JP6149668B2 - Al-N-H compound powder and method for producing the same - Google Patents

Al-N-H compound powder and method for producing the same Download PDF

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本発明はAl−N−H系化合物粉末及びその製造方法に関する。詳しくは、組成式Al(NH)で表されるアルミニウム化合物であって、炭素不純物や金属不純物、酸素不純物の混入量の少ない、高純度なAl−N−H系化合物粉末及びその製造方法に関する。Al−N−H系化合物粉末は、例えば窒化アルミニウムや、アルミニウムを含む複合窒化物を製造するための前駆体として有用である。 The present invention relates to an Al—N—H compound powder and a method for producing the same. Specifically, it is an aluminum compound represented by the composition formula Al 2 (NH) 3 , a high-purity Al—N—H-based compound powder in which the amount of carbon impurities, metal impurities, and oxygen impurities is small, and a method for producing the same About. The Al—N—H compound powder is useful as a precursor for producing, for example, aluminum nitride or a composite nitride containing aluminum.

非特許文献1では、Al(NH)の検出が報告されている。ここでは、金属Li及び金属Alを液体アンモニアと70〜100℃にて7〜13日間反応させ、得られたLiAl(NHを150℃付近で熱分解させることによりLiNHと共にAl(NH)が生成するとしている。しかしながらこの方法で得られる生成物は、理論上1モルのAl(NH)に対し常に2モルのLiNHが混入した状態であり、純度の高いAl(NH)ではない。また、無機粉末の混合物であるAl(NH)及びLiNHからAl(NH)を単離できるような汎用的手法は存在しない。 Non-patent document 1 reports the detection of Al 2 (NH) 3 . Here, metal Li and metal Al are reacted with liquid ammonia at 70 to 100 ° C. for 7 to 13 days, and the obtained LiAl (NH 2 ) 4 is thermally decomposed at around 150 ° C. to thereby produce Li 2 together with Al 2 ( NH) 3 is supposed to be generated. However the product obtained in this way, a state in which LiNH 2 is mixed in always two moles theoretically 1 mole of Al 2 (NH) 3, not a high-purity Al 2 (NH) 3. Furthermore, general methods such as the Al 2 (NH) 3 and Al 2 (NH) 3 from LiNH 2 is a mixture of inorganic powders can be isolated is absent.

一方、有機アルミニウム化合物とアンモニアやアミン類との反応により、窒化アルミニウム粉製造の前駆体となり得る、―NHまたは―NH基を有するアルミニウム化合物の合成についてもいくつか報告されている。例えば特許文献1では、有機アルミニウム化合物とアンモニアまたは一級あるいは二級アミン類と反応させることによって、少なくとも1つのアルミニウム―窒素結合を有する窒化アルミニウム前駆体を合成し、これを不活性ガス雰囲気、真空下、またはアンモニア気流下で400〜1000℃で加熱することによる窒化アルミニウムの製造方法が開示されている。 On the other hand, some reports have been made on the synthesis of aluminum compounds having —NH 2 or —NH groups, which can be precursors for producing aluminum nitride powder by reaction of organoaluminum compounds with ammonia and amines. For example, in Patent Document 1, an aluminum nitride precursor having at least one aluminum-nitrogen bond is synthesized by reacting an organoaluminum compound with ammonia or a primary or secondary amine, and this is synthesized under an inert gas atmosphere in a vacuum. Or the manufacturing method of the aluminum nitride by heating at 400-1000 degreeC under ammonia stream is disclosed.

ここでは、前記の前駆体を不活性ガス雰囲気、真空下、またはアンモニア気流下で400℃まで加熱することにより、有機基などが完全に分解脱離され、直接窒化アルミニウムへ誘導できることが示されているが、有機基の残留が少なく、即ち炭素不純物が少なく、かつ非晶質の窒化アルミニウムでない、高純度のAl−N−H系化合物粉末については一切記述されていない。   Here, it is shown that by heating the precursor to 400 ° C. in an inert gas atmosphere, vacuum, or ammonia stream, organic groups and the like are completely decomposed and desorbed and can be directly induced into aluminum nitride. However, there is no description of high-purity Al—N—H-based compound powder that has few organic groups, that is, low carbon impurities and is not amorphous aluminum nitride.

また、特許文献2には、平均粒径1μm以下の窒化アルミニウム前駆体及びまたは窒化アルミニウム粉末を生成する窒化アルミニウム前駆体に対し0.1〜10wt%含む高純度有機アルミニウム溶液に、アンモニアを130℃以上で反応させて窒化アルミニウム前駆体を沈殿させた後、該前駆体をアンモニア気流下400〜1100℃の温度範囲に一定時間保持し、更に不活性ガス気流下1100〜1600℃の温度域で焼成することを特徴とする高純度窒化アルミニウム粉の製造法が開示されている。   In Patent Document 2, ammonia is added to a high purity organoaluminum solution containing 0.1 to 10 wt% with respect to an aluminum nitride precursor having an average particle diameter of 1 μm or less and / or an aluminum nitride precursor for producing an aluminum nitride powder at 130 ° C. After the aluminum nitride precursor is precipitated by reacting as described above, the precursor is kept in a temperature range of 400 to 1100 ° C. for a certain time under an ammonia stream, and further fired in a temperature range of 1100 to 1600 ° C. under an inert gas stream. A method for producing a high-purity aluminum nitride powder is disclosed.

ここでは、有機アルミニウム溶液とアンモニアとの反応において、平均粒径1μm以下の窒化アルミニウム前駆体及びまたは窒化アルミニウム粉末を有機アルミニウム溶液に含ませることにより、凝集がなく球状に近い前駆体が得られるとしている。得られた前駆体は、アンモニアなどの雰囲気下に400℃以上に加熱して有機残基を分解させることで、炭素量の少ない窒化アルミニウムへと直接誘導されているが、ここにおいても有機基の残留が少なく、即ち炭素不純物が少なく、かつ非晶質の窒化アルミニウムでない、高純度のAl−N−H系化合物粉末については一切記述されていない。   Here, in the reaction between the organoaluminum solution and ammonia, an aluminum nitride precursor having an average particle size of 1 μm or less and / or an aluminum nitride powder is included in the organoaluminum solution, whereby a nearly spherical precursor without aggregation is obtained. Yes. The obtained precursor is heated directly to 400 ° C. or higher in an atmosphere of ammonia or the like to decompose the organic residue, and is directly derived into aluminum nitride having a small amount of carbon. There is no description of any high-purity Al—N—H-based compound powder that has little residue, that is, low carbon impurities and is not amorphous aluminum nitride.

他方、特許文献3にはアンモニアガスの流量対有機アルミニウム化合物ガスの流量のモル比が5以上で、しかも200℃以下で混合したのち、600から1300℃で気相反応させることを特徴とする高純度窒化アルミニウム粉末の製造方法が開示されている。ここでは、アンモニアガスと有機アルミニウム化合物ガスの混合温度が200℃以上では有機アルミニウム化合物が熱分解して窒化アルミニウム収率の低下を招き、また600℃以下の反応温度では未分解のアルキル基が残存してカーボン分の汚染の原因となる、とされている。やはり、有機基の残留が少なく、即ち炭素不純物が少なく、かつ非晶質の窒化アルミニウムでない、高純度のAl−N−H系化合物粉末については開示も示唆もされていない。   On the other hand, Patent Document 3 is characterized in that the molar ratio of the flow rate of ammonia gas to the flow rate of organoaluminum compound gas is 5 or more, and after mixing at 200 ° C. or less, gas phase reaction is performed at 600 to 1300 ° C. A method for producing a pure aluminum nitride powder is disclosed. Here, when the mixing temperature of ammonia gas and organoaluminum compound gas is 200 ° C. or higher, the organoaluminum compound is thermally decomposed, resulting in a decrease in the yield of aluminum nitride, and at a reaction temperature of 600 ° C. or lower, undecomposed alkyl groups remain. It is said that this causes carbon contamination. Again, there is no disclosure or suggestion of high-purity Al—N—H-based compound powders that have low residual organic groups, that is, low carbon impurities and are not amorphous aluminum nitride.

