JP6914282B2 - 高アスペクト比層状複水酸化物材料及びその調製方法 - Google Patents

高アスペクト比層状複水酸化物材料及びその調製方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１６年３月１７日に出願された米国仮出願第６２／３０９，６４５号の利益を主張する。
本開示の実施形態は、概して、層状複水酸化物材料に関し、具体的には、高アスペクト比層状複水酸化物材料及び調製方法に関する。
担持された金属または金属酸化物触媒の合成は、不均質触媒作用において非常に工業的に重要である。高い活性、高い選択性、及び長い触媒寿命は、任意の工業用触媒の望ましい特性である。触媒材料は、層状複水酸化物（ＬＤＨ）から製造することができる。アニオン性粘土としても知られているＬＤＨは、広く使用されているアルミノケイ酸塩カチオン性粘土と構造及び性質が類似した、逆電荷類似体である。一般に金属酸化物粒子を調製する方法はいくつかあるが、ＬＤＨを分解して得られる酸化物は、湿式含浸／固相調製などの合成法で得られる酸化物粒子に比べていくつかの利点がある。具体的には、ＬＤＨは、原子レベルで金属イオンの均質な分布を達成するのに好適な、単純で費用効果が高く、環境に優しい方法を提供することができる。様々な用途にＬＤＨの層を利用するためには、これらの層を剥離または離層することができる必要がある。炭酸ＬＤＨは熱力学的により安定しているので、他のイオンと交換したり、炭酸塩が電荷バランスイオンであるＬＤＨ層を剥離したりすることは困難である。結果として、これらの材料の用途は限定されている。炭酸ＬＤＨから出発して高アスペクト比の非炭酸ＬＤＨを調製する試みがなされている。しかしながら、このアプローチは複数のステップを有し、煩雑である。
先に提示した背景によれば、高アスペクト比を有するＬＤＨ材料には継続的なニーズが存在する。
本開示の実施形態は、高アスペクト比のプレートレット（ｐｌａｔｅｌｅｔ）の成長を媒介する高対称性アダマンタンイオンを用いて製造されたＬＤＨを対象とする。さらに、その有機親和性の性質のために、アダマンタンは有機溶媒中で剥離することができる。したがって、これらのＬＤＨ層は、前述のように様々な用途に使用することができる。本開示の実施形態は、１当量のアニオン塩のみを使用する高アスペクト比の非炭酸ＬＤＨを対象とする。さらに、これらのＬＤＨは、出発物質としての金属水酸化物及び１当量のアニオンの使用により、「ワンポット」合成を可能にし、反応終了時の洗浄を減らす（洗浄なしを含む）ことを可能にするという点で、プロセスの改善を提供する。また、形成された材料は、一度焼成すると望ましい特性を有する。
一実施形態によれば、アダマンタンインターカレート層状複水酸化物（ＬＤＨ）粒子の調製方法が提供される。この方法は、第１の前駆体及び第２の前駆体を水溶液に添加し、初期混合物を形成することを含み、ここで、第１の前駆体は、Ａｌ（ＯＨ）３またはＡｌ２Ｏ３であり、第２の前駆体は、水酸化物Ｍ（ＯＨ）２または酸化物ＭＯであり、ここで、Ｍは酸化状態＋２の金属である。初期混合物は、１〜５のＭ／Ａｌモル比、または初期混合物の総重量を基準にして、１０重量％未満の固形分を有する。この方法は、初期混合物に、ある量のアダマンタンを添加して、０．５〜２のＡｌ／アダマンタンモル比を有する反応混合物を形成することと、反応混合物を加熱して、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子を生成することと、を含み、ここで、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、１００より大きいアスペクト比を有する。アスペクト比は、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の幅を、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の厚で割ることにより定義される。
別の実施形態によれば、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の形態のアダマンタンインターカレート層状複水酸化物（ＬＤＨ）材料が提供される。アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、［Ｍ１−ｘＡｌｘ（ＯＨ）２］（Ａ）ｘ・ｍＨ２Ｏによって定義された一般式を含み、式中、ｘは、０．１４〜０．３３であり、ｍは、０．３３〜０．５０であり、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選択され、Ａは、アダマンタンカルボキシレートである。アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子はさらに、１００より大きいアスペクト比を含む。アスペクト比は、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の幅を、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の厚さで割ることにより定義される。
