JP6058969B2 - Method for producing metal oxide fiber - Google Patents

Method for producing metal oxide fiber Download PDF

Info

Publication number
JP6058969B2
JP6058969B2 JP2012228495A JP2012228495A JP6058969B2 JP 6058969 B2 JP6058969 B2 JP 6058969B2 JP 2012228495 A JP2012228495 A JP 2012228495A JP 2012228495 A JP2012228495 A JP 2012228495A JP 6058969 B2 JP6058969 B2 JP 6058969B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spinning
fiber
coordination
solution
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012228495A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014080700A (en
Inventor
祐輔 小坂
祐輔 小坂
隆 多羅尾
隆 多羅尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Vilene Co Ltd
Original Assignee
Japan Vilene Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Vilene Co Ltd filed Critical Japan Vilene Co Ltd
Priority to JP2012228495A priority Critical patent/JP6058969B2/en
Publication of JP2014080700A publication Critical patent/JP2014080700A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6058969B2 publication Critical patent/JP6058969B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

本発明は金属酸化物繊維の製造方法に関する。本発明の製造方法により得られた金属酸化物繊維は、例えば、フィラー、触媒担体、電極材料、フィルタなどを構成する材料として、好適に使用することができる。   The present invention relates to a method for producing metal oxide fibers. The metal oxide fiber obtained by the production method of the present invention can be suitably used as a material constituting, for example, a filler, a catalyst carrier, an electrode material, a filter, and the like.

ペロブスカイト型金属酸化物は電気伝導性並びに酸化物イオン伝導性を有するため、電極材料等として利用が検討されている。このペロブスカイト型金属酸化物が繊維形態であると、電気伝導性並びに酸化物イオン伝導性が更に優れていると考えられるため、繊維状のペロブスカイト型金属酸化物が提案されている。   Since perovskite metal oxides have electrical conductivity and oxide ion conductivity, their use as electrode materials and the like has been studied. When this perovskite type metal oxide is in a fiber form, it is considered that the electrical conductivity and oxide ion conductivity are further excellent, and therefore a fibrous perovskite type metal oxide has been proposed.

例えば、特開2009−197351号公報(特許文献1)には、「ペロブスカイト型酸化物材料からなる繊維状セラミック材料であって、Fe、Mn、Co、Niの3d遷移金属、Ca、Ba、Srのアルカリ土類金属、及び希土類金属を少なくとも2種類含む結晶性のペロブスカイト型酸化物材料からなることを特徴とする繊維状セラミック材料。」が提案されている。この特許文献1においては、繊維状セラミック材料の製造方法として、金属塩を蒸留水に溶解させ、これに水溶性高分子を所定量混合して前駆体としての金属塩ゲルを作製した後、前駆体をエレクトロスピニング法により紡糸し、焼成する製造方法を開示している。しかしながら、この方法は、前記前駆体には金属イオンが多数含まれており、水溶性高分子を混合したことによる溶解度の低下によって、金属イオンが金属塩に再結晶化するなどの理由で、ノズルの先端が詰まってしまい、長時間に亘って安定して紡糸することができない方法であった。   For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-197351 (Patent Document 1) states that “a fibrous ceramic material made of a perovskite oxide material, which is a 3d transition metal of Fe, Mn, Co, Ni, Ca, Ba, Sr. A fibrous ceramic material comprising a crystalline perovskite oxide material containing at least two kinds of alkaline earth metals and rare earth metals has been proposed. In Patent Document 1, as a method for producing a fibrous ceramic material, a metal salt is dissolved in distilled water, and a predetermined amount of a water-soluble polymer is mixed therein to produce a metal salt gel as a precursor. A manufacturing method is disclosed in which a body is spun by electrospinning and calcined. However, in this method, the precursor contains a large number of metal ions, and the metal ions are recrystallized into a metal salt due to a decrease in solubility caused by mixing a water-soluble polymer. This is a method in which the tip of the wire is clogged and cannot be stably spun for a long time.

なお、本願出願人は、「無機成分を主体とするゾル溶液を用いて静電紡糸法により無機ナノファイバーを製造する方法であって、前記ゾル溶液が、反応性の高い金属アルコキシドと、塩触媒とを含有し、前記塩触媒が、N−N結合、N−O結合、N−C=N結合、又はN−C=S結合を有するアミン系化合物であることを特徴とする、前記製造方法。」(特許文献2)を提案している。この製造方法は、強度等の取扱い性に優れた無機ナノファイバーを、長期間に亘って安定して製造できる方法であった。しかしながら、金属アルコキシドからゾルを合成する必要があるため、ゾルを合成できないような場合には、所望の金属酸化物繊維を製造することができなかった。   The applicant of the present application stated that “a method for producing inorganic nanofibers by an electrospinning method using a sol solution mainly composed of an inorganic component, the sol solution comprising a highly reactive metal alkoxide and a salt catalyst. And the salt catalyst is an amine compound having a N—N bond, a N—O bond, a N—C═N bond, or a N—C═S bond. (Patent Document 2). This production method was a method capable of stably producing inorganic nanofibers excellent in handleability such as strength over a long period of time. However, since it is necessary to synthesize a sol from a metal alkoxide, a desired metal oxide fiber cannot be produced when the sol cannot be synthesized.

特開2009−197351号公報JP 2009-197351 A 特開2010−168720号公報JP 2010-168720 A

本発明はこのような状況下においてなされたものであり、ペロブスカイト型金属酸化物繊維のような、ゾルを合成できないような場合であっても、金属酸化物繊維を長時間に亘って安定して紡糸できる方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made under such circumstances, and even when the sol cannot be synthesized, such as perovskite-type metal oxide fibers, the metal oxide fibers can be stably stabilized over a long period of time. An object is to provide a method capable of spinning.

本発明の請求項1にかかる発明は、「金属塩と、前記金属塩の金属イオンと配位結合可能な無水マレイン酸系ポリマーとを溶解させた紡糸液を調製する工程、前記紡糸液を紡糸して配位結合繊維を形成する工程、及び前記配位結合繊維を焼成することによって、金属酸化物繊維を製造する工程、とを備えている、金属酸化物繊維の製造方法。」である。
The invention according to claim 1 of the present invention includes: “a step of preparing a spinning solution in which a metal salt and a maleic anhydride-based polymer capable of coordinating with a metal ion of the metal salt are dissolved, spinning the spinning solution” And a step of forming a coordination bond fiber, and a step of manufacturing a metal oxide fiber by firing the coordination bond fiber. ”

本発明の請求項1にかかる発明は、金属塩の金属イオンと配位結合可能なポリマーが金属イオンと配位結合することで、金属イオンが安定化し、金属イオンの再結晶化を防ぐことができる。そのため、ノズルの先端を詰まらせることなく、長時間に亘って安定して紡糸することができる。結果として、金属酸化物繊維を長時間に亘って安定して製造できる。   In the invention according to claim 1 of the present invention, the polymer capable of coordinating with the metal ion of the metal salt is coordinated with the metal ion, thereby stabilizing the metal ion and preventing recrystallization of the metal ion. it can. Therefore, it is possible to perform stable spinning over a long time without clogging the nozzle tip. As a result, metal oxide fibers can be produced stably over a long period of time.

