JP6613302B2 - 層状複水酸化物、層状複水酸化物緻密膜及び複合材料 - Google Patents
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Description
[Mg2+ (1−y)M1α+ y]1−x[Al3+ (1−z)M2β+ z]x(OH)2An− x/n・mH2Oで表される層状複水酸化物であって、0.1≦x≦0.4、0≦y≦0.95、0≦z≦0.95であるが、yとzが同時に0になることはなく、α=1又は2、β=2又は3、An−はn価の陰イオン、但しnは1以上の整数であり、m≧0であり、M1α+は1価の元素、遷移金属元素、及びその他のMg2+よりもイオン半径の大きい元素からなる群から選択される少なくとも1種の置換元素の陽イオンであり、M2β+は2価の元素、遷移金属元素、及びその他のAl3+よりもイオン半径の大きい元素からなる群から選択される少なくとも1種の陽イオンである、層状複水酸化物が提供される。
本発明による層状複水酸化物(以下、LDHという)は、一般式:[Mg2+ (1−y)M1α+ y]1−x[Al3+ (1−z)M2β+ z]x(OH)2An− x/n・mH2Oで表される層状複水酸化物である。ここで、0.1≦x≦0.4、0≦y≦0.95、0≦z≦0.95であるが、yとzが同時に0になることはなく、α=1又は2、β=2又は3、An−はn価の陰イオン(但しnは1以上の整数である)、m≧0である。M1α+は1価の元素、遷移金属元素、及びその他のMg2+よりもイオン半径の大きい元素からなる群から選択される少なくとも1種の置換元素の陽イオンであり、M2β+は2価の元素、遷移金属元素、及びその他のAl3+よりもイオン半径の大きい元素からなる群から選択される少なくとも1種の陽イオンである。このように、Mg−Al系LDHにおいて、Mgサイトを所定元素の陽イオンで(全部置換ではなく)一部置換し且つ/又はAlサイトを所定元素の陽イオンで(全部置換ではなく)一部置換することにより、伝導度を向上することができる。
本発明の好ましい態様によれば、上述の層状複水酸化物(LDH)を含んでなり、透水性を有しない緻密な膜である、層状複水酸化物緻密膜(以下、LDH緻密膜という)が提供される。LDH緻密膜は、LDHを含んでなり、好ましくはそのようなLDHから主としてなる。このLDH緻密膜は、透水性(望ましくは透水性及び通気性)を有しない程に緻密な膜である。その結果、本発明のLDH緻密膜は水酸化物イオン伝導性を有するが透水性を有しないものとなり、電池用セパレータとしての機能を呈することができる。電池用固体電解質セパレータとしてLDHの適用を考えた場合、バルク形態のLDH緻密体では高抵抗であるとの問題があったが、本発明のLDH緻密膜においては、LDH緻密膜を薄くして低抵抗化を図ることができる。すなわち、本発明のLDH緻密膜は、金属空気電池(例えば亜鉛空気電池)及びその他各種亜鉛二次電池(例えばニッケル亜鉛電池)等の各種電池用途に適用可能な固体電解質セパレータとして、極めて有用な材料となりうる。
LDH緻密膜は多孔質基材の少なくとも一方の表面に設けられるのが好ましい。すなわち、本発明の好ましい態様によれば、多孔質基材と、該多孔質基材の少なくとも一方の表面に設けられる上述のLDH緻密膜とを備えた、複合材料が提供される。ここで、多孔質基材の表面とは、多孔質基材の概形を板として巨視的に見た場合の板面の最表面を主として指すが、多孔質基材中における微視的に見て板面最表面の近傍に存在する孔の表面をも付随的に包含しうるのはいうまでもない。
LDH緻密膜及びLDH含有複合材料は、(a)多孔質基材を用意し、(b)所望により、この多孔質基材に、LDHの結晶成長の起点を与えうる起点物質を均一に付着させ、(c)多孔質基材に水熱処理を施してLDH緻密膜を形成させることにより、好ましく製造することができる。
多孔質基材は、前述したとおりであり、セラミックス材料、金属材料、及び高分子材料からなる群から選択される少なくとも1種で構成されるのが好ましい。多孔質基材は、セラミックス材料で構成されるのがより好ましい。この場合、セラミックス材料の好ましい例としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、スピネル、カルシア、コージライト、ゼオライト、ムライト、フェライト、酸化亜鉛、炭化ケイ素、及びそれらの任意の組合せが挙げられ、より好ましくは、アルミナ、ジルコニア、チタニア、及びそれらの任意の組合せであり、特に好ましくはアルミナ、ジルコニア(例えばイットリア安定化ジルコニア(YSZ))、及びその組合せである。これらの多孔質セラミックスを用いるとLDH緻密膜の緻密性を向上しやすい傾向がある。セラミックス材料製の多孔質基材を用いる場合、超音波洗浄、イオン交換水での洗浄等を多孔質基材に施すのが好ましい。