記載された実施形態のさらなる特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態に記載され、一部はその説明から当業者に容易に明白であるか、または以下の発明を実施するための形態、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む記載された実施形態を実施することによって認識される。
アニオン交換によって生成したＭｇ／Ａｌ−ＣＯ３ＬＤＨの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 共沈により生成したＭｇ／Ａｌ−ＣＯ３ＬＤＨのＳＥＭ画像である。 本開示の１つ以上の実施形態に従って生成したＭｇ／Ａｌ−アダマントエート（ａｄａｍａｎｔｏａｔｅ）ＬＤＨのＳＥＭ画像である。 本開示の１つ以上の実施形態に従って生成したＭｇ／Ａｌ−アダマントエート（ａｄａｍａｎｔｏａｔｅ）ＬＤＨの異なる倍率のＳＥＭ画像である。 本開示の１つ以上の実施形態によるＭｇ／Ａｌ−アダマントエートＬＤＨの粉末Ｘ線回折（ＰＸＲＤ）グラフである。 本開示の１つ以上の実施形態によるＭｇ／Ａｌ−アダマントエートＬＤＨの赤外（ＩＲ）分光法グラフである。 本開示の１つ以上の実施形態によるＭｇ／Ａｌ−アダマントエートＬＤＨの１Ｈ固体核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルのグラフである。 本開示の１つ以上の実施形態によるＭｇ／Ａｌ−アダマントエートＬＤＨの１３Ｃ固体ＮＭＲスペクトルのグラフである。
安定な担体上の活性還元金属または金属酸化物粒子の分散は、複雑で面倒なプロセスである。これを達成するためには、合成条件、担体の性質、及び活性触媒を担体上に分散／分配する適切な方法などの様々なパラメータを考慮する必要がある。金属／金属酸化物担持触媒の中で、様々な担体（アルミナ、シリカ、及び炭素）に担持された、Ｃｕ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３系、及び金属／金属酸化物（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、及びＡｕ）系は、工業的に非常に重要である。例えば、メタノールの合成、水性ガスシフト反応、石油化学ストリームの脱硫、水の光化学／電気化学的分解、及び二酸化炭素の有用化学物質への光化学的／電気化学的還元などの工業的に重要な反応を触媒する可能性があることが知られている。
ここで、高アスペクト比を有するアダマンタンインターカレート層状複水酸化物（ＬＤＨ）粒子、及びそれらの製造方法の実施形態について詳細に説明する。具体的には、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、１００より大きいアスペクト比を有する。定義したように、アスペクト比は、ＬＤＨ粒子の幅を、ＬＤＨ粒子の厚さで割ることにより定義される。定義したように、１０未満のアスペクト比は低いと考えられ、１００未満のアスペクト比は中程度と考えられ、１００以上のアスペクト比は高いアスペクト比と考えられる。ＬＤＨ粒子は、ＳＥＭ画像から計算することができる。例えば、図２Ｂの実施形態を参照すると、層状粒子の表面積は大きいが厚さが不足し、それによってアスペクト比が高くなっていることがわかる。さらに、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）を利用して、ＬＤＨ粒子の幅及び厚さを測定し、アスペクト比を決定することができる。
アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子を調製する方法は、第１の前駆体及び第２の前駆体を水溶液に添加し、初期混合物を形成する工程を含み得る。一実施形態では、水溶液は、本質的に水からなることができる。第１の前駆体は、Ａｌ（ＯＨ）３またはＡｌ２Ｏ３を含むことができる。第２の前駆体は、金属含有化合物、例えば、水酸化物Ｍ（ＯＨ）２または酸化物ＭＯを含むことができ、ここで、Ｍは酸化状態＋２の金属である。種々の他の金属も企図され、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、またはそれらの組み合わせから選択されてもよい。１つ以上の実施形態では、第２の前駆体は、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｃｕ（ＯＨ）２、Ｚｎ（ＯＨ）２、またはそれらの組み合わせを含むことができる。さらなる実施形態では、第２の前駆体は、Ｍｇ（ＯＨ）２またはＭｇＯである。一例では、第２の前駆体は、Ｍｇ（ＯＨ）２であり、第１の前駆体は、Ａｌ（ＯＨ）３である。
