JPH0455306A - Production of metal oxide - Google Patents

Production of metal oxide

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Publication number
JPH0455306A
JPH0455306A JP16432890A JP16432890A JPH0455306A JP H0455306 A JPH0455306 A JP H0455306A JP 16432890 A JP16432890 A JP 16432890A JP 16432890 A JP16432890 A JP 16432890A JP H0455306 A JPH0455306 A JP H0455306A
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JP
Japan
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metal
oxygen
compd
metal oxide
energy
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JP16432890A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Fujita
藤田 正登
Nobuo Shimo
紳郎 下
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To efficiently obtain a metal oxide from vapor of a metal compd. with an energy source at a low cost by causing an exothermic chain reaction of the metal compd. with an oxygen-contg. compd. under active seeds formed in a specified mode. CONSTITUTION:A gaseous oxygen-contg. compd. is made to exist in a system contg. a gaseous metal compd. causing an endothermic decomposition reaction at >=10<15> molecules 1ml concn. Part of the system is irradiated with energy beams having >=10<-4> J/cm<2> energy density and active seeds are formed from the metal compd. at high concn. at the irradiated part. An exothermic chain reaction of the metal compd. with the oxygen-contg. compd. is then caused under the active seeds to form a metal oxide. Since an oxidation reaction with oxygen takes place simultaneously with the decomposition of the metal compd. in the vapor phase, the metal oxide is easily obtd. Since the amt. of oxygen is easily controlled, the control of the amt. of the metal oxide is facilitated.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属酸化物の新規な製造方法に関するもので
ある。さらに詳しくいえば、本発明は電子材料や酸化物
セラミックス材料などとして有用な金属酸化物を、レー
ザー光などのエネルギー線を用いて、金属化合物の蒸気
から、安価にかつ極めて効率よく製造する方法に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a novel method for producing metal oxides. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing metal oxides useful as electronic materials, oxide ceramic materials, etc. from vapors of metal compounds at low cost and extremely efficiently using energy rays such as laser light. It is something.

従来の技術 従来、金属酸化物は種々の特性を有することから、例え
ば電子材料や酸化物セラミックス材料などとして幅広く
用いられている。
BACKGROUND ART Conventionally, metal oxides have been widely used as electronic materials, oxide ceramic materials, etc. because they have various properties.

該金属酸化物の製造方法としては、これまで種々の方法
が知られており、その一つに気相から金属酸化物を生成
させる方法、例えばCVD法などが知られている。しか
しながら、このような従来の気相からの生成方法におい
ては、金属原子を気相中で高濃度に生成させることが困
難であるため、効率的に金属酸化物を得ることがむつか
しい上に、レーザー光、定常光、プラズマ、電子ビーム
、熱などのエネルギーを大量に投入する必要があり、製
造コストが高くつくのを免れず、かつ省エネルギーの面
でも問題があった。
Various methods have been known for producing the metal oxide, one of which is a method of producing a metal oxide from a gas phase, such as a CVD method. However, in such conventional gas phase production methods, it is difficult to generate metal atoms in a high concentration in the gas phase, making it difficult to efficiently obtain metal oxides. It is necessary to input a large amount of energy such as light, constant light, plasma, electron beam, heat, etc., which inevitably leads to high manufacturing costs and also poses problems in terms of energy conservation.

他方、金属化合物の蒸気を分解して、金属微粒子を製造
する方法が知られており、例えば気相から金属微粒子を
堆積物として析出させる方法(特開昭60−51539
号公報)や有機金属化合物レーザー光を用いて分解する
方法〔「ケミストリー・アンド・インダストリー(Ch
ew、 and lnd、)第15巻、第247ページ
(1985年)」〕などが知られている。
On the other hand, there is a known method of producing fine metal particles by decomposing the vapor of a metal compound.
(No. 2) and a method of decomposing organometallic compounds using laser light [Chemistry and Industry (Ch.
ew, and lnd, Volume 15, Page 247 (1985)].

しかしながら、従来の金属化合物の蒸気を分解する方法
は、例えば、レーザー光の場合、1分子の金属微粒子を
生成させるt;めに、少なくともl光子のエネルギーが
必要であり、高価なレーザー光の多大なエネルギーを要
し、また、反応の制御が困難であり、さらに、副生物の
生成などの問題があるため、経済的及び品質的に不利で
あった。
However, in the conventional method of decomposing metal compound vapor, for example, in the case of laser light, at least one photon of energy is required to generate one molecule of metal fine particles, and a large amount of expensive laser light is required. This method requires a large amount of energy, is difficult to control the reaction, and has problems such as the production of by-products, so it is disadvantageous economically and in terms of quality.