特開昭53−68700号公報JP-A-53-68700 特開昭64−56308号公報JP-A 64-56308 特開昭63−60102号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-60102

Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie 1985 (531) 125−139.Zeitshift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie 1985 (531) 125-139.

以上のように、炭素不純物や金属不純物の少ない、組成式Al(NH)で表される高純度のAl−N−H系化合物粉末については、その存在が知られていないのが実態である。このような材料は、窒化アルミニウムや、アルミニウムを含む複合窒化物、複合酸窒化物の合成の中間材料として使用できる。アルミニウムを含む複合窒化物、複合酸窒化物は、例えば発光ダイオードを光源とする照明装置に用いられる蛍光体の母体結晶を作る化合物として有用である。 As described above, the existence of high-purity Al—N—H-based compound powders represented by the composition formula Al 2 (NH) 3 with little carbon impurities and metal impurities is not known. is there. Such a material can be used as an intermediate material for the synthesis of aluminum nitride, composite nitride containing aluminum, or composite oxynitride. A composite nitride or composite oxynitride containing aluminum is useful as a compound for forming a host crystal of a phosphor used in a lighting device using a light emitting diode as a light source, for example.

本発明は、窒化アルミニウムや、アルミニウムを含む複合窒化物を製造するための前駆体として有用な、炭素不純物やアルミニウム以外の金属不純物の混入量の少ない、組成式Al(NH)で表される高純度のAl−N−H系化合物粉末とその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention is represented by the composition formula Al 2 (NH) 3 , which is useful as a precursor for producing aluminum nitride or a composite nitride containing aluminum, and contains a small amount of carbon impurities and metal impurities other than aluminum. It is an object of the present invention to provide a highly pure Al—N—H compound powder and a method for producing the same.

本発明は、炭素不純物濃度が重量基準で2%以下であることを特徴とする組成式Al(NH)で表されるAl−N−H系化合物粉末に関する。 The present invention relates to an Al—N—H compound powder represented by a composition formula Al 2 (NH) 3 , wherein a carbon impurity concentration is 2% or less on a weight basis.

本発明は、含有される金属成分におけるAl以外の金属不純物の占める濃度が重量基準で1%以下であることを特徴とする組成式Al(NH)で表されるAl−N−H系化合物粉末に関する。 The present invention provides an Al—N—H system represented by a composition formula Al 2 (NH) 3 , wherein the concentration of metal impurities other than Al in the contained metal component is 1% or less on a weight basis. It relates to compound powder.

また、本発明は、Al(NH)R(Rはアルキル基)で表されるAl−N−CH系化合物の粉末に、210〜290℃にてアンモニアガスを接触させることを特徴とする前記Al−N−H系化合物粉末の製造方法に関する。   In the present invention, the Al—NH—R compound powder represented by Al (NH) R (R is an alkyl group) is brought into contact with ammonia gas at 210 to 290 ° C. The present invention relates to a method for producing —N—H compound powder.

また、本発明は、AlR(Rはアルキル基またはヒドリド基であり、3つのアルキル基は異なっていてもよい)で表される有機アルミニウム化合物を有機溶媒に溶解させた均一液に、アンモニアガスを流通させ、前記有機溶媒を除去することにより前記Al−N−CH系化合物の粉末を得ることを特徴とする前記Al−N−H系化合物粉末の製造方法に関する。 The present invention also provides an ammonia gas in a homogeneous liquid in which an organoaluminum compound represented by AlR 3 (R is an alkyl group or a hydride group, and the three alkyl groups may be different) is dissolved in an organic solvent. And the Al—N—CH compound powder is obtained by removing the organic solvent.

また、本発明は、前記Al(NH)R(Rはアルキル基)で表されるAl−N−CH系化合物のRが、メチル基、エチル基、i−ブチル基のいずれかであることを特徴とする前記Al−N−H系化合物粉末の製造方法に関する。   In the present invention, R in the Al—N—CH compound represented by the Al (NH) R (R is an alkyl group) is any one of a methyl group, an ethyl group, and an i-butyl group. It is related with the manufacturing method of the said Al-N-H type compound powder characterized.

また、前記有機溶媒が、デカン又はウンデカンであることを特徴とする前記Al−N−H系化合物粉末の製造方法に関する。   Further, the present invention relates to a method for producing the Al—N—H compound powder, wherein the organic solvent is decane or undecane.

本発明は、組成式Al(NH)で表される、炭素不純物や金属不純物の少ない、高純度のAl−N−H系化合物粉末とその製造方法を提供するものである。本発明のAl−N−H系化合物粉末は窒化アルミニウムや、アルミニウムを含む複合窒化物を製造するための前駆体として有用である。 The present invention provides a high-purity Al—N—H-based compound powder represented by the composition formula Al 2 (NH) 3 and containing less carbon impurities and metal impurities, and a method for producing the same. The Al—N—H compound powder of the present invention is useful as a precursor for producing aluminum nitride or a composite nitride containing aluminum.

本発明の高純度なAl−N−H系化合物粉末は、一般式Al(NH)R(Rはアルキル基)で表されるAl−N−CH系化合物の粉末を、アンモニアガスと接触させることにより合成することができる。なお、Al−N−H系化合物とは、Al元素、N元素、H元素からなる化合物であり、Al−N−CH系化合物とは、Al元素、C元素、N元素、H元素からなる化合物を意味する。   The high-purity Al—N—H compound powder of the present invention is obtained by bringing an Al—N—CH compound powder represented by the general formula Al (NH) R (R is an alkyl group) into contact with ammonia gas. Can be synthesized. The Al—N—H compound is a compound composed of Al element, N element, and H element, and the Al—N—CH compound is a compound composed of Al element, C element, N element, and H element. Means.

前記のAl−N−CH系化合物粉末をアンモニアガスと接触させる方式に特別の制限はなく、公知の気−固接触反応方式を用いることができるが、Al−N−CH系化合物粉末を充填した層にアンモニアガスを流通させるのが簡便である。このとき、アンモニアガス流通の空間速度SVは、対象となるAl−N−CH系化合物粉末充填層の容量(単位:L)に対する標準状態換算のアンモニアガス流量(単位:L/分)の比として、通常0.5〜20、好ましくは1〜8(単位:1/分)である。SVが小さすぎると、アルキル基の除去反応が充分に進行せず、高純度のAl−N−H系化合物を得ることができない。SVが大きすぎると、粉末の飛散などが起こってしまう。   There is no particular limitation on the method of bringing the Al—N—CH-based compound powder into contact with ammonia gas, and a known gas-solid contact reaction method can be used, but the Al—N—CH-based compound powder is filled. It is convenient to circulate ammonia gas through the bed. At this time, the space velocity SV of the ammonia gas circulation is expressed as a ratio of the ammonia gas flow rate (unit: L / min) in terms of the standard state to the capacity (unit: L) of the target Al—N—CH-based compound powder packed bed. , Usually 0.5 to 20, preferably 1 to 8 (unit: 1 / min). If the SV is too small, the alkyl group removal reaction does not proceed sufficiently, and a high-purity Al—N—H compound cannot be obtained. When the SV is too large, powder scattering occurs.

