JP7254319B2 - Manufacturing method of porous rutile titania particles - Google Patents

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Description

本発明は、多孔質ルチル型チタニア粒子及びその製法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to porous rutile titania particles and a method for producing the same.

従来、チタニアは、塗料、顔料、化粧品、触媒及び触媒担体などに広く使用されている。また、多孔質チタニア粒子についてもいくつか報告されている(例えば特許文献1~3など)。特許文献1には、結晶子径が300Å以下のアナターゼ型超微結晶が凝集した球形粒子から成る球形多孔質アナターゼ型チタニア微粒子が開示されている。特許文献2には、一次粒子径が5~30nmのチタニアのナノ粒子の集合により形成される平均粒子径が0.5~2.0μmで比表面積が100m2/g以上の多孔質チタニア粒子が開示されている。特許文献2の多孔質チタニア粒子は、800℃の焼成ではアナターゼの結晶型が完全に保持され、1000℃で焼成しても一部しかルチルへ転移しないものである。特許文献3には、平均粒子径が0.1~5μm、細孔直径のピークが5~50nm、細孔容積が0.05~0.3cm3/gの化粧料用チタニア顔料が開示されている。特許文献3には、チタニア顔料の焼成温度が600℃より高い場合、ルチル型チタニアが一部生成して形状が変わるため望ましくないと説明されている。Titania has been widely used in paints, pigments, cosmetics, catalysts and catalyst carriers. In addition, several reports have been made on porous titania particles (for example, Patent Documents 1 to 3, etc.). Patent Document 1 discloses spherical porous anatase-titania fine particles composed of spherical particles in which anatase-type ultrafine crystals having a crystallite diameter of 300 Å or less are aggregated. Patent Document 2 describes porous titania particles having an average particle diameter of 0.5 to 2.0 μm and a specific surface area of 100 m 2 /g or more, formed by aggregation of titania nanoparticles having a primary particle diameter of 5 to 30 nm. disclosed. In the porous titania particles of Patent Document 2, the crystal form of anatase is completely retained when fired at 800°C, and only a portion of the anatase transitions to rutile even when fired at 1000°C. Patent Document 3 discloses a titania pigment for cosmetics having an average particle size of 0.1 to 5 μm, a pore diameter peak of 5 to 50 nm, and a pore volume of 0.05 to 0.3 cm 3 /g. there is Patent Document 3 explains that if the baking temperature of the titania pigment is higher than 600° C., rutile-type titania is partially formed and changes its shape, which is undesirable.

一方、特許文献4には、中空酸化チタン粒子であって、結晶形がルチルであり、平均粒子径が0.31μm、平均細孔径が28.3nm、細孔容積が0.024cm3/gであることが記載されている。また、非特許文献1には、非晶質のチタニア粒子を焼成温度900℃で処理するとすべてルチルになり、その細孔容積が1.33×10-73/g(0.133cm3/g)となることが記載されている。On the other hand, Patent Document 4 describes hollow titanium oxide particles having a crystal form of rutile, an average particle diameter of 0.31 μm, an average pore diameter of 28.3 nm, and a pore volume of 0.024 cm 3 /g. Something is stated. Also, in Non-Patent Document 1, when amorphous titania particles are treated at a sintering temperature of 900° C., they all become rutile, and the pore volume is 1.33×10 −7 m 3 /g (0.133 cm 3 / g).

特開平4-367512号公報JP-A-4-367512 特開2007-230824号公報JP 2007-230824 A 特開2013-28563号公報JP 2013-28563 A 特開2017-114721号公報JP 2017-114721 A

J. Mater. Sci.,Vol.37, No.7,pp.1455-1460, 2002J. Mater. Sci., Vol.37, No.7, pp.1455-1460, 2002

しかしながら、特許文献1~3には、主な結晶型がルチルである多孔質チタニア粒子については記載がない。特許文献4には、中空酸化チタン粒子が記載されているものの、化学成分を含浸可能な多孔質チタニア粒子については記載がない。中空酸化チタン粒子は強度が弱く、使用時に破砕する可能性がある。非特許文献1には、ルチル型チタニア粒子の凝集体の性質については記載されているものの、個々のチタニア粒子の性質については不明である。 However, Patent Documents 1 to 3 do not describe porous titania particles whose main crystal form is rutile. Although Patent Document 4 describes hollow titanium oxide particles, it does not describe porous titania particles that can be impregnated with chemical components. Hollow titanium oxide particles are weak in strength and may be crushed during use. Although Non-Patent Document 1 describes the properties of aggregates of rutile-type titania particles, the properties of individual titania particles are unknown.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、主な結晶型がルチルであり有効成分を担持可能な多孔質ルチル型チタニア粒子を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the main object of the present invention is to provide porous rutile-type titania particles whose main crystal form is rutile and which can carry an active ingredient.

本発明の多孔質ルチル型チタニア粒子は、平均粒径が0.5μm以上で、表面に多数の孔を有し、空隙率が10%以上で、ルチル化率が95%以上のものである。 The porous rutile-type titania particles of the present invention have an average particle size of 0.5 μm or more, a large number of pores on the surface, a porosity of 10% or more, and a rutilization rate of 95% or more.

この多孔質ルチル型チタニア粒子は、表面に多数の孔を有し、空隙率が10%以上である。そのため、有効成分(例えばヒアルロン酸や酵素等の機能性成分)を担持させることができる。また、この多孔質ルチル型チタニア粒子は、主な結晶型がルチル型である。ルチル型は、アナターゼ型に比べて光触媒機能が低いため、生体への影響が少ない。したがって、この多孔質ルチル型チタニア粒子は、例えば有効成分を孔に担持して皮膚に適用する化粧品等への利用が期待される。 The porous rutile titania particles have a large number of pores on the surface and a porosity of 10% or more. Therefore, active ingredients (for example, functional ingredients such as hyaluronic acid and enzymes) can be supported. Moreover, the main crystal type of the porous rutile-type titania particles is the rutile type. Since the rutile type has a lower photocatalytic function than the anatase type, it has less effect on living organisms. Therefore, the porous rutile-type titania particles are expected to be used for cosmetics, etc., in which an active ingredient is carried in the pores and applied to the skin.

実験例1の多孔質ルチル型チタニア粒子のSEM画像の写真。1 is a photograph of an SEM image of porous rutile-type titania particles of Experimental Example 1. FIG.

