide was used at 1 mol: 1 mol, and the strontium metal and strontium amide were not mixed, and the experiment was carried out with the strontium metal on the strontium amide. A 20 mm lump of strontium metal 7.3 g and 10 g of strontium amide having a particle diameter of 0.5 μm were laid and heated at 800 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. When the mineral phase of the fired product after the treatment was identified using XRD, it was all-phase strontium nitride, and no strontium metal peak was confirmed.

実施例7
カルシウム金属:カルシウムアミドを2.1mol:1molの条件で実験を行った。10mm塊のカルシウム金属11.6gに粒子径0.5μmのカルシウムアミド粉末10gを混合したものを、窒素フロー下で1100℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。回収後、XRD測定のため、メノウ乳鉢で粉砕分級すると、約0.8gのカルシウム金属が残っていた。カルシウム金属除去後の焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化カルシウムであった。残存したカルシウム金属を再度カルシウムアミドと1mol:1molで混合し窒素フロー下で1100℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。回収したものにはカルシウム金属はなく、焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化カルシウムであり、カルシウム金属のピークは確認されなかった。
Example 7
The experiment was conducted under the conditions of 2.1 mol: 1 mol of calcium metal: calcium amide. A mixture of 11.6 g of 10 mm lump calcium metal and 10 g of calcium amide powder having a particle diameter of 0.5 μm was heat-treated at 1100 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. After collection, about 0.8 g of calcium metal remained when pulverized and classified in an agate mortar for XRD measurement. When the mineral phase of the baked product after removing calcium metal was identified using XRD, it was all-phase calcium nitride. The remaining calcium metal was again mixed with calcium amide at 1 mol: 1 mol and heat-treated at 1100 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. There was no calcium metal in the recovered material, and the mineral phase of the fired product was identified using XRD. As a result, it was all-phase calcium nitride, and no peak of calcium metal was confirmed.

実施例8
ストロンチウム金属:ストロンチウムアミドを2.2mol:1molの条件で実験を行った。20mm塊のストロンチウム金属16.1gに粒子径0.5μmのストロンチウムアミド10gを混合したものを、窒素ガス下で1000℃にて加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。回収後、XRD測定のため、メノウ乳鉢で粉砕分級すると、約1.5gのストロンチウム金属が残っていた。ストロンチウム金属除去後の焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化ストロンチウムであった。残存したストロンチウム金属を再度ストロンチウムアミドと混合し窒素フロー下で900℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。回収したものにはストロンチウム金属はなく、焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化ストロンチウムであり、ストロンチウム金属のピークは確認されなかった。
Example 8
An experiment was conducted under the conditions of 2.2 mol: 1 mol of strontium metal: strontium amide. A 20 mm lump of 16.1 g of strontium metal mixed with 10 g of strontium amide having a particle diameter of 0.5 μm was heated at 1000 ° C. under nitrogen gas. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. After collection, about 1.5 g of strontium metal remained after pulverization and classification in an agate mortar for XRD measurement. When the mineral phase of the fired product after strontium metal removal was identified using XRD, it was all-phase strontium nitride. The remaining strontium metal was again mixed with strontium amide and heat-treated at 900 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. There was no strontium metal in the recovered material, and the mineral phase of the fired product was identified using XRD. As a result, all phases were strontium nitride, and no strontium metal peak was confirmed.

実施例9
ストロンチウム金属:ストロンチウムアミドを3mol:1molの条件で実験を行った。20mm塊のストロンチウム金属11.0gに粒子径0.5μmのストロンチウムアミド5gを混合したものを、窒素ガス下で900℃にて加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。回収後、XRD測定のため、メノウ乳鉢で粉砕分級すると、約2.5gのストロンチウム金属が残っていた。ストロンチウム金属除去後の焼成品の鉱物層をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化ストロンチウムであった。残存したストロンチウム金属を再度ストロンチウムアミドと1mol:1molで混合し窒素フロー下で800℃にて4時間加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収した。回収したものにはストロンチウム金属はなく、焼成品の鉱物相をXRDを用いて同定を行ったところ、全相窒化ストロンチウムであり、ストロンチウム金属のピークは確認されなかった
Example 9
An experiment was conducted under the conditions of 3 mol: 1 mol of strontium metal: strontium amide. A mixture of 11.0 g of strontium metal having a mass of 20 mm and 5 g of strontium amide having a particle diameter of 0.5 μm was heated at 900 ° C. under nitrogen gas. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. After collection, about 2.5 g of strontium metal remained when pulverized and classified in an agate mortar for XRD measurement. When the mineral layer of the baked product after strontium metal removal was identified using XRD, it was all phase strontium nitride. The remaining strontium metal was again mixed with strontium amide at 1 mol: 1 mol, and heat-treated at 800 ° C. for 4 hours under a nitrogen flow. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated product was collected in the glove box. There was no strontium metal in the recovered material, and the mineral phase of the fired product was identified using XRD. As a result, all phases were strontium nitride, and no peak of strontium metal was confirmed.

