JPH09503989A

JPH09503989A - ジルコニア粒子

Info

Publication number: JPH09503989A
Application number: JP7505443A
Authority: JP
Inventors: ガニ、メアリー・スーザン・ジーン; ビルト、ハンス−ユルゲン; アグイラー、マリー・イザベル; ハーン、ミルトン・トーマス・ウイリアム; バンセロウ、ドナルド・ジョージ; チーング、フィリップ・ホング・ニング; エリクソン、クジェル−オーブ
Original assignee: モナシュ・ユニバーシティー
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1997-04-22
Also published as: DE69430479T2; DE69430479D1; DK0711261T3; US5910462A; US6319868B1; EP0711261B9; ATE216688T1; EP0711261A1; CA2168240A1; WO1995004012A1; EP0711261B1; EP0711261A4

Abstract

(57)【要約】多孔質ジルコニアもしくはジルコニア含有粒子、そのような粒子の製造方法、およびそのような粒子の使用方法が、粒子表面に対する修飾をも含めて記載されている。本方法は、ジルコニア粒子を熱して実質的に均質な液状溶解物を提供し、液状溶解物のスピノーダル分解を行うために溶解物の粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相の急冷された粒子を提供し、急冷された粒子をアニールしてジルコニアおよびシリカの非多孔質固体粒子を提供し、これら粒子からシリカを浸出させて、相互連結気孔の三次元的に実質的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質固体ジルコニア粒子を提供することを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】ジルコニア粒子序説本発明は、一般に、多孔質物品に係り、特には、多孔質ジルコニアもしくはジルコニウム含有物品に、そのような物品の製造方法に、及びそのような物品の使用方法に関する。多孔質物品の一例は、多孔質粒子である。より具体的には、本発明は、ジルコニアとシリカ等の他の金属酸化物とを組合せて含有する多孔質粒子に、並びにそのような多孔質粒子の製造及び使用に関する。さらに具体的には、本発明は、分離用途、特にはクロマトグラフィー用途における、ジルコニアと場合に応じてシリカを含む他の金属酸化物とを含有する粒子の使用に関する。本発明の１つの具体的な側面は、ジルコニアもしくはジルコニウム含有粒子の表面を修飾する変性方法（derivatisation process）に、及びそのように修飾された粒子の化学プロセス、特にクロマトグラフィー用途における使用に関する。多孔質粒子は、例えばそれらの単位体積当りの高い表面積のような性質故に、ある種の用途に使用されている。そのような用途には、触媒担体のような広範な化学物質のための担体として及び化学収着剤としての使用が含まれる。粒子の多孔率及び気孔サイズを制御できる場合には、一般に、多孔質粒子は、また、クロマトグラフィー用途において、及び化学的分離用途において特に有用である。多孔質粒子の一例である多孔質シリカは、高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）のようなクロマトグラフィー用途に特に有用である。しかしながら、多孔質シリカの使用は、当該粒子の化学反応性により制限されている。多孔質シリカは、アルカリ性媒体中において反応しやすく、それ故アルカリの攻撃に対する耐性を必要とする用途において、またはアルカリ性媒体中で行われる操作のためには限られた有用性しかない。すなわち、アルカリの攻撃に敏感でなく、かつアルカリ性媒体中で使用し得る多孔質材料に対する要求がある。多孔質物品の他の例は、それらの気孔サイズ故に、または気孔サイズが容易に制御可能である故に広範な用途に特に有用である有機ポリマーである。しかしながら、高温において、及びある種の溶媒中において、あるいはある種の機械的応力に供されたとき、有機ポリマーは制限された強度を有し、歪んでその気孔サイズを変化させ、それにより当該ポリマーの分離特性が変化し、かくしてそれらの多くの用途における有効性及び有用性を減少させる。ポリマーを使用することの不利点は、ポリマー粒子が液体と混合されるという状況において特に顕著となる。液体の密度に類似した有機ポリマー粒子の低密度が、液体からのそれら粒子の容易な分離を阻止するからである。特に、低密度ポリマー粒子は、当該粒子の密度と流動床中で処理される液体の密度との類似性故に、流動床中で取り扱うことが困難である。すなわち、粒子の有用な動作寿命を延長させ、及び粒子が使用し得る種々の用途を拡大させるために、広範な化学的及び機械的環境中でその形状を保持する多孔質粒子を提供する必要がある。さらに、粒子によって処理されつつある液体から、粒子の密度と液体の密度の差に基づいて、容易に分離し得る多孔質粒子を提供する必要がある。過去、多孔質ジルコニア粒子をクロマトグラフィー用途のための担体相として使用するという提案があった（リグニー、ウェバー及びカール、ジャーナル・オブ・クロマトグラフィー４８４（１９８９）２７３〜２９１）。しかしながら、この提案は、粒子がクロマトグラフィー用途において遭遇するある機械的環境中で不安定であり、当該粒子の表面の性質を修飾することが不可能であるために、全体として不成功であった。そのような不利点は、主として、当該粒子を製造するに際して使用された方法に由来した。本発明は、粒子のこれらの及び他の弱点及び従来使用されていた粒子の製造方法の弱点を克服することを目的とする。従って、アルカリの攻撃に対して耐性があり、改善された強度および高密度を有し、広範な化学的分離用途に使用することができ、当該粒子の表面を修飾することによってそのような多孔質粒子が利用できる用途を拡張する多孔質粒子に対する要求がある。いまや、アルカリの攻撃に対して改善された耐性を提供し得、良好な強度を有し、比較的高い密度を持ち、従来多孔質ジルコニアを使用することができなかった種々の化学的および機械的環境で使用することができる多孔質ジルコニアを製造することが可能であることが見い出された。これらの改善された性質は、少なくとも一部は、粒子の製造方法に由来する。多孔質ジルコニア粒子本発明の１つの側面によれば、当該粒子が、相互連結した気孔（interconnect ed pores）の実質的に連続した三次元内部貫通ネットワーク（three demensiona l interpenetrating network）を包含するところのジルコニア粒子もしくはジルコニウム含有粒子が提供される。典型的に、粒子の気孔は、その長さにわたって実質的に一定の直径を有する。より典型的には、気孔は、気孔の湾曲部もしくは屈曲部において、及び気孔の交差部において実質的に一定の直径を有する。しかしながら、２またはそれ以上の気孔が交差する場合、気孔の直径は互いに正確には整合していない個々の気孔を説明するため（account for）に変えうる。典型的には、ジルコニアまたはジルコニウム含有粒子は、さらなる成分を含む。典型的に、この成分は、例えばシリカのような金属酸化物である。より典型的には、本発明の粒子は、ジルコニアとシリカの組合せを包含し、場合に応じてジルコンを含むことができる。好ましくは、１ないし１００％ジルコニア及び９９ないし０％シリカであり、より好ましくは５〜９０％ジルコニア及び９５〜１０％シリカである。典型的に、粒子のサイズは、２００μｍまでもしくはそれ以上であり、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは５ないし８０μｍであり、さらに好ましくは１０〜７０μｍである。好ましくは、本発明の多孔質ジルコニアは、直径が約２０００Åまでもしくはそれ以上の、好ましくは約２０ないし２０００Åの、より好ましくは２００ないし１５００Åの相互連結気孔を有する粒子を包含する。しかしながら、５０００Åまでのあるいはそれ以上の気孔も可能であり、本発明の粒子のいくつかは粒子のサイズに依存することに留意すべきである。気孔サイズが大きくなりすぎると、粒子の表面積が減少するため、化学分離用途における粒子の有効性が低下する。典型的に、粒子の単位質量当りの表面積は、１００ｍ²／ｇまで、好ましくは５ないし３０ｍ²／ｇであり、典型的な値は約５ｍ²／ｇである。典型的に、多孔質ジルコニア粒子の表面、より典型的には粒子の外表面又は粒子の外表面により近い気孔の表面は、修飾することができる。より典型的には、粒子の表面修飾は、表面をヒドロキシル化して粒子表面上により多量のヒドロキシド基を付与することを含む。さらに典型的には、表面修飾された又は表面処理された粒子は、他の官能基でさらに修飾することができる。表面修飾された粒子は、クロマトグラフィー用途に特に有用である。本明細書において、「ジルコニア」とは、ジルコニア組成物としてまたは有意の割合のジルコニアまたはジルコニウムを、好ましくは少なくとも約５０％のジルコニアを含む組成物として普通に言及されるもののようなジルコニアリッチの組成物を意味するものと理解される。ジルコニアの結晶学的形態酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）としても知られるジルコニウムは、室温において、３つの結晶学的形態、すなわち単斜晶系、正方晶系、または立方晶系のいずれかの形態で存在し得る。単斜晶系の形態が室温で最も安定であり、すなわち、この結晶学的形態は、この温度において、３種すべての形態のうち最も低いバルクエネルギーを有する。正方晶系の形態は、単斜晶系の形態よりもエネルギーが高く、例えばイットリア等の希土類酸化物、またカルシアまたはマグネシアのようなドーパントの添加により室温で安定化させることができる。好ましくは正方晶系の形態は、他の因子のうちでもとりわけ正方晶系ジルコニアの微結晶の粒子サイズに依存してイットリアまたは他の希土類酸化物を含めることによって室温で安定化され得る。ジルコニアの正方晶系から単斜晶系形態への変態は、４％の体積増加を伴う。ジルコニアが埋設されるマトリックス材料の性質等のいくつかの因子に依存するであろうところの臨界粒子サイズ未満では、正方晶系形態は、４％の体積増加を伴う表面エネルギーの増大が正方晶系から単斜晶系形態への変態におけるバルクエネルギーの現象よりも大きいということから、準安定である。最も高いバルクエネルギーを持つ立方晶系形態は、他の形態よりも室温で一層不安定であり、カルシアおよびマグネシアのようなドーパントの添加により室温で安定化され得る。個々の粒子中に存在するジルコニアの結晶学的形態は、Ｘ線回折等の既知の方法のいずれかにより容易に決定することができる。本発明のジルコニア粒子またはジルコニア含有粒子は、ジルコニアのいずれかの結晶学的形態もしくは当該形態の組合わせを取ることができる。単斜晶系ジルコニアが本発明の多孔質ジルコニア粒子が構成され得る好ましい結晶学的形態であり、化学的分離用途に使用される多孔質材料に対して最も望ましい性質を有する粒子をもたらすことが見い出された。したがって、相互連結気孔の実質的に連続した三次元相互貫通ネットワークを含む多孔質単斜晶系ジルコニア粒子を製造する出発材料を用いることが好ましい。さらに、多孔質ジルコニア粒子を表面修飾することを望む場合、多孔質粒子が単斜晶系のジルコニアで構成されていることはまったく重要でないことに留意すべきである。本発明の多孔質単斜晶系ジルコニア粒子は、多孔質シリカまたは多孔質有機ポリマーのような従来の多孔質材料と比べたとき、改善された強度および増加した密度を示す。従って、多孔質単斜晶系ジルコニアは、化学品および生化学品の分離、特にクロマトグラフィーまたはバイオクロマトグラフィー技術、および撹拌タンク、バッチタンク、流動床等を用いるバッチ方法のような他の技術を用いたもののための用途に特に有用である。所要の性質を有する多孔質単斜晶系ジルコニアの製造には、ジルコニアの結晶学的構造のおよびジルコニアの形態の注意深い制御を要する。従って、本発明の他の側面は、多孔質単斜晶系ジルコニアの製造方法に関する。