所望により、多孔質基材に、LDHの結晶成長の起点を与えうる起点物質を均一に付着させてもよい。このように起点物質を多孔質基材の表面に均一に付着させた後に、後続の工程(c)を行うことで、多孔質基材の表面に、高度に緻密化されたLDH膜をムラなく均一に形成することができる。このような起点の好ましい例としては、LDHの層間に入りうる陰イオンを与える化学種、LDHの構成要素となりうる陽イオンを与える化学種、又はLDHが挙げられる。
LDHの結晶成長の起点は、LDHの層間に入りうる陰イオンを与える化学種であることができる。このような陰イオンの例としては、CO3 2−、OH−、SO3 −、SO3 2−、SO4 2−、NO3 −、Cl−、Br−、及びこれらの任意の組合せが挙げられる。したがって、このような起点を与えうる起点物質を、起点物質の種類に応じた適切な手法で均一に多孔質基材の表面に付着させればよい。表面に陰イオンを与える化学種が付与されることで、Mg2+、Al3+等の金属陽イオンが多孔質基材の表面に吸着してLDHの核が生成しうる。このため、後続の工程(c)を行うことで、多孔質基材の表面に、高度に緻密化されたLDH膜をムラなく均一に形成することができる。
LDHの結晶成長の起点は、層状複水酸化物の構成要素となりうる陽イオンを与える化学種であることができる。このような陽イオンの好ましい例としては、Al3+が挙げられる。この場合、起点物質が、アルミニウムの酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物及びヒドロキシ錯体からなる群から選択される少なくとも1種のアルミニウム化合物であるのが好ましい。したがって、このような起点を与えうる起点物質を起点物質の種類に応じた適切な手法で均一に多孔質部材の表面に付着させればよい。表面に陽イオンを与える化学種が付与されることで、LDHの層間に入りうる陰イオンが多孔質基材の表面に吸着してLDHの核が生成しうる。このため、後続の工程(c)を行うことで、多孔質基材の表面に、高度に緻密化されたLDH膜をムラなく均一に形成することができる。
結晶成長の起点は、LDHであることができる。この場合、LDHの核を起点としてLDHの成長を促すことができる。そこで、このLDHの核を多孔質基材の表面に均一に付着させた後に、後続の工程(c)を行うことで、多孔質基材の表面に、高度に緻密化されたLDH膜をムラなく均一に形成することができる。
LDHの構成元素を含む原料水溶液中で、多孔質基材(所望により起点物質が付着されうる)に水熱処理を施して、LDH緻密膜を多孔質基材の表面に形成させる。好ましい原料水溶液は、マグネシウムイオン(Mg2+)及びアルミニウムイオン(Al3+)並びに前述した置換元素イオン(M1α+(α=1又は2)及び/又はM2β+(β=2又は3))を所定の合計濃度で含み、かつ、尿素を含む。尿素が存在することで尿素の加水分解を利用してアンモニアが溶液中に発生することによりpH値が上昇し(例えばpH7.0超、好ましくは7.0を超え8.5以下)、共存する金属イオンが水酸化物を形成することによりLDHを得ることができる。また、加水分解に二酸化炭素の発生を伴うため、陰イオンが炭酸イオン型のLDHを得ることができる。原料水溶液に含まれるマグネシウムイオン及びアルミニウムイオンの合計濃度(Mg2++M1α++Al3++M2β+)は0.20〜0.40mol/Lが好ましく、より好ましくは0.22〜0.38mol/Lであり、さらに好ましくは0.24〜0.36mol/L、特に好ましくは0.26〜0.34mol/Lである。このような範囲内の濃度であると核生成と結晶成長をバランスよく進行させることができ、配向性のみならず緻密性にも優れたLDH緻密膜を得ることが可能となる。すなわち、マグネシウムイオン及びアルミニウムイオンの合計濃度が低いと核生成に比べて結晶成長が支配的となり、粒子数が減少して粒子サイズが増大する一方、この合計濃度が高いと結晶成長に比べて核生成が支配的となり、粒子数が増大して粒子サイズが減少するものと考えられる。
(1)LDH粉末の作製
