JPH0228549B2

JPH0228549B2 - Ketsushoshitsusankasuzu*anchimonzorunoseizohoho

Info

Publication number: JPH0228549B2
Application number: JP30481786A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishikura; Shin Yamamoto; Yukio Terao
Original assignee: Taki Chemical Co Ltd
Current assignee: Taki Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1990-06-25
Anticipated expiration: 2006-12-19
Also published as: JPS63156016A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、結晶質酸化スズ・アンチモンゾルの
製造方法に関する。

酸化スズ・アンチモン系の化合物は、電気伝導
性、光透過性、物理・化学的な耐久性等に優れ、
近年電気光学素子の目覚ましい発展と相まつて、
透明導電性材料分野に飛躍的に需要が伸びつつあ
る工業材料である。

（従来の技術）この様な透明導電性材料は、通常、CVD法、
真空蒸着法、反応性イオンプレーテイング法、ス
パツタ法等の膜形成法により、基板上に膜状に被
覆され、実用に供せられている。

しかし、これらの方法はいずれも装置が複雑で
あり、また膜形成速度が遅いという欠点を有する
ばかりでなく、膜形成が小面積であり、大面積の
膜を得ることができないことで問題がある。

これに対し、液状の原料を基板にデイツプして
膜を形成する所謂塗布法は、比較的単純なプロセ
スにより大面積の薄膜が得られるという利点があ
り、工業的に有望な方法である。

酸化スズ・アンチモン系の材料に於てもこの塗
布法は幅広く検討されており、多種多様の液状ス
ズ・アンチモン化合物の熱分解挙動が研究されて
いる。しかし、従来より検討されているスズ・ア
ンチモン系材料は、主としてスズ及びアンチモン
を共にイオンとして含有する無機、あるいは有機
化合物の塩溶液であるために、これらを基板上に
塗布した後、必ず酸化スズ・アンチモンとするた
めの焼成工程が必要であつた。従つて、その際生
成する酸化スズ・アンチモンは、一般に粒子径が
粗く、また不揃いであるため、均一な膜は得難
く、殊に均一微細性を要求される分野への適用に
ついては問題があつた。

また加えて、塩化第二スズ・三塩化アンチモン
等の化合物の使用時には、焼成時に有害腐食性の
ガスを発生するための炉の選定を要し、また作業
環境上でも好適であると云えないのが現状であ
る。

（発明が解決しようとする問題点）本発明者らはこれらの実情に鑑み、透明導電性
材料、更には他のセラミツク材料分野等への適用
時に所望される種々の特性に於て優れる結晶質酸
化スズ・アンチモンゾルを得るべく、鋭意研究を
重ねた結果、Sb／Snモル比0.3以下でSb及びSnが
固溶する粒子径300Å以下の結晶質酸化スズ・ア
ンチモンゾルが優れることを見出し先に出願し
た。（特願昭61−63657（特開昭62−223019号）しかし、この結晶質酸化スズ・アンチモンゾル
は、スズ化合物及びアンチモン化合物と重炭酸ア
ルカリ金属塩または重炭酸アンモニウム塩とを反
応させゲルを生成した後、アンモニアを添加し、
水熱処理する方法により得られる結果、このゲル
中の不純物を水洗、除去する工程に於て、未反応
のアンチモン化合物が廃水中に流出する場合があ
り、アンチモン化合物の毒性面、或いはアンチモ
ンの回収工程を要することから経済的面でも問題
があつた。

従つて、本発明者らはこれらの問題を回避し、
優れた結晶質酸化スズ・アンチモンゾルを得べく
その製造方法について更に検討を重ねた結果、本
発明に到達したものである。

（問題点を解決するための手段）即ち本発明は、スズ化合物と重炭酸アルカリ金
属塩または重炭酸アンモニウム塩とを反応させゲ
ルを生成した後、三酸化アンチモン及びアンモニ
アを添加し、水熱処理することからなる結晶質酸
化スズ・アンチモンゾルの製造方法に関する。

然して、本発明の製法により得られるゾルは、
本発明者らが先に出願した特許（特願昭61−
63657）に記載する、Sb／Snモル比0.3以下でSb
及びSnが固溶する粒子径300Å以下の結晶質酸化
スズ・アンチモンゾルと全く同一のものである。

尚、ここで結晶質酸化スズ・アンチモンとは、
酸化アンチモンが固溶する酸化スズであつて、Ｘ
線回折に於てスズ石（Cassiterite）に同定される
ものを云う。

（作用）以下に本発明の結晶質酸化スズ・アンチモンゾ
ルの製造方法について更に詳述する。

本発明では、先ず第一にスズ化合物と重炭酸ア
ルカリ金属塩または重炭酸アンモニウム塩とを反
応させゲルを得る。

本発明に用いるスズ化合物として、塩化第二ス
ズ、硫酸第二スズ等を、また重炭酸アルカリ金属
塩として重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム等を
例示することができる。しかし本発明はこれらに
限定されるものではない。