発明が解決しようとする課題 本発明は金属酸化物を、レーザー光などのエネルギー源
を用いて、金属化合物の蒸気から安価に、かつ極めて効
率よく製造する方法を提供することを目的としてなされ
Iこものである。
Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made for the purpose of providing a method for producing metal oxides from vapors of metal compounds at low cost and extremely efficiently using an energy source such as laser light. It is.

課題を解決するための手段 本発明者らは、先に金属化合物の蒸気から高純度の金属
微粒子を得る方法について鋭意研究を重ね、特定濃度以
上のガス状金属化合物に、特定のエネルギー密度以上の
エネルギー線を照射すれば、極めてエネルギー効率良く
、経済的有利に金属微粒子が得られることを見い出し、
さらに、特定濃度以上のガス状の有機金属化合物の系内
に、該有機金属化合物と金属成分を異にするガス状の他
の金属化合物を存在させて、これに特定のエネルギー密
度以上のエネルギー線を照射することにより、極めてエ
ネルギー効率良く、経済的有利に複合金属化合物が得ら
れることを見い出した。
Means for Solving the Problems The present inventors have previously conducted extensive research on a method for obtaining high-purity metal particles from the vapor of a metal compound. We discovered that fine metal particles can be obtained with extremely high energy efficiency and economic advantage by irradiating energy rays.
Furthermore, in the system of a gaseous organometallic compound having a specific concentration or more, another gaseous metal compound having a metal component different from that of the organometallic compound is made to exist, and this is exposed to energy rays having a specific energy density or more. It has been discovered that a composite metal compound can be obtained with extremely high energy efficiency and economical advantage by irradiating with .

本発明者らは、さらに鋭意研究を進めた結果、特定濃度
以上のガス状の吸熱的な分解反応を起こす金属化合物の
系内に、含酸素化合物を含有させて、これに特定のエネ
ルギー密度以上のエネルギー線を照射することにより、
所望の金属酸化物を少ない投入エネルギーでもって、安
価に、かつ極めて効率よく製造することができ、しかも
酸化物の生成量を容易に制御しうろことを見い出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至った。
As a result of further intensive research, the inventors of the present invention have found that by incorporating an oxygen-containing compound into the system of a metal compound that causes a gaseous endothermic decomposition reaction at a specific concentration or higher, the oxygen-containing compound is By irradiating energy rays,
The inventors discovered that a desired metal oxide can be produced inexpensively and extremely efficiently with little input energy, and that the amount of oxide produced can be easily controlled, and based on this knowledge, the present invention was completed. I ended up doing it.

すなわち、本発明は、1m12当り10’″分子以上の
濃度のガス状の吸熱的な分解反応を起こす金属化合物の
系内に、ガス状の含酸素化合物を存在させ、この系内の
一部にl cm”当り10−’ジュール以上のエネルギ
ー密度のエネルギー線を照射して、系内の一部に該金属
化合物に起因する高濃度の活性種を生成させ、次いでこ
の活性種により引き起こされる金属化合物と含酸素化合
物との発熱的な連鎖反応により、金属酸化物を生成させ
ることを特徴とする金属酸化物の製造方法を提供するも
のである。
That is, in the present invention, a gaseous oxygen-containing compound is present in a system of a metal compound that causes a gaseous endothermic decomposition reaction at a concentration of 10'' molecules or more per 1 m2, and a gaseous oxygen-containing compound is present in a part of this system. By irradiating energy rays with an energy density of 10-' joules or more per cm", a high concentration of active species caused by the metal compound is generated in a part of the system, and then the metal compound caused by this active species is The present invention provides a method for producing a metal oxide, characterized in that the metal oxide is produced by an exothermic chain reaction between the oxygen-containing compound and the oxygen-containing compound.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明方法において用いられる金属化合物については、
ガス状になるものであり、かつ金属原子にまで分解する
際に吸熱反応を起こすものであればよく、特に制限はな
い。このような金属化合物としては、例えば鉄ペンタカ
ルボニル、クロムヘキサカルボニル、テトラカルボニル
ニッケル、モリブデンヘキサカルボニル、タングステン
へキサカルボニル、マンガンデカカルボニル、コバルト
オクタカルボニルなどの金属カルボニル化合物が挙げら
れる。これらの金属化合物の中で、連鎖的分解反応の円
滑な開始、進行のために原料濃度を高くできる蒸気圧の
比較的高いもの、例えば鉄ペンタカルボニル及びテトラ
カルボニルニッケル、特に鉄ペンタカルボニルが好適で
ある。
Regarding the metal compounds used in the method of the present invention,
There are no particular limitations as long as it becomes gaseous and causes an endothermic reaction when decomposed into metal atoms. Examples of such metal compounds include metal carbonyl compounds such as iron pentacarbonyl, chromium hexacarbonyl, tetracarbonyl nickel, molybdenum hexacarbonyl, tungsten hexacarbonyl, manganese decacarbonyl, and cobalt octacarbonyl. Among these metal compounds, those having a relatively high vapor pressure that can increase the raw material concentration for smooth initiation and progress of the chain decomposition reaction, such as iron pentacarbonyl and tetracarbonyl nickel, especially iron pentacarbonyl, are preferable. be.

