JPH10192694A - Production of porous inorganic compound hollow capsule - Google Patents

Production of porous inorganic compound hollow capsule

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JPH10192694A
JPH10192694A JP9014815A JP1481597A JPH10192694A JP H10192694 A JPH10192694 A JP H10192694A JP 9014815 A JP9014815 A JP 9014815A JP 1481597 A JP1481597 A JP 1481597A JP H10192694 A JPH10192694 A JP H10192694A
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JP
Japan
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aqueous solution
wall film
inorganic compound
forming material
hollow capsule
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Application number
JP9014815A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Kakihara
敏明 柿原
Masahiko Abe
正彦 阿部
Hideki Sakai
秀樹 酒井
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a particle size, the thickness of a wall film and the functionality thereof. SOLUTION: A four-component soln. 7 is prepared from an org. solvent 1, a wall film forming material 2, an oil gelling agent 4 and alcohol 6, and an aq. soln. 9 adjusted its pH is dripped to this four-component soln. 9. A gel film is formed to the peripheries of liquid droplets of the aq. soln. 9 by interfatial gelling reaction and the wall film forming material 2 is hydrolyzed and subjected to polycondensation reaction in the gel film to form a product 11 having a porous wall film. The product 11 is washed to be heat-treated to eliminate the gel film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池における電
解質板の強度強化部材や、各種触媒担体の機能向上部材
等として用いる多孔質無機化合物中空カプセルの製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a porous inorganic compound hollow capsule used as a member for reinforcing the strength of an electrolyte plate in a fuel cell or a member for improving the function of various catalyst carriers.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池に用いられる電解
質板は、従来より種々の方法により製造されているが、
その製造方法の1つとして、数μ以下のセラミック粒
子、たとえば、リチウムアルミネート(LiAlO2
粉末により多数の空孔を有するマトリックスを形成し、
このマトリックスに電解質を含浸させ、マトリックスの
空隙に電解質を保持させるようにして電解質板とするも
のがある。
2. Description of the Related Art Electrolyte plates used in molten carbonate fuel cells have been conventionally manufactured by various methods.
As one of the manufacturing methods, ceramic particles of several μm or less, for example, lithium aluminate (LiAlO 2 )
Forming a matrix having a large number of pores by the powder,
There is a type in which the matrix is impregnated with an electrolyte so that the electrolyte is held in voids of the matrix to form an electrolyte plate.

【0003】かかる方法により得られた電解質板は、カ
ソードとアノードの両電極に挟まれて使用されるもの
で、カソード側に供給される酸化ガスとアノード側に供
給される燃料ガスを完全に分離しなければならないが、
電解質板は燃料電池の運転、停止に伴い室温と燃料電池
の運転温度(約650℃)との間で熱的に繰り返し作動
されることによる大きな応力を受け、このときの最大の
応力は電解質が液相より固相へ変化する際、特に、運転
の緊急停止時に温度の急低下が生じた場合に顕著に発生
するものである。
[0003] The electrolyte plate obtained by such a method is used sandwiched between both cathode and anode electrodes, and completely separates the oxidizing gas supplied to the cathode side and the fuel gas supplied to the anode side. Have to do,
The electrolyte plate is subjected to a large stress caused by repeatedly operating between the room temperature and the operating temperature of the fuel cell (about 650 ° C.) with the operation and shutdown of the fuel cell. When the temperature changes rapidly from the liquid phase to the solid phase, particularly when the temperature suddenly drops at the time of emergency stop of the operation, it occurs remarkably.

【0004】しかし、電解質板が液相より固相へと変化
すると、体積が急激に変化してエネルギーを放出するこ
とになるが、このときのエネルギーにより電解質板に割
れを生じさせることがある。電解質板に表裏方向に貫通
する割れが生じると、最早、電解質板は、酸化ガスと燃
料ガスとを分離する能力を維持できず、酸化ガスと燃料
ガスが直接接触してしまい、電池出力の低下もしくは爆
発の危険性を生じるという問題がある。
[0004] However, when the electrolyte plate changes from a liquid phase to a solid phase, the volume rapidly changes and energy is released, and the energy at this time may cause a crack in the electrolyte plate. If a crack penetrates the electrolyte plate in the front and back direction, the electrolyte plate can no longer maintain the ability to separate the oxidizing gas and the fuel gas, and the oxidizing gas and the fuel gas come into direct contact, and the battery output decreases. Alternatively, there is a problem that a danger of explosion may occur.

【0005】そのため、本発明者等は、電解質板の強化
材として、内部に炭酸塩を含浸させた多孔質製の無機質
壁膜を有する中空のマイクロカプセルを用いることがで
きれば、燃料電池の冷却時に炭酸塩が固体となるときに
カプセル中の炭酸塩が内部に入ったまま固体となって周
辺の炭酸塩と一連となり、カプセルの周囲には一連の隙
間が形成されなくなる、という考えを見い出した。
[0005] Therefore, the present inventors have proposed that if hollow microcapsules having a porous inorganic wall film impregnated with carbonate can be used as a reinforcing material for an electrolyte plate, the fuel cell can be cooled during cooling. It has been found that when the carbonate becomes a solid, the carbonate in the capsule becomes solid with the inside inside and forms a series with the surrounding carbonate, and a series of gaps are not formed around the capsule.

【0006】無機質壁膜を有するマイクロカプセルを製
造する従来技術としては、化学的方法や物理的・機械的
方法等がある。
Conventional techniques for producing microcapsules having an inorganic wall film include a chemical method and a physical / mechanical method.

【0007】化学的方法の一例として、界面反応法につ
いて説明する。界面反応法は、通常の水溶液中で進行す
る無機化学反応(沈澱生成反応)において、2つの化合
物のうちのどちらか一方の水溶液を有機溶媒(非イオン
系界面活性剤を溶解している)と混合してW/O型(油
中水滴型)エマルションを調製した後、これを他方の化
合物水溶液中に静かに注入することで、その界面におい
て沈澱物の生成反応を進行させるものである。
As an example of the chemical method, an interface reaction method will be described. In the interfacial reaction method, in an inorganic chemical reaction (precipitation forming reaction) that proceeds in a normal aqueous solution, one of the two compounds is treated with an organic solvent (in which a nonionic surfactant is dissolved). After mixing to prepare a W / O type (water-in-oil type) emulsion, the emulsion is gently injected into the aqueous solution of the other compound, whereby the reaction of forming a precipitate proceeds at the interface.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記界面反
応法によるマイクロカプセルの製造方法の場合には、製
造工程が複雑であるばかりでなく、粒径や壁膜厚さの制
御が困難であり、又、機能材料としての壁膜への機能付
加を行うことができなかった。
However, in the case of the method for producing microcapsules by the above-mentioned interface reaction method, not only the production process is complicated, but also it is difficult to control the particle size and wall thickness. Further, it was not possible to add a function to the wall film as a functional material.

【0009】そこで、本発明は、上記界面反応法による
マイクロカプセルの製造方法の有する不具合のない多孔
質無機化合物中空カプセルの製造方法を提供しようとす
るものである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a porous inorganic compound hollow capsule free from the disadvantages of the method for producing a microcapsule by the interface reaction method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、有機溶媒と無機化合物製壁膜形成材とを
混合した溶液に油ゲル化剤を添加してゲルとし、更に、
該ゲルにアルコールを添加して調製することにより混合
溶液を作り、該混合溶液中にpH調整した水溶液を滴下し
て、所要時間静置させる間に、該滴下水溶液の周りに界
面ゲル化反応によりゲル膜を形成させるようにすると共
に、該ゲル膜中で上記壁膜形成材を加水分解及び重縮合
反応させて多孔質の壁膜を形成させるようにし、しかる
後、ゲル膜及び壁膜が混在した生成物を洗浄した後、加
熱処理することによりゲル膜を消失させて多孔質の壁膜
のみを残すようにする多孔質無機化合物中空カプセルの
製造方法とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a gel obtained by adding an oil gelling agent to a solution obtained by mixing an organic solvent and an inorganic compound wall film forming material,
A mixed solution is prepared by adding alcohol to the gel to prepare a mixed solution, and an aqueous solution whose pH has been adjusted is dropped into the mixed solution, and the mixture is allowed to stand for a required time. A gel film is formed, and the wall film forming material is hydrolyzed and polycondensed in the gel film to form a porous wall film. Thereafter, the gel film and the wall film are mixed. A method for producing a porous inorganic compound hollow capsule in which the gel film is eliminated by washing and heating the resulting product to leave only the porous wall film.