本実施形態の多孔質ルチル型チタニア粒子は、表面に多数の孔を有している。粒子表面に多数の孔を有することは、例えば多孔質ルチル型チタニア粒子の5000倍のSEM画像を観察することにより容易に認識することができる。 The porous rutile titania particles of this embodiment have a large number of pores on the surface. Having a large number of pores on the particle surface can be easily recognized, for example, by observing an SEM image of the porous rutile titania particles at a magnification of 5,000.

本実施形態の多孔質ルチル型チタニア粒子は、平均粒径が0.5μm以上で、空隙率が10%以上で、ルチル化率が95%以上のものである。空隙率が10%以上であれば、比較的多くの有効成分を担持することができる。また、ルチル化率が高いと空隙率が下がる傾向にあるが、ルチル化率が100%であっても後述する製法を採用すれば空隙率を10%以上にすることができる。本実施形態の多孔質ルチル型チタニア粒子は、空隙率が10%以上70%以下であることが好ましく、10%以上50%以下であることがより好ましい。強度を考慮すると、空隙率は35%以下であることが好ましい。ルチル化率は98%以上であることが好ましい。 The porous rutile-type titania particles of this embodiment have an average particle size of 0.5 μm or more, a porosity of 10% or more, and a rutilization rate of 95% or more. If the porosity is 10% or more, a relatively large amount of active ingredients can be supported. Further, when the rutilization rate is high, the porosity tends to decrease, but even if the rutilization rate is 100%, the porosity can be increased to 10% or more by adopting the manufacturing method described later. The porosity of the porous rutile-type titania particles of the present embodiment is preferably 10% or more and 70% or less, more preferably 10% or more and 50% or less. Considering the strength, the porosity is preferably 35% or less. The rutilization rate is preferably 98% or more.

本実施形態の多孔質ルチル型チタニア粒子は、特に限定するものではないが、平均粒径が0.5μm以上30μm以下(好ましくは0.5μm以上10μm以下)で、窒素吸着法で測定した細孔分布におけるピークが30nm以上200nm以下の範囲にあることが好ましい。また、比表面積は1m2/g以上であることが好ましく、10m2/g以上であることがより好ましい。細孔容積は0.027cm3/g以上であることが好ましく、0.25cm3/g以上であることがより好ましい。この多孔質ルチル型チタニア粒子は、細孔分布におけるピークが30nm以上100nm以下の範囲と、80nm以上200nm以下の範囲にそれぞれ1つずつ有していてもよい。The porous rutile titania particles of the present embodiment are not particularly limited, but have an average particle size of 0.5 μm or more and 30 μm or less (preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less), and pores measured by a nitrogen adsorption method It is preferable that the peak in the distribution is in the range of 30 nm or more and 200 nm or less. Also, the specific surface area is preferably 1 m 2 /g or more, more preferably 10 m 2 /g or more. The pore volume is preferably 0.027 cm 3 /g or more, more preferably 0.25 cm 3 /g or more. The porous rutile-type titania particles may have one peak in the pore distribution range of 30 nm to 100 nm and one peak in the range of 80 nm to 200 nm.

本実施形態の多孔質ルチル型チタニア粒子は、例えば以下の製造例によって製造される。但し、多孔質ルチル型チタニア粒子は、以下の製造例以外の方法で製造しても構わない。 The porous rutile-type titania particles of the present embodiment are produced, for example, by the following production examples. However, the porous rutile-type titania particles may be produced by methods other than the following production examples.

[製造例]
この製造例は、(a)所定の液体に溶解する可溶性粒子と、チタン(IV)アルコキシドと、キレート剤と、相分離剤と、無機塩とを含み、可溶性粒子が分散した分散液を攪拌下にゲル化する工程と、(b)得られたゲルからキレート剤を除去する工程と、(c)キレート剤を除去した後のゲルを800℃以上1000℃以下の焼成温度で1次焼成したあと所定の液体に浸漬し、可溶性粒子を所定の液体に溶解させることにより、可溶性粒子が除去された1次焼成粒子を得る工程と、(d)可溶性粒子が除去された1次焼成粒子を700℃以上900℃以下の焼成温度で2次焼成することにより、多孔質ルチル型チタニア粒子を得る工程と、を含むものである。
[Manufacturing example]
In this production example, (a) a dispersion containing soluble particles that are soluble in a predetermined liquid, a titanium (IV) alkoxide, a chelating agent, a phase separation agent, and an inorganic salt, and in which the soluble particles are dispersed is stirred. (b) removing the chelating agent from the obtained gel; and (c) after removing the chelating agent and first baking the gel at a baking temperature of 800° C. or higher and 1000° C. or lower. (d) obtaining primary fired particles from which the soluble particles have been removed by immersing them in a predetermined liquid to dissolve the soluble particles in the predetermined liquid; and a step of secondary firing at a firing temperature of 900° C. or less to obtain porous rutile-type titania particles.

・工程a:ゲル化工程
可溶性粒子としては、所定の液体に溶解する粒子を用いる。所定の液体としては、例えばアルカリ溶液などが挙げられる。その場合、可溶性粒子としては、アルカリ溶液に溶解する粒子を用いる。そのような粒子としては、例えばシリカ粒子やケイ酸塩粒子(ケイ酸ガラス粒子等)などが挙げられる。シリカ粒子は、チタニア粒子内の細孔を形成するために用いられるものであり、粒径としては、7~500nmが好ましく、20~300nmがより好ましく、30~200nmが更に好ましい。シリカ粒子には親水性のものと疎水性のものとがあり、どちらを採用してもよい。シリカ粒子としては、例えば日本触媒製のシーホスター(登録商標)KE-S10、KE-P10、日本アエロジル製の商品名NAX-50などが挙げられる。可溶性粒子の使用量は、チタン(IV)アルコキシドに対して重量比で2~50%であることが好ましく、5~40%であることがより好ましい。
- Step a: Gelation step Particles that dissolve in a predetermined liquid are used as the soluble particles. Examples of the predetermined liquid include an alkaline solution and the like. In that case, particles that dissolve in an alkaline solution are used as the soluble particles. Examples of such particles include silica particles and silicate particles (silicate glass particles, etc.). Silica particles are used to form pores in titania particles, and the particle size is preferably 7 to 500 nm, more preferably 20 to 300 nm, even more preferably 30 to 200 nm. Silica particles include hydrophilic ones and hydrophobic ones, and either one may be used. Examples of silica particles include Seahoster (registered trademark) KE-S10 and KE-P10 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., trade name NAX-50 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., and the like. The amount of soluble particles used is preferably 2 to 50% by weight, more preferably 5 to 40%, relative to titanium (IV) alkoxide.