一方、含酸素化合物としては、酸素元素を含有し、かつ
ガス状になるものであればよく、特に制限はないが、蒸
気圧が高く、かつ分解も容易である化合物が望ましい。
On the other hand, the oxygen-containing compound may be any compound that contains the oxygen element and becomes gaseous, and is not particularly limited, but a compound that has a high vapor pressure and is easily decomposed is desirable.

このような化合物の中で、酸素若しくは酸素原子を含む
ガス、又はそれぞれ含む化合物、例えば空気、N、0、
N01No、、SO,などが蒸気圧も高く、生成する金
属原子との反応性も高いので有利である。特に、空気は
取り扱い性やコストなどの点で極めて有利である。これ
らの含酸素化合物は1種用いてもよいし、2種以上を組
み合わせて用いてもよい。
Among such compounds, gases containing oxygen or oxygen atoms, or compounds containing each, such as air, N, 0,
N01No, SO, etc. are advantageous because they have high vapor pressure and high reactivity with the metal atoms produced. In particular, air is extremely advantageous in terms of ease of handling and cost. One type of these oxygen-containing compounds may be used, or two or more types may be used in combination.

以上のような金属化合物と含酸素化合物とを存在させ、
この系内の一部に以下に述べるレーザーなどのエネルギ
ー線を照射することにより発熱的る。
The presence of the metal compound and oxygen-containing compound as described above,
By irradiating a part of this system with an energy beam such as a laser described below, it becomes exothermic.

な連鎖反応が進行し、金属酸化物を生成することができ
る。
A chain reaction can proceed to produce metal oxides.

ここで、連鎖反応は主として分解反応と酸化反応である
。また「発熱的」とは反応における全熱収支が負になる
ことをいう。
Here, the chain reaction is mainly a decomposition reaction and an oxidation reaction. Furthermore, "exothermic" means that the total heat balance in the reaction is negative.

例えば金属化合物として、一般弐M(Co)n (M 
:金属、n:正の有理数)で表わされる化合物と、含酸
素化合物と1.て、一般式RpOq (R:特に制限が
ないが、窒素原子、イオウ原子などである、p:0又は
正の有理数、q:正の有理数)で表わされる化合物とを
モル比でl対X(Xは正の有理数)の割合で混合した系
の反応が M(Co)n +xRpoq −*MOr+yCO+zC02+Rpx      、
・(I )(ただし、y−n−Xq+r、z−xq−r
For example, as a metal compound, general 2M(Co)n(M
: metal, n: positive rational number), an oxygen-containing compound, and 1. The molar ratio of l to X ( The reaction of the system mixed at the ratio of (X is a positive rational number) is M(Co)n +xRpoq -*MOr+yCO+zC02+Rpx,
・(I) (However, y-n-Xq+r, z-xq-r
.

r:正の有理数) で表わされるとする。ここで、RpxはXモルの含酸素
化合物RpOqより生じたpx原子数のR原子又はpx
Xモル2分子から生じる最も安定な化合物であこの反応
において、DA+DII  DCDD<Oとなると発熱
反応が起こり、その熱により連鎖反応が進行し、金属酸
化物MOrが生成する。ここでDAはM(Co)nがl
+ncOに分解する結合解離エネルギーであり、D8は
RpOqがpR+ (q/2)Oxに分解する結合解離
x 不Jl/ギーのX倍であり、DCはMとx (Q/
2)O!とからNorが生成する結合エネルギーであり
、DDはCO8を生成する結合エネルギーとpxRから
最も安定な化合物であるRpxを生成する結合エネルギ
ーの和である。
r: positive rational number). Here, Rpx is px number of R atoms generated from X moles of oxygen-containing compound RpOq or px
In this reaction, an exothermic reaction occurs when DA+DII DCDD<O, which is the most stable compound generated from two molecules of X moles, and the heat advances a chain reaction to produce a metal oxide MOr. Here, DA is M(Co)n is l
+ncO is the bond dissociation energy, D8 is the bond dissociation energy that causes RpOq to decompose into pR+ (q/2)Ox, and DC is
2) O! is the binding energy generated by Nor from

