JP7156576B1 - Powder containing barium titanate nanocrystals and method of making same - Google Patents

Powder containing barium titanate nanocrystals and method of making same Download PDF

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Abstract

本発明は、微細なチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末の分散媒中での分散性を高めることを目的とする。本発明の粉末はチタン酸バリウムナノ結晶を含み、上記粉末の透過型電子顕微鏡による像を用いて求められる上記粉末の平均円相当径Ldが、12nm以下である。上記粉末のX線回折測定で得られるX線回折パターンにおけるチタン酸バリウムナノ結晶の(111)面に対応する回折ピークの半値全幅を用いてScherrerの式により求められるチタン酸バリウムナノ結晶の結晶子径Lcが、12nm以下である。チタン酸バリウムナノ結晶の表面に有機カルボン酸が被着しており、上記粉末を非極性の分散媒中に分散させて動的光散乱法により求められる上記粉末の平均粒子径Lpが、18nm以下である。An object of the present invention is to enhance the dispersibility of a powder containing fine barium titanate nanocrystals in a dispersion medium. The powder of the present invention contains barium titanate nanocrystals, and has an average equivalent circle diameter Ld of 12 nm or less, which is determined using a transmission electron microscope image of the powder. Crystallites of barium titanate nanocrystals obtained by Scherrer's formula using the full width at half maximum of the diffraction peak corresponding to the (111) plane of the barium titanate nanocrystals in the X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement of the powder. The diameter Lc is 12 nm or less. An organic carboxylic acid is adhered to the surface of the barium titanate nanocrystals, and the average particle size Lp of the powder obtained by dispersing the powder in a nonpolar dispersion medium and determining by a dynamic light scattering method is 18 nm or less. is.

Description

本発明は、チタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末およびその製造方法に関する。 The present invention relates to powders containing barium titanate nanocrystals and methods of making the same.

チタン酸バリウム(BT)の微粒子(ナノ結晶)は、積層セラミックコンデンサ(MLCC)等の電子デバイスに広く用いられている。例えば、MLCCに使用する内部電極には、内部電極層(金属)と誘電体層(セラミックス)との接合強度を高める目的で、BT微粒子が添加されている(例えば、非特許文献1)。また、MLCCの焼成では、セラミックスと金属を同時に焼成するため、焼成収縮曲線をマッチングさせる等の目的でもBT微粒子が添加されている。MLCC等の電子デバイスの小型化に伴って、BT微粒子のサイズをより小さくすることが求められている。 Fine particles (nanocrystals) of barium titanate (BT) are widely used in electronic devices such as multilayer ceramic capacitors (MLCCs). For example, BT fine particles are added to internal electrodes used in MLCCs for the purpose of increasing the bonding strength between internal electrode layers (metal) and dielectric layers (ceramics) (for example, Non-Patent Document 1). Further, in the sintering of MLCC, since ceramics and metal are sintered at the same time, BT fine particles are added for the purpose of matching the sintering shrinkage curve. With the miniaturization of electronic devices such as MLCCs, it is required to further reduce the size of BT fine particles.

また、樹脂の屈折率および誘電率の向上を目的として、BT微粒子を樹脂に含ませることがある。微粒子が均一に分散している樹脂では、レイリー散乱による透過光の減衰が抑制され、透明性が向上する。よって、より微細でかつ分散性に優れたBT粒子が求められている。 In addition, BT fine particles may be included in the resin for the purpose of improving the refractive index and dielectric constant of the resin. A resin in which fine particles are uniformly dispersed suppresses attenuation of transmitted light due to Rayleigh scattering and improves transparency. Therefore, BT particles that are finer and have excellent dispersibility are desired.

上山竜祐ら他2名、「Ni粉体の製造方法の違いとBaTiO3共材微粒子添加量がNi電極ペーストの焼結特性に及ぼす影響」、Journal of the Ceramic Society of Japan, 110, 676-680(2002)Ryusuke Ueyama et al., ``Influence of Ni powder manufacturing method and amount of BaTiO3 co-material fine particles added on Ni electrode paste sintering characteristics'', Journal of the Ceramic Society of Japan, 110, 676-680 ( 2002)

BT微粒子は、分散媒に分散させた状態で保管するよりも粉末状にして保管する方が、省スペース化、管理や運搬の際における取り扱い易さ等の面で有利である。しかし、BT微粒子を一度乾燥させて粉末状にすると、強い凝集力により分散媒に再度分散させにくく、BT微粒子の分散体を得るのに膨大な時間と労力を要する。BT微粒子が微細になるほど凝集性が高まり、特に、シングルナノサイズのBT微粒子は分散媒中で均一に分散しにくい。 It is advantageous to store the BT fine particles in powder form rather than to store them dispersed in a dispersion medium in terms of space saving, ease of handling during management and transportation, and the like. However, once the BT fine particles are dried and powdered, they are difficult to redisperse in the dispersion medium due to their strong cohesive force, and it takes an enormous amount of time and labor to obtain a dispersion of the BT fine particles. The finer the BT fine particles, the higher the aggregability. In particular, the single-nano-sized BT fine particles are difficult to disperse uniformly in the dispersion medium.

例えば、内部電極の作製時に、BT微粒子を含む粉末と電極材料と分散媒とを配合して電極スラリーを調製する場合、電極スラリー中でBT微粒子が凝集し、均質な電極スラリーが得られにくく、内部電極の性能が安定して得られない。 For example, when an electrode slurry is prepared by blending a powder containing BT fine particles, an electrode material, and a dispersion medium during the production of an internal electrode, the BT fine particles aggregate in the electrode slurry, making it difficult to obtain a homogeneous electrode slurry. The performance of the internal electrode cannot be stably obtained.

BT微粒子を含む粉末と樹脂と分散媒とを配合してスラリーを得、当該スラリーを用いてBT微粒子を含む樹脂を得る場合においても、スラリー中でBT微粒子が凝集し、均質なスラリーが得られにくく、BT微粒子を含む樹脂の誘電特性等に対する信頼性が十分に得られない。 Even when a powder containing BT fine particles, a resin, and a dispersion medium are blended to obtain a slurry, and the slurry is used to obtain a resin containing BT fine particles, the BT fine particles agglomerate in the slurry, resulting in a homogeneous slurry. Therefore, sufficient reliability cannot be obtained for the dielectric properties of the resin containing the BT fine particles.

微細なBT微粒子を含む粉末の分散媒中での分散性は、依然として不十分である。 The dispersibility in the dispersion medium of powders containing fine BT microparticles is still insufficient.

以上に鑑み、本発明の一側面は、チタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末であって、前記粉末の透過型電子顕微鏡による像を用いて求められる前記粉末の平均円相当径Ldが、12nm以下であり、前記粉末のX線回折測定で得られるX線回折パターンにおける前記結晶の(111)面に対応する回折ピークの半値全幅を用いてScherrerの式により求められる前記結晶の結晶子径Lcが、12nm以下であり、前記結晶の表面に有機カルボン酸が被着しており、前記粉末を非極性の分散媒中に分散させて動的光散乱法により求められる前記粉末の平均粒子径Lpが、18nm以下である、チタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末に関する。 In view of the above, one aspect of the present invention provides a powder containing barium titanate nanocrystals, wherein the average equivalent circle diameter Ld of the powder obtained using a transmission electron microscope image of the powder is 12 nm or less. The crystallite diameter Lc of the crystal obtained by Scherrer's equation using the full width at half maximum of the diffraction peak corresponding to the (111) plane of the crystal in the X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement of the powder is The average particle size Lp of the powder is 12 nm or less, the surface of the crystal is coated with an organic carboxylic acid, and the powder is dispersed in a nonpolar dispersion medium and determined by a dynamic light scattering method. It relates to powders comprising barium titanate nanocrystals, which are 18 nm or less.

また、本発明の別の側面は、バリウムを含む水溶性の化合物と、チタンを含む化合物と、有機カルボン酸と、アルカリ成分と、水と、を含む原料混合物を得る調製工程と、前記原料混合物を加熱し、チタン酸バリウムナノ結晶を得る加熱工程と、を含み、前記チタンを含む化合物は、四塩化チタンおよび非晶質水酸化チタンからなる群より選択される少なくとも1種を含み、前記原料混合物において、バリウムイオンに対する前記有機カルボン酸のモル比は、0.5以上、2.0以下であり、かつ、バリウムイオンに対する水酸化物イオンのモル比は、3.4超、6.0以下である、チタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末の製造方法に関する。 Another aspect of the present invention is a preparation step of obtaining a raw material mixture containing a water-soluble compound containing barium, a compound containing titanium, an organic carboxylic acid, an alkaline component, and water; and a heating step of obtaining barium titanate nanocrystals, wherein the compound containing titanium includes at least one selected from the group consisting of titanium tetrachloride and amorphous titanium hydroxide, and the raw material In the mixture, the molar ratio of the organic carboxylic acid to barium ions is 0.5 or more and 2.0 or less, and the molar ratio of hydroxide ions to barium ions is more than 3.4 and 6.0 or less. relates to a method for producing a powder containing barium titanate nanocrystals.

本発明によれば、微細なチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末の分散媒中での分散性を高めることができる。
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
According to the present invention, the dispersibility of powder containing fine barium titanate nanocrystals in a dispersion medium can be enhanced.
While the novel features of the present invention are set forth in the appended claims, the present invention, both as to construction and content, together with other objects and features of the present invention, will be further developed by the following detailed description in conjunction with the drawings. will be well understood.

非晶質水酸化チタンおよび結晶性水酸化チタンのXRDパターンの一例を示す図である。図1中のa1は、実施例2の粉末作製に用いる非晶質水酸化チタンのXRDパターンを示し、図1中のb1は、比較例7の粉末作製に用いる結晶性水酸化チタンのXRDパターンを示す。FIG. 1 shows an example of XRD patterns of amorphous titanium hydroxide and crystalline titanium hydroxide. a1 in FIG. 1 shows the XRD pattern of the amorphous titanium hydroxide used for producing the powder of Example 2, and b1 in FIG. 1 shows the XRD pattern of the crystalline titanium hydroxide used for producing the powder of Comparative Example 7. indicates 実施例1の粉末試料のTEM画像である。1 is a TEM image of a powder sample of Example 1; 実施例2の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Example 2. FIG. 実施例3の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Example 3. FIG. 比較例1の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Comparative Example 1. FIG. 比較例2の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Comparative Example 2. FIG. 比較例3の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Comparative Example 3. FIG. 比較例4の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Comparative Example 4. FIG. 比較例5の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Comparative Example 5. FIG. 比較例6の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Comparative Example 6. FIG. 比較例7の粉末試料のTEM画像である。4 is a TEM image of a powder sample of Comparative Example 7. FIG.

[チタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末]
本発明の一実施形態に係る粉末は、チタン酸バリウム(BT)の微粒子(ナノ結晶)を含む。上記粉末の透過型電子顕微鏡(TEM)による像を用いて求められる上記粉末の平均円相当径Ldが、12nm以下である。BTナノ結晶の結晶子径Lcが、12nm以下である。結晶子径Lcは、上記粉末のX線回折測定で得られるX線回折パターンにおける上記結晶の(111)面に対応する回折ピークの半値全幅を用いてScherrerの式により求められる。上記粉末に含まれるBTナノ結晶の表面には有機カルボン酸が被着している。上記粉末を非極性の分散媒中に分散させて動的光散乱(DLS)法により求められる上記粉末の平均粒子径Lpが、18nm以下である。なお、平均円相当径Ldとは、粉末に含まれる各ナノ結晶の円相当径の平均値(算術平均)を指す。円相当径とは、BTナノ結晶の一側面の面積に相当する大きさの円の直径を指す。平均粒子径Lpとは、個数基準の粒度分布における積算値50%のときの粒子径(メジアン径)を指す。
[Powder containing barium titanate nanocrystals]
A powder according to one embodiment of the present invention comprises fine particles (nanocrystals) of barium titanate (BT). The powder has an average equivalent circle diameter Ld of 12 nm or less, which is obtained using a transmission electron microscope (TEM) image of the powder. The crystallite diameter Lc of the BT nanocrystals is 12 nm or less. The crystallite size Lc is determined by Scherrer's formula using the full width at half maximum of the diffraction peak corresponding to the (111) plane of the crystal in the X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement of the powder. An organic carboxylic acid adheres to the surface of the BT nanocrystals contained in the powder. The powder has an average particle size Lp of 18 nm or less, which is obtained by a dynamic light scattering (DLS) method by dispersing the powder in a nonpolar dispersion medium. The average equivalent circle diameter Ld refers to the average value (arithmetic mean) of the equivalent circle diameters of the nanocrystals contained in the powder. The equivalent circle diameter refers to the diameter of a circle having a size corresponding to the area of one side of the BT nanocrystal. The average particle size Lp refers to the particle size (median size) at an integrated value of 50% in the number-based particle size distribution.

