JPH11335122A - 鉛含有複合酸化物の製造方法 - Google Patents

鉛含有複合酸化物の製造方法

Info

Publication number
JPH11335122A
JPH11335122A JP10333959A JP33395998A JPH11335122A JP H11335122 A JPH11335122 A JP H11335122A JP 10333959 A JP10333959 A JP 10333959A JP 33395998 A JP33395998 A JP 33395998A JP H11335122 A JPH11335122 A JP H11335122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lead
raw material
alkali metal
source
composite oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10333959A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4229405B2 (ja
Inventor
Shinichi Hirano
眞一 平野
Yusuke Hirabayashi
祐輔 平林
Toshinobu Yogo
利信 余語
Wataru Sakamoto
渉 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP33395998A priority Critical patent/JP4229405B2/ja
Publication of JPH11335122A publication Critical patent/JPH11335122A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4229405B2 publication Critical patent/JP4229405B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉱化剤としてアルカリ金属水酸化物を用いな
い鉛含有複合酸化物の製造方法を提供する。 【解決手段】 水熱反応法により鉛含有複合酸化物を製
造する方法において、鉛含有原料化合物を鉛含有複合酸
化物の原料溶液の鉱化剤として作用させ、アルカリ金属
水酸化物を添加することなく製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉱化剤としてアル
カリ金属水酸化物を用いない鉛含有複合酸化物の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】鉛含有
複合酸化物のチタン酸ジルコン酸鉛Pb(Zr,Ti)O3(一般
にPZTと呼ばれる。)は優れた圧電特性を有する強誘
電体セラミックスとしてよく知られており、誘電体セラ
ミックス、圧電体セラミックス、焦電体セラミックス、
抵抗体セラミックス、半導体セラミックス等の種々の分
野に使用され、主な用途としてSAWフィルター、セン
サー、アクチュエーター等の圧電素子、コンデンサー、
不揮発性メモリー(FERAM)等がある。
【0003】このようなチタン酸ジルコン酸鉛の合成方
法としては、固相反応法、液相反応法、ゾル−ゲル法、
及び水熱合成法が挙げられる。
【0004】これらのうち、固相反応法は高温での反応
であるため、加熱時に蒸気圧の低いPbが蒸発して組成ず
れが起こる上に、得られる粉末形状が不均一で粒径分布
に偏りが生じるという問題がある。また液相反応法は原
料成分を共沈させる共沈法であるが、各成分の最適pH
が異なるためにpHコントロールが困難であり、かつ水
和物が生成するので高温での加熱処理が必要となるとい
う問題がある。さらにゾル−ゲル法は原料として金属ア
ルコキシドを用いる方法であり、有機溶剤を必要とし、
かつ高温での加熱工程が必要となるため、鉛の蒸発によ
る組成ずれがおこるという問題がある。
【0005】一方、水熱合成法としては水溶性鉛塩、水
溶性チタン塩及び水溶性ジルコニウム塩をアルカリ金属
水酸化物を含むアルカリ性溶液に分散し、50〜300℃で
水熱反応させてPZT粉末を得る方法(特開昭63-85014
号)が提案されている。この方法で得られたPZT粉末
中には、十分に洗浄した後でも、鉱化剤として使用した
アルカリ金属(K、Na)が約0.01〜0.07%残存する。ア
ルカリ金属はPZT粒子の表面に付着しているだけでな
く、その一部は固溶などによりPZTの結晶構造に入り
込んでいるので、PZT粒子中のアルカリ金属量を更に
減少させることは困難である。
【0006】PZTの構成金属イオンと原子価が異なる
金属イオン(アルカリ金属イオン)が添加されると、構
成金属イオンの原子価が変化したり酸素空孔が生じ、P
ZTセラミックスが半導体化し絶縁性が低下する。又、
PZT中に残留するアルカリ金属はアクセプターとして
作用し、抗電界が高くなり、また絶縁性が低くなって、
圧電性等の電気特性が低下するか得られなくなるという
問題がある。このように、アルカリ金属水酸化物を鉱化
剤として用いた場合には、アルカリ金属除去のための余
分な工程が必要であり、また、この工程を経てもアルカ
リ金属を十分に除去することは困難で、残留アルカリ金
属によりPZTセラミックスの電気特性が低下する。
【0007】特開平2-212316号は、水溶性鉛化合物を低