また上記以外の原料を用いて製造したゲルを本
発明に用いた場合には、本発明の目的を達成する
ことができない。

即ち、前記重炭酸塩に代えて炭酸ナトリウム、
水酸化ナトリウム、アンモニア等を用いて製造し
たゲルは、ろ過性が悪く、しかも老化し易く、こ
のゲルを後述する処理に供しても、本発明の如き
分散性に優れた結晶質酸化スズ・アンチモンゾル
を製造することができない。

次に、スズ化合物に対する重炭酸アルカリ金属
塩または重炭酸アンモニウム塩の使用割合は、ゲ
ル生成反応の反応終了時の液PHが６以上となる量
の重炭酸アルカリ金属塩または重炭酸アンモニウ
ム塩を使用する。

重炭酸アルカリ金属塩または重炭酸アンモニウ
ム塩の使用量がこれよりも少量であると、スズ化
合物が完全にゲル化せず収率が悪くなり、経済的
理由等から好ましくない。

スズ化合物と重炭酸アルカリ金属塩または重炭
酸アンモニウム塩の添加順序に関して特段限定は
なく、いずれの添加方法も採用することができ
る。しかし、重炭酸アルカリ金属塩または重炭酸
アンモニウム塩水溶液に、スズ化合物の水溶液を
添加する方法が、均一なゲルを得ることができる
点で、また次工程でのゲル洗浄作業が効率的に行
なえる点で好ましい。

更にゲル生成反応時の温度は常温でよく、特段
に加熱、冷却等の操作を行なう必要はない。

このようにして製造したゲルは、次いで洗浄
し、不純物を除去する。残存不純物量に関して
は、結晶質酸化スズ・アンチモンゾルの製造上、
また用途上少ない方が好ましい。但し、重炭酸ア
ンモニウムを使用してゲルを製造した場合に限
り、アンモニアのみはゲル中に残存していても差
し支えない。

洗浄手段に関しては特に限定されず、通常用い
られる注水ろ過、リパルプー遠心分離法等の任意
の方法を用いることができる。

また、適当なイオン交換樹脂等と接触させ、不
純物を除去する方法も採用し得る。

洗浄後のゲルに、次いで三酸化二アンチモン及
びアンモニアを添加する。

三酸化二アンチモンの添加量は、該ゲルに含ま
れるスズに対するアンチモンのモル比がSb／Sn
として0.3以下となるように使用する。

即ちSb／Snモル比が0.3を上廻る量の三酸化二
アンチモンを使用すると、後述の処理工程に供し
ても結晶質酸化スズ・アンチモンゾルを単味の組
成物として得ることが困難になり、未反応の三酸
化二アンチモンが残存するものとなり好ましくな
い。また、Sb／Snモル比の下限については特段
限定はないが、例えば、本発明の方法で得られる
結晶質酸化スズ・アンチモンゾルを透明導電材料
に使用した場合には、Sb／Snモル比が0.005を下
廻ると、その電気伝導度が著しく低下するため実
用上好ましくない。

尚、本発明の三酸化二アンチモンは、通常用い
られる無水物の他、亜アンチモン酸と称されるそ
の水和物も使用できる。

次に、アンモニアの添加量に関していえば、ゲ
ルのPHを８〜12、望ましくは９〜11の範囲とする
に足る量が適当である。

即ちPHが上記範囲を逸脱すると、分散性に優れ
たゾルは得られない。尚この場合、必要なアンモ
ニアの添加量は、ゲルに残存する微量不純物の量
や種類、或いはゲル中のSnO₂、Sbの濃度によつ
て異なるが、概ねSnO₂1モルに対して、0.05〜
1.00モルの範囲である。

次いでこのPH調製されたゲルは、必要に応じて
水を添加し、濃度を調整する。

この場合、SnO₂濃度は15％以下とすることが
望ましい。これを越える濃度では、生成するゾル
は非常に粘ちようであり、取り扱いが甚だ困難な
ものとなるばかりか、不均一なものとなる。

PH及び濃度を調整したゲルは、次いで水熱処理
に供される。この処理により、粒径300Å以下の
結晶質酸化スズ・アンチモンゾルが生成する。

水熱処理の条件に関しては、一般に処理温度が
高く、また処理時間が長くなるほど、結晶形の発
達が良好であり、粒径の水きなコロイド粒子が生
成する。

例えば、粒径約80Åのコロイド粒子からなるゾ
ルを製造するためには、200℃で６時間の水熱処
理が必要である。蓋し、結晶質酸化スズ・アンチ
モンゾルの各用途に応じて最適な粒子径のものを
製造すればよく、その制御が水熱処理条件の選択
によつて可能である点が、本発明の大きな特徴で
ある。