後述の実施形態の製造方法により、平均円相当径Ldが12nm以下および結晶子径Lcが12nm以下である微細なBTナノ結晶を含むとともに、平均粒子径Lpが18nm以下の分散媒中での分散性に優れた粉末が得られる。結晶表面に有機カルボン酸が被着していることが、粉末の分散性向上の要因の一つとして考えられる。 Dispersed in a dispersion medium containing fine BT nanocrystals having an average equivalent circle diameter Ld of 12 nm or less and a crystallite diameter Lc of 12 nm or less and having an average particle diameter Lp of 18 nm or less by the production method of the embodiment described later. A powder with excellent properties is obtained. The fact that organic carboxylic acid adheres to the crystal surface is considered to be one of the factors for improving the dispersibility of the powder.

後述の実施形態の製造方法により、平均円相当径Ldが10nm以下(もしくは9nm以下)および結晶子径Lcが10nm以下(もしくは9nm以下)である微細なBTナノ結晶を含むとともに、平均粒子径Lpが10nm以下の分散媒中での分散性に優れた粉末を得ることも可能である。 By the production method of the embodiment described later, fine BT nanocrystals having an average equivalent circle diameter Ld of 10 nm or less (or 9 nm or less) and a crystallite diameter Lc of 10 nm or less (or 9 nm or less) are included, and the average particle diameter Lp It is also possible to obtain a powder having a particle size of 10 nm or less and excellent dispersibility in a dispersion medium.

平均円相当径Ldが12nm以下および結晶子径Lcが12nm以下である場合、電子デバイスの小型化、BTナノ結晶を含む樹脂の透明性の向上の面で有利である。また、上記の場合、低温での焼結(例えば、MLCCの作製過程での焼成を低温で行うこと)が可能となる。 When the average equivalent circle diameter Ld is 12 nm or less and the crystallite diameter Lc is 12 nm or less, it is advantageous in miniaturizing the electronic device and improving the transparency of the resin containing the BT nanocrystals. Moreover, in the above case, sintering at a low temperature (for example, firing at a low temperature in the process of manufacturing the MLCC) becomes possible.

平均粒子径Lpが18nm以下である場合、BTナノ結晶と電極材料と分散媒とを含む電極ペーストが均質化し易く、電極ペーストを用いて作製される内部電極の性能が安定して得られる。また、樹脂中にBTナノ結晶が均一に分散し易く、BTナノ結晶を含む樹脂の誘電率および屈折率に対する信頼性が向上する。 When the average particle size Lp is 18 nm or less, the electrode paste containing the BT nanocrystals, the electrode material, and the dispersion medium can be easily homogenized, and the performance of the internal electrodes produced using the electrode paste can be stably obtained. In addition, the BT nanocrystals are easily dispersed uniformly in the resin, and the reliability of the dielectric constant and refractive index of the resin containing the BT nanocrystals is improved.

Lp値は、結晶サイズの分布(結晶の円相当径の範囲およびばらつき)や有機カルボン酸の被着の状態により変わり得る。粉末のTEM像で結晶同士の凝集が観察されない場合でも、分散媒中で結晶同士が強く凝集することがあり、Lp/Ldが2以上になることがある。TEM像で観察される結晶の凝集状態は、分散媒中での粉末の分散性を示唆するものではない。 The Lp value may vary depending on the crystal size distribution (the range and variation of the equivalent circle diameter of crystals) and the state of adhesion of the organic carboxylic acid. Even when no agglomeration of crystals is observed in the TEM image of the powder, the crystals may agglomerate strongly in the dispersion medium, and Lp/Ld may become 2 or more. The state of aggregation of crystals observed in the TEM image does not suggest the dispersibility of the powder in the dispersion medium.

本発明におけるBTナノ結晶を含む粉末では、分散性の向上により、平均円相当径Ldに対する平均粒子径Lpの比(以下、凝集度とも称する。):Lp/Ldは、例えば、1よりも大きく、2未満の範囲、もしくは、1.1以上、1.75以下の範囲で得られる。 In the powder containing BT nanocrystals of the present invention, the ratio of the average particle diameter Lp to the average equivalent circle diameter Ld (hereinafter also referred to as the degree of aggregation): Lp/Ld is, for example, greater than 1 due to the improved dispersibility. , less than 2, or in the range of 1.1 to 1.75.

粉末のTEM像を用いて平均円相当径Ldを求める過程で測定されるナノ結晶の円相当径の変動係数が20%以下であることが好ましい。この場合、結晶サイズのばらつきが低減され、BTナノ結晶と電極材料と分散媒とを含む電極ペーストが均質化し易く、電極ペーストを用いて作製される内部電極の性能が安定して得られる。 It is preferable that the coefficient of variation of the equivalent circle diameter of nanocrystals measured in the process of determining the average equivalent circle diameter Ld using a TEM image of the powder is 20% or less. In this case, the variation in crystal size is reduced, the electrode paste containing the BT nanocrystals, the electrode material, and the dispersion medium can be easily homogenized, and the performance of the internal electrodes produced using the electrode paste can be stably obtained.

BTナノ結晶において、チタンに対するバリウムのモル比:Ba/Tiが、0.95以上、1.1以下であり、BTナノ結晶はチタン酸バリウムの単相で構成されていることが好ましい。この場合、BTナノ結晶は結晶性が高く、結晶子径Lcは平均円相当径Ldに近い値が得られ易い。この場合、平均円相当径Ldに対する結晶子径Lcの比(以下、結晶化度とも称する。):Lc/Ldは、例えば、0.9以上、1.1未満の範囲で得られる。この場合、BTナノ結晶を含む樹脂の誘電率および屈折率の向上の面で有利である。また、BTナノ結晶を含む粉末におけるBa/Tiのモル比が0.95以上の場合、BTナノ結晶の表面におけるバリウム欠損が非常に小さくなり、誘電率の向上の面で有利である。BTナノ結晶を含む粉末におけるBa/Tiのモル比が1.1以下の場合、粉末中に含まれるチタン酸バリウム以外のバリウムを含む化合物(炭酸バリウム等)の量が非常に小さくなり、誘電デバイスの薄膜化や信頼性の向上の面で有利である。 In the BT nanocrystals, the molar ratio of barium to titanium: Ba/Ti is preferably 0.95 or more and 1.1 or less, and the BT nanocrystals are preferably composed of a single phase of barium titanate. In this case, the BT nanocrystals have high crystallinity, and the crystallite diameter Lc is likely to be close to the average circle equivalent diameter Ld. In this case, the ratio of the crystallite diameter Lc to the average equivalent circle diameter Ld (hereinafter also referred to as crystallinity): Lc/Ld is obtained, for example, in the range of 0.9 or more and less than 1.1. In this case, it is advantageous in terms of improving the dielectric constant and refractive index of the resin containing the BT nanocrystals. In addition, when the Ba/Ti molar ratio in the powder containing BT nanocrystals is 0.95 or more, the barium defect on the surface of the BT nanocrystals becomes very small, which is advantageous in improving the dielectric constant. When the Ba/Ti molar ratio in the powder containing BT nanocrystals is 1.1 or less, the amount of compounds containing barium other than barium titanate (barium carbonate, etc.) contained in the powder becomes very small, and the dielectric device This is advantageous in terms of thinning the film and improving reliability.

BTナノ結晶の表面に被着している有機カルボン酸は、オレイン酸を含んでもよい。上記粉末において、有機カルボン酸の被着量は、上記粉末の全体に対して、15質量%以上、25質量%以下であってもよい。後述の洗浄工程および/または分級工程を行った後においても、得られる粉末に含まれるBTナノ結晶の表面に上記範囲の量の有機カルボン酸が残留し得る。有機カルボン酸の被着量が上記範囲である場合、粉末の分散媒中での分散性が向上し易い。 The organic carboxylic acid deposited on the surface of the BT nanocrystals may include oleic acid. In the powder, the amount of the organic carboxylic acid deposited may be 15% by mass or more and 25% by mass or less with respect to the entire powder. Even after performing the washing step and/or the classification step described below, the organic carboxylic acid in the above range may remain on the surface of the BT nanocrystals contained in the obtained powder. When the amount of the organic carboxylic acid to be adhered is within the above range, the dispersibility of the powder in the dispersion medium is likely to be improved.

本発明の一実施形態に係る粉末(BTナノ結晶を含む粉末)は、以下の(1)~(9)のうちの少なくとも1つに記載の構成を満たしてもよい。
(1)平均円相当径Ldは、4.0nm以上、または7.0nm以上であってもよい。平均円相当径Ldは、12.0nm以下、または11.3nm以下であってもよい。平均円相当径Ldは、4.0nm以上で12.0nm以下であってもよく、7.0nm以上で11.3nm以下であってもよい。
(2)結晶子径Lcは、4.0nm以上、または7.5nm以上であってもよい。結晶子径Lcは、12.0nm以下、または11.1nm以下であってもよい。結晶子径Lcは、4.0nm以上で12.0nm以下であってもよく、7.5nm以上で11.1nm以下であってもよい。
(3)平均粒子径Lpは、4.0nm以上、または9.4nm以上であってもよい。平均粒子径Lpは、18.0nm以下であってもよい。平均粒子径Lpは、4.0nm以上で18.0nm以下であってもよく、9.4nm以上で18.0nm以下であってもよい。(4)BTナノ結晶におけるチタンに対するバリウムのモル比:Ba/Tiは、0.95以上、または0.99以上であってもよい。当該モル比Ba/Tiは、1.10以下、または1.09以下であってもよい。当該モル比Ba/Tiは、0.95以上で1.10以下であってもよく、0.99以上で1.09以下であってもよい。
(5)粉末の全体に対する有機カルボン酸の被着量の割合は、15質量%以上、または19質量%以上であってもよい。当該割合は、25質量%以下、または21質量%以下であってもよい。当該割合は、15質量%以上で25質量%以下、または、19質量%以上で21質量%以下であってもよい。
(6)上述した比Lc/Ldは、0.90以上、または0.94以上であってもよい。比Lc/Ldは、1.10未満であってもよく、1.08以下であってもよい。比Lc/Ldは、0.90以上で1.10未満であってもよく、0.94以上で1.08以下であってもよい。
(7)上述した比Lp/Ldは、1.0より大きいか、または1.1以上であってもよい。比Lp/Ldは、2.0未満、または1.6以下であってもよい。比Lp/Ldは、1.0より大きく2.0未満であってもよく、1.1以上で1.6以下であってもよい。
(8)上記変動係数は、0.0%以上、または7.0%以上であってもよい。上記変動係数は、20.0%以下、または19.1%以下であってもよい。上記変動係数は、0.0%以上で20.0%以下であってもよく、7.0%以上でw19.1%以下であってもよい。
(9)上記BTナノ結晶粒子(表面に有機カルボン酸が被着しているBTナノ結晶粒子)が粉末に占める割合は、90質量%以上、95質量%以上、または99質量%以上であってもよい。粉末は、実質的に当該BTナノ結晶粒子で構成されてもよく、当該BTナノ結晶粒子のみで構成されてもよい。
A powder according to an embodiment of the present invention (a powder containing BT nanocrystals) may satisfy at least one of the following (1) to (9).
(1) The average equivalent circle diameter Ld may be 4.0 nm or more, or 7.0 nm or more. The average equivalent circle diameter Ld may be 12.0 nm or less, or 11.3 nm or less. The average equivalent circle diameter Ld may be 4.0 nm or more and 12.0 nm or less, or may be 7.0 nm or more and 11.3 nm or less.
(2) The crystallite size Lc may be 4.0 nm or more, or 7.5 nm or more. The crystallite size Lc may be 12.0 nm or less, or 11.1 nm or less. The crystallite size Lc may be 4.0 nm or more and 12.0 nm or less, or may be 7.5 nm or more and 11.1 nm or less.
(3) The average particle size Lp may be 4.0 nm or more, or 9.4 nm or more. The average particle size Lp may be 18.0 nm or less. The average particle size Lp may be 4.0 nm or more and 18.0 nm or less, or may be 9.4 nm or more and 18.0 nm or less. (4) The molar ratio of barium to titanium in the BT nanocrystals: Ba/Ti may be 0.95 or greater, or 0.99 or greater. The molar ratio Ba/Ti may be 1.10 or less, or 1.09 or less. The molar ratio Ba/Ti may be 0.95 or more and 1.10 or less, or may be 0.99 or more and 1.09 or less.
(5) The ratio of the amount of organic carboxylic acid adhered to the entire powder may be 15% by mass or more, or 19% by mass or more. The proportion may be 25% by mass or less, or 21% by mass or less. The proportion may be 15% by mass or more and 25% by mass or less, or 19% by mass or more and 21% by mass or less.
(6) The above ratio Lc/Ld may be 0.90 or more, or 0.94 or more. The ratio Lc/Ld may be less than 1.10 and may be 1.08 or less. The ratio Lc/Ld may be 0.90 or more and less than 1.10, or may be 0.94 or more and 1.08 or less.
(7) The aforementioned ratio Lp/Ld may be greater than 1.0 or greater than or equal to 1.1. The ratio Lp/Ld may be less than 2.0 or less than or equal to 1.6. The ratio Lp/Ld may be greater than 1.0 and less than 2.0, or may be greater than or equal to 1.1 and less than or equal to 1.6.
(8) The coefficient of variation may be 0.0% or more, or 7.0% or more. The coefficient of variation may be 20.0% or less, or 19.1% or less. The coefficient of variation may be 0.0% or more and 20.0% or less, or may be 7.0% or more and w19.1% or less.
(9) The proportion of the BT nanocrystalline particles (BT nanocrystalline particles having surfaces coated with organic carboxylic acid) in the powder is 90% by mass or more, 95% by mass or more, or 99% by mass or more. good too. The powder may consist essentially of the BT nanocrystalline particles, or may consist solely of the BT nanocrystalline particles.