なお、従来の金属塩を水に溶解させ、これに高分子を所定量混合して調製した紡糸液を静電紡糸しようとした場合には、紡糸液の導電率が高く、安定して紡糸できないものであったが、金属塩の金属イオンと配位結合可能なポリマーが金属イオンと配位結合することで、紡糸液中におけるフリーな金属イオンの存在比率が低くなり、紡糸液の導電率が適度に低くなるため、静電紡糸法により紡糸する場合であっても、安定して紡糸することができる。特に、紡糸液における溶媒として、有機溶媒を含んでいると、紡糸液の導電率がより一層低くなるため、更に安定した紡糸が可能で、更に長時間に亘って安定した紡糸が可能である。結果として、金属酸化物繊維を長時間に亘って安定して製造できる。   In addition, when a spinning solution prepared by dissolving a conventional metal salt in water and mixing a predetermined amount of polymer with this is to be electrospun, the conductivity of the spinning solution is high and spinning cannot be performed stably. However, when the polymer capable of coordinating with the metal ion of the metal salt is coordinated with the metal ion, the ratio of free metal ions in the spinning solution is reduced, and the electrical conductivity of the spinning solution is reduced. Since it becomes moderately low, stable spinning can be achieved even when spinning by an electrostatic spinning method. In particular, when an organic solvent is included as a solvent in the spinning solution, the electrical conductivity of the spinning solution is further lowered, so that more stable spinning is possible and stable spinning is possible for a longer time. As a result, metal oxide fibers can be produced stably over a long period of time.

静電紡糸法により繊維を紡糸できる装置の模式的側面図Schematic side view of an apparatus that can spin fibers by electrostatic spinning 電界の作用に加えて、ガスの剪断力を作用させて繊維を紡糸できる装置の模式的側面図Schematic side view of an apparatus capable of spinning fibers by applying gas shearing force in addition to electric field action 実施例1における金属酸化物繊維シートの主面における電子顕微鏡写真Electron micrograph of the main surface of the metal oxide fiber sheet in Example 1 実施例2における金属酸化物繊維シートの主面における電子顕微鏡写真Electron micrograph of the main surface of the metal oxide fiber sheet in Example 2 実施例3における金属酸化物繊維シートの主面における電子顕微鏡写真Electron micrograph of the main surface of the metal oxide fiber sheet in Example 3 比較例1における金属酸化物繊維シートの主面における電子顕微鏡写真Electron micrograph on the main surface of the metal oxide fiber sheet in Comparative Example 1

本発明の金属酸化物繊維の製造方法においては、まず、金属塩と、この金属塩の金属イオンと配位結合可能なポリマーとを溶解させた紡糸液を調製する工程を実施する。   In the method for producing a metal oxide fiber of the present invention, first, a step of preparing a spinning solution in which a metal salt and a polymer capable of coordinating with a metal ion of the metal salt are dissolved is performed.

この金属塩は製造しようとする金属酸化物繊維によって適宜選択する。なお、金属塩は特に限定するものではないが、例えば、リチウム、ベリリウム、ホウ素、炭素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、セシウム、バリウム、ランタン、ハフニウム、タンタル、タングステン、水銀、タリウム、鉛、ビスマス、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、又はルテチウムなどの金属のハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩などを1種類以上用いることができる。これらの中でも酢酸塩は溶媒に溶解させても、pHが低くならず、取り扱いやすいため好適である。なお、硝酸塩は溶媒に溶解しやすいため好適である。   This metal salt is appropriately selected depending on the metal oxide fiber to be produced. The metal salt is not particularly limited. For example, lithium, beryllium, boron, carbon, sodium, magnesium, aluminum, silicon, phosphorus, sulfur, potassium, calcium, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron , Cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, arsenic, selenium, rubidium, strontium, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, cadmium, indium, tin, antimony, tellurium, cesium, barium, lanthanum, hafnium, tantalum, tungsten , Mercury, thallium, lead, bismuth, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, yttrium Terbium, or metal halides such as lutetium, nitrate, can be used one or more sulfate, acetate, and oxalic acid salt. Among these, acetate is preferable because it does not lower the pH and is easy to handle even when dissolved in a solvent. Nitrate is preferable because it is easily dissolved in a solvent.

本発明においては、紡糸液中において、前記のような金属塩の金属イオンと配位結合可能なポリマー(以下、「配位ポリマー」と表記することがある)を金属イオンと配位結合させることで、金属イオンを安定化させ、金属イオンの再結晶化を防ぎ、ノズルの先端を詰まらせることなく、長時間に亘る安定紡糸を可能とし、結果として、金属酸化物繊維の長時間に亘る安定製造を可能とした。なお、金属イオンと配位ポリマーとを配位結合させることで、紡糸液中におけるフリーな金属イオンの存在比率を低くし、紡糸液の導電率を適度に低くすることによって、静電紡糸法により紡糸する場合であっても、安定して紡糸することを可能としている。   In the present invention, in the spinning solution, a polymer capable of coordinating with the metal ion of the metal salt as described above (hereinafter sometimes referred to as “coordination polymer”) is coordinated with the metal ion. This stabilizes metal ions, prevents recrystallization of metal ions, and enables stable spinning over a long period of time without clogging the nozzle tip, resulting in long-term stability of metal oxide fibers. Manufacturing was possible. By coordinating the metal ions and the coordination polymer, the abundance ratio of free metal ions in the spinning solution is lowered, and the electrical conductivity of the spinning solution is lowered appropriately, thereby enabling the electrostatic spinning method. Even when spinning, stable spinning is possible.

このような配位ポリマーは、金属塩の金属イオンに非共有電子対を与えることによって、配位結合できるものであれば良く、特に限定するものではないが、例えば、配位基の中心となるドナー原子として、O、S、N又はCからなる配位基を有する配位ポリマーを使用することができる。より具体的な配位基としては、ドナー原子がOの場合、HO、HO、O2−、NO 、NO 、CO 2−、PO 3−、ClO 、ROH、RO、RO、RC=O、R−COO、R−N=O、ドナー原子がSの場合、HS、HS、S2−、S 2−、NCS、RSH、RS、RS、RC=S、R−COS、R−CSS、ドナー原子がNの場合、HN、H、HN2−、N3−、O、SCN、RC=N−OH、RHN、RHN、RN、RC=NR、R−N=N−R、ドナー原子がCの場合、N≡C−、O≡C、RN≡C、RC≡C−などを挙げることができる(なお、Rはアルキル基を表す)。 Such a coordination polymer is not particularly limited as long as it can be coordinate-bonded by giving a lone pair to a metal ion of a metal salt. For example, it becomes the center of a coordination group. As the donor atom, a coordination polymer having a coordination group composed of O, S, N, or C can be used. As a more specific coordination group, when the donor atom is O, H 2 O, HO , O 2− , NO 2 , NO 3 , CO 3 2− , PO 4 3− , ClO 4 , When ROH, RO , R 2 O, R 2 C═O, R—COO , R—N═O, and the donor atom is S, H 2 S, HS , S 2− , S 2 O 3 2− , NCS , RSH, RS , R 2 S, R 2 C═S, R—COS , R-CSS , when the donor atom is N, H 3 N, H 2 N , HN 2− , N 3-, O 2 N -, SCN -, R 2 C = N-OH, RH 2 N, R 2 HN, R 3 N, R 2 C = NR, R-N = NR, donor atoms C In this case, N≡C—, O≡C, RN≡C, RC≡C— and the like can be mentioned (where R represents an alkyl group).

より具体的には、配位ポリマーとして、無水マレイン酸系ポリマー、カルボン酸系ポリマー、アミノアルコール系ポリマー、ポルフィリンアレイ、チオシアン酸系ポリマー、エチレンジアミン系ポリマーなどを例示できる。特に、マレイン酸系ポリマーのように、分子内で多価の金属イオンと配位結合できる配位ポリマーが好ましい。分子間で金属イオンと配位結合すると、配位ポリマーの動きが制限されてしまい、紡糸液の粘度が高くなってしまったり、ゲル化するなどして、ノズルの先端を詰まらせてしまい、長時間に亘って安定して紡糸することが困難になる傾向があるためである。   More specifically, examples of the coordination polymer include maleic anhydride polymers, carboxylic acid polymers, amino alcohol polymers, porphyrin arrays, thiocyanic acid polymers, and ethylenediamine polymers. In particular, a coordination polymer that can coordinately bond with a polyvalent metal ion in the molecule, such as a maleic acid polymer, is preferable. Coordination bonds between metal ions between molecules limit the movement of the coordination polymer, causing the spinning solution to become highly viscous or gelled, clogging the nozzle tip, resulting in long This is because it tends to be difficult to perform stable spinning over time.