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oと、0.02molのAl(NO3)2・9H2Oとをイオン交換水に溶解させて400mlの原料水溶液を得た。この原料水溶液を100mlの0.1MのNa2CO3水溶液100mlに60℃で攪拌しながら40分程度かけて滴下した。このとき、原料水溶液のpHが常に10になるように2MのNaOH水溶液を原料水溶液に随時滴下した。この一連の手順はいわゆる共沈法によるものである。こうして得られた反応溶液を60℃で5時間加熱してハイドロタルサイト粒子を生成させたのち、100℃で12時間水熱処理を行ってハイドロタルサイト粒子を成長させた。こうして得られたハイドロタルサイト粒子を吸引濾過により分離して、水での洗浄及びエタノールでの洗浄を施して硝酸塩及びナトリウムを除去した。こうして洗浄された粒子を80℃で乾燥させた後、乳鉢で解砕して試料粉末を得た。
(2a)結晶相の同定
X線回折装置(D8 ADVANCE、Bulker AXS社製)により、電圧:40kV、電流値:40mA、測定範囲:5〜70°の測定条件で、試料粉末の結晶相を測定し、JCPDSカードNO.35−0965に記載されるハイドロタルサイトの回折ピークを用いて同定し、ハイドロタルサイト単相が得られたかどうかを評価した。その結果、ハイドロタルサイト単相が得られたことが確認された。
(2b−1)格子定数の測定
試料粉末の格子定数を、X線回折法を用いて、(2a)と同装置にてX線:CuKα線、管電圧:40kV、管電流:40mA、測定モード:ステップ走査、ステップ幅:0.05°、計数時間:1s/ステップ、走査範囲:8−140°(2θ)の条件で測定した。測定データをブルカー社の構造解析ソフトTOPASを用いてフィッティングを行った結果、a軸長が3.062Å、c軸長が23.43Åという、両軸共に、一般的なハイドロタルサイトの格子定数(ICDD35−0965によれば、a軸長が3.054Å、c軸長が23.4Å)に近い値が得られた。こうして測定された例A1における格子定数を、後述する他の例に対する比較対象(基準)として用いた。
粒子内部のドーパントの存在量を測定するために、SEM−EDSによる組成分析を以下のようにして行った。試料粉末をカーボンテープ上に分散して付着させた。SEM撮影は、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製JSM−5410)を用いた。500倍で観察した視野中で、LDH粒子が凝集している箇所に対して、EDSスポット分析を行い、その平均値より粒内組成を算出した。EDS分析条件は加速電圧20kV、ワーキングディスタンス10mm、収集時間60秒/箇所とした。
粉末をCIP(冷間等方圧加圧)にて圧力3t/cm2で成形し、直径13mm×厚さ1mmの圧粉体試料を作製した。得られた圧粉体試料について伝導度の測定を2端子法により以下のようにして行った。図2に示されるように、圧粉体試料12の両側の面(プレス面)に金のスパッタリングを行って電極14a,14bを形成した後、電極14a,14bの各々に発泡Niを集電体16a,16bとして設けて伝導度測定用試料10とした。測定はソーラトロン社製1287及び1260を用いて、交流インピーダンス法にて求めた。測定は恒温恒湿槽内で、温度30℃、相対湿度は90%の環境下で実施し、AC電圧振幅を100mV、測定周波数範囲は0.1Hz〜1MHzとした。こうして測定された例A1における伝導度を、後述する他の例に対する比較対象(基準)として用いた。
0.02molのAl(NO3)2・9H2Oのうち10mol%(すなわち0.002mol)をFe(NO3)3・9H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oのうち10mol%(すなわち0.006mol)をCo(NO3)2・6H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oのうち10mol%(すなわち0.006mol)をNi(NO3)2・6H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oのうち95mol%(すなわち0.057mol)をNi(NO3)2・6H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oのうち95mol%(すなわち0.057mol)をNi(NO3)2・6H2Oで置き換え、かつ、0.02molのAl(NO3)2・9H2Oのうち95mol%(すなわち0.019mol)をFe(NO3)3・9H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