以下、測定方法について述べる。
(平均円相当径Ld)
平均円相当径Ldは、粉末の透過型電子顕微鏡(TEM)による像を用いて求められる。具体的には、以下の方法により求められる。
The measurement method will be described below.
(Average circle equivalent diameter Ld)
The average equivalent circle diameter Ld is determined using a transmission electron microscope (TEM) image of the powder. Specifically, it is obtained by the following method.

(i)BTナノ結晶のTEM観察用試料の作製
BTナノ結晶の粉末0.1gをトルエン10mLに投入し、超音波洗浄機(エスエヌディ社製、US-106)を用いて超音波を1分間照射し、BTナノ結晶の分散液を得る。BTナノ結晶の分散液をTEMグリッドの支持膜上に滴下し、風乾し、TEM観察用試料を得る。
(i) Preparation of sample for TEM observation of BT nanocrystals 0.1 g of BT nanocrystal powder was added to 10 mL of toluene and irradiated with ultrasonic waves for 1 minute using an ultrasonic cleaner (manufactured by SND, US-106). to obtain a dispersion of BT nanocrystals. A dispersion of BT nanocrystals is dropped onto a support film of a TEM grid and air-dried to obtain a sample for TEM observation.

(ii)TEM画像の撮影
TEM(日本電子社製、JEM-2100F)に上記のTEM観察用試料を供し、BTナノ結晶の画像を得る。TEM画像の倍率は、300~600個程度の結晶粒子を含む範囲で適宜調節する。なお、300個程度以上の結晶粒子を測定することによって、ばらつきが小さい適正な評価が可能である。
(ii) Photographing of TEM image The above sample for TEM observation is provided to a TEM (JEM-2100F manufactured by JEOL Ltd.) to obtain an image of BT nanocrystals. The magnification of the TEM image is appropriately adjusted within a range in which about 300 to 600 crystal grains are included. By measuring about 300 or more crystal grains, proper evaluation with small variation is possible.

(iii)画像処理
画像解析ソフト(三谷商事社製、WinROOF2015)を用いて、集合体のTEM画像の処理を行う。具体的には、TEM画像についてコントラストを適宜調整し、二値化処理を行い、結晶が占める領域と結晶が占める領域以外の領域とを区別する。なお、結晶表面に被着している有機カルボン酸は、結晶が占める領域以外の領域に含まれる。コントラスト値は、例えば、20以上に設定する。二値化処理では、輝度ヒストグラムを元に、輝度範囲の指定による処理を行う。閾値の下限は0に設定し、閾値の上限については、0よりも大きく、かつ、ヒストグラムのピークトップ以下の範囲内で適宜設定すればよい。
(iii) Image processing The TEM image of the aggregate is processed using image analysis software (WinROOF2015 manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.). Specifically, the contrast of the TEM image is appropriately adjusted, binarization processing is performed, and the region occupied by crystals and the region other than the region occupied by crystals are distinguished. Note that the organic carboxylic acid adhered to the crystal surface is contained in a region other than the region occupied by the crystal. The contrast value is set to 20 or more, for example. In the binarization process, processing is performed by specifying a luminance range based on the luminance histogram. The lower limit of the threshold is set to 0, and the upper limit of the threshold is appropriately set within a range larger than 0 and equal to or lower than the peak top of the histogram.

(iv)円相当径の測定および平均円相当径Ldの算出
二値化処理の後、「形状特徴」機能から「円相当径」を選択し、300~600個程度のBTナノ結晶に対してそれぞれ円相当径を求め、これらの算術平均を平均円相当径Ldとして求める。なお、円相当径とは、BTナノ結晶の一側面の面積に相当する大きさの円の直径を指す。
(iv) Measurement of equivalent circle diameter and calculation of average equivalent circle diameter Ld After binarization, select "equivalent circle diameter" from the "shape feature" function, Equivalent circle diameters are determined for each, and the arithmetic mean of these values is determined as the average equivalent circle diameter Ld. Note that the equivalent circle diameter refers to the diameter of a circle having a size corresponding to the area of one side surface of the BT nanocrystal.

(円相当径の変動係数)
円相当径の変動係数は、粉末の平均円相当径Ldを求める過程で測定される各ナノ結晶の円相当径を用いて算出される。具体的には、円相当径の変動係数は、上記(iv)の300個~600個程度のBTナノ結晶に対してそれぞれ求められる円相当径を用いて算出される。なお、変動係数は、相対標準偏差であり、標準偏差を算術平均で除した値である。
(Variation coefficient of equivalent circle diameter)
The coefficient of variation of the equivalent circle diameter is calculated using the equivalent circle diameter of each nanocrystal measured in the process of determining the average equivalent circle diameter Ld of the powder. Specifically, the variation coefficient of the equivalent circle diameter is calculated using the equivalent circle diameter obtained for each of about 300 to 600 BT nanocrystals in (iv) above. The coefficient of variation is the relative standard deviation, which is the value obtained by dividing the standard deviation by the arithmetic mean.

(BTナノ結晶のBa/Tiモル比)
BTナノ結晶のBa/Tiモル比は、BTナノ結晶の粉末について、蛍光X線分析(XRF)法による組成分析を行うことにより求められる。XRF分析には、リガク社製の蛍光X線分析装置(ZSX PrimusII)を用いることができる。定量分析には検量線法を用いる。
(Ba/Ti molar ratio of BT nanocrystals)
The Ba/Ti molar ratio of BT nanocrystals can be obtained by performing a composition analysis on the BT nanocrystal powders by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF). A fluorescent X-ray spectrometer (ZSX PrimusII) manufactured by Rigaku Corporation can be used for the XRF analysis. A calibration curve method is used for quantitative analysis.

(平均粒子径Lp)
平均粒子径Lpは、粉末を非極性の分散媒中に分散させてDLS法により求められる。非極性の分散媒は、低極性の有機分散媒を含む。上記の分散媒としては、非極性(低極性)の芳香族炭化水素系分散媒(例えば、トルエン、ベンゼン)や脂肪族炭化水素系分散媒(例えば、ヘキサン)を用いることができる。具体的には、以下の方法により求められる。
(Average particle size Lp)
The average particle size Lp is obtained by dispersing the powder in a non-polar dispersion medium and using the DLS method. A non-polar dispersion medium includes a low-polarity organic dispersion medium. As the dispersion medium, a nonpolar (low polarity) aromatic hydrocarbon dispersion medium (eg, toluene, benzene) or an aliphatic hydrocarbon dispersion medium (eg, hexane) can be used. Specifically, it is obtained by the following method.

BTナノ結晶の粉末0.1gをトルエン10mLに投入し、超音波洗浄機(エスエヌディ社製、US-106)を用いて超音波を1分間照射し、分散液を得る。分散液を石英セルへ移し、動的光散乱粒度分布測定装置(堀場製作所社製、Nanopartica SZ-100-HZ)を用いて平均粒子径Lpを測定する。溶媒屈折率は1.496、溶媒粘度は0.567mPa・sである。分布形態は「スタンダード」とし、分散度は「単分散」とする。なお、平均粒子径Lpは、個数基準の粒度分布における積算値50%のときの粒子径(メジアン径)を意味する。上記では分散媒にトルエンを用いているが、トルエン以外の非極性の分散媒を用いてもよい。ただし、特に問題が生じない限り、トルエンを分散媒に用いて測定すればよい。 0.1 g of BT nanocrystal powder is added to 10 mL of toluene, and ultrasonic waves are applied for 1 minute using an ultrasonic cleaner (manufactured by SND, US-106) to obtain a dispersion. The dispersion is transferred to a quartz cell, and the average particle size Lp is measured using a dynamic light scattering particle size distribution analyzer (Nanopartica SZ-100-HZ, manufactured by Horiba, Ltd.). The solvent refractive index is 1.496 and the solvent viscosity is 0.567 mPa·s. The distribution form is "standard" and the degree of dispersion is "monodisperse". The average particle size Lp means the particle size (median size) when the integrated value is 50% in the number-based particle size distribution. Although toluene is used as the dispersion medium in the above description, a non-polar dispersion medium other than toluene may be used. However, toluene may be used as a dispersion medium for the measurement unless a particular problem arises.

粉末に含まれるBTナノ結晶の表面には、後述の原料混合物に投入される材料に由来する有機カルボン酸が被着している。粉末を分散媒に投入すると、表面に有機カルボン酸が被着したBTナノ結晶が分散媒中に分散する。表面に有機カルボン酸が被着したBTナノ結晶の平均粒子径は、DLS法によって求められる。 The surface of the BT nanocrystals contained in the powder is coated with an organic carboxylic acid derived from the material added to the raw material mixture described below. When the powder is put into the dispersion medium, the BT nanocrystals with the organic carboxylic acid coated on the surface are dispersed in the dispersion medium. The average particle size of BT nanocrystals with organic carboxylic acid deposited on the surface is determined by the DLS method.

(BTナノ結晶表面の有機カルボン酸の被着量)
BTナノ結晶の粉末5gをアルミナ坩堝に入れ、130℃の恒温槽中で30分間加熱し、乾燥後の固形分の質量W1(g)を測定する。次いで、乾燥後の固形分を800℃で2時間焼成し、焼成後の固形分の質量W2(g)を測定する。上記の焼成時に結晶表面に被着している有機カルボン酸が分解し、揮発する。得られたW1およびW2を用いて、下記式より有機カルボン酸の被着量(質量%)を求める。
有機カルボン酸の被着量=(1-W2/W1)×100
(Deposition amount of organic carboxylic acid on BT nanocrystal surface)
5 g of BT nanocrystal powder is placed in an alumina crucible, heated in a constant temperature bath at 130° C. for 30 minutes, and the mass W1 (g) of the solid content after drying is measured. Next, the dried solid content is calcined at 800° C. for 2 hours, and the mass W2 (g) of the calcined solid content is measured. The organic carboxylic acid adhered to the crystal surface is decomposed and volatilized during the firing. Using the obtained W1 and W2, the deposition amount (% by mass) of the organic carboxylic acid is determined from the following formula.
Amount of organic carboxylic acid deposited = (1-W2/W1) x 100

[チタン酸バリウムナノ結晶の製造方法]
本発明の一実施形態に係る製造方法(BTナノ結晶を含む粉末の製造方法)は、バリウムを含む水溶性の化合物と、チタンを含む化合物と、有機カルボン酸と、アルカリ成分と、水と、を含む原料混合物を得る調製工程と、原料混合物を加熱し、BTナノ結晶を得る加熱工程と、を含む。BTナノ結晶は、キューブ状またはキューブ状に近い形状を有し得る。
[Method for producing barium titanate nanocrystals]
A production method according to an embodiment of the present invention (a method for producing a powder containing BT nanocrystals) comprises a water-soluble compound containing barium, a compound containing titanium, an organic carboxylic acid, an alkaline component, water, and a heating step of heating the raw material mixture to obtain BT nanocrystals. BT nanocrystals can have a cubic or near-cubic shape.

チタンを含む化合物は、四塩化チタンおよび非晶質水酸化チタンからなる群より選択される少なくとも1種を含む。原料混合物において、バリウムイオンに対する有機カルボン酸のモル比は、0.5以上、2.0以下であり、かつ、バリウムイオンに対する水酸化物イオンのモル比は、3.4超、6.0以下である。 The compound containing titanium includes at least one selected from the group consisting of titanium tetrachloride and amorphous titanium hydroxide. In the raw material mixture, the molar ratio of the organic carboxylic acid to barium ions is 0.5 or more and 2.0 or less, and the molar ratio of hydroxide ions to barium ions is more than 3.4 and 6.0 or less. is.