本発明方法においては、系内における金属化合物の蒸気
濃度は10”分子/m12(約0.1Torr)以上、
好ましくは101分子/ll112以上、より好ましく
は1017分子/鱈以上であることが必要である。この
濃度が1012分子/yaQより低いと、連鎖開始の活
性種の濃度が低過ぎて、活性種の寿命のある間、含酸素
化合物との反応が起こりにくく、活性種が失活してしま
うので連鎖反応が開始しにくくなる。
In the method of the present invention, the vapor concentration of the metal compound in the system is 10" molecules/m (approximately 0.1 Torr) or more,
Preferably it is 101 molecules/112 or more, more preferably 1017 molecules/cod or more. If this concentration is lower than 1012 molecules/yaQ, the concentration of the chain-initiating active species is too low, making it difficult for the active species to react with oxygen-containing compounds during their lifetime, resulting in deactivation of the active species. It becomes difficult to start a chain reaction.

この金属化合物の蒸気濃度は、該金属化合物のエネルギ
ーの吸収係数との関係で、適切な条件を選択できる。例
えばエネルギー線の振動数を選択して、吸収効率が大き
い条件で照射を行うときは、該蒸気濃度を小さくしても
連鎖的分解反応は開始する。
Appropriate conditions can be selected for the vapor concentration of the metal compound in relation to the energy absorption coefficient of the metal compound. For example, when the frequency of the energy beam is selected and irradiation is performed under conditions that provide high absorption efficiency, the chain decomposition reaction will start even if the vapor concentration is reduced.

一方、含酸素化合物の系内における濃度については特に
制限はないが、酸素分子(02)換算で前記金属化合物
の濃度のl/25モル倍以上が好ましく、例えば該金属
化合物としてFe(CO)、を用いると、l/25〜1
0/25モル倍の場合上として四酸化酸鉄(FesOa
)が、10/ 25−75/ 25モル倍の場合上とし
てFen04とγ型三酸化二鉄(γ−Fe、03)が、
75/25モル倍以上の場合上としてγ−Fe、O,が
生成する。
On the other hand, the concentration of the oxygen-containing compound in the system is not particularly limited, but it is preferably 1/25 times the concentration of the metal compound or more in terms of oxygen molecules (02). For example, the metal compound may be Fe(CO), using l/25~1
In the case of 0/25 mole times iron tetroxide (FesOa)
) is 10/25-75/25 times by mole As above, Fen04 and γ-type diiron trioxide (γ-Fe, 03) are
When the mole ratio is 75/25 times or more, γ-Fe and O are produced as above.

本発明方法においては、所望に応じ系内に希釈ガスを存
在させてもよい。希釈ガスとしては、例えばヘリウム、
窒素、水素、アルゴンなどを用いることができる。
In the method of the present invention, a diluent gas may be present in the system as desired. Examples of diluent gas include helium,
Nitrogen, hydrogen, argon, etc. can be used.

この希釈ガスの濃度は、照射するエネルギー線の強度に
より適宜選択されるが、連鎖的な分解反応を起こさせる
ためには低い方がよい。
The concentration of this diluent gas is appropriately selected depending on the intensity of the energy rays to be irradiated, but is preferably lower in order to cause a chain decomposition reaction.

本発明方法において、連鎖開始反応のエネルギーに用い
るエネルギー線については、活性種を高密度に生成させ
るものであればよ−く、特lこ制限はない。このような
エネルギー線としては、例えばレーザー光、水銀ランプ
やキセノンランプなどの非コヒーレント光、軌道放射光
、マイクロ波及びX線のような放射線などの電磁波、あ
るいはイオンビーム、電子ビーム、プラズマなどが用い
られるが、これらの中でレーザー光、軌道放射光、X線
が好ましく、特にレーザー光が好適である。
In the method of the present invention, the energy beam used for the chain initiation reaction is not particularly limited as long as it can generate active species at a high density. Such energy rays include, for example, laser light, incoherent light such as mercury lamps and xenon lamps, orbital synchrotron radiation, electromagnetic waves such as microwaves and radiation such as X-rays, ion beams, electron beams, plasma, etc. Among these, laser light, orbital synchrotron radiation, and X-rays are preferred, and laser light is particularly preferred.