なお、本発明の紡糸液においては、配位ポリマーを含んでいるのであれば、金属イオンと配位結合しないポリマー(以下、「非配位ポリマー」と表記することがある)を含んでいても良い。   In the spinning solution of the present invention, if it contains a coordination polymer, it may contain a polymer that does not coordinate bond with a metal ion (hereinafter sometimes referred to as “non-coordinating polymer”). good.

本発明の紡糸液は前述のような金属塩と配位ポリマーとを溶媒に溶解させ、これらを配位結合させたものであるが、その溶媒は金属塩と配位ポリマーとを溶解させることができるのであれば、水や有機溶媒を使用でき、特に限定するものではない。しかしながら、静電紡糸法により配位結合繊維を紡糸する場合には、溶媒が有機溶媒を含んでいる(特には、有機溶媒からなる)と、紡糸液の導電率を下げることができ、安定して紡糸できるため、好適である。つまり、従来のように、金属塩を水に溶解させ、これに高分子を所定量混合して調製した紡糸液を静電紡糸しようとした場合には、紡糸液の導電率が高く、安定して紡糸できないものであったが、紡糸液における溶媒として、有機溶媒を含んでいると、紡糸液の導電率が低くなりやすいため、静電紡糸法により安定した紡糸が可能で、長時間に亘って安定した紡糸が可能となる。   The spinning solution of the present invention is obtained by dissolving the metal salt and the coordination polymer as described above in a solvent and coordinating them, and the solvent can dissolve the metal salt and the coordination polymer. If possible, water or an organic solvent can be used and is not particularly limited. However, when spinning a coordination bond fiber by an electrostatic spinning method, if the solvent contains an organic solvent (particularly composed of an organic solvent), the electrical conductivity of the spinning solution can be lowered and stabilized. And can be spun. In other words, in the case where a spinning solution prepared by dissolving a metal salt in water and mixing a predetermined amount of a polymer in the same manner as in the past is to be electrospun, the conductivity of the spinning solution is high and stable. However, if an organic solvent is included as a solvent in the spinning solution, the electrical conductivity of the spinning solution tends to be low, so that stable spinning can be performed by the electrostatic spinning method, and the spinning solution can be used for a long time. And stable spinning.

この有機溶媒は特に限定するものではないが、例えば、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなど)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコールなど)などを挙げることができる。   The organic solvent is not particularly limited. For example, alcohols (for example, methanol, ethanol, propanol, etc.), dimethylformamide, dimethylacetamide, ketones (for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone) , Diacetone alcohol, etc.).

本発明の紡糸液は前述の通り、金属塩と配位ポリマーとを溶解させ、配位結合させたものであるが、配位ポリマーに加えて、金属塩の金属イオンと配位結合可能な低分子化合物(以下、「配位化合物」と表記することがある)も溶解させても良い。このような配位化合物も配位ポリマーと同様に、金属イオンと配位結合することで金属イオンが安定化し、金属イオンの再結晶化を防ぐことができるため、ノズルの先端を詰まらせることなく、長時間に亘って安定して紡糸することができる。また、金属イオンと配位化合物とが配位結合することで、紡糸液中におけるフリーな金属イオンの存在比率が低くなり、紡糸液の導電率を低くすることができるため、静電紡糸法により紡糸する場合であっても、安定して紡糸することができる。   As described above, the spinning solution of the present invention is obtained by dissolving and coordinating a metal salt and a coordination polymer. In addition to the coordination polymer, the spinning solution is capable of coordinating with metal ions of the metal salt. Molecular compounds (hereinafter sometimes referred to as “coordination compounds”) may also be dissolved. Such coordination compounds, like coordination polymers, can be coordinated with metal ions to stabilize the metal ions and prevent recrystallization of the metal ions without clogging the nozzle tip. , Stable spinning over a long period of time. In addition, the coordination bond between the metal ion and the coordination compound reduces the abundance ratio of free metal ions in the spinning solution and lowers the electrical conductivity of the spinning solution. Even when spinning, stable spinning is possible.

このような配位化合物は、金属塩の金属イオンに非共有電子対を与えることによって、配位結合できるものであれば良く、特に限定するものではないが、前述の配位ポリマーと同様に、ドナー原子として、O、S、N又はCからなる配位基を有する配位化合物を使用することができる。より具体的には、クエン酸、乳酸エチル、アセト酢酸エチルなどを例示することができる。   Such a coordination compound is not particularly limited as long as it can be coordinate-bonded by giving a lone pair to the metal ion of the metal salt, but, like the above-described coordination polymer, As a donor atom, a coordination compound having a coordination group composed of O, S, N, or C can be used. More specifically, citric acid, ethyl lactate, ethyl acetoacetate and the like can be exemplified.

本発明の紡糸液は、上述のような配位化合物、非配位ポリマー以外に、金属酸化物粒子を含んでいても良い。なお、金属酸化物粒子は前記金属の酸化物、又は前記金属を2種類以上含む複合酸化物であることができる。   The spinning solution of the present invention may contain metal oxide particles in addition to the coordination compound and non-coordination polymer as described above. The metal oxide particles may be an oxide of the metal or a composite oxide containing two or more kinds of the metals.

なお、本発明の紡糸液を調製するために、金属塩、配位ポリマー、場合により配位化合物及び/又は非配位ポリマーも溶解させる場合、加熱しても良い。加熱温度は溶媒の沸点未満で、金属塩等が溶解する温度である。本発明においては、金属塩、配位ポリマー、配位化合物又は非配位ポリマーの沈殿物が生じていなければ、「溶解した」とみなす。   In addition, in order to prepare the spinning solution of this invention, when dissolving a metal salt, a coordination polymer, and a coordination compound and / or a non-coordination polymer depending on the case, you may heat. The heating temperature is lower than the boiling point of the solvent and is a temperature at which the metal salt or the like dissolves. In the present invention, if no precipitate of metal salt, coordination polymer, coordination compound or non-coordination polymer is generated, it is considered “dissolved”.

また、金属塩を2種類以上溶解させる場合には、製造しようとする金属酸化物繊維における金属比率に対応するモル比で、金属塩を溶解させるのが好ましい。   When two or more types of metal salt are dissolved, it is preferable to dissolve the metal salt at a molar ratio corresponding to the metal ratio in the metal oxide fiber to be produced.

更に、金属塩量と配位ポリマー量は、使用する金属塩や配位ポリマーの種類によって濃度等が変化するため、焼成後の金属酸化物量と配位ポリマー量の比率を考慮して決定するが、配位ポリマー量が多すぎると、焼成した際に収縮したり、金属酸化物繊維が多孔になったりしやすい傾向があり、配位ポリマー量が少なすぎると、金属イオンの再結晶化を防ぐことができず、紡糸性が悪くなる傾向があるため、焼成後の金属酸化物量と配位ポリマーとの質量比率が、(焼成後の金属酸化物量):(配位ポリマー)=1:1〜5となるように、金属塩と配位ポリマーを配合するのが好ましく、(焼成後の金属酸化物量):(配位ポリマー)=1:2〜4となるように、金属塩と配位ポリマーを配合するのがより好ましい。   Furthermore, the amount of metal salt and the amount of coordination polymer are determined in consideration of the ratio between the amount of metal oxide and the amount of coordination polymer after firing because the concentration and the like vary depending on the type of metal salt and coordination polymer used. If the amount of coordination polymer is too large, it tends to shrink when fired or the metal oxide fiber tends to be porous. If the amount of coordination polymer is too small, recrystallization of metal ions is prevented. Since the spinnability tends to be poor, the mass ratio between the amount of metal oxide after firing and the coordination polymer is (the amount of metal oxide after firing) :( coordination polymer) = 1: 1. The metal salt and the coordination polymer are preferably blended so as to be 5, and (metal oxide amount after firing) :( coordination polymer) = 1: 2 to 4 It is more preferable to blend.

