JPH033607B2

JPH033607B2 -

Info

Publication number: JPH033607B2
Application number: JP61050169A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishikura; Shin Yamamoto; Yukio Terao
Original assignee: Taki Chemical Co Ltd
Current assignee: Taki Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-03-06
Filing date: 1986-03-06
Publication date: 1991-01-21
Also published as: JPS62207717A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、結晶質酸化スズゾル及びその製造方
法に関する。

酸化スズは透明導電膜、ガスセンサー、陶磁器
顔料、触媒等の多方面の分野に於て使用されてい
る工業材科である。

（従来の技術）これらの用途に用いられる酸化スズ原料粉末
は、通常、金属スズを強熱酸化させる方法、ある
いは金属スズの酸処理により得られるメタスズ酸
を熱分解する方法等により生産されている。

しかしこれらの方法により得られる酸化スズ粉
末は、一般に粒子径が粗く、また不揃いで、特に
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。

一方、固相を経由しないで均一微細な粉末を得
る方法として液相法が知られており、酸化スズに
於てもこの方法は広く検討され、良好な粉末を得
るために多種多様のスズ化合物溶液の熱分解挙動
が調べられている。

これらの溶液はいずれもその目的に応じて処理
を施し、例えば透明導電膜作成用であれば、基板
上にコートした後、焼成される。

この場合に望まれる点は、大略次の通りであ
る。

生成した酸化スズ粒子は、均一微細であるこ
と。

副生成物がないこと。

焼成温度が低いこと。

焼成時に特別な処理を要するようなガスを発
生しないこと。

従来、酸化スズ原料として検討されているもの
に塩化第二スズ等の水可溶性スズ塩化合物がある
が、これらは前記要件中、、、とりわけ
を満たすものではなく、適切なものとは言い難
い。また常温で液状である有機スズ化合物とし
て、例えばオクタン酸第一スズ等も検討されてい
るが、基板とのぬれ性等の諸問題からを満たす
ものは少なく、また概して高価な点から、必ずし
も有益であるとは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、セラミツク
材料等への適用時に所望される前記種々の特性に
於て優れる結晶質酸化スズゾルを得べく、鋭意研
究を重ねた結果、本発明を完成させたものであ
る。

（問題点を解決するための手段）即ち、本発明は結晶質酸化スズゾル及びその製
造方法に関し、本第１の発明は、粒子径300Å以
下の結晶質酸化スズゾルであり、本第２の発明
は、水溶性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、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ゾルの製造方法に関す
る。尚ここで結晶質酸化スズとは化学式SnO₂で
示され、Ｘ線回折に於てスズ石（Cassiterite）に
同定されるものを云う。

（作用）先ず、本第１の発明である粒子径300Å以下の
結晶質酸化スズゾルについて詳細に説明する。

従来、無機スズ塩水溶液を原料として、これに
含まれる酸根を何等かの方法により除去するか、
或いは中和することにより、加水酸化スズのコロ
イド溶液を製造する方法が提案されている。例え
ば、塩化第二スズの塩酸酸性水溶液にPHを0.9〜
1.4とするに足る量の水酸化ナトリウムを添加混
合してゾルを製造する方法（特開昭51−5103号）、
塩化第二スズ水溶液を陰イオン交換樹脂により処
理し、ゾルを得る方法等であるまた、スズアルコキシドを各種の手段で加水分
解することにより、ゾルを得る方法も提案されて
いる。

しかしこれらの方法により得られるゾルは何れ
もその結晶形が非晶質か、或いはスズのある種の
水酸化物であり、酸化スズの結晶形のゾルではな
い。

これに対し、本発明の結晶質酸化スズゾルは酸
化スズの結晶形をもち、且つこれが300Å以下と
いう極めて微細なコロイド粒子を水溶液状態で供
与し、安定なゾル溶液を形成するものである。

このようなゾルは従来全く知られていなかつた
ものであり、酸化スズ系材料の適用分野に於て新
たな用途を生み出すものである。

本発明の結晶質酸化スズゾルの特徴を改めて列
挙すれば次の通りである。

第一に、前述の通り、コロイド粒子が均一且つ
微細な酸化スズの結晶質であることである。

非晶質、あるいは水酸化スズの結晶よりなる従
来のゾルは、これを酸化スズ材料として利用する
ためには少なくとも500℃以上の温度での焼成が
必要であり、且つその際、コロイド粒子が不可逆
的に凝集し易く、微細な酸化スズ粒子は得られ難
い問題がある。

これに比し、本発明の結晶質酸化スズゾルはこ
れを単に乾燥させるだけで、酸化スズの超微粒子
粉末を得ることが可能となる。

このことは酸化スズ系セラミツクスの製造に於
て、非常に有益である。

尚、コロイド粒子径の測定は、電子顕微鏡観察
により行つたが、本発明のゾルは、実質上全ての
コロイド粒子が300Å以下の粒子径である。

第二は、乾燥或いは焼成時に、腐食性のガスを
発生しない点である。

本発明のゾルは、安定化剤として、少量のアン
モニアが含まれているのみであり、このアンモニ
アは乾燥時に容易に蒸発揮散する。

これに比べ、アルコキシド法以外の従来のゾル
は、相当量の酸根を含んでおり、またそれを完全
に揮散させるには可成りの高温処理を要する。例
えば、塩素を含む従来のゾルは、焼成時に有害腐
食性の塩化水素ガスを発生し、炉の選定や作業環
境上好適であるとは云えない。

