JPH0244258B2

JPH0244258B2 - INGAZN3O6DESHIMESARERUROTSUHOSHOKEINOSOJOKOZOOJUSURUKAGOBUTSUOYOBISONOSEIZOHO

Info

Publication number: JPH0244258B2
Application number: JP4115187A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kimizuka; Naohiko Mori
Original assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Current assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO MUKIZAISHITSU KENKYUSHOCHO
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1990-10-03
Anticipated expiration: 2007-02-24
Also published as: JPS63210022A

Description

[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野本発明は光機能材料、半導体材料および触媒材
料として有用な新規化合物であるInGaZn₃O₆で示
される六方晶系の層状構造を有する化合物および
その製造法に関する。従来技術従来、（Yb³⁺Fe³⁺O₃）_oFe²⁺O（ｎは整数を示す）
で示される六方晶系の層状構造を有する化合物は
本出願人によつて合成され知られている。 YbFe₂O₄、Yb₂Fe₃O₇、Yb₃Fe₄O₁₀及び
Yb₄Fe₅O₁₃の六方晶系としての格子定数、YbO_1.5
層、FeO_1.5層、Fe₂O_2.5層の単位格子内における
層数を示すと表−１の通りである。これらの化合物は酸化鉄（FeO）１モルに対し
て、YbFeO₃がｎモル（ｎ＝１、２、３…）の割
合で化合していると考えられる層状構造を持つ化
合物である。 INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a compound having a hexagonal layered structure represented by InGaZn ₃ O ₆ , which is a new compound useful as an optical functional material, a semiconductor material, and a catalyst material, and a method for producing the same. Conventional technology Conventionally, (Yb ³⁺ Fe ³⁺ O ₃ ) _o Fe ²⁺ O (n indicates an integer)
The compound having a hexagonal layered structure represented by is synthesized by the applicant and is known. YbFe ₂ O ₄ , Yb ₂ Fe ₃ O ₇ , Yb ₃ Fe ₄ O ₁₀ and
Lattice constant of Yb ₄ Fe ₅ O ₁₃ as hexagonal system, YbO _1.5
Table 1 shows the number of layers in the unit cell, FeO _1.5 layer, and Fe ₂ O _2.5 layer. These compounds have a layered structure in which YbFeO ₃ is thought to be combined at a ratio of n moles (n=1, 2, 3...) per mole of iron oxide (FeO).

【表】発明の目的本発明は（YbFeO₃）_oFeOの化学式において、
ｎ＝1/3に相当し、Yb³⁺の代わりにIn³⁺を、Fe³⁺
の代わりにGa³⁺を、Fe²⁺の代わりにZn²⁺を置き
かえて得られた新規な化合物を提供するにある。発明の構成本発明のInGaZn₃O₆で示される化合物は、イオ
ン結晶モデルでは、In³⁺（Ga³⁺、Zn²⁺）
Zn₂ ²⁺O₆ ^2-として記述され、その構造はInO_1.5層、
（Ga³⁺、Zn²⁺）O_2.5層およびZnO層の積層によつ
て形成されており、著しい構造異方性を持つこと
がその特徴の一つである。Zn²⁺イオンの1/3は
Ga³⁺と共に（Ga³⁺、Zn²⁺）O_2.5層を作り、残り
の2/3はZnO層を作つている。六方晶系としての
格子定数は次の通りである。ａ＝3.288±0.001（Å）ｃ＝41.56±0.01（Å）この化合物の面指数（hkl）、面間隔（ｄ（Å））
（d_pは実測値、d_cは計算値を示す）およびＸ線に
対する相対反射強度（Ｉ％）を示すと、表−２の
通りである。この化合物は光機能材料、半導体材料、触媒材
料等に有用なものである。[Table] Purpose of the invention The present invention is based on the chemical formula of (YbFeO ₃ ) _o FeO,
Corresponds to n = 1/3, In ³⁺ instead of Yb ³⁺ , Fe ³⁺
The present invention provides a novel compound obtained by replacing Ga ³⁺ with Zn 2+ and Fe ²⁺ with Zn ²⁺ . Structure of the Invention In the ionic crystal model, the compound represented by InGaZn ₃ O ₆ of the present invention is In ³⁺ (Ga ³⁺ , Zn ²⁺ )
Described as Zn ₂ ²⁺ O ₆ ^2- , its structure consists of _1.5 layers of InO,
It is formed by laminating a (Ga ³⁺ , Zn ²⁺ )O _2.5 layer and a ZnO layer, and one of its characteristics is that it has significant structural anisotropy. 1/3 of Zn ²⁺ ions are
Together with Ga ^{3+ ,} (Ga ³⁺ , Zn ²⁺ ) forms an O _2.5 layer, and the remaining 2/3 forms a ZnO layer. The lattice constants as a hexagonal system are as follows. a=3.288±0.001 (Å) c=41.56±0.01 (Å) Planar index (hkl), interplanar spacing (d (Å)) of this compound
(d _p is an actual measurement value, d _c is a calculated value) and the relative reflection intensity (I%) for X-rays is shown in Table 2. This compound is useful for optical functional materials, semiconductor materials, catalyst materials, etc.