また、配位化合物を含んでいる場合であっても、金属イオンの再結晶化を防ぎ、紡糸性に優れるように、焼成後の金属酸化物量と配位ポリマーとの質量比率が前記範囲内となるように、金属塩と配位ポリマーを配合するのが好ましい。   Further, even when a coordination compound is contained, the mass ratio between the amount of the metal oxide after firing and the coordination polymer is within the above range so as to prevent recrystallization of metal ions and to have excellent spinnability. It is preferable to blend a metal salt and a coordination polymer.

更に、非配位ポリマーを含む場合には、焼成した際に収縮したり、金属酸化物繊維が多孔になりにくく、また、金属イオンの再結晶化を防いで、紡糸性に優れるように、(焼成後の金属酸化物量):(配位ポリマーと非配位ポリマーの総量)=1:1〜5となるように、金属塩、配位ポリマー及び非配位ポリマーを配合するのが好ましく、(焼成後の金属酸化物量):(配位ポリマーと非配位ポリマーの総量)=1:2〜4となるように、金属塩、配位ポリマー及び非配位ポリマーを配合するのがより好ましい。   Furthermore, when it contains a non-coordinating polymer, it shrinks when fired, the metal oxide fiber is less likely to be porous, and recrystallization of metal ions is prevented, so that spinnability is excellent ( The amount of metal oxide after firing): (total amount of coordination polymer and non-coordinating polymer) = 1: 1-5, it is preferable to blend metal salt, coordination polymer and non-coordination polymer, More preferably, the metal salt, the coordination polymer, and the non-coordination polymer are blended so that the amount of metal oxide after firing): (total amount of coordination polymer and non-coordination polymer) = 1: 2-4.

なお、配位ポリマーと非配位ポリマーとの質量比率は特に限定するものではないが、配位ポリマーによる配位作用を阻害しないように、(配位ポリマー量):(非配位ポリマー量)=1〜5:1であるのが好ましく、(配位ポリマー量):(非配位ポリマー量)=1〜3:1であるのがより好ましい。   The mass ratio between the coordination polymer and the non-coordination polymer is not particularly limited, but (coordination polymer amount): (non-coordination polymer amount) so as not to inhibit the coordination action by the coordination polymer. = 1 to 5: 1 is preferable, and (coordinating polymer amount) :( non-coordinating polymer amount) = 1 to 3: 1 is more preferable.

また、配位化合物を含む場合、その量は、金属イオンに対して、1〜2当量であるのが好ましい。   Moreover, when a coordination compound is included, it is preferable that the quantity is 1-2 equivalent with respect to a metal ion.

本発明の紡糸液は、金属塩と配位ポリマーとを溶解させ、金属イオンと配位ポリマーとを配位結合させたものであるが、溶解順序は特に限定するものではない。例えば、金属塩を溶媒に溶解させた後に、配位ポリマーを溶解させても良いし、配位ポリマーを溶媒に溶解させた後に、金属塩を溶解させても良いし、金属塩と配位ポリマーを同時に溶媒に溶解させても良い。なお、配位ポリマー以外のポリマー及び/又は配位化合物を溶解させる場合も同様に、その溶解順序は特に限定するものではない。   The spinning solution of the present invention is a solution in which a metal salt and a coordination polymer are dissolved and a metal ion and a coordination polymer are coordinated and bonded, but the dissolution order is not particularly limited. For example, after dissolving the metal salt in the solvent, the coordination polymer may be dissolved, after dissolving the coordination polymer in the solvent, the metal salt may be dissolved, or the metal salt and the coordination polymer May be simultaneously dissolved in a solvent. Similarly, when dissolving a polymer other than the coordination polymer and / or the coordination compound, the dissolution order is not particularly limited.

次いで、前述のように調製した紡糸液を紡糸して、金属イオンと配位ポリマーとが配位結合した配位結合繊維を形成する工程を実施する。この工程は、前述のように調製した紡糸液を紡糸して配位結合繊維を形成することができる限り、特に限定するものではないが、例えば、常法の乾式紡糸法、静電紡糸法、特開2009−287138号公報に開示されているような、ガスの剪断作用により紡糸する方法、或いは特開2011−32593号公報に開示されているような、電界の作用に加えてガスの剪断力を作用させて紡糸する方法、を挙げることができる。これらの中でも、静電紡糸法によれば、繊維径が小さく、表面積の広い配位結合繊維を紡糸することができるため好適である。なお、紡糸液の導電率が高いなど、静電紡糸法により安定して紡糸できない場合には、電界の作用に加えてガスの剪断作用を併用することにより、又は、ガスの剪断作用により紡糸する方法によれば、安定して紡糸することができる。   Next, the spinning solution prepared as described above is spun to form a coordinated bonded fiber in which metal ions and coordinated polymer are coordinated. This step is not particularly limited as long as the spinning solution prepared as described above can be spun to form a coordinated bonded fiber. For example, a conventional dry spinning method, an electrostatic spinning method, Method of spinning by gas shearing action as disclosed in JP2009-287138A, or gas shearing force in addition to the action of electric field as disclosed in JP2011-32593A And a method of spinning by acting. Among these, the electrospinning method is preferable because a coordination bond fiber having a small fiber diameter and a large surface area can be spun. If the spinning solution cannot be stably spun by the electrospinning method, for example, because the spinning solution has a high electrical conductivity, the spinning is performed by using the gas shearing action in addition to the electric field action or by the gas shearing action. According to the method, spinning can be stably performed.

この好適である静電紡糸法について、静電紡糸法により繊維を紡糸できる装置の模式的側面図である図1をもとに、簡単に説明する。   This preferred electrospinning method will be briefly described with reference to FIG. 1, which is a schematic side view of an apparatus capable of spinning fibers by the electrospinning method.

図1の静電紡糸装置は、紡糸液をノズル2へ供給できる紡糸液供給装置1、紡糸液供給装置1から供給された紡糸液を吐出できるノズル2、ノズル2から吐出され、電界によって延伸された繊維を捕集できるアースされた捕集体3、ノズル2とアースされた捕集体3との間に電界を形成できるように、ノズル2に電圧を印加できる電圧印加装置4、ノズル2と捕集体3とを収納した紡糸容器6、紡糸容器6へ所定相対湿度の気体を供給できる気体供給装置7、及び紡糸容器6内の気体を排気できる排気装置8を備えている。   The electrostatic spinning device in FIG. 1 is discharged from a spinning solution supply device 1 that can supply a spinning solution to a nozzle 2, a nozzle 2 that can discharge a spinning solution supplied from the spinning solution supply device 1, and a nozzle 2, and is stretched by an electric field. A voltage applying device 4 that can apply a voltage to the nozzle 2, a nozzle 2 and a collector so that an electric field can be formed between the grounded collector 3 and the nozzle 2 and the grounded collector 3. 3, a gas supply device 7 that can supply a gas having a predetermined relative humidity to the spinning vessel 6, and an exhaust device 8 that can exhaust the gas in the spinning vessel 6.

