JPS58172231A - 遷移金属酸化物膜の製造方法 - Google Patents

遷移金属酸化物膜の製造方法

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JPS58172231A
JPS58172231A JP57052179A JP5217982A JPS58172231A JP S58172231 A JPS58172231 A JP S58172231A JP 57052179 A JP57052179 A JP 57052179A JP 5217982 A JP5217982 A JP 5217982A JP S58172231 A JPS58172231 A JP S58172231A
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metal oxide
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Norinaga Baba
馬場 宣良
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧印加により可逆的な発消色を示すエレク
トロクロミック(以下ECと略称する)膜、その他に用
いられる遷移金属酸化物膜の製造方法に関するものであ
り、更に詳しくは基材表面に遷移金属酸化物を析出させ
る遷移金属酸化物膜の製造方法に関する。
従来EC薄膜としては、非晶質WO3+MOO3がよく
知られている。中でも酸化タングステン薄膜を用いたE
C素子がいくつか提案されている。酸化タングステン薄
膜のつくり方としては蒸着法。
スパッター法、スプレー法などの方法が知られている。
しかし蒸着法、スパッター法は共に高真空装置を必要と
し装置としても高価であり、且つ大寸法の基板を処理す
ることは実際上困難である。
またスプレー法においては、基板をスプレー中均一温度
に保持することがむずかしく均一で安定した膜をつくる
ことがむつかしい。
本発明者はかかる問題点に鑑み種々検討を行った結果、
酸化タングステン膜を生成する、安価にして且つ大面積
の基板に対しても均一なEC薄膜を製造する方法の本発
明に到達した。
すなわち、本発明は遷移金属酸イオンと脂肪族カルボン
酸イオンとを含む酸性液を電解還元した後、電解還元に
よる反応生成物を含む該液中に基材を浸漬して該基材の
表面に遷移金属酸化物を析出させることを特徴とする遷
移金属酸化物膜の製造方法である。
本発明において用いられる酸性液に含まれる連接金属酸
イオンの源としては、タングステン酸。
モリブデン酸、イリジウム酸、チタン酸、バナジウム酸
、ジルコニウム酸、ハフニウム酸、ニオブ酸、タンタル
酸、マンガン酸、レニウム酸、ルテニウム醗、オスニウ
ム酸、又はロジウム酸などのMu金Jl酸、またはこれ
とナトリウム、カリウム。
ルビジウム、セシウム、リチウム、などのアルカリ金属
、アンモニウム、テトラアルキルアンモニウム、又はマ
グネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属との塩な
どを例示することができ、こ号 れらの中でタングステン酸カリウムやタングステン酸ナ
トリウムが好ましく用いられる。これらは単独で用いる
こともでき、またこれらの混合物、として使用すること
もできる。又、脂肪族カルボン酸イオンの源としては修
酸、マロン酸、こはく酸、グルタル酸、アジピン酸、酒
石醗、りんご酸。
酢酸、プロピオン醗、酪酸、青草酸、カプロン酸などの
脂肪族カルボン酸またはこれと前述のアルカリ金属、ア
ンモニウム、テトラアルキルアンモニウム、アルカリ土
類金属との塩を例示することができ、これらの中で修醗
が好ましく用いられる。
これらはそれぞれ単独で使用してもよく、また混合物の
形で用いてもよい。
本発明において、電解還元すべきMs金属酸イオンと脂
肪族カルボン酸イオンとを含む酸性液中の遷移金属酸イ
オンの濃度は特に限定されるものでない。但し、濃度が
低すぎるとms金属酸化物の生成量も少なく所定の膜厚
が得られないため、この点で配慮を行えばよい。通常は
水溶液ll中にo、 o o s−o、sモルの濃度で
用いられる。脂肪族カルボン酸イオンの濃度については
、M移金属酸イオンの濃度に対してo、3倍から、20