チタン(IV)アルコキシドとしては、例えばチタン(IV)メトキシド、チタン(IV)エトキシド、チタン(IV)n-プロポキシド、チタン(IV)イソプロポキシド、チタン(IV)n-ブトキシド、チタン(IV)イソブトキシド、チタン(IV)sec-ブトキシド、チタン(IV)tert-ブトキシドなどが挙げられる。このうち、チタン(IV)n-プロポキシド、チタン(IV)イソプロポキシドが好ましい。 Examples of titanium (IV) alkoxides include titanium (IV) methoxide, titanium (IV) ethoxide, titanium (IV) n-propoxide, titanium (IV) isopropoxide, titanium (IV) n-butoxide, and titanium (IV). isobutoxide, titanium (IV) sec-butoxide, titanium (IV) tert-butoxide and the like. Among these, titanium (IV) n-propoxide and titanium (IV) isopropoxide are preferred.

キレート剤としては、チタンイオンに配位可能で且つ加水分解したあと脱炭酸するものが好ましく、例えばβ-ケトエステルなどが挙げられる。β-ケトエステルとしては、例えばアセト酢酸エチルなどのアセト酢酸アルキルなどが挙げられる。キレート剤の使用量は、チタン(IV)アルコキシドに対してモル比で0.1~2.0であることが好ましく、0.5~1.5であることがより好ましい。 As the chelating agent, those capable of coordinating with titanium ions and decarboxylating after hydrolysis are preferred, and examples thereof include β-ketoesters. Examples of β-ketoesters include alkyl acetoacetates such as ethyl acetoacetate. The molar ratio of the chelating agent to titanium (IV) alkoxide is preferably 0.1 to 2.0, more preferably 0.5 to 1.5.

相分離剤とは、一次細孔を形成するための添加物質であり、ゾル-ゲル反応における相分離を誘起させる物質である。一般的にスピノーダル分解を生じさせる相分離剤としては、例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのセロソルブ類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどエステル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールなどのグリコール類などを挙げることができる。本実施形態の多孔質ルチル型チタニア粒子の形成に対しては、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングルコールが好ましく、分子量としては400以上500000以下が好ましく、1000以上100000以下がより好ましい。ポリアルキレングルコールは分子量の多寡によってポリアルキレンオキシドと称されることもあるが、本明細書ではこれらを総称としてポリアルキレングリコールと呼ぶこととする。相分離剤の分子量と添加量を調整することにより、粒子径を制御することができる。相分離剤は一種類だけでなく複数種類を併用してもよい。相分離剤の使用量は、チタン(IV)アルコキシドに対して重量比で1~300%であることが好ましく、5~200%であることがより好ましい。 A phase separation agent is an additive substance for forming primary pores and a substance that induces phase separation in a sol-gel reaction. Phase separation agents that generally cause spinodal decomposition include, for example, cellosolves such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve, esters such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and triethylene glycol. , glycols such as diethylene glycol. Polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol are preferable for forming the porous rutile titania particles of the present embodiment, and the molecular weight is preferably 400 to 500,000, more preferably 1,000 to 100,000. Polyalkylene glycols are sometimes referred to as polyalkylene oxides depending on their molecular weight, but in the present specification, they are collectively referred to as polyalkylene glycols. The particle size can be controlled by adjusting the molecular weight and addition amount of the phase separation agent. A phase separation agent may use not only one type but also multiple types together. The amount of the phase separation agent used is preferably 1 to 300% by weight, more preferably 5 to 200%, relative to the titanium (IV) alkoxide.

無機塩としては、強酸の共役塩基を含む塩が好ましい。強酸の共役塩基としては、例えば硝酸イオン、ハロゲンイオンなどが挙げられる。こうした無機塩としては、例えば硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウムなどが挙げられる。なお、強酸の共役塩基は、チタン原子が求核反応に曝されるのを防止するブロック剤として機能する。無機塩の使用量は、チタン(IV)アルコキシドに対してモル比で 0.005~0.5であることが好ましく、0.01~0.3であることがより好ましい。 As the inorganic salt, a salt containing a conjugate base of a strong acid is preferred. Conjugate bases of strong acids include, for example, nitrate ions and halogen ions. Such inorganic salts include, for example, ammonium nitrate, ammonium chloride, ammonium bromide, ammonium iodide, and the like. Note that the conjugate base of the strong acid functions as a blocking agent to prevent exposure of the titanium atoms to nucleophilic reactions. The amount of the inorganic salt to be used is preferably 0.005 to 0.5, more preferably 0.01 to 0.3 in molar ratio to titanium (IV) alkoxide.

ゲル化は、例えばキレート剤と相分離剤とチタン(IV)アルコキシドとを溶媒に溶解した混合溶液に可溶性粒子を分散させた分散液に、無機塩の水溶液を滴下混合し、攪拌下にゲル化させる。その後、適宜な時間放置することによりゲル化を完了させる。攪拌するのは反応系を均質にするためである。あるいは、キレート剤と可溶性粒子と溶媒とをポットミルに入れて粉砕し、必要に応じて分級したあと、相分離剤を加え、更にチタン(IV)アルコキシドを加えてキレート化し、そこへ無機塩の水溶液を滴下混合し、攪拌下にゲル化させてもよい。溶媒としては、特に限定するものではないが、例えばアルコール系溶媒、エステル系溶媒、グリコール系溶媒などが挙げられる。可溶性粒子を分散させた分散液に無機塩の水溶液を滴下すると、可溶性粒子が分散したチタニアゾルが得られる。滴下するときの分散液の温度やチタニアゾルを放置するときのチタニアゾルの温度は、適宜設定すればよく、例えば室温でもよいし、30~80℃に加温してもよい。チタニアゾルがゲル化すると、相分離が生じて固液が分離して三次元網目構造を形成するチタニア骨格(固相)と網目部分(液相)になり、更に網目が大きくなって個々のチタニア粒子に分離すると考えられる。このとき、チタニア粒子の表面には、可溶性粒子が付着した状態になっている。すなわち、1つの可溶性粒子をみたとき、一部がチタニア粒子の表面に埋まり、残りがチタニア粒子の表面に露出した状態になっている。可溶性粒子に使用するシリカなどは微細なため凝集しやすいので、単一粒子ではなく凝集体の一部がチタニア粒子の表面に埋まった状態になることがある。攪拌方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、撹拌子(マグネティックスターラーバーなど)を用いる方式のほか、撹拌羽根を用いる方式や振動を用いる方式などが挙げられる。 Gelation is performed by, for example, adding an aqueous solution of an inorganic salt dropwise to a dispersion obtained by dispersing soluble particles in a mixed solution of a chelating agent, a phase separation agent, and a titanium (IV) alkoxide dissolved in a solvent, and gelling the mixture while stirring. Let After that, it is allowed to stand for an appropriate time to complete gelation. Stirring is for homogenizing the reaction system. Alternatively, a chelating agent, soluble particles and a solvent are placed in a pot mill, pulverized, and classified if necessary, a phase separating agent is added, titanium (IV) alkoxide is added to chelate, and an aqueous solution of an inorganic salt is added thereto. may be added dropwise and gelled under stirring. Examples of the solvent include, but are not particularly limited to, alcohol solvents, ester solvents, glycol solvents, and the like. A titania sol in which the soluble particles are dispersed is obtained by dropping an aqueous solution of an inorganic salt into the dispersion in which the soluble particles are dispersed. The temperature of the dispersion when the titania sol is dropped and the temperature of the titania sol when the titania sol is allowed to stand may be appropriately set. When the titania sol gels, phase separation occurs and solid-liquid separates to form a titania skeleton (solid phase) and a network portion (liquid phase) forming a three-dimensional network structure. is considered to separate into At this time, soluble particles are attached to the surface of the titania particles. That is, when looking at one soluble particle, part of it is buried in the surface of the titania particle and the rest is exposed on the surface of the titania particle. Silica and the like used for the soluble particles are fine and tend to aggregate, so instead of single particles, a part of the aggregates may be buried on the surface of the titania particles. The stirring method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a stirrer (such as a magnetic stirrer bar), a method using a stirring blade, and a method using vibration.