多孔質単斜晶系ジルコニアの製造方法本発明によれば、以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解（spinodal decomposition）を行うために該粒子を急冷（quench）して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含み、該ジルコニアリッチ相がジルコニアを実質的に正方晶系の形態で包含する冷却された固体状非孔質粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして冷却時に正方晶系形態のジルコニアリッチ相を単斜晶系形態に変態させて、連続した単斜晶系ジルコニアリッチ相および連続したシリカリッチ相を包含するアニールされた粒子を提供する工程、（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、相互連結気孔の三次元的に実質的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質単斜晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質単斜晶系ジルコニアの製造方法が提供される。本発明による多孔質単斜晶系ジルコニア粒子を製造する方法において、ジルコニア−シリカ組成物が出発組成物として使用され、そのジルコニア−シリカ組成物を加熱して均質な液状溶解物を生成させ、冷却時に相分離を行わせて１の相のジルコニアと１の相のシリカを生成させる。典型的に、工程（ｃ）において、第３の相が生成する。この第３の相は、典型的にジルコンである。より典型的には、ジルコン相は、シリカ相が浸出されているときには浸出されない。さらに典型的には、多孔質粒子は、ジルコニアに加えてジルコンを含有する。工程（ａ）で使用するジルコニア−シリカ組成物は、ジルコニアもしくはジルコニア含有材料とシリカもしくはシリカ含有材料との混合物であっても、ジルコニウムもしくはジルコニアおよびシリカの双方を含有する化合物であっても、またはそれらの組合わせであってもよい。さらに、分解してジルコニアおよびシリカの均質な液状溶解物を提供する組成物または化合物も使用できる。好ましくは、本発明の方法に使用される出発材料は、市販されているジルコンである。より好ましくは、ジルコンは、多孔質粒子が置かれるべき最終用途に適合させるべく例えばふるい等の前処理に供される。典型的に、市販のジルコンはスクリーニングして１００μｍを超える粗大粒子を除去する。典型的に、キュ例された粒子中のジルコニア：シリカ体積比は、約１：１である。この比により、浸出後に特に均質な構造で実質的に均一の多孔度の多孔質単斜晶系ジルコニアが提供される。シリカおよびジルコニア両者のモル体積は互いに非常に似ており、それゆえ、約１：１の体積比を達成するために、ジルコニア対シリカモル比が約１：１であるジルコニア−シリカ組成物を選定することが望ましい。本発明の子の形態の方法に使用されるジルコニア−シリカ組成物がジルコニアおよびシリカの均質な液状溶解物に分解する組成物である場合、当該組成物は分解してモル比約１：１のジルコニアおよびシリカの混合物を与えるべきである。しかしながら、ジルコニア対シリカの比は多孔質粒子について要求される最終の性質に従い変化させることができることに留意すべきである。シリカの浸出は、ジルコニア粒子中の気孔の生成に責任があり、それゆえ、出発のジルコニア−シリカ組成物中に本来的に存在するシリカの量が、少なくとも一部において、粒子中に存在する気孔の量を決定するからである。典型的に、ジルコンは出発のジルコニア−シリカ組成物の特に好ましい形態である。ジルコンは、分子式ＺｒＳｉＯ₄を有し、ジルコニア（ＺｒＯ₂）およびシリカ（ＳｉＯ₂）のモル比１：１の混合物に分解する。典型的に、ジルコニアとシリカの混合物またはこれらの化合物を含有する材料は、また、約１：１の体積比を提供するように都合よく使用され得る。しかしながら、いずれもの比率も使用できることに留意すべきである。異なる体積比を提供し、それにより多孔質ジルコニア中の気孔の割合および量を制御するようにさせるために混合物も使用できる。典型的に、単一粒子の気孔サイズは実質的に一定である。しかしながら、気孔サイズは粒子間で異なり得る。典型的な気孔サイズ分布は、４０ないし８０μｍの粒子サイズ範囲について０．０１ないし０．２μｍであり得る。典型的に、ジルコニア−シリカ組成物は、粉末または粒子の形態で都合よく提供され得る。粒子のサイズは、いくつかの因子により決定されるであろう。ジルコニア−シリカ組成物は、望ましくは、例えばクロマトグラフィー粉末などとしての使用のような所望の用途における多孔質ジルコニアの最終使用に都合よく適合したサイズのものである。ジルコニア−シリカ粒子は、好ましくは、均質な液状溶解物を生成し得るように十分に小さいものである。このサイズは、他の因子の中でもとりわけ加熱速度、加熱時間、およびジルコニア−シリカ粒子の熱伝導率のような事項により決定されるであろう。ジルコニア−シリカ粒子は、また、均質な液状溶解物が本明細書で後に詳細に説明する当該液状溶解物のスピノーダル分解を生じさせる速度で急冷されるように十分に小さいものであるべきである。このサイズは、他の因子の中でもとりわけ、それ自体がジルコニア−シリカ組成物の組成、急冷媒体の温度、粒子から急冷媒体への熱伝達効率、および粒子の熱伝導率に依存する所要の冷却速度によって決定されるであろう。典型的に、ジルコニア−シリカ組成物は、均質な液状溶解物を提供するように理想的に加熱されるべきである。必要な温度は、ジルコニア−シリカ組成に依存するであろう。例えば、ジルコンの組成と等価なジルコニア−シリカ組成物は、約２４００℃を超える温度で液体を形成する。典型的に、ジルコニア−シリカ組成物は、均質な液状溶解物を形成するための時間を減少させるようにそれぞれの溶解温度を十分に超える温度に加熱される。典型的に、ジルコニア−シリカ組成物は、当業者に入手できるいずれもの都合のよい加熱装置中で加熱することができ、その加熱装置は、ジルコニア−シリカ組成物を溶解させるために十分に高い温度を生じさせ得るものである。ジルコニア−シリカ組成物を加熱するためにプラズマアークトーチまたはリアクターを利用することが特に好ましいことが見い出された。プラズマアークリアクターを用いる場合、ジルコニア−シリカ組成物は、好ましくは、ジルコニアとシリカの緊密な混合物を包含する粒子の形態に、または分解してジルコニアとシリカの緊密な混合物を生成する組成物の形態にある。ジルコンは、ジルコニア−シリカ組成物の一例としてプラズマアークトーチにおいて都合よく使用され得る。プラズマアークトーチに使用するためのジルコンの特に好ましい粒子は、サイズが５μｍないし１００μｍの範囲内にある粒子サイズを有する。より好ましくは、ジルコン粒子は１０ないし５５μｍの範囲にある。典型的には、ジルコン粒子は、細長いか針状であり、加熱により粒子はまず解離した後、溶解して均質な液状溶解物を形成する。典型的に、より小さなジルコニア−シリカ粒子の使用により、例えばオキシアセチレンもしくはオキシ水素炎に通すといった加熱のためにより低い温度を使用することができるようになる。火炎溶射に関して有用な典型的な粒子サイズは、３ないし１５μｍの範囲にある。典型的に、均質な液状溶解物の粒子は、核発生とジルコニア球石の成長を防止するために、および液状溶解物をジルコニアリッチ相とシリカリッチ相とにスピノーダル分解させるために十分な冷却速度で急冷される。液状溶解物のスピノーダル分解は、均一な周期性と三次元連続性を示すジルコニアリッチおよびシリカリッチの相互貫通ネットワークの極度に微細なミクロ構造を与える。典型的に、急冷された固体状非孔質粒子は、異なる相の間でほぼ１００Ａの波長を有する。本明細書において「波長」という語は、１の相と次の相との間の平均距離を意味する。「均一な周期性」という語は、その波長が実質的に均一であることを意味する。「三次元連続性」という語は、各相が相互連結した三次元ネットワークを形成することを意味する。典型的に、均質な液状溶解物から形成される長球粒子は、水浴中で急冷される。しかしながら、他の液状急冷媒体も使用できる。液状急冷媒体は、粒子と当該液体との間で達成され得る高い熱伝達速度故に好ましい。典型的に、急冷は、約１０⁵ないし１０⁷℃秒^-1のオーダーの冷却速度を提供する。しかしながら、他の冷却速度も可能である。「ジルコニアリッチ」という語はジルコニア−シリカ組成物の本来の均質な液状溶解物中に含まれるよりも高い比率でジルコニアを含有する相を意味することが当業者によって理解されるであろう。「シリカリッチ」という語はジルコニア−シリカ組成物の本来の均質な液状溶解物中に含まれるよりも高い比率でシリカを含有する相を意味することが当業者によって理解されるであろう。典型的に、急冷された粒子は、ジルコニアリッチ相およびシリカリッチ相の両者を含む。ジルコニアリッチ相は、準安定であり、かつそれからのシリカリッチ相の浸出の際に安定な単斜晶系形態に変換されるところの正方晶系の形態に実質的にある。この変態は、４％の体積増加を伴い、これは一般にジルコニアリッチのネットワークの解体に至る。従って、浸出段階に先立つアニール段階がなかったなら、本発明の粒子によって代表される特性および性質を有する多孔質粒子を製造することはできないこととなる。それ故、急冷された粒子は、ジルコニアリッチ相を粗大かするために、アニールされる。典型的に、アニールはジルコニアとシリカの再結合がかなりの割合で生じる温度未満で行われる。この温度は、ジルコニアリッチ相の組成に依存し、簡単な実験により当業者により容易に決定され得る。しかしながら、シリカとジルコニアとのいくぶんかの再結合が生じて類似の構造のジルコンを形成し、未結合シリカを浸出することによって製造される多孔質粒子の強度を向上させることが好ましいことに留意すべきである。好ましくは、アニールは、製造に都合のよい速度で、すなわち妥当な時間規模で達成されるに十分に速いが粗大化を制御不能とするほど速くない速度でジルコニアリッチ相の粗大化に十分な温度で行われる。好ましくは、アニールは、約１０００℃ないし１４００℃、好ましくは１２００℃ないし１４００℃の範囲の温度で行われ、粒子の粒子サイズに依存して５時間まで、好ましくは１時間ないし５時間の期間をかけて達成される。典型的に、ジルコニアリッチマトリックスの粗大化の程度は、多孔質ジルコニア中の気孔サイズを決定する助けとなる。粗大化がより長くあるいはより徹底されると、多孔質ジルコニア中の気孔サイズが大きくなる。典型的に、ジルコニアリッチ相の粗大化は、ジルコニアおよびシリカの拡散により生じる。粗大化の間、ジルコニア微結晶の粒子サイズは増加する。典型的に、ジルコニアは、周囲温度への冷却中にジルコニアが正方晶系形態から単斜晶系形態へ変態することを許容するに十分な粒子サイズを有する。臨界粒子サイズは、ジルコニアリッチ相の組成に依存する。正方晶系形態から単斜晶系形態への変態の温度は、ジルコニアリッチ相の組成およびジルコニア微結晶の粒子サイズに依存する。しかしながら、実質的に純粋なジルコニア粒子の崩壊を防止するために、浸出前に、ジルコニア相中にいくぶんかのシリカまたはジルコンが存在することが好ましいことに留意すべきである。急冷され、しかる後アニールされた解離したジルコンの変態温度は、典型的に約７２０℃である。急冷された粒子がアニールされた後、向上した強度を有する粒子が得られるように粒子の解体を避けるべく、変態温度にわたってゆっくりと冷却される。ジルコニアリッチ相は、４％の体積増加を伴う正方晶系形態から単斜晶系形態への変態が冷却の際にアリールされた粒子の粉砕に至るような程度に粗大化されないことが好ましい。他の因子の中でもとりわけシリカリッチ相の組成によって決定される臨界粒子サイズを超えると、ジルコニアリッチ相は、変態に際してシリカリッチ相中に応力を導入し、これが冷却に際してそれを脆弱化させ得る。ついで、アニールされた粒子は、浸出されてシリカリッチ相を除去する。シリカリッチ相を浸出させるために、アルカリまたはフッ酸を使用することができる。好ましくは、アニールされた粒子は、アルカリで、より好ましくは水酸化ナトリウムで浸出される。典型的に、浸出の速度は、温度が高い程増大する。より好ましくは、アニールされた粒子は約１６０℃の温度で水酸化ナトリウムにより浸出される。多孔質正方晶系ジルコニアの製造方法本発明の他の側面によれば、以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解を行うために該粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含む急冷された粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして、所望の気孔径を工程（ｄ）の後に得るようにジルコニアリッチ相を粗大化させる工程、および（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、相互連結気孔の三次元的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質正方晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質正方晶系ジルコニアの製造方法が提供される。好ましくは、正方晶系ジルコニアは、例えばイットリア等の希土類酸化物、カルシアまたはマグネシア、あるいはそれらの組合わせのようなドーパントの添加により安定化される。より好ましくは、ドーパントとしてイットリアが使用される。