濃度アルカリ金属水溶液と反応させる工程を経て水熱反
応を行い、PZT系粉末を得る方法を提案しているが、
やはりPZT系粉末中にアルカリ金属が残留するという
問題がある。
【0008】したがって本発明の目的は、鉱化剤として
アルカリ金属水酸化物を用いないために、得られる鉛含
有複合酸化物中にアルカリ金属の混入がなく、電気的特
性の優れた鉛含有複合酸化物を製造することができる方
法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者等は、鉛含有原料化合物の酸化鉛PbO
が、水溶液中でPb(OH)2となり、その溶液が弱アルカリ
性を示すことに着目し、前記鉛含有原料化合物が原料で
あるとともに鉱化剤の作用を有することを発見し、本発
明に想到した。
【0010】すなわち、本発明の鉛含有複合酸化物の製
造方法は、水熱反応法により鉛含有複合酸化物を製造す
る方法において、鉛含有複合酸化物の原料溶液の鉱化剤
として鉛含有原料化合物を使用することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明を以下詳細に説明する。
【0012】[1] 原料 鉛含有複合酸化物がチタン酸ジルコン酸鉛の場合を例に
とって、本発明の方法を詳細に説明するが、他の鉛含有
複合酸化物も本質的に同じ工程で製造することができ
る。
【0013】(1) 原料 鉛(Pb)源である鉛含有原料化合物として、酸化鉛PbO
を用いるのが好ましい。またチタン(Ti)源及びジルコ
ニウム(Zr)源としては、それぞれチタン及びジルコニ
ウムの無機塩、アルコキシド又はアセチルアセトナート
を用いるのが好ましい。TiCl4は強酸性でTi(OH)4を生成
しやすいので、余り好ましくない。
【0014】(2) 原料の配合割合 PbOは反応液中にPb(OH)2として溶解するので、目標組成
に対して多めに配合する。具体的にはモル比でPb/(Zr
+Ti)=1.0〜1.10とするのが好ましい。Ti及びZrは、目
標組成通りの配合比とする。
【0015】[2] 製造方法 (1) Zr−Ti前駆体粉末の合成 ジルコニウム源及びチタン源となる原料化合物をそれぞ
れ目標組成の割合で配合し、これらを溶媒と混合して加
熱還流した後、室温に降温する。溶媒としてはアルコー
ル、特にエタノールが好ましい。加熱還流は窒素ガス雰
囲気下、溶媒の沸点付近の温度で、原料化合物が溶解す
るまで行う。
【0016】次いで脱炭酸処理した蒸留水と溶媒との混
合液を滴下し、加水分解する。加水分解は窒素ガス雰囲
気下、室温にて行う。脱炭酸処理した蒸留水を使用する
ことにより炭酸塩が生成してZr−Ti比が変化するのを防
ぐことができる。
【0017】加水分解終了後、窒素ガス雰囲気下、室温
にて6時間以上攪拌した後、減圧乾燥し、溶媒を除去し
てZr−Ti前駆体粉末を得る。
【0018】(3) 反応液の生成 上記のようにして得たZr−Ti前駆体粉末、鉛含有原料化
合物として酸化鉛PbO、及び脱炭酸処理した蒸留水とを
室温にて攪拌して反応液とする。酸化鉛PbOが溶解してP
b(OH)2となるため、鉱化剤としてアルカリ金属水酸化物
を添加することなく反応液のpHが8〜12となる。
【0019】(4) 水熱反応 水熱合成装置 水熱反応を行う装置として、図1に示すような水熱合成
装置を使用するのが好ましい。水熱合成装置のステンレ
ス製耐圧容器1の外周はヒーター2に覆われており、内
部はテフロン製容器3である。ステンレス製蓋4はステ
ンレス製耐圧容器1にボルト5で締め付け固定される。
この装置はテフロン製容器の蓋6を貫通してテフロン製
攪拌子7を有する。テフロン製攪拌子7は、外部に設け
られた攪拌用モーター8にゴムベルト9を介して連動
し、回転する。反応溶液10は、テフロン製容器6内で、
ヒーター2により加熱され、テフロン製攪拌子7で攪拌
される。
【0020】水熱反応 水熱合成装置中に投入した混合物が150〜250℃となるよ
うにヒーターにより加熱し、250〜350rpmの速度で撹拌
しながら1〜96時間、好ましくは11時間以上水熱反応を
行う。
【0021】(5) 乾燥 反応終了後、混合物を室温まで降温し、吸引濾過して粉
末を得る。得られた粉末を蒸留水で洗浄した後、前記粉
末を乾燥炉等を用いて乾燥し、チタン酸ジルコン酸鉛粉
末を得る。
【0022】[3] 鉛含有複合酸化物 (1) 結晶構造 本発明の方法で得られた鉛含有複合酸化物は、ペロブス
カイト結晶構造を有する。具体的には図2に示すよう
に、Bサイト原子のTi/Zrが中心に位置する酸素八面体
構造である。結晶の形状は正方晶系、立方晶系、菱方晶
系、斜方晶系のいずれであってもよい。
【0023】
【実施例】本発明を以下の実施例及び比較例により詳細
に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではな
い。
【0024】実施例1 ジルコニウムテトラエトキシド(高純度化学研究所
(株)製、純度99.9%、分子量271.45)1.04×10-3
ル、チタニウムテトライソプロポキシド(キシダ化学
(株)製、純度99%、分子量284.23)9.6×10-4モル、
及び精製エチルアルコール(キシダ化学(株)製)20ml
を混合し、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら78℃で24時
間加熱還流した後、室温まで降温した。
【0025】窒素ガス中100℃で1時間加熱還流するこ
とにより脱炭酸した蒸留水0.72mlと精製エチルアルコー