・工程b:キレート剤除去工程
得られたゲルからキレート剤を除去する。キレート剤としてβ-ケトエステルを用いた場合には、アルコール-水混合液を用いてキレート剤を除去する。この工程では、β-ケトエステルが加水分解したあと脱炭酸が起こるためガスが発生する。そのため、この工程は、容器を密閉せず開放した状態で行うことが好ましい。なお、得られたゲルを直ちに水に浸漬すると、キレート剤の分解による炭酸ガスが急激に発生してクラックが生じるため好ましくない。キレート剤を除去することにより、得られたゲルのチタニアはアモルファスから結晶(例えばアナターゼ型結晶)に変化すると考えられる。
- Process b: Chelating agent removal process A chelating agent is removed from the obtained gel. If a β-ketoester is used as the chelating agent, an alcohol-water mixture is used to remove the chelating agent. In this step, gas is generated due to hydrolysis of the β-ketoester followed by decarboxylation. Therefore, it is preferable to perform this step while the container is open without being sealed. If the obtained gel is immediately immersed in water, carbon dioxide is rapidly generated due to the decomposition of the chelating agent, resulting in cracks, which is not preferable. By removing the chelating agent, titania in the resulting gel is believed to change from amorphous to crystalline (eg, anatase crystals).

・工程c:1次焼成工程及び可溶性粒子除去工程
キレート剤を除去した後のゲルを800℃以上1000℃以下の焼成温度で1次焼成したあと所定の液体に浸漬し、可溶性粒子を所定の液体に溶解させることにより、可溶性粒子が除去された1次焼成粒子を得る。焼成温度は800℃以上1000℃以下の範囲に設定されるため、ゲル内に残存していた有機化合物(例えばキレート剤)はほとんど焼失する。焼成温度が1000℃を超えると、ルチル化率は高くなるものの空隙率が低くなりすぎるため好ましくない。焼成温度が800℃未満だと、空隙率は高くなるもののルチル化率が低くなりすぎるため好ましくない。焼成時、可溶性粒子はチタニア粒子同士の焼結を防ぐ役割を果たすと推定される。また、焼成時、一旦アナターゼ型が生成したあと、多孔質を維持しつつルチル型に転移する。ルチル型になっても可溶性粒子が粒径拡大を阻害するため、ルチル型チタニア粒子に細孔が残存するものと推定される。焼成時間は、適宜設定すればよいが、例えば2時間以上10時間以下としてもよい。焼成後、可溶性粒子を所定の液体に溶解させて除去することにより、ピットを備えた1次焼成粒子が得られる。ピットは、1次焼成粒子の表面に付着していた可溶性粒子が溶解して除去されたあとの部分であり、最終的に多孔質ルチル型チタニア粒子の細孔になる。
- Step c: primary firing step and soluble particle removal step The gel after removing the chelating agent is first fired at a firing temperature of 800°C or higher and 1000°C or lower, and then immersed in a predetermined liquid to remove the soluble particles from the predetermined liquid. to obtain primary fired particles from which soluble particles have been removed. Since the firing temperature is set in the range of 800° C. or more and 1000° C. or less, most of the organic compounds (for example, chelating agent) remaining in the gel are burned off. If the firing temperature exceeds 1000° C., the porosity becomes too low although the rutilization ratio increases, which is not preferable. If the firing temperature is lower than 800° C., the porosity increases, but the rutilization rate becomes too low, which is not preferable. It is presumed that the soluble particles play a role in preventing sintering of the titania particles during firing. Also, during firing, after the anatase type is once generated, it transitions to the rutile type while maintaining the porosity. It is presumed that pores remain in the rutile-type titania particles because the soluble particles inhibit particle size enlargement even when the rutile-type titania particles are formed. The firing time may be appropriately set, and may be, for example, 2 hours or more and 10 hours or less. After sintering, the soluble particles are dissolved in a predetermined liquid and removed to obtain primary sintered particles having pits. The pits are the portions after the soluble particles adhering to the surface of the primary fired particles are dissolved and removed, and finally become pores of the porous rutile titania particles.

・工程d:2次焼成工程
可溶性粒子が除去された1次焼成粒子を、700℃以上900℃以下の焼成温度で2次焼成することにより、多孔質ルチル型チタニア粒子を得る。2次焼成前に、必要に応じて粉砕や分級を行ってもよい。工程cの1次焼成では、一旦アナターゼ型が生成したあと、多孔質を維持しつつルチル型に転移するが、ルチル型への転位は十分に進行しない。その理由として、ゲル中に含まれる可溶性粒子がルチル型への転位を阻害していることが考えられる。そのため、工程dでは、可溶性粒子が除去された1次焼成粒子を700℃以上900℃以下の焼成温度で2次焼成する。この段階では1次焼成粒子中に可溶性粒子が含まれていないため、ルチル型への転移がスムーズに進行する。焼成温度が900℃を超えると、ルチル化率は高くなるものの空隙率が低くなりすぎるため好ましくない。焼成温度が700℃未満だと、空隙率は高くなるもののルチル化率が低くなりすぎるため好ましくない。
Step d: Secondary firing step The primary fired particles from which the soluble particles have been removed are subjected to secondary firing at a firing temperature of 700°C or higher and 900°C or lower to obtain porous rutile titania particles. Before the secondary firing, pulverization and classification may be performed as necessary. In the primary baking of step c, once the anatase form is produced, it transitions to the rutile form while maintaining its porosity, but the transition to the rutile form does not proceed sufficiently. A possible reason for this is that the soluble particles contained in the gel inhibit the transition to the rutile type. Therefore, in step d, the primary fired particles from which the soluble particles have been removed are secondary fired at a firing temperature of 700° C. or higher and 900° C. or lower. At this stage, the primary sintered particles do not contain soluble particles, so the transition to the rutile type proceeds smoothly. If the firing temperature exceeds 900° C., the porosity becomes too low although the rutile rate increases, which is not preferable. If the firing temperature is lower than 700° C., the porosity increases, but the rutilization rate becomes too low, which is not preferable.