【表】【table】

【表】この化合物は次の方法によつて製造し得られ
る。金属インジウムあるいは酸化インジウムもしく
は加熱により酸化インジウムに分解される化合物
と、金属ガリウムあるいは酸化ガリウムもしくは
加熱により酸化ガリウムに分解される化合物と、
金属亜鉛あるいは酸化亜鉛もしくは加熱により酸
化亜鉛に分解される化合物とを、Sc、Gaおよび
Znの割合が原子比で１対１対３の割合で混合し、
該混合物を800℃以上の温度で、大気中、酸化性
雰囲気中あるいはInおよびGaが各々３価イオン
状態、Znが２価イオン状態より還元されない還
元雰囲気中で加熱することによつて製造し得られ
る。本発明に用いる出発物質は市販のものをそのま
ま使用してもよいが、化学反応を速やかに進行さ
せるためには粒径が小さい方がよく、特に10μｍ
以下であることが好ましい。また、光機能材料、半導体材料として用いる場
合には不純物の混入をきらうので、純度の高いこ
とが好ましい。出発物質が加熱により金属酸化物
を得る化合物としては、それぞれの金属の水酸化
物、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられる。原料はそのまま、あるいはアルコール類、アセ
トン等と共に充分に混合する。原料の混合割合は、In、Ga、及びZnの割合が
原子比で１対１対３の割合であることが必要であ
る。これをはずすと目的とする化合物の単一相を
得ることができない。この混合物を大気中、酸化性雰囲気中あるいは
InおよびGaが各々３価イオン状態、Znが２価イ
オン状態から還元されない還元雰囲気中で800℃
以上のもとで加熱する。加熱時間は数時間もしく
はそれ以上である。加熱の際の昇温速度には制約
はない。加熱終了後急冷するか、あるいは大気中
に急激に引き出せばよい。得られたInGaZn₃O₆化合物の粉末は無色であ
り、粉末Ｘ線回折法によると結晶構造を有するこ
とが分かつた。その結晶構造は層状構造であり、
InO_1.5層、（Ga、Zn）O_2.5層、およびZnO層の積
み重ねによつて形成されていることが分かつた。実施例純度99.99％以上の酸化インジウム（In₂O₃）粉
末、純度99.99％以上の酸化ガリウム（Ga₂O₃）
粉末、および試薬特級の酸化亜鉛（ZnO）粉末を
モル比で１対１対６の割合に秤量し、めのう乳鉢
内でエタノールを加えて、約30分間混合し、平均
粒径数μｍの微粉末混合物を得た。該混合物を白
金管内に封入し、1450℃に設定された管状シリコ
ニツト炉内に入れ３日間加熱し、その後、試料を
炉外にとりだし室温まで急速に冷却した。得られ
た試料はInGaZn₃O₆の単一相であり、粉末Ｘ線回
折法によつて面指数（hkl）、面間隔（d_p）および
相対反射強度（Ｉ％）を測定した。その結果は表
−２の通りであつた。六方晶系としての格子定数はａ＝3.288±0.001（Å）ｃ＝41.56±0.01（Å）であつた。上記の格子定数および表−２の面指数（hkl）
より算出した面間隔（d_c（Å））は、実測の面間隔
（d_p（Å））と極めてよく一致した。発明の効果本発明は光機能材料、半導体材料及び触媒とし
て有用な新規化合物を提供する。[Table] This compound can be produced by the following method. Metallic indium or indium oxide or a compound that is decomposed into indium oxide by heating; Metallic gallium or gallium oxide or a compound that is decomposed into gallium oxide by heating;
Metallic zinc or zinc oxide or a compound that is decomposed into zinc oxide by heating is
Mixing Zn at an atomic ratio of 1:1:3,
It can be produced by heating the mixture at a temperature of 800° C. or higher in the air, in an oxidizing atmosphere, or in a reducing atmosphere in which In and Ga are not reduced to a trivalent ion state, and Zn is not reduced to a divalent ion state. It will be done. Commercially available starting materials used in the present invention may be used as they are, but in order for the chemical reaction to proceed quickly, it is better to have a small particle size, especially 10 μm.
It is preferable that it is below. Further, when used as an optical functional material or a semiconductor material, it is preferable to have high purity since contamination with impurities is avoided. Examples of compounds whose starting materials yield metal oxides by heating include hydroxides, carbonates, and nitrates of the respective metals. The raw materials are thoroughly mixed as they are or together with alcohols, acetone, etc. The mixing ratio of the raw materials needs to be such that the ratio of In, Ga, and Zn is 1:1:3 in atomic ratio. If this is removed, a single phase of the target compound cannot be obtained. This mixture is stored in the air, in an oxidizing atmosphere, or