ル(キシダ化学(株)製)40mlとの混合液を作成した。
還流後降温した混合物に、窒素ガス雰囲気下、室温で攪
拌しながら前記混合液を滴下し、加水分解を行った。滴
下終了後も攪拌を続け、6時間経過した後、減圧乾燥し
て溶媒を除去し、乾燥粉末を得た。
【0026】得られた乾燥粉末、一酸化鉛(キシダ化学
(株)製、分子量223.20)2.1×10- 3モル、及び脱炭酸
水100mlを混合し、室温にて1時間攪拌して反応液を得
た。得られた反応液を水熱合成装置(容量250ml)に投
入し、反応液が200℃となるようにヒーターで加熱し、
攪拌速度300rpmで20時間攪拌して水熱反応を行い、その
後室温まで降温した。
【0027】反応後の生成物を吸引濾過して粉末を得
た。得られた粉末を合計500mlの蒸留水で洗浄し、濾過
した後、乾燥炉を用いて大気中、温度80℃で12時間乾燥
し、チタン酸ジルコン酸鉛粉末を得た。
【0028】得られたチタン酸ジルコン酸鉛粉末をIC
P発光分析により分析した結果、アルカリ金属は検出さ
れなかった。また、X線回折により分析した結果、ペロ
ブスカイト型結晶構造を有することが分かった。X線回
折の結果を図3に、水熱反応条件と生成相とを表1にそ
れぞれ示す。
【0029】実施例2 水熱反応条件を温度180℃で50時間とした以外は実施例
1と同様にして、チタン酸ジルコン酸鉛を製造した。得
られたチタン酸ジルコン酸鉛をICP発光分析により分
析した結果、アルカリ金属は検出されなかった。また、
X線回折により分析した結果、ペロブスカイト型結晶構
造を有することが分かった。X線回折の結果を図4に、
水熱反応条件と生成相とを表1にそれぞれ示す。
【0030】実施例3 Zr源をジルコニウムテトラプロポキシド(キシダ化学
(株)製、純度99.9%、分子量327.2)とした以外は実
施例1と同様にして、チタン酸ジルコン酸鉛を製造し
た。得られたチタン酸ジルコン酸鉛をICP発光分析に
より分析した結果、アルカリ金属は検出されなかった。
また、X線回折により分析した結果、ペロブスカイト型
結晶構造を有することが分かった。水熱反応条件と生成
相とを表1にそれぞれ示す。
【0031】参考例1〜2 水熱反応条件を表1に示す通りとした以外は実施例1と
同様にして、チタン酸ジルコン酸鉛を製造した。得られ
たチタン酸ジルコン酸鉛をX線回折により分析した。X
線回折の結果を図5〜6に、水熱反応条件と生成相とを
表1にそれぞれ示す。
【0032】 表1 水熱反応条件 生成相 例No. 温度(℃) 時間(h) 実施例1 200 20 ペロブスカイト相 実施例2 180 50 ペロブスカイト相 実施例3 200 20 ペロブスカイト相 参考例1 200 5 ペロブスカイト相+不明相(1) 参考例2 200 10 ペロブスカイト相+不明相(1) 注:(1) 回折パターンの検索の結果、適合する物質が無かった。
【0033】比較例1 脱炭酸水100mlを混合する代わりに、水酸化カリウム水
溶液100ml(濃度:1モル/リットル)を混合した以外
は実施例1と同様にしてチタン酸ジルコン酸鉛粉末を得
た。得られたチタン酸ジルコン酸鉛粉末を合計500mlの
蒸留水で洗浄し、濾過した後、乾燥炉を用いて大気中、
80℃で12時間乾燥した。チタン酸ジルコン酸鉛粉末のX
線回折図を図7に示す。また、ICP発光分析の結果、
チタン酸ジルコン酸鉛粉末中のカリウム残量は0.05重量
%であった。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の方法によ
れば、鉱化剤としてアルカリ金属を用いることなく鉛含
有複合酸化物を製造することができる。本発明の方法に
より得られた鉛含有複合酸化物は、アルカリ金属の混入
がなく、電気的特性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 水熱反応に使用する装置を示す概略図であ
る。
【図2】 ペロブスカイト型結晶構造のチタン酸ジルコ
ン酸鉛を示す概略図である。
【図3】 実施例1で製造したチタン酸ジルコン酸鉛の
X線回折パターンを示すグラフであり、縦軸は回折線の
強度を表わし、横軸は入射X線の視射角の2倍(2θ)
を表わす。
【図4】 実施例2で製造したチタン酸ジルコン酸鉛の
X線回折パターンを示すグラフであり、縦軸は回折線の
強度を表わし、横軸は入射X線の視射角の2倍(2θ)
を表わす。
【図5】 参考例1で製造したチタン酸ジルコン酸鉛の
X線回折パターンを示すグラフであり、縦軸は回折線の
強度を表わし、横軸は入射X線の視射角の2倍(2θ)
を表わす。
【図6】 参考例2で製造したチタン酸ジルコン酸鉛の
X線回折パターンを示すグラフであり、縦軸は回折線の
強度を表わし、横軸は入射X線の視射角の2倍(2θ)
を表わす。
【図7】 比較例1で製造したチタン酸ジルコン酸鉛の
X線回折パターンを示すグラフであり、縦軸は回折線の
強度を表わし、横軸は入射X線の視射角の2倍(2θ)
を表わす。
【符号の説明】
1・・・ステンレス製耐圧容器 2・・・ヒーター 3・・・テフロン製容器 4・・・ステンレス製蓋 5・・・ボルト 6・・・テフロン製容器の蓋 7・・・テフロン製攪拌子 8・・・攪拌用モーター 9・・・ゴムベルト 10・・・反応溶液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 余語 利信 愛知県名古屋市天白区平針一丁目1406番地 (72)発明者 坂本 渉 愛知県名古屋市北区山田町一丁目31番地