0.054molのMg(NO3)2・6H2Oと、0.02molのAl(NO3)2・9H2Oとをイオン交換水に溶解させて400mlの原料水溶液を得た。この原料水溶液を100mlの0.1MのNa2CO3水溶液100mlに40分程度かけて滴下した。このとき、原料水溶液のpHが常に13になるように2MのLiOH水溶液を原料水溶液に随時滴下した。こうして得られた反応溶液を60℃で5時間加熱してハイドロタルサイト粒子を生成させたのち、70℃で12時間水熱処理を行ってハイドロタルサイト粒子を成長させた。その後は例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。なお、本例ではLiOH水溶液の添加により、狙いの置換量(仕込み量)に照らして過剰量のLiを添加することになる。これはLiOHは溶液をアルカリ性にしても沈殿しないため共沈法による化合物が得られにくいことから、Mgを10mol%欠損させた状態でLiOHを大過剰にすることでハイドロタルサイトの結晶構造内に取り込ませることを狙ったものである。ハイドロタルサイトに取り込まれなかった過剰のLiOHは粒子の洗浄の際に除去されるため、問題とならない。
0.45molのLiOHと0.024molのNa2CO3をイオン交換水に溶解させて300mlの水溶液Aを得た。また、0.05molのAlCl3・9H2Oをイオン交換水に溶解させて125mlの水溶液Bを得た。スターラーで激しく攪拌しながら、水溶液Aに対して水溶液Bを20分かけて滴下した。こうして混合した水溶液を室温で一晩攪拌してハイドロタルサイト粒子を生成させたのち、100℃で12時間水熱処理を行ってハイドロタルサイト粒子を成長させた。その後は例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。なお、本例では狙いの置換量(仕込み量)に照らして過剰量のLiを添加することになるが、この狙いは例A7と同様である。JCPDSカードNO.42−0729に記載される[Al2Li(OH)6]2CO3・xH2O(Al3+ 2/3Li+ 1/3(OH)2CO3 2− 1/6・xH2O)の回折ピークを用いて同定し、単相が得られたことが確認された。
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oのうち10mol%(すなわち0.006mol)をMn(NO3)2・6H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと、共沈時におけるpHを9にしたこと、及び水熱処理を行わなかったこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oのうち10mol%(すなわち0.006mol)をCu(NO3)2・3H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oのうち10mol%(すなわち0.006mol)をZn(NO3)2・6H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
0.06molのMg(NO3)2・6H2Oのうち95mol%(すなわち0.057mol)をZn(NO3)2・6H2Oで置き換えて原料水溶液を調製したこと、共沈時における温度を80℃、pHを9にし、共沈終了後、80℃、pH10にし15分加熱してハイドロタルサイトを生成したこと、及び水熱処理を行わなかったこと以外は、例A1と同様にして試料粉末の作製及び各種評価を行った。
例A1〜A12で作製された試料粉末に関する各種評価の結果は、以下の表1に示されるとおりであった。なお、格子定数変化については、例A1で得られた格子定数を基準とした上で、例A2〜A12において得られた格子定数に変化がみられたか否か、すなわち変化の有無を表1に示した。また、伝導度については、例A1において測定された伝導度を基準(すなわち1.0)とした上で、例A2〜A12において測定された伝導度を相対値(すなわた例1の伝導率に対する倍率)にて示した。
以下に示される例は本発明による一部置換LDHを製造した例ではないが、各種多孔質基材上にLDH緻密膜を形成できることを示す参考例である。以下の例においてLDH組成を所定の元素で一部置換することにより本発明によるLDH緻密膜を形成することができる。
(1)多孔質基材の作製
<試料B1〜B3>
ベーマイト(サソール社製、DISPAL 18N4−80)、メチルセルロース、及びイオン交換水を、(ベーマイト):(メチルセルロース):(イオン交換水)の質量比が10:1:5となるように秤量した後、混練した。得られた混練物を、ハンドプレスを用いた押出成形に付し、2.5cm×10cm×厚さ0.5cmの大きさに成形した。得られた成形体を80℃で12時間乾燥した後、表2に示される温度で3時間焼成して、アルミナ製多孔質基材を得た。焼成後、アルミナ製多孔質基材を2cm×2cm×0.3cmの大きさに加工した。なお、図3に試料B2の多孔質基材表面のSEM画像を示す。