【0011】水溶液の液滴サイズにより粒子径を制御で
き、反応時間により壁膜の厚さを制御でき、金属アルコ
キシドの選択により壁膜の機能性を制御することができ
る。
The particle size can be controlled by the droplet size of the aqueous solution, the thickness of the wall film can be controlled by the reaction time, and the functionality of the wall film can be controlled by selecting the metal alkoxide.

【0012】又、壁膜形成材としてシリカ粉末を用い、
滴下水溶液として、pH13のアンモニア水を用い、反応
時間を10〜60分間とすることにより、シリカ壁膜を
有する多孔質無機化合物中空カプセルが得られる。
Further, silica powder is used as a wall film forming material,
A porous inorganic compound hollow capsule having a silica wall film can be obtained by using ammonia water having a pH of 13 as the dropping aqueous solution and setting the reaction time to 10 to 60 minutes.

【0013】一方、壁膜形成材としてアルミナ粉末を用
い、滴下水溶液として、pH5.7の蒸溜水とホルムアミ
ドとを2:1〜1:2の割合で混合した水溶液を用い、
反応時間を10〜15分間としたり、又は、壁膜形成材
としてアルミナ粉末を用い、滴下水溶液として、pH5.
7の蒸溜水とホルムアミドとを1:3の割合で混合した
水溶液を用い、反応時間を10〜20分間としたり、あ
るいは、壁膜形成材としてアルミナ粉末を用い、滴下水
溶液として、pH2の塩酸水溶液を用い、反応時間を10
〜15分間とすることにより、アルミナ壁膜を有する多
孔質無機化合物中空カプセルが得られる。
On the other hand, an alumina powder is used as a wall film forming material, and an aqueous solution obtained by mixing distilled water having a pH of 5.7 and formamide in a ratio of 2: 1 to 1: 2 is used as a dropping aqueous solution.
The reaction time is set to 10 to 15 minutes, or an alumina powder is used as a wall film forming material, and a pH of 5.
The reaction time was 10 to 20 minutes using an aqueous solution obtained by mixing distilled water and formamide in a ratio of 1: 3, or an alumina powder was used as a wall film forming material, and a pH 2 aqueous hydrochloric acid solution was used as a dropping aqueous solution. And a reaction time of 10
By setting the time to 15 minutes, a porous inorganic compound hollow capsule having an alumina wall film is obtained.

【0014】更に、壁膜形成材として酸化チタン粉末を
用い、滴下水溶液として、水と乾燥制御剤とを所要の混
合比で混合した水溶液を用いることにより、チタン壁膜
を有する多孔質無機化合物中空カプセルが得られる。
Further, by using titanium oxide powder as a wall film forming material and using an aqueous solution in which water and a drying control agent are mixed at a required mixing ratio as a dripping aqueous solution, a porous inorganic compound hollow having a titanium wall film can be obtained. A capsule is obtained.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1(イ)(ロ)(ハ)(ニ)は本発明の
実施の一形態を示すもので、先ず、図1(イ)に示す如
く、デカンの如き有機溶媒1と金属アルコキシドとして
のシリカ粉末からなる壁膜形成材2とを所定の重量比で
混合した溶液3を振とう後、該溶液3に、LGBA(N
−ラウロイル−L−グルタミン酸−α,γ−ジ−n−ブ
チルアミド)の如き油ゲル化剤4を添加して加熱するこ
とにより油ゲル化剤4を溶解させた後、冷却してゲル5
を作り、更に、該ゲル5に、エタノールやメタノールの
如きアルコール6を添加して調製することにより4成分
溶液である混合溶液7を作り、反応容器8内に入れる。
FIG. 1 (a), (b), (c) and (d) show an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1 (a), an organic solvent 1 such as decane and a metal alkoxide are used. After shaking a solution 3 in which a wall film forming material 2 made of silica powder as a mixture is mixed at a predetermined weight ratio, the solution 3 is mixed with LGBA (N
-Lauroyl-L-glutamic acid-.alpha.,. Gamma.-di-n-butylamide) to dissolve the oil gelling agent 4 by heating and then to cool the gel 5
The mixture 5 is further prepared by adding an alcohol 6 such as ethanol or methanol to the gel 5 to prepare a mixed solution 7 which is a four-component solution.

【0017】次に、図1(ロ)に示す如く、pH調整した
水溶液9を、マイクロシリンジ10を用いて反応容器8
内の4成分溶液7中に滴下し、所要温度で所要時間静置
させる。この場合、水溶液9を滴下する以前の混合溶液
7中における油ゲル化剤4の分子はアルコール6の溶媒
和を受けるため、ゲル化の主要因である油ゲル化剤4の
分子間水素結合が形成されず、この混合溶液7に水溶液
9を滴下すると、図2(イ)に示す如く、油ゲル化剤4
に溶媒和していたアルコール6が滴下水溶液(液滴)9
中に移動(溶解)するため、図2(ロ)に示す如く、裸
になった油ゲル化剤4の分子同士が水素結合し、液滴近
傍の有機溶媒1をゲル化してゲル膜13となる。更に、
図2(ハ)に示す如く、このゲル膜13の中で、壁膜形
成材2としてのシリカの加水分解及び重縮合反応が行わ
れる結果、シロキサン結合(≡Si−O−Si≡)によ
る重合体の生成が三次元的に進行するため、網目構造の
多孔質壁膜14が形成される。したがって、混合溶液7
中に静置させることによって、ゲル膜13と多孔質壁膜
14が混在した生成物11が図1(ハ)に示す如く、混
合溶液7中に得られる。
Next, as shown in FIG. 1 (b), a pH adjusted aqueous solution 9 is poured into a reaction vessel 8 using a micro syringe 10.
Is dropped into the four-component solution 7 therein, and allowed to stand at a required temperature for a required time. In this case, since the molecules of the oil gelling agent 4 in the mixed solution 7 before the aqueous solution 9 is dropped are subjected to solvation of the alcohol 6, the intermolecular hydrogen bond of the oil gelling agent 4 which is a main factor of gelation is reduced. When the aqueous solution 9 is dropped into the mixed solution 7 without being formed, as shown in FIG.
Aqueous solution (droplets) 9
As shown in FIG. 2 (b), the molecules of the gelling oil gelling agent 4 are hydrogen-bonded to each other, and the organic solvent 1 near the droplets is gelled to form a gel film 13 as shown in FIG. Become. Furthermore,
As shown in FIG. 2 (c), hydrolysis and polycondensation of silica as the wall film forming material 2 are performed in the gel film 13, and as a result, polymerization due to siloxane bonds ({Si—O—Si}) occurs. Since the formation of coalescence proceeds three-dimensionally, the porous wall film 14 having a network structure is formed. Therefore, the mixed solution 7
By allowing the mixture to stand inside, the product 11 in which the gel film 13 and the porous wall film 14 are mixed is obtained in the mixed solution 7 as shown in FIG.

【0018】このようにして得られた生成物11を、ヘ
キサンで洗浄した後、デカンテーションにより採取し、
熱処理を行うことにより、図1(ニ)に示す如き多孔質
無機化合物中空カプセル12が製造される。この場合、
得られた生成物11を加熱すると、溶媒の分子運動が激
しくなって水素結合が切断されるため、図2(ニ)に示
す如く、ゲル膜13は消失するが、シロキサン結合はむ
しろ強化された状態となって保持されるので多孔質壁膜
14は残存する。
The product 11 thus obtained is washed with hexane and collected by decantation.
By performing the heat treatment, the porous inorganic compound hollow capsule 12 as shown in FIG. in this case,
When the obtained product 11 is heated, the molecular motion of the solvent is intensified and the hydrogen bond is broken, so that the gel film 13 disappears as shown in FIG. 2D, but the siloxane bond is rather strengthened. Since the state is maintained, the porous wall film 14 remains.