このレーザー光としては、大出力のパルスレーザ−から
のものが好ましく、具体的には、紫外領域で発振するエ
キシマ−レーザーや窒素レーf−赤外領域で発振する炭
酸ガスレーザー −酸化炭素レーザー、YAGレーザ−
、ガラスレーザールビーレーザー、アレクサンドライト
レーザーまた可視領域で発振するYAGレーザーなどの
高調波、銅蒸気レーザーや全蒸気レーザー、色素レーザ
ー、アルゴンイオンレーザ−やクリプトンイオンレーザ
−などからのものが挙げられる。
This laser light is preferably from a high-output pulsed laser, and specifically includes an excimer laser that oscillates in the ultraviolet region, a nitrogen laser that oscillates in the infrared region, a carbon dioxide laser that oscillates in the infrared region, a carbon oxide laser, YAG laser
Examples include glass lasers, ruby lasers, alexandrite lasers, harmonics such as YAG lasers that oscillate in the visible region, copper vapor lasers, all vapor lasers, dye lasers, argon ion lasers, krypton ion lasers, and the like.

−船内に、金属カルボニル化合物は、紫外領域に大きな
吸収を有しているので、前記レーザーのうち、紫外領域
で発振するレーザーを用いると容易に活性種を高密度に
発生させることができる。
- Since the metal carbonyl compound inside the ship has a large absorption in the ultraviolet region, active species can be easily generated at a high density by using a laser that oscillates in the ultraviolet region.

エキシマ−レーザーはこのような作用を有するとともに
、エネルギー密度が大きいので特に好適である。また、
炭酸ガスレーザーも、金属カルボニル化合物が赤外領域
にもつ振動単位を多光子励起することにより分解に導く
ことができるため、好ましい。なお、他のレーザーを用
いて励起レベルのない波長で照射しても、一般にレーザ
ーによるブレークダウンを起こさせることができるため
、連鎖的な分解を起こさせることが可能である。
An excimer laser has such an effect and has a high energy density, so it is particularly suitable. Also,
A carbon dioxide laser is also preferable because it can lead to decomposition by multiphoton excitation of the vibrational unit that the metal carbonyl compound has in the infrared region. Note that even if another laser is used to irradiate at a wavelength that has no excitation level, breakdown by the laser can generally be caused, so chain decomposition can be caused.

本発明におけるエネルギー線は、連続エネルギー線でも
よいが、パルス線が高密度な活性種を容易に発生させる
ことができるので好ましい。
The energy beam in the present invention may be a continuous energy beam, but a pulsed beam is preferred because it can easily generate active species with high density.

本発明におけるエネルギー線の照射は、エネルギー密度
が高いほど有利である。
The higher the energy density of energy ray irradiation in the present invention, the more advantageous it is.

本発明では、照射時間を非常に短くして、単位時間当り
に生成する活性種の濃度を高く保つことが好ましく、こ
れを10−3秒以内、特に好ましくは、10−4秒以内
、さらに好ましくは、10−’秒以内にすることがよい
。この値より照射時間を長くしても活性種の失活が起こ
るため活性種の濃度を高くすることができなくなること
がある。
In the present invention, it is preferable to keep the irradiation time very short to maintain a high concentration of active species generated per unit time, preferably within 10-3 seconds, particularly preferably within 10-4 seconds, and even more preferably within 10-4 seconds. is preferably within 10-' seconds. Even if the irradiation time is made longer than this value, the active species will be deactivated, so it may not be possible to increase the concentration of the active species.

また、その際、照射線エネルギー密度は、1cm”当り
、10−’ジュール以上、好ましくは10−”ジュール
以上であればよく、これより少ない密度では連鎖的分解
反応はほとんど關始しない。
Further, in this case, the irradiation energy density may be at least 10-' joules per cm", preferably at least 10-'joules; if the density is lower than this, the chain decomposition reaction will hardly start.

また、このエネルギー線の照射は、照射する金属化合物
の吸収係数(エネルギー線がレーザー光などの光である
場合は、モル吸光係数)が大きい条件で実施するのが望
ましい。例えば鉄ペンタカルボニルを原料として用いる
ときは、波長約196nm付近で吸収係数の極大値があ
り、この場合、波長193nmのArFエキシマ−レー
ザーを使用するのが、好適である。
Moreover, it is desirable that the irradiation with this energy ray be carried out under conditions where the absorption coefficient (molar absorption coefficient when the energy ray is light such as a laser beam) of the metal compound to be irradiated is large. For example, when iron pentacarbonyl is used as a raw material, the absorption coefficient has a maximum value around a wavelength of about 196 nm, and in this case, it is preferable to use an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm.