以上説明した本実施形態の多孔質ルチル型チタニア粒子は、表面に多数の孔を有し、平均粒径が0.5μm以上で、空隙率が10%以上である。そのため、有効成分(例えばヒアルロン酸や酵素等の機能性成分)を担持させることができる。また、この多孔質ルチル型チタニア粒子は、主な結晶型がルチル型である。ルチル型は、アナターゼ型に比べて光触媒機能が低いため、生体への影響が少ない。したがって、この多孔質ルチル型チタニア粒子は、例えば有効成分を孔に担持して皮膚に適用する化粧品等への利用が期待される。なお、細孔は、表面の凹みであってもよいし、表面から内部に延びていてもよい。 The porous rutile-type titania particles of this embodiment described above have a large number of pores on the surface, an average particle size of 0.5 μm or more, and a porosity of 10% or more. Therefore, active ingredients (for example, functional ingredients such as hyaluronic acid and enzymes) can be supported. Moreover, the main crystal type of the porous rutile-type titania particles is the rutile type. Since the rutile type has a lower photocatalytic function than the anatase type, it has less effect on living organisms. Therefore, the porous rutile-type titania particles are expected to be used for cosmetics, etc., in which an active ingredient is carried in the pores and applied to the skin. The pores may be depressions on the surface, or may extend inward from the surface.

また、上述した多孔質ルチル型チタニア粒子の製法によれば、1次焼成粒子の表面に付着した可溶性粒子を除去することによりピットを備えた1次焼成粒子を得たあと、その1次焼成粒子を更に2次焼成することにより、ルチル化率が非常に高く且つ空隙率も比較的高い多孔質ルチル型チタニア粒子を得ることができる。 Further, according to the method for producing porous rutile-type titania particles described above, after obtaining the primary fired particles having pits by removing the soluble particles adhering to the surface of the primary fired particles, the primary fired particles By further secondary firing, porous rutile-type titania particles having a very high rutile ratio and a relatively high porosity can be obtained.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、工程(a)~(d)を含む製造例を示したが、工程(d)つまり2次焼成工程を省略してもよい。その場合、工程(c)では、キレート剤を除去した後のゲルを950℃以上1050℃以下の焼成温度で焼成するのが好ましい。 For example, in the above-described embodiment, a production example including steps (a) to (d) was shown, but step (d), that is, the secondary firing step may be omitted. In that case, in step (c), it is preferable to bake the gel after removing the chelating agent at a baking temperature of 950° C. or more and 1050° C. or less.

[実験例1]
以下のようにして多孔質ルチル型チタニア粒子を作製した。
・ゲル化工程
1-プロパノール(東京化成製)2.0gと、アセト酢酸エチル(東京化成製)2.58gと、可溶性粒子としての親水性シリカ粒子(日本触媒製、シーホスター(登録商標)KE-P10、粒径約100nm)1.0gとをポットミルに入れ、20時間粉砕した。続いて、粉砕後の混合液に相分離剤としての分子量2000のポリエチレングリコール(PEG2000,アルドリッチ製)1.1gを加え、60℃で30分攪拌し、その後液温を40℃まで下げた。そこへチタン(IV)プロポキシド(アルドリッチ製)5.04gを加え、40℃で30分攪拌してキレート化反応を行った。続いて、スターラーで十分に撹拌しながら1Mの硝酸アンモニウム水溶液1mLを40℃で滴下し、ゲル化後60℃で24時間放置し相分離を行った。
[Experimental example 1]
Porous rutile-type titania particles were produced as follows.
・ Gelation process 1-propanol (manufactured by Tokyo Kasei) 2.0 g, ethyl acetoacetate (manufactured by Tokyo Kasei) 2.58 g, and hydrophilic silica particles as soluble particles (Nippon Shokubai, Seahoster (registered trademark) KE- 1.0 g of P10 (particle size: about 100 nm) was placed in a pot mill and pulverized for 20 hours. Subsequently, 1.1 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 2000 (PEG2000, manufactured by Aldrich) was added as a phase separation agent to the mixed liquid after pulverization, and the mixture was stirred at 60°C for 30 minutes, and then the liquid temperature was lowered to 40°C. 5.04 g of titanium (IV) propoxide (manufactured by Aldrich) was added thereto and stirred at 40° C. for 30 minutes for chelation reaction. Subsequently, 1 mL of 1 M ammonium nitrate aqueous solution was added dropwise at 40° C. while sufficiently stirring with a stirrer, and after gelation, the mixture was allowed to stand at 60° C. for 24 hours for phase separation.

・キレート剤除去工程
ゲル化を終了した容器に、エチルアルコール:水(質量比)が1:1の溶液を容器一杯に入れ、常温で6時間静置した後にその溶液を廃棄した。続いて、水を容器一杯に入れ、常温で18時間浸漬した。この工程では、キレート剤であるアセト酢酸エチルが加水分解されてアセト酢酸になり、そのアセト酢酸が速やかに脱炭酸してアセトンと炭酸ガスが生成した。続いて、キレート剤を除去した後のゲルから水を留去した後、70℃で24時間加熱することによりゲルを乾燥させた。
- Chelating Agent Removal Step A solution of ethyl alcohol:water (mass ratio) of 1:1 was put in a container that had finished gelation, and the solution was discarded after standing at room temperature for 6 hours. Subsequently, the container was filled with water and immersed at room temperature for 18 hours. In this step, the chelating agent ethyl acetoacetate was hydrolyzed to acetoacetic acid, and the acetoacetic acid was rapidly decarboxylated to produce acetone and carbon dioxide gas. Subsequently, water was distilled off from the gel after removing the chelating agent, and the gel was dried by heating at 70° C. for 24 hours.