ジルコニア(東ソー社製、TZ−3YS(試料B4の場合)又はTZ−8YS(試料B5の場合))、メチルセルロース、及びイオン交換水を、(ジルコニア):(メチルセルロース):(イオン交換水)の質量比が10:1:5となるように秤量した後、混練した。得られた混練物を、ハンドプレスを用いた押出成形に付し、2.5cm×10cm×厚さ0.5cmの大きさに成形した。得られた成形体を80℃で12時間乾燥した後、表2に示される温度で3時間焼成して、ジルコニア製多孔質基材を得た。焼成後、ジルコニア製多孔質基材を2cm×2cm×0.3cmの大きさに加工した。
得られた多孔質基材をアセトン中で5分間超音波洗浄し、エタノール中で2分間超音波洗浄、その後、イオン交換水中で1分間超音波洗浄した。
原料として、硝酸マグネシウム六水和物(Mg(NO3)2・6H2O、関東化学株式会社製)、硝酸アルミニウム九水和物(Al(NO3)3・9H2O、関東化学株式会社製)、及び尿素((NH2)2CO、シグマアルドリッチ製)を用意した。カチオン比(Mg2+/Al3+)が2となり且つ全金属イオンモル濃度(Mg2++Al3+)が0.320mol/Lとなるように、硝酸マグネシウム六水和物と硝酸アルミニウム九水和物を秤量してビーカーに入れ、そこにイオン交換水を加えて全量を75mlとした。得られた溶液を攪拌した後、溶液中に尿素/NO3 −=4の割合で秤量した尿素を加え、更に攪拌して原料水溶液を得た。
テフロン(登録商標)製密閉容器(内容量100ml、外側がステンレス製ジャケット)に上記(3)で作製した原料水溶液と上記(2)で洗浄した多孔質基材を共に封入した。このとき、基材はテフロン(登録商標)製密閉容器の底から浮かせて固定し、基材両面に溶液が接するように水平に設置した。その後、水熱温度70℃で168時間(7日間)水熱処理を施すことにより基材表面に層状複水酸化物配向膜の形成を行った。所定時間の経過後、基材を密閉容器から取り出し、イオン交換水で洗浄し、70℃で10時間乾燥させて、層状複水酸化物(以下、LDHという)の緻密膜(以下、膜試料B1〜B5という)を基材上に得た。得られた膜試料の厚さは約1.5μmであった。こうして、層状複水酸化物含有複合材料試料(以下、複合材料試料B1〜B5という)を得た。なお、LDH緻密膜は多孔質基材の両面に形成されていたが、セパレータとしての形態を複合材料に付与するため、多孔質基材の片面のLDH緻密膜を機械的に削り取った。
X線回折装置(リガク社製 RINT TTR III)にて、電圧:50kV、電流値:300mA、測定範囲:10〜70°の測定条件で、膜試料B2の結晶相を測定したところ、図4に示されるXRDプロファイルが得られた。得られたXRDプロファイルについて、JCPDSカードNO.35−0964に記載される層状複水酸化物(ハイドロタルサイト類化合物)の回折ピークを用いて同定した。その結果、膜試料B2は層状複水酸化物(LDH、ハイドロタルサイト類化合物)であることが確認された。なお、図4に示されるXRDプロファイルにおいては、膜試料B2が形成されている多孔質基材を構成するアルミナに起因するピーク(図中で○印が付されたピーク)も併せて観察されている。膜試料B1及びB3〜B5についても同様に層状複水酸化物(LDH、ハイドロタルサイト類化合物)であることが確認された。
膜試料B2の表面微構造を走査型電子顕微鏡(SEM、JSM−6610LV、JEOL社製)を用いて10〜20kVの加速電圧で観察した。得られた膜試料B2の表面微構造のSEM画像(二次電子像)を図5に示す。
膜試料B2について、画像処理を用いた手法により、膜の表面の気孔率を測定した。この気孔率の測定は、1)表面微構造を走査型電子顕微鏡(SEM、JSM−6610LV、JEOL社製)を用いて10〜20kVの加速電圧で観察して膜の表面の電子顕微鏡(SEM)画像(倍率10000倍以上)を取得し、2)Photoshop(Adobe社製)等の画像解析ソフトを用いてグレースケールのSEM画像を読み込み、3)[イメージ]→[色調補正]→[2階調化]の手順で白黒の2値画像を作成し、4)黒い部分が占めるピクセル数を画像の全ピクセル数で割った値を気孔率(%)とすることにより行った。この気孔率の測定は膜試料表面の6μm×6μmの領域について行われた。その結果、膜の表面の気孔率は19.0%であった。また、この膜表面の気孔率を用いて、膜表面から見たときの密度D(以下、表面膜密度という)をD=100%−(膜表面の気孔率)により算出したところ、81.0%であった。