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水熱反応法により鉛含有複合酸化物を製
    造する方法において、鉛含有複合酸化物の原料溶液の鉱
    化剤として鉛含有原料化合物を使用し、前記鉛含有複合
    酸化物製造の各工程をアルカリ金属の不存在下で行うこ
    とを特徴とする鉛含有複合酸化物の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の鉛含有複合酸化物の製
    造方法において、前記鉛含有原料化合物が酸化鉛である
    ことを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の鉛含有複合酸化
    物の製造方法において、前記鉛含有複合酸化物がペロブ
    スカイト型結晶構造を有するチタン酸ジルコン酸鉛Pb(Z
    r,Ti)O3であることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】 Zr−Ti前駆体を調製する工程、前記Zr−
    Ti前駆体、鉛含有原料化合物および水を混合撹拌してp
    H8〜12の反応液を調製する工程、および前記反応液を
    水熱反応処理する工程を含み、前記各工程をアルカリ金
    属の不存在下で行うことを特徴とする、アルカリ金属を
    実質的に含まない鉛含有複合酸化物の製造方法。
JP33395998A 1998-03-26 1998-11-25 鉛含有複合酸化物の製造方法 Expired - Fee Related JP4229405B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33395998A JP4229405B2 (ja) 1998-03-26 1998-11-25 鉛含有複合酸化物の製造方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9844098 1998-03-26
JP10-98440 1998-03-26
JP33395998A JP4229405B2 (ja) 1998-03-26 1998-11-25 鉛含有複合酸化物の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11335122A true JPH11335122A (ja) 1999-12-07
JP4229405B2 JP4229405B2 (ja) 2009-02-25