・1次焼成工程及びシリカ粒子除去工程
十分に乾燥したゲルを、毎分1℃の昇温速度で800℃まで昇温した後、その温度で2時間保持して1次焼成を行った。1次焼成粒子を1Mの水酸化ナトリウム水溶液43mLに入れ、室温で24時間静置後に水溶液を廃棄し、その後イオン交換水で数回洗浄し、1次焼成粒子の表面からシリカ粒子を溶解除去した。シリカ粒子が除去された1次焼成粒子を、100℃で24時間、真空乾燥した。
- Primary firing step and silica particle removal step A sufficiently dried gel was heated to 800°C at a rate of temperature increase of 1°C per minute, and then held at that temperature for 2 hours to perform primary firing. The primary fired particles were placed in 43 mL of a 1 M sodium hydroxide aqueous solution, allowed to stand at room temperature for 24 hours, the aqueous solution was discarded, and then washed several times with ion-exchanged water to dissolve and remove the silica particles from the surfaces of the primary fired particles. . The primary fired particles from which the silica particles were removed were vacuum-dried at 100° C. for 24 hours.

・2次焼成工程
乾燥後の1次焼成粒子を、毎分1℃の昇温速度で700℃まで昇温した後、その温度で2時間保持して2次焼成を行った。得られた2次焼成粒子のSEM画像(5000倍)の写真を図1に示す。図1から、得られた2次焼成粒子は表面に多数の孔を有していることがわかる。
-Secondary calcination process The dried, primarily calcined particles were heated to 700°C at a rate of temperature increase of 1°C per minute, and then held at that temperature for 2 hours for secondary calcination. FIG. 1 shows a photograph of an SEM image (5000 times) of the obtained secondary fired particles. From FIG. 1, it can be seen that the obtained secondary fired particles have a large number of pores on the surface.

得られた1次焼成粒子及び2次焼成粒子のルチル化率をXRD(RIR法)で測定したところ、それぞれ31%、95%であった。また、1次焼成粒子及び2次焼成粒子の空隙率は、それぞれ32%、31%であった。空隙率(%)は、2.5nmから200nmまでの範囲でBET法比表面積測定により求めた細孔容積(cm3/g)を、二酸化チタンの比重を4として換算することにより求めた。それらの結果を表1に示す。また、2次焼成粒子のSEM画像(5000倍)を観察したところ、図1に示すように、表面に多数の孔が生成していることが確認された。2次焼成粒子の平均粒径は、6.5μmであった。平均粒径は、レーザー回折式粒子径分布測定器により測定した。2次焼成粒子の強度は、250MPaであった。強度は、JIS R 1639-5に準拠して圧縮試験により測定した。強度は、2枚の平板に粒子を挟み、平板に荷重を掛けることにより粒子を破壊させ、その破壊時の荷重から以下の算出式を用いて求めた。また、強度算出に用いた2次焼成粒子の粒径dは、強度測定を行った個々の2次焼成粒子の長径d1と短径d2の平均値(d=(d1+d2)/2)とした。
Cs=2.48×P/(πd2
(Cs:強度、P:破壊荷重、d:測定粒子の短径と長径の平均粒径)
The rutilization rates of the obtained primary fired particles and secondary fired particles were measured by XRD (RIR method) and found to be 31% and 95%, respectively. Moreover, the porosities of the primary fired particles and the secondary fired particles were 32% and 31%, respectively. The porosity (%) was determined by converting the pore volume (cm 3 /g) determined by BET specific surface area measurement in the range from 2.5 nm to 200 nm, assuming that the specific gravity of titanium dioxide is 4. Those results are shown in Table 1. Moreover, when the SEM image (5000 times) of the secondary fired particles was observed, it was confirmed that a large number of pores were formed on the surface as shown in FIG. The average particle size of the secondary fired particles was 6.5 μm. The average particle size was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer. The strength of the secondary fired particles was 250 MPa. Strength was measured by a compression test according to JIS R 1639-5. The strength was obtained by sandwiching the particles between two flat plates, breaking the particles by applying a load to the flat plates, and using the following calculation formula from the load at the time of breaking. The particle size d of the secondary fired particles used for strength calculation was the average value (d=(d1+d2)/2) of the major diameter d1 and the minor diameter d2 of the individual secondary fired particles whose strength was measured.
Cs=2.48×P/(πd 2 )
(Cs: strength, P: breaking load, d: average particle diameter of minor and major diameters of measured particles)

[実験例2~28]
実験例2~28について、1次焼成工程及び2次焼成工程の条件を表1に示すように設定した以外は、実験例1と同様にして実験を行った。得られた1次焼成粒子及び2次焼成粒子のルチル化率、空隙率、平均粒径及び強度を実験例1と同様にして求めた。それらの結果を表1に示す。なお、実験例4,8,12,16,20,24,28では2次焼成を行わなかった。また、実験例25~28では実験例1の調合組成を変えることにより2次焼成粒子の平均粒径を小さくした。具体的には、実験例25~28では、ゲル化工程において相分離剤である分子量2000のポリエチレングリコール(PEG2000,アルドリッチ製)を1.6gに変更した以外は、実験例1と同様にして実験を行った(但し、1次焼成工程及び2次焼成工程の条件は表1に示すように設定した)。表1に示すように、実験例1~3,5~7,9~28に関し、平均粒径は0.8μmから6.5μm、強度は250MPaから290MPaであった。
[Experimental Examples 2 to 28]
For Experimental Examples 2 to 28, experiments were conducted in the same manner as in Experimental Example 1, except that the conditions of the primary firing process and the secondary firing process were set as shown in Table 1. The rutile ratio, porosity, average particle diameter and strength of the obtained primary and secondary fired particles were obtained in the same manner as in Experimental Example 1. Those results are shown in Table 1. In Experimental Examples 4, 8, 12, 16, 20, 24, and 28, secondary firing was not performed. Further, in Experimental Examples 25 to 28, the average particle size of the secondary fired particles was reduced by changing the formulation composition of Experimental Example 1. Specifically, in Experimental Examples 25 to 28, experiments were conducted in the same manner as in Experimental Example 1, except that polyethylene glycol having a molecular weight of 2000 (PEG2000, manufactured by Aldrich), which is a phase separation agent in the gelling step, was changed to 1.6 g. (However, the conditions of the primary firing process and the secondary firing process were set as shown in Table 1). As shown in Table 1, for Experimental Examples 1 to 3, 5 to 7, and 9 to 28, the average particle size was 0.8 μm to 6.5 μm, and the strength was 250 MPa to 290 MPa.