At 800℃ in a reducing atmosphere where In and Ga are not reduced from the trivalent ion state and Zn from the divalent ion state.
Heat under the above conditions. Heating time is several hours or more. There are no restrictions on the rate of temperature increase during heating. After heating, it can be rapidly cooled, or it can be rapidly drawn out into the atmosphere. The obtained InGaZn ₃ O ₆ compound powder was colorless, and powder X-ray diffraction revealed that it had a crystalline structure. Its crystal structure is layered,
It was found that it was formed by stacking _1.5 layers of InO, _2.5 layers of (Ga, Zn)O, and a layer of ZnO. Examples Indium oxide (In ₂ O ₃ ) powder with a purity of 99.99% or more, gallium oxide (Ga ₂ O ₃ ) with a purity of 99.99% or more
Powder and reagent-grade zinc oxide (ZnO) powder were weighed at a molar ratio of 1:1:6, ethanol was added in an agate mortar, and the mixture was mixed for about 30 minutes to form a fine powder with an average particle size of several μm. A mixture was obtained. The mixture was sealed in a platinum tube, placed in a tubular siliconite furnace set at 1450°C, and heated for 3 days, and then the sample was taken out of the furnace and rapidly cooled to room temperature. The obtained sample was a single phase of InGaZn ₃ O ₆ , and the planar index (hkl), interplanar spacing (d _p ), and relative reflection intensity (I%) were measured by powder X-ray diffraction. The results were as shown in Table-2. The lattice constants as a hexagonal crystal system were a=3.288±0.001 (Å) and c=41.56±0.01 (Å). The above lattice constants and the surface index (hkl) in Table 2
The calculated interplanar spacing (d _c (Å)) agreed extremely well with the actually measured interplanar spacing (d _p (Å)). Effects of the Invention The present invention provides novel compounds useful as optical functional materials, semiconductor materials, and catalysts.

Claims

[Claims] 1. A compound having a hexagonal layered structure represented by InGaZn ₃ O ₆ . 2 Metallic indium or indium oxide or a compound that decomposes into indium oxide when heated; Metallic gallium or gallium oxide or a compound that decomposes into gallium oxide when heated; Metallic zinc or zinc oxide or a compound that decomposes into zinc oxide when heated. and In, Ga, and Zn in an atomic ratio of 1:1:3, and the mixture was heated in the air at a temperature of 800°C or higher,
It is characterized by heating in an oxidizing atmosphere or in a reducing atmosphere in which In and Ga are not reduced to a trivalent ion state, and Zn is not reduced to a divalent ion state.
A method for producing a compound having a hexagonal layered structure represented by InGaZn ₃ O ₆ .