このようなエネルギー線の照射によって、系内の一部に
、101s個/mQ以上、好ましくは10目個/−以上
の高濃度の活性種が発生し、活性種により引き起こされ
る発熱的な連鎖反応が逐次的に起こり、瞬間的に金属化
合物がほとんど完全に分解し、金属活性種と酸素とが反
応して、金属酸化物の微粒子が生成する。
Irradiation with such energy rays generates active species at a high concentration of 101s/mQ or more, preferably 10s/m or more, in a part of the system, and an exothermic chain reaction caused by the active species occurs. occurs sequentially, the metal compound is almost completely decomposed instantly, the metal active species and oxygen react, and fine particles of metal oxide are generated.

まt;、本発明では、前お金属化合物の他、本発明の目
的をそこなわない範囲で他の金属化合物を存在させるこ
とができる。このような金属化合物は、ガス状になるも
のであればよく、特に制限はない。該他の金属化合物と
しては、例えば鉛、ビスマス、タリウム、亜鉛、アルミ
ニウム、カドミウム、水銀、金、銀、白金、コバルト、
ニッケル、鉄、スズ、ケイ素、ゲルマニウムなどの金属
又は半金属のアルキル基などとの間の金属−炭素結合を
有する有機金属化合物及びこれらの金属や半金属の水素
化物、アルコキシド、カルボニル化物、メタロセン化物
、ハロゲン化物、水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、
硫化物などが挙げられ、これらの金属化合物は1種用い
てもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Furthermore, in the present invention, in addition to the above metal compound, other metal compounds may be present within a range that does not impair the object of the present invention. Such a metal compound is not particularly limited as long as it becomes gaseous. Examples of the other metal compounds include lead, bismuth, thallium, zinc, aluminum, cadmium, mercury, gold, silver, platinum, cobalt,
Organometallic compounds having metal-carbon bonds with alkyl groups of metals or metalloids such as nickel, iron, tin, silicon, germanium, etc., and hydrides, alkoxides, carbonylates, and metallocenes of these metals and metalloids. , halides, hydroxides, oxides, carbides, nitrides,
Examples include sulfides, and these metal compounds may be used alone or in combination of two or more.

これらの金属化合物においては、分解反応が発熱反応で
あるもの、結合解離エネルギーが小さいもの、蒸気圧が
比較的高いものが好ましい。このようなものとしては、
前記テトラメチル船、トリメチルビスマス、トリメチル
タリウムなどの有機金属化合物以外に、金属ハロゲン化
物が蒸気圧が大きい点で好ましい。このように他の金属
化合物を用いれば、複数の金属から成る金属酸化物か得
られる。
Among these metal compounds, those whose decomposition reaction is exothermic, those whose bond dissociation energy is small, and those whose vapor pressure is relatively high are preferable. As such,
In addition to the organometallic compounds such as tetramethyl chloride, trimethyl bismuth, and trimethyl thallium, metal halides are preferable because they have a high vapor pressure. By using other metal compounds in this way, metal oxides made of multiple metals can be obtained.

このようにして得られる金属酸化物の微粒子の径は、I
pra以下であるが、大部分は13μ重以下の粒子で構
成されている。
The diameter of the metal oxide fine particles thus obtained is I
pra, but most of them are composed of particles with a weight of 13μ or less.

発明の効果 本発明方法によると、ガス状の含酸素化合物の存在下、
ガス状の金属酸化物に、lパルスのエネルギー線を照射
することにより、金属酸化物を少ない投入エネルギーで
もって、安価にかつ極めて効率よく製造することができ
、しかも気相中で金属化合物が分解すると同時に、酸素
による酸化反応が起こるため、金属酸化物が容易に得ら
れる上、酸素の量のコントロールが容易なので、金属酸
化物の量を制御することが容易である。
Effects of the Invention According to the method of the present invention, in the presence of a gaseous oxygen-containing compound,
By irradiating gaseous metal oxides with 1-pulse energy beams, metal oxides can be produced at low cost and extremely efficiently with low input energy, and the metal compounds decompose in the gas phase. At the same time, since an oxidation reaction occurs with oxygen, metal oxides can be easily obtained, and since the amount of oxygen can be easily controlled, it is easy to control the amount of metal oxides.

本発明方法で得られた金属酸化物は、例えば電子材料や
セラミック材料などとして好適に用いられる。
The metal oxide obtained by the method of the present invention is suitably used, for example, as an electronic material or a ceramic material.

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。
Examples Next, the present invention will be explained in more detail with reference to examples.
The present invention is not limited in any way by these examples.