バリウムイオンに対する有機カルボン酸のモル比は、Baイオンのモル量に対する有機カルボン酸のモル量の比であり、以下、(有機カルボン酸/Baイオン)のモル比とも称する。バリウムイオンに対する水酸化物イオンのモル比は、Baイオンのモル量に対する水酸化物イオンのモル量の比であり、以下、(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比とも称する。なお、上記のBaイオンのモル量とは、原料混合物において、バリウムを含む水溶性の化合物由来のBaの全てがイオンとして存在するときのBaイオンのモル量を指す。 The molar ratio of the organic carboxylic acid to barium ions is the ratio of the molar amount of the organic carboxylic acid to the molar amount of Ba ions, and is hereinafter also referred to as the (organic carboxylic acid/Ba ion) molar ratio. The molar ratio of hydroxide ions to barium ions is the ratio of the molar amount of hydroxide ions to the molar amount of Ba ions, and is hereinafter also referred to as the (hydroxide ion/Ba ion) molar ratio. The molar amount of Ba ions mentioned above refers to the molar amount of Ba ions when all Ba derived from a water-soluble compound containing barium is present as ions in the raw material mixture.

上記の有機カルボン酸のモル量とは、原料混合物に投入される有機カルボン酸のモル量を指し、有機カルボン酸は電離していてもよく、電離していなくてもよい。ただし、有機カルボン酸の1分子中にカルボキシ基が2つ以上含まれる場合(有機カルボン酸が、例えば、ジカルボン酸またはカルボン酸無水物(原料混合物中ではその加水分解物)である場合)、有機カルボン酸のモル量は、有機カルボン酸に含まれるカルボキシ基のモル量に換算する。 The molar amount of the organic carboxylic acid mentioned above refers to the molar amount of the organic carboxylic acid added to the raw material mixture, and the organic carboxylic acid may or may not be ionized. However, when two or more carboxy groups are contained in one molecule of the organic carboxylic acid (when the organic carboxylic acid is, for example, a dicarboxylic acid or a carboxylic acid anhydride (the hydrolyzate thereof in the raw material mixture)), the organic The molar amount of carboxylic acid is converted to the molar amount of carboxy groups contained in the organic carboxylic acid.

上記の水酸化物イオンのモル量とは、原料混合物中に存在している水酸化物イオンのモル量を指す。原料混合物中に存在している水酸化物イオンとは、原料に含まれるアルカリ成分および酸成分の中和反応後の原料混合物において残存している水酸化物イオンを指す。水酸化物イオンのモル量は、原料の仕込み量から算出することができる。 The molar amount of hydroxide ions mentioned above refers to the molar amount of hydroxide ions present in the raw material mixture. The hydroxide ions present in the raw material mixture refer to hydroxide ions remaining in the raw material mixture after the neutralization reaction of the alkaline component and the acid component contained in the raw material. The molar amount of hydroxide ions can be calculated from the charged amount of raw materials.

チタン源に特定の化合物を用い、かつ、(有機カルボン酸/Baイオン)および(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比を特定の範囲に調節することにより、シングルナノサイズの微細なBTナノ結晶を含みつつ、分散性に優れた粉末を得ることができる。微細なBTナノ結晶を含む粉末の分散性が向上する理由は明らかでないが、チタン源に用いる化合物および上記の2つのモル比が、BTナノ結晶の微細化および粉末の分散性の向上に寄与しているものと考えられる。 By using a specific compound as the titanium source and adjusting the molar ratio of (organic carboxylic acid/Ba ion) and (hydroxide ion/Ba ion) to a specific range, single nano-sized fine BT nano It is possible to obtain a powder that contains crystals and is excellent in dispersibility. The reason why the dispersibility of the powder containing fine BT nanocrystals is improved is not clear, but the compound used as the titanium source and the molar ratio of the above two contribute to the refinement of the BT nanocrystals and the improvement of the dispersibility of the powder. It is considered that

粉末の分散性を高める方法としては、粉末に分散剤を添加して、ビーズミルにより強力なシェアをかける方法が考えられる。しかし、この方法では、ビーズに由来する不純物が混入して、粉末の品質が低下し易い。低品質の粉末は、例えば、電子デバイスの性能を低下させる。また、時間と手間がかかり、コストおよび生産性の面でも不利である。 As a method for enhancing the dispersibility of the powder, a method of adding a dispersant to the powder and applying a strong shear by a bead mill is conceivable. However, in this method, impurities derived from the beads are mixed, and the quality of the powder tends to deteriorate. Poor quality powders, for example, degrade the performance of electronic devices. Moreover, it takes time and effort, and is disadvantageous in terms of cost and productivity.

一方、本発明の実施形態に係るBTナノ結晶の製造方法は、上記のビーズミルを用いる方法とは異なり、原料に用いる有機カルボン酸を利用して効率的に粉末の分散性を高めることができ、生産性の面で有利である。また、本実施形態の製造方法では、ビーズを用いないため、ビーズ由来の不純物の混入による粉末の品質低下が抑制され、当該粉末の品質低下に伴う電子デバイスの性能低下が抑制される。 On the other hand, the method for producing BT nanocrystals according to the embodiment of the present invention can efficiently improve the dispersibility of the powder by using the organic carboxylic acid used as the raw material, unlike the above-described method using a bead mill. It is advantageous in terms of productivity. In addition, since beads are not used in the production method of the present embodiment, deterioration of the quality of the powder due to contamination of impurities derived from the beads is suppressed, and deterioration of the performance of the electronic device due to deterioration of the quality of the powder is suppressed.

本実施形態の製造方法では、BTナノ結晶の円相当径の変動係数が20%以下である粉末を得ることができる。一方、上記のビーズミルを用いる方法では、ビーズの強い衝撃による粉末の更なる微細化に伴い結晶サイズが不均一化し易く、上記の変動係数が20%以下の粉末を得ることは難しい。 In the production method of the present embodiment, a powder having a coefficient of variation of equivalent circle diameter of BT nanocrystals of 20% or less can be obtained. On the other hand, in the above method using a bead mill, the crystal size tends to become non-uniform as the powder becomes finer due to the strong impact of the beads, and it is difficult to obtain a powder with a coefficient of variation of 20% or less.

本実施形態の製造方法では、Lc/Ldが0.9以上、1.1未満である高結晶性のBTナノ結晶を含む粉末を得ることができる。一方、上記のビーズミルを用いる方法では、ビーズの強い衝撃により粉末の結晶性が低下し易く、Lc/Ldが上記範囲内の高結晶性のBTナノ結晶を含む粉末を得ることは難しい。 In the production method of the present embodiment, a powder containing highly crystalline BT nanocrystals with Lc/Ld of 0.9 or more and less than 1.1 can be obtained. On the other hand, in the above-described method using a bead mill, the crystallinity of the powder tends to decrease due to the strong impact of the beads, and it is difficult to obtain a powder containing highly crystalline BT nanocrystals with Lc/Ld within the above range.

(有機カルボン酸/Baイオン)のモル比が0.5未満である場合、結晶表面に付着している有機カルボン酸の量が小さくなり、BTナノ結晶が不均一に成長し、平均円相当径Ldが12nmよりも大きくなることがある。また、粉末の分散性も低下する。結晶表面に有機カルボン酸が付着していることが、粉末の分散性向上の要因の一つとして考えられる。(有機カルボン酸/Baイオン)のモル比が2を超える場合、原料混合物の粘度が上昇し、得られるBTナノ結晶のサイズが不均一化し、平均円相当径Ldが12nmよりも大きくなることがある。また、反応性が低下し、BTナノ結晶が十分に得られない。 When the molar ratio of (organic carboxylic acid/Ba ion) is less than 0.5, the amount of organic carboxylic acid attached to the crystal surface becomes small, BT nanocrystals grow unevenly, and the average circle equivalent diameter Ld can be larger than 12 nm. Also, the dispersibility of the powder is reduced. The organic carboxylic acid adhering to the crystal surface is considered to be one of the factors for improving the dispersibility of the powder. When the (organic carboxylic acid/Ba ion) molar ratio exceeds 2, the viscosity of the raw material mixture increases, the size of the resulting BT nanocrystals becomes non-uniform, and the average equivalent circle diameter Ld becomes larger than 12 nm. be. In addition, the reactivity is lowered, and sufficient BT nanocrystals cannot be obtained.

(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比が小さいほど、平均円相当径Ldおよび結晶子径Lcが大きくなる傾向がある。(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比が3.4以下である場合、平均円相当径Ldおよび結晶子径Lcが12nmよりも大きくなることがある。また、粉末の分散性が低下することがある。(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比が6超である場合、結晶成長が不均一化し、粗大な結晶の存在等によりサイズばらつきが増大する。 The smaller the (hydroxide ion/Ba ion) molar ratio, the larger the average equivalent circle diameter Ld and the crystallite diameter Lc. When the (hydroxide ion/Ba ion) molar ratio is 3.4 or less, the average equivalent circle diameter Ld and the crystallite diameter Lc may be larger than 12 nm. Also, the dispersibility of the powder may deteriorate. If the (hydroxide ion/Ba ion) molar ratio exceeds 6, the crystal growth becomes non-uniform, and the size variation increases due to the presence of coarse crystals and the like.

(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比は、3.6以上、6.0以下であってもよく、3.8以上、5.5以下であってもよく、3.8以上、5.0以下であってもよい。 The molar ratio of (hydroxide ion/Ba ion) may be 3.6 or more and 6.0 or less, may be 3.8 or more and 5.5 or less, 3.8 or more and 5 .0 or less.

原料混合物中の水酸化物イオンの濃度は、例えば、0.5mol/L以上、3.0mol/L以下であってもよく、0.8mol/L以上、2.0mol/L以下であってもよい。なお、原料混合物中の水酸化物イオンの濃度は、原料混合物中に存在している水酸物イオンのモル量を、原料混合物の調製に用いられる各原料(水を含む)に含まれる水の総量(リットル)で除して求められる値を指す。 The concentration of hydroxide ions in the raw material mixture may be, for example, 0.5 mol/L or more and 3.0 mol/L or less, or may be 0.8 mol/L or more and 2.0 mol/L or less. good. The concentration of hydroxide ions in the raw material mixture is the molar amount of hydroxide ions present in the raw material mixture. Refers to the value obtained by dividing by the total volume (liters).

[原料混合物の調製工程]
本工程では、バリウムイオン(Ba2+)およびチタンを含む原料混合物を得る。原料混合物中のチタンは、チタンイオン(Ti4+)および/または化合物(例えば沈殿)の状態で存在しうる。原料混合物の調製において、バリウム源(バリウムを含む水溶性の化合物)と、チタン源(チタンを含む化合物)とは、例えば、チタンに対するバリウムのモル比:Ba/Tiが0.95以上、1.5以下(好ましくは0.97以上、1.2以下)の範囲内となるように加えればよい。この場合、高結晶性のBTナノ結晶が得られ易い。調製工程では、バリウムを含む水溶性の化合物と、チタンを含む化合物と、水と、を加えて、バリウムイオンおよびチタンを含む水溶液(または混合物)を得た後、当該水溶液(または混合物)に有機カルボン酸とアルカリ成分とを添加してもよい。バリウムを含む水溶性の化合物およびチタンを含む化合物は、それぞれ水溶液として用いてもよい。
[Preparation step of raw material mixture]
In this step, a raw material mixture containing barium ions (Ba 2+ ) and titanium is obtained. Titanium in the raw material mixture may be present in the form of titanium ions (Ti 4+ ) and/or compounds (eg, precipitates). In the preparation of the raw material mixture, a barium source (a water-soluble compound containing barium) and a titanium source (a compound containing titanium) are used, for example, at a molar ratio of barium to titanium: Ba/Ti of 0.95 or more. 5 or less (preferably 0.97 or more and 1.2 or less). In this case, highly crystalline BT nanocrystals are easily obtained. In the preparation step, a water-soluble compound containing barium, a compound containing titanium, and water are added to obtain an aqueous solution (or mixture) containing barium ions and titanium, and then an organic compound is added to the aqueous solution (or mixture). A carboxylic acid and an alkaline component may be added. The water-soluble compound containing barium and the compound containing titanium may each be used as an aqueous solution.