【0019】上述した製造工程で得られた中空カプセル
12は燃料電池を構成する電解質板の強化材として使用
することができる。この場合、中空カプセル12を混入
して電解質板のマトリックスを形成し、このマトリック
スに電解質として溶融炭酸塩を含浸させると、溶融炭酸
塩が中空カプセル12の空孔内に入り込むので、燃料電
池が運転温度(650℃)から室温に冷却されて溶融炭
酸塩が固化するときに、上記空孔に入った溶融炭酸塩は
そのまま固体になって中空カプセル12周辺の溶融炭酸
塩と一連となり得る。これにより中空カプセル12の周
囲には一連の隙間が形成されなくなり、万一、電解質板
の両面から生じた割れが中空カプセルに達しても、この
割れが貫通するようなことがなくなる。
The hollow capsule 12 obtained in the above-described manufacturing process can be used as a reinforcing material for an electrolyte plate constituting a fuel cell. In this case, when the matrix of the electrolyte plate is formed by mixing the hollow capsule 12 and the matrix is impregnated with a molten carbonate as an electrolyte, the molten carbonate enters the pores of the hollow capsule 12 and the fuel cell operates. When the molten carbonate is cooled from the temperature (650 ° C.) to room temperature and solidified, the molten carbonate that has entered the pores can be solidified as it is and can form a series with the molten carbonate around the hollow capsule 12. As a result, a series of gaps are not formed around the hollow capsule 12, and even if cracks generated from both sides of the electrolyte plate reach the hollow capsule, the cracks do not penetrate.

【0020】上記において、多孔質無機化合物中空カプ
セル12の粒子径は、水溶液9の液滴サイズをマイクロ
シリンジ9で調整することにより、たとえば、1mm前後
から10mm位までの間で制御することができ、壁膜14
の厚さは、混合溶液7の組み合わせ及び反応時間(静置
時間)により制御することができる。
In the above, the particle size of the porous inorganic compound hollow capsule 12 can be controlled, for example, from about 1 mm to about 10 mm by adjusting the droplet size of the aqueous solution 9 with the micro syringe 9. , Wall membrane 14
Can be controlled by the combination of the mixed solution 7 and the reaction time (standing time).

【0021】次に、上記中空カプセル12を、上記の粒
子径よりも大きく作製する場合と小さく作製する場合に
ついて説明する。
Next, the case where the hollow capsule 12 is made larger than the above-mentioned particle size and the case where it is made smaller are described.

【0022】より大きな粒子径の中空カプセル12を作
製する場合、図1に示したような滴下式では、大きな直
径の滴下液が造りにくいこと、滴下の振動により混合溶
液7中及び表面が揺らぐため次の滴下までに間隔をあけ
る必要性が高くなるので、図3に示す如く、水溶液タン
ク21の放出管22を反応容器8内の混合溶液7中に浸
かるように位置させ、入手したい中空カプセル12の粒
子径に相当する体積の水溶液9を混合溶液7中に放出す
ることで、所望の直径の生成物11を反応容器8内に生
成することができる。なお、図3において、23は混合
溶液タンク、24は固液分離部、25は乾燥部、26は
混合溶液回収ラインを示す。
When manufacturing a hollow capsule 12 having a larger particle size, the dropping type as shown in FIG. 1 is difficult to produce a dropping solution having a large diameter, and the vibration in the dropping causes the mixed solution 7 and the surface to fluctuate. Since the necessity of providing an interval before the next drop increases, as shown in FIG. 3, the discharge pipe 22 of the aqueous solution tank 21 is positioned so as to be immersed in the mixed solution 7 in the reaction vessel 8, and the hollow capsule 12 to be obtained is obtained. By releasing the aqueous solution 9 having a volume corresponding to the particle diameter of the mixed solution 7 into the mixed solution 7, a product 11 having a desired diameter can be generated in the reaction vessel 8. In FIG. 3, reference numeral 23 denotes a mixed solution tank, 24 denotes a solid-liquid separation unit, 25 denotes a drying unit, and 26 denotes a mixed solution recovery line.

【0023】上記の場合、水溶液タンク21の放出管2
2は横向きでも縦向きでもよく、一定体積量の水溶液9
を放出させることで直径が数十mmまでの生成物11を生
成できるので、粒子径が数十mmまでの中空カプセル12
が得られる。
In the above case, the discharge pipe 2 of the aqueous solution tank 21
2 may be horizontal or vertical, and a fixed volume of aqueous solution 9
The product 11 having a diameter of up to several tens of mm can be produced by releasing
Is obtained.

【0024】一方、より小さな粒子径の中空カプセル1
2を作製する場合には、図4に示す如く、高速で回転す
る羽根27の内側から水溶液9を供給し、羽根27を取
り囲む容器28内には混合溶液7が連続的に供給される
ようにする。なお、図4において、29は反応養生部を
示す。
On the other hand, hollow capsule 1 having a smaller particle diameter
4, the aqueous solution 9 is supplied from the inside of the blade 27 rotating at high speed, and the mixed solution 7 is continuously supplied into the container 28 surrounding the blade 27, as shown in FIG. I do. In addition, in FIG. 4, 29 shows a reaction curing part.

【0025】これにより、直径が数μm 〜数mm程度の生
成物11を生成することができるので、粒子径が数μm
〜数mm程度の中空カプセル12が得られる。なお、高速
で回転する羽根27としては、液/液剪断力による微細
化を制御できる公知の装置を用いることができる。すな
わち、一種のマイクロエマルジョンを製作する手法を採
用することができる。
As a result, the product 11 having a diameter of several μm to several mm can be produced.
A hollow capsule 12 of about several mm is obtained. In addition, as the blade 27 that rotates at a high speed, a known device that can control the miniaturization by the liquid / liquid shearing force can be used. That is, a technique for producing a kind of microemulsion can be adopted.

【0026】又、上述したような、作製する中空カプセ
ル12の粒子径制御において、反応に要する時間はその
生成物11の体積にほぼ比例するので、反応時間は粒子
径変化の3乗を目安とすることができる。すなわち、た
とえば、壁膜14の厚さは同じだが、粒子径が1/2倍
の中空カプセル12を作製しようとする場合は、その反
応時間は元の粒子の約20%程度の時間でよい。
In the control of the particle size of the hollow capsule 12 to be produced as described above, the time required for the reaction is substantially proportional to the volume of the product 11, so the reaction time is based on the cube of the change in the particle size. can do. That is, for example, when it is intended to produce a hollow capsule 12 having the same thickness as the wall film 14 but having a particle diameter of 1/2, the reaction time may be about 20% of the original particle.

【0027】なお、上記実施の形態では、壁膜形成材2
としての金属アルコキシドとしてシリカを用いた場合を
示したが、アルミナや酸化チタン等を用いることがで
き、これら金属アルコキシドの選択により壁膜14の機
能性(空孔分布、空孔径)を制御することができる。し
たがって、たとえば、アルミナと酸化チタンの如き複数
の金属アルコキシドを混合したものを壁膜形成材2とし
て用いることにより、壁膜14を、外側をアルミナ、内
側を酸化チタンとする層状等に形成した複組成成分系と
することができ、これにより、壁膜14への機能付加を
自在に制御することができる。
In the above embodiment, the wall film forming material 2
Although the case where silica was used as the metal alkoxide as above was shown, alumina and titanium oxide can be used, and the functionality (pore distribution, pore diameter) of the wall film 14 can be controlled by selecting these metal alkoxides. Can be. Therefore, for example, by using a mixture of a plurality of metal alkoxides such as alumina and titanium oxide as the wall film forming material 2, the wall film 14 is formed into a layered shape having alumina on the outside and titanium oxide on the inside. It can be a composition component system, whereby the addition of functions to the wall film 14 can be controlled freely.

【0028】以下に、上記複組成成分系について具体的
に説明する。
Hereinafter, the multi-component system will be specifically described.

【0029】先ず、基本的な形状としては、壁膜の空隙
状態が内外間で分布をもつ構造傾斜タイプ(パターン
)と、壁膜の成分組成が内外間で分布をもつ組成傾斜
タイプ(パターン)と、壁膜がその構成成分に偏向の
ある状態で生成反応が進んだ組成偏向配置タイプ(パタ
ーン)と、壁膜の構成成分が均一化した複成分組成で
成り立っている均一複組成タイプ(パターン)との4
パターンがある。
First, as a basic shape, a structure gradient type (pattern) in which the void state of the wall film has a distribution between inside and outside, and a composition gradient type (pattern) in which the component composition of the wall film has a distribution between the inside and outside. And a composition-deflecting arrangement type (pattern) in which the formation reaction proceeds with the wall film deviating in its constituent components, and a uniform multiple-composition type (pattern) in which the constituent components of the wall film consist of a uniform multi-component composition. 4 with
There is a pattern.