多孔質正方晶系ジルコニアを製造するために、初期の加熱工程においてドーパントをジルコニア−シリカ組成物中に緊密に導入することが好ましい。これにより、均質な液状溶解物が加熱により容易に生成され得る。典型的に、ジルコニア−シリカ組成物はドーパントをさらに含有する。典型的に、ドーパントは希土類酸化物、好ましくはイットリアである。典型的に、ドーパントは、ジルコニア−シリカ組成物中において粒子として存在する。より典型的には、工程（ｂ）において２つの相が生成し、ドーパントは、好ましくは、ジルコニアリッチ相中に含められる。上記の多孔質正方晶系ジルコニアを製造するための方法は、アニール工程を除き、多孔質単斜晶系ジルコニアを製造する方法に関して記述したパラメータに従って行うことができる。多孔質正方晶系ジルコニアの製造方法におけるアニール工程は、好ましくは、周囲温度への冷却の際の単斜晶系形態への変態に関し、および浸出工程にわたってドーパントの存在により安定化され正方晶系ジルコニアの粒子を生成する。正方晶系ジルコニアの粒子の安定性は、他の因子の中でもとりわけ、ジルコニアリッチ相中のドーパントの組成および量に依存する。多孔質正方晶系ジルコニアは、特に強いものであり、その強く丈夫な性質故に特に有用である粒子を提供し得る。多孔質立方晶系ジルコニアの製造方法本発明の他の側面によれば、以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解を行うために該粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含む急冷された粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして、所望の気孔径が工程（ｄ）の後に得られるようにジルコニアリッチ相を粗大化させる工程、および（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、気孔の三次元的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質立方晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質立方晶系ジルコニアの製造方法が提供される。好ましくは、立方晶系ジルコニアは、例えばカルシア、マグネシア等のようなドーパントの添加により安定化される。典型的に、ドーパントは、ジルコニアの立方晶系形態を安定化させるために十分な量で存在しなければならない。多孔質立方晶系ジルコニアを製造するために、ドーパントをジルコニア−シリカ組成物中に緊密に導入することが好ましい。これにより、均質な液状溶解物が加熱により容易に生成され得る。上記の多孔質立方晶系ジルコニアを製造するための方法は、アニール工程を除き、多孔質単斜晶系ジルコニアを製造する方法に関して記述したパラメータに従って行うことができる。多孔質立方晶系ジルコニアの製造方法におけるアニール工程は、好ましくは、周囲温度への冷却の際の正方晶系または単斜晶系形態のいずれかへの変態に関して安定化され立方晶系ジルコニアの粒子を生成する。ジルコニア粒子を安定化させるためにはアニール工程は必要でないが、アニール工程は粒子の気孔サイズに影響することに留意すべきである。立方晶系ジルコニアの粒子の安定性は、他の因子の中でもとりわけ、ジルコニアリッチ相中のドーパントの組成および量並びに粒子サイズに依存する。変性された多孔質ジルコニア本発明のさらなる目的は、アルカリ条件下で増大した安定性を有し、当該粒子が広範な化学的分離用途に使用し得るように広範な厳しい環境中で増大した強度を有し、および多孔質粒子がクロマトグラフィー用途を含む広範な化学的分離プロセスに使用し得るように粒子の表面に広範な官能基を有する変性多孔質ジルコニア粒子を提供することにある。本発明によれば、ジルコニア粒子の粒子表面上の表面ヒドロキシル基と反応するシラン基を介して粒子の表面に官能性分子が結合した多孔質ジルコニア粒子が提供される。本発明のさらなる形態において、ジルコニア粒子の周りにまたはジルコニア粒子を囲む有機ポリマーのシェルを有し、該ポリマーシェルが架橋され、シランを介して表面上のヒドロキシル基に結合した多孔質ジルコニア粒子が提供される。本発明は、また、まず水熱（hydrothermal）プロセスを通して粒子を処理して粒子表面上のヒドロキシル基密度を増大させ、ついで該表面ヒドロキシル基をシランと反応させることにより変性多孔質ジルコニアを製造する方法にも関する。シランは、水素化ケイ素に関係する当該分野で認識された語であり、ジシランおよびトリシランを含む。他の化学基もシラン分子に結合させることができる。本発明に従い実施される水熱処理は、ジルコニア粒子の表面にヒドロキシル基を再導入するため、および表面に高く均一なヒドロキシル基密度を提供するために使用される。水熱処理は、１００ないし３００℃、典型的には１５０℃および高圧下で行われる。オートクレーブ内の圧力は、水の蒸気圧により、オートクレーブの温度の関数である。高く均一なヒドロキシル基密度は、ジルコニア粒子の表面の性質の後の修飾中の高いリガンド密度のための要件である。修飾の質、従って水熱処理の有効性は、未被覆ジルコニア表面積の決定により間接的に測定される。水熱処理の有効性は、当該処理の期間、および関与する温度（圧力）に依存する。温度が高い程、運動が速い。一例として、１５０℃の温度を用いると、ジルコニア粒子の水熱処理の最適時間は６時間である。しかしながら、いずれもの温度、時間、圧力の組合わせが、これらのパラメータ各々の制限内で、粒子の表面をヒドロキシルかするために使用できる。さらなる態様において、本発明は、表面にモノマー材料を吸着させ、ついでこのモノマー材料を重合してポリマーシェルを生成させることによりポリマーシェルを有する変性多孔質ジルコニア粒子を製造する方法を提供する。本発明の多孔質ジルコニアは、有機分子を多孔質ジルコニアの表面に結合させることにより変性できる。多孔質ジルコニアの表面に結合できるそのような有機分子には、親和性染料（affinity dyes）、疎水性および親水性表面などが含まれ、その一例はシラン類である。典型的に、多孔質ジルコニア粒子の表面は、置換シランで活性化され、それに有機分子が結合される。多孔質ジルコニアの変性により、多孔質ジルコニアが使用され得る拡張された分離用途が提供され、よって本発明の適用性が拡大される。場合に応じて希土類酸化物のようなおよびシリカを含む他の金属酸化物を含有する多孔質ジルコニアまたはジルコニア含有もしくはジルコニウム含有粒子は、粒子について望まれる性質および粒子が使用されるべき用途に依存して、いずれもの好適な所望のもしくは都合のよい化学基もしくは分子を表面に結合させることにより修飾できる。粒子に結合させ得る化学基または分子の例には、以下のものが含まれる。すなわち、アルキル鎖、アロメート（aromate）またはシアノ基の形態にある疎水性リガンド、ポリオール、炭水化物、ポリエーテルまたはポリエステル等の親水性リガンド、広範なイオン強度のアニオン系およびカチオン系イオン交換体、ペプチド、タンパク、酵素、金属キレートおよび生物学的に活性な物質と相互作用を形成する分子、脂質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、染料オリゴヌクレオチド等である。当業者に明らかなように、上記リストはすべてではなく、単なる例示であることに留意すべきである。上記リストは排除的なものではないことは当業者に明白である。本発明の他の態様は、クロマトグラフィーにより分離するタンパク性（protea ceous）分子のプロセスにおける多孔質粒子の使用に関する。さて、添付図面および以下の非限定的例を参照して本発明を例示的に説明する。ここで、図１は、本発明による相互連結気孔構造を示す、ジルコニアの苛性浸出されアニールされた粒子の高倍率顕微鏡写真図である。図２は、チバクロンブルーＦ３ＧＡによるジルコニアの修飾である。図３は、オクタデシルシランによるジルコニアの修飾である。図４は、炭水化物によるジルコニアの修飾および架橋である。図５は、イミノ二酢酸によるジルコニアの修飾である。図６は、コンカナバリン−Ａ、ペプシン、パパイン、トリプシン、キモトリプシンのようなタンパクによるジルコニアの修飾である。図７は、典型的な処理条件を示して、本発明による粒子の典型的な製造例の工程のフローチャートである。全ての粒子が示した全ての工程を含む方法により製造されるのではないことに留意すべきである。例１単斜晶系ジルコニア粒子の製造まず、ジルコン粉末（コマーシャル・ミネラルズにより供給）をふるいにかけて−５０μｍよりも粗大な粒子を除去した後、粒子表面を例えば丸くするまたは平滑にすることによって粉末の流動特性を改善するために火炎溶射した。火炎溶射は、セラミックおよび金属粉末の火炎溶射用に特別に設計されたメトコタイプ６Ｐ−IIサーモスプレーガン火炎溶射トーチ中で行った。メトコタイプ４ＰＭ粉末供給装置を用いて粉末をオキシ−アセチレン炎中に射出した。オキシ−アセチレン炎はやや酸化性であるので、これによりより微細な（＜−１０μｍ径）粒子が長球化される結果となる。炎の温度はより大きな粒子を溶解し、長球化させるには十分に高くなかったことに留意すべきである。この工程は、未処理粉末をプラズマトーチ中に直接導入することが時折困難であることがわかったので、いくつかの状況においては、必要であることがわかった。火炎溶射粉末を蒸留水中に集めた。粉末を乾燥した後、プラズマ溶射し、再び蒸留水中に集めた。この粉末を３６キロワットのＡｒ／Ｈｅプラズマジェットを生成するＤＣプラズマトーチ（プラズマダインＳＧ−１００、４０ｋＷサブソニックプラズマトーチ）中でプラズマ溶射した。これによりすべてのジルコン粒子の長球化の結果を得た。存在する結晶相を決定するために、広角測角器を備えたリガク・ガイガーフレックスシステム上での粉末のＸ線回折分析を用いた。Ｘ線回折分析により、ジルコニアがジルコニアの正方晶系形態で存在していることが明らかとなった。プラズマ処理中にジルコンの解離から生成したシリカは非晶質（ガラス状）であった。ついで、スピノード構造を正方晶系ジルコニアが冷却時に熱力学的に安定な単斜晶系形態に変態する程度に粗大化させるために、粉末をラピッド・ハイ・テンペラチャー・ファーニス（カンタール）中、１４００℃で２時間熱処理した。これを確認するために、Ｘ線回折を使用した。相変態による粒子の機械強度の低下を防止するために、変態温度の７２０℃を通じて非常に遅い冷却速度を用いた。ニッケルるつぼ中１６０℃でＮａＯＨの６０％水溶液での浸出により粉末からシリカを除去した。ついで、粒子の形態を検査し、また粒子サイズ分布を得るために、粉末をＳＥＭ下で調べた。粉末整粒−長球化された粉末を水と混合した後、ウォーマン・サイクロサイジング装置を用いて狭いサイズ範囲に分離した。これは一連の５つのサイクロンからなり、各サイクロンにトラップされたサイズ範囲は、操作パラメータならびに粒子のサイズおよび形状に依存する。粒子サイズ分析−ゼイス・パーティクル・サイズ・アナライザ−ＴＧＺ−３を用いて、粒子のＳＥＭ写真の直接測定により粒子サイズ分析を行った。走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）−粒子を調べるために、エネルギー拡散型Ｘ線分析装置を備えたＪＥＯＬＪＳＭ−８４０走査型電子顕微鏡を用いた。二次電子画像および背景飛散電子画豫の両方を得た。後者は、原子番号のコントラストを与えた。上記方法によって製造された１のジルコニア粒子の典型的な気孔構造を図１に示す。例２この例の比較においてジルコニアに基づく２種のセラミック粒子を用いた。１つ（以下、この例においてＰＤＺという）は、本発明の方法に従い、モナシュ大学の材料技術学部で調製した。これらの粒子は、７μｍの平均サイズ、１０００Ａの気孔サイズ、および１．０ないし４．２ｍ²／ｇ（ＢＥＴにより測定）の比表面積を有していた。他の粒子は、米国ミネソタ州５５１４４、セント・ポール所在の３Ｍ社から提供され、ＰＤＺ材料に対する比較として用いるため本発明とは異なる方法（すなわち、沈降法）に従い製造されたものでＡの気孔サイズ、および３２ｍ²／ｇ表面積を有していた。ホスフェエートの吸着による表面積の決定ホスフェートアニオンは、ジルコニア表面に強固に結合することが知られている。従って、担体粒子上の結合ホスフェートの量は、この担体の表面積を決定するために、または修飾後は粒子の残りの未被覆表面を決定するために使用することができる。これらの測定は、本発明の修飾方法の成否を決定するために、元素分析の代わりとして用いた。この目的で、既知のホスフェート濃度のホスフェート溶液を調製した。濃度決定の標準としてこの溶液を一部を保存した。残りの部分にジルコニア粒子を添加し、その懸濁液を一晩振盪した。ついて、ろ過により固体部分を除去し、上澄みのホスフェート濃度を測定した。例３ジルコニア表面上のヒドロキシル基密度を増加させるための水熱処理ジルコニア表面上のヒドロキシル基を増加させるために、先に記述した水熱処理は、修飾のためのより多量の反応性ヒドロキシル基を達成できた。