実施f11 100m12のガラス製反応容器に、鉄ペンタカルボニ
ルを、その蒸気濃度が8.3X 10”分子/ mff
(25Torr)になるように入れ、さらに酸素をその
濃度が3.5X 10” (lo、6Torr)分子/
mQになるように混入したのち、これにArFエキシマ
−レーザーからのレーザー光(193no+)を合成石
英製の窓を通してlパルス(10−”秒間)だけ照射し
たところ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、−気に
爆発的な連鎖反応が起こり、黒色生成物の四酸化酸鉄の
微粒子10mgが生成した。この際のレーザー光のエネ
ルギー密度は5.0X 10−”J/ cm”であり、
照射強度は200mJであった。
Implementation f11 Iron pentacarbonyl was added to a 100 m12 glass reaction vessel at a vapor concentration of 8.3 x 10” molecules/mff.
(25 Torr), and then add oxygen so that its concentration is 3.5X 10” (lo, 6 Torr) molecules/
mQ, and then irradiated with laser light (193no+) from an ArF excimer laser through a synthetic quartz window for 1 pulse (10-'' seconds), with extremely strong orange light emission. , - An explosive chain reaction occurred, producing 10 mg of fine particles of iron tetroxide as a black product.The energy density of the laser beam at this time was 5.0 x 10-"J/cm",
The irradiation intensity was 200 mJ.

生成しt;微粒子のX線回折測定を行ったところ、第1
表に示すピークか、それぞれの強度比で観測された。こ
の表より四酸化酸鉄が生成していることが明らかとなっ
た。
When the particles were subjected to X-ray diffraction measurement, the first
The peaks shown in the table or their respective intensity ratios were observed. From this table, it became clear that iron tetroxide was produced.

第    1    表 四酸化酸鉄の文献値 実施例2 100+*Qのガラス製反応容器に、鉄ペンタカルボニ
ルを、その蒸気濃度が8.3X 10′7分子/ m+
2(25Torr)になるように入れ、さらに酸素をそ
の濃度が2.8x l Q I 1分子/ +a12(
85Torr)になるように混入したのち、これにAr
Fエキシマ−レーザーからのレーザー光(193nm)
を合成石英製の窓を通してlパルス(101秒間)だけ
照射したところ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、
−気に爆発的な連鎖反応が起こり、赤色生成物のγ型三
酸化二鉄の微粒子11m+9が生成した。この際のレー
ザー光のエネルギー密度は5.OX 10−”J/ c
がであり、照射強度は200w+Jであった。
Table 1 Literature values for iron tetroxide Example 2 Iron pentacarbonyl was added to a 100+*Q glass reaction vessel at a vapor concentration of 8.3X 10'7 molecules/m+
2 (25 Torr), and then add oxygen so that its concentration is 2.8x l Q I 1 molecule/ +a12 (
85 Torr), and then add Ar
Laser light (193 nm) from F excimer laser
When irradiated with 1 pulse (101 seconds) through a synthetic quartz window, an extremely strong orange light was emitted.
- An explosive chain reaction occurred, producing 11m+9 fine particles of γ-type diiron trioxide as a red product. The energy density of the laser beam at this time is 5. OX 10-”J/c
The irradiation intensity was 200W+J.

生成した微粒子のX線回折測定を行ったところ、第2表
に示すピークが、それぞれの強度比で観測された。この
表よりγ型三酸化二鉄が生成していることが明らかとな
った。
When the produced fine particles were subjected to X-ray diffraction measurement, the peaks shown in Table 2 were observed at their respective intensity ratios. From this table, it became clear that γ-type diiron trioxide was produced.

第    2    表 γ型三酸化二鉄の文献値 実施f13 100m(2のガラス製反応容器に、鉄ペンタカルボニ
ルを、その蒸気濃度が8.3X 10”分子/ m+2
(25Torr)になるように入れ、さらに酸素をその
濃度が1.3xlQ1M分子/ m12(40Torr
)になるように混入したのち、これにArFエキシマ−
レーザーからのレーザー光(193nm)を合成石英製
の窓を通してlパルス(101秒間)だけ照射したとこ
ろ、橙色の極めて強い発光を伴いながら、−気に爆発的
な連鎖反応が起こり、黒褐色生成物の四酸化酸鉄とγ型
三酸化二鉄との混合物から成る微粒子が生成した。この
際のレーザー光のエネルギー密度は5.OX 10−”
J/cll+2であり、照射強度は200mJであった
Table 2 Literature values for γ-type diiron trioxide Implementation f13 100m
(25 Torr), and then add oxygen so that its concentration is 1.3xlQ1M molecule/m12 (40 Torr).
), and then add ArF excimer to this.
When the laser beam (193 nm) from the laser was irradiated for 1 pulse (101 seconds) through a synthetic quartz window, an explosive chain reaction occurred with extremely strong orange light emission, and a blackish brown product was produced. Fine particles consisting of a mixture of iron tetroxide and γ-type diiron trioxide were produced. The energy density of the laser beam at this time is 5. OX 10-”
J/cll+2, and the irradiation intensity was 200 mJ.