さらに、さらなる実施形態では、初期混合物は、１／５または１／３のＭ／Ａｌモル比を有することができる。さらに、初期混合物は、初期混合物の総重量を基準にして、１０重量％未満の固形分、または固形分、または５重量％未満の固形分を有することができる。
続いて、この方法は、初期混合物に、ある量のアダマンタンを添加して、０．５〜２のＡｌ／アダマンタンモル比を有する反応混合物を形成することを含む。１つ以上のさらなる実施形態では、Ａｌ／アダマンタンモル比は、０．８〜１．２であってもよく、または１／１であってもよい。様々なアダマンタン源が企図される。一実施形態では、アダマンタンはカルボン酸の形態で添加されてもよい。場合によって、反応を撹拌してもよい。
一般に、混合金属酸化物触媒への転化のためのＬＤＨは、無機ゲストアニオンを用いて調製され、これは熱処理の下で容易に除去することができる。カルボン酸官能化アダマンタンなどの有機アニオンを使用する場合、ＬＤＨの改善された特性が実現され得る。アダマンタンは、高い対称性（Ｔｄ）を特徴とする構造を有し、分子内の歪みがないため、極めて熱力学的に安定している。同時に、アダマンタンを化学的に官能化することができる。アダマンタンの融点は、２７０℃で、室温でもゆっくりと昇華する。アダマンタンは水に難溶であるが、炭化水素には容易に溶解する。
理論に縛られることは望まないが、熱的に安定したアダマンタンは、ｃ結晶軸上にａ及びｂ結晶方向にＬＤＨが優先的に成長することが可能な構造指向剤として使用される。この結果、高アスペクト比粒子が観察される。さらに、水熱合成及び金属水酸化物前駆体の使用により、ｐＨ及び動力学的の点から成長条件を慎重に制御する。
次に、この方法は、反応混合物を加熱して、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子を生成することを含み、ここで、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、１００より大きいアスペクト比を有する。定義したように、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、アダマンタンがＬＤＨ粒子マトリックス中に挿入されることを意味する。さらなる実施形態では、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子のアスペクト比は、１２５より大きい、または１５０より大きい、または２００より大きい。さらに、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、２〜１２μｍ、または５〜１０μｍの粒径を有する。加熱工程は、１１０℃〜１８０℃の反応温度、１２時間〜４８時間の反応温度、または１３０℃〜１７０℃の反応温度、２０時間〜３０時間の反応温度、行われ得る。
ＬＤＨ群の材料の最大のグループは、［ＭＩＩ １−ｘＭＩＩＩ ｘ（ＯＨ）２］ｘ＋または［ＭＩ ｘＭＩＩＩ １−ｘ（ＯＨ）２］ｘ＋（ＭＩ＝Ｌｉ；ＭＩＩ＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ；ＭＩＩＩ＝Ａｌ，Ｃｒ，Ｆｅ；０．１４≦ｘ≦０．３３）の組成を有する、正電荷を有する金属水酸化物層を含む。層の正電荷は、中間層中に存在するアニオンによってバランスされる。アニオンにより、アニオン性粘土という名前ものを生じる。アニオン性粘土の１つのグループは、一般式［ＭＩＩ １−ｘＭＩＩＩ ｘ（ＯＨ）２］（Ａｎ−）ｘ／ｎ・ｍＨ２Ｏまたは［ＭＩ ｘＭＩＩＩ １−ｘ（ＯＨ）２］ｘ＋（Ａｎ−）ｘ／ｎ・ｍＨ２Ｏ（ｍ＝０．３３〜０．５０）を有する材料を含み、式中、Ａは、硝酸塩またはハロゲンなどのアニオンである。
アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、一般式［Ｍ１−ｘＡｌｘ（ＯＨ）２］（Ａ）ｘ・ｍＨ２Ｏを有することができ、式中、ｘは、０．１４〜０．３３であり、ｍは、０．３３〜０．５０であり、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選択され、Ａは、アダマンタンカルボキシレートである。
中でも高アスペクト比を有するＬＤＨは、パッケージングにおける酸素バリヤーの開発において、ナノコンポジット材料の充填剤として、及び難燃剤としての役割を果たす。これらの用途すべてにおいて、ポリマーマトリックス中に容易に分散させることができる高アスペクト比のプレートレットが望ましいが、容易に達成できない。アニオン（アニオンの電荷及び対称性）は、ＬＤＨ結晶の核生成及び成長において非常に重要な役割を果たす。事実上遍在している炭酸イオンは、ＬＤＨと層間対称性がよく一致するＤ３ｈ対称性を有し、また他のアニオンと比較してより高い電荷密度を有する。結果として、ＬＤＨは、他のイオンよりも炭酸イオンを好み、これは層の規則的な積み重ねを仲介する。図１Ａ及び１ＢのＳＥＭは、アニオン交換及び共沈殿によってそれぞれ生成されたＭｇ／Ａｌ−炭酸ＬＤＨを示した。
本発明の実施態様とは対照的に、ＬＤＨは通常、金属塩の均一混合溶液を、水酸化ナトリウムを含有する他の溶液に添加し、過剰なゲストアニオンが取り込まれる、共沈技術により調製される。この方法から得られるＬＤＨは、高速の複数の核生成及び結晶化事象により、サブミクロンサイズの微結晶を常に示す。共沈した結晶は、約１〜１０以下のアスペクト比を有することができる。これは、結晶の幅が狭く、優先的にｃ軸に沿って成長することを示している。これは、アニオンとカチオンの両方が高過飽和であるのと、反応器内の混合ゾーン内の多くの結晶の迅速な核形成の反映である。
説明のために、共沈及びアニオン交換法によって調製されたＭｇ／Ａｌ−ＣＯ３ＬＤＨ試料のＳＥＭ画像を、図１Ａ及び図１Ｂに示す。示されるように、これらの粒子は、不規則な厚いアグロメレートである。この厚さの結果として、アスペクト比は、Ｍｇ／Ａｌ−ＣＯ３ＬＤＨサンプルでは低い。対照的に、図２Ａ及び２Ｂに示されるように生成されたＭｇ／Ａｌ−アダマントエートＬＤＨのＳＥＭ顕微鏡写真は、Ｍｇ／Ａｌ−ＣＯ３よりはるかに薄いシート状層を示す。これらの薄い厚さに鑑みて、これらのＭｇ／Ａｌ−アダマントエートＬＤＨ粒子は高いアスペクト比を有する。
記載された実施形態は、以下の実施例によってさらに明らかになるであろう。
実施例１
層状複水酸化物の調製
１つの典型的な調製では、９５ｇの脱イオン水に５グラム（ｇ）のＭｇ（ＯＨ）２を溶解することによって５重量％のＭｇ（ＯＨ）２溶液を調製した。これに３．３６ｇのＡｌ（ＯＨ）３を加えて、Ｍｇ／Ａｌモル比を２にした。次いで、９．３１ｇのアダマンタンカルボン酸を同じ溶液（Ａｌ／アダマンタンモル比＝１）に添加し、得られた反応混合物を、室温で１時間激しく撹拌した。その後、溶液をテフロン（登録商標）加工のオートクレーブに移し、１５０℃で２４時間（ｈ）加熱した。初期反応混合物及び最終濾液のｐＨを測定したところ、それぞれ９．５及び８．６であった。別の組の実験では、Ｍｇ／Ａｌのモル比を５にして上記の手順を繰り返した。反応が終わった後、生成物を水で十分に洗浄し、６５℃で乾燥させた。
比較のために、金属硝酸塩から出発する、より一般的なアンモニア沈殿法により、Ｍｇ／Ａｌ−ＮＯ３ＬＤＨ（Ｍｇ／Ａｌモル比＝２）を合成した。
合成されたままのＬＤＨのＰＸＲＤパターンが、図３に示されており、２０．８４Åでの底面反射（００１）は、層間におけるアダマンタンイオンの二層配置に対応していることを示している。（００１）の約数は、より高い２θ値で見られる。アダマンタン酸のインターカレーションは、図４に示されるよなＩＲスペクトルでさらに特徴付けられた。１５１７ｃｍ−１及び１３９５ｃｍ−１の振動は、ＣＯＯ−基の非対称及び対称伸縮振動に相当する。２９０１ｃｍ−１及び２８４７ｃｍ−１の振動は、Ｃ−Ｈ振動によるものである。４３０２ｃｍ−１の振動は、層状金属水酸化物基と層間のインターカレートされた水分子との水素結合によるものである。
Ｍｇ／Ａｌ−アダマントエートＬＤＨの１Ｈ及び１３Ｃ固体ＮＭＲスペクトルを記録し、それぞれ図５及び６に示す。図５の低ｐｐｍ値での１Ｈスペクトルにおける４つの鋭いピークは、アダマンタン環中に存在する水素によるものである。３．８ｐｐｍ及び４．８ｐｐｍのピークは、それぞれインターカレートされた水及び金属水酸化物の水素によるものである。図６を参照すると、Ｍｇ／Ａｌ−アダマントエートの１３ＣＮＭＲスペクトルは、２９．５ｐｐｍ、３７．３ｐｐｍ、４０．６ｐｐｍ、及び４２．８ｐｐｍに４つのピークを示し、これはアダマンタン分子中に存在する４つの異なる炭素によるものである。１８６．９８ｐｐｍのピークは、カルボキシレート基の炭素によるものである。合成されたままのＬＤＨの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像は、層状材料に特有のプレートレット形態を示す（図２Ａ及び２Ｂ）。
特許請求の範囲に記載の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態に様々な変更及び変形を加えることができることは、当業者には明白であろう。したがって、本明細書は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内に入るならば、本明細書に記載された様々な実施形態の改変及び変形を包含することが意図される。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
アダマンタンインターカレート層状複水酸化物（ＬＤＨ）粒子の調製方法であって、
第１の前駆体及び第２の前駆体を水溶液に添加し、初期混合物を形成する工程であって、
前記第１の前駆体は、Ａｌ（ＯＨ） ３ またはＡｌ ２ Ｏ ３ であり、