倍のモル比の範囲で添加すればよいが、反応速度、収率
等を考えれば7〜7倍のモル比が好しい。
遷移金属酸イオンと脂肪族カルボン酸イオンとを含む液
はそのPHが高すぎると液中がら水素ガスが発生し、後
の電解還元が起らなくなるので酸性に保たれる必要があ
る。
またPHが低すぎると電解還元しても後述のオキソ錯体
が発生せず、所望の遷移金属酸化物膜が得られないので
、この酸性液のPHは/J〜乙の範囲内に保つことが好
ましく、タングステン酸イオンまたはモリブデン酸イオ
ンを用いる場合の特に好ましい範囲は3.!; −<<
、tである。PH値をこの範囲に保つために通常は遷移
金属酸イオンの源と脂肪族カルボン酸イオンの源とを適
宜組み合わせることによっておこなわれる。
場合によってはこれらのイオン源の外にPH1節のため
に別の酸、アルカリ、または塩を添加することは差し支
えない。
電解還元反応の反応温度は低い場合は殆んど反応が進ま
ないため、一般には30〜100″Cの範囲で行うのが
好ましい。電解還元反応の電流密度については特に制約
はないが、高くすると反応速度も早くなるが、反応生成
物が電極表面に付着すると反応効率が低下するため反応
生成物を溶液を攪拌して除去しなければならない。この
除去速度とのかねあいで電流密度を設定すればよい。ま
た、電流密度が小さすぎると反応生成物の生成速度が小
さくなり、逆反応の分解が無視できなくなるので通常は
電流密度は電極の単位表面積drr?あたり0.02に
一20A、好ましくは0./−J、jAになるように印
加電圧などが調節される。電解還元は理論上必要な電気
量の釣り倍の電気を供給することにより、その反応が1
00%進行するので、電解還元を行う通電時間は反応生
成物の濃度がo、o osモル/1以上になるように設
定すればよい。
電解還元のための通電を終了した溶液には次式で表わさ
れる低原子価の遷移金属のオキソ錯体Mm (XxOy
Lz) −nH20 (ここにMはアルカリ金属、アルカリ土類金属またはア
ンモニウム、テトラアルキルアンモニウム。
XはMu金金属Lはカルボキシル基を有する配位子、m
−/またはコ、X−/〜10の整数、y−/〜−〇の整
数、2−/〜lIoの整数、nはO又は正の数(整数ま
たは小数)を示゛している。)の反応生成物が生成して
いる。次に、被処理物(基材)が浸漬され、その表面で
溶液中の上記の低原子価の遷移金属のオキソ錯体が酸化
されながら分解して次に示される遷移金属−化物となり
、この遷移金属酸化物を主成分とする膜が形成されるO
MmCXxOyLz〕・nH2O! (XXoy+r) + mx+(2+)   −(2−
)十zL (ここにrはO<r<Xの整数または小数である。)こ
の電解還元反応後の遷移金属酸化物の析出条件としては
、析出温度と溶液中の酸素の量が関係する。
析出温度は高くても低くても好ましくなく10〜+ o
 ’cの範囲が好ましい。溶液中の酸素の量については
多い程、析出速度も早くなるが、早すぎると基材への膜
の付着が悪くなる。従って溶液中に酸化剤を添加しても
よいが通常は酸化剤等を添加して析出速度を早くするこ
とは必要でない。
溶液中の酸素量は自然に大気中がら溶解する酸素または
溶液中にもともと含まれている酸化成分がら由来するも
ので通常は十分である。浸漬前に長時間大気中に放置し
ておくと容器壁面で反応生成物の酸化・析出が生ずるの
で好ましくない。
従って、電解還元終了後コダ時間以内より好ましくは2
時間以内に浸漬処理をはじめることが望ましい。
しかし電解還元反応を終えた後の溶液を密閉状態でかつ
O″C近くの低温度に保持すれば長期間保存することが
できる。
析出時間は数時間から10時間にわたって行われ所定膜
厚に対して析出時間をきめればよい。
析出後、生成した遷移金属酸化物の非晶質膜中に未反応
物を残存する場合は、非晶質膜が結晶化しない温度範囲
で熱処理するとよい。酸化タングステンの場合は1.2
SO〜300℃で数分間がら約1時間の熱処理を行うの
が好ましい。
遷移金属酸化物膜としては、10OIL−数μの膜厚で
均一で付着力の秀れた膜が得られた。
被処理物(基材)としては酸化錫、酸化インジウムのよ
うな導電性を有する被膜で覆われている飄ガラス、プラ
スチックなどの透明物質、またはこの導電性被膜の表面
