JP7843569B1 - スピネル型アルミニウム酸化物およびその製造方法 - Google Patents
スピネル型アルミニウム酸化物およびその製造方法Info
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Abstract
【解決手段】(1)結晶系がベーマイトの水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液とを混合する工程、(2)工程(1)の水溶液に水に不溶性の有機溶剤を混合し、水相と有機溶剤相の相分離状態を形成する工程、(3)工程(2)の相分離状態の液全体にせん断をかけることにより、油中水型(W/O)のピッカリングエマルションを形成し、有機溶媒相にスピネル前駆体を作製する工程、(4)せん断をかけた液を静置して、水相と有機溶剤相に相分離させる工程、(5)工程(4)の相分離液から有機溶剤相を取り出す工程、(6)工程(5)の有機溶剤相を乾燥することで、ケーキを得る工程、(7)工程(6)のケーキを700~1200℃で2~8時間焼成する工程、(8)工程(7)で得た焼成物を粉砕する工程を含む。
【選択図】図1
Description
[1]
化学式:MAl2O4(式中、MはNi、Co、Mgのいずれか一つを表す。)を有するスピネル構造をとる化合物を主成分とするスピネル型アルミニウム酸化物であって、前記スピネル型アルミニウム酸化物が、レーザー回折粒度分布計で測定した粒子径のD50が5~500μm、比表面積が10~120m2/gを有することを特徴とするスピネル型アルミニウム酸化物。
[2]
(1)結晶系がベーマイトの水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液とを混合する工程、
(2)工程(1)で得られた水溶液に水に不溶性の有機溶剤を混合し、水相と有機溶剤相の相分離状態を形成する工程、
(3)工程(2)で得られた相分離状態の液全体にせん断をかけることにより、油中水型(W/O)のピッカリングエマルションを形成し、有機溶媒相にスピネル前駆体を作製する工程、
(4)工程(3)でせん断をかけた液を静置して、水相と有機溶剤相に相分離させる工程、
(5)工程(4)の相分離液から有機溶剤相を取り出す工程、
(6)工程(5)で取り出した有機溶剤相を乾燥することで、ケーキを得る工程、
(7)工程(6)で得たケーキを700~1200℃で2~8時間焼成する工程、
(8)工程(7)で得た焼成物を粉砕する工程を含み、
前記工程(1)のNi、Co、Mgのいずれか金属種を含有する水溶液は、Ni、Co、Mgの硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩化物塩のうちの1つ以上を水に溶解したものを用い、その水溶液の添加量は水分散アルミナゾルとNi、Co,Mgいずれかの金属種を含有する水溶液との質量の0.7~20質量%であり、
前記工程(1)の水分散アルミナゾルのAl2O3換算濃度が1~12質量%であり、水分散アルミナゾルの動的光散乱粒度分布計で測定した粒子径のD50が0.005~0.5μmのものを使用し、
前記工程(3)の油中水型のピッカリングエマルションを形成するために有機溶媒相に用いる有機溶媒は、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒またはエステル系溶媒であり、沸点が85~200℃のものを使用し、
前記結晶系がベーマイトの水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比率(B)/(A)=0.2~0.8であり、
得られた粉砕物の主成分が、化学式:MAl2O4(式中、MはNi、Co、Mgのいずれか一つを表す。)を有するスピネル構造をとる化合物であることを特徴とする[1]記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
[3]
工程(1)における水分散アルミナゾルにおけるアルミナの結晶系は、ベーマイトであり、保護分子がグリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、ベタイン、NNアミノベタイン、アルギン酸、グルタミン酸、ギ酸、酢酸から選ばれる1種類以上であることを特徴とする[2]記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
[4]
工程(3)で油中水型のピッカリングエマルションを形成するためにせん断をかける装置としては、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、プロペラミキサー、ホモミキサーまたはディスパ―のいずれかであることを特徴とする[2]または[3」記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
[5]
工程(7)の焼成が、ケーキをアルミナ製るつぼまたはアルミナ製匣鉢に入れて700~1200℃で2~8時間焼成し、焼成環境が大気中、窒素中、真空中で行われる、[2]または[3」記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
[6]
前記工程(3)の油中水型のピッカリングエマルションを形成するために有機溶媒相に用いる有機溶媒は、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒またはエステル系溶媒であり、且つ有機溶媒中の炭素数が4~12の範囲で構成されていることを特徴とする[2]または[3」記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
本明細書中において、数値範囲、具体的には「x~y」はx以上y以下(xおよびyは共に数値を表す。)を表現している。
本発明では、化学式:MAl2O4(式中、MはNi、Co、Mgのいずれか一つを表す。)を有するスピネル構造をとる化合物を主成分とするスピネル型アルミニウム酸化物を提供する。本発明のスピネル型アルミニウム酸化物は比表面積10~120m2/gを示すことを特徴としている。
ピッカリングエマルションとは、水と油の界面に界面活性剤ではなく固体微粒子を吸着させることで乳化する方法、またはその乳化液を指す。界面活性剤不使用で、高い乳化安定性、多様なエマルション形成が可能である特徴を有する。
