JP6806538B2 - ビスマス鉄酸化物の製造方法 - Google Patents
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Description
次炭酸ビスマス粉末及び鉄化合物粉末を、水分散媒及びメディアの存在下で、湿式粉砕及び混合して、原料粉砕混合粉末を得る湿式粉砕工程と、
該原料粉砕混合粉末を焼成原料として、450〜700℃で焼成することにより、BiFeO3で表されるビスマス鉄酸化物を得る焼成工程と、
を有することを特徴とするビスマス鉄酸化物の製造方法を提供するものである。
次炭酸ビスマス粉末及び鉄化合物粉末を、水分散媒及びメディアの存在下で、湿式粉砕及び混合して、原料粉砕混合粉末を得る湿式粉砕工程と、
該原料粉砕混合粉末を焼成原料として、450〜700℃で焼成することにより、BiFeO3で表されるビスマス鉄酸化物を得る焼成工程と、
を有することを特徴とするビスマス鉄酸化物の製造方法である。
一般式(1):
xBiFeO3−(1−x)ABO3 (1)
(式中、A及びBは一種または複数の金属イオンで、Aは1価、2価または3価の金属イオン、Bは3価、4価または5価の金属イオンを表す。)
700mL容積のナイロン製ポットに、1mmφのZrO2製ボールを仕込み、次炭酸ビスマス(日本化学産業製)37.1g、酸化水酸化鉄(III)(チタン工業製)13.1gを秤量して仕込み、次いで、純水を120g、分散剤(サンノプコ製 SN5468)を2.0g、消泡剤(サンノプコ製 SNデフォーマー)を0.4g仕込んだ。次いで、ナイロン製ポットを密閉して、回転速度120rpmで96時間湿式粉砕及び混合を行った。次いで、得られたスラリーをバットに移し、120℃で24時間乾燥を行い、原料粉砕混合粉末を得た。原料粉砕混合粉末の比表面積は18.03m2/gであった。また、ビスマスと鉄のモル比(Bi/Fe)は、1.002であった。
次いで、原料粉砕混合粉末を550℃で7時間、大気雰囲気で焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物をSEM観察した。そのSEM像を図1に示す。また、得られた焼成物を分析した。その分析結果を表1に示す。更にXRD分析を行った。その特徴を表2に示す。また、X線回折図を図1に示す。
焼成温度を600℃としたこと以外は実施例1と同じ方法で行った。得られた焼成物のSEM像を図2に示す。また、得られた焼成物を分析した。その分析結果を表1に示す。更にXRD分析を行った。その特徴を表2に示す。また、X線回折図を図2に示す。
700mL容積のナイロン製ポットに、1mmφのZrO2製ボールを仕込み、次炭酸ビスマス(日本化学産業製)37.0g、酸化鉄(III)(関東化学製)11.5gを秤量して仕込み、次いで、純水を120g、分散剤(サンノプコ製 SN5468)を2.0g、消泡剤(サンノプコ製 SNデフォーマー)を0.4g仕込んだ。次いで、ナイロン製ポットを密閉して、回転速度120rpmで96時間湿式粉砕及び混合を行った。次いで、得られたスラリーをバットに移し、120℃で24時間乾燥を行い、原料粉砕混合粉末を得た。原料粉砕混合粉末の比表面積は25.57m2/gであった。また、ビスマスと鉄のモル比(Bi/Fe)は、1.000であった。
次いで、原料粉砕混合粉末を550℃で7時間、大気雰囲気で焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物をSEM観察した。そのSEM像を図3に示す。また、得られた焼成物を分析した。その分析結果を表1に示す。更にXRD分析を行った。その特徴を表2に示す。また、X線回折図を図3に示す。
焼成温度を600℃としたこと以外は実施例3と同じ方法で行った。得られた焼成物のSEM像を図4に示す。また、得られた焼成物を分析した。その分析結果を表1に示す。更にXRD分析を行った。その特徴を表2に示す。また、X線回折図を図4に示す。