【0030】上記パターンとしては、空隙状態の組み
合わせにより、更に次の4つのパターンに分けることが
できる。 [パターン-1]図5に示す如く、壁膜14が壁膜層1
4a,14b,14cからなり、厚さ方向に空隙の粗密
状態の分布を有し、空孔15径が内側(図では下側)か
ら「小中大」の配置タイプである。なお、2層の場合は
内側から「小大」も同じである。この場合、外側から内
側に特定物質16を取り込んで内蔵することができ、
又、外側の特定物質16を内側空孔部で選択的に折出化
することができる。 [パターン-2]図6に示す如く、壁膜14の厚さ方向
に空隙の粗密状態の分布を有し、分布が図5の場合と逆
配置タイプである。この場合、内側に内蔵する特定物質
17を外側に、必要に応じて徐々に放出させることがで
きる。 [パターン-3]図7に示す如く、壁膜14の厚さ方向
に空隙の粗密状態の分布を有し、空孔径が内側(又は外
側)から「中大小」の配置タイプである。この場合、内
外間で物質18,19の移動が生じるときに、壁膜14
内において物質変化の選択性を制御することができる。 [パターン-4]図8に示す如く、壁膜14の面方向に
空隙の粗密分布を有する配置タイプである。この場合、
外側から内側に特定物質20を取り込み、その物質20
が内側で分解反応等により他の物質20a,20b,2
0c等に変質したとき、変質物質20a,20b,20
cのうち、たとえば、物質20cを再び外側に放出させ
ることができる。このような物質の出入移動を空孔径に
より選択的に生じさせることができる。物質移動が内外
逆の場合も同様である。
The above patterns can be further divided into the following four patterns depending on the combination of the air gap states. [Pattern-1] As shown in FIG.
4 a, 14 b, and 14 c, having a dense and dense distribution of voids in the thickness direction, and a hole 15 having a diameter of “small, medium, and large” from the inside (lower side in the figure). In the case of two layers, the same applies to “small and large” from the inside. In this case, the specific substance 16 can be incorporated from the outside to the inside,
Further, the outer specific substance 16 can be selectively bent out at the inner hole. [Pattern-2] As shown in FIG. 6, the distribution of voids is dense and dense in the thickness direction of the wall film 14, and the distribution is of the reverse arrangement type to that of FIG. In this case, the specific substance 17 contained inside can be gradually released to the outside as needed. [Pattern-3] As shown in FIG. 7, the type of arrangement is such that the distribution of voids is dense and dense in the thickness direction of the wall film 14 and the pore diameter is "medium, large and small" from the inside (or outside). In this case, when the movement of the substances 18 and 19 between the inside and the outside occurs,
Within which the selectivity of the material change can be controlled. [Pattern-4] As shown in FIG. 8, this is an arrangement type having a density distribution of voids in the plane direction of the wall film 14. in this case,
The specific substance 20 is taken in from the outside to the inside,
Are inside the other substances 20a, 20b, 2 due to decomposition reaction or the like.
0c, etc., the altered substances 20a, 20b, 20
Among c, for example, the substance 20c can be released to the outside again. Such movement of the substance can be selectively caused by the pore diameter. The same applies when mass transfer is reversed.

【0031】次いで、上記パターンとしては、構成元
素の配置状態により次の2つのパターンがある。 [パターン-1]図9に示す如く、壁膜14が、異なる
構成元素による壁膜層14d,14e,14fからなる
タイプである。この場合、外側では耐酸性が求められ、
内側では耐塩基性が求められる場合とか、あるいは、外
側では酸化反応性が求められ内側では還元反応性が求め
られる場合に用いる。たとえば、殺菌触媒機能をもたせ
るときは、外側はTi系、内側はPt又はRu系などと
する。 [パターン-2]図10に示す如く、壁膜14の厚さ方
向に構成元素(たとえば、A、B)の分布が徐々に変化
して行くタイプである。この場合、内側の構成元素Bが
徐々に変化することにより、外側の膜となる。機能とし
ては、パターン-1と同様に、粒子の内外で期待される
機能が異なる場合であるが、パターン-1の場合よりも
その機能としての差は明確な格差はなく、経時的な変化
を制御するなどの徐々に起き得る現象に対して効力を発
揮する。たとえば、中空部にLiリッチな炭酸塩を保持
し、壁膜内側はLi存在比が大きなLiAlO2 、壁膜
外側はLi:Al存在比が1:1のLiAlO2 のよう
な状態の粒子(カプセル)とすると、この粒子は、溶融
炭酸塩型燃料電池等の炭酸塩中では次のようにリザーバ
ーとして機能する。すなわち、(i) 初期の段階では、外
部溶融炭酸塩中のLiは充足されているので物質移動は
ほとんど生じないが、(ii)時間の経過と共に、外部炭酸
塩中のLi成分が腐食、蒸発損失により存在比率が低く
なると、粒子内外でのLi存在濃度勾配が大きくなり、
中空部内のLi成分が壁膜の空孔及び壁膜を通して、内
側から外側へ移動し始め、(iii) やがて、濃度勾配的に
ある程度の平衡状態で物質移動が止まり、(iv)更に時間
が経過すると、上記(ii)の状態になり、物質移動が始ま
り、濃度勾配による物質移動が完全に起きなくなるま
で、このような内部物質の移動、放出が必要に応じて繰
り返される。
Next, there are the following two patterns depending on the arrangement of the constituent elements. [Pattern-1] As shown in FIG. 9, the wall film 14 is of a type composed of wall film layers 14d, 14e and 14f made of different constituent elements. In this case, acid resistance is required on the outside,
It is used when base resistance is required inside, or when oxidation reactivity is required outside and reduction reactivity is required inside. For example, when a disinfecting catalyst function is provided, the outside is made of Ti-based, and the inside is made of Pt or Ru-based. [Pattern-2] As shown in FIG. 10, the distribution of constituent elements (for example, A and B) gradually changes in the thickness direction of the wall film 14. In this case, the inner constituent element B gradually changes to form an outer film. As for the function, the expected function inside and outside the particle is different, as in Pattern-1, but there is no clear difference in the function compared to Pattern-1, and the change over time It is effective against gradually occurring phenomena such as control. For example, holding the Li-rich carbonate in the hollow portion, the wall film inside Li abundance large LiAlO 2, wall membrane outside Li: Al abundance ratio of 1: 1 particles of conditions such as LiAlO 2 (Capsule ), These particles function as a reservoir in a carbonate such as a molten carbonate fuel cell as follows. That is, (i) in the initial stage, Li in the external molten carbonate is full, so mass transfer hardly occurs, but (ii) with time, the Li component in the external carbonate corrodes and evaporates. When the abundance ratio decreases due to loss, the Li concentration gradient inside and outside the particles increases,
The Li component in the hollow portion starts moving from the inside to the outside through the pores and the wall film of the wall film, (iii) shortly, mass transfer stops at a certain equilibrium state in a concentration gradient, and (iv) further time elapses Then, the state (ii) is reached, and mass transfer starts, and such movement and release of the internal substance are repeated as necessary until mass transfer due to the concentration gradient does not completely occur.

【0032】次に、上記パターンは、図11に示す如
く、壁膜14の面方向に対して、たとえば、異なる構成
元素組成14g,14hが異なる状態で配置されるタイ
プである。
Next, as shown in FIG. 11, the above-mentioned pattern is of a type in which, for example, different constituent element compositions 14g and 14h are arranged differently in the plane direction of the wall film 14.

【0033】又、上記パターンは、壁膜14の構成元
素が均一となるタイプである。
The pattern is of a type in which the constituent elements of the wall film 14 are uniform.

【0034】[0034]

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。 [実施例1]本発明者等は、先ず、4成分溶液である混
合溶液7を作るに当り、均一溶液を得るために次の実験
を行った。すなわち、有機溶媒1としてデカンを用い、
壁膜形成材2としてテトラエトキシシラン(TEOS)
を用い油ゲル化剤4としてLGBAを用い、アルコール
6としてメタノールとエタノールをそれぞれ用いた。そ
の結果、均一溶液が得られたのは、アルコール6として
メタノールを用いた場合には、デカン/TEOS=7:
3〜4:6、また、エタノールを用いた場合はデカン/
TEOS=10:0〜4:6の場合に限定され、メタノ
ール、エタノール共にその他の混合比では均一な溶液は
得られなかった。この均一な混合溶液7に水溶液9を滴
下して作製したカプセル中にシリカの存在が認められた
のは、デカン/TEOS=7:3〜4:6の範囲であっ
た。
Next, embodiments of the present invention will be described. [Example 1] The present inventors first performed the following experiments in order to obtain a uniform solution when preparing a mixed solution 7 as a four-component solution. That is, using decane as the organic solvent 1,
Tetraethoxysilane (TEOS) as the wall film forming material 2
Using LGBA as the oil gelling agent 4, methanol and ethanol were used as the alcohol 6, respectively. As a result, a homogeneous solution was obtained when methanol was used as the alcohol 6 with decane / TEOS = 7:
3: 4: 6, and when ethanol is used, decane /
It was limited to the case of TEOS = 10: 0 to 4: 6, and a uniform solution could not be obtained with other mixing ratios for both methanol and ethanol. The presence of silica in capsules prepared by dropping the aqueous solution 9 into the uniform mixed solution 7 was observed in the range of decane / TEOS = 7: 3 to 4: 6.