前記のAl−N−CH系化合物にアンモニアガスを接触させる温度は、好ましくは210〜290℃、より好ましくは220〜270℃である。接触させる温度が低すぎると、アンモニアガスとの反応によるAl−N−CH系化合物上のアルキル基の除去反応が充分に進行せず、高純度のAl−N−H系化合物を得ることができない。また、接触させる温度が高過ぎると、生成したAl−N−H系化合物がさらに分解して非晶質のAlNを生成してしまう。非晶質のAlNは本発明のAl−N−H系化合物に比べて反応性に乏しいことから、アルミニウムを含む複合窒化物を製造するための前駆体としての有用性を損なってしまう。   The temperature at which the ammonia gas is brought into contact with the Al—N—CH compound is preferably 210 to 290 ° C., more preferably 220 to 270 ° C. If the contact temperature is too low, the removal reaction of the alkyl group on the Al—N—CH compound by reaction with ammonia gas does not proceed sufficiently, and a high purity Al—N—H compound cannot be obtained. . If the contact temperature is too high, the generated Al—N—H compound is further decomposed to generate amorphous AlN. Since amorphous AlN is less reactive than the Al—N—H compound of the present invention, the usefulness as a precursor for producing a composite nitride containing aluminum is impaired.

一般式Al(NH)R(Rはアルキル基)で表されるAl−N−CH系化合物上のアルキル基の除去反応が進行する際、アルカンが生成する。例えばRがエチル基であれば、エタンが生成する。ここで生成するアルカンは低沸点の方が気体として容易に除去することができ、それゆえRは炭素数の少ないアルキル基であることが好ましい。そのようなRの例としてメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基などが挙げられ、メチル基、エチル基、i−ブチル基のいずれかであることが特に好ましい。   Alkane is generated when the removal reaction of the alkyl group on the Al—N—CH compound represented by the general formula Al (NH) R (R is an alkyl group) proceeds. For example, if R is an ethyl group, ethane is generated. The alkane produced here can be easily removed as a gas having a low boiling point, and therefore R is preferably an alkyl group having a small number of carbon atoms. Examples of such R include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, and the like, and any one of a methyl group, an ethyl group, and an i-butyl group It is particularly preferred that

本発明のAl−N−H系化合物の比表面積は通常800m/g〜940m/g、好ましくは820m/g〜920m/gである。前記の非晶質AlNが生成して混入し反応性の低下したAl−N−H系化合物は比表面積も小さくなる。 The specific surface area of the Al-N-H compound of the present invention is usually 800m 2 / g~940m 2 / g, preferably from 820m 2 / g~920m 2 / g. The Al—N—H compound in which the amorphous AlN is generated and mixed to reduce the reactivity has a small specific surface area.

前記のAl−N−CH系化合物とアンモニアガスとの接触反応の所要時間は、実施する反応温度や気−固接触の態様にもよるが、通常1〜12時間、好ましくは3〜10時間程度である。   The time required for the contact reaction between the Al—N—CH compound and ammonia gas is usually 1 to 12 hours, preferably about 3 to 10 hours, depending on the reaction temperature to be carried out and the mode of gas-solid contact. It is.

前記のAl−N−CH系化合物とアンモニアガスとの接触反応を実施する圧力に特別の制限はなく、常圧、加圧、減圧のいずれの条件で実施しても良いが、通常は設備が安価で操作も簡便な常圧での実施が選択される。   There is no particular restriction on the pressure at which the contact reaction between the Al-N-CH compound and ammonia gas is carried out, and the reaction may be carried out under normal pressure, pressurized pressure, or reduced pressure. Implementation at normal pressure, which is inexpensive and easy to operate, is selected.

前記のAl−N−CH系化合物とアンモニアガスとの接触反応において、アンモニアは他のガスと混合し希釈して供給しても良い。希釈に用いるガスは、Al−N−CH系化合物と反応しないものであれば良く、窒素、アルゴン、ヘリウムなどを挙げることができる。   In the contact reaction between the Al—N—CH compound and the ammonia gas, ammonia may be mixed with another gas and diluted before being supplied. The gas used for the dilution is not particularly limited as long as it does not react with the Al—N—CH compound, and examples thereof include nitrogen, argon, and helium.

このようにして、Al−N−CH系化合物とアンモニアガスとの接触反応を実施することにより得られるAl−N−H系化合物は、組成式Al(NH)で表されるアルミニウムイミド化合物からなり、炭素不純物が少なく、重量基準で2%以下である。Al−N−H系化合物中の炭素不純物が多いと、例えば、これを中間材料として合成した蛍光体材料中の炭素不純物も増加し、蛍光体の輝度低下の原因となる。ここで、アルミニウムイミド化合物は、一般的には、組成式Al(NH)で表されるが、無機ポリマー状の物質で、Alがイミド架橋で連なった構造と考えられる。また、本発明のAl−N−H系化合物粉末は、含有される金属成分におけるAl以外の金属不純物の占める濃度が重量基準で1%以下である。Al−N−H系化合物中の金属不純物は、これを中間材料として合成した複合窒化物や複合酸窒化物における不純物相の原因となる。 Thus, the Al—N—H compound obtained by carrying out the contact reaction between the Al—N—CH compound and ammonia gas is an aluminum imide compound represented by the composition formula Al 2 (NH) 3 . And is low in carbon impurities and less than 2% by weight. If there are many carbon impurities in the Al—N—H compound, for example, the carbon impurities in the phosphor material synthesized using this as an intermediate material will also increase, causing a decrease in the luminance of the phosphor. Here, the aluminum imide compound is generally represented by a composition formula Al 2 (NH) 3 , but it is an inorganic polymer-like substance and is considered to have a structure in which Al is linked by imide crosslinking. In the Al—N—H-based compound powder of the present invention, the concentration of metal impurities other than Al in the contained metal component is 1% or less on a weight basis. The metal impurity in the Al—N—H compound causes an impurity phase in a composite nitride or composite oxynitride synthesized using this as an intermediate material.

前記の、Al−N−CH系化合物は、有機アルミニウム化合物を有機溶媒に溶解させた均一液に、アンモニアガスを流通させることによって得ることができる。Al−N−CH系化合物は、反応中に白色沈殿として生成し、溶媒を蒸発留去やろ過などの方法によって除去することにより、単離することが出来る。   The Al—N—CH-based compound can be obtained by circulating ammonia gas in a uniform liquid in which an organoaluminum compound is dissolved in an organic solvent. The Al—N—CH compound is generated as a white precipitate during the reaction, and can be isolated by removing the solvent by a method such as evaporation or filtration.

前記のAl−N−CH系化合物を得るための前記有機アルミニウム化合物としては、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムハイドライドなど公知の有機アルミニウム化合物を使うことが出来る。具体的には、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ(n−プロピル)アルミニウム、トリ(i−プロピル)アルミニウム、トリ(n−ブチル)アルミニウム、トリ(i−ブチル)アルミニウム、ジ(i−ブチル)アルミニウムハイドライド、などを挙げることができる。   As the organoaluminum compound for obtaining the Al—N—CH-based compound, known organoaluminum compounds such as trialkylaluminum and dialkylaluminum hydride can be used. Specifically, trimethylaluminum, triethylaluminum, tri (n-propyl) aluminum, tri (i-propyl) aluminum, tri (n-butyl) aluminum, tri (i-butyl) aluminum, di (i-butyl) aluminum And hydride.

前記の、有機溶媒に有機アルミニウムを溶解させた均一液にアンモニアガスを流通させて行う反応を実施する際の温度範囲は120℃〜220℃であり、好ましくは140〜200℃、更に好ましくは160〜200℃である。温度が低すぎると充分な反応速度を得ることができなくなる。温度が高すぎると、アンモニアガスの溶解度が低下する。   The temperature range for carrying out the reaction performed by circulating ammonia gas in a homogeneous liquid in which organic aluminum is dissolved in an organic solvent is 120 ° C. to 220 ° C., preferably 140 ° C. to 200 ° C., more preferably 160 ° C. ~ 200 ° C. If the temperature is too low, a sufficient reaction rate cannot be obtained. If the temperature is too high, the solubility of ammonia gas decreases.

前記の、有機溶媒に有機アルミニウムを溶解させた均一液にアンモニアガスを流通させて行う反応の実施において、反応系の圧力に制限はなく、減圧/常圧/加圧のいずれの条件でも選択することが出来るが、工業的な簡便さの観点から常圧にて行うことが好ましい。   In carrying out the reaction performed by circulating ammonia gas in a homogeneous solution in which organic aluminum is dissolved in an organic solvent, the pressure of the reaction system is not limited and can be selected under any of reduced pressure / normal pressure / pressurized conditions. However, it is preferably carried out at normal pressure from the viewpoint of industrial simplicity.

前記の、有機溶媒に有機アルミニウムを溶解させて均一液を調製する際に使用する有機溶媒に特段の制限はなく、原料の有機アルミニウムやアンモニアガスと反応しない溶媒であれば良いが、常圧下の反応系において好適な温度範囲を保持することを考えると、前記の温度の範囲に沸点を有する溶媒を使用し、これを加熱還流させながら反応を行うのが簡便である。溶媒は炭素数が8から12程度の、鎖状または環状の、脂肪族または芳香族炭化水素から選択しても良く、例えばノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、シクロオクタン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、ブチルベンゼンなどを挙げることができる。溶媒の沸点が低すぎると、常圧下にて好適な温度範囲を保持するのが困難になる。沸点が高すぎると、生成したAl−N−CH系化合物から溶媒を除去し難くなってしまう。溶媒としては、飽和の脂肪族炭化水素が、ルイス酸である有機アルミニウムと相互作用しないため特に好ましく、中でも前記温度範囲に適した沸点を有するデカン、ウンデカンが特に好ましい。   There is no particular limitation on the organic solvent used when preparing a uniform liquid by dissolving organoaluminum in the organic solvent, as long as it is a solvent that does not react with the raw material organoaluminum or ammonia gas. In view of maintaining a suitable temperature range in the reaction system, it is convenient to use a solvent having a boiling point in the above temperature range and carry out the reaction while heating and refluxing. The solvent may be selected from linear or cyclic, aliphatic or aromatic hydrocarbons having about 8 to 12 carbon atoms, such as nonane, decane, undecane, dodecane, cyclooctane, xylene, ethylbenzene, cumene, butyl. Benzene etc. can be mentioned. If the boiling point of the solvent is too low, it will be difficult to maintain a suitable temperature range under normal pressure. If the boiling point is too high, it will be difficult to remove the solvent from the produced Al-N-CH compound. As the solvent, saturated aliphatic hydrocarbons are particularly preferable because they do not interact with organoaluminum, which is a Lewis acid, and decane and undecane having a boiling point suitable for the above temperature range are particularly preferable.

前記の、有機溶媒に有機アルミニウムを溶解させた均一液にアンモニアガスを流通させて反応を行う際の、均一液中の有機アルミニウムの濃度は、含有されるアルミニウムの濃度として、1〜10wt%である。濃度が高いほうが生産性において好ましいが、高すぎると沈殿生成後のスラリーの取り扱いが困難になる。   The concentration of the organic aluminum in the homogeneous liquid when the reaction is carried out by circulating ammonia gas in the homogeneous liquid in which the organic aluminum is dissolved in the organic solvent is 1 to 10 wt% as the concentration of the contained aluminum. is there. A higher concentration is preferable in terms of productivity, but if it is too high, handling of the slurry after precipitation is difficult.

前記の、有機溶媒に有機アルミニウムを溶解させた均一液にアンモニアガスを流通させて行う反応において、流通させるアンモニアガスの量は、対象の均一液の常温常圧での容量(単位:L)に対する標準状態換算のアンモニアガス流量(単位:L/分)の比として、0.05〜0.5(単位:1/分)が適当である。ガス流量が小さすぎると反応に多くの時間を要してしまう。また、ガス流量が大きすぎると、未反応のまま通過するアンモニアガスの量が増えてしまい、効率が低下する。   In the reaction performed by circulating ammonia gas in a uniform liquid in which organic aluminum is dissolved in an organic solvent, the amount of ammonia gas to be distributed is relative to the volume (unit: L) of the target uniform liquid at room temperature and normal pressure. As a ratio of the ammonia gas flow rate (unit: L / min) in terms of the standard state, 0.05 to 0.5 (unit: 1 / min) is appropriate. If the gas flow rate is too small, the reaction takes a long time. On the other hand, if the gas flow rate is too large, the amount of ammonia gas that passes through unreacted increases, and the efficiency decreases.

前記の、有機溶媒に有機アルミニウムを溶解させた均一液にアンモニアガスを流通させる反応の所要時間は、実施する反応温度にもよるが、1〜10時間程度である。   The time required for the reaction for circulating ammonia gas in a homogeneous liquid in which organic aluminum is dissolved in an organic solvent depends on the reaction temperature to be carried out, but is about 1 to 10 hours.

前記の、有機溶媒に有機アルミニウムを溶解させた均一液にアンモニアガスを流通させる反応は、公知の通気攪拌反応装置を用いて実施することが出来る。   The above-described reaction in which ammonia gas is circulated through a homogeneous liquid in which organic aluminum is dissolved in an organic solvent can be carried out using a known aeration and stirring reaction apparatus.

前記の、有機溶媒に有機アルミニウムを溶解させた均一液にアンモニアガスを流通させる反応によって得られた固体生成物に、水とイソプロパノールの混合液を加えて加水分解し、発生したガスをガスクロマトグラフィーにて分析すると、含有されるアルミニウムとほぼ等モルのアルカンが検出される。例えばトリエチルアルミニウムを出発原料として使用した場合、エタンが検出される。このことから、前記反応の固体生成物において、アルミニウム原子上に、出発原料の有機アルミニウムに由来した炭化水素基がひとつ存在していることが確認できる。   To the solid product obtained by the reaction of circulating ammonia gas in a homogeneous solution in which organoaluminum is dissolved in an organic solvent, the mixture is hydrolyzed by adding a mixed solution of water and isopropanol, and the generated gas is subjected to gas chromatography. As a result of the analysis, an alkane that is approximately equimolar to the contained aluminum is detected. For example, when triethylaluminum is used as a starting material, ethane is detected. From this, it can be confirmed that in the solid product of the reaction, one hydrocarbon group derived from the organic aluminum starting material exists on the aluminum atom.

前記のAl−N−H系化合物やAl−N−CH系化合物は酸素や水分に対して不安定でありこれらと反応して容易に安定なAl−O結合を形成するため、乾燥した不活性ガス雰囲気下で取り扱うことが好ましい。Al−O結合は非常に安定であるため、いったん混入すると取り除くことができず、本発明の最終生成物であるAl−N−H系化合物の酸素不純物となってしまい、これを用いて合成される複合窒化物にそのまま持ち込まれてしまう。酸素不純物は、例えば蛍光体用途において、性能低下の原因となることが知られている。   The above-mentioned Al-N-H compound and Al-N-CH compound are unstable to oxygen and moisture, and react with them to form a stable Al-O bond easily. It is preferable to handle in a gas atmosphere. Al—O bond is very stable, and once mixed, it cannot be removed and becomes an oxygen impurity of the Al—N—H compound, which is the final product of the present invention, and is synthesized using this. It is brought into the composite nitride as it is. Oxygen impurities are known to cause performance degradation in phosphor applications, for example.

本発明のAl−N−H系化合物は酸素不純物が少なく、通常は重量基準で2%以下である。   The Al—N—H compound of the present invention has few oxygen impurities and is usually 2% or less by weight.

以下に本発明の実施例を比較例とともに説明する。   Examples of the present invention will be described below together with comparative examples.