膜試料B1〜B5が透水性を有しない程の緻密性を有することを確認すべく、緻密性判定試験を以下のとおり行った。まず、図7Aに示されるように、例B1において得られた複合材料試料120(1cm×1cm平方に切り出されたもの)の膜試料側に、中央に0.5cm×0.5cm平方の開口部122aを備えたシリコンゴム122を接着し、得られた積層物を2つのアクリル製容器124,126で挟んで接着した。シリコンゴム122側に配置されるアクリル製容器124は底が抜けており、それによりシリコンゴム122はその開口部122aが開放された状態でアクリル製容器124と接着される。一方、複合材料試料120の多孔質基材側に配置されるアクリル製容器126は底を有しており、その容器126内にはイオン交換水128が入っている。この時、イオン交換水にAl及び/又はMgを溶解させておいてもよい。すなわち、組み立て後に上下逆さにすることで、複合材料試料120の多孔質基材側にイオン交換水128が接するように各構成部材が配置されてなる。これらの構成部材等を組み立て後、総重量を測定した。なお、容器126には閉栓された通気穴(図示せず)が形成されており、上下逆さにした後に開栓されることはいうまでもない。図7Bに示されるように組み立て体を上下逆さに配置して25℃で1週間保持した後、総重量を再度測定した。このとき、アクリル製容器124の内側側面に水滴が付着している場合には、その水滴を拭き取った。そして、試験前後の総重量の差を算出することにより緻密度を判定した。その結果、25℃で1週間保持した後においても、イオン交換水の重量に変化は見られなかった。このことから、膜試料B1〜B5(すなわち機能膜)はいずれも透水性を有しない程に高い緻密性を有することが確認された。
Claims (9)
- 多孔質基材と、該多孔質基材の少なくとも一方の表面に設けられる、層状複水酸化物緻密膜とを備えた、複合材料であって、
前記多孔質基材が、0.001〜1.5μmの平均気孔径を有し、
前記層状複水酸化物緻密膜が、層状複水酸化物を含んでなり、透水性を有しない緻密な膜であり、
前記層状複水酸化物が、以下の一般式:
[Mg2+ (1−y)M1α+ y]1−x[Al3+ (1−z)M2β+ z]x(OH)2An− x/n・mH2Oで表され、0.1≦x≦0.4、0≦y≦0.95、0≦z≦0.95であるが、yとzが同時に0になることはなく、α=1又は2、β=2又は3、An−はn価の陰イオン、但しnは1以上の整数であり、m≧0であり、M1α+は1価の元素、遷移金属元素、及びその他のMg2+よりもイオン半径の大きい元素からなる群から選択される少なくとも1種の置換元素の陽イオンであり、M2β+は2価の元素、遷移金属元素、及びその他のAl3+よりもイオン半径の大きい元素からなる群から選択される少なくとも1種の陽イオンである、複合材料。 - M1α+が、Li+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+及びZn2+からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の複合材料。
- M2β+がFe3+を含む、請求項1又は2に記載の複合材料。
- An−がOH−及び/又はCO3 2−を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の複合材料。
- 前記層状複水酸化物が複数の板状粒子の集合体で構成され、該複数の板状粒子がそれらの板面が前記緻密膜と垂直に又は斜めに交差するような向きに配向してなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合材料。
- 前記層状複水酸化物緻密膜が100μm以下の厚さを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の複合材料。
- 前記多孔質基材が、セラミックス材料、金属材料、及び高分子材料からなる群から選択される少なくとも1種で構成される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の複合材料。
- 前記多孔質基材が、セラミックス材料で構成され、該セラミックス材料が、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、スピネル、カルシア、コージライト、ゼオライト、ムライト、フェライト、酸化亜鉛、及び炭化ケイ素からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の複合材料。
- 前記多孔質基材の表面が、10〜60%の気孔率を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の複合材料。
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