オートクレーブ中１５０℃の水蒸気雰囲気内でジルコニア粒子を１ないし１６時間に達する異なる時間で処理した。処理の後、粒子をＣ₁₈−シランで修飾し、未被覆ジルコニア表面をホスフェートイオンの吸着により決定した。さん的な結果を達成するための可能な一組の条件は、１５０℃で６時間であった。例４モリブデンブルー法：オルソホスフェートおよびモリブデートイオンは、モリブドリン酸の酸性溶液を形成し、こレをヒドラジンスルフェートにより選択的に還元することにより、組成のはっきりしない化合物であるモリブデンブルーを得ることができる。この錯体は、８２０〜８３０ｎｍにおけるその吸収極大おいて光度測定により測定することができる。手順：試料の濃度は、リットル当り４ｍｇホスフェートよりも少なくなければならない。中性ｐＨの試料５０μｌをモリブデート溶液１０μｌおよびヒドラジンスルフェート４μｌと混合し、希釈して１００μｌとした。この混合物を沸騰水浴中で１０分間熱した後、迅速に冷却した。体積を調節し、吸収を６９０ｎｍで測定した。試料の吸収は、較正としての異なる希釈率の標準ホスフェート溶液とともに、マイクロタイタープレート中で測定した。表１は、異なる修飾および未修飾担体材料上のホスフェート吸着の結果を示している。表１で得られた数値から、ＰＤＺジルコニア上に吸着したホスフェートの量は、それぞれのジルコニアの未修飾および修飾形態の両者について、ジルコニア上に吸着した量よりもかなり少ないことが直ちにわかる。このことは、ジルコニアの水熱処理が修飾工程中にリガンド密度を有意に向上させることを示している。さらに、本発明に従って製造されたジルコニア粒子の性能は、３Ｍ由来の粒子よりも有意に良好であり、これは、本発明に従って製造された粒子の気孔の構造が異なり、この構造が本発明のＰＤＺ粒子を明瞭に区別していることによると考えられる。担体の修飾収着剤の表面を修飾するための原理的に異なる２つの方法が利用できる。第１のアプローチは、担体表面上に存在するヒドロキシル基と反応するシランを使用するものである。これは、モノマー修飾に至る。所望の相互作用性表面を導入するための他の可能性は、粒子の表面をポリマーコーティングで被覆することである。ポリマーコーティングは、表面に共有結合させることができるが、そうしなければならないものではない。例５メルカプトシランおよびチバクロンブルーＦ３ＧＡによる修飾ジルコニア粒子を変性する可能性を研究するために、チバクロンブルー修飾を選んだ。図２に示すように、最終生成物の色強度を観察することにより修飾の成否を容易に見ることができるからである。チバクロンブルーによる修飾は、３工程で行った。まず、上記の水熱処理（１５０℃、６時間）を行ってジルコニア表面上の高く均一なヒドロキシル基分布を確保した。第２に、ジルコニア粒子を３−メルカプトプロピル−トリメトキシシランで活性化した後、チバクロンブルーＦ３ＧＡで修飾した。シランを粒子表面に結合させるために、粒子をｐＨ３．５の硝酸中に懸濁させた。シランを加え、懸濁液を９０℃で３時間振盪した。トリアジン染料の結合を、０．５ＭＮａＣｌを含有するｐＨ８．０の炭酸ナトリウムバッファー中６０℃で一晩行った。粒子を修飾するために必要なシランの量は、比表面積、ジルコニアの量、ヒドロキシル基密度（約８μモル／ｍ²）およびシランの分子量の積により計算した。立体的な理由から、ヒドロキシル基のわずか半分しかシランにアクセスできない。従って、ヒドロキシル基密度として８μモル／ｍ²を用いると、シランが２倍過剰となるという結果となる。トリメトキシ基が重合していくつかの気孔を埋めてしまい、粒子を後の用途で有用でなくするので、多量のシランは避けるべきである。染料の固定は、粒子表面上の反応性部位の数により制限されず、分子のサイズにより制限される。担体に結合し得る染料の最大量は、約１μモル／ｍ²である。再び、反応に２倍過剰を用いた。反応が完結した後、担体を水および２−プロパノールで洗浄した。例６オクタデシルジメチル−クロロシランによる修飾まず、上記の水熱処理（１５０℃、６時間）を行ってジルコニア表面上の高く均一なヒドロキシル基分布を確保した。ＲＰ−収着剤を得るために、セラミック担体材料をオクタデシルジメチル−クロロシランで修飾した。この修飾は、触媒としてイミダゾールを用い、無水トルエン中で行った。トルエンはナトリウム金属上で保存し、使用前に新たに蒸留した。物理的に吸着した水を粒子表面から除去するために、粒子を該溶媒中に懸濁させ、イミダゾールおよびシランを加え、混合物を超音波浴中で５分間処理した後、還流下に６時間加熱した。図３に示すように、最大リガンド密度が約４μモル／ｍ²であると仮定して、シランを８倍過剰で加えた。粒子の破砕を防止するために、磁気撹拌器の使用は避けた。反応が終了した後、収着剤材料をトルエン、２−プロパノールおよび水で洗浄した。例７ポリブタジエンによる修飾本発明に従う逆相材料の他の製造方法は、ポリマー層を表面に結合することである。表面上に結合させようとするポリマーの量に依存して、これらの担体材料を調製するための異なる方法が利用できる。ポリマー層は厚すぎないようにすべきであり、さもないと気孔を埋め、非常に高い程度に表面積を減少させ、粒子の有効性を低下させてしまう。ヒドロキシル基表面濃度を増加させるための粒子の予備処理は、ポリブタジエンによる被覆についてのすべての場合に不要であるが、所望によりあるいは要求により使用することができる。異なる厚さのポリマー層を得るように２種の異なる量のプレポリマー化ポリブタジエン（ＰＢＤ）を用いて粒子を修飾した。低い炭素量（carbon loading）については、ＰＢＤの量は０．５ｍｇ／ｍ²と算出された。ＰＢＤおよびジクミルペルオキシド（ＤＣＰ）を乾燥ペンタン中に溶解し、本発明に従って製造された乾燥ジルコニア粒子を加えた。真空下でペンタンを除去し、被覆された粒子を真空下で１２時間６０℃に加熱した。最終工程は、コーティングを架橋させるために、窒素雰囲気下で２００℃で４時間熱処理することである。ポリブタジエンによる修飾を行うためには、粒子は大きな気孔サイズを有することが好ましい。例８アミノシランおよび炭水化物による修飾この例の目的は、変性が容易であり、高いｐＨ安定性を有するであろう親水性結合相を製造することであった。グルコースおよびマルトースをアミノプロピル変性ＰＤＺ粉末に結合させた。まず、上記の水熱処理（１５０℃、６時間）を行ってジルコニア表面上の高く均一なヒドロキシル基分布を確保した。５０ｍｌの無水トルエン中に懸濁させた１ｇのジルコニア（真空下、１８０℃で一晩乾燥）に、ジルコニア表面上のアクセスし得るヒドロキシル基密度に比べて２倍過剰に相当する量の３−アミノプロピルトリメトキシシランを加えた（３−メルカプトプロピルトリエトキシシランによる修飾について例５に記載したように）。懸濁液を還流下で６時間処理することによって反応を行った。完結後、粒子を徹底してトルエン、２−プロパノール、１０ｍＭＨＣｌおよび水で洗浄した。ｐＨ６．８の５０ｍＭ炭酸ナトリウムバッファー中でグルコースまたはマルトースをアミノプロピルジルコニアに結合させた。結合のために、見積りで１０倍過剰のグルコースまたはマルトースを使用し、結合を６０℃で一晩懸濁液を振盪することによって行った。生成するシッフ塩基を還元するために、炭水化物の量に比べて等モル量のナトリウムシアノボロハイドライドを含めた。反応が完結した後、粒子を洗浄し、粒子１グラム当り１０ないし１００μｌに渡る異なる量のブタジエンジエポキシドを架橋させるためにアセトン中に懸濁させた。架橋反応は、触媒として三フッ化ホウ素ジエチルエーテラートを用いて周囲温度で２時間行った。酸処理によりまたはエタノールアミンを用いた失活により、残存するエポキシド環を開環した。変性した収着剤は、さらなる処理なしに、またはチバクロンブルーＦ３ＧＡで修飾して使用した。修飾のために、粒子を０．５ＭＮａＣｌを含有するｐＨ９．５の１００ｍＭ炭酸ナトリウムバッファー中に懸濁させ、チバクロンブルーを溶解した。反応を６０℃で一晩行った後、粒子を水および２−プロパノールで洗浄して図４に示す結果を得た。結合したアミノシランの量は、元素分析により決定し、結合したグルコースは、上澄み中の未結合グルコースと「結合溶液」中のグルコースとの差により決定した。この結果は、９７％のアミノ基がグルコース単位により変性されていることを示している。このことは、アミノシランおよびグルコースにより変性されたジルコニアは、アミノ基を検出する試薬であるピクリルスルホン酸と呈色反応を示さないという事実により裏付けられる。３−グリシドオキシプロピル−トリメトキシシラン（グリモ（Glymo））による修飾２つの異なる修飾手法を使用した。無水条件下での修飾と、酸性条件下での水溶液中の修飾である。無水条件下では、シランは、モノマーとしてジルコニアに結合するが、酸性条件下では、ポリマー層が生成する。例９無水条件下での修飾例３に記載した水熱処理を１５０℃で６時間行って２グラムのジルコニアを再ヒドロキシル化した後、粒子を真空下、１８０℃で一晩乾燥した。この粒子を５０ｍｌの無水トルエン中に懸濁させた。１７ｍｇのシランおよび触媒としての１５ｍｇのイミダゾールを加え、この懸濁液を還流下で６時間処理した。修飾粒子をトルエン、２−プロパノールおよび水で洗浄した。例１０酸性ｐＨにおける水性条件下での修飾ジルコニア粒子を例３で記載したように再ヒドロキシル化した。２グラムのジルコニアを硝酸でｐＨ３．５に調整した水中１０％のグリモ溶液２０ｍｌ中に懸濁させた。この懸濁液を９０℃で２時間処理した後、粒子を中性になるまで水で洗浄した。ｐＨ安定性試験本発明の方法に従って製造された種々の修飾粒子の安定性を３つの異なる方法で調べた。第１に、修飾粒子を種々のｐＨのバッファーで処理し、漏出をＵＶ検出器中で直接監視した。第２に、放射活性標識リガンドを固定し、漏出を上澄み中の放射能の放出により検出した。第３に、ＨＰＬＣカラム実験における粒子の性能をリガンドの漏出の指標として用いた。１）バッチ実験におけるリガンド漏出の直接監視：チバクロンブルー修飾粒子を異なるｐＨ値の１００ｍＭ炭酸ナトリウムバッフアー溶液中に懸濁させ、一晩振盪した。しかる後、粒子を遠心し、上澄みを漏出リガンドについて調べた。これは、２８０ｎｍでの光度測定により行った。１の実験シリーズにおいて、グルコースおよびチバクロンブルー修飾ジルコニアのｐＨ安定性試験のために、いくつかの異なるバッファーを用いた。使用したバッファーは、すべて１００ｍＭの濃度のリン酸ナトリウム、炭酸ナトリウムおよびβ −アラニン、ならびに水酸化ナトリウムで滴定した水であった。２）バッチ実験における¹⁴Ｃ標識リガンドの検出１００ｍｇの修飾ジルコニア粒子を２ｍｌの０．１ｍ炭酸ナトリウムバッファー中に懸濁させ、２４時間振盪した。しかる後、２つの試料（各０．５ｍｌ）を取り、４．５ｍｌのシンチレーション液と混合し、２分間カウントした。粒子を増加したｐＨを有する新たなバッファー中に再懸濁させた。ｐＨは、０．５ずつ増加させ、全手順をｐＨ１４まで繰り返した。３）リガンド漏出の指標としてのＲＰクロマトグラフィー性能オクタデシル修飾担体をレオンバーグＦＲＧのビショッフにより供給されたカラムに詰めた。カラムの寸法は、長さ３３ｍｍ×ＩＤ８ｍｍ（カラム容積１．６６ｍｌ）であった。使用したＨＰＬＣ装置は、２つのウォーターズのポンプモデル６０００Ａ、ウォーターズの勾配形成モデル６６０、ミリポアウォーターズＬＣ分光計ラムダマックスモデル４８１、ウォーターズのデータモデュールおよびデュポンのチャートレコーダーからなるものであった。試料：アニリン、トルエンおよびナフタレン（各１ｍｇ／ｍｌ）溶媒：水＋０．１％トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）流量：１ｍｌ／分波長：２５４ｎｍカラムを１０００カラム体積につきＰＨ９．０の０．１Ｍカーボネート（炭酸塩）に流量１．０ｍｌ／分でさらした。各１００カラム体積の後、試験混合物を注入することによって性能を試験した。１０００カラム体積後、ｐＨを１だけ増加させた。保持時間または段数の減少は、リガンド被覆の減少を示した。保持時間の変化は、ｐＨ１３まで観察され得なかった。炭水化物およびグリモ変性ジルコニア収着剤に対する「非特異的」タンパク相互作用の検出４つの異なる修飾ジルコニア材料を試験した。グルコース、マルトース、および無水条件下および水性条件下で調製したグリモである。収着剤を１００×２ｍｍ分析カラムに詰め、クロマトグラフィー用バッファー中で平衡化した。３つの異なる溶媒を使用した。ｐＨ６．５の１０ｍＭ炭酸ナトリウムバッファーに０、１００および５００ｍＭのＮａＣｌを加えたものである。被吸着剤として３種のタンパクを使用した。ウシリボヌクレアーゼＡ（ｐＩ８．９）、ウシカーボニックアンヒドラーゼ（ｐＩ５．９）およびオブアルブミン（ｐＩ４．７）である。タンパクは、各全塩濃度で３回操作した。総体積はアセトンで決定した。これらタンパクの溶出は、アセトンの溶出体積で除したタンパクの溶出体積で表わした。