<参考例1>
{有機アルミニウム化合物とアンモニアの反応によるAl−N−CH系化合物の合成}
容量1000mLのガラス製三口フラスコに、ガス導入用三方コック、温度計用さや管、留分を受ける500mL二つ口ナスフラスコと組み合わせた分留管を設置した。これらの器具は130℃のオーブンで事前に充分乾燥し、更に組み立てた後に真空下でホットブラスターにより加熱して、内壁表面に付着した水分を除去した。こうして乾燥し、内部をNガス雰囲気に保持して密閉した装置を同じくN雰囲気のグローブボックスに入れた。グローブボックス出口ガスの酸素濃度と露点を測定し、酸素と水分が少ない雰囲気であることを確認した後、200mLのトリエチルアルミニウムへキサン溶液(和光純薬製、トリエチルアルミニウム濃度:1mol/L)を前記の1000mLガラス製三口フラスコに導入した。次いでデカン(水分10ppm以下)200mLを導入し、充分に混合した後、ガラス装置全体を密閉状態に保持してグローブボックスから取り出した。
<Reference Example 1>
{Synthesis of Al-N-CH compound by reaction of organoaluminum compound and ammonia}
A three-way cock for gas introduction, a sheath for a thermometer, and a fractionation tube combined with a 500 mL two-neck eggplant flask for receiving fractions were installed in a glass three-neck flask having a capacity of 1000 mL. These instruments were sufficiently dried in an oven at 130 ° C. in advance, and further assembled, and then heated with a hot blaster under vacuum to remove moisture adhering to the inner wall surface. The apparatus thus dried and sealed with the inside kept in an N 2 gas atmosphere was placed in a glove box having the same N 2 atmosphere. After measuring the oxygen concentration and dew point of the glove box outlet gas and confirming that the atmosphere is low in oxygen and moisture, 200 mL of triethylaluminum hexane solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., triethylaluminum concentration: 1 mol / L) was added. Were introduced into a 1000 mL glass three-necked flask. Next, 200 mL of decane (moisture of 10 ppm or less) was introduced and mixed well, and then the entire glass apparatus was kept sealed and taken out from the glove box.

1000mLガラス製三口フラスコをオイルバスによって加熱しながら、内部のトリエチルアルミニウム溶液中にアンモニアガスをバブリングした。アンモニアガス供給の流量は100mL/分(25℃、常圧)であり、内部液はマグネチックスターラーで攪拌した。まず、オイルバス温度を120℃に保ち、反応混合物中のヘキサンを留去して、分留管に接続した500mL二つ口ナスフラスコに受けた。ヘキサンの留去が終了した後、オイルバス温度を180℃に上げると、白色沈殿が析出し始め、反応の進行が確認された。こうしてアンモニアガスを継続して供給しながらオイルバス温度180℃(フラスコ内のスラリー液温度170℃)で4時間反応を行った。反応中、反応装置出口側の配管内のガスをサンプリングしガスクロマトグラフィーで分析したところ、エタンが検出された。   While heating the 1000 mL glass three-neck flask with an oil bath, ammonia gas was bubbled into the triethylaluminum solution inside. The flow rate of the ammonia gas supply was 100 mL / min (25 ° C., normal pressure), and the internal liquid was stirred with a magnetic stirrer. First, the oil bath temperature was kept at 120 ° C., hexane in the reaction mixture was distilled off, and the mixture was received in a 500 mL two-necked eggplant flask connected to a fractionating tube. After the distillation of hexane was completed, when the oil bath temperature was raised to 180 ° C., a white precipitate began to precipitate, confirming the progress of the reaction. The reaction was carried out for 4 hours at an oil bath temperature of 180 ° C. (slurry temperature in the flask: 170 ° C.) while continuously supplying ammonia gas. During the reaction, ethane was detected when the gas in the piping on the outlet side of the reactor was sampled and analyzed by gas chromatography.

次にオイルバス温度を200℃に上げ、生成した白色沈殿を含有するスラリーからデカンを留去した。デカンの留去操作においても、アンモニアガスは継続して供給した。次いでアンモニアガスの供給を止め、装置全体を密閉状態としてグローブボックスに入れ、主として(C)Al(NH)からなる白色固体15.16gを回収した。白色固体中のAl量は、CyDTA-亜鉛逆滴定法(JIS R1675:2007準拠)により37.8wt%と分析され、N量は、直接分解−水蒸気蒸留−中和滴定法(JIS R1675:2007準拠)により19.9wt%と分析された。またこの白色固体を少量採取し、水/プロパノール混合液によって加水分解させた。発生したガスを捕集してガスクロマトグラフィーによって分析し、絶対検量線法により定量したところ、白色固体1gあたり12.4mmolのエタンが検出され、白色固体中のエチル基とAlのモル比はエチル基/Al=0.89(モル/モル)と計算された。これらの値は、前記組成式(C)Al(NH)における理論値(Al:38.0wt%、N:19.7wt%、エチル基/Al=1)とよく一致している。一方、白色固体中のIRスペクトルの測定から、3263cm−1と1554cm−1にN−H結合に帰属されるピークが検出された。また、本固体のH−NMR測定を日本電子製ECA−400型により行ったところ、δ0.72ppmの位置に頂点を持つブロードなシグナルが観察された(外部基準物質:トリメチルシリルプロパン酸塩重水溶液)。これらはエチル基及びイミド基上のHに由来すると考えられる。 Next, the oil bath temperature was raised to 200 ° C., and decane was distilled off from the slurry containing the produced white precipitate. Ammonia gas was continuously supplied during the decane distillation operation. Next, the supply of ammonia gas was stopped, and the entire apparatus was sealed and placed in a glove box to recover 15.16 g of a white solid mainly composed of (C 2 H 5 ) Al (NH). The amount of Al in the white solid was analyzed as 37.8 wt% by CyDTA-zinc back titration method (JIS R1675: 2007 compliant), and the amount of N was directly decomposed-steam distillation-neutralization titration (JIS R1675: 2007 compliant). ) To be 19.9 wt%. A small amount of this white solid was collected and hydrolyzed with a water / propanol mixture. The generated gas was collected, analyzed by gas chromatography, and quantified by the absolute calibration curve method. As a result, 12.4 mmol of ethane was detected per 1 g of the white solid, and the molar ratio of ethyl group to Al in the white solid was ethyl. Calculated as group / Al = 0.89 (mol / mol). These values are in good agreement with the theoretical values (Al: 38.0 wt%, N: 19.7 wt%, ethyl group / Al = 1) in the composition formula (C 2 H 5 ) Al (NH). On the other hand, the measurement of the IR spectrum of the white in a solid, a peak attributed to N-H bonds to 3263cm -1 and 1554cm -1 were detected. Further, when 1 H-NMR measurement of this solid was performed using ECA-400 type manufactured by JEOL, a broad signal having an apex at a position of δ 0.72 ppm was observed (external reference material: trimethylsilylpropanoate aqueous solution. ). These are believed to originate from H on the ethyl and imide groups.

<実施例1>
{Al−N−H系化合物の合成}
グローブボックス内にて、参考例1で合成した白色固体6.17gを両末端に三方コックを設置した内径17mmのU字型ガラス管に充填した。充填層の容積は41mLであった。この三方コック及びガラス管は、前記の有機アルミニウム化合物溶液とアンモニアの反応に用いたガラス器具と同様の方法で乾燥したものである。このガラス管にヒーターを取り付け、アンモニアガスを片方のコックから供給し、もう片方のコックから排出させながら白色固体充填層を加熱した。この時のアンモニアガス供給の流量は100mL/分(25℃、常圧)、ヒーター温度は240℃であり、供給アンモニアの空塔速度は1.3cm/sである。標準状態に換算したアンモニアの供給流量に基づく空間速度は2.2(単位:1/分)であった。アンモニアガスを供給しながら白色固体充填層を加熱している際、出口側の配管内のガスをサンプリングしガスクロマトグラフィーで分析したところ、エタンが検出された。6時間後に加熱を終了し、グローブボックス内にてAl(NH)からなる白色固体を回収した。収量は4.26gであり、処理前後での重量変化率は69.0%で、反応式(1)に基づく固形成分の重量変化率の理論値69.7%と良い一致を示した。
2(C)Al(NH)+NH→Al(NH)+2C (1)
<Example 1>
{Synthesis of Al-N-H compounds}
In a glove box, 6.17 g of the white solid synthesized in Reference Example 1 was filled into a U-shaped glass tube having an inner diameter of 17 mm with a three-way cock installed at both ends. The packed bed volume was 41 mL. The three-way cock and the glass tube are dried by the same method as the glass apparatus used for the reaction of the organoaluminum compound solution and ammonia. A heater was attached to the glass tube, and the white solid packed layer was heated while ammonia gas was supplied from one cock and discharged from the other cock. At this time, the flow rate of ammonia gas supply is 100 mL / min (25 ° C., normal pressure), the heater temperature is 240 ° C., and the superficial velocity of the supplied ammonia is 1.3 cm / s. The space velocity based on the ammonia supply flow rate converted to the standard state was 2.2 (unit: 1 / min). When the white solid packed bed was heated while supplying ammonia gas, the gas in the piping on the outlet side was sampled and analyzed by gas chromatography. As a result, ethane was detected. Heating was terminated after 6 hours, and a white solid composed of Al 2 (NH) 3 was collected in the glove box. The yield was 4.26 g, and the weight change rate before and after the treatment was 69.0%, which was in good agreement with the theoretical value 69.7% of the weight change rate of the solid component based on the reaction formula (1).
2 (C 2 H 5 ) Al (NH) + NH 3 → Al 2 (NH) 3 + 2C 2 H 6 (1)