比較例1
カルシウム金属:カルシウムアミドを10mol:1molの条件で実験を行った。5mm塊のカルシウム金属11.2gに粒子径0.5μmのカルシウムアミド粉末2gを混合したものを、窒素ガス下で1000℃にて加熱処理を行った。加熱は実施例1と同様に行った。熱処理したものをグローブボックス内で回収を行ったところ。カルシウム金属およびカルシウムアミドの凝集物が固着し、回収することができなかった。また、焼成用ボートに用いたアルミナボートにカルシウム金属が侵食し割れていた。
Comparative Example 1
Experiments were carried out under the conditions of 10 mol: 1 mol of calcium metal: calcium amide. A mixture of 11.2 g of 5 mm lump calcium metal and 2 g of calcium amide powder having a particle size of 0.5 μm was heat-treated at 1000 ° C. under nitrogen gas. Heating was performed in the same manner as in Example 1. The heat-treated material is collected in the glove box. Aggregates of calcium metal and calcium amide were fixed and could not be recovered. In addition, calcium metal was eroded and cracked in the alumina boat used for the firing boat.

上記のように、本発明による金属窒化物の製造方法は、原料として粒状の金属を用いても凝集することなく、高純度の金属窒化物を得ることができた。また、金属アミド(A)と金属(B)とのモル比(B/A)が2以下では、全相金属窒化物を得ることができた。   As described above, the method for producing a metal nitride according to the present invention can obtain a high-purity metal nitride without agglomeration even when a granular metal is used as a raw material. Further, when the molar ratio (B / A) between the metal amide (A) and the metal (B) was 2 or less, all-phase metal nitride could be obtained.

Claims (5)

グネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属のアミド(A)と、グネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属(B)とからなり、前記金属アミド(A)と前記金属(B)とのモル比(A:B)が1:0.01〜1:2である組成物を、8001100℃に加熱することを特徴とする、グネシウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属の窒化物の製造方法。 Magnesium, calcium, and one or more metal amide selected from strontium and barium (A), magnesium, calcium, from the one or more metals selected from strontium and barium (B) And a composition having a molar ratio (A: B) of the metal amide (A) to the metal (B) of 1: 0.01 to 1: 2 is heated to 800 to 1100 ° C. to, magnesium, calcium, strontium and method for producing one or more metal nitride selected from barium. 前記金属アミド(A)と前記金属(B)とのモル比(A:B)が1:0.25〜1:2である請求項1記載の金属窒化物の製造方法。 The method for producing a metal nitride according to claim 1, wherein the molar ratio (A: B) of the metal amide (A) to the metal (B) is 1: 0.25 to 1: 2. 加熱を、窒素ガス又は不活性ガス雰囲気下で行なう請求項1又は2記載の金属窒化物の製造方法。   The method for producing a metal nitride according to claim 1 or 2, wherein the heating is performed in an atmosphere of nitrogen gas or inert gas. 加熱を、窒素ガス雰囲気下で行なう請求項1〜3のいずれかに記載の金属窒化物の製造方法。   The method for producing a metal nitride according to claim 1, wherein the heating is performed in a nitrogen gas atmosphere. 用いる前記金属アミド(A)が、粒子径0.001〜100μmの粒子であり、前記金属(B)が、粒子径0.1mm〜200mmの粒子又は塊である請求項1〜4のいずれかに記載の金属窒化物の製造方法。   The metal amide (A) used is a particle having a particle diameter of 0.001 to 100 μm, and the metal (B) is a particle or a lump having a particle diameter of 0.1 mm to 200 mm. The manufacturing method of the metal nitride of description.
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