Figure 0007254319000001
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[考察]
表1の実験例4に示すように、1次焼成を800℃で2時間という条件で行ったところ、1次焼成粒子のルチル化率は31%とかなり低く、空隙率は32%、平均粒径は6.9μm、強度は150MPaと低強度であった。実験例1~3に示すように、その後の2次焼成を700~900℃で2時間という条件で行ったところ、2次焼成粒子のルチル化率は95%以上と高くなり、空隙率は22~31%と良好な値であり、平均粒径は5.5μm以上であり、強度は250MPa以上と高強度であった。2次焼成を行わなかった実験例4ではルチル化率が極めて低かったが、これは1次焼成の温度が低かったことや1次焼成前の粒子にルチル化を阻害するシリカが付着していたことが原因だと思われる。
[Discussion]
As shown in Experimental Example 4 in Table 1, when the primary firing was performed at 800 ° C. for 2 hours, the rutile rate of the primary fired particles was as low as 31%, the porosity was 32%, and the average particle size was The diameter was 6.9 μm and the strength was 150 MPa, which was low. As shown in Experimental Examples 1 to 3, when the subsequent secondary firing was performed at 700 to 900° C. for 2 hours, the rutile rate of the secondary fired particles was as high as 95% or more, and the porosity was 22. The value was good at ~31%, the average particle size was 5.5 μm or more, and the strength was high at 250 MPa or more. In Experimental Example 4, in which the secondary firing was not performed, the rutilization rate was extremely low. This seems to be the cause.

表1の実験例8に示すように、1次焼成を900℃で2時間という条件で行ったところ、1次焼成粒子のルチル化率は66%と低く、空隙率は27%、平均粒径は6.8μm、強度は210MPaと低強度であった。実験例5~7に示すように、その後の2次焼成を700~900℃で2時間という条件で行ったところ、2次焼成粒子のルチル化率は96%以上と高くなり、空隙率は20~26%と良好な値であり、平均粒径は5.2μm以上であり、強度は250MPa以上と高強度であった。2次焼成を行わなかった実験例8ではルチル化率が低かったが、これは1次焼成の温度が低かったことや1次焼成前の粒子にルチル化を阻害するシリカが付着していたことが原因だと思われる。 As shown in Experimental Example 8 in Table 1, when the primary firing was performed at 900 ° C. for 2 hours, the rutile rate of the primary fired particles was as low as 66%, the porosity was 27%, and the average particle size was was 6.8 μm, and the strength was 210 MPa, which was low. As shown in Experimental Examples 5 to 7, when the subsequent secondary firing was performed at 700 to 900° C. for 2 hours, the rutile rate of the secondary fired particles was as high as 96% or more, and the porosity was 20%. The value was good at ~26%, the average particle size was 5.2 μm or more, and the strength was high at 250 MPa or more. In Experimental Example 8 in which the secondary firing was not performed, the rutilization rate was low. seems to be the cause.

表1の実験例12に示すように、1次焼成を950℃で2時間という条件で行ったところ、1次焼成粒子のルチル化率は95%と高く、空隙率は24%、平均粒径は6.5μm、強度は250MPaと高強度であった。実験例9~11に示すように、その後の2次焼成を700~900℃で2時間という条件で行ったところ、2次焼成粒子のルチル化率は97%以上と高くなり、空隙率は17~23%と良好な値であり、平均粒径は4.0μm以上であり、強度は250MPa以上と高強度であった。 As shown in Experimental Example 12 in Table 1, when the primary firing was performed at 950 ° C. for 2 hours, the primary fired particles had a high rutile rate of 95%, a porosity of 24%, and an average particle size of was 6.5 μm, and the strength was 250 MPa, which was high. As shown in Experimental Examples 9 to 11, when the subsequent secondary firing was performed at 700 to 900° C. for 2 hours, the rutile rate of the secondary fired particles was as high as 97% or more, and the porosity was 17. The value was good at ~23%, the average particle size was 4.0 μm or more, and the strength was high at 250 MPa or more.

表1の実験例16に示すように、1次焼成を1000℃で2時間という条件で行ったところ、1次焼成粒子のルチル化率は98%と高く、空隙率は23%、平均粒径は5.8μm、強度は250MPaと高強度であった。実験例13~15に示すように、その後の2次焼成を700~900℃で2時間という条件で行ったところ、2次焼成粒子のルチル化率は99%以上と高くなり、空隙率は12~22%と良好な値であり、平均粒径は3.4μm以上であり、強度は260MPa以上と高強度であった。 As shown in Experimental Example 16 in Table 1, when the primary firing was performed at 1000 ° C. for 2 hours, the primary fired particles had a high rutile rate of 98%, a porosity of 23%, and an average particle size of was 5.8 μm, and the strength was 250 MPa, which was high. As shown in Experimental Examples 13 to 15, when the subsequent secondary firing was performed at 700 to 900° C. for 2 hours, the rutilization rate of the secondary fired particles was as high as 99% or more, and the porosity was 12. The value was good at ~22%, the average particle size was 3.4 μm or more, and the strength was high at 260 MPa or more.

表1の実験例20に示すように、1次焼成を1050℃で2時間という条件で行ったところ、1次焼成粒子のルチル化率は99%と高く、空隙率は18%、平均粒径は4.6μm、強度は270MPaと高強度であった。実験例17~19に示すように、その後の2次焼成を700~900℃で2時間という条件で行ったところ、2次焼成粒子のルチル化率は99%以上と高くなり、空隙率は10~17%と良好な値であり、平均粒径は2.5μm以上であり、強度は260MPa以上と高強度であった。 As shown in Experimental Example 20 in Table 1, when the primary firing was performed at 1050 ° C. for 2 hours, the rutile rate of the primary fired particles was as high as 99%, the porosity was 18%, and the average particle size was was 4.6 μm, and the strength was 270 MPa, which was high. As shown in Experimental Examples 17 to 19, when the subsequent secondary firing was performed at 700 to 900° C. for 2 hours, the rutile rate of the secondary fired particles was as high as 99% or more, and the porosity was 10. The value was good at ~17%, the average particle size was 2.5 μm or more, and the strength was high at 260 MPa or more.