前記第２の前駆体は、水酸化物Ｍ（ＯＨ） ２ または酸化物ＭＯであり、ここで、Ｍは酸化状態＋２の金属であり、
前記初期混合物は、１〜５のＭ／Ａｌモル比を有し、
前記初期混合物は、前記初期水溶液の総重量を基準にして、１０重量％未満の固形分を有する、形成する工程と、
前記初期混合物に、ある量のアダマンタンを添加して、０．５〜２のＡｌ／アダマンタンモル比を有する反応混合物を形成する工程と、
前記反応混合物を加熱して、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子を生成することであって、ここで、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、１００より大きいアスペクト比を有し、前記アスペクト比は、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の幅を、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の厚さで割ることにより定義される、生成する工程と、
を含む、調製方法。
実施形態２
前記反応混合物を撹拌する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記アダマンタンが、カルボン酸として添加される、実施形態１に記載の方法。
実施形態４
前記加熱工程が、１１０℃〜１８０℃の反応温度で、１２時間〜４８時間の反応時間行われる、実施形態１に記載の方法。
実施形態５
Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選択される、実施形態１に記載の方法。
実施形態６
前記第２の前駆体が、Ｍｇ（ＯＨ） ２ 、Ｃａ（ＯＨ） ２ 、Ｃｏ（ＯＨ） ２ 、Ｎｉ（ＯＨ） ２ 、Ｃｕ（ＯＨ） ２ 、またはＺｎ（ＯＨ） ２ である、実施形態１に記載の方法。
実施形態７
前記第２の前駆体が、Ｍｇ（ＯＨ） ２ またはＭｇＯである、実施形態１に記載の方法。
実施形態８
前記第２の前駆体が、Ｍｇ（ＯＨ） ２ であり、前記第１の前駆体が、Ａｌ（ＯＨ） ３ である、実施形態１に記載の方法。
実施形態９
前記Ａｌ／アダマンタンモル比が、０．８〜１．２である、実施形態１に記載の方法。
実施形態１０
前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子が、一般式［Ｍ １−ｘ Ａｌ ｘ （ＯＨ） ２ ］（Ａ） ｘ ・ｍＨ ２ Ｏを有し、式中、ｘは、０．１４〜０．３３であり、ｍは、０．３３〜０．５０であり、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選択され、Ａは、アダマンタンカルボキシレートである、実施形態１に記載の方法。
実施形態１１
Ｍは、Ｍｇである、実施形態１に記載の方法。
実施形態１２
前記初期混合物が、前記初期混合物の総重量を基準にして、５重量％未満の固形分を有する、実施形態１に記載の方法。
実施形態１３
前記アスペクト比が、１２５より大きい、実施形態１に記載の方法。
実施形態１４
前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子が、５〜１０μｍの粒径を有する、実施形態１に記載の方法。
実施形態１５
アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の形態のアダマンタンインターカレート層状複水酸化物（ＬＤＨ）材料であって、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子が、
［Ｍ １−ｘ Ａｌ ｘ （ＯＨ） ２ ］（Ａ） ｘ ・ｍＨ ２ Ｏによって定義される一般式（式中、ｘは、０．１４〜０．３３であり、ｍは、０．３３〜０．５０であり、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選択され、Ａは、アダマンタンカルボキシレートである）と、
１００より大きいアスペクト比であって、前記アスペクト比は、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の幅を、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の厚さで割ることにより定義される、アスペクト比と、を含む、材料。
実施形態１６
Ｍは、Ｍｇである、実施形態１５に記載のアダマンタンインターカレートＬＤＨ材料。
実施形態１７
前記アスペクト比が、１２５より大きい、実施形態１５に記載のアダマンタンインターカレートＬＤＨ材料。
実施形態１８
前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子が、５〜１０μｍの粒径を有する、実施形態１５に記載のアダマンタンインターカレートＬＤＨ材料。

Claims (15)