20Lのステンレス製容器に、純水9500g及び分散剤(サンノプコ製 SN5468)を仕込み、撹拌機で撹拌しながら次炭酸ビスマス(日本化学産業製)3511g、酸化水酸化鉄(III)(チタン工業)1225gを仕込んでスラリーを調製し、1時間以上撹拌した。次いで、得られたスラリーを0.5mmφのジルコニアビーズを容積率で85%充填したビーズミル(アシザワファインテック製 LMZ-2)に、周速10m/秒、流量300mL/分で通過させて、処理スラリー(1パス)を、20Lのステンレス製容器に受けた。この処理スラリー(1パス)を十分に撹拌した後、少量をサンプリングして乾燥試料とし、強熱処理した後、蛍光X線法によりビスマスと鉄のモル比(ビスマス/鉄)を求めたところ0.997であった。この結果より、追加次炭酸ビスマス粉末量は、9.2gと算出された。
次いで、処理スラリー(1パス)に対して、最初の仕込みで用いた次炭酸ビスマス粉末を9.2g添加して更に十分撹拌した後、再度同条件のもとビーズミルを通過させ(2パス)、処理スラリー(2パス)を、20Lのステンレス製容器に受けた。前述と同様にサンプリングして、蛍光X線法によりビスマスと鉄のモル比(ビスマス/鉄)を求めたところ1.000であった。
次いで、更にビーズミルのパスを3回繰り返し、処理スラリー(5パス)を得、該処理スラリー(5パス)を、固液分離及び乾燥し、更に解砕を行い、原料粉砕混合粉末(5パス)を得た。得られた原料粉砕混合粉末(5パス)の比表面積は17.86m2/gであった。
次いで、原料粉砕混合粉末(5パス)を、535℃で15時間焼成して、焼成物を得た。得られた焼成物をSEM観察した。そのSEM像を図5に示す。また、得られた焼成物を分析した。その分析結果を表1に示す。更にXRD分析を行った。その特徴を表2に示す。また、X線回折図を図5に示す。
原料として次炭酸ビスマス粉末に代えて、表3に示すビスマス化合物と鉄化合物の原料組み合わせにすること以外は、実施例1と同様に行った。得られた焼成物のSEM像を比較例1は図6に、比較例2は図7に、比較例3は図8に、比較例4は図9に示す。また、分析結果を表1に示す。更にXRD分析を行った。その特徴を表2に示す。また、X線回折図を比較例1は図6に、比較例2は図7に、比較例3は図8に、比較例4は図9に示す。
原料として次炭酸ビスマス粉末に代えて、表3に示すビスマス化合物と鉄化合物の原料組み合わせにすること以外は、実施例2と同様に行った。得られた焼成物のSEM像を比較例5は図10に、比較例6は図11に、比較例7は図12に、比較例8は図13に示す。また、分析結果を表1に示す。更にXRD分析を行った。その特徴を表2に示す。また、X線回折図を比較例5は図10に、比較例6は図11に、比較例7は図12に、比較例8は図13に示す。
Claims (4)
- BiFeO3で表されるビスマス鉄酸化物の製造方法であって、
次炭酸ビスマス粉末及び鉄化合物粉末を、水分散媒及びメディアの存在下で、湿式粉砕及び混合して、原料粉砕混合粉末を得る湿式粉砕工程と、
該原料粉砕混合粉末を焼成原料として、450〜700℃で焼成することにより、BiFeO3で表されるビスマス鉄酸化物を得る焼成工程と、
を有し、
該鉄化合物粉末が、酸化水酸化鉄(III)の粉末又は酸化鉄(III)の粉末であること、
を特徴とするビスマス鉄酸化物の製造方法。 - 前記湿式粉砕工程を行い得られる前記原料粉砕混合粉末の比表面積が、10m2/g以上であることを特徴とする請求項1記載のビスマス鉄酸化物の製造方法。
- 前記湿式粉砕工程において、湿式粉砕及び混合を途中で一旦中断し、原料粉砕混合中間物を一部採取し、採取物を蛍光X線法により分析して、該採取物中のビスマスと鉄のモル比(Bi/Fe)を求め、求めたビスマスと鉄のモル比から、該原料粉砕混合中間物のビスマスと鉄のモル比を1.000にするために必要な追加次炭酸ビスマス量又は追加鉄化合物量を算出し、次いで、該追加次炭酸ビスマス量の次炭酸ビスマス粉末又は該追加鉄化合物量の鉄化合物粉末を、該原料粉砕混合中間物に混合し、湿式粉砕及び混合を再開して、前記原料粉砕混合粉末を得ることを特徴とする請求項1又は2記載のビスマス鉄酸化物の製造方法。
- 前記湿式粉砕工程における湿式粉砕及び混合を、ビーズミル又はボールミルを用いて行うことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載のビスマス鉄酸化物の製造方法。
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