Family

ID=26439610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33395998A Expired - Fee Related JP4229405B2 (ja) 1998-03-26 1998-11-25 鉛含有複合酸化物の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4229405B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003002645A (ja) * 2001-06-13 2003-01-08 Seiko Epson Corp セラミックスの原料液

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003002645A (ja) * 2001-06-13 2003-01-08 Seiko Epson Corp セラミックスの原料液

Also Published As

Publication number Publication date
JP4229405B2 (ja) 2009-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Sol–gel preparation of lead zirconate titanate powders and ceramics: effect of alkoxide stabilizers and lead precursors
JP4200427B2 (ja) 複合酸化物粉末の製造方法
Wang et al. Crystallization, phase evolution and ferroelectric properties of sol–gel-synthesized Ba (Ti 0.8 Zr 0.2) O 3–x (Ba 0.7 Ca 0.3) TiO 3 thin films
US4636378A (en) Method of preparation of perovskite-type compounds
Rao et al. Reactive PZT precursor powder by coprecipitation
KR100583844B1 (ko) 티탄산바륨 및 그의 제조방법
Lencka et al. Hydrothermal synthesis of sodium and potassium bismuth titanates
KR100692282B1 (ko) 바륨 티타네이트 및 이 재료를 사용한 전자부품
US6136229A (en) Method for the mechanochemical preparation of high performance ceramics
JP2726439B2 (ja) ペロブスカイト構造を有するセラミック粉末の製造方法
JP3751304B2 (ja) チタン酸バリウムおよびそれを用いた電子部品
Choy et al. Oxalate coprecipitation route to the piezoelectricPb (Zr, Ti) O3 oxide
Mirzaei et al. Synthesis and characterization of nanocrystalline PZT powders: from sol to dense ceramics
WO2009070747A1 (en) Low temperature metal oxide synthesis
JPH11335122A (ja) 鉛含有複合酸化物の製造方法
US6120750A (en) Method of producing lead-containing complex oxides
JPH03159903A (ja) ペロブスカイト系セラミック粉末の製造方法
KR20170042477A (ko) 티타늄산바륨 분말의 제조 방법
Kutty et al. A method for the preparation of high purity lead titanate zirconate solid solutions by carbonate–gel composite powder precipitation
JP2996776B2 (ja) チタン酸ジルコン酸鉛の製造方法
KR100290247B1 (ko) 티탄산바륨 및 페롭스카이트형 복합산화물 제조방법
JPH01167227A (ja) チタン系ペロブスカイト型セラミック原料の製造法
KR950008602B1 (ko) Nh₃기체를 이용한 압전재료의 제조방법
KR102200476B1 (ko) 티탄산 지르콘산 연(pzt) 분말 제조 방법
Chang et al. Effect of drying temperature on the characteristics of the lead zirconium titanate powders prepared by sol-gel process

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050511

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080409

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080602

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080827

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081021

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081126

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081201

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121212

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131212

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees