JPH04305018A - 組成式H2Ti5O11・nH2Oで示される単斜晶の層状構造を有する化合物及びその製造方法 - Google Patents

組成式H2Ti5O11・nH2Oで示される単斜晶の層状構造を有する化合物及びその製造方法

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JPH04305018A
JPH04305018A JP3093545A JP9354591A JPH04305018A JP H04305018 A JPH04305018 A JP H04305018A JP 3093545 A JP3093545 A JP 3093545A JP 9354591 A JP9354591 A JP 9354591A JP H04305018 A JPH04305018 A JP H04305018A
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compd
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Takayoshi Sasaki
佐々木高義
Yoshinori Fujiki
藤木良規
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単斜晶の層状チタン酸
に関し、より詳しくは、層間に液相や気相から陽イオン
や有機分子等を取り込む顕著な能力を有しており、吸着
材、イオン交換材、触媒、分離材、放射性廃液の処理処
分材等への利用が期待される化合物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】グレイ
(Grey)らは、層と層の間にCsイオンが配位した
単斜晶の五チタン酸セシウムの合成を1985年に報告
している(I.E.Grey、I.C.Madsen、
J.A.Watts、L.A.Bursill and
 J.Kwiatkowska、「J.Solid S
tate Chem.」58,350(1985)。
【0003】しかし、層間に水素イオンを含む層状チタ
ン酸が得られるならば、液相や気相中の陽イオンや有機
分子等を可逆的に層間に取り込むことができ、インター
カレーション性、イオン交換性などを具備できて、吸着
材、イオン交換材等々への利用が期待できることになる
【0004】本発明は、かゝる特性を有する単斜晶の層
状チタン酸並びにその製造方法を提供することを目的と
するものである。
【0005】
【課題を解決しようとする手段】本発明者は、前記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、基本層構造を
保持したまま、層と層の間に活性な水素イオン(又はヒ
ドロニウムイオン)と水分子を含む新規化合物を見い出
したものである。
【0006】すなわち、本発明に係る化合物は、組成式
H2Ti5O11・nH2O(但し、nは0〜4)で示
される単斜晶の層状構造を有することを特徴としている
【0007】また、その製造方法は、酸化セシウム(C
s2O)又は加熱により酸化セシウムに分解される化合
物と二酸化チタン(TiO2)又は加熱により二酸化チ
タンを生ずる化合物をモル比1/4から1/5の割合に
混合し、これを800℃以上の温度で焼成して、得られ
る五チタン酸セシウム(Cs2Ti5O11)を酸水溶
液と接触させることにより、Csイオンをすべて溶出し
て、組成式H2Ti5O11・nH2O(但し、nは0
〜4)の単斜晶の層状五チタン酸を得ることを特徴とし
ている。
【0008】以下に本発明を更に詳述する。
【0009】
【作用】
【0010】本発明によれば、層状チタン酸の基本層構
造を保持したまま、層間に活性な水素イオンを含む新規
化合物が得られる。この水素イオンの導入により、特異
なインターカレーション性、イオン交換性が発現し、一
種の固体酸として機能する。すなわち、液相や気相中の
陽イオンや有機分子等を可逆的に層と層の間に取り込む
ことができる。
【0011】化学式H2Ti5O11・nH2O(但し
、nは0と4.0の間)で示される単斜晶の層状五チタ
ン酸は、図1に示すような層状構造を有している。すな
わち、TiO6八面体が稜及び頂点共有により連鎖して
Ti5O112−の組成で示される二次元巨大陰イオン
を形成している。そして、その間に水素イオン(存在形
態としてはヒドロニウムイオン及び水酸基)及び水分子
が含まれている。層間の水素イオンは骨格の負電荷を補
償する役割を担っている。
【0012】前述したように、グレイらにより、同じ骨
格構造を持ちCsイオンが電荷補償している化合物につ
いては報告されているが、本発明により層間に水素イオ
ンを含む物質が得られたことにより、顕著なインターカ
レーション性、イオン交換性が発現したものであり、吸
着材、イオン交換材、触媒、分離材、放射性廃液の処理
処分材等として利用が期待される。
【0013】この物質の空間群はC2/mである。
【表1】 に代表的な水和状態である組成式中のnの値が3の場合
の粉末X線回折データを示す。格子定数はa=23.4
77(4)Å、b=3.751(1)Å、c=15.0
39(4)Å、β=117.25(2)°、V=117
6.0(4)Å3であり、単位胞中に4分子が含まれ、
計算密度は2.663となる。
【0014】本発明の新規化合物は以下の手順で合成さ
れる。
【0015】まず、酸化セシウム(Cs2O)又は加熱
により酸化セシウムに分解される化合物と、二酸化チタ
ン(TiO2)又は加熱により二酸化チタンを生ずる化
合物を、モル比にして1/4から1/5の割合に混合し
、これを800℃以上の温度で焼成することにより、単
斜晶の五チタン酸セシウム(Cs2Ti5O11)を得
る。
【0016】加熱により酸化セシウムに分解される化合
物としては炭酸セシウムなどが挙げられる。加熱により
二酸化チタンを生ずる化合物としてはチタンアルコキシ
ドなどが挙げられる。
【0017】次に、得られた物質を酸水溶液中に浸漬す
ることによって、層間のCsイオンをすべて水素イオン
と置き換えて、目的の化合物であるH2Ti5O11・
nH2O組成の単斜晶の層状五チタン酸を得る。Csイ
オンを完全に抽出する条件は、酸濃度、固液比、反応温
度、接触時間等の多くのパラメータに依存するが、代表
的にはチタン酸セシウム粉末1gに対して1規定の塩酸
水溶液100cm3を3日間、室温で反応させることに
よって達成される。酸処理後、室温で風乾した試料の場
合、組成式中のnの値は2.5〜3.0となるが、乾燥
条件により、様々な水和状態の試料が得られる。
【0018】以上の方法で合成された単斜晶の層状五チ
タン酸(H2Ti5O11・nH2O)は液相や気相中
に存在している陽イオンや有機分子を層間に取り込む能
力が著しい。例えば、水溶液中に溶存しているKやCs
イオンの場合には、液相のpH値が3付近の弱酸性領域
で、固相1グラム当り1ミリ当量前後を層間に取り込む
ことができる。取り込まれる量はpH値の上昇と共に増
加して、pH12以上のアルカリ性領域では、固相中の
交換性水素イオンのすべてが置換される(交換容量:4
.2ミリ当量/g)まで反応が進行する。
【0019】また、その際、固相の層構造の変化を調べ
た結果、層間距離の互いに異なる幾つかの中間相を経由
して段階的に反応が進むことが明らかになった。
【0020】次に本発明の実施例を示す。
【0021】
【実施例1】炭酸セシウム(Cs2CO3)と二酸化チ
タン(TiO2)をモル比にして1/4から1/5の範
囲で種々の割合に混合し、充分に摩砕した。これを白金
ルツボに移し、電気炉中で800℃で30分間加熱した
後、取り出し、再び摩砕して1000℃で20時間焼成
した。生成物をX線回折法により同定したところ、グレ
イらにより報告のあった単斜晶の五チタン酸セシウム(
Cs2Ti5O11)が生成していることが確認された
【0022】次に、1規定の塩酸溶液100cm3に対
して、上記の手順で得られた五チタン酸セシウム(Cs
2Ti5O11)の粉末を1gの割合で接触させ、室温
で時々撹拌しながら反応させた。1日毎に新しい塩酸溶
液に取り替える操作を3回繰り返した後、固相を濾過水
洗して風乾した。
【0023】生成物の粉末X線回折図形はC底心単斜格
子で指数付け可能(表1参照)であった。母相(Cs2
Ti5O11)の結晶学的データとの比較から、図1に
示した層状構造を保持していることが確認された。この
物質は、加熱すると40〜500℃の範囲で水を失い、
総重量減少は14〜15%に達した。その後1000℃
まで加熱するとルチル(TiO2)の単一相に変化する
ことから、層間のCsイオンは残存していないことがわ
かった。以上のことから、組成式H2Ti5O11・n
H2Oで示される新化合物である単斜晶の層状五チタン
酸塩が得られたことが確認された。なお、この場合、組
成式中のnの値は2.5〜3.0であるが、乾燥条件に
より種々の水和状態のものが得られた。
【0024】
【実施例2】実施例1に示した手順で合成した単斜晶の
層状チタン酸H2Ti5O11・nH2Oの酸・塩基性
やインターカレーション性について調べる目的で、K及
びCsイオンにより滴定実験を行った。
【0025】すなわち、固相0.2gと、イオン強度0
.1に調整したK又はCsイオンの水溶液20cm3を
三角フラスコに入れ、25℃に保った恒温槽中で7日間
反応させた。その際、水溶液の塩基性度は溶質として用
いた塩化物と水酸化物の混合比を変化させてコントロー
ルした。接触終了後、上澄液中の陽イオン残存量を原子
吸光法で、またpH値をデジタルpHメーターで測定し
て滴定曲線(図2)を求めた。図2において、縦軸は平
衡後の液相のpH、横軸は取り込まれた陽イオンの量(
ミリ当量/g)を示している。なお、固相は単斜晶層状
チタン酸H2Ti5O11・nH2Oであり、液相は(
MCl−MOH)混合溶液である。
【0026】その結果、交換容量はpH=3の弱酸性領
域でグラム当り1ミリ当量前後であり、液相の塩基性度
の上昇に伴って増大し、pH12以上で約4ミリ当量/
gに達することがわかった。これは、最初に固相中に存
在した交換性水素イオンのほぼ全てが置換されることに
相当する。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の新規化合
物は、層間に活性な水素イオンを含む層状チタン酸であ
るので、液相や気相中の陽イオンや有機分子等を可逆的
に層間に取り込むことができる顕著な能力を有しており
、したがって、吸着材、イオン交換材、触媒、分離材、
放射性廃液の処理処分材等への利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】単斜晶の層状チタン酸H2Ti5O11・nH