３０００Ａの気孔サイズを有する材料を用いたので、排除効果はなく、タンパクは、タンパクと粒子表面との間の相互作用が生じない限り、アセトンと同じ体積で溶出するはずである。バッチ実験におけるｐＨ安定性試験例１１染料修飾ジルコニアを用いて修飾の化学的安定性を調べるために、チバクロンブルーＦ３ＧＡで修飾したジルコニアを種々のｐＨのバッファー溶液中に懸濁させた後、２４時間振盪した。この処理の後、懸濁液を遠心し、上澄みを担体から漏出した染料について調べた。漏出が生じなかった場合、前よりも０．５高いｐＨに調節したバッファー中で全手順を繰り返した。これらの条件下で、ｐＨ８．０、８．５、９．０および９．５では漏出は生じなかった。ｐＨ＝１０で、上澄みは着色し、これらの条件では修飾は安定でないことを示した。上澄み中の水を蒸発させ、残存する固体を元素分析に用いた。この物質を窒素、ケイ素およびジルコニウム含有量について試験した。仮定された構造によれば、破壊(cleavage)は３つの異なる場所で生じ得る：１．ビーズは実際に溶解性であり、これはジルコニウム、ケイ素および窒素含有量について正の結果を与え、２．破壊が粒子表面とケイ素との間で生じ、ケイ素および窒素含有量については正の結果を与えるが、ジルコニウムについては負の結果を与え、３．破壊がシランと染料分子との間の硫黄基で生じ、ケイ素およびジルコニウム両者の非常に少ない量をもたらす。元素分析の実際の結果は、８．８％窒素、１．３％ケイ素、および０．００４７％ジルコニウムであり、破壊がＺｒ−Ｏ−Ｓｉ結合で生じたことを示した。例１２炭水化物−染料修飾ジルコニアを用いたｐＨ安定性試験ジルコニアの安定性試験を異なるバッファーを用いて行った。ホスフェート、カーボネートおよびβ−アラニンバッファーである。ＮａＯＨで滴定した水を参照として用いた。安定性試験は、炭水化物−チバクロンブルー修飾ジルコニアについてバッチ実験で行った。修飾の損失は、２８０ｎｍで監視した。各場合に、４５０ｍｇのジルコニア粒子を５ｍｌのバッファー中に懸濁させ、それぞれ２４時間振盪した。実験は、ｐＨ９．０から開始し、各操作後ｐＨを１だけ上げた。この実験の結果は、表２に示されている。この実験は、この結合そうの安定性については、異なるバッファー溶液において有意の差がないことを示し、これらのイオンはジルコニア表面から共有結合シランを置換できないことを指摘している。この場合の修飾は、少なくともｐＨ１０まで非常に安定であることが示された。実験は数回繰り返したが常に同じ結果を得た。固定化マルトースをもって製造された修飾ジルコニアは、表２に示されるようにｐＨ１２まで安定であった。例１３この例においては、２つの材料を比較した。１つは架橋され、１つは架橋されていないものである。両材料は、本発明の方法に従って製造され、チバクロンブルーＦ３ＧＡで変性されたジルコニア粒子であった。１００ｍＭホスフェートバッファーを使用した。得られた結果は、表３に示されている。これらの結果は、架橋材料ばかりでなく、未架橋粒子も顕著に安定であることを明瞭に示している。これらの修飾ジルコニア担体の高い安定性は、グルコース −染料修飾粒子を１Ｍ水酸化ナトリウム中に懸濁させ、２４時間処理したときにも見られた。中性となるまで洗浄し、乾燥した後、染料の漏出は検出できなかった。本発明に従って製造されたジルコニア粒子がシリカ粒子と比べてより高い安定性を示すことは指摘するまでもない。例１４「非特異的」タンパク相互作用測定の結果は、表４に示されている。グルコースおよびマルトース両者の炭水化物修飾ジルコニアについての結果は、非常に似ていたので、グルコース修飾粒子についての結果だけをこの表に示した。これら３つの異なる修飾収着剤は、明確に異なる性質を示した。酸性ｐＨの水中で調製したグリモ担体は、表面に共有結合したポリマーコーティングを有する。このコーティングは、当該担体のタンパク溶出特性により示された良好な表面被覆をもたらす。しかしながら、この種の修飾は、増大した気孔拡散効果により担体のクロマトグラフィー性能を低下させる厚い層に至る。炭水化物修飾粒子および無水条件下でグリモを用いて合成された担体の両者は、相互作用性表面の制御された厚さを持つモノマー修飾をもたらす。これらのモノマー修飾担体から、炭水化物リガンドを有する粒子がグリモで修飾された粒子よりも優れた性能を示した。この差は、炭水化物リガンドの長さがグリモの長さを超え、それ故、タンパクがジルコニア表面に到達することを阻止するということによって説明できると考えられる。また、これら２つの材料の間には、質的差異もある。炭水化物修飾収着剤は、最も塩基性のタンパク（リボヌクレアーゼＡ）のみと相互作用したが、グリモ修飾粒子もより酸性のタンパクオブアルブミンおよびカーボニックアンヒドラーゼを吸着した。このことは、ジルコニア表面には、ルイス酸基および塩基基が存在していることを示している。本明細書の上記例に示された実験の結果は、シリカ系収着剤と比べて優れた化学的安定性を有し、有機ポリマーに基づく収着剤よりも良好な物理的特性を有するクロマトグラフィー用収着剤を製造する簡単な方法を立証している。イミノ二酢酸（ＩＤＡ）による修飾以下の例において、金属キレートおよびコンコナバリン−Ａ修飾収着剤の合成およびその評価を記述する。ジルコニア担体をＩＤＡで修飾するために、以下の手順を採用した。第１の工程において、シランを製造した。１ｇのイミノ二酢酸および１．５０３ｇのＮａＯＨを１８ｍｌの水に溶解し、氷浴中で冷却した。１．７７６ｇの３−グリシドキシプロピルトリメトキシ−シランを滴下した。この溶液を撹拌し、室温まで温めた後、一晩６０℃に加熱した。ジルコニア粒子を修飾するために、粒子を上記した水熱処理に供してジルコニア表面上に高く均一なヒドロキシル基分布を確保した後、５倍過剰量のシラン溶液をＨＣｌでｐＨ３．０に調節し、１ｇの粒子をこの溶液に懸濁させた。この懸濁液を３時間９０℃に熱し、図５に示す結果を得た。粒子を０．１Ｍ塩酸、水および２−プロパノールで洗浄し、硫酸銅の溶液中に懸濁させてキレート基をＣｕ（II）イオンで飽和させた。例１３コンカナバリン−Ａによる修飾タンパクによる修飾を２つの工程で行う。まず、上記した水熱処理（１５０℃ 、６時間）を行ってジルコニア表面上に高く均一なヒドロキシル基分布を確保する。次に、担体材料を３−イソチオシアナートプロピル−トリエトキシシランで修飾してジルコニア表面上に反応性基を導入した後、タンパクをタンパク表面上の遊離アミノ基を介して結合する。担体をシランで修飾するために、粒子を真空中１８０℃出乾燥した。トルエンをナトリウム金属上で乾燥し、新たに蒸留した。このトルエンに粒子を懸濁させ、シランを加えた。シランの量は、８μモル／ｍ²の担体表面積について計算した。触媒として少量のイミダゾールを加えた。懸濁液を超音波に５分間供して、気孔内部にトラップされた空気を除去した。この混合物を還流下で２４時間処理した後、トルエン、２−プロパノールおよび水で洗浄した。タンパクを結合するために、修飾粒子をｐＨ６．５のアセテートバッファー中に懸濁させ、１０ｍＭＭｎＣｌ₂およびＣａＣｌ₂を加えてＣｏｎ−Ａの生物学的活性を維持した。この懸濁液を室温で４８時間処理し、同じバッファーで洗浄した。粒子は乾燥しなかった。結果は、図６に示されている。残存するＮＣＳ基をブロックするために、粒子をｐＨ７．０のエタノールアミンの溶液で一晩処理した。例１４金属キレート修飾ジルコニアを用いたバッチ吸着実験１ｇの３Ｍジルコニアを０．２ＭＮａＣｌを加えた２０ｍｌのｐＨ７．０の２０ｍＭホスフェートバッファーに懸濁させた。ＰＤＺ粒子の低い比表面積故に、この担体材料についての吸着実験のために２ｇを用いた。懸濁に用いたものと同じバッファー中にウマ心臓ミオグロビンを１ｍｇ／ｍｌの濃度で加え、順次金属キレート収着剤に添加した。全実験中、懸濁液の温度を７℃に保った。吸着速度を２８０ｎｍで監視し、平衡に達するまで記録した。３つの異なる一次化（li nearisation）アプローチ（二重逆プロット（double reciprocal plot）、半逆プロット（semireciprocal plot）、およびスカッチャードプロット（Scatchard plot）［５−１０］を用いて評価した吸着等温線をプロットするために平衡濃度を使用した。例１５コンカナバリン−Ａ修飾ジルコニアを用いたバッチ吸着実験コンカナバリン−Ａ上に西洋ワサビペルオキシダーゼを吸着させるために、０．２ＭＮａＣｌを添加した２０ｍＭホスフェートバッファーをｐＨ６．５に調節した。バッファーは、コンカナバリン−Ａの生物学的活性を維持するために、それぞれ１ｍｇのＣａＣｌ₂、ＭｎＣｌ₂およびＭｇＣｌ₂を含有していた。使用前にバッファーをろ過して未溶解Ｍｎ−およびＣａ−ホスフェート沈殿を除去した。前のように、各実験では、１ｇの３Ｍジルコニアか、２ｇのＰＤＺジルコニアを用いた。粒子を２５ｍｌのバッファーに懸濁させ、懸濁液を７℃で恒温維持した。西洋ワサビペルオキシダーゼを上記バッファー中に１ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解した。結合が特異的相互作用によるものかどうかを調べるために、メチル− Ｄ−マンノピラノシドを用いて吸着等温が完成した後被吸着剤を溶出させ、吸着工程を繰り返した。吸着データを評価するために、金属キレート修飾担体の場合と同じアプローチを採用した。両方の場合において、選択された条件の下でのタンパクの吸着係数は、収着剤の存在なしに較正曲線を記録することによって決定した。ＱｍおよびＫｄについての結果を表５に示す。３ＭジルコニアのＣｏｎ−Ａ親和吸着としての利用は、リガンドによる気孔サイズの有意の減少、およびその結果の被吸着剤の非常に制限された気孔拡散故に、実際的でないようである。ＩＤＡ−ジルコニア上のミオグロビン吸着のための吸着運動学をＣｏｎ−Ａ修飾粒子上へのペルオキシダーゼ吸着と比較したとき、気孔拡散の結果が現われる。拡散運動学を増大させるために温度を２５℃に上昇させることは、満足できるように結果を改善せず、わずかに７℃でのＰＤＺジルコニアついての結果を示した。ＱｍおよびＫｄについての結果を表６に示す。第１の吸着と特異的溶出後の連続実験との間の良好な一致は、ペルオキシダーゼの収着剤への吸着がコンカナバリン−Ａの炭水化物結合部位とペルオキシダーゼ分子の糖部分との間の特異的相互作用によるものであり、溶出工程が本来の能力を維持させるために完全であることを示している。本明細書の上記例で得られた結果は、種々の収着剤についての修飾化学は親和性担体の合成にも適用できることを明瞭に示している。本発明のジルコニア粒子は、表面修飾された粒子が使用される種々の化学的分離用途に従ってさまざまに表面修飾され得る。例１６酵素の固定に望ましい担体材料の性質は、親水性表面特性、良好な充填特性、高表面積、透過性および機械的安定性である。プロテアーゼを結合するためのマトリックスとして、２種の無機多孔質収着剤材料を使用した。主に多孔質ジルコニアに注目した。ジルコニアの高い密度により、これら粒子はバイオ分離器における使用に理想的な特性を提供する。それらは、閉鎖系において優れた沈降速度を示し、連続反応器中でより高い流量を許容する。プロテアーゼの固定のために、例１３に記載したように、ジルコニア粒子を３ −イソチオシアナートプロピルトリエトキシシランで活性化した。活性化担体への酵素の固定２００ｍｇの活性化担体を１１ｍｇのプロテアーゼを含有する１０ｍｌのバッファー溶液中に懸濁させた。この懸濁液を室温で２４時間振盪した。結合手順の後、懸濁液をろ過し、上澄みを保存した。固定化酵素を０．５ＭＮａＣｌで洗浄し、残ったＮＣＳ−基をエタノールアミンでブロックした。各酵素の特異的な要件を含めるために結合操作を変更した。ペプシンには、より低いｐＨ値を用いた。ペプシンは、アルカリｐＨでは迅速かつ不可逆的に変性するが、５ないし５．５のｐＨでは安定であるからである。トリプシンの結合用混合物中の塩化カルシウムの存在は、自己消化を減少させることにより固定化トリプシンの特異的活性を向上させる。アミノ基を含有するバッファーの適用は、これらバッファによるＮＣＳ基のブロッキングを避けるために、結合プロセス中は避けた。以下の結合条件を異なるプロテアーゼに適用した。トリプシン：ａ）０．０２ＭＣａＣｌ₂溶液、ｐＨ７．０ｂ）１００ｍＭＨＥＰＥＳバッファー、０．０２ＭＣａＣｌ₂添加、ｐＨ８．０ｃ）１９９ｍＭクラークおよびルブス溶液（エリオットらによる）、０．０２ＭＣａＣｌ₂添加、ｐＨ９．０キモトリプシン：ａ）０．０２ＭＣａＣｌ₂溶液、ｐＨ７．０ｂ）１００ｍＭＨＥＰＥＳバッファー、ｐＨ８．０パパイン：ａ）水、ｐＨ７．０ｂ）１００ｍＭＨＥＰＥＳバッファー、ｐＨ８．０ｃ）１００ｍＭクラークおよびルブス溶液、ｐＨ９．０（ジルコニアについてのみ）ペプシン：ａ）１００ｍＭクエン酸バッファー、ｐＨ５．０ｂ）１００ｍＭクエン酸バッファー、ｐＨ５．５ｃ）１００ｍＭクエン酸バッファー、ｐＨ６．０ｄ）１００ｍＭ酢酸（アセテート）バッファー、ｐＨ４．５ｅ）１００ｍＭ酢酸（アセテート）バッファー、ｐＨ５．６ａ）、ｂ）およびｃ）は、シリカのみに実施した。