  1. アダマンタンインターカレート層状複水酸化物（ＬＤＨ）粒子の調製方法であって、
    第１の前駆体及び第２の前駆体を水溶液に添加し、初期混合物を形成する工程であって、
    前記第１の前駆体は、Ａｌ（ＯＨ）３またはＡｌ２Ｏ３であり、
    前記第２の前駆体は、水酸化物Ｍ（ＯＨ）２または酸化物ＭＯであり、ここで、Ｍは酸化状態＋２の金属であり、
    前記初期混合物は、１〜５のＭ／Ａｌモル比を有し、
    前記初期混合物は、前記初期水溶液の総重量を基準にして、１０重量％未満の固形分を有する、形成する工程と、
    前記初期混合物に、ある量のアダマンタンを添加して、０．５〜２のＡｌ／アダマンタンモル比を有する反応混合物を形成する工程と、
    前記反応混合物を加熱して、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子を生成することであって、ここで、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子は、１００より大きいアスペクト比を有し、前記アスペクト比は、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の幅を、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の厚さで割ることにより定義される、生成する工程と、
    を含む、調製方法。
  2. 前記反応混合物を撹拌する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記アダマンタンが、カルボン酸として添加される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記加熱工程が、１１０℃〜１８０℃の反応温度で、１２時間〜４８時間の反応時間行われる、請求項１に記載の方法。
  5. Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選択される、請求項１に記載の方法。
  6. 前記第２の前駆体が、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｃｕ（ＯＨ）２、またはＺｎ（ＯＨ）２である、請求項１に記載の方法。
  7. 前記第２の前駆体が、Ｍｇ（ＯＨ）２またはＭｇＯである、請求項１に記載の方法。
  8. 前記第２の前駆体が、Ｍｇ（ＯＨ）２であり、前記第１の前駆体が、Ａｌ（ＯＨ）３である、請求項１に記載の方法。
  9. 前記Ａｌ／アダマンタンモル比が、０．８〜１．２である、請求項１に記載の方法。
  10. 前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子が、一般式［Ｍ１−ｘＡｌｘ（ＯＨ）２］（Ａ）ｘ・ｍＨ２Ｏを有し、式中、ｘは、０．１４〜０．３３であり、ｍは、０．３３〜０．５０であり、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選択され、Ａは、アダマンタンカルボキシレートである、請求項１に記載の方法。
  11. 前記初期混合物が、前記初期混合物の総重量を基準にして、５重量％未満の固形分を有する、請求項１に記載の方法。
  12. 前記アスペクト比が、１２５より大きい、請求項１に記載の方法。
  13. アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の形態のアダマンタンインターカレート層状複水酸化物（ＬＤＨ）材料であって、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子が、
    ［Ｍ１−ｘＡｌｘ（ＯＨ）２］（Ａ）ｘ・ｍＨ２Ｏによって定義される一般式（式中、ｘは、０．１４〜０．３３であり、ｍは、０．３３〜０．５０であり、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選択され、Ａは、アダマンタンカルボキシレートである）と、
    １００より大きいアスペクト比であって、前記アスペクト比は、アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の幅を、前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子の厚さで割ることにより定義される、アスペクト比と、を含む、材料。
  14. 前記アスペクト比が、１２５より大きい、請求項１３に記載のアダマンタンインターカレートＬＤＨ材料。
  15. 前記アダマンタンインターカレートＬＤＨ粒子が、５〜１０μｍの粒径を有する、請求項１３に記載のアダマンタンインターカレートＬＤＨ材料。
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