バリウムを含む水溶性の化合物は、例えば、水溶性のバリウム塩であり、上記の調製工程で水に溶解するものであってもよく、上記の調製工程では水に溶解しにくいが、上記の加熱工程での加熱により溶解するもの(例えば、オレイン酸バリウム等の高級脂肪酸のバリウム塩)であってもよい。水溶性バリウム塩としては、塩化バリウム、水酸化バリウム、脂肪酸のバリウム塩、硝酸バリウム等が挙げられる。中でも、水溶性バリウム塩は、水酸化バリウムが好ましい。水酸化バリウムはチタン酸バリウムおよび水の構成元素以外の他の元素を含まない。よって、バリウム源に水酸化バリウムを用いる場合、BTナノ結晶の合成において他の元素に由来する不純物の混入が抑制され、高品質のBTナノ結晶が安定して得られ易い。バリウムを含む水溶性の化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The water-soluble compound containing barium is, for example, a water-soluble barium salt, which may be dissolved in water in the preparation process described above. It may be dissolved by heating in the process (for example, barium salts of higher fatty acids such as barium oleate). Water-soluble barium salts include barium chloride, barium hydroxide, barium salts of fatty acids, barium nitrate, and the like. Among them, the water-soluble barium salt is preferably barium hydroxide. Barium hydroxide does not contain other elements than barium titanate and constituent elements of water. Therefore, when barium hydroxide is used as the barium source, contamination of impurities derived from other elements is suppressed in the synthesis of BT nanocrystals, and high-quality BT nanocrystals are easily obtained stably. The water-soluble compound containing barium may be used singly or in combination of two or more.

原料混合物中のBaイオンの濃度は、0.2mol/L以上、2.0mol/L以下であってもよく、0.2mol/L以上、1.0mol/L以下であってもよい。この場合、高品質のチタン酸バリウムナノ結晶を効率的に得易い。なお、原料混合物中のBaイオンの濃度は、原料混合物において水溶性バリウム塩由来のBaの全てがイオンとして存在するときのBaイオンのモル量を、原料混合物の調製に用いられる各原料(水を含む)に含まれる水の総量(リットル)で除して求められる値を指す。 The concentration of Ba ions in the raw material mixture may be 0.2 mol/L or more and 2.0 mol/L or less, or may be 0.2 mol/L or more and 1.0 mol/L or less. In this case, it is easy to efficiently obtain high-quality barium titanate nanocrystals. In addition, the concentration of Ba ions in the raw material mixture is the molar amount of Ba ions when all the Ba derived from the water-soluble barium salt is present as ions in the raw material mixture, and each raw material used for preparing the raw material mixture (water It refers to the value obtained by dividing the total amount (liters) of water contained in

(チタンを含む化合物)
チタンを含む化合物は、四塩化チタンおよび非晶質水酸化チタンからなる群より選択される少なくとも1種を含む。これらの化合物を用いる場合、BTナノ結晶を微細化しつつ、結晶サイズの均一性を高めることができる。
(compound containing titanium)
The compound containing titanium includes at least one selected from the group consisting of titanium tetrachloride and amorphous titanium hydroxide. When using these compounds, the uniformity of the crystal size can be improved while miniaturizing the BT nanocrystals.

なお、水酸化チタンが非晶質であることは、CuKα線のX線回折(XRD)測定で得られる水酸化チタンのXRDパターンに基づいて確認することができる。具体的には、水酸化チタンのXRDパターンにおいて、2θが20°以上、22°以下の範囲における反射強度の平均値Bおよび標準偏差σと、2θが24°以上、26°以下の範囲における反射強度の最大値Pとが、(P-B)<20×σの関係を満たす場合、水酸化チタンは非晶質であるとみなす。 The fact that titanium hydroxide is amorphous can be confirmed based on the XRD pattern of titanium hydroxide obtained by X-ray diffraction (XRD) measurement of CuKα rays. Specifically, in the XRD pattern of titanium hydroxide, the average value B and the standard deviation σ of the reflection intensity in the range of 2θ from 20 ° to 22 °, and the reflection intensity in the range of 24 ° to 26 ° Titanium hydroxide is considered to be amorphous when the maximum intensity value P satisfies the relationship (P−B)<20×σ.

ここで、図1は、非晶質水酸化チタンおよび結晶性水酸化チタンのXRDパターンの一例を示す。図1中のa1は、後述の実施例2の粉末作製に用いる非晶質水酸化チタンのXRDパターンを示す。図1中のb1は、後述の比較例7の粉末作製に用いる結晶性水酸化チタンのXRDパターンを示す。a1のXRDパターンでは、(P-B)=71.7および20×σ=152.6であり、上記の関係を満たす。b1のXRDパターンでは、(P-B)=258.1および20×σ=169.0であり、上記の関係を満たさない。 Here, FIG. 1 shows an example of XRD patterns of amorphous titanium hydroxide and crystalline titanium hydroxide. a1 in FIG. 1 shows the XRD pattern of the amorphous titanium hydroxide used for producing the powder of Example 2, which will be described later. b1 in FIG. 1 shows the XRD pattern of the crystalline titanium hydroxide used for producing the powder of Comparative Example 7, which will be described later. The XRD pattern of a1 has (P−B)=71.7 and 20×σ=152.6, satisfying the above relationship. The XRD pattern of b1 has (P−B)=258.1 and 20×σ=169.0, which does not satisfy the above relationship.

非晶質水酸化チタンは、例えば、四塩化チタン水溶液を5℃~40℃に保持しながら、水酸化ナトリウム等を含むアルカリ溶液を加えて加水分解させ、コロイド状の非晶質水酸化チタンを析出させることにより得られる。 Amorphous titanium hydroxide can be obtained, for example, by hydrolyzing an aqueous solution of titanium tetrachloride at 5° C. to 40° C. while adding an alkaline solution containing sodium hydroxide or the like to produce colloidal amorphous titanium hydroxide. Obtained by precipitation.

(有機カルボン酸)
有機カルボン酸は、結晶サイズを制御する役割を有する。有機カルボン酸はチタン酸バリウムの結晶表面に配位し、これにより結晶成長が制御され、結晶サイズを調節することができる。
(organic carboxylic acid)
Organic carboxylic acids play a role in controlling crystal size. The organic carboxylic acid is coordinated to the crystal surface of barium titanate, which controls crystal growth and can regulate crystal size.

有機カルボン酸は、主鎖の炭素数が6以上の脂肪酸を含むことが好ましい。脂肪酸の主鎖の炭素数は、10以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましい。脂肪酸は、飽和脂肪酸でも、不飽和脂肪酸でもよい。主鎖の炭素数が15以上の飽和脂肪酸は、例えば、パルミチン酸、およびステアリン酸等を含む。主鎖の炭素数が15以上の不飽和脂肪酸は、例えば、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、およびアラキドン酸等を含む。六面体のナノ結晶を得易い観点から、中でも、オレイン酸が好ましい。有機カルボン酸は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The organic carboxylic acid preferably contains a fatty acid having a main chain of 6 or more carbon atoms. The number of carbon atoms in the main chain of the fatty acid is preferably 10 or more, more preferably 15 or more. Fatty acids may be saturated or unsaturated. Saturated fatty acids having a main chain of 15 or more carbon atoms include, for example, palmitic acid and stearic acid. Examples of unsaturated fatty acids having a main chain of 15 or more carbon atoms include oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, eleostearic acid, and arachidonic acid. Among them, oleic acid is preferable from the viewpoint of easy formation of hexahedral nanocrystals. One type of organic carboxylic acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.

原料混合物において、(有機カルボン酸/Baイオン)のモル比は、0.7以上、1.65以下であってもよく、0.7以上、1.5以下であってもよい。この場合、チタン酸バリウムの結晶の(100)面と(111)面とがバランス良く成長し易く、結晶の形状やサイズのばらつきも低減できる。 In the raw material mixture, the (organic carboxylic acid/Ba ion) molar ratio may be 0.7 or more and 1.65 or less, or may be 0.7 or more and 1.5 or less. In this case, the (100) plane and the (111) plane of the barium titanate crystal can be easily grown in a well-balanced manner, and variations in crystal shape and size can be reduced.

原料混合物中の有機カルボン酸(例えば、オレイン酸)の濃度は、例えば、0.15mol/L以上、0.5mol/L以下であってもよい。なお、原料混合物中の有機カルボン酸の濃度は、原料混合物に投入される有機カルボン酸のモル量を、原料混合物の調製に用いられる各原料(水を含む)に含まれる水の総量(リットル)で除して求められる値を指す。 The concentration of the organic carboxylic acid (eg, oleic acid) in the raw material mixture may be, for example, 0.15 mol/L or more and 0.5 mol/L or less. In addition, the concentration of the organic carboxylic acid in the raw material mixture is the molar amount of the organic carboxylic acid put into the raw material mixture, and the total amount (liter) of water contained in each raw material (including water) used to prepare the raw material mixture. refers to the value obtained by dividing by

(アルカリ成分)
原料混合物にアルカリ成分を含ませることにより、結晶成長を促進させたり、結晶形状のばらつきを小さくしたりすることができる。コスト低減および環境負荷の軽減等の観点から、アルカリ成分は、アルカリ金属の水酸化物を含むことが好ましい。アルカリ金属の水酸化物は、例えば、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム等を含む。中でも、アルカリ金属の水酸化物は、水酸化ナトリウムが好ましい。
(Alkaline component)
By including an alkali component in the raw material mixture, it is possible to promote crystal growth and reduce variations in crystal shape. From the viewpoint of cost reduction, reduction of environmental load, etc., the alkali component preferably contains an alkali metal hydroxide. Alkali metal hydroxides include, for example, sodium hydroxide and potassium hydroxide. Among them, the alkali metal hydroxide is preferably sodium hydroxide.

原料混合物中の水酸化ナトリウムの濃度は、例えば、0.5mol/L以上、3.0mol/L以下であってもよい。なお、原料混合物中の水酸化ナトリウムの濃度は、原料混合物に投入される水酸化ナトリウムのモル量を、原料混合物の調製に用いられる各原料(水を含む)に含まれる水の総量(リットル)で除して求められる値を指す。 The concentration of sodium hydroxide in the raw material mixture may be, for example, 0.5 mol/L or more and 3.0 mol/L or less. In addition, the concentration of sodium hydroxide in the raw material mixture is the molar amount of sodium hydroxide put into the raw material mixture, and the total amount (liter) of water contained in each raw material (including water) used to prepare the raw material mixture. refers to the value obtained by dividing by

アルカリ成分は、結晶形状のばらつきを小さくする目的でアミン化合物を含んでもよい。アミン化合物は、例えば、tert-ブチルアミン等の1級アミン化合物、ジメチルアミン等の2級アミン化合物、トリメチルアミン等の3級アミン化合物を含む。アミン化合物は、生態毒性が強く、高価である等の観点から、アルカリ成分はアミン化合物を含まないことが好ましい。アミン化合物を用いずに、アルカリ金属の水酸化物を用いて水酸化物イオンの濃度を調整することにより、結晶形状のばらつきを小さくすることができる。 The alkali component may contain an amine compound for the purpose of reducing variations in crystal shape. Amine compounds include, for example, primary amine compounds such as tert-butylamine, secondary amine compounds such as dimethylamine, and tertiary amine compounds such as trimethylamine. Amine compounds are highly ecotoxic and expensive, so the alkaline component preferably does not contain an amine compound. By adjusting the hydroxide ion concentration using an alkali metal hydroxide without using an amine compound, the variation in crystal shape can be reduced.

[原料混合物の加熱工程]
本工程では、原料混合物を加熱し、チタン酸バリウムを合成する。すなわち、BTナノ結晶を得る。水熱反応を利用してチタン酸バリウムを得ることができ、原料混合物を撹拌しながら加熱すればよい。高品質のBTナノ結晶を効率的に得易い観点から、加熱温度は、150℃以上、240℃以下であることが好ましい。加熱温度が150℃以上の場合、チタン酸バリウムの合成反応が円滑に進み易い。加熱温度が240℃以下の場合、有機カルボン酸の分解が抑制され、有機カルボン酸による結晶の形状制御の効果がより確実に得られる。反応を十分に進行させ、生産性を高める観点から、加熱時間は、例えば、1時間以上、80時間以下であってもよく、12時間以上、48時間以下でもよい。
[Heating process of raw material mixture]
In this step, the raw material mixture is heated to synthesize barium titanate. That is, BT nanocrystals are obtained. Barium titanate can be obtained using a hydrothermal reaction, and the raw material mixture may be heated while being stirred. The heating temperature is preferably 150° C. or higher and 240° C. or lower from the viewpoint of easily obtaining high-quality BT nanocrystals efficiently. When the heating temperature is 150° C. or higher, the synthesis reaction of barium titanate tends to proceed smoothly. When the heating temperature is 240° C. or lower, decomposition of the organic carboxylic acid is suppressed, and the effect of crystal shape control by the organic carboxylic acid can be obtained more reliably. The heating time may be, for example, 1 hour or more and 80 hours or less, or 12 hours or more and 48 hours or less, from the viewpoint of allowing the reaction to proceed sufficiently and improving productivity.