【0035】この実験結果を基に、以後、デカン/TE
OS=1:1、アルコール6としてエタノールを用いた
デカン/TEOS/エタノール/LGBA=45:4
5:9.5:0.5の重量比の混合溶液7を用いた。
Based on this experimental result, decane / TE
OS = 1: 1, decane / ethanol / ethanol / LGBA = 45: 4 using ethanol as alcohol 6
The mixed solution 7 having a weight ratio of 5: 9.5: 0.5 was used.

【0036】上記重量比の混合溶液7中に塩酸及び水酸
化ナトリウムで調整した種々のpH(2.0、3.4、
5.7、7.2、11、13)の水溶液9を滴下して生
成物11を得たところ、pH2.0と13の水溶液9を用
いた場合に、壁膜14中のケイ素量が多くなることが判
った。これは、金属アルコキシドの加水分解が酸や塩基
を触媒として用いることにより反応を促進できることを
考慮すれば、H+ イオン濃度、あるいはOH- イオン濃
度が高い水を用いることによりTEOSの反応性が増加
し、その結果、シロキサン結合により重合体が生成され
易くなったためと考えられる。
In the mixed solution 7 having the above weight ratio, various pH values (2.0, 3.4,
When the aqueous solution 9 of 5.7, 7.2, 11, 13) was added dropwise to obtain the product 11, the amount of silicon in the wall film 14 was large when the aqueous solution 9 of pH 2.0 and 13 was used. It turned out to be. Considering that the hydrolysis of metal alkoxide can promote the reaction by using an acid or a base as a catalyst, the reactivity of TEOS is increased by using water having a high H + ion concentration or OH - ion concentration. However, as a result, it is considered that a polymer was easily generated by the siloxane bond.

【0037】次に、得られた生成物11をヘキサンで洗
浄しようとしたところ、洗浄中、あるいは溶液から採取
する際に崩壊してしまい単離できなかった。これは、水
酸化ナトリウム水溶液の解離度αがα≒1であるためと
考えられる。そこで、解離度αがα<<1であるアンモニ
ア水を用いたところ単離できた。
Next, when the obtained product 11 was to be washed with hexane, it was destroyed during washing or when it was collected from the solution, and could not be isolated. This is probably because the dissociation degree α of the aqueous sodium hydroxide solution is α ≒ 1. Thus, isolation was achieved using ammonia water having a degree of dissociation α << 1.

【0038】アンモニア水の滴下により生成された生成
物11を25℃のヘキサンに浸し、約70℃までヘキサ
ンを加熱したところ、pH13のアンモニア水を用いて生
成した生成物11のみが白色固形物(シリカ)としてヘ
キサン中に残存し、pH11以下のアンモニア水を用いた
生成物は消失した。これは、pH13のアンモニア水、つ
まりOH- イオン濃度の高い水溶液9を用いた場合、塩
基が触媒として働くことでTEOSの反応性が増加する
ため、シロキサン結合は三次元的に進行し、シリカ壁膜
が形成されたものと考えられる。一方、pH11以下の水
溶液9を用いた場合は、水溶液9のpHが中性域では、触
媒が存在しないと考えられるため、TEOSの反応性が
乏しくなりシリカ壁が得られなかったものと考えられ
る。又、水溶液9のpHが低い、つまりH+ イオン濃度が
高いと、酸が触媒として働くためTEOSの反応性は増
加して壁膜中に占めるシリカ量は増大するが、塩基触媒
を用いた場合と異なり、シロキサン結合が一次元的に進
行するため、重合度が不充分となってシリカ壁膜が得ら
れなかったものと考えられる。
When the product 11 produced by dropping the aqueous ammonia was immersed in hexane at 25 ° C. and heated to about 70 ° C., only the product 11 produced using aqueous ammonia having a pH of 13 was converted into a white solid ( Silica) remained in hexane, and the product using ammonia water having a pH of 11 or less disappeared. This is because, when using aqueous ammonia 9 having a pH of 13, that is, an aqueous solution 9 having a high OH - ion concentration, the base acts as a catalyst to increase the reactivity of TEOS. It is considered that a film was formed. On the other hand, when the aqueous solution 9 having a pH of 11 or less was used, it is considered that no catalyst was present in the neutral pH range of the aqueous solution 9, so that the reactivity of TEOS became poor and the silica wall was not obtained. . If the pH of the aqueous solution 9 is low, that is, if the H + ion concentration is high, the acid acts as a catalyst, so that the reactivity of TEOS increases and the amount of silica occupying the wall film increases. Contrary to this, it is probable that, because the siloxane bond proceeds one-dimensionally, the degree of polymerization was insufficient and a silica wall film could not be obtained.

【0039】生成物11の混合溶液7中での反応時間
(静置時間)とシリカ壁膜との関係を考察したところ、
反応時間を10分以下とした場合は、反応が不充分で壁
膜の崩壊が観察され、60分以上の場合は、中空でなく
中味の詰まった塊になった。したがって、中空カプセル
を得るためには、反応時間を10〜60分にすればよい
という結果が得られた。
The relationship between the reaction time (standing time) of the product 11 in the mixed solution 7 and the silica wall film was considered.
When the reaction time was set to 10 minutes or less, the reaction was insufficient, and the collapse of the wall film was observed. When the reaction time was 60 minutes or more, the mass was not hollow but solid. Therefore, the result that the reaction time should be 10 to 60 minutes in order to obtain a hollow capsule was obtained.

【0040】洗浄後の生成物11を700℃で6時間熱
処理したところ、熱処理前には見られない球状シリカ粒
子(二次粒子)による約5μm の細孔が観察された。熱
処理前にはこの細孔内部に有機物が充填されていたもの
と考えられる。更に、1050℃で2時間熱処理する
と、球状シリカ粒子が観察されなくなった。これは、1
050℃という高温のためシリカ粒子同士の焼結が起っ
たものと考えられるが、細孔が多数存在していることか
らカプセルは多孔質であることが判った。
When the product 11 after washing was heat-treated at 700 ° C. for 6 hours, pores of about 5 μm due to spherical silica particles (secondary particles) not observed before the heat treatment were observed. It is considered that the pores were filled with an organic substance before the heat treatment. Further, when heat treatment was performed at 1050 ° C. for 2 hours, spherical silica particles were not observed. This is 1
It is considered that sintering of the silica particles occurred due to the high temperature of 050 ° C., but it was found that the capsule was porous because of the presence of many pores.

【0041】以上のことから、壁膜14に含まれるシリ
カ量は滴下水溶液9のpH、及び解離度に依存し、pH13
のアンモニア水を用いたときに著しく増加し、又、膜厚
は、混合溶液(デカン/TEOS/LGBA/エタノー
ル)7にpH13のアンモニア水を滴下してから採取する
までの反応時間(静置時間)に依存し、10〜60分間
で中空の生成物11を生成でき、更に、熱処理すること
により表面の有機物は消失し、且つSi−O結合は強化
され、シリカ壁膜を有する多孔質無機化合物中空カプセ
ル12を製造することができる、という結果が得られ
た。 [実施例2]次に、アルミナ壁膜を有する多孔質無機化
合物中空カプセル12を製造する場合について示す。
From the above, the amount of silica contained in the wall film 14 depends on the pH of the dropping aqueous solution 9 and the degree of dissociation.
When ammonia water was used, the reaction time was significantly increased, and the film thickness was changed from the reaction time (resting time) between the dropping of ammonia water of pH 13 to the mixed solution (decane / TEOS / LGBA / ethanol) 7 and the collection. ), A hollow product 11 can be formed in 10 to 60 minutes, and furthermore, heat treatment removes organic substances on the surface, strengthens Si—O bonds, and forms a porous inorganic compound having a silica wall film. The result was that the hollow capsule 12 could be manufactured. [Example 2] Next, a case of producing a porous inorganic compound hollow capsule 12 having an alumina wall film will be described.