CyDTA-亜鉛逆滴定法によって求めたAl濃度は55.8wt%であった(組成式Al(NH)での計算値:54.5wt%)。また、IRスペクトルの測定から、3227cm−1と1539cm−1にN−H結合に帰属されるピークが検出された。この白色固体を少量採取し、水/プロパノール混合液によって加水分解させ、発生したガスを捕集してガスクロマトグラフィーによって分析したところ、検出されるエタン量は白色固体1gあたり0.52mmolと大幅に減少していた。これらの結果から、白色固体中のエチル基とAlのモル比はエチル基/Al=0.03(モル/モル)であり、白色固体中の炭素不純物濃度は1.2wt%と算出された。また、不純物酸素量をLECO社製TCH−600型酸素・窒素・水素分析装置を用いて赤外線吸収法により分析すると1.4wt%であった。蛍光X線分析により金属不純物を調べたところ、金属成分中のAl濃度は99.7wt%であり、実質的に金属不純物は存在しなかった。島津-マイクロメリティックス製フローソーブIII2310を使用し、BET1点法で比表面積を測定したところ、868m/gであった。また、本固体のH−NMR測定を日本電子製ECA−400型により行ったところ、δ0.97ppmの位置に頂点を持つブロードなシグナルが観察された(外部基準物質:トリメチルシリルプロパン酸塩重水溶液)。これはイミド基上のHに由来すると考えられる。 The Al concentration determined by the CyDTA-zinc back titration method was 55.8 wt% (calculated value with composition formula Al 2 (NH) 3 : 54.5 wt%). From the IR spectrum measurement, peaks attributed to N—H bonds were detected at 3227 cm −1 and 1539 cm −1 . A small amount of this white solid was sampled and hydrolyzed with a water / propanol mixture, and the generated gas was collected and analyzed by gas chromatography. The amount of ethane detected was as large as 0.52 mmol per gram of white solid. It was decreasing. From these results, the molar ratio of ethyl group to Al in the white solid was ethyl group / Al = 0.03 (mol / mol), and the carbon impurity concentration in the white solid was calculated to be 1.2 wt%. Further, the amount of impurity oxygen was 1.4 wt% when analyzed by an infrared absorption method using a TCH-600 type oxygen / nitrogen / hydrogen analyzer manufactured by LECO. When metal impurities were examined by fluorescent X-ray analysis, the Al concentration in the metal component was 99.7 wt%, and substantially no metal impurities were present. When a specific surface area was measured by a BET one-point method using Shimadzu-Micromeritics Flowsorb III2310, it was 868 m 2 / g. Further, when 1 H-NMR measurement of this solid was performed with ECA-400 type manufactured by JEOL, a broad signal having an apex at a position of δ0.97 ppm was observed (external reference material: trimethylsilylpropanoate aqueous solution. ). This is considered to originate from H on the imide group.

本生成物0.4708gをBN製るつぼに入れ、Nガス雰囲気下1600℃で2時間焼成すると0.3915gの粉末が得られた。XRD分析ではこの粉末はAlNと同定され、これ以外の結晶相は観測されなかった。元素分析結果も次の通りAlNと良い一致を示した;Al(CyDTA-亜鉛逆滴定法により測定):65.0wt%(計算値65.9wt%)、N(LECO社製TCH−600型酸素・窒素・水素分析装置を用いて電気伝導度法により測定):33.8wt%(計算値34.1wt%)。また、使用した原料に対する焼成後に回収した生成物の重量比率は83.2%であった。これは、反応式(2)が定量的に進行していることを支持するものであり、焼成前の白色固体が組成式Al(NH)で表されることが確認できた。
Al(NH) → 2AlN + NH (2)
When 0.4708 g of this product was placed in a BN crucible and fired at 1600 ° C. for 2 hours in an N 2 gas atmosphere, 0.3915 g of powder was obtained. The powder was identified as AlN by XRD analysis, and no other crystal phase was observed. Elemental analysis results also showed good agreement with AlN as follows: Al (measured by CyDTA-zinc back titration method): 65.0 wt% (calculated value 65.9 wt%), N (LECO TCH-600 type oxygen) -Measured by electrical conductivity method using nitrogen / hydrogen analyzer): 33.8 wt% (calculated value 34.1 wt%). In addition, the weight ratio of the product recovered after calcination to the raw material used was 83.2%. This supports that the reaction formula (2) proceeds quantitatively, and it was confirmed that the white solid before firing was represented by the composition formula Al 2 (NH) 3 .
Al 2 (NH) 3 → 2AlN + NH 3 (2)

<実施例2>
{Al−N−H系化合物の合成}
参考例1と同様に合成した白色固体6.93gを実施例1と同様の方法によって加熱した。充填層の容積は50mLであった。操作条件は、ヒーター温度を240℃で2時間保持した後、270℃で1時間保持して加熱終了とすることに変更した他は、実施例1と同じである。標準状態に換算したアンモニア供給流量に基づく空間速度は1.9(単位:1/分)であった。加熱終了後、グローブボックス内にてAl(NH)からなる白色固体を回収した。処理前後での重量変化率は反応式(1)に基づく固形成分の重量変化率と良く一致していた。
<Example 2>
{Synthesis of Al-N-H compounds}
6.93 g of a white solid synthesized in the same manner as in Reference Example 1 was heated in the same manner as in Example 1. The packed bed volume was 50 mL. The operating conditions were the same as in Example 1 except that the heater temperature was maintained at 240 ° C. for 2 hours, and then the heating was completed by maintaining the heater temperature at 270 ° C. for 1 hour. The space velocity based on the ammonia supply flow rate converted to the standard state was 1.9 (unit: 1 / min). After heating, a white solid composed of Al 2 (NH) 3 was collected in the glove box. The weight change rate before and after the treatment was in good agreement with the weight change rate of the solid component based on the reaction formula (1).

得られた白色固体のIRスペクトルの測定では、3209cm−1と1556cm−1にN−H結合に帰属されるピークが検出された。一方、実施例1と同様の方法によってAl濃度とエタンの発生量を測定し白色固体中のエチル基とAlのモル比を求めたところ、エチル基/Al=0.02(モル/モル)であり、白色固体中の炭素不純物濃度は0.8wt%と算出された。また、不純物酸素量をLECO社製TCH−600型酸素・窒素・水素分析装置を用いて赤外線吸収法により分析すると1.7wt%であった。蛍光X線分析により金属不純物を調べたところ、金属成分中のAl濃度は99.7wt%であり、実質的に金属不純物は存在しなかった。島津-マイクロメリティックス製フローソーブIII2310を使用し、BET1点法で比表面積を測定したところ、852m/gであった。 In the measurement of the IR spectrum of the obtained white solid, peaks attributable to N—H bonds were detected at 3209 cm −1 and 1556 cm −1 . On the other hand, when the Al concentration and the amount of ethane generated were measured by the same method as in Example 1 to determine the molar ratio of ethyl groups to Al in the white solid, ethyl group / Al = 0.02 (mol / mol). Yes, the carbon impurity concentration in the white solid was calculated to be 0.8 wt%. Further, when the amount of impurity oxygen was analyzed by an infrared absorption method using a TCH-600 type oxygen / nitrogen / hydrogen analyzer manufactured by LECO, it was 1.7 wt%. When metal impurities were examined by fluorescent X-ray analysis, the Al concentration in the metal component was 99.7 wt%, and substantially no metal impurities were present. The specific surface area was measured by the BET one-point method using Shimadzu-Micromeritics Flowsorb III2310, and it was 852 m 2 / g.

<実施例3>
{Al−N−H系化合物の合成}
参考例1と同様に合成した白色固体2.81gを実施例1と同様の方法によって加熱した。充填層の容積は17mLであった。操作条件は、ヒーターの温度を250℃に変更した他は、実施例1と同じである。標準状態に換算したアンモニア供給流量に基づく空間速度は5.5(単位:1/分)であった。加熱終了後、グローブボックス内にてAl(NH)からなる白色固体を回収した。処理前後での重量変化率は反応式(1)に基づく固形成分の重量変化率と良く一致していた。
<Example 3>
{Synthesis of Al-N-H compounds}
2.81 g of a white solid synthesized in the same manner as in Reference Example 1 was heated in the same manner as in Example 1. The packed bed volume was 17 mL. The operating conditions were the same as in Example 1 except that the heater temperature was changed to 250 ° C. The space velocity based on the ammonia supply flow rate converted to the standard state was 5.5 (unit: 1 / min). After heating, a white solid composed of Al 2 (NH) 3 was collected in the glove box. The weight change rate before and after the treatment was in good agreement with the weight change rate of the solid component based on the reaction formula (1).

得られた白色固体について実施例1と同様の方法によってAl濃度とエタンの発生量を測定し、エチル基とAlのモル比を求めたところ、エチル基/Al=0.008(モル/モル)であり、白色固体中の炭素不純物濃度は0.4wt%と算出された。また、不純物酸素量をLECO社製TCH−600型酸素・窒素・水素分析装置を用いて赤外線吸収法により分析すると1.6wt%であった。蛍光X線分析により金属不純物を調べたところ、金属成分中のAl濃度は99.8wt%であり、実質的に金属不純物は存在しなかった。島津-マイクロメリティックス製フローソーブIII2310を使用し、BET1点法で比表面積を測定したところ、840m/gであった。 For the obtained white solid, the Al concentration and the amount of ethane generated were measured in the same manner as in Example 1, and the molar ratio of ethyl group to Al was determined. Ethyl group / Al = 0.008 (mol / mol) The carbon impurity concentration in the white solid was calculated to be 0.4 wt%. The amount of impurity oxygen was 1.6 wt% when analyzed by infrared absorption using a TCH-600 type oxygen / nitrogen / hydrogen analyzer manufactured by LECO. When metal impurities were examined by fluorescent X-ray analysis, the Al concentration in the metal component was 99.8 wt%, and substantially no metal impurities were present. The specific surface area was measured by the BET single point method using Shimadzu-Micromeritics Flowsorb III2310, and it was 840 m 2 / g.

以上のように、本願発明により、組成式Al(NH)で表されるアルミニウムイミド化合物からなり、炭素不純物濃度が重量基準で2%以下である高純度のAl−N−H系化合物粉末を、初めて単離して得る事が出来た。得られた高純度のAl−N−H系化合物粉末は、反応性の高い蛍光体の原料等として使用可能である。 As described above, according to the present invention, a high-purity Al—N—H-based compound powder comprising an aluminum imide compound represented by the composition formula Al 2 (NH) 3 and having a carbon impurity concentration of 2% or less on a weight basis. Was obtained for the first time. The obtained high-purity Al—N—H compound powder can be used as a raw material for a highly reactive phosphor.

<比較例1>
参考例1の方法に従い合成した白色固体3.93gを実施例1と同様の方法によって加熱した。操作条件は、ヒーターの温度を200℃に変更した他は、実施例1と同じである。加熱終了後、グローブボックス内にて白色固体を回収した。固体生成量は3.17gであった。この白色固体について実施例1と同様の方法によってAl濃度とエタンの発生量を測定し、エチル基とAlのモル比を求めたところ、エチル基/Al=0.26(モル/モル)であり、白色固体中の炭素不純物濃度は11.3wt%と算出された。
<Comparative Example 1>
A white solid (3.93 g) synthesized according to the method of Reference Example 1 was heated in the same manner as in Example 1. The operating conditions are the same as in Example 1 except that the heater temperature is changed to 200 ° C. After the heating was finished, a white solid was collected in the glove box. The amount of solid production was 3.17 g. For this white solid, the Al concentration and the amount of ethane generated were measured by the same method as in Example 1, and the molar ratio of ethyl group to Al was determined to be ethyl group / Al = 0.26 (mol / mol). The carbon impurity concentration in the white solid was calculated to be 11.3 wt%.

<比較例2>
参考例1の方法に従い合成した白色固体2.4874gを実施例1と同様の方法によって加熱した。操作条件は、ヒーターの温度を300℃に変更した他は、実施例1と同じである。加熱終了後、グローブボックス内にて白色固体を回収した。固体生成量は1.6052gであり、加熱前後の重量変化率は64.5%となった。本条件では、式(2)の反応により非晶質のAlNも生成しており、生成物固体は形式的に0.29Al(NH)+0.43AlNの組成で表せるものであった。CyDTA-亜鉛逆滴定法によって求めた生成物固体中のAl濃度は58.5wt%で、前記組成に基づく計算値58.8wt%と良い一致を示した。なお、この生成物固体を少量採取し、水/プロパノール混合液によって加水分解させ、発生したガスを捕集してガスクロマトグラフィーによって分析したところ、エタンは検出されなかった。島津-マイクロメリティックス製フローソーブIII2310を使用し、BET1点法で比表面積を測定したところ、721m/gであった。また、本固体のH−NMR測定を日本電子製ECA−400型により行った。測定に供した試料量は実施例1のH−NMR測定と同程度である。その結果、やはりδ0.97ppmを頂点とするブロードなシグナルが観察されたが、そのピーク面積は実施例1に比べ大きく減少していた。これは式(2)の反応によりAl(NH)が消費されたためである。
<Comparative example 2>
2.4874 g of a white solid synthesized according to the method of Reference Example 1 was heated in the same manner as in Example 1. The operating conditions are the same as in Example 1 except that the heater temperature is changed to 300 ° C. After the heating was finished, a white solid was collected in the glove box. The amount of solid produced was 1.6052 g, and the weight change rate before and after heating was 64.5%. Under these conditions, amorphous AlN was also generated by the reaction of the formula (2), and the product solid could be expressed formally by a composition of 0.29Al 2 (NH) 3 +0.43 AlN. The Al concentration in the product solid determined by the CyDTA-zinc back titration method was 58.5 wt%, which was in good agreement with the calculated value 58.8 wt% based on the above composition. A small amount of this product solid was collected and hydrolyzed with a water / propanol mixture, and the generated gas was collected and analyzed by gas chromatography. No ethane was detected. When a specific surface area was measured by a BET one-point method using Shimadzu-Micromeritics Flowsorb III2310, it was 721 m 2 / g. Further, 1 H-NMR measurement of this solid was performed by ECA-400 type manufactured by JEOL. The amount of the sample used for the measurement is about the same as the 1 H-NMR measurement of Example 1. As a result, a broad signal having a peak at δ0.97 ppm was observed, but the peak area was greatly reduced as compared with Example 1. This is because Al 2 (NH) 3 was consumed by the reaction of formula (2).