[BTナノ結晶の洗浄工程]
更に、加熱工程の後、BTナノ結晶をアルコールに分散させて洗浄する洗浄工程を行ってもよい。アルコールとしては、例えば、エタノール、メタノール、2-プロパノール等が用いられる。洗浄工程では、加熱工程で得られたBTナノ結晶と、水(水に溶解している有機カルボン酸等の残留成分を含む。)とを分離する。洗浄工程の後においても、結晶表面には有機カルボン酸がある程度付着している。
[BT nanocrystal washing process]
Furthermore, after the heating step, a washing step may be performed in which the BT nanocrystals are dispersed in alcohol and washed. As alcohol, for example, ethanol, methanol, 2-propanol, etc. are used. In the washing step, the BT nanocrystals obtained in the heating step are separated from water (including residual components such as organic carboxylic acids dissolved in water). Even after the washing process, organic carboxylic acid is still attached to the crystal surface to some extent.

洗浄工程は、例えば、加熱工程後の反応液(BTナノ結晶を含む水)にアルコールを加えた後、遠心分離により沈殿物を得る工程(a)と、沈殿物をアルコールに分散させた後、遠心分離により沈殿物を得る工程(b)とを含む。工程(b)は、複数回繰り返し行ってもよい。工程(a)では、遠心分離の前に、反応液とアルコールとを十分に混合させておくことが好ましい。 The washing step includes, for example, a step (a) of adding alcohol to the reaction solution (water containing BT nanocrystals) after the heating step and then centrifuging to obtain a precipitate; and (b) obtaining a precipitate by centrifugation. Step (b) may be repeated multiple times. In step (a), it is preferable to sufficiently mix the reaction solution and the alcohol before centrifugation.

[BTナノ結晶の分級工程]
更に、加熱工程の後、BTナノ結晶を非極性の分散媒に分散させ、遠心分離により分級する分級工程を行ってもよい。分級工程は、洗浄工程の後に行うことが好ましい。分散方法としては、例えば、超音波処理や撹拌翼による撹拌等が挙げられる。非極性の分散媒は、低極性の有機分散媒を含む。上記の分散媒としては、非極性(低極性)の芳香族炭化水素系分散媒(例えば、トルエン、ベンゼン)や脂肪族炭化水素系分散媒(例えば、ヘキサン)を用いることができる。分級工程では、チタン酸バリウムの結晶から粗大なものを除去し、適度なサイズのBTナノ結晶を回収する。
[BT nanocrystal classification step]
Furthermore, after the heating step, a classification step of dispersing the BT nanocrystals in a non-polar dispersion medium and classifying them by centrifugation may be performed. The classification step is preferably performed after the washing step. Dispersion methods include, for example, ultrasonic treatment and stirring with a stirring blade. A non-polar dispersion medium includes a low-polarity organic dispersion medium. As the dispersion medium, a nonpolar (low polarity) aromatic hydrocarbon dispersion medium (eg, toluene, benzene) or an aliphatic hydrocarbon dispersion medium (eg, hexane) can be used. In the classification step, coarse crystals are removed from the barium titanate crystals, and BT nanocrystals of appropriate size are recovered.

[BTナノ結晶を含む粉末を得る工程]
上記の洗浄工程および/または分級工程の後、風乾等により上澄み液中の分散媒を除去し、BTナノ結晶の粉末を得てもよい。このとき、粉末に含まれるBTナノ結晶の表面には有機カルボン酸の残留分がある程度被着している。BTナノ結晶は、分散媒に分散させた状態で保管するよりも粉末状にして保管する方が、省スペース化、取り扱い易さ(管理し易さ)、およびコスト等の面で有利である。
[Step of obtaining powder containing BT nanocrystals]
After the above washing step and/or classification step, the dispersion medium in the supernatant may be removed by air drying or the like to obtain BT nanocrystal powder. At this time, the residual organic carboxylic acid adheres to the surface of the BT nanocrystals contained in the powder to some extent. Storing BT nanocrystals in powder form is more advantageous than storing them dispersed in a dispersion medium in terms of space saving, ease of handling (easiness of management), cost, and the like.

本発明の一実施形態に係る製造方法(BTナノ結晶を含む粉末の製造方法)は、以下の(1)および(2)のうちの少なくとも1つに記載の構成を満たしてもよい。
(1)原料混合物において、バリウムイオンに対する有機カルボン酸のモル比は、0.5以上であり、0.8以上であってもよい。当該モル比は、2.0以下であり、1.6以下であってもよい。当該モル比は、0.5以上で1.6以下であってもよく、0.8以上で2.0以下であってもよく、0.8以上で1.6以下であってもよい。
(2)原料混合物において、バリウムイオンに対する水酸化物イオンのモル比は、3.4より大きく、3.8以上であってもよい。当該モル比は、6.0以下であり、5.3以下であってもよい。当該モル比は、3.4より大きく5.3以下であってもよく、3.8以上で6.0以下であってもよく、3.8以上で5.3以下であってもよい。
A manufacturing method according to an embodiment of the present invention (a method for manufacturing a powder containing BT nanocrystals) may satisfy at least one of the following (1) and (2).
(1) In the raw material mixture, the molar ratio of organic carboxylic acid to barium ions is 0.5 or more, and may be 0.8 or more. The molar ratio is 2.0 or less, and may be 1.6 or less. The molar ratio may be 0.5 or more and 1.6 or less, 0.8 or more and 2.0 or less, or 0.8 or more and 1.6 or less.
(2) In the raw material mixture, the molar ratio of hydroxide ions to barium ions is greater than 3.4 and may be 3.8 or more. The molar ratio is 6.0 or less, and may be 5.3 or less. The molar ratio may be greater than 3.4 and no greater than 5.3, may be no less than 3.8 and no greater than 6.0, or may be no less than 3.8 and no greater than 5.3.

[実施例]
以下、本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
《実施例1》
(原料混合物の調製工程)
容量300mLのポリテトラフルオロエチレン製ビーカーに、四塩化チタン水溶液7gと、イオン交換水50gと、水酸化バリウム八水和物6gとを投入し、3分間撹拌した。このようにして、チタン源である四塩化チタンおよびバリウム源である水酸化バリウムを含む水溶液を得た。四塩化チタン水溶液には、大阪チタニウムテクノロジーズ社製の四塩化チタン水溶液(濃度:TiO換算で3.9mol/L)を用いた。水酸化バリウム八水和物には、富士フイルム和光純薬社製の製品コード020-00242(試薬特級)を用いた。
[Example]
Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to the following examples.
<<Example 1>>
(Preparation step of raw material mixture)
7 g of titanium tetrachloride aqueous solution, 50 g of ion-exchanged water, and 6 g of barium hydroxide octahydrate were put into a 300 mL polytetrafluoroethylene beaker and stirred for 3 minutes. Thus, an aqueous solution containing titanium tetrachloride as a titanium source and barium hydroxide as a barium source was obtained. A titanium tetrachloride aqueous solution (concentration: 3.9 mol/L in terms of TiO 2 ) manufactured by Osaka Titanium Technologies Co., Ltd. was used as the titanium tetrachloride aqueous solution. As barium hydroxide octahydrate, product code 020-00242 (reagent special grade) manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used.

チタン源およびバリウム源を含む水溶液を撹拌しながら、当該水溶液に、7.5M水酸化ナトリウム水溶液15.8mLと、オレイン酸5.9mLとを、この順に加え、5分間撹拌した。水酸化ナトリウムには、富士フイルム和光純薬社製の製品コード198-13765(試薬特級)を用いた。オレイン酸には、ミヨシ油脂社製の製品名PM500を用いた。このようにして、原料混合物を調製した。原料混合物中に含まれるBaとTiのモル比は、1:1であった。 While stirring the aqueous solution containing the titanium source and the barium source, 15.8 mL of a 7.5 M sodium hydroxide aqueous solution and 5.9 mL of oleic acid were added in this order to the aqueous solution and stirred for 5 minutes. As sodium hydroxide, product code 198-13765 (reagent special grade) manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used. As oleic acid, PM500 (trade name) manufactured by Miyoshi Oil Co., Ltd. was used. Thus, a raw material mixture was prepared. The molar ratio of Ba and Ti contained in the raw material mixture was 1:1.

原料混合物中のBaイオンおよびチタンの濃度は、それぞれ0.25mol/Lであった。原料混合物中の水酸化ナトリウムの濃度は、1.63mol/Lであった。原料混合物中のオレイン酸の濃度は、0.20mol/Lであった。原料混合物中の水酸化物イオンの濃度は、1.01mol/Lであった。原料混合物において、(オレイン酸/Baイオン)のモル比は、0.80であった。原料混合物において、(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比は、4.04であった。 The concentrations of Ba ions and titanium in the raw material mixture were each 0.25 mol/L. The concentration of sodium hydroxide in the raw material mixture was 1.63 mol/L. The concentration of oleic acid in the raw material mixture was 0.20 mol/L. The hydroxide ion concentration in the raw material mixture was 1.01 mol/L. In the raw material mixture, the (oleic acid/Ba ion) molar ratio was 0.80. In the raw material mixture, the molar ratio of (hydroxide ions/Ba ions) was 4.04.

(原料混合物の加熱工程)
上記で調製した原料混合物を、容量100mLのPTFE製容器(三愛科学社製、HUT-100)に移し、ホットスターラー反応分解装置(三愛科学社製、アルミブロック:RDV-TMS-100およびホットスターラー:HHE-19G-U)を用いて撹拌しながら加熱した。撹拌は回転数536rpmで行い、加熱温度は230℃とし、加熱時間は24時間とした。このようにして、水中でチタン酸バリウムを合成した。すなわち、BTナノ結晶を得た。
(Heating process of raw material mixture)
The raw material mixture prepared above is transferred to a 100 mL PTFE container (manufactured by Sanai Kagaku, HUT-100), and a hot stirrer reaction decomposition device (manufactured by Sanai Kagaku, aluminum block: RDV-TMS-100 and hot stirrer: HHE-19G-U) and heated with stirring. Stirring was performed at a rotation speed of 536 rpm, the heating temperature was 230° C., and the heating time was 24 hours. Thus, barium titanate was synthesized in water. That is, BT nanocrystals were obtained.

(BTナノ結晶の洗浄工程)
加熱工程で得られたBTナノ結晶をエタノールに分散させて洗浄した。
具体的には、水熱反応後の反応液(BTナノ結晶を含む水)にエタノールを20mL加え、これを遠沈管に移し、遠沈管を50℃~70℃で温度制御された温浴中で5分間静置することで加熱した後、遠沈管を振ることで撹拌し、反応液をエタノールに分散させた。遠沈管をテーブルトップラボ遠心機(Sigma社製、3-16L)にセットし、遠心加速度2500Gで遠心分離を10秒間行い、上澄み液を全量除去し、沈殿物を得た(工程(a))。
(BT nanocrystal washing process)
The BT nanocrystals obtained in the heating step were dispersed in ethanol and washed.
Specifically, 20 mL of ethanol was added to the reaction solution (water containing BT nanocrystals) after the hydrothermal reaction, which was transferred to a centrifuge tube, and the centrifuge tube was placed in a hot bath whose temperature was controlled at 50°C to 70°C. After heating by standing still for 1 minute, the reaction liquid was dispersed in ethanol by shaking the centrifuge tube. The centrifuge tube was set in a tabletop laboratory centrifuge (manufactured by Sigma, 3-16L), centrifuged at a centrifugal acceleration of 2500 G for 10 seconds, and the entire supernatant was removed to obtain a precipitate (step (a)). .

次に、遠沈管内の沈殿物にエタノールを40mL加えた後、上記と同様に加熱および撹拌を行い、沈殿物をエタノールに分散させた。その後、上記と同様に遠心分離を行い、上澄み液を全量除去し、沈殿物を得た(工程(b))。工程(b)を2回行った。 Next, after adding 40 mL of ethanol to the sediment in the centrifuge tube, the mixture was heated and stirred in the same manner as above to disperse the sediment in ethanol. Thereafter, centrifugation was performed in the same manner as described above, and the entire amount of the supernatant was removed to obtain a precipitate (step (b)). Step (b) was performed twice.

(BTナノ結晶を含む粉末を得る工程)
洗浄工程の後、BTナノ結晶の分散液を蒸発皿に移し、ドラフト内で一晩風乾させ、BTナノ結晶を含む粉末を得た。
(Step of obtaining powder containing BT nanocrystals)
After the washing step, the dispersion of BT nanocrystals was transferred to an evaporating dish and air-dried overnight in a fume hood to obtain a powder containing BT nanocrystals.