結合および残存ＮＣＳ基のブロッキングの後、酵素誘導体をバッファーで徹底的に洗浄し、室温で以下のバッファー中に保存した。トリプシン：１００ｍＭトリス／ＨＣｌ、２０ｍＭＣａＣｌ₂、ｐＨ８．０キモトリプシン：１００ｍＭトリス／ＨＣｌ、ｐＨ８．０パパイン：１００ｍＭ酢酸バッファー、ｐＨ５．０ペプシン：５０ｍＭ酢酸バッファー、ｐＨ４．０例１７全ての開放水源において有機物質（humic substance）が出現し、その除去が水質を改善するための重要な課題となっている。フミン酸はそれ自体毒性はないが、明白な褐色を有し、消費者に水を魅力のないものにしている。関与する大体積のために、有効な水精製方法は、効率的で迅速かつ安価なものでなければならない。緻密で高能力の粒子を用いた撹拌タンクまたは流動床吸着装置は、規模拡大要求（水処理装置では１時間当りメガリットル要求にしばしば遭遇する）および関連する処理経済故に、より高価な代替装置例えば充填床精製システムよりも好ましい。１部のｐ−ニトロベンズアルデヒドを２部のＮ，Ｎ’−ジメチルアニリンと縮合させることによって弱アニオン系イオン交換体（４−アミノ−４’，４”−ビスジメチルアミノトリフェニルカルビノール、４−アミノマラカイトグリーン）を合成した。ニトロ基を還元してアミノ基を生成させ、これはまたカルビノール基を還元した。第３の工程でカルビノール基を再導入して目標化合物を生成した。ジルコニアを先に記載したように水熱的に処理し、ジルコニア表面にＮＣＳ官能性気を導入するために、４−アミノマラカイトグリーン分子のアミン基と反応し得る３−イソチオシアナートプロピルトリエトキシシランで修飾した。強アニオン系交換体を調製するために、ジルコニア（またはシリカ）粒子をポリスチレン系コーティングで修飾した。ジルコニア粒子を先に記載したように水熱処理し、３−アミノプロピルトリエトキシシランで修飾した。ナトリウムナフタレンで開始するアニオン重合を用いてスチレンを重合して狭い分子量範囲を達成した。このポリマーをクロロメチル化し、アミノ修飾ジルコニアまたはシリカに結合させた。過剰量のクロロメチル化ポリスチレンを加えて、所与のポリスチレン鎖のクロロメチル基の小部分のみが活性化ジルコニアと反応する機会を有することを確保し、イオン交換基の生成に大部分のクロロメチル基が利用でき、触手（tentacle）タイプの修飾を行うようにした。河川からフミン酸を除去する際に表面修飾ジルコニアを用いることの有効性を調べるために、南オーストラリアのワイン生産地区の河川から得た水試料を得、制御された温度条件下で５０ｍｌの水試料中に異なる量の修飾ジルコニア吸着剤を懸濁させ、２５４ｎｍでの吸光度の変化から連続的に吸着プロセスを監視した。バロッサ・バレーの水におけるフミン酸は、異なる強度のイオン交換体に対し異なる親和性を有する種々の化合物からなることがわかった。３種の異なる表面修飾方法により、異なるイオン交換能力を示す吸着剤が得られた。マラカイトグリーン修飾は、弱アニオン交換体であり、トリエチル−およびトリメチル−フェニルアンモニウムクロライド修飾は強イオン交換体であるとみなすことができる。トリメチル修飾にいよりトリエチル修飾よりもさらに強いイオン交換体が得られる。イオン交換体の種々の強度は、吸着剤が水中のフミン酸と相互作用する仕方を支配する。最大能力（容量）のほかに、吸着運動学も、それがシステムのスループットまたは効率を決定するので、重要な特性である。最良の性能が、マラカイトグリーンおよびトリメチルフェニルアンモニウム修飾を用いたときに得られたが、トリエチルフェニルアンモニウム修飾ＳＡＸ粒子は、有意に遅い運動を示した。しかしながら、ジルコニアの高密度故に、これら粒子は、大規模膨張床に使用されると、その沈降速度の点で明瞭な利点を有する。より速い沈降速度は、液相と固相間のより速い分離時間、および短縮されたサイクル時間故の効率向上を意味する。表面修飾ジルコニア吸着剤の他の重要な利点は、広範なｐＨ条件下での高い化学的安定性であり、かくして種々の溶出および再生の可能性を与えることである。利点および産業上の適用性多孔質ジルコニア粒子における気孔の均一な分布により、本発明の多孔質ジルコニアが、化学物質および生化学物質の分離に関する用途において、並びに触媒および触媒組成物の担体としての使用に特に有用なものとされる。本発明の多孔質ジルコニアは、化学的に安定であり、多孔質シリカが使用され得ないアルカリ性媒体中で使用することができる。多孔質ジルコニアは、多孔質シリカおよび有機ポリマーと比べると、良好な強度を有し、高密度である。本発明の多孔質ジルコニアは、ジルコニア粒子の充填床もしくは流動床を用いた高価値化学物質、ポリマーおよび高分子量生化学物質の精製に使用することができる。本発明の多孔質ジルコニアは、また、多孔質ジルコニアの表面に結合された、固定化された低分子量リガンドを用いたクロマトグラフィー技術による高分子量ポリマーおよび生化学物質の分析のためにも使用することができる。本発明の多孔質ジルコニアは、また、高度特異的、結合高分子量リガンド等を用いた化学物質および生化学物質のクロマトグラフィー分析のためにも使用することができる。本発明の多孔質ジルコニアの使用に関する他の用途には、プロセスおよび環境制御のためのオンラインセンサー中に使用できるバイオセンサーが含まれ、またバイオ触媒の担体として、および通常の触媒の担体としても使用することができる。本発明の多孔質ジルコニアは、また、汚染物を分離するために使用することができる。そのような分離用途には、反応混合物からの生成物の回収が含まれる。これらには、発酵ブロスまたは細胞培養の後流処理における回収および限外濾過の代替としての回収が含まれる。多孔質ジルコニアは、液／液抽出を行わないミセル混合物の分離用の収着剤として使用することができる。多孔質ジルコニアは、また、プロセス流からの毒素または汚染物質の高分解除去のために、またはより貴重な金属のような高価値の無機材料の回収のために使用することができる。多孔質ジルコニアは、また、液相の回収を伴いもしくは伴うことなくガス流から液状エアロゾルを除去するために使用することができる。クロマトグラフィー、分離および接触反応の用途に使用され、消費された本発明の多孔質ジルコニアは、多孔質ジルコニアからいずれもの有機物質を焼却することによって容易に再生することができる。このことは、多孔質ジルコニアがプロセス流から有機分子を抽出するために用いられた場合に、特に有利である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年８月２２日【補正内容】請求の範囲１．当該粒子が、相互連結した気孔の実質的に連続した三次元内部貫通ネットワークを包含するところのジルコニア粒子もしくはジルコニウム含有粒子を包含し、該気孔がその長さに渡って実質的に一定の径を有する多孔質ジルコニア組成物。２．金属酸化物またはその類似物をさらに含む請求項１記載の組成物。３．金属酸化物が、シリカまたはジルコンである請求項２記載の組成物。４．１ないし１００％のジルコニアおよび９９ないし０％のシリカ、好ましくは５〜９０％のジルコニアおよび９５〜１０％のシリカを含む請求項１ないし３のいずれか１項記載の組成物。５．５０００Åまたはそれ以上までの、好ましくは直径２０ないし２０００Åの、より好ましくは直径２００ないし１５００Åの、さらに好ましくは直径５００ないし１０００Åの相互連結気孔を有する粒子を包含する請求項１ないし４のいずれか１項記載の多孔質ジルコニア組成物。６．粒子が、サイズが２００μｍまたはそれ以上までの、好ましくは５〜１００ μｍ、より好ましくは５ないし８０μｍ、および１０〜７０μｍである請求項１ないし５のいずれか１項記載の組成物。７．粒子の単位体積当りの表面積が１．０ｍ²／ｇまたはそれ以上、好ましくは５ないし１０ｍ²／ｇ、より好ましくは約５ｍ²／ｇである請求項１ないし６記載の組成物。８．多孔質ジルコニアまたはジルコニウム含有粒子の表面が修飾されている請求項１ないし７のいずれか１項記載のジルコニア組成物。９．修飾が、より多数の水酸化物基を表面上に付与するための表面のヒドロキシル化である請求項８記載の組成物。１０．粒子が、表面に、好ましくはヒドロキシル化表面にシラン基を結合するためにシラン化されている請求項８または９記載の組成物。１１．修飾が、官能基、官能分子、ポリマー基、または生物学的に活性なもしくは反応性基を粒子の表面に、好ましくはシラン基含有体に富化することをさらに包含する請求項８ないし１０記載の組成物。１２．修飾が、粒子表面に以下のもの、すなわちアルキル鎖、アロメートまたはシアノ基の形態にある疎水性リガンド、ポリオール、炭水化物、ポリエーテルまたはポリエステル等の親水性リガンド、広範なイオン強度のアニオン系およびカチオン系イオン交換体、ペプチド、タンパク、酵素、金属キレートおよび生物学的に活性な物質と相互作用を形成する分子、脂質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、染料、オリゴヌクレオチド等の１またはそれ以上を結合させることを包含する請求項８ないし１１のいずれか１項記載の組成物。１３．粒子の表面が、リガンドもしくは被吸着体としてタンパクを含めることにより修飾されている請求項８ないし１２のいずれか１項記載の組成物。１４．ジルコニア粒子が、単斜晶系ジルコニアまたは正方晶系ジルコニアまたは立方晶系ジルコニア、好ましくは単斜晶系の形態にある請求項１ないし１３のいずれか１項記載のジルコニア組成物。１５．以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解を行うために該粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含み、該ジルコニアリッチ相がジルコニアを実質的に正方晶系の形態で包含する急冷された固体状非孔質粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして冷却時に正方晶系形態のジルコニアリッチ相を単斜晶系形態に変態させて、連続した単斜晶系ジルコニアリッチ相および連続したシリカリッチ相を包含するアニールされた粒子を提供する工程、（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、相互連結気孔の三次元的に実質的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質単斜晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質ジルコニアの製造方法。１６．工程（ｃ）において第３の相が生成する請求項１５記載の方法。１７．第３の相がジルコンである請求項１６記載の方法。１８．ジルコン相が浸出されず、シリカ相が浸出されるとき浸出後にジルコニア相中に残存する請求項１７記載の方法。１９．多孔質粒子が、ジルコニアおよびジルコンを包含し、ジルコンがジルコニア中に緊密に含められている請求項１８記載の方法。２０．ジルコニア−シリカ組成物が、実質的に均一な組成物であるか、または実質的に均一な組成の液状溶解物を提供する請求項１５ないし１９のいずれか１項記載の方法。２１．ジルコニア−シリカ組成物が、ジルコニアまたはジルコニア含有材料とシリカまたはシリカ含有材料との混合物であるか、またはジルコニアおよびシリカの両者を含有巣r化合物であるか、または分解してジルコニアおよびシリカの実質的に均一な液状溶解物を提供する組成物、混合物もしくは化合物である請求項１５ないし２０のいずれか１項記載の方法。２２．急冷された粒子中のジルコニア対シリカの割合が、約１００〜１％ジルコニア対０〜９９％シリカであり、好ましくは、急冷された粒子中のジルコニア対シリカ体積比が約１：１である請求項１５ないし２１のいずれか１項記載の方法。２３．ジルコニア対シリカモル比が請求項２２記載の通りのパーセント範囲にあり、好ましくは約１：１である請求項２１記載の方法。２４．ジルコニア−シリカ組成物がジルコン、好ましくは市販のジルコンであり、より好ましくはジルコン組成物がたとえばふるい工程または予熱工程のような予備処理工程を受ける請求項１５ないし２３のいずれか１項記載の方法。２５．ジルコニア−シリカ組成物が、粉末または粒子の形態にある請求項１６ないし２４のいずれか１項記載の方法。２６．単一粒子の気孔サイズが、実質的に一定であり、例えば４０ないし８０μ ｍの粒子サイズの分布における気孔サイズについて０．０１ないし０．２μｍの分布のように粒子間で変化する気孔サイズの分布がある請求項１５ないし２５のいずれか１項記載の方法。２７．ジルコニア−シリカ組成物が、約２４００℃を超える温度で液状溶解物を形成する請求項１５ないし２６７のいずれか１項記載の方法。２８．ジルコニア−シリカ組成物の加熱をプラズマアークトーチまたはその類似物中で行う請求項１５ないし２７のいずれか１項記載の方法。２９．プラズマアークトーチ中で加熱されたジルコンの粒子が、５ないし１００ μｍ、好ましくは３０ないし５５μｍの範囲内の粒子サイズを有する請求項１５ないし２８のいずれか１項記載の方法。