このような理由から、本発明のゾルは工業的に
有用である。

第三は、ゾルの安定性に優れていることであ
る。従来品の内、アルコキシド法によるゾルは、
特に高純度のものが得られるが、その反面経時安
定性に劣ると云う致命的な欠陥を有していた。本
発明のゾルは高純度である上に、安定性も良好で
あり、より高品位のものであると云える。

以上のような優れた特徴をもつ本発明の結晶質
酸化スズゾルは、先にも記した数多くの用途に適
用し得る新規な物質である。

その用途を例示すると、例えば導電性材料とし
て、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、炭カル、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。

次に、本第二の発明である結晶質酸化スズゾル
の製造方法について説明する。

本第二の発明は、水溶性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、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ゾ
ルの製造方法である。

本発明では、先ず第一に水溶性スズ化合物と重
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。

本発明に用いる水溶性スズ化合物として、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が、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、しかも老化し易く該ゲ
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ゾルを製造することが
できない。

ゲルの製造条件に関して云えば、水溶性スズ化
合物と重炭酸アルカリ金属塩、又は重炭酸アンモ
ニウム塩とを反応させる際の温度は常温でよく、
特に加熱あるいは冷却を行う必要はない。

また両者の添加割合は、特段に限定するもので
はないが、経済的理由等から一般には重炭酸塩に
由来するアルカリ金属又はアンモニウム(A)と水溶
性スズ化合物に由来する酸根(B)の当量比Ａ／Ｂが
0.9〜2.0の範囲で行う。

また添加順序に関しても、特に限定されない
が、重炭酸アルカリ金属塩、または重炭酸アンモ
ニウム塩の水溶液に水溶性スズ化合物の水溶液を
添加する方法が、次工程で行うゲルの洗浄作業を
効率的に行うことができる点で望ましい。

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。

洗浄後のゲルは、次いでアンモニアを添加し
て、PHの調整を行う。

而して、アンモニアの添加量はゲルの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、或いはゲルのSnO₂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
される。この処理により、粒径300Å以下の結晶
質酸化スズゾルが生成する。

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、粒径の大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。

（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重炭酸アンモニウム水溶液（NH₃2.9％）1000
部に撹はんを行いながら塩化第二スズ水溶液
（SnO₂16.5％）300部を徐々に添加した。

生成したゲルをろ別した後、ゲル中に塩素イオ
ン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、SnO₂36.5％でありNH₃0.60％を含
有するゲルが得られた。

次いで、該ゲル100部に1.0％アンモニア水112
部及び水153部を添加混合し、PH10.5、SnO₂10.0
％のゲルスラリーを調製した後、これをオートク
レーブに移し、200℃で６時間の水熱処理を行つ
た。その結果SnO₂10.0％を含有する本発明のゾ
ルを得た。

このゾルを110℃で乾燥し、常法により粉末Ｘ
線回折を行つた結果、主要ピークのｄ値が3.35
Å、2.64Å、1.77Å、2.37Å及び1.68Åであつた
ため結晶形はスズ石（Cassiterite）と同定され
た。

またこのゾルを透過型電子顕微鏡により拡大観
察し、粒子径を測定したところ、約80Åであつ
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、ゾル性状を保持し
たままであつた。

比較例実施例１と同一の方法で得られたPH10.5、
SnO₂10.0％のゲルスラリーを還流装置を据た反
応器で95℃、６時間の加熱処理を行つた。

その結果得られた生成物は、白色沈降物を含有
した液であり、その乾燥粉末はＸ線回折の結果非
晶質であつた。

実施例２重炭酸ナトリウム水溶液（Na1.4％）1000部に
撹はんを行いながら硫酸第二スズ水溶液
（SnO₂10.5％）794部を徐々に添加し、生成した
ゲルをろ別した。これに約200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てゲ
ルを得た。

ゲル中のナトリウムイオン及び硫酸根が認めら
れなくなるまでリパルプー遠心分離操作を操り返
した後SnO₂38.0％を含有するゲルを得た。

次いで、該ゲル100部に2.0％アンモニア水43部
及び水617部を添加混合し、PH9.7、SnO₂5.0％の
ゲルスラリーとした後、これをオートクレーブに
移し、150℃で10時間の水熱処理を行つた。その
結果、SnO₂5.0％を含有するゾルが得られた。こ
のゾルについて実施例１と同様の方法により、Ｘ
線回折、及び電子顕微鏡観察を行つた結果、スズ
石の結晶質で、粒子径約60Åのコロイド粒子から
なるゾルであることが判明した。

また、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てい
た。

Claims

【特許請求の範囲】１粒子径300Å以下の結晶質酸化スズゾル。２水溶性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、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ゾルの製造方法。