尚、水熱処理は撹拌下で行うことが望ましく、
無撹拌で処理を行うと、添加した三酸化アンチモ
ンがオートクレーブの底部に沈降し、不均一なゾ
ルとなる場合がある。

本発明の方法で得られる結晶質酸化スズ・アン
チモンゾルは、Sb／Snモル比0.3以下でSb及びSn
が固溶する粒子径300Å以下のゾルである。

従つてその用途は、透明導電性材料として非常
に有益であるばかりか、他に例えばガスセンサー
材料等のエレクトロセラミツクス分野への適用に
ついても有用であり、その他数多くの用途に適用
し得るものである。

例えば、導電性材料としては、太陽電池、EL
素子、液晶素子、透明スイツチ等の透明電極、
CRT等のデイスプレイ表面の帯電防止、マイク
ロ波による電磁波障害防止、放電管の導電促進、
自動車、航空機、機器等の窓の曇り防止、透明発
熱体、薄膜抵抗器、無電解メツキの下地処理、ガ
ラス繊維の帯電防止等に利用することができる。

更には、炭酸カルシウム、シリカ等の無機質フ
イラーにコーテイングを行なつた導電性粉末とし
ての利用もできるが、これらに限定されるもので
はない。

（実施例）以下に本発明の実施例を掲げ更に説明を行う
が、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、％は特にことわらない限り、全て重量％を
示す。

実施例１塩化第二スズ水溶液（SnO₂17.6％）1000部を、
重炭酸アンモニウム水溶液（NH₃3.0％）3442部
に、撹はんを行いながら徐々に添加し、ゲルを生
成させた。この時のゲル液のPHは7.2であつた。

生成したゲルをろ別し、これに約1000部の水を
加えてリパルプ混合し、遠心分離機により固液分
離した。この操作をゲル中に塩素が認められなく
なるまで繰り返し、その結果、SnO₂36.6％、
NH₃0.62％を含有するゲルを得た。

次いで、このゲル100部に三酸化二アンチモン
（Sb₂O₃99％）0.71部、アンモニア水（NH₃2.0％）
10部、及び水255部を添加混合し、PH9.6のゲルス
ラリーとした後、これをオートクレーブに移し、
撹拌しながら230℃で４時間水熱処理を行い、結
晶質酸化スズ・アンチモンゾルを得た。

このゾルは組成分析の結果、SnO₂10.0％、
Sb0.16％、Sb／Snモル比0.02であり、透過型電
子顕微鏡観察による粒子径の測定結果は120Åで
あつた。またこのゾルを100℃で乾燥し、Ｘ線回
折の測定を行つた結果、主要ピークのｄ値は3.35
Å、2.64Å、1.77Å、2.37Å、1.68Åであり、結
晶形はスズ石（Cassiterite）と同定され、またア
ンチモン化合物に由来するＸ線ピークは見られな
かつた。

更に、このゾルを常温で１カ月間静置したとこ
ろ、沈降物は全く認められず、ゾル性状を維持し
たままであつた。

実施例２重炭酸ナトリウム水溶液（Na1.4％）5037部
に、撹はんを行いながら硫酸第二スズ水溶液
（SnO₂10.5％）1000部を徐々に添加し、ゲルを生
成させた。

この時のゲル液のPHは7.6であつた。

生成したゲルをろ別した後、ゲル中にナトリウ
ム、塩素、硫酸根が認められなくなるまで注水ろ
過洗浄を行つた。その結果、SnO₂23.7％を含有
するゲルを得た。

次いで、このゲル100部に三酸化二アンチモン
（Sb₂O₃99％）７部、アンモニア水（NH₃1.5％）
98部、及び水134部を添加混合し、PH10.9のゲル
スラリーとした後、これをオートクレーブに移
し、撹拌しながら180℃で10時間水熱処理を行い、
結晶質酸化スズ・アンチモンゾルを得た。

このゾルは組成分析の結果、SnO₂7.0％、
Sb1.7％、Sb／Snモル比0.30であり、透明型電子
顕微鏡観察による粒子径の測定結果は60Åであつ
た。また、このゾルを100℃で乾燥し、Ｘ線回折
の測定を行つた結果、結晶形はスズ石
（Cassiterite）と同定され、またアンチモン化合
物に由来するＸ線ピークは見られなかつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１スズ化合物と重炭酸アルカリ金属塩または重
炭酸アンモニウム塩とを反応させゲルを生成した
後、三酸化二アンチモン及びアンモニアを添加
し、水熱処理することからなる結晶質酸化スズ・
アンチモンゾルの製造方法。