実施例4 100+Qのガラス製反応容器に、鉄ペンタカルボニル
を、その蒸気濃度が6.5XlO”分子/ +*Q(2
0Torr)になるように入れ、さらに酸素をその濃度
が6.5xlQ11分子/ yrQ (199Torr
)になるように混入したのち、これにArFエキシマ−
レーザーからのレーザー光(193nm)を合成石英製
の窓を通してlパルス(101秒間)だけ照射したとこ
ろ、橙色の強い発光を伴いながら、−気に連鎖的な爆発
反応が起こり、粒径0.5μ票以下の金属酸化物である
酸化鉄9119が生成した。この際のレーザー光のエネ
ルギー密度は2.5X 1O−2J/ crtr″であ
り、照射強度は10001Jであっt;。
Example 4 Iron pentacarbonyl was added to a 100+Q glass reaction vessel at a vapor concentration of 6.5XlO” molecules/+*Q(2
0Torr), and then add oxygen so that its concentration is 6.5xlQ11 molecules/yrQ (199Torr).
), and then add ArF excimer to this.
When laser light (193 nm) from a laser was irradiated for 1 pulse (101 seconds) through a synthetic quartz window, an explosive chain reaction occurred with intense orange light emission, resulting in a particle size of 0.5μ. Iron oxide 9119, which is a metal oxide below the rating, was produced. The energy density of the laser beam at this time was 2.5X 1O-2J/crtr'', and the irradiation intensity was 10001J.

生成した微粒子をX線回折測定を行ったところ、γ型三
酸化二鉄であることが分かった。
When the generated fine particles were subjected to X-ray diffraction measurement, they were found to be γ-type diiron trioxide.

比較例1 実施例1において、酸素を混入させなかったこと以外は
、実施例1と同様にして実施したところ、連鎖的な分解
反応は進行しなかった。
Comparative Example 1 When Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except that oxygen was not mixed, a chain decomposition reaction did not proceed.

比較例2 実施例1において、鉄ペンタカルボニルの蒸気濃度を3
.3X 1014分子/ mff(0,01Torr)
とした以外は、実施例1と同様にして実施したところ、
連鎖的な爆発反応は観測されなかった。
Comparative Example 2 In Example 1, the vapor concentration of iron pentacarbonyl was
.. 3X 1014 molecules/mff (0,01Torr)
The procedure was carried out in the same manner as in Example 1, except that
No chain reaction explosion was observed.

比較例3 実施例1において、レザー光の照射をエネルギー密度7
.5X 10−’J/ cm”、照射強度0 、3rr
r J (7) % 件”C’行った以外は、実施例1
と同様にして実施したところ、連鎖的な分解反応は進行
しなかった。
Comparative Example 3 In Example 1, laser light irradiation was performed at an energy density of 7.
.. 5X 10-'J/cm", irradiation intensity 0, 3rr
r J (7) % Example 1 except that "C' was carried out.
When carried out in the same manner as above, a chain decomposition reaction did not proceed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 1ml当り10^1^5分子以上の濃度のガス状の
吸熱的な分解反応を起こす金属化合物の系内に、ガス状
の含酸素化合物を存在させ、この系内の一部に1cm^
2当り10^−^4ジュール以上のエネルギー密度のエ
ネルギー線を照射して、系内の一部に該金属化合物に起
因する高濃度の活性種を生成させ、次いでこの活性種に
より引き起こされる金属化合物と含酸素化合物との発熱
的な連鎖反応により、金属酸化物を生成させることを特
徴とする金属酸化物の製造方法。 2 金属化合物が鉄ペンタカルボニルであり、金属酸化
物が四酸化三鉄又はγ−三酸化二鉄である請求項1記載
の製造方法。
[Claims] 1. A gaseous oxygen-containing compound is present in a system of a metal compound that causes a gaseous endothermic decomposition reaction at a concentration of 10^1^5 molecules or more per ml, and 1cm in some parts
Irradiate energy rays with an energy density of 10^-^4 joules or more per 2 to generate a high concentration of active species caused by the metal compound in a part of the system, and then remove the metal compound caused by this active species. A method for producing a metal oxide, the method comprising producing a metal oxide through an exothermic chain reaction between the compound and an oxygen-containing compound. 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the metal compound is iron pentacarbonyl, and the metal oxide is triiron tetroxide or γ-diiron trioxide.
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