このような静電紡糸装置の場合、紡糸液は紡糸液供給装置1によってノズル2へ供給される。この供給された紡糸液はノズル2から吐出されるとともに、アースされた捕集体3と電圧印加装置4によって印加されたノズル2との間に形成される電界による延伸作用を受け、繊維化しながら捕集体3へ向かって飛翔する(いわゆる静電紡糸法)。そして、この飛翔した配位結合繊維は直接、捕集体3上に集積する。   In the case of such an electrostatic spinning device, the spinning solution is supplied to the nozzle 2 by the spinning solution supply device 1. The supplied spinning solution is discharged from the nozzle 2 and is subjected to a drawing action by an electric field formed between the grounded collector 3 and the nozzle 2 applied by the voltage application device 4 and is captured while being fiberized. Fly toward the assembly 3 (so-called electrostatic spinning method). The flying coordination binding fibers are directly accumulated on the collector 3.

なお、連続的に配位結合繊維を集積させる場合には、捕集体を移動させ、この捕集体の移動方向と直交する方向に、長円状に回転移動(捕集体の移動方向と長円の長軸が直交)するノズル群から紡糸液を吐出し、繊維化した配位結合繊維を捕集体上に集積させると良い。   In addition, when coordinating the coordinated binding fibers continuously, the collector is moved and rotated in an oval shape in a direction orthogonal to the moving direction of the collector (the moving direction of the collector and the ellipse). It is preferable that the spinning solution is discharged from a group of nozzles whose major axes are perpendicular to each other, and the fiber-bonded coordination bonds are accumulated on the collector.

ここで、紡糸液の導電率が高いなど、静電紡糸法により安定して紡糸できない場合に、ガスの剪断作用を併用する紡糸装置について、その模式的側面図である図2をもとに、簡単に説明する。   Here, based on FIG. 2, which is a schematic side view of a spinning device that uses a gas shearing action in a case where spinning cannot be stably performed by an electrostatic spinning method, such as the electrical conductivity of the spinning solution is high, Briefly described.

図2の紡糸装置は、紡糸液を溶液吐出ノズル21へ供給できる紡糸液供給装置10、紡糸液供給装置10から供給された紡糸液を吐出できる溶液吐出ノズル21、気体を気体吐出ノズル22へ供給できる紡糸用気体供給装置40、紡糸用気体供給装置40から供給された気体を吐出できる、前記溶液吐出ノズル21よりも上流側に吐出部を有する気体吐出ノズル22、前記溶液吐出ノズル21に電圧を印加できる電圧印加装置90、アースされているとともに、溶液吐出ノズル21から吐出され、繊維化した配位結合繊維を捕集できる捕集体30、主に気体吐出ノズル22から吐出された気体を吸引することができる吸引装置50、溶液吐出ノズル21、気体吐出ノズル22、電圧印加装置90、捕集体30及び吸引装置50を収納した紡糸容器60、紡糸容器60へ所定相対湿度の気体を供給できる容器用ガス供給装置70、及び紡糸容器60内の気体を排気できる排気装置80を備えている。   The spinning device of FIG. 2 supplies the spinning solution supply device 10 that can supply the spinning solution to the solution discharge nozzle 21, the solution discharge nozzle 21 that can discharge the spinning solution supplied from the spinning solution supply device 10, and the gas to the gas discharge nozzle 22. A gas supply nozzle 40 for spinning, a gas discharge nozzle 22 that can discharge the gas supplied from the gas supply apparatus 40 for spinning, and a discharge portion upstream of the solution discharge nozzle 21, and a voltage to the solution discharge nozzle 21. A voltage application device 90 that can be applied, is grounded, and sucks the gas discharged from the solution discharge nozzle 21 and collects the fiber-bonded coordination bond fibers, mainly the gas discharged from the gas discharge nozzle 22 Spinning that accommodates the suction device 50, the solution discharge nozzle 21, the gas discharge nozzle 22, the voltage application device 90, the collector 30, and the suction device 50. Vessel 60, is provided with an exhaust device 80 vessel gas supply apparatus 70 capable of supplying a gas having a predetermined relative humidity to the spinning container 60, and the gas in the spinning container 60 can be exhausted.

このような紡糸装置を使用して配位結合繊維を紡糸する場合、紡糸液は紡糸液供給装置10によって溶液吐出ノズル21へ供給されると同時に、気体が紡糸用気体供給装置40によって気体吐出ノズル22へ供給される。また、溶液吐出ノズル21に対して、電圧印加装置90により電圧を印加する。そのため、溶液吐出ノズル21から吐出された紡糸液は気体吐出ノズル22から吐出された気体の剪断作用に加えて、電圧の印加された溶液吐出ノズル21とアースされた捕集体30との間に形成される電界の作用によって延伸され、繊維化し、配位結合繊維となって、捕集体30へ向かって飛翔する。そして、この飛翔した配位結合繊維は直接、捕集体30上に集積する。なお、気体吐出ノズル22から吐出された気体は、主として吸引装置50によって吸引されるため、また、電界の作用により、配位結合繊維は捕集体30へ向かって飛翔する。また、溶液吐出ノズル21、気体吐出ノズル22等は紡糸容器60内に収納されており、紡糸容器内60内は容器用ガス供給装置70によって供給された気体によって、所定相対湿度に維持されているとともに、紡糸時に揮発した紡糸液の溶媒を含む気体は排気装置80によって、紡糸容器60内から排気され、紡糸容器60内は所望相対湿度に維持された状態にあるため、所望配位結合繊維の紡糸を安定して実施することができる。   When spinning a coordination bond fiber using such a spinning device, the spinning solution is supplied to the solution discharge nozzle 21 by the spinning solution supply device 10, and at the same time, the gas is discharged from the gas supply nozzle 40 by the spinning gas supply device 40. 22 is supplied. A voltage is applied to the solution discharge nozzle 21 by the voltage application device 90. Therefore, the spinning solution discharged from the solution discharge nozzle 21 is formed between the solution discharge nozzle 21 to which a voltage is applied and the grounded collector 30 in addition to the shearing action of the gas discharged from the gas discharge nozzle 22. The fiber is stretched by the action of the applied electric field, fiberized, becomes a coordination bond fiber and flies toward the collector 30. The flying coordination binding fibers are directly accumulated on the collector 30. In addition, since the gas discharged from the gas discharge nozzle 22 is mainly sucked by the suction device 50, the coordinated bonded fibers fly toward the collector 30 by the action of the electric field. The solution discharge nozzle 21, the gas discharge nozzle 22, and the like are housed in the spinning container 60, and the inside of the spinning container 60 is maintained at a predetermined relative humidity by the gas supplied by the container gas supply device 70. At the same time, the gas containing the solvent of the spinning solution volatilized during spinning is exhausted from the spinning container 60 by the exhaust device 80, and the spinning container 60 is maintained at the desired relative humidity. Spinning can be carried out stably.

なお、配位結合繊維は金属イオンと配位ポリマーとが配位結合した化合物のみから構成されている必要はなく、紡糸液の配合によって、金属塩又は配位ポリマーが配位結合することなく、存在していても良い。   In addition, the coordination bond fiber does not need to be composed only of a compound in which a metal ion and a coordination polymer are coordinate-bonded, and the metal salt or the coordination polymer is not coordinate-bonded by blending the spinning solution, May exist.

また、図1、2の紡糸装置によれば、配位結合繊維がシート状に集積した形態になるが、捕集体の形状を変えることによって、別の形態にすることもできる。例えば、棒状の捕集体を使用し、捕集後に捕集体を引き抜けば、中空円筒状の形態とすることができる。   In addition, according to the spinning device of FIGS. 1 and 2, the coordinated binding fibers are accumulated in a sheet form, but other forms can be obtained by changing the shape of the collector. For example, if a rod-shaped collection body is used and the collection body is pulled out after collection, a hollow cylindrical shape can be obtained.