スピネルは酸化鉱物の一種で、その化学組成はMgAl2O4で結晶系は等軸晶系である。このスピネルの結晶構造をスピネル型構造と呼び、AB2O4の組成を持つ三元系物質(式中、AもBも金属元素を表す。)でよく見られる構造をいう。酸化物だけではなく、硫化物や窒化物でもスピネル構造をとる物質がある。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに9.1質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに9.1質量%の硝酸コバルト水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに3.0質量%の硝酸マグネシウム水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:6質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに9.1質量%の硝酸ニッケル水溶液30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、乳酸ブチル40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層の乳酸ブチル相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がバリンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、乳酸ブチル40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、乳酸ブチル40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中800℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を20mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を20ml混合し、シクロヘキサノン60mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.6である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに8.8質量%の酢酸ニッケル水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を45mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を45ml混合し、シクロヘキサノン10mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.1である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:0.5質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに0.07質量%の硝酸マグネシウム水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに0.5質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.4質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、ヘキサン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。得られた溶液にはせん断をかけなかった。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層のシクロヘキサノン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中600℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:4質量%の保護分子がグリシンの水性アルミナゾル(浅田化学工業株式会社製)を30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液を30ml混合し、流動パラフィン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけることにより、油中水型(W/O)ピッカリングエマルションを形成する。300mlのセパラブルフラスコ内の液を200mlの分液ロートに移し替え、下層の水相を取り除き、上層の流動パラフィン相を100mlのアルミナ製坩堝に移し替え、150℃設定の熱風循環式乾燥機で30分乾燥を行う。乾燥後のアルミナ製坩堝をバッチ式焼成炉にて大気中1000℃で5時間焼成を行う。焼結粉をアルミナ乳鉢で10分すり潰して、酸化物を得た。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
300mlのセパラブルフラスコにAl2O3換算濃度:8.1質量%の硫酸アルミニウム30mlに7.3質量%の硝酸ニッケル水溶液30mlを混合し、シクロヘキサノン40mlを加える。そこにホモジナイザーT10(IKA製)を投入し、18000rpmで1分せん断をかけた。なお当該品を合成するにあたり、水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比(B)/(A)=0.4である。
(1)結晶系がベーマイトの水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液とを混合する工程、
(2)工程(1)で得られた水溶液に水に不溶性の有機溶剤を混合し、水相と有機溶剤相の相分離状態を形成する工程、
(3)工程(2)で得られた相分離状態の液全体にせん断をかけることにより、油中水型(W/O)のピッカリングエマルションを形成し、有機溶媒相にスピネル前駆体を作製する工程、
(4)工程(3)でせん断をかけた液を静置して、水相と有機溶剤相に相分離させる工程、
(5)工程(4)の相分離液から有機溶剤相を取り出す工程、
(6)工程(5)で取り出した有機溶剤相を乾燥することで、ケーキを得る工程、
(7)工程(6)で得たケーキを700~1200℃で2~8時間焼成する工程、