<参考例2>
{有機アルミニウム化合物とアンモニアの反応によるAl−N−CH系化合物の合成}
参考例1と同様に、100mLのトリイソブチルアルミニウムへキサン溶液(Aldrich製、トリイソブチルアルミニウム濃度:1mol/L)をウンデカン200mLで希釈した溶液中にアンモニアガスをバブリングし、液温191℃で2時間反応させて白色沈殿を生成した後、ウンデカンを留去して(i−C)Al(NH)からなる白色固体9.9gを回収した。
<Reference Example 2>
{Synthesis of Al-N-CH compound by reaction of organoaluminum compound and ammonia}
Similarly to Reference Example 1, ammonia gas was bubbled into a solution obtained by diluting 100 mL of triisobutylaluminum hexane solution (manufactured by Aldrich, triisobutylaluminum concentration: 1 mol / L) with 200 mL of undecane, and the liquid temperature was 191 ° C. for 2 hours. after generating the white precipitate was reacted, it was recovered white solid 9.9g consisting was distilled off undecane (i-C 4 H 9) Al (NH).

<実施例4>
{Al−N−H系化合物の合成}
参考例2の方法に従い合成した白色固体5.08gを実施例1と同様の方法によって加熱した。充填層の容積は32mLであった。操作条件は、ヒーター温度を230℃で2時間保持した後、270℃で6時間保持して加熱終了とすることに変更した他は、実施例1と同じである。標準状態に換算したアンモニア供給流量にもとづく空間速度は2.9(単位:1/分)であった。加熱終了後、Al(NH)からなる白色固体2.47gを回収した。処理前後での重量変化率は49%であった(理論値:50%)。得られた白色固体中の不純物炭素量をLECO社製IR−412型炭素分析装置を用いて赤外線吸収法により分析すると、1.5wt%であった。また蛍光X線分析により金属不純物を調べたところ、金属成分中のAl濃度は99.5wt%であり、実質的に金属不純物は存在しなかった。
<Example 4>
{Synthesis of Al-N-H compounds}
A white solid (5.08 g) synthesized according to the method of Reference Example 2 was heated in the same manner as in Example 1. The packed bed volume was 32 mL. The operating conditions were the same as in Example 1 except that the heater temperature was held at 230 ° C. for 2 hours, and then the heating was ended at 270 ° C. for 6 hours. The space velocity based on the ammonia supply flow rate converted to the standard state was 2.9 (unit: 1 / min). After the heating was completed, 2.47 g of a white solid composed of Al 2 (NH) 3 was recovered. The weight change rate before and after the treatment was 49% (theoretical value: 50%). When the amount of impurity carbon in the obtained white solid was analyzed by an infrared absorption method using an IR-412 type carbon analyzer manufactured by LECO, it was 1.5 wt%. Further, when metal impurities were examined by fluorescent X-ray analysis, the Al concentration in the metal component was 99.5 wt%, and substantially no metal impurities were present.

<参考例3>
{有機アルミニウム化合物とアンモニアの反応によるAl−N−CH系化合物の合成}
参考例1と同様に、100mLのトリメチルアルミニウムへキサン溶液(Aldrich製、トリメチルアルミニウム濃度:2mol/L)をデカン300mLで希釈した溶液中にアンモニアガスをバブリングし、液温175℃で2.5時間反応させて白色沈殿を生成した後、デカンを留去して(CH)Al(NH)からなる白色固体12gを回収した。
<Reference Example 3>
{Synthesis of Al-N-CH compound by reaction of organoaluminum compound and ammonia}
Similarly to Reference Example 1, 100 mL of trimethylaluminum hexane solution (manufactured by Aldrich, trimethylaluminum concentration: 2 mol / L) was bubbled into a solution obtained by diluting with 300 mL of decane, and the liquid temperature was 175 ° C. for 2.5 hours. After reacting to form a white precipitate, decane was distilled off to recover 12 g of a white solid composed of (CH 3 ) Al (NH).

<実施例5>
{Al−N−H系化合物の合成}
参考例3の方法に従い合成した白色固体2.06gを実施例1と同様の方法によって加熱した。充填層の容積は14mLであった。操作条件は、ヒーター温度を230℃で2時間保持した後、270℃で5時間保持して加熱終了とすることに変更した他は、実施例1と同じである。標準状態に換算したアンモニア供給流量にもとづく空間速度は6.7(単位:1/分)であった。加熱終了後、Al(NH)からなる白色固体1.83gを回収した。処理前後での重量変化率は89%であった(理論値:87%)。得られた白色固体中の不純物炭素量をLECO社製IR−412型炭素分析装置を用いて赤外線吸収法により分析すると、1.0wt%であった。また蛍光X線分析により金属不純物を調べたところ、金属成分中のAl濃度は99.6wt%であり、実質的に金属不純物は存在しなかった。
<Example 5>
{Synthesis of Al-N-H compounds}
A white solid (2.06 g) synthesized according to the method of Reference Example 3 was heated in the same manner as in Example 1. The packed bed volume was 14 mL. The operating conditions are the same as those in Example 1, except that the heater temperature is maintained at 230 ° C. for 2 hours and then the heating is completed by maintaining the heater temperature at 270 ° C. for 5 hours. The space velocity based on the ammonia supply flow rate converted to the standard state was 6.7 (unit: 1 / min). After the heating, 1.83 g of a white solid composed of Al 2 (NH) 3 was recovered. The weight change rate before and after the treatment was 89% (theoretical value: 87%). When the amount of impurity carbon in the obtained white solid was analyzed by an infrared absorption method using an IR-412 type carbon analyzer manufactured by LECO, it was 1.0 wt%. Further, when metal impurities were examined by fluorescent X-ray analysis, the Al concentration in the metal component was 99.6 wt%, and substantially no metal impurities were present.

Claims (6)

炭素不純物濃度が重量基準で2%以下であることを特徴とする、組成式Al(NH)で表されるAl−N−H系化合物粉末。 An Al—N—H-based compound powder represented by a composition formula Al 2 (NH) 3 , wherein a carbon impurity concentration is 2% or less on a weight basis. 含有される金属成分におけるAl以外の金属不純物が占める濃度が重量基準で1%以下であることを特徴とする、請求項1に記載のAl−N−H系化合物粉末。   2. The Al—N—H-based compound powder according to claim 1, wherein the concentration of metal impurities other than Al in the contained metal component is 1% or less on a weight basis. Al(NH)R(Rはアルキル基)で表されるAl−N−CH系化合物の粉末に、210〜290℃にてアンモニアガスを接触させることを特徴とする、請求項1又は2に記載のAl−N−H系化合物粉末の製造方法。   The ammonia gas is contacted at 210 to 290 ° C. with powder of an Al—N—CH compound represented by Al (NH) R (R is an alkyl group). Of producing an Al—N—H-based compound powder. 有機アルミニウム化合物を有機溶媒に溶解させた均一液に、アンモニアガスを流通させ、前記有機溶媒を除去することにより前記Al−N−CH系化合物の粉末を得ることを特徴とする請求項3に記載のAl−N−H系化合物粉末の製造方法。   The powder of the said Al-N-CH type compound is obtained by distribute | circulating ammonia gas to the uniform liquid which dissolved the organoaluminum compound in the organic solvent, and removing the said organic solvent. Of producing an Al—N—H-based compound powder. 前記Al(NH)R(Rはアルキル基)で表されるAl−N−CH系化合物のRが、メチル基、エチル基、i−ブチル基のいずれかであることを特徴とする請求項3又は4記載のAl−N−H系化合物粉末の製造方法。   4. The R of the Al—N—CH compound represented by Al (NH) R (R is an alkyl group) is any one of a methyl group, an ethyl group, and an i-butyl group. Or the manufacturing method of the Al-N-H type compound powder of 4. 前記有機溶媒が、デカン又はウンデカンであることを特徴とする請求項4又は5記載のAl−N−H系化合物粉末の製造方法。   6. The method for producing an Al—N—H compound powder according to claim 4, wherein the organic solvent is decane or undecane.
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