そして、前述のように紡糸した配位結合繊維を焼成することによって、金属酸化物繊維を製造する工程を実施する。つまり、前述のように紡糸した配位結合繊維は金属イオンと配位ポリマーとが配位結合した状態にあるため、配位ポリマーを除去し、金属酸化物繊維とするために、酸素存在下で焼成をする。なお、焼成は、例えば、オーブン、焼結炉等を用いて実施することができ、その温度及び時間は、焼成後に得られる金属酸化物繊維を構成する金属酸化物によって適宜設定する。   And the process of manufacturing a metal oxide fiber is implemented by baking the coordination bond fiber spun as mentioned above. That is, since the coordination bond fiber spun as described above is in a state in which the metal ion and the coordination polymer are coordinated and bonded, in order to remove the coordination polymer and form the metal oxide fiber, in the presence of oxygen. Bake. In addition, baking can be implemented using oven, a sintering furnace, etc., for example, The temperature and time are suitably set with the metal oxide which comprises the metal oxide fiber obtained after baking.

このように製造された金属酸化物繊維は、一成分又はニ成分以上の酸化物から構成されている。例えば、次に例示するような金属元素の酸化物であることができる。
(金属元素)リチウム、ベリリウム、ホウ素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、硫黄、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、ルビジウム、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、セシウム、バリウム、ランタン、ハフニウム、タンタル、タングステン、水銀、タリウム、鉛、ビスマス、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、又はルテチウムなど。
The metal oxide fiber produced in this way is composed of one or more components. For example, it can be an oxide of a metal element as exemplified below.
(Metal elements) Lithium, beryllium, boron, sodium, magnesium, aluminum, silicon, phosphorus, sulfur, potassium, calcium, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, Arsenic, selenium, rubidium, strontium, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, cadmium, indium, tin, antimony, tellurium, cesium, barium, lanthanum, hafnium, tantalum, tungsten, mercury, thallium, lead, bismuth, cerium, praseodymium, Neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, or lutetium.

より具体的には、SiO、Al、B、TiO、ZrO、CeO、FeO、Fe、Fe、VO、V、SnO、CdO、LiO、WO、Nb、Ta、In、GeO、PbTi、LiNbO、BaTiO、PbZrO、KTaO、Li、NiFe、SrTiO、Gd0.1Ce0.9、Li1.5、LaCo0.5Ni0.5、LaMnOなどを挙げることができる。 More specifically, SiO 2, Al 2 O 3 , B 2 O 3, TiO 2, ZrO 2, CeO 2, FeO, Fe 3 O 4, Fe 2 O 3, VO 2, V 2 O 5, SnO 2 , CdO, LiO 2, WO 3 , Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, In 2 O 3, GeO 2, PbTi 4 O 9, LiNbO 3, BaTiO 3, PbZrO 3, KTaO 3, Li 2 B 4 O 7 NiFe 2 O 4 , SrTiO 3 , Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 , Li 1.5 V 3 O 8 , LaCo 0.5 Ni 0.5 O 3 , LaMnO 3 and the like.

なお、配位結合繊維を静電紡糸法など、電界を作用させる方法により紡糸した場合には、平均繊維径が2μm以下(好ましくは、1μm以下)の細い金属酸化物繊維を得ることができる。   When the coordination bond fiber is spun by a method of applying an electric field such as an electrostatic spinning method, a thin metal oxide fiber having an average fiber diameter of 2 μm or less (preferably 1 μm or less) can be obtained.

以下、具体例によって本発明を説明するが、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these specific examples.

(実施例1) Gd0.1Ce0.9繊維(GDC繊維)の作製;
(1)硝酸ガドリニウム六水和物(10mmol)、硝酸セリウム六水和物(90mmol)に2−プロパノール100gを加えた後、温度80℃で1時間程度加熱撹拌を行い、金属塩を溶解させて、溶解液を得た。
(2)前記溶解液をエバポレータにより、焼成によりGd0.1Ce0.9とした時にGd0.1Ce0.9が30wt%含まれる量となるまで濃縮して、濃縮溶解液を得た。
(3)前記濃縮溶解液に、メトキシエチレン無水マレイン酸コポリマーを、焼成によりGd0.1Ce0.9とした時のGd0.1Ce0.9重量とメトキシエチレン無水マレイン酸コポリマー重量とが1:3の割合となるように溶解させ、紡糸液を得た。
(4)図1に示すような静電紡糸装置を使用し、前記紡糸液を次の条件で8時間紡糸して、配位結合繊維を得た。この配位結合繊維の紡糸は繊維の毛羽立ちやノズル詰まりを生じることなく、安定して行なうことができた。
(紡糸条件)
(イ) 紡糸液の吐出量:0.5g/時間
(ロ) ノズルへの印加電圧:7.5kV
(ハ) ノズル−ドラム間距離:10cm
(ニ) ドラムの表面速度:4.0m/min.
(ホ) 紡糸容器への供給空気:温度25℃、湿度25%RH
(5)前記配位結合繊維を温度600℃に設定した焼結炉(大気中)により2時間焼成して、Gd0.1Ce0.9繊維(平均繊維径:200nm、図3参照)を製造した。
(Example 1) Production of Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 fiber (GDC fiber);
(1) After adding 100 g of 2-propanol to gadolinium nitrate hexahydrate (10 mmol) and cerium nitrate hexahydrate (90 mmol), the mixture is heated and stirred at a temperature of 80 ° C. for about 1 hour to dissolve the metal salt. A solution was obtained.
(2) by the lysate evaporator, Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 when the Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 is concentrated to a volume contained 30 wt% by burning, concentrated dissolved A liquid was obtained.
(3) Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 weight and methoxyethylene maleic anhydride when methoxyethylene maleic anhydride copolymer is baked to Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 in the concentrated solution. The solution was dissolved so that the copolymer weight was 1: 3 to obtain a spinning solution.
(4) Using an electrospinning apparatus as shown in FIG. 1, the spinning solution was spun for 8 hours under the following conditions to obtain a coordinated bonded fiber. Spinning of this coordinated bonded fiber could be carried out stably without causing fiber fluff or nozzle clogging.
(Spinning conditions)
(A) Spinning fluid discharge rate: 0.5 g / hour (b) Applied voltage to nozzle: 7.5 kV
(C) Nozzle-drum distance: 10 cm
(D) Drum surface speed: 4.0 m / min.
(E) Supply air to the spinning container: temperature 25 ° C., humidity 25% RH
(5) The coordinating bond fiber was fired for 2 hours in a sintering furnace (in the air) set at a temperature of 600 ° C., and Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 fiber (average fiber diameter: 200 nm, see FIG. 3). ) Was manufactured.

(実施例2) Gd0.1Ce0.9繊維(GDC繊維)の作製;
実施例1と同様にして、濃縮溶解液を得た後、濃縮溶解液に、メトキシエチレン無水マレイン酸コポリマー及びポリビニルピロリドンを、焼成によりGd0.1Ce0.9とした時のGd0.1Ce0.9重量とメトキシエチレン無水マレイン酸コポリマー重量とポリビニルピロリドン重量が1:2:1の割合となるように溶解させて紡糸液を得た。
(Example 2) Production of Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 fiber (GDC fiber);
In the same manner as in Example 1, after obtaining a concentrated solution, Gd 0 when methoxyethylene maleic anhydride copolymer and polyvinylpyrrolidone were baked to Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 in the concentrated solution. .1 Ce 0.9 O 2 weight, methoxyethylene maleic anhydride copolymer weight and polyvinylpyrrolidone weight were dissolved in a ratio of 1: 2: 1 to obtain a spinning solution.