３０．ジルコン粒子が細長く、加熱により粒子がまず解離した後溶解して実質的に均質な液状溶解物を形成する請求項１５ないし２９のいずれか１項記載の方法。３１．ジルコニア−シリカ組成物をオキシアセチレン炎を用いた火炎溶射により加熱する請求項１５ないし３０のいずれか１項記載の方法。３２．ジルコニア−シリカ粒子をオキシアセチレン炎を用いた火炎溶射により加熱し、そのように処理された粒子のサイズが３ないし１５μｍの範囲内にある請求項３１記載の方法。３３．実質的に均質な液状溶解物の粒子を、ジルコニアの核発生および成長を防止し、かつジルコニアリッチおよびシリカリッチの相の、場合に応じてさらなる相を含有する実質ッ的に微細なミクロ構造へと液状溶解物をスピノーダル分解させるに十分な冷却速度で急冷する請求項１５ないし３２のいずれか１項記載の方法。３４．急冷された粒子が、約１００Åの波長、均一な周期性および三次元連続性を有する請求項１５ないし３３のいずれか１項記載の方法。３５．均質な液状溶解物を液体中で急冷する請求項１５ないし３４のいずれか１項記載の方法。３６．急冷が、約１０⁵ないし１０⁷℃秒^-1の範囲内の冷却速度を提供する請求項１５ないし３５のいずれか１項記載の方法。３７．急冷された粒子が、ジルコニアリッチ相およびシリカリッチ相の両者を含み、そのジルコニアリッチ相が実質的に正方晶系の形態にある請求項１５ないし３６のいずれか１項記載の方法。゛３８．シリカリッチ相の浸出時に、ジルコニアリッチ相が正方晶系から安定な単斜晶系の形態に変態する請求項１５ないし３７のいずれか１項記載の方法。３９．アニールを、感知し得る速度でジルコニアとシリカの再結合が生じる温度未満で行う請求項１５ないし３８のいずれか１項記載の方法。４０．シリカの浸出により製造される多孔質粒子の強度を向上させるためにジルコニアとシリカのいくぶんかの再結合が生じてジルコンを生成し、該ジルコンは、場合に応じて、ジルコニア相中に含められる請求項３９記載の方法。４１．アニールを約１０００℃ないし１４００℃、好ましくは１２００℃ないし１４００℃の範囲内の温度で行い、約５時間までまたはそれ以上、好ましくは約１ないし５時間にわたって行う請求項１５ないし４０のいずれか１項記載の方法。４２．急冷され、後にアニールされる解離したジルコンの変態温度が典型的に約７２０℃である請求項１５ないし４１のいずれか１項記載の方法。４３．ジルコニアリッチ相を、正方晶系形態から単斜晶系形態への変態温度が冷却によるアニールされた粒子の粉砕に至るような程度までは粗大化させない請求項１５ないし４２のいずれか１項記載の方法。４４．シリカリッチ相を浸出させるために、アルカリまたはフッ酸を使用する請求項１５ないし４３のいずれか１項記載の方法。４５．アニールされた粒子を、約１６０℃の温度で、アルカリ、好ましくは水酸化ナトリウムで浸出させる請求項４４記載の方法。４６．以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解を生じさせるように該粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含む急冷された粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして、所望の気孔サイズを工程（ｄ）で得るようにジルコニアリッチ相を粗大化させる工程、および（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、気孔の三次元的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質正方晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質正方晶系ジルコニアの製造方法。４７．希土類酸化物または他の酸化物のドーパント、好ましくはマグネシア、イットリア、カルシアまたはそれらの組合わせ、さらに好ましくはイットリアの添加により正方晶系ジルコニアを安定化させる請求項４６記載の方法。４８．ジルコニア−シリカ組成物が、当該組成物中に緊密に含められたドーパントをさらに含有する請求項４６または４７記載の方法。４９．ドーパントが、イットリアである請求項４７または４８記載の方法。５０．粒子が、イットリアドーパントの第３の相を含み、好ましくは該イットリアがジルコニアリッチ相中に含まれる請求項４６ないし４９のいずれか１項記載の方法。５１．以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解を行うために該粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含む急冷された粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして、所望の気孔サイズが工程（ｄ）で得られるようにジルコニアリッチ相を粗大化させる工程、および（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、相互連結気孔の三次元的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質立方晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質立方晶系ジルコニアの製造方法。５２．粒子がドーパントをさらに含む請求項５１記載の方法。５３．ドーパントが、カルシア、マグネシア等である請求項５０記載の方法。５４．ジルコニア−シリカ組成物が、ジルコニア−シリカ組成物中に緊密に含められたドーパントをさらに包含する請求項５１ないし５３のいずれか１項記載の方法。５５．粒子が、好ましくはジルコニアリッチ相に含められた、ドーパントの第３の相を含む請求項５１ないし５４のいずれか１項記載の方法。５６．請求項１５ないし４５のいずれかに記載の工程をさらに包含する請求項４６ないし５５のいずれか１項記載の方法。５７．多孔質ジルコニア粒子であって、粒子の表面に官能性分子または基が結合され、該官能性分子または基は、ジルコニア粒子の表面上の表面ヒドロキシル基と予め反応したシランを介して結合している多孔質ジルコニア粒子。５８．官能性分子または基が、ジルコニア粒子の周りにまたはそれを囲んで有機ポリマー材料のシェルを含み、好ましくは該ポリマーシェルは架橋され、かつ場合に応じて粒子表面に共有結合されている請求項５７記載の粒子。５９．粒子が、粒子表面上のヒドロキシル基密度を増加させるために水熱法により処理された後、該表面ヒドロキシル基をシランと反応させたものである請求項５７または５８記載の粒子。６０．官能性分子または基が、アルキル鎖、アロメートまたはシアノ基の形態にある疎水性リガンド、ポリオール、炭水化物、ポリエーテルまたはポリエステル等の親水性リガンド、広範なイオン強度のアニオン系およびカチオン系イオン交換体、ペプチド、タンパク、酵素、金属キレートおよび生物学的に活性な物質と相互作用を形成する分子、脂質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、染料、オリゴヌクレオチド等を含む請求項５７ないし５９のいずれか１項記載の粒子。６１．粒子が、水熱法で処理されている請求項５７ないし６０のいずれか１項記載の粒子。６２．水熱法が、上記の通りのものである請求項６１記載の粒子。６３．粒子の表面上にモノマー材料を吸着させ、そのモノマー材料を重合させてポリマーシェルを形成することによって粒子の表面が就職されている請求項５７ないし６２のいずれか１項記載の粒子。６４．請求項１５ないし５６のいずれか１項記載の方法により製造された多孔質ジルコニア粒子または組成物。６５．化学物質、好ましくは生物学的に活性なもしくは反応性の物質を分離するために請求項１ないし１５または５７ないし６４のいずれか１項記載の粒子を使用する方法。６６．粒子の気孔サイズが、リガンドとしてまたは被吸着剤としてタンパクを収容するに十分なサイズである請求項６５記載の方法。６７．分離される分子のうち、比較的大きな分子または比較的小さな分子を粒子上に固定し、他の比較的小さな分子または比較的大きな分子を該固定分子との相互作用により分離するところの、種々の分子サイズを有する化学的または生物学的物資の分離における使用のための請求項６５または６６記載の方法。６８．粒子をタンパクの分離に使用する請求項６５ないし６７のいずれか１項記載の方法。６９．生物学的もしくは化学的用途における使用のために、粒子を化学材料または生物学的材料を固定するために使用する請求項６５ないし６８のいずれか１項記載の方法。７０．クロマトグラフィーもしくはバイオクロマトグラフィー用途における、または化学的もしくは生物学的分離用途における使用のための請求項６５ないし６９のいずれか１項記載の方法。７１．粒子を、充填カラムなどのカラムにおける、バッチタンクのような開放系における、または流動床系等における化学的または生物学的分離用途に使用する請求項６５ないし７０のいずれか１項記載の方法。７２．実質的に添付の図面および／または上記例のいずれか１つを参照して上に記載され、修飾粒子を含む、粒子、粒子の製造方法、粒子の使用方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＣ０４Ｂ 38/00 ３０３ 2121−4ＢＣ１２Ｎ 11/14 Ｃ１２Ｎ 11/14 0275−2ＪＧ０１Ｎ 30/48 ＥＧ０１Ｎ 30/48 0275−2ＪＲ 8924−4ＧＣ０４Ｂ 35/14 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者アグイラー、マリー・イザベルオーストラリア国、ビクトリア 3113、ワランダイテ、グリンス・ロード、ロット 21 (72)発明者ハーン、ミルトン・トーマス・ウイリアムオーストラリア国、ビクトリア 3103、ボールウイン、ユニオン・ロード 263 (72)発明者バンセロウ、ドナルド・ジョージオーストラリア国、ビクトリア 3150、グレン・ウエイバーレイ、グリーン・ウエイズ・ロード 54 (72)発明者チーング、フィリップ・ホング・ニングシンガポール国、ナンヤング・アベニュー（番地なし）、ディビジョン・オブ・メタリアルズ・エンジニアリング、スクール・オブ・アプライド・サイエンス、ナンヤング・テクノロジカル・ユニバーシティー (72)発明者エリクソン、クジェル−オーブアメリカ合衆国、インディアナ州 47408、ブルーミントン 19―デー、イー・10・ストリート 3209

Claims

【特許請求の範囲】１．当該粒子が、相互連結した気孔の実質的に連続した三次元内部貫通ネットワークを包含するところのジルコニア粒子もしくはジルコニウム含有粒子を包含する多孔質ジルコニア組成物。２．粒子の気孔がその長さに渡って実質的に一定の径を有する請求項１記載の組成物。３．金属酸化物またはその類似物をさらに含む請求項１または２記載の組成物。４．金属酸化物が、シリカまたはジルコンである請求項３記載の組成物。５．１ないし１００％のジルコニアおよび９９ないし０％のシリカ、好ましくは５〜９０％のジルコニアおよび９５〜１０％のシリカを含む請求項１ないし４のいずれか１項記載の組成物。６．５０００Åまたはそれ以上までの、好ましくは直径２０ないし２０００Åの、より好ましくは直径２００ないし１５００Åの、さらに好ましくは直径５００ないし１０００Åの相互連結気孔を有する粒子を包含する請求項１ないし５のいずれか１項記載の多孔質ジルコニア組成物。７．粒子が、サイズが２００μｍまたはそれ以上までの、好ましくは５〜１００ μｍ、より好ましくは５ないし８０μｍ、および１０〜７０μｍである請求項１ないし６のいずれか１項記載の組成物。８．粒子の単位体積当りの表面積が１．０ｍ2／ｇまたはそれ以上、好ましくは５ないし１０ｍ2／ｇ、より好ましくは約５ｍ2／ｇである請求項１ないし７記載の組成物。９．多孔質ジルコニアまたはジルコニウム含有粒子の表面が修飾されている請求項１ないし８のいずれか１項記載のジルコニア組成物。１０．修飾が、より多数の水酸化物基を表面上に付与するための表面のヒドロキシル化である請求項９記載の組成物。１１．粒子が、表面に、好ましくはヒドロキシル化表面にシラン基を結合するためにシラン化されている請求項９または１０記載の組成物。１２．修飾が、官能基、官能分子、ポリマー基、または生物学的に活性なもしくは反応性基を粒子の表面に、好ましくはシラン基含有体に富化することをさらに包含する請求項９ないし１１記載の組成物。１３．修飾が、粒子表面に以下のもの、すなわちアルキル鎖、アロメートまたはシアノ基の形態にある疎水性リガンド、ポリオール、炭水化物、ポリエーテルまたはポリエステル等の親水性リガンド、広範なイオン強度のアニオン系およびカチオン系イオン交換体、ペプチド、タンパク、酵素、金属キレートおよび生物学的に活性な物質と相互作用を形成する分子、脂質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、染料、オリゴヌクレオチド等の１またはそれ以上を結合させることを包含する請求項９ないし１２のいずれか１項記載の組成物。