【0042】有機溶媒1としてフルオロベンゼンを用
い、壁膜形成材2としてアルミニウムイソプロポキシド
(AIP)を用い、油ゲル化剤4としてLGBAを用
い、アルコール6としてエタノールを用いた。手順は、
実施例1の場合とほぼ同様に、先ず、AIP0.5gと
フルオロベンゼン2.0gを混合した溶液2.5g(9
0wt%)を湯浴において超音波照射してAIPを溶解さ
せたのち、LGBAを0.014g(0.5wt%)添加
し、加熱溶解法でゲル5を作製し、これにエタノール
0.24g(9.5wt%)添加して混合溶液7を調製
し、混合溶液7中に滴下水溶液9をマイクロシリンジ1
0を用いて滴下(5μl )し、数十分間静置した。ここ
で得られた生成物11を70〜80℃に加温したヘキサ
ンで洗浄した後、デカンテーションにより採取し、熱処
理することで多孔質アルミナ中空カプセルを作製した。
Fluorobenzene was used as the organic solvent 1, aluminum isopropoxide (AIP) was used as the wall film forming material 2, LGBA was used as the oil gelling agent 4, and ethanol was used as the alcohol 6. The procedure is
Almost in the same manner as in Example 1, first, 2.5 g of a solution obtained by mixing 0.5 g of AIP and 2.0 g of fluorobenzene (9
(0 wt%) in a hot water bath to dissolve the AIP, add 0.014 g (0.5 wt%) of LGBA, prepare a gel 5 by a heat dissolution method, and add 0.24 g of ethanol ( 9.5 wt%) to prepare a mixed solution 7, and a dropping aqueous solution 9 was added to the mixed solution 7 by a micro syringe 1.
Using 0, the solution was dropped (5 μl) and allowed to stand for several tens minutes. The obtained product 11 was washed with hexane heated to 70 to 80 ° C., collected by decantation, and heat-treated to produce a porous alumina hollow capsule.

【0043】上記において、滴下水溶液9として、pH2
の塩酸水溶液(HClaq)、pH5.7の蒸留水、pH13
の水酸化ナトリウム水溶液(NaOHaq)、アンモニア
水を用いてそれぞれカプセルの作製を試みたところ、溶
液のpHに関係なく生成物11は中味の詰まった塊とな
り、中空とはならなかった。これは次のように考えられ
る。アルミニウムアルコキシド(Al(OR)3 )のア
ルミニウムは飽和状態ではなく、3つの安定な配位数を
とることができるため求核物質の配位を受けやすい。速
度論的な立場から見てもアルミニウムは求核反応をかな
り受けやすいため、アルミニウムアルコキシドの加水分
解および重縮合の反応速度は、通常1つの安定な配位数
しか持たないアルコキシシラン(Si(OR)4 )に比
べて非常に大きい。そのため、アルミニウムアルコキシ
ドであるAIPの加水分解および重縮合反応は短時間で
進行してしまうので、カプセルは中空ではなく中味の詰
まった塊となってしまったものと考えられる。そこで、
静置時間(反応時間)および反応温度を種々変化させて
実験を行ってみたが中空カプセルは得られず、壁膜が崩
壊したりあるいは塊が生成した。したがって、水溶液の
pHを変化させただけでは、AIPの反応速度を制御する
ことは困難であることが判った。
In the above, the pH of the aqueous solution 9 was adjusted to pH 2
Hydrochloric acid aqueous solution (HClaq), distilled water of pH 5.7, pH 13
The production of capsules was attempted using aqueous sodium hydroxide solution (NaOHaq) and aqueous ammonia, respectively. As a result, regardless of the pH of the solution, the product 11 became a solid mass and did not become hollow. This is considered as follows. Aluminum in aluminum alkoxide (Al (OR) 3 ) is not in a saturated state and can take three stable coordination numbers, so that it is susceptible to nucleophilic coordination. From the kinetic point of view, aluminum is quite susceptible to nucleophilic reactions, so that the reaction rates of hydrolysis and polycondensation of aluminum alkoxides are usually limited to alkoxysilanes (Si (OR) having only one stable coordination number. 4 ) Very large compared to 4 ). For this reason, the hydrolysis and polycondensation reaction of AIP, which is an aluminum alkoxide, proceeds in a short time, and it is considered that the capsules are not hollow but have become a solid mass. Therefore,
Experiments were carried out by varying the standing time (reaction time) and the reaction temperature. However, no hollow capsule was obtained, and the wall membrane collapsed or lumps were formed. Therefore, for aqueous solutions
It was found that it was difficult to control the reaction rate of AIP only by changing the pH.

【0044】上記したように、pHだけを変化させた水溶
液9ではAIPの反応速度を制御するのは困難であるこ
とが判ったので、反応速度を制御する手段として、水溶
液9における水の濃度の減少、反応温度と反応時間の制
御の2点について考慮した。
As described above, it has been found that it is difficult to control the reaction rate of AIP with the aqueous solution 9 in which only the pH is changed. Two points of reduction, control of reaction temperature and reaction time were considered.

【0045】先ず、水溶液9中に占める水量を少なくす
る(水の濃度減少)、つまりAIPと反応する水の絶対
量を少なくすることで、AIPの加水分解反応を制御す
ることを試みた。そこで、水には溶解するが油に不溶で
あり、かつAIPと反応しない極性溶媒であるホルムア
ミドを、種々のpHの水と混合して滴下水溶液9とし、温
度は反応速度を抑制するために10℃で行った。このと
き得られた結果を表1に示す。
First, an attempt was made to control the hydrolysis reaction of AIP by reducing the amount of water in the aqueous solution 9 (decreasing the concentration of water), that is, by reducing the absolute amount of water reacting with AIP. Therefore, formamide, which is a polar solvent that is soluble in water but insoluble in oil and does not react with AIP, is mixed with water of various pHs to form a dropping aqueous solution 9, and the temperature is adjusted to 10 to suppress the reaction rate. C. was performed. Table 1 shows the results obtained at this time.

【0046】[0046]

【表1】 ホルムアミドをpH13の水(NaOHaqあるいはアンモ
ニア水)と混合した水溶液の場合、ホルムアミドの添加
量に関わらず中空である生成物11は認められなかった
(表1中の×表示)。しかし、pH2の水/ホルムアミド
=1:2あるいは1:3の重量比で混合した水溶液9を
用いて静置時間(反応時間)を10〜15分としたも
の、あるいはpH5.7の水/ホルムアミド=2:1〜
1:2の重量比で混合した水溶液9を用いて静置時間を
10〜15分としたもの、1:3で混合した水溶液9の
場合は10〜20分間静置したものは、中空の生成物1
1が得られることが判った(表1中の○表示)。
[Table 1] In the case of an aqueous solution in which formamide was mixed with water having a pH of 13 (NaOHaq or aqueous ammonia), no hollow product 11 was observed regardless of the amount of formamide added (indicated by x in Table 1). However, an aqueous solution 9 mixed at a weight ratio of water / formamide = 1: 2 or 1: 3 was used and the standing time (reaction time) was set to 10 to 15 minutes, or water / formamide having a pH of 5.7 was used. = 2: 1 ~
An aqueous solution 9 mixed at a weight ratio of 1: 2 and a standing time of 10 to 15 minutes is used. In the case of an aqueous solution 9 mixed at a ratio of 1: 3, a solution left to stand for 10 to 20 minutes produces a hollow. Thing 1
1 was obtained (indicated by ○ in Table 1).

【0047】実験の結果、pH2の酸性水溶液あるいは中
性のpH5.7の水をそれぞれ上記の重量比でホルムアミ
ドと混合して調製した水溶液9を用いたところ、中空カ
プセルが得られた。この理由は次のように考えられる。
As a result of the experiment, a hollow capsule was obtained by using an aqueous solution 9 prepared by mixing an acidic aqueous solution of pH 2 or water of neutral pH 5.7 with formamide in the above weight ratio. The reason is considered as follows.