《実施例2および比較例4》
非晶質水酸化チタンを、以下の方法により作製した。
四塩化チタン水溶液(大阪チタニウムテクノロジーズ社製、濃度:TiO換算で3.9mol/L)の7.4mLに水74mLを加えた後、温度36℃で撹拌しながら7.5M水酸化ナトリウム水溶液9.5mLを加え、さらに5分間撹拌した。このようにして、四塩化チタンを加水分解させて、沈殿物を得た。水酸化ナトリウムには、富士フイルム和光純薬社製の製品コード198-13765(試薬特級)を用いた。得られた沈殿物を濾過し、これを濾液の電導度が5mS/m以下になるまで純水で洗浄した。このようにして非晶質水酸化チタンを得た。得られた非晶質水酸化チタンのXRDパターンは、図1中のa1に示す。
<<Example 2 and Comparative Example 4>>
Amorphous titanium hydroxide was produced by the following method.
After adding 74 mL of water to 7.4 mL of titanium tetrachloride aqueous solution (manufactured by Osaka Titanium Technologies, concentration: 3.9 mol / L in terms of TiO 2 ), stirring at a temperature of 36 ° C., 7.5 M sodium hydroxide aqueous solution 9 0.5 mL was added and stirred for an additional 5 minutes. Thus, titanium tetrachloride was hydrolyzed to obtain a precipitate. As sodium hydroxide, product code 198-13765 (reagent special grade) manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used. The obtained precipitate was filtered and washed with pure water until the conductivity of the filtrate became 5 mS/m or less. Amorphous titanium hydroxide was thus obtained. The XRD pattern of the obtained amorphous titanium hydroxide is shown in a1 in FIG.

非晶質水酸化チタンを水に分散させ、非晶質水酸化チタンを含むスラリー(濃度:Ti換算で0.52mol/L)を得た。原料混合物の調製工程において、四塩化チタン水溶液の代わりに非晶質水酸化チタンを含むスラリーを用いた。 Amorphous titanium hydroxide was dispersed in water to obtain a slurry containing amorphous titanium hydroxide (concentration: 0.52 mol/L in terms of Ti). In the raw material mixture preparation step, a slurry containing amorphous titanium hydroxide was used instead of the titanium tetrachloride aqueous solution.

また、原料混合物の調製工程において、チタン源およびバリウム源を含む水溶液に加える水酸化ナトリウムの量を変えて、原料混合物中の水酸化ナトリウムの濃度を、それぞれ表1に示す値とした。原料混合物中の水酸化物イオンの濃度および(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比は、表1に示す値であった。
上記以外、実施例1と同様の方法によりBTナノ結晶を含む粉末を作製した。
In addition, in the raw material mixture preparation step, the amount of sodium hydroxide added to the aqueous solution containing the titanium source and the barium source was varied to set the concentrations of sodium hydroxide in the raw material mixture to the values shown in Table 1, respectively. Table 1 shows the concentration of hydroxide ions and the molar ratio of (hydroxide ions/Ba ions) in the raw material mixture.
A powder containing BT nanocrystals was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

Figure 0007156576000001
Figure 0007156576000001

《実施例3および比較例2、3、5》
原料混合物の調製工程において、水酸化ナトリウムおよびオレイン酸の投入量を変えて、原料混合物中の水酸化ナトリウムおよびオレイン酸の濃度を、それぞれ表1に示す値とした。原料混合物中の水酸化物イオンの濃度、(オレイン酸/Baイオン)および(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比は、表1に示す値であった。
上記以外、実施例1と同様の方法によりBTナノ結晶を含む粉末を作製した。
<<Example 3 and Comparative Examples 2, 3 and 5>>
In the preparation process of the raw material mixture, the amounts of sodium hydroxide and oleic acid added were varied to set the concentrations of sodium hydroxide and oleic acid in the raw material mixture to the values shown in Table 1, respectively. Table 1 shows the concentration of hydroxide ions in the raw material mixture, and the molar ratios of (oleic acid/Ba ions) and (hydroxide ions/Ba ions).
A powder containing BT nanocrystals was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

《比較例1》
原料混合物の調製工程において、四塩化チタン水溶液の代わりにチタニウムビス(アンモニウムラクテート)ジヒドロキシド(TALH)水溶液を用いた。
<<Comparative example 1>>
In the raw material mixture preparation step, a titanium bis(ammonium lactate) dihydroxide (TALH) aqueous solution was used instead of the titanium tetrachloride aqueous solution.

また、水酸化ナトリウムの投入量を変えて、原料混合物中の水酸化ナトリウムの濃度を、表1に示す値とした。原料混合物中の水酸化物イオンの濃度および(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比は、表1に示す値であった。
上記以外、実施例1と同様の方法によりBTナノ結晶を含む粉末を作製した。
Further, the concentration of sodium hydroxide in the raw material mixture was adjusted to the values shown in Table 1 by changing the amount of sodium hydroxide added. Table 1 shows the concentration of hydroxide ions and the molar ratio of (hydroxide ions/Ba ions) in the raw material mixture.
A powder containing BT nanocrystals was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

《比較例6》
原料混合物の調製工程において、水酸化バリウム八水和物(バリウム源)および非晶質水酸化チタンを含むスラリー(チタン源)の投入量を変えて、原料混合物中のBaイオンおよびチタンの濃度を、それぞれ表1に示す値とした。
<<Comparative Example 6>>
In the raw material mixture preparation step, the amounts of the slurry containing barium hydroxide octahydrate (barium source) and amorphous titanium hydroxide (titanium source) are varied to adjust the concentrations of Ba ions and titanium in the raw material mixture. , and the values shown in Table 1, respectively.

また、原料混合物の調製工程において、水酸化ナトリウムおよびオレイン酸の投入量を変えて、原料混合物中の水酸化ナトリウムおよびオレイン酸の濃度を、それぞれ表1に示す値とした。原料混合物中の水酸化物イオンの濃度、(オレイン酸/Baイオン)および(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比は、表1に示す値であった。
上記以外、比較例4と同様の方法によりBTナノ結晶を含む粉末を作製した。
Also, in the raw material mixture preparation process, the amounts of sodium hydroxide and oleic acid added were varied to set the concentrations of sodium hydroxide and oleic acid in the raw material mixture to the values shown in Table 1, respectively. Table 1 shows the concentration of hydroxide ions in the raw material mixture, and the molar ratios of (oleic acid/Ba ions) and (hydroxide ions/Ba ions).
A powder containing BT nanocrystals was produced in the same manner as in Comparative Example 4 except for the above.

《比較例7》
結晶性水酸化チタンを、以下の方法により作製した。
四塩化チタン水溶液(大阪チタニウムテクノロジーズ社製、TiO換算で3.9mol/L)の6.8mLに水74.4mLを加えた後、温度60℃で撹拌しながら7.5M水酸化ナトリウム水溶液を8.8mL加え、さらに5分間撹拌した。このようにして、四塩化チタンを加水分解させて沈殿物を得た。水酸化ナトリウムには、富士フイルム和光純薬社製の製品コード198-13765(試薬特級)を用いた。得られた沈殿物を濾過し、濾液の電導度が5mS/m以下になるまで純水で洗浄した。このようにして結晶性水酸化チタンを得た。得られた結晶性水酸化チタンのXRDパターンを図2中のb1に示す。
<<Comparative Example 7>>
Crystalline titanium hydroxide was prepared by the following method.
After adding 74.4 mL of water to 6.8 mL of an aqueous titanium tetrachloride solution (manufactured by Osaka Titanium Technologies Co., Ltd., 3.9 mol/L in terms of TiO 2 ), a 7.5 M sodium hydroxide aqueous solution was added while stirring at a temperature of 60 ° C. 8.8 mL was added and stirred for an additional 5 minutes. Thus, titanium tetrachloride was hydrolyzed to obtain a precipitate. As sodium hydroxide, product code 198-13765 (reagent special grade) manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used. The obtained precipitate was filtered and washed with pure water until the conductivity of the filtrate became 5 mS/m or less. Crystalline titanium hydroxide was thus obtained. The XRD pattern of the obtained crystalline titanium hydroxide is shown in b1 in FIG.

結晶性水酸化チタンを水に分散させ、結晶性水酸化チタンを含むスラリー(濃度:Ti換算で0.52mol/L)を得た。原料混合物の調製工程において、四塩化チタン水溶液の代わりに結晶性水酸化チタンを含むスラリーを用いた。 Crystalline titanium hydroxide was dispersed in water to obtain a slurry containing crystalline titanium hydroxide (concentration: 0.52 mol/L in terms of Ti). In the step of preparing the raw material mixture, a slurry containing crystalline titanium hydroxide was used instead of the titanium tetrachloride aqueous solution.

また、原料混合物の調製工程において、水酸化ナトリウムおよびオレイン酸の投入量を変えて、原料混合物中の水酸化ナトリウムおよびオレイン酸の濃度を、それぞれ表1に示す値とした。原料混合物中の水酸化物イオンの濃度、(オレイン酸/Baイオン)および(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比は、表1に示す値であった。
上記以外、実施例1と同様の方法によりBTナノ結晶を含む粉末を作製した。
Also, in the raw material mixture preparation process, the amounts of sodium hydroxide and oleic acid added were varied to set the concentrations of sodium hydroxide and oleic acid in the raw material mixture to the values shown in Table 1, respectively. Table 1 shows the concentration of hydroxide ions in the raw material mixture, and the molar ratios of (oleic acid/Ba ions) and (hydroxide ions/Ba ions).
A powder containing BT nanocrystals was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

[評価]
上記で得られた実施例の各粉末についてXRD測定を行い、チタン酸バリウム単相であることを確認した。また、上記で得られた実施例および比較例の各粉末について、それぞれ、以下の評価を行った。既述の方法(上記(i)~(iv)の手順)により、平均円相当径Ldおよび円相当径の変動係数を求めた。
[evaluation]
XRD measurement was performed on each powder of the examples obtained above, and it was confirmed that the barium titanate single phase was present. In addition, the following evaluations were performed for each of the powders of Examples and Comparative Examples obtained above. The average equivalent circle diameter Ld and the coefficient of variation of the equivalent circle diameter were determined by the method described above (procedures (i) to (iv) above).

なお、上記(iii)の画像処理については、画像解析ソフト(三谷商事社製、WinROOF2015)を用いて、粉末試料のTEM画像について、以下の手順で処理を行った。
粉末試料のTEM像を上記の画像解析ソフトで読み込み、スケールのキャリブレーションを行った。具体的には、「マニュアルキャリブレーション」機能を用い、TEM像の分析条件欄に記載されているスケールバーの長さを図り、実寸値と対応させた。次に、長方形ROIにより、上記のTEM像の下方に表示されている分析条件欄を除く全ての領域を選択し、選択領域の切り抜きを行い、結晶粒子に関する画像領域を抽出した。次に、TEM像のコントラストを強調するため、「明るさ・コントラスト」機能を用い、コントラスト値を60とした。次に、輝度を平均化するため、メディアン処理を行った。メディアン処理は、「フィルタ」機能を用い、フィルタサイズを9×9ピクセルとした。次に、TEM像における結晶粒子と背景との境界を強調するため、鮮鋭化処理を行った。鮮鋭化処理は、「エッジ」機能を用い、フィルタサイズを7×7ピクセルとした。さらに、上記処理後の画像について、輝度ヒストグラムを元に、輝度範囲の指定による二値化処理を行った。閾値の下限は0に設定し、閾値の上限はヒストグラムのピークトップに設定した。閾値設定後、二値化処理が不十分な個所については、ペンツールを使用して若干の修正を行った。
For the image processing (iii) above, image analysis software (WinROOF2015, manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.) was used to process the TEM image of the powder sample according to the following procedure.
A TEM image of the powder sample was read with the above image analysis software, and scale calibration was performed. Specifically, using the "manual calibration" function, the length of the scale bar described in the analysis conditions column of the TEM image was measured and matched with the actual size value. Next, the rectangular ROI was used to select the entire area except for the analysis condition column displayed below the TEM image, and the selected area was clipped to extract the image area related to the crystal grains. Next, in order to emphasize the contrast of the TEM image, the "brightness/contrast" function was used and the contrast value was set to 60. Next, median processing was performed to average the brightness. For median processing, the "filter" function was used with a filter size of 9x9 pixels. Next, sharpening processing was performed in order to emphasize the boundary between the crystal grains and the background in the TEM image. The sharpening process used the "edge" function with a filter size of 7x7 pixels. Furthermore, the image after the above processing was binarized by specifying a luminance range based on the luminance histogram. The lower threshold was set to 0 and the upper threshold was set to the peak top of the histogram. After setting the threshold value, some corrections were made using the pen tool for areas where the binarization process was insufficient.