この紡糸液を使用したこと以外は実施例1と同様にして、Gd0.1Ce0.9繊維(平均繊維径:200nm、図4参照)を製造した。なお、配位結合繊維を紡糸する際に、繊維の毛羽立ちやノズル詰まりを生じることがなかったため、安定して配位結合繊維を紡糸することができた。 Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 fibers (average fiber diameter: 200 nm, see FIG. 4) were produced in the same manner as in Example 1 except that this spinning solution was used. When spinning the coordination bond fiber, the fiber fuzz and nozzle clogging did not occur, and the coordination bond fiber could be spun stably.

(実施例3) Li1.5繊維の作製;
(1)メタバナジン(V)酸アンモニウム(60mmol)、酢酸リチウム(20mmol)に水350mlを加えた後、温度80℃で2時間程度加熱撹拌を行い、金属塩を溶解させて、溶解液を得た。
(2)前記溶解液に、40%クエン酸溶液を、溶解液のpHが3になるまで加えた後、温度80℃で2時間加熱撹拌を行い、酸性溶解液を得た。
(3)前記酸性溶解液にアンモニア水を、pHが7になるまで加え、中性溶解液を得た。
(4)前記中性溶解液をエバポレータにより、焼成によりLi1.5とした時にLi1.5が10wt%含まれる量となるまで濃縮して、濃縮溶解液を得た。
(5)前記濃縮溶解液に、メトキシエチレン無水マレイン酸コポリマーを、焼成によりLi1.5とした時のLi1.5重量とメトキシエチレン無水マレイン酸コポリマー重量とが1:3の割合となるように溶解させ、紡糸液を得た。
(6)図2に示すような、空気の剪断作用を併用することのできる静電紡糸装置を使用し、前記紡糸液を次の条件で8時間紡糸して、配位結合繊維を得た。この配位結合繊維の紡糸は繊維の毛羽立ちやノズル詰まりを生じることなく、安定して行なうことができた。
(紡糸条件)
(イ) 紡糸液の吐出量:0.5g/時間
(ロ) ノズルへの印加電圧:8.0kV
(ハ) ノズル−吸引装置間距離:10cm
(ニ) コンベア(捕集体)と吸引装置の位置関係:コンベアと吸引口とが当 接
(ホ) コンベアの移動速度:4.0m/min.
(ヘ) 紡糸容器への供給空気:温度25℃、湿度25%RH
(ト) ガスの吐出圧:0.3MPa
(7)前記配位結合繊維を温度450℃に設定した焼結炉(大気中)により2時間焼成して、Li1.5繊維(平均繊維径:500nm、図5参照)を製造した。
Example 3 Production of Li 1.5 V 3 O 8 fiber;
(1) After adding 350 ml of water to ammonium metavanadate (V) and lithium acetate (20 mmol), the mixture was heated and stirred at a temperature of 80 ° C. for about 2 hours to dissolve the metal salt to obtain a solution. .
(2) A 40% citric acid solution was added to the solution until the pH of the solution became 3, and then the mixture was heated and stirred at a temperature of 80 ° C. for 2 hours to obtain an acidic solution.
(3) Ammonia water was added to the acidic solution until the pH reached 7 to obtain a neutral solution.
(4) the neutral lysate evaporator, Li 1.5 V 3 O 8 when a Li 1.5 V 3 O 8 by firing is concentrated to a volume contained 10 wt%, the concentrated solution Obtained.
(5) In the concentrated solution, Li 1.5 V 3 O 8 weight and methoxy ethylene maleic anhydride copolymer weight when methoxyethylene maleic anhydride copolymer is baked to Li 1.5 V 3 O 8 are obtained. The solution was dissolved so as to have a ratio of 1: 3 to obtain a spinning solution.
(6) Using an electrospinning apparatus capable of using an air shearing action as shown in FIG. 2, the spinning solution was spun for 8 hours under the following conditions to obtain coordination bonded fibers. Spinning of this coordinated bonded fiber could be carried out stably without causing fiber fluff or nozzle clogging.
(Spinning conditions)
(A) Spinning fluid discharge rate: 0.5 g / hour (B) Applied voltage to nozzle: 8.0 kV
(C) Nozzle-suction device distance: 10 cm
(D) Positional relationship between conveyor (collector) and suction device: conveyor and suction port are in contact (e) Conveyor moving speed: 4.0 m / min.
(F) Supply air to the spinning container: temperature 25 ° C., humidity 25% RH
(G) Gas discharge pressure: 0.3 MPa
(7) The coordination bond fiber is baked for 2 hours in a sintering furnace (in the air) set at a temperature of 450 ° C., and Li 1.5 V 3 O 8 fiber (average fiber diameter: 500 nm, see FIG. 5). Manufactured.

(比較例1) Gd0.1Ce0.9繊維(GDC繊維)の作製;
実施例1と同様にして、濃縮溶解液を得た後、濃縮溶解液にポリビニルピロリドンを、焼成によりGd0.1Ce0.9とした時のGd0.1Ce0.9重量とポリビニルピロリドン重量が1:2の割合となるように溶解させて紡糸液を得た。
Comparative Example 1 Production of Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 fiber (GDC fiber);
In the same manner as in Example 1, after obtaining the concentrated solution, a polyvinylpyrrolidone concentration solution, fired by Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 and the Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 when The spinning solution was obtained by dissolving so that the weight of polyvinylpyrrolidone was 1: 2.

次いで、図1に示すような静電紡糸装置を使用し、前記紡糸液を次の条件で紡糸して、混在繊維を得た。この混在繊維の紡糸は可能であったが、混在繊維の毛羽立ちが生じ、また、数分でノズル詰まりが生じて、紡糸をすることが困難であった。更に、図6(なお、図6は焼成後)から理解できるように、繊維シート上に液滴があり、安定して紡糸することができなかった。
(紡糸条件)
(イ) 紡糸液の吐出量:0.5g/時間
(ロ) ノズルへの印加電圧:10.0kV
(ハ) ノズル−ドラム間距離:10cm
(ニ) ドラムの回転:なし(固定)
(ホ) 紡糸容器への供給空気:温度25℃、湿度25%RH
そして、前記混在繊維を温度600℃に設定した焼結炉(大気中)により2時間焼成して、Gd0.1Ce0.9繊維(図6参照)を製造した。
Next, using an electrostatic spinning apparatus as shown in FIG. 1, the spinning solution was spun under the following conditions to obtain mixed fibers. Although the mixed fibers could be spun, the mixed fibers were fluffed and the nozzles were clogged in a few minutes, making it difficult to spin. Furthermore, as can be understood from FIG. 6 (note that FIG. 6 is after firing), there were droplets on the fiber sheet, and stable spinning could not be performed.
(Spinning conditions)
(A) Spinning fluid discharge rate: 0.5 g / hour (B) Applied voltage to nozzle: 10.0 kV
(C) Nozzle-drum distance: 10 cm
(D) Drum rotation: None (fixed)
(E) Supply air to the spinning container: temperature 25 ° C., humidity 25% RH
Then, the mixed fibers were calcined for 2 hours with sintering furnace (atmosphere) set at a temperature 600 ° C. and to produce a Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 fibers (see FIG. 6).

(比較例2) Gd0.1Ce0.9繊維(GDC繊維)の作製;
(1)硝酸ガドリニウム六水和物(10mmol)、硝酸セリウム六水和物(90mmol)に水100gを加えた後、温度80℃で1時間程度加熱撹拌を行い、金属塩を溶解させて、溶解液を得た。
(2)前記溶解液をエバポレータにより、焼成によりGd0.1Ce0.9とした時にGd0.1Ce0.9が30wt%含まれる量となるまで濃縮して、濃縮溶解液を得た。
(3)前記濃縮溶解液に、ポリビニルピロリドンを、焼成によりGd0.1Ce0.9とした時のGd0.1Ce0.9重量とポリビニルピロリドン重量とが1:2の割合となるように溶解させ、紡糸液を得た。
(4)図1に示すような静電紡糸装置を使用し、前記紡糸液を次の条件で紡糸して、混在繊維を得た。この混在繊維の紡糸は可能であったが、ショットが生じ、また、数分でノズル詰まりが生じて、紡糸をすることが困難であった。更に、混在繊維の再溶解が生じるという問題もあった。
(紡糸条件)
(イ) 紡糸液の吐出量:0.5g/時間
(ロ) ノズルへの印加電圧:10.0kV
(ハ) ノズル−ドラム間距離:10cm
(ニ) ドラムの回転:なし(固定)
(ホ) 紡糸容器への供給空気:温度25℃、湿度25%RH
(5) 前記混在繊維を焼成しようとしたが、前記混在繊維は焼成できる状態にはなく、焼成することができなかった。
(Comparative Example 2) Production of Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 fiber (GDC fiber);
(1) After adding 100 g of water to gadolinium nitrate hexahydrate (10 mmol) and cerium nitrate hexahydrate (90 mmol), the mixture is heated and stirred at a temperature of 80 ° C. for about 1 hour to dissolve and dissolve the metal salt. A liquid was obtained.
(2) by the lysate evaporator, Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 when the Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 is concentrated to a volume contained 30 wt% by burning, concentrated dissolved A liquid was obtained.
To (3) wherein the concentrated solution, polyvinylpyrrolidone, and Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 by weight polyvinylpyrrolidone by weight when the Gd 0.1 Ce 0.9 O 2 by firing is 1: 2 A spinning solution was obtained by dissolving at a ratio.
(4) Using an electrostatic spinning apparatus as shown in FIG. 1, the spinning solution was spun under the following conditions to obtain mixed fibers. Although this mixed fiber could be spun, shots occurred and nozzle clogging occurred in a few minutes, making it difficult to spin. Further, there is a problem that the mixed fibers are re-dissolved.
(Spinning conditions)
(A) Spinning fluid discharge rate: 0.5 g / hour (B) Applied voltage to nozzle: 10.0 kV
(C) Nozzle-drum distance: 10 cm
(D) Drum rotation: None (fixed)
(E) Supply air to the spinning container: temperature 25 ° C., humidity 25% RH
(5) Although the mixed fiber was to be fired, the mixed fiber was not in a state where it could be fired and could not be fired.

本発明の製造方法によれば、ゾルを合成できないような場合であっても、金属酸化物繊維を安定して製造することができる。本発明の方法により製造した金属酸化物繊維は、例えば、フィラー、触媒担体、電極材料、フィルタなどを構成する材料として、好適に使用することができる。   According to the production method of the present invention, even when the sol cannot be synthesized, the metal oxide fiber can be produced stably. The metal oxide fiber produced by the method of the present invention can be suitably used as a material constituting, for example, a filler, a catalyst carrier, an electrode material, a filter, and the like.

1、10 紡糸液供給装置
2 ノズル
21 溶液吐出ノズル
22 気体吐出ノズル
3、30 捕集体
4、90 電圧印加装置
6、60 紡糸容器
7 気体供給装置
8、80 排気装置
40 紡糸用気体供給装置
50 吸引装置
70 容器用ガス供給装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10 Spinning liquid supply apparatus 2 Nozzle 21 Solution discharge nozzle 22 Gas discharge nozzle 3, 30 Collecting body 4, 90 Voltage application apparatus 6, 60 Spinning container 7 Gas supply apparatus 8, 80 Exhaust apparatus 40 Gas supply apparatus for spinning 50 Suction Device 70 Gas supply device for containers

Claims (1)

金属塩と、前記金属塩の金属イオンと配位結合可能な無水マレイン酸系ポリマーとを溶解させた紡糸液を調製する工程、
前記紡糸液を紡糸して配位結合繊維を形成する工程、及び
前記配位結合繊維を焼成することによって、金属酸化物繊維を製造する工程、
とを備えている、金属酸化物繊維の製造方法。
Preparing a spinning solution in which a metal salt and a maleic anhydride-based polymer capable of coordinating with a metal ion of the metal salt are dissolved;
A step of spinning the spinning solution to form coordination bond fibers, and a step of producing metal oxide fibers by firing the coordination bond fibers.
A method for producing a metal oxide fiber.
JP2012228495A 2012-10-16 2012-10-16 Method for producing metal oxide fiber Active JP6058969B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012228495A JP6058969B2 (en) 2012-10-16 2012-10-16 Method for producing metal oxide fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012228495A JP6058969B2 (en) 2012-10-16 2012-10-16 Method for producing metal oxide fiber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014080700A JP2014080700A (en) 2014-05-08
JP6058969B2 true JP6058969B2 (en) 2017-01-11

Family

ID=50785142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012228495A Active JP6058969B2 (en) 2012-10-16 2012-10-16 Method for producing metal oxide fiber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6058969B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313729B (en) * 2014-11-05 2016-08-24 大连交通大学 A kind of double-perovskite type inorganic nano-fiber and preparation method thereof
CN110152677B (en) * 2019-05-20 2022-07-08 宁波大学 Bifunctional perovskite/cerium oxide composite oxygen catalyst with bionic structure

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01122522A (en) * 1987-11-05 1989-05-15 Kuraray Co Ltd Manufacture of oxide superconducting fiber
JP4995489B2 (en) * 2006-05-31 2012-08-08 帝人株式会社 Metal oxide fiber and method for producing the same
US20120217681A1 (en) * 2009-11-04 2012-08-30 Basf Se Process for producing nanofibres
JP2011202331A (en) * 2010-03-26 2011-10-13 Univ Of Fukui Production method for heat-resistant fiber
CN101899725B (en) * 2010-03-31 2014-06-11 清华大学 Nano fiber of metal oxide and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014080700A (en) 2014-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6442574B2 (en) Nanoparticle aggregate, nanoparticle fired product, and production method thereof
JP5274345B2 (en) Method for producing inorganic-containing organic fiber and non-woven fabric containing the fiber
KR100988751B1 (en) Ceramic fiber and process for producing the same
US8562895B2 (en) Process of manufacturing inorganic nanofibers
JP2018192471A5 (en)
JP6205248B2 (en) Solution containing lithium and niobium complex, method for producing the same, and lithium ion battery
JP2018168504A (en) Method for producing metal titanate fiber
JP6058969B2 (en) Method for producing metal oxide fiber
CN103357406A (en) Rare earth element-doped perovskite-type Ru-loading ammonia-synthesis catalyst
JP4710744B2 (en) Method for producing composite metal oxide
CN110184682B (en) Preparation of perovskite LaCoO3Low temperature calcination method of
JP5617717B2 (en) Composite ceramic material, method for producing the same, and solid oxide fuel cell
US20100075838A1 (en) Ceramic fiber and method for production of ceramic fiber
JP4612476B2 (en) Method for producing zirconia fiber
JP2008038314A (en) Titania fiber and method for producing titania fiber
JP5655094B2 (en) Inorganic fiber and method for producing the same
KR101394273B1 (en) Sponge-like porous thin film layer and solid oxide fuel cell comprising thereof as a cathode
RU2690852C2 (en) Catalyst compositions without noble metals
JP4145210B2 (en) Method for producing conductive short oxide fiber
KR102627603B1 (en) Method for producing oxide solid electrolyte sheet
JP2022017948A (en) Metal oxide fiber aggregate and manufacturing method thereof and catalyst constituted of the metal oxide fiber aggregate
JP2017128468A (en) Solid electrolyte material
JP2018095524A (en) Method for producing perovskite type composite oxide
CN114904509B (en) Wide-temperature denitration catalyst and preparation method thereof
JP3586498B2 (en) Tin oxide fiber and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160914

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161208

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6058969

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150