【0048】実施例1でシリカ中空カプセルを作製する
とき、TEOSの加水分解および重縮合反応の結果得ら
れる重合体が、三次元的に形成する塩基性の水溶液を用
いたことでTEOSの反応を促進させ、強固な壁膜を形
成した中空カプセルを得ることができたと述べた。しか
し、アルミナ中空カプセルを作製するとき、シリカの場
合とは異なり、AIPの反応速度を抑制しつつ、且つ液
滴と混合溶液との界面に中空カプセルとして耐え得る強
度を有する壁膜を形成させる必要がある。そのために、
AIPと反応しないホルムアミドを混合した溶液を滴下
水溶液とすることにより水溶液中に占める水の絶対量を
減少(水の濃度を減少)させてAIPの加水分解反応を
抑制し、さらにホルムアミドと、加水分解反応において
触媒作用のない中性水溶液(pH5.7)あるいは反応が
一次元的に進行するためバルタ体の形成には不向きな酸
性水溶液(pH2)を混合することにより、AIPの反応
がさらに抑制されたために中空カプセルが得られたもの
と考えられる。それ以外の水溶液を用いた場合には、A
IPの加水分解反応を抑えることができなかったために
得られたカプセルは、中味の詰まった塊、あるいは抑制
しすぎてAIPが反応しなかったために崩壊する現象が
認められた。
When a hollow silica capsule is produced in Example 1, the polymer obtained as a result of the hydrolysis and polycondensation reaction of TEOS is converted into a three-dimensionally formed basic aqueous solution. It was stated that a hollow capsule with a strong wall film formed could be obtained. However, when producing alumina hollow capsules, unlike the case of silica, it is necessary to form a wall film having the strength that can withstand the hollow capsules at the interface between the droplet and the mixed solution while suppressing the reaction rate of AIP. There is. for that reason,
By making a solution in which formamide which does not react with AIP is mixed into a dropping aqueous solution, the absolute amount of water in the aqueous solution is reduced (the concentration of water is reduced) to suppress the hydrolysis reaction of AIP. The reaction of AIP is further suppressed by mixing a neutral aqueous solution (pH 5.7) that has no catalytic action in the reaction or an acidic aqueous solution (pH 2) that is unsuitable for the formation of the Balta body because the reaction proceeds one-dimensionally. It is considered that a hollow capsule was obtained because of this. When other aqueous solutions are used, A
The capsule obtained because the hydrolysis reaction of IP could not be suppressed was observed to have a phenomenon that the capsule collapsed because the AIP did not react because the mass was full or the amount was too low.

【0049】以上のことから、反応温度を10℃、pH
5.7蒸留水/ホルムアミド=2:1〜1:2(wt%)
で混合した水溶液を用いた場合の静置時間を10〜15
分間にしたとき、1:3では静置時間を10〜20分間
にしたとき、又、pH2塩酸水溶液/ホルムアミド=1:
2、1:3(wt%)で混合した水溶液を用いた場合の静
置時間を10〜15分間としたときに、アルミナ壁膜を
有する多孔質無機化合物中空カプセル12を製造するこ
とができる、という結果が得られた。 [実施例3]次いで、チタン壁膜を有する多孔質無機化
合物中空カプセル12を製造する場合について示す。
From the above, the reaction temperature was set at 10 ° C.
5.7 distilled water / formamide = 2: 1 to 1: 2 (wt%)
10 to 15 when the aqueous solution mixed with
Minutes, 1: 3 when the standing time was 10 to 20 minutes, and pH 2 aqueous hydrochloric acid / formamide = 1: 3.
A porous inorganic compound hollow capsule 12 having an alumina wall film can be produced when the standing time when using an aqueous solution mixed at 2: 1, 3 (wt%) is 10 to 15 minutes. The result was obtained. Example 3 Next, a case of manufacturing a porous inorganic compound hollow capsule 12 having a titanium wall film will be described.

【0050】有機溶媒1としてn−テトラデカンを用
い、壁膜形成材2としてチタンテトライソプロポキシド
(TTIP)を用い、油ゲル化剤4としてLGBAを用
い、アルコール6としてイソプロパノールを用い、滴下
水溶液9に添加する乾燥制御剤( Drying Control Chem
ical Additive ; DCCA)として、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、ホルムアミド、1,3−ブ
タンジオール、グリセリンを用いた。
N-tetradecane is used as the organic solvent 1, titanium tetraisopropoxide (TTIP) is used as the wall film forming material 2, LGBA is used as the oil gelling agent 4, isopropanol is used as the alcohol 6, and a dropping aqueous solution 9 is used. Drying Control Chem
As ical additive (DCCA), ethylene glycol, diethylene glycol, formamide, 1,3-butanediol, and glycerin were used.

【0051】n−テトラデカン1.6gとTTIP0.
2gを混合した1.8gの溶液3に、LGBA0.01
gを添加し、加熱溶解法によりゲル5を作り、得られた
ゲル5にイソプロパノール0.19gを添加して再溶解
させて混合溶液(n−テトラデカン:TTIP:LGB
A:イソプロパノール=80:10:0.5:9.5
(wt%))7を調製し、これに各種乾燥制御剤を所定量
添加した水溶液9をマイクロシリンジ10を用いて5μ
l 滴下し、25℃で10分間静置させた。ここで得られ
た生成物11をヘキサンで洗浄した後、デカンテーショ
ンにより採取して、熱処理することで多孔質酸化チタン
中空カプセルを作製した。
1.6 g of n-tetradecane and 0.1 g of TTIP.
To 1.8 g of solution 3 mixed with 2 g,
g of the obtained gel 5 was prepared by a heat dissolution method, and 0.19 g of isopropanol was added to the obtained gel 5 and redissolved to obtain a mixed solution (n-tetradecane: TTIP: LGB).
A: Isopropanol = 80: 10: 0.5: 9.5
(Wt%)) 7 and an aqueous solution 9 to which various amounts of a drying control agent were added in a predetermined amount was added to a microsyringe 10 for 5 μm.
l It was dropped and allowed to stand at 25 ° C. for 10 minutes. The product 11 obtained here was washed with hexane, collected by decantation, and heat-treated to produce a porous titanium oxide hollow capsule.

【0052】上記において、乾燥制御剤は生成物11の
乾燥過程で水よりも後まで生成物11中に残り、表面張
力が大きくなることによって生じる亀裂を防ぐ目的で用
いた。よって、水よりも沸点が高く、表面張力が小さい
上記の5種類の物質を乾燥制御剤として用い、それぞれ
を所定の混合比で水に添加して滴下水溶液9としたとこ
ろ、表2のように中空カプセルが得られた。
In the above description, the drying control agent was used in the drying process of the product 11 to remain in the product 11 until after the water and to prevent cracks caused by an increase in surface tension. Therefore, the above five kinds of substances having a higher boiling point than water and having a small surface tension were used as a drying control agent, and each was added to water at a predetermined mixing ratio to form a dropping aqueous solution 9, as shown in Table 2. A hollow capsule was obtained.

【0053】[0053]

【表2】 実験の結果、表2中の×印の混合比の水溶液9を用いた
場合は、一応、粒形状をなすが、粒子としては得ること
ができなかった。一方、○印の混合比の水溶液9を用い
た場合は、中空カプセルが得られた。
[Table 2] As a result of the experiment, when the aqueous solution 9 having the mixing ratio of the mark x in Table 2 was used, the particles were tentatively formed, but could not be obtained as particles. On the other hand, when the aqueous solution 9 having the mixing ratio indicated by ○ was used, a hollow capsule was obtained.