表1の実験例24に示すように、1次焼成を950℃で10時間という条件で行ったところ、1次焼成粒子のルチル化率は96%と高く、空隙率は25%、平均粒径は5.5μm、強度は275MPaと高強度であった。実験例21~23に示すように、その後の2次焼成を700~900℃で2時間という条件で行ったところ、2次焼成粒子のルチル化率は97%以上と高くなり、空隙率は18~24%と良好な値であり、平均粒径は3.7μm以上であり、強度は250MPa以上と高強度であった。 As shown in Experimental Example 24 in Table 1, when the primary firing was performed at 950 ° C. for 10 hours, the primary fired particles had a high rutile rate of 96%, a porosity of 25%, and an average particle size of was 5.5 μm, and the strength was 275 MPa, which was high. As shown in Experimental Examples 21 to 23, when the subsequent secondary firing was performed at 700 to 900° C. for 2 hours, the rutilization rate of the secondary fired particles was as high as 97% or more, and the porosity was 18. The value was good at ~24%, the average particle size was 3.7 μm or more, and the strength was high at 250 MPa or more.

表1の実験例28に示すように、実験例1~24とは異なる調合組成を採用し、1次焼成を1000℃で2時間という条件で行ったところ、1次焼成粒子のルチル化率は96%と高く、空隙率は26%、平均粒径は2.5μm、強度は270MPaと高強度であった。実験例25~27に示すように、その後の2次焼成を700~900℃で2時間という条件で行ったところ、2次焼成粒子のルチル化率は96%以上と高くなり、空隙率は15~23%と良好な値であり、平均粒径は0.8μm以上であり、強度は265MPa以上と高強度であった。 As shown in Experimental Example 28 in Table 1, a formulation composition different from Experimental Examples 1 to 24 was adopted, and the primary firing was performed at 1000 ° C. for 2 hours. It had a high porosity of 96%, a porosity of 26%, an average particle size of 2.5 μm, and a strength of 270 MPa. As shown in Experimental Examples 25 to 27, when the subsequent secondary firing was performed at 700 to 900° C. for 2 hours, the rutilization rate of the secondary fired particles was as high as 96% or more, and the porosity was 15. The value was good at ~23%, the average particle size was 0.8 μm or more, and the strength was high at 265 MPa or more.

上述した実験例とは別に、特許文献4の実施例2の中空酸化チタン粒子を作製し、上述した実験例と同様に強度を測定したところ、120MPa程度という低強度であった。そのため、中空酸化チタン粒子は使用時に破壊する可能性がある。これに対して、上述した実験例1~3,5~7,9~29の焼成粒子は中空ではなかったため250MPa以上の高強度になったと考えられる。 Aside from the experimental example described above, the hollow titanium oxide particles of Example 2 of Patent Document 4 were produced, and the strength was measured in the same manner as in the experimental example described above. Therefore, hollow titanium oxide particles may break during use. On the other hand, the sintered particles of Experimental Examples 1 to 3, 5 to 7, and 9 to 29 were not hollow, so it is considered that they had a high strength of 250 MPa or more.

なお、実験例1~3,5~7,9~28が本発明の実施例に相当し、実験例4,8が比較例に相当する。上述した実施例は本発明を何ら限定するものでないことは言うまでもない。 Experimental Examples 1 to 3, 5 to 7, and 9 to 28 correspond to examples of the present invention, and Experimental Examples 4 and 8 correspond to comparative examples. It goes without saying that the embodiments described above do not limit the invention in any way.

本発明は、特に限定するものではないが、例えば化粧品分野やクロマトグラフィの分野などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, in the fields of cosmetics, chromatography, etc., although it is not particularly limited.

Claims (2)

(a)所定の液体に溶解する可溶性粒子と、チタン(IV)アルコキシドと、キレート剤と、相分離剤と、無機塩とを含み、前記キレート剤の使用量が前記チタン(IV)アルコキシドに対してモル比で0.1~2.0、前記相分離剤の使用量が前記チタン(IV)アルコキシドに対して重量比で1~300%、前記無機塩の使用量がチタン(IV)アルコキシドに対してモル比で0.005~0.5であり、前記可溶性粒子が分散した分散液を攪拌下にゲル化する工程と、
(b)得られたゲルからキレート剤を除去する工程と、
(c)前記キレート剤を除去した後の前記ゲルを800℃以上1000℃以下の焼成温度で1次焼成したあと所定の液体に浸漬し、前記可溶性粒子を前記所定の液体に溶解させることにより、前記可溶性粒子が除去された1次焼成粒子を得る工程と、
(d)前記可溶性粒子が除去された1次焼成粒子を700℃以上900℃以下の焼成温度で2次焼成することにより、多孔質ルチル型チタニア粒子を得る工程と、
を含み、
前記所定の液体は、アルカリ溶液であり、
前記可溶性粒子は、シリカ粒子又はケイ酸塩粒子であり、
前記キレート剤は、β-ケトエステルであり、
前記相分離剤は、セロソルブ類又はグリコール類であり、
前記無機塩は、強酸の共役塩基を含む塩である、
多孔質ルチル型チタニア粒子の製法。
(a) contains soluble particles that dissolve in a predetermined liquid, a titanium (IV) alkoxide, a chelating agent, a phase separation agent, and an inorganic salt, and the amount of the chelating agent used is relative to the titanium (IV) alkoxide the molar ratio is 0.1 to 2.0, the amount of the phase separation agent used is 1 to 300% by weight relative to the titanium (IV) alkoxide, and the amount of the inorganic salt used is relative to the titanium (IV) alkoxide. a step of gelling the dispersion liquid in which the soluble particles are dispersed in a molar ratio of 0.005 to 0.5 with stirring;
(b) removing the chelating agent from the resulting gel;
(c) after removing the chelating agent, the gel is first baked at a baking temperature of 800° C. or higher and 1000° C. or lower, and then immersed in a predetermined liquid to dissolve the soluble particles in the predetermined liquid, a step of obtaining primary fired particles from which the soluble particles have been removed;
(d) obtaining porous rutile-type titania particles by secondarily firing the primary fired particles from which the soluble particles have been removed at a firing temperature of 700° C. or higher and 900° C. or lower;
including
the predetermined liquid is an alkaline solution,
The soluble particles are silica particles or silicate particles,
the chelating agent is a β-ketoester,
The phase separation agent is cellosolves or glycols,
The inorganic salt is a salt containing a conjugate base of a strong acid,
A method for producing porous rutile titania particles.
前記多孔質ルチル型チタニア粒子は、表面に多数の孔を有し、平均粒径が0.5μm以上で、空隙率が10%以上で、ルチル化率が95%以上である、
請求項1に記載の多孔質ルチル型チタニア粒子の製法。
The porous rutile titania particles have a large number of pores on the surface, an average particle size of 0.5 μm or more, a porosity of 10% or more, and a rutilization rate of 95% or more.
A method for producing the porous rutile titania particles according to claim 1 .
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