平均円相当径Ldを求める過程で用いた粉末試料のTEM画像を図2~11に示す。図2~4は、実施例1~3の粉末試料のTEM画像を示す。図5~11は、比較例1~7の粉末試料のTEM画像を示す。 TEM images of powder samples used in the process of determining the average equivalent circle diameter Ld are shown in FIGS. Figures 2-4 show TEM images of the powder samples of Examples 1-3. 5-11 show TEM images of the powder samples of Comparative Examples 1-7.

また、既述の方法により、結晶子径Lc、平均粒子径Lp、およびBTナノ結晶のBa/Tiモル比、BTナノ結晶表面の有機カルボン酸(オレイン酸)の被着量を求めた。 Also, the crystallite size Lc, the average particle size Lp, the Ba/Ti molar ratio of the BT nanocrystals, and the deposition amount of the organic carboxylic acid (oleic acid) on the BT nanocrystal surfaces were determined by the methods described above.

実施例1~3および比較例1~7のBTナノ結晶を含む粉末の評価結果を表2に示す。表2の粉末の分散性に関して、○は分散性が優れていることを表し、×は分散性が低いことを表す。 The evaluation results of the powders containing BT nanocrystals of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-7 are shown in Table 2. Regarding the dispersibility of the powder in Table 2, ◯ indicates that the dispersibility is excellent, and x indicates that the dispersibility is low.

Figure 0007156576000002
Figure 0007156576000002

実施例1~3では、平均円相当径Ldおよび結晶子径Lcが12nm以下であり、平均粒子径Lpが18nm以下であった。また、凝集度(Lp/Ld)が2未満であり、結晶化度(Lc/Ld)が0.9以上であった。このように、実施例1~3では、微細でありながら、高結晶であり、かつ、優れた分散性を有するBTナノ結晶の粉末が得られた。このような粉末をMLCCの共材に用いる場合、微細な電極材料を均質に被覆することができ、MLCCの小型化および信頼性の向上に有利である。また、このような粉末を樹脂に添加する場合、高透明性を有し、屈折率や誘電率に優れるフィルムを得ることができる。 In Examples 1 to 3, the average equivalent circle diameter Ld and the crystallite diameter Lc were 12 nm or less, and the average particle diameter Lp was 18 nm or less. In addition, the degree of aggregation (Lp/Ld) was less than 2, and the degree of crystallinity (Lc/Ld) was 0.9 or more. As described above, in Examples 1 to 3, powders of BT nanocrystals that were fine, highly crystalline, and had excellent dispersibility were obtained. When such a powder is used as a common material for an MLCC, it is possible to uniformly coat the fine electrode material, which is advantageous for downsizing and improving the reliability of the MLCC. Moreover, when such a powder is added to a resin, a film having high transparency and excellent refractive index and dielectric constant can be obtained.

比較例1~7はいずれも、平均粒子径Lpが非常に大きく、凝集度が2を大きく超えており、低分散性の粉末が得られた。チタン源にTALHを用いた比較例1では、平均円相当径Ldおよび結晶子径Lcが実施例3と同程度であったが、円相当径の変動係数が20%を超えており、結晶サイズのばらつきが大きな粉末が得られた。また、平均粒子径Lpも234.9nmと非常に大きく、粉末の分散性も低かった。 In all of Comparative Examples 1 to 7, the average particle size Lp was very large, the degree of aggregation greatly exceeded 2, and powders with low dispersibility were obtained. In Comparative Example 1 using TALH as the titanium source, the average equivalent circle diameter Ld and the crystallite diameter Lc were comparable to those in Example 3, but the coefficient of variation of the equivalent circle diameter exceeded 20%, and the crystal size A powder with a large variation in . Also, the average particle size Lp was as large as 234.9 nm, and the dispersibility of the powder was low.

比較例2、6では、結晶化度が0.9未満であり、低結晶性のBT粒子が得られた。これは、比較例2では(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比が3.4未満であり、比較例6では(オレイン酸/Baイオン)のモル比が2を超えているため、反応性が低下したことによるものと考えられる。 In Comparative Examples 2 and 6, BT particles with a crystallinity of less than 0.9 and low crystallinity were obtained. This is because the molar ratio of (hydroxide ion/Ba ion) is less than 3.4 in Comparative Example 2, and the molar ratio of (oleic acid/Ba ion) is greater than 2 in Comparative Example 6. This is thought to be due to the deterioration of the

比較例4、5では、結晶化度が0.9を超えており、平均円相当径Ldが比較例1と同程度であるが、円相当径の変動係数がさらに増大した。これは、比較例4では(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比が6を超えており、比較例5では(オレイン酸/Baイオン)のモル比が0.5未満であるため、反応性が高く、粗大な結晶粒子が生成したことによるものと考えられる。 In Comparative Examples 4 and 5, the degree of crystallinity exceeded 0.9, and the average equivalent circle diameter Ld was about the same as in Comparative Example 1, but the coefficient of variation of the equivalent circle diameter was further increased. This is because the molar ratio of (hydroxide ion/Ba ion) exceeds 6 in Comparative Example 4, and the molar ratio of (oleic acid/Ba ion) in Comparative Example 5 is less than 0.5. This is thought to be due to the formation of coarse crystal grains with high toughness.

比較例3では、平均円相当径Ldおよび結晶子径Lcのいずれも30nmを超えた。また、結晶のBa/Tiモル比が0.95を大きく下回っていることから、結晶中にチタン酸バリウム以外の化合物が含まれているものと考えられる。 In Comparative Example 3, both the average equivalent circle diameter Ld and the crystallite diameter Lc exceeded 30 nm. Moreover, since the Ba/Ti molar ratio of the crystal is much lower than 0.95, it is considered that the crystal contains compounds other than barium titanate.

比較例3では、(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比が3.4を大きく下回っており、反応性が著しく低下した。また、(オレイン酸/Baイオン)のモル比が0.5を下回っており、水熱反応時にBaイオンの多くがオレイン酸との反応に寄与できなかった。よって、未反応のBaイオンが多く残留し、洗浄工程で取り除かれた。このため、結晶のBa/Tiモル比が非常に小さくなったものと考えられる。 In Comparative Example 3, the (hydroxide ion/Ba ion) molar ratio was much lower than 3.4, and the reactivity was remarkably lowered. In addition, the (oleic acid/Ba ion) molar ratio was less than 0.5, and most of the Ba ions could not contribute to the reaction with oleic acid during the hydrothermal reaction. Therefore, many unreacted Ba ions remained and were removed in the washing process. For this reason, it is considered that the Ba/Ti molar ratio of the crystal became very small.

比較例7では、(水酸化物イオン/Baイオン)のモル比が3.4超、6.0以下および(オレイン酸/Baイオン)のモル比が0.5以上、2.0以下の範囲内であったが、チタン源に結晶性水酸化チタンを用いたため、平均円相当径Ldおよび結晶子径Lcが20nmよりも大きくなり、分散性も低下した。 In Comparative Example 7, the (hydroxide ion/Ba ion) molar ratio is more than 3.4 and 6.0 or less, and the (oleic acid/Ba ion) molar ratio is in the range of 0.5 or more and 2.0 or less. However, since crystalline titanium hydroxide was used as the titanium source, the average equivalent circle diameter Ld and the crystallite diameter Lc were larger than 20 nm, and the dispersibility was also lowered.

本発明に係るチタン酸バリウムナノ結晶は、積層コンデンサ等の電子デバイスに有用である。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
The barium titanate nanocrystals according to the present invention are useful for electronic devices such as multilayer capacitors.
While the invention has been described in terms of presently preferred embodiments, such disclosure is not to be construed in a limiting sense. Various alterations and modifications will no doubt become apparent to those skilled in the art to which the invention pertains after reading the above disclosure. Therefore, the appended claims are to be interpreted as covering all variations and modifications without departing from the true spirit and scope of the invention.

Claims (9)

チタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末であって、
前記粉末の透過型電子顕微鏡による像を用いて求められる前記粉末の平均円相当径Ldが、12nm以下であり、
前記粉末のX線回折測定で得られるX線回折パターンにおける前記ナノ結晶の(111)面に対応する回折ピークの半値全幅を用いてScherrerの式により求められる前記ナノ結晶の結晶子径Lcが、12nm以下であり、
前記ナノ結晶の表面に有機カルボン酸が被着しており、
前記粉末を非極性の分散媒中に分散させて動的光散乱法により求められる前記粉末の平均粒子径Lpが、18nm以下であり、
前記分散媒は、粘度が0.567mPa・sのトルエンである、 チタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末。
A powder comprising barium titanate nanocrystals,
The average equivalent circle diameter Ld of the powder obtained using a transmission electron microscope image of the powder is 12 nm or less,
The crystallite diameter Lc of the nanocrystal obtained by Scherrer's equation using the full width at half maximum of the diffraction peak corresponding to the (111) plane of the nanocrystal in the X-ray diffraction pattern obtained by X-ray diffraction measurement of the powder is 12 nm or less,
The surface of the nanocrystal is coated with an organic carboxylic acid,
The powder has an average particle size Lp of 18 nm or less, which is obtained by a dynamic light scattering method by dispersing the powder in a nonpolar dispersion medium.the law of nature,
The dispersion medium is toluene with a viscosity of 0.567 mPa s. A powder containing barium titanate nanocrystals.
前記平均円相当径Ldを求める過程で測定される前記ナノ結晶の円相当径の変動係数が、20%以下である、請求項1に記載のチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末。 2. The powder containing barium titanate nanocrystals according to claim 1, wherein the variation coefficient of the equivalent circle diameter of the nanocrystals measured in the process of obtaining the average equivalent circle diameter Ld is 20% or less. 前記ナノ結晶において、チタンに対するバリウムのモル比:Ba/Tiが、0.95以上、1.1以下であり、
前記ナノ結晶は、チタン酸バリウムの単相で構成されている、請求項1または2に記載のチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末。
In the nanocrystal, the molar ratio of barium to titanium: Ba/Ti is 0.95 or more and 1.1 or less,
Powder comprising barium titanate nanocrystals according to claim 1 or 2, wherein said nanocrystals consist of a single phase of barium titanate.
前記有機カルボン酸は、オレイン酸を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末。 A powder comprising barium titanate nanocrystals according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic carboxylic acid comprises oleic acid. 前記粉末において、前記有機カルボン酸の被着量は、前記粉末の全体に対して、15質量%以上、25質量%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末。 The barium titanate according to any one of claims 1 to 4, wherein the powder has a coating amount of the organic carboxylic acid of 15% by mass or more and 25% by mass or less with respect to the entire powder. Powder containing nanocrystals. バリウムを含む水溶性の化合物と、チタンを含む化合物と、有機カルボン酸と、アルカリ成分と、水と、を含む原料混合物を得る調製工程と、
前記原料混合物を加熱し、チタン酸バリウムナノ結晶を得る加熱工程と、
を含み、
前記チタンを含む化合物は、四塩化チタンおよび非晶質水酸化チタンからなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記原料混合物において、バリウムイオンに対する前記有機カルボン酸のモル比は、0.5以上、2.0以下であり、かつ、バリウムイオンに対する水酸化物イオンのモル比は、3.4超、6.0以下である、チタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末の製造方法。
a preparation step of obtaining a raw material mixture containing a water-soluble compound containing barium, a compound containing titanium, an organic carboxylic acid, an alkaline component, and water;
a heating step of heating the raw material mixture to obtain barium titanate nanocrystals;
including
The compound containing titanium includes at least one selected from the group consisting of titanium tetrachloride and amorphous titanium hydroxide,
6. In the raw material mixture, the molar ratio of the organic carboxylic acid to barium ions is 0.5 or more and 2.0 or less, and the molar ratio of hydroxide ions to barium ions is more than 3.4. A method for producing a powder containing barium titanate nanocrystals that is 0 or less.
前記バリウムを含む水溶性の化合物は、水酸化バリウムおよび塩化バリウムからなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項6に記載のチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末の製造方法。 7. The method for producing a powder containing barium titanate nanocrystals according to claim 6, wherein the water-soluble compound containing barium comprises at least one selected from the group consisting of barium hydroxide and barium chloride. 前記有機カルボン酸は、オレイン酸を含む、請求項6または7に記載のチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末の製造方法。 The method for producing a powder containing barium titanate nanocrystals according to claim 6 or 7, wherein the organic carboxylic acid contains oleic acid. 更に、前記加熱工程の後、前記ナノ結晶をアルコールに分散させて洗浄する洗浄工程を含む、請求項6~8のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムナノ結晶を含む粉末の製造方法。 The method for producing a powder containing barium titanate nanocrystals according to any one of claims 6 to 8, further comprising a washing step of dispersing and washing the nanocrystals in alcohol after the heating step.
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