【0054】以上から、アルミ系におけるホルムアミド
は反応水濃度調整のみであったのに対し、チタン系にお
ける乾燥制御剤は壁膜形成時に内包空隙部から形状維持
を補助するために、内包物の乾燥除去を段階的に行わせ
る役目を併せ持っていることが確認された。
From the above, while the formamide in the aluminum system was only for adjusting the concentration of the reaction water, the drying control agent in the titanium system was used to dry the inclusions from the inclusion voids during the formation of the wall film in order to assist in maintaining the shape. It was confirmed that it also had the role of performing the removal step by step.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の多孔質無機化
合物中空カプセルの製造方法によれば、有機溶媒と無機
化合物製壁膜形成材とを混合した溶液に油ゲル化剤を添
加してゲルとし、更に、該ゲルにアルコールを添加して
調製することにより混合溶液を作り、該混合溶液中にpH
調整した水溶液を滴下して、所要時間静置させる間に、
該滴下水溶液の周りに界面ゲル化反応によりゲル膜を形
成させるようにすると共に、該ゲル膜中で上記壁膜形成
材を加水分解及び重縮合反応させて多孔質の壁膜を形成
させるようにし、しかる後、ゲル膜及び壁膜が混在した
生成物を洗浄した後、加熱処理することによりゲル膜を
消失させて多孔質の壁膜のみを残すようにするので、製
造工程が簡単であり、且つ粒径や壁膜厚さの制御が容易
であり、しかも機能材料としての壁膜への機能付加を行
うことができる、等の優れた効果を発揮する。
As described above, according to the method for producing a porous inorganic compound hollow capsule of the present invention, an oil gelling agent is added to a solution obtained by mixing an organic solvent and an inorganic compound wall film forming material. A gel is prepared, and a mixed solution is prepared by adding alcohol to the gel to prepare a mixed solution.
While dropping the adjusted aqueous solution and allowing it to stand for the required time,
A gel film is formed around the dropped aqueous solution by an interfacial gelation reaction, and the wall film forming material is hydrolyzed and polycondensed in the gel film to form a porous wall film. After that, after washing the product in which the gel film and the wall film are mixed, the gel film is eliminated by heat treatment so that only the porous wall film is left, so that the manufacturing process is simple, In addition, excellent effects such as easy control of particle size and wall thickness, and addition of a function to a wall film as a functional material are exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の多孔質無機化合物中空カプセルの製造
方法の実施の一形態を示すもので、(イ)(ロ)(ハ)
(ニ)は製造工程を示す概要図である。
FIG. 1 shows an embodiment of a method for producing a porous inorganic compound hollow capsule according to the present invention, wherein (a), (b), and (c).
(D) is a schematic diagram showing a manufacturing process.

【図2】カプセルの作製原理を示すもので、(イ)はア
ルコールが液滴中に移動する状態の模式図、(ロ)はゲ
ル膜が形成された状態の模式図、(ハ)はゲル膜の中に
多孔質壁膜が形成された状態の模式図、(ニ)は多孔質
壁膜のみが残存する状態の模式図である。
FIGS. 2A and 2B show the principle of manufacturing a capsule, wherein FIG. 2A is a schematic view showing a state in which alcohol moves into a droplet, FIG. 2B is a schematic view showing a state in which a gel film is formed, and FIG. FIG. 4D is a schematic diagram showing a state in which a porous wall film is formed in the film, and FIG. 4D is a schematic diagram showing a state in which only the porous wall film remains.

【図3】本発明の他の実施の形態を示す概要図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の更に他の実施の形態を示す概要図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図5】カプセルの複組成成分系を示すもので、構造傾
斜タイプの一例を示す概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a multi-composition component system of a capsule and showing an example of a structure-graded type.

【図6】カプセルの複組成成分系を示すもので、構造傾
斜タイプの他の例を示す概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing another example of a structure-graded type, which shows a multi-component system of a capsule.

【図7】カプセルの複組成成分系を示すもので、構造傾
斜タイプの更に他の例を示す概念図である。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing still another example of a structure-graded type, which shows a multi-component system of a capsule.

【図8】カプセルの複組成成分系を示すもので、構造傾
斜タイプの更に別の例を示す概念図である。
FIG. 8 is a conceptual view showing a multi-component system of a capsule and showing still another example of a structure-graded type.

【図9】カプセルの複組成成分系を示すもので、組成傾
斜タイプの一例を示す概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing an example of a composition gradient type, which shows a multi-component system of a capsule.

【図10】カプセルの複組成成分系を示すもので、組成
傾斜タイプの他の例を示す概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing another example of a composition gradient type, showing a multiple component system of a capsule.

【図11】カプセルの複組成成分系を示すもので、組成
偏向配置タイプの一例を示す概念図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing a multiple component system of a capsule and showing an example of a composition deflection arrangement type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 有機溶媒 2 壁膜形成材 3 溶液 4 油ゲル化剤 5 ゲル 6 アルコール 7 混合溶液 9 水溶液 11 生成物 13 ゲル膜 14 壁膜 REFERENCE SIGNS LIST 1 organic solvent 2 wall film forming material 3 solution 4 oil gelling agent 5 gel 6 alcohol 7 mixed solution 9 aqueous solution 11 product 13 gel film 14 wall film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機溶媒と無機化合物製壁膜形成材とを
混合した溶液に油ゲル化剤を添加してゲルとし、更に、
該ゲルにアルコールを添加して調製することにより混合
溶液を作り、該混合溶液中にpH調整した水溶液を滴下し
て、所要時間静置させる間に、該滴下水溶液の周りに界
面ゲル化反応によりゲル膜を形成させるようにすると共
に、該ゲル膜中で上記壁膜形成材を加水分解及び重縮合
反応させて多孔質の壁膜を形成させるようにし、しかる
後、ゲル膜及び壁膜が混在した生成物を洗浄した後、加
熱処理することによりゲル膜を消失させて多孔質の壁膜
のみを残すようにすることを特徴とする多孔質無機化合
物中空カプセルの製造方法。
An oil gelling agent is added to a solution obtained by mixing an organic solvent and a wall film forming material made of an inorganic compound to form a gel.
A mixed solution is prepared by adding alcohol to the gel to prepare a mixed solution, and an aqueous solution whose pH has been adjusted is dropped into the mixed solution, and the mixture is allowed to stand for a required time. A gel film is formed, and the wall film forming material is hydrolyzed and polycondensed in the gel film to form a porous wall film. Thereafter, the gel film and the wall film are mixed. A method for producing a hollow capsule made of a porous inorganic compound, characterized in that the gel film is eliminated by heat treatment after washing the washed product, leaving only a porous wall film.
【請求項2】 壁膜形成材としてシリカ粉末を用い、滴
下水溶液として、pH13のアンモニア水を用い、反応時
間を10〜60分間とした請求項1記載の多孔質無機化
合物中空カプセルの製造方法。
2. The method for producing a hollow capsule of a porous inorganic compound according to claim 1, wherein silica powder is used as a wall film forming material, ammonia water having a pH of 13 is used as a dropping aqueous solution, and the reaction time is 10 to 60 minutes.
【請求項3】 壁膜形成材としてアルミナ粉末を用い、
滴下水溶液として、pH5.7の蒸留水とホルムアミドと
を2:1〜1:2の割合で混合した水溶液を用い、反応
時間を10〜15分間とした請求項1記載の多孔質無機
化合物中空カプセルの製造方法。
3. An alumina powder is used as a wall film forming material,
2. The porous inorganic compound hollow capsule according to claim 1, wherein an aqueous solution obtained by mixing distilled water having a pH of 5.7 and formamide at a ratio of 2: 1 to 1: 2 is used as the dropping aqueous solution, and the reaction time is set to 10 to 15 minutes. Manufacturing method.
【請求項4】 壁膜形成材としてアルミナ粉末を用い、
滴下水溶液として、pH5.7の蒸留水とホルムアミドと
を1:3の割合で混合した水溶液を用い、反応時間を1
0〜20分間とした請求項1記載の多孔質無機化合物中
空カプセルの製造方法。
4. An alumina powder is used as a wall film forming material,
An aqueous solution obtained by mixing distilled water having a pH of 5.7 and formamide at a ratio of 1: 3 was used as the dropping aqueous solution.
The method for producing a porous inorganic compound hollow capsule according to claim 1, wherein the time is from 0 to 20 minutes.
【請求項5】 壁膜形成材としてアルミナ粉末を用い、
滴下水溶液として、pH2の塩酸水溶液を用い、反応時間
を10〜15分間とした請求項1記載の多孔質無機化合
物中空カプセルの製造方法。
5. An alumina powder is used as a wall film forming material,
The method for producing a hollow capsule of a porous inorganic compound according to claim 1, wherein a hydrochloric acid aqueous solution having a pH of 2 is used as the dropwise aqueous solution, and the reaction time is set to 10 to 15 minutes.
【請求項6】 壁膜形成材として酸化チタン粉末を用
い、滴下水溶液として、水と乾燥制御剤とを所要の混合
比で混合した水溶液を用いた請求項1記載の多孔質無機
化合物中空カプセルの製造方法。
6. The porous inorganic compound hollow capsule according to claim 1, wherein titanium oxide powder is used as a wall film forming material, and an aqueous solution obtained by mixing water and a drying control agent at a required mixing ratio is used as a dropping aqueous solution. Production method.
JP9014815A 1997-01-13 1997-01-13 Production of porous inorganic compound hollow capsule Pending JPH10192694A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007075660A (en) * 2005-09-09 2007-03-29 Nagoya Institute Of Technology Method for producing hollow particle
WO2008146711A1 (en) * 2007-05-25 2008-12-04 Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd. Complex, method for production of the same, and composition comprising the same

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