(8)工程(7)で得た焼成物を粉砕する工程を含み、
前記工程(1)のNi、Co、Mgのいずれか金属種を含有する水溶液は、Ni、Co、Mgの硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩化物塩のうちの1つ以上を水に溶解したものを用い、その水溶液の添加量は水分散アルミナゾルとNi、Co,Mgいずれかの金属種を含有する水溶液との質量の0.7~20質量%であり、
前記工程(1)の水分散アルミナゾルのAl2O3換算濃度が1~12質量%であり、水分散アルミナゾルの動的光散乱粒度分布計で測定した粒子径のD50が0.005~0.5μmのものを使用し、
前記工程(3)の油中水型のピッカリングエマルションを形成するために有機溶媒相に用いる有機溶媒は、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒またはエステル系溶媒であり、沸点が85~200℃のものを使用し、
前記結晶系がベーマイトの水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比率(B)/(A)=0.2~0.8であり、
得られた粉砕物の主成分が、化学式:MAl2O4(式中、MはNi、Co、Mgのいずれか一つを表す。)を有するスピネル構造をとる化合物であるスピネル型アルミニウム酸化物を提供できることが確認できた。
工程(1)における水分散アルミナゾルにおけるアルミナの結晶系は、ベーマイトであり、保護分子がグリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、ベタイン、NNアミノベタイン、アルギン酸、グルタミン酸、ギ酸、酢酸から選ばれる1種類以上であることを特徴とする上記のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
Claims (5)
- (1)結晶系がベーマイトの水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液とを混合する工程、
(2)工程(1)で得られた水溶液に水に不溶性の有機溶剤を混合し、水相と有機溶剤相の相分離状態を形成する工程、
(3)工程(2)で得られた相分離状態の液全体にせん断をかけることにより、油中水型(W/O)のピッカリングエマルションを形成し、有機溶媒相にスピネル前駆体を作製する工程、
(4)工程(3)でせん断をかけた液を静置して、水相と有機溶剤相に相分離させる工程、
(5)工程(4)の相分離液から有機溶剤相を取り出す工程、
(6)工程(5)で取り出した有機溶剤相を乾燥することで、ケーキを得る工程、
(7)工程(6)で得たケーキを700~1200℃で2~8時間焼成する工程、
(8)工程(7)で得た焼成物を粉砕する工程を含み、
前記工程(1)のNi、Co、Mgのいずれか金属種を含有する水溶液は、Ni、Co、Mgの硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩化物塩のうちの1つ以上を水に溶解したものを用い、その水溶液の添加量は水分散アルミナゾルとNi、Co,Mgいずれかの金属種を含有する水溶液との質量の0.7~20質量%であり、
前記工程(1)の水分散アルミナゾルのAl2O3換算濃度が1~12質量%であり、水分散アルミナゾルの動的光散乱粒度分布計で測定した粒子径のD50が0.005~0.5μmのものを使用し、
前記工程(3)の油中水型のピッカリングエマルションを形成するために有機溶媒相に用いる有機溶媒は、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒またはエステル系溶媒であり、沸点が85~200℃のものを使用し、
前記結晶系がベーマイトの水分散アルミナゾルとNi、Co、Mgいずれかの金属種を含有する水溶液を混合した液の体積と有機溶剤の体積の和(A)と有機溶剤の体積(B)の比率(B)/(A)=0.2~0.8であり、
得られた粉砕物の主成分が、化学式:MAl2O4(式中、MはNi、Co、Mgのいずれか一つを表す。)を有するスピネル型アルミニウム酸化物であって、前記スピネル型アルミニウム酸化物が、レーザー回折粒度分布計で測定した粒子径のD50が5~500μm、比表面積が10~120m 2 /gを有する
ことを特徴とするスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。 - 工程(1)における水分散アルミナゾルにおけるアルミナの結晶系は、ベーマイトであり、保護分子がグリシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、ベタイン、NNアミノベタイン、アルギン酸、グルタミン酸、ギ酸、酢酸から選ばれる1種類以上であることを特徴とする請求項1記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
- 工程(3)で油中水型のピッカリングエマルションを形成するためにせん断をかける装置としては、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、プロペラミキサー、ホモミキサーまたはディスパ―のいずれかであることを特徴とする請求項1または2記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
- 工程(7)の焼成が、ケーキをアルミナ製るつぼまたはアルミナ製匣鉢に入れて700~1200℃で2~8時間焼成し、焼成環境が大気中、窒素中、真空中で行われる、請求項1または2記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
- 前記工程(3)の油中水型のピッカリングエマルションを形成するために有機溶媒相に用いる有機溶媒は、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒またはエステル系溶媒であり、且つ有機溶媒中の炭素数が4~12の範囲で構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のスピネル型アルミニウム酸化物の製造方法。
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