１４．粒子の表面が、リガンドもしくは被吸着体としてタンパクを含めることにより修飾されている請求項９ないし１３のいずれか１項記載の組成物。１５．ジルコニア粒子が、単斜晶系ジルコニアまたは正方晶系ジルコニアまたは立方晶系ジルコニア、好ましくは単斜晶系の形態にある請求項１ないし１４のいずれか１項記載のジルコニア組成物。１６．以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解を行うために該粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含み、該ジルコニアリッチ相がジルコニアを実質的に正方晶系の形態で包含する急冷された固体状非孔質粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして冷却時に正方晶系形態のジルコニアリッチ相を単斜晶系形態に変態させて、連続した単斜晶系ジルコニアリッチ相および連続したシリカリッチ相を包含するアニールされた粒子を提供する工程、（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、相互連結気孔の三次元的に実質的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質単斜晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質ジルコニアの製造方法。１７．工程（ｃ）において第３の相が生成する請求項１６記載の方法。１８．第３の相がジルコンである請求項１７記載の方法。１９．ジルコン相が浸出されず、シリカ相が浸出されるとき浸出後にジルコニア相中に残存する請求項１８記載の方法。２０．多孔質粒子が、ジルコニアおよびジルコンを包含し、ジルコンがジルコニア中に緊密に含められている請求項１９記載の方法。２１．ジルコニア−シリカ組成物が、実質的に均一な組成物であるか、または実質的に均一な組成の液状溶解物を提供する請求項１６ないし２０のいずれか１項記載の方法。２２．ジルコニア−シリカ組成物が、ジルコニアまたはジルコニア含有材料とシリカまたはシリカ含有材料との混合物であるか、またはジルコニアおよびシリカの両者を含有巣r化合物であるか、または分解してジルコニアおよびシリカの実質的に均一な液状溶解物を提供する組成物、混合物もしくは化合物である請求項１６ないし２１のいずれか１項記載の方法。２３．急冷された粒子中のジルコニア対シリカの割合が、約１００〜１％ジルコニア対０〜９９％シリカであり、好ましくは、急冷された粒子中のジルコニア対シリカ体積比が約１：１である請求項１６ないし２２のいずれか１項記載の方法。２４．ジルコニア対シリカモル比が請求項２２記載の通りのパーセント範囲にあり、好ましくは約１：１である請求項２２記載の方法。２５．ジルコニア−シリカ組成物がジルコン、好ましくは市販のジルコンであり、より好ましくはジルコン組成物がたとえばふるい工程または予熱工程のような予備処理工程を受ける請求項１６ないし２４のいずれか１項記載の方法。２６．ジルコニア−シリカ組成物が、粉末または粒子の形態にある請求項１６ないし２５のいずれか１項記載の方法。２７．単一粒子の気孔サイズが、実質的に一定であり、例えば４０ないし８０μ ｍの粒子サイズの分布における気孔サイズについて０．０１ないし０．２μｍの分布のように粒子間で変化する気孔サイズの分布がある請求項１６ないし２６のいずれか１項記載の方法。２８．ジルコニア−シリカ組成物が、約２４００℃を超える温度で液状溶解物を形成する請求項１６ないし２７のいずれか１項記載の方法。２９．ジルコニア−シリカ組成物の加熱をプラズマアークトーチまたはその類似物中で行う請求項１６ないし２８のいずれか１項記載の方法。３０．プラズマアークトーチ中で加熱されたジルコンの粒子が、５ないし１００ μｍ、好ましくは３０ないし５５μｍの範囲内の粒子サイズを有する請求項１６ないし２９のいずれか１項記載の方法。３１．ジルコン粒子が細長く、加熱により粒子がまず解離した後溶解して実質的に均質な液状溶解物を形成する請求項１６ないし３０のいずれか１項記載の方法。３２．ジルコニア−シリカ組成物をオキシアセチレン炎を用いた火炎溶射により加熱する請求項１６ないし３１のいずれか１項記載の方法。３３．ジルコニア−シリカ粒子をオキシアセチレン炎を用いた火炎溶射により加熱し、そのように処理された粒子のサイズが３ないし１５μｍの範囲内にある請求項３２記載の方法。３４．実質的に均質な液状溶解物の粒子を、ジルコニアの核発生および成長を防止し、かつジルコニアリッチおよびシリカリッチの相の、場合に応じてさらなる相を含有する実質ッ的に微細なミクロ構造へと液状溶解物をスピノーダル分解させるに十分な冷却速度で急冷する請求項１６ないし３３のいずれか１項記載の方法。３５．急冷された粒子が、約１００Åの波長、均一な周期性および三次元連続性を有する請求項１６ないし３４のいずれか１項記載の方法。３６．均質な液状溶解物を液体中で急冷する請求項１６ないし３５のいずれか１項記載の方法。３７．急冷が、約１０⁵ないし１０⁷℃秒^-1の範囲内の冷却速度を提供する請求項１６ないし３６のいずれか１項記載の方法。３８．急冷された粒子が、ジルコニアリッチ相およびシリカリッチ相の両者を含み、そのジルコニアリッチ相が実質的に正方晶系の形態にある請求項１６ないし３７のいずれか１項記載の方法。３９．シリカリッチ相の浸出時に、ジルコニアリッチ相が正方晶系から安定な単斜晶系の形態に変態する請求項１６ないし３８のいずれか１項記載の方法。４０．アニールを、感知し得る速度でジルコニアとシリカの再結合が生じる温度未満で行う請求項１６ないし３９のいずれか１項記載の方法。４１．シリカの浸出により製造される多孔質粒子の強度を向上させるためにジルコニアとシリカのいくぶんかの再結合が生じてジルコンを生成し、該ジルコンは、場合に応じて、ジルコニア相中に含められる請求項４０記載の方法。４２．アニールを約１０００℃ないし１４００℃、好ましくは１２００℃ないし１４００℃の範囲内の温度で行い、約５時間までまたはそれ以上、好ましくは約１ないし５時間にわたって行う請求項１６ないし４１のいずれか１項記載の方法。４３．急冷され、後にアニールされる解離したジルコンの変態温度が典型的に約７２０℃である請求項１６ないし４２のいずれか１項記載の方法。４４．ジルコニアリッチ相を、正方晶系形態から単斜晶系形態への変態温度が冷却によるアニールされた粒子の粉砕に至るような程度までは粗大化させない請求項１６ないし４３のいずれか１項記載の方法。４５．シリカリッチ相を浸出させるために、アルカリまたはフッ酸を使用する請求項１６ないし４４のいずれか１項記載の方法。４６．アニールされた粒子を、約１６０℃の温度で、アルカリ、好ましくは水酸化ナトリウムで浸出させる請求項４５記載の方法。４７．以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解を生じさせるように該粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含む急冷された粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして、所望の気孔サイズを工程（ｄ）で得るようにジルコニアリッチ相を粗大化させる工程、および（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、気孔の三次元的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質正方晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質正方晶系ジルコニアの製造方法。４８．希土類酸化物または他の酸化物のドーパント、好ましくはマグネシア、イットリア、カルシアまたはそれらの組合わせ、さらに好ましくはイットリアの添加により正方晶系ジルコニアを安定化させる請求項４７記載の方法。４９．ジルコニア−シリカ組成物が、当該組成物中に緊密に含められたドーパントをさらに含有する請求項４７または４８記載の方法。５０．ドーパントが、イットリアである請求項４８または４９記載の方法。５１．粒子が、イットリアドーパントの第３の相を含み、好ましくは該イットリアがジルコニアリッチ相中に含まれる請求項４７ないし５０のいずれか１項記載の方法。５２．以下の順次の工程：（ａ）ジルコニア−シリカ組成物を熱して該組成物の粒子を実質的に均質な液状溶解物の形態で提供する工程、（ｂ）該液状溶解物のスピノーダル分解を行うために該粒子を急冷して、シリカリッチ相およびジルコニアリッチ相を含む急冷された粒子を提供する工程、（ｃ）該急冷された粒子をアニールして、所望の気孔サイズが工程（ｄ）で得られるようにジルコニアリッチ相を粗大化させる工程、および（ｄ）該アニールされた粒子から該シリカリッチ相を浸出させて、相互連結気孔の三次元的に連続した相互貫通ネットワークを包含する多孔質立方晶系ジルコニアを提供する工程を包含する多孔質立方晶系ジルコニアの製造方法。５３．粒子がドーパントをさらに含む請求項５２記載の方法。５４．ドーパントが、カルシア、マグネシア等である請求項５１記載の方法。５５．ジルコニア−シリカ組成物が、ジルコニア−シリカ組成物中に緊密に含められたドーパントをさらに包含する請求項５２ないし５４のいずれか１項記載の方法。５６．粒子が、好ましくはジルコニアリッチ相に含められた、ドーパントの第３の相を含む請求項５２ないし５５のいずれか１項記載の方法。５７．請求項１６ないし４６のいずれかに記載の工程をさらに包含する請求項４７ないし５６のいずれか１項記載の方法。５８．多孔質ジルコニア粒子であって、粒子の表面に官能性分子または基が結合され、該官能性分子または基は、ジルコニア粒子の表面上の表面ヒドロキシル基と予め反応したシランを介して結合している多孔質ジルコニア粒子。５９．官能性分子または基が、ジルコニア粒子の周りにまたはそれを囲んで有機ポリマー材料のシェルを含み、好ましくは該ポリマーシェルは架橋され、かつ場合に応じて粒子表面に共有結合されている請求項５８記載の粒子。６０．粒子が、粒子表面上のヒドロキシル基密度を増加させるために水熱法により処理された後、該表面ヒドロキシル基をシランと反応させたものである請求項５８または５９記載の粒子。６１．官能性分子または基が、アルキル鎖、アロメートまたはシアノ基の形態にある疎水性リガンド、ポリオール、炭水化物、ポリエーテルまたはポリエステル等の親水性リガンド、広範なイオン強度のアニオン系およびカチオン系イオン交換体、ペプチド、タンパク、酵素、金属キレートおよび生物学的に活性な物質と相互作用を形成する分子、脂質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、染料、オリゴヌクレオチド等を含む請求項５８ないし６０のいずれか１項記載の粒子。６２．粒子が、水熱法で処理されている請求項５８ないし６１のいずれか１項記載の粒子。６３．水熱法が、上記の通りのものである請求項６２記載の粒子。６４．粒子の表面上にモノマー材料を吸着させ、そのモノマー材料を重合させてポリマーシェルを形成することによって粒子の表面が就職されている請求項５８ないし６３のいずれか１項記載の粒子。６５．請求項１６ないし５７のいずれか１項記載の方法により製造された多孔質ジルコニア粒子または組成物。６６．化学物質、好ましくは生物学的に活性なもしくは反応性の物質を分離するために請求項１ないし１６または５８ないし６５のいずれか１項記載の粒子を使用する方法。６７．粒子の気孔サイズが、リガンドとしてまたは被吸着剤としてタンパクを収容するに十分なサイズである請求項６６記載の方法。６８．分離される分子のうち、比較的大きな分子または比較的小さな分子を粒子上に固定し、他の比較的小さな分子または比較的大きな分子を該固定分子との相互作用により分離するところの、種々の分子サイズを有する化学的または生物学的物資の分離における使用のための請求項６６または６７記載の方法。６９．粒子をタンパクの分離に使用する請求項６６ないし６８のいずれか１項記載の方法。７０．生物学的もしくは化学的用途における使用のために、粒子を化学材料または生物学的材料を固定するために使用する請求項６６ないし６９のいずれか１項記載の方法。７１．クロマトグラフィーもしくはバイオクロマトグラフィー用途における、または化学的もしくは生物学的分離用途における使用のための請求項６６ないし７０のいずれか１項記載の方法。７２．粒子を、充填カラムなどのカラムにおける、バッチタンクのような開放系における、または流動床系等における化学的または生物学的分離用途に使用する請求項６６ないし７１のいずれか１項記載の方法。７３．実質的に添付の図面および／または上記例のいずれか１つを参照して上に記載され、修飾粒子を含む、粒子、粒子の製造方法、粒子の使用方法。