2Oの結晶構造の(010)面への投影図である。
【図2】pH滴定曲線を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  組成式H2Ti5O11・nH2O(
    但し、nは0〜4)で示される単斜晶の層状構造を有す
    ることを特徴とする化合物。
  2. 【請求項2】  酸化セシウム(Cs2O)又は加熱に
    より酸化セシウムに分解される化合物と二酸化チタン(
    TiO2)又は加熱により二酸化チタンを生ずる化合物
    をモル比1/4から1/5の割合に混合し、これを80
    0℃以上の温度で焼成して、得られる五チタン酸セシウ
    ム(Cs2Ti5O11)を酸水溶液と接触させること
    により、Csイオンをすべて溶出して、組成式H2Ti
    5O11・nH2O(但し、nは0〜4)の単斜晶の層
    状五チタン酸を得ることを特徴とする請求項1に記載の
    化合物の製造方法。
JP3093545A 1991-03-29 1991-03-29 組成式H2Ti5O11・nH2Oで示される単斜晶の層状構造を有する化合物及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0678166B2 (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043733A1 (fr) * 1997-04-01 1998-10-08 Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha Photocatalyseur, procede de production correspondant et elements multifonctionnels
JP2002104825A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Japan Atom Energy Res Inst 結晶性酸化チタン単分子膜の作製法
JP2006218420A (ja) * 2005-02-10 2006-08-24 Kao Corp 固体酸触媒及び固体酸触媒によるニトリル化合物の製造方法
JP2008037835A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Kao Corp 脂肪族カルボン酸アミドの製造方法
WO2011116788A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Saint Petersburg State University Layered titanates
JP2011200779A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Shinshu Univ ろ過材料及び浄化装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043733A1 (fr) * 1997-04-01 1998-10-08 Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha Photocatalyseur, procede de production correspondant et elements multifonctionnels
US6306796B1 (en) 1997-04-01 2001-10-23 Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha Photocatalyst, process for producing the same and multifunctional members
JP2002104825A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Japan Atom Energy Res Inst 結晶性酸化チタン単分子膜の作製法
JP4689020B2 (ja) * 2000-09-28 2011-05-25 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 結晶性酸化チタン単分子膜の作製法
JP2006218420A (ja) * 2005-02-10 2006-08-24 Kao Corp 固体酸触媒及び固体酸触媒によるニトリル化合物の製造方法
JP2008037835A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Kao Corp 脂肪族カルボン酸アミドの製造方法
WO2011116788A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Saint Petersburg State University Layered titanates
JP2011200779A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Shinshu Univ ろ過材料及び浄化装置

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