に更にベータアルミナのような固体電解質膜もしくはガ
ンマアルミナのような誘電体膜を被覆したものが用ムら
れその形状は板状、フィルム状その他の形状のものを例
示することができる。
以下に実施例を述べる。
実施例/ タングステン醗カリウムO,OSモル/l に対して修
酸を/、j倍濃度割合、すなわち0.07!;モル/l
にして水に混合して得られたPH−、lの!;00m1
の混合水溶液を70″Cに保持した。この溶液を十分に
攪拌しながら溶液中に浸漬した両電極間の通(ζ 電おより0.3 A/dm” の電流密度(陰極表面積
600m2 )で電解還元を6時間(これは理論上の電
気量のダ倍の量に相当する。)行った。無色透明であっ
た溶液はこの電解還元により青緑色に変化した。このよ
うに電解還元を行った後、反応生成物を含む溶液を20
″Cに保持し、この中に真空蒸着によって透明電導膜(
酸化インジウム)を表面に付着させた!;Om×100
mの寸法のガラス基板を板面がほぼ垂直になるように浸
漬した。60時間の浸漬を終えたガラス基板の表面に生
成した酸化タングステン薄膜の膜厚は均一であって、は
ぼ/300にの膜厚であった。又セロハン粘着テープ1
0nWx、20tntnを膜に強く貼りつけて急激には
がしても灰のはがれはなく付着力の強い膜が生成してい
た。
酸化タングステン薄膜の付着した基材を膜中に残存する
未反応物を除去するため300′Cで7時間の熱処理を
行いEC特性のよい酸化タングステン膜とした。熱処理
後、上述と同称のセロハン粘着テープによる付着力テス
トを行ったが剥離は生じなかった。
上記実施例と比較するため以下の実験を行った。
まず実施例/と同じ方法で電解還元をおこなって反応生
成物を含む水溶液を得た。
この水溶液にア七トンを添加すると赤褐色の沈澱が生成
した。この沈澱を濾別し、結晶を分離した。
次いでこの結晶を水にO6Sモル/lの濃度に溶かしJ
O’(に保持した。この中に真空蒸着によって透明電導
膜(酸化インジウム)を表面に付着させたガラス基板を
浸漬した。10時間後に生成した酸化タングステン薄膜
の膜厚は均一でほぼ1300Aであった。この膜にセロ
ハン粘着テープ10mmXjOmmを強く貼りつけ急激
にはがすと膜が一部はがれた。未反応物をとばすため3
00″C/時間の熱処理を行った後、同称のセロハン粘
着テープによる付着力テストを行ったが、一部剥離が生
じた。このようにして生成した膜は本発明により得られ
た膜より付着力が劣っている。
実施例コ 遷移金属酸塩並びに脂肪族カルボン酸の種類と濃度をい
ろいろ変えた実験を行った。電解還元条件、析出条件は
実施例/と同じである。基材も実施例1と同じ真空蒸着
によって透明電導膜(酸化インジウム)を表面に付着さ
せたガラス基板を用いた。生成した遷移金属酸化物膜の
膜厚とセロハン粘着テープによる付着力を調べた。結果
を表/に示す。
付着力で○印は剥離のなかったことを示す。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  M#金属酸イオンと脂肪族カルボン酸イオン
    とを含む酸性液を電解還元した後、還元反応生成物を含
    む該液中に基材を浸漬して該基材の表面に遷移金属酸化
    物を析出させることを特徴とする遷移金属酸化物膜の製
    造方法。
  2. (2)  前記遷移金属酸イオンはタングステン酸イオ
    ンであり、前記脂肪族カルボン酸イオンは修酸イオンで
    ある特許請求の範囲第1項記載の遷移金属酸化物膜の製
    造方法。
  3. (3)  前記遷移金属酸イオンはモリブデン酸イオン
    であり、前記脂肪族カルボン酸イオンは修酸イオンであ
    る特許請求の範囲第1項記載の遷移金属酸化物膜の製造
    方法。
  4. (4)  前記遷移金属酸イオンはタングステン酸イオ
    ン1 とモ〉ブデン酸イオンとの混合物であり、前記脂肪族カ
    ルボン酸イオンは修酸イオンである特許請求範囲第1項
    記載の遷移金属酸化物膜の製造方法。
  5. (5)前記酸性液は/、j−4のPH値を有する特許請
    求の範囲第1−ダ項記載の遷移金属酸化物膜の製造方法
  6. (6)前記酸性液は遷移金属酸塩と脂肪族カルボン酸と
    を水に混合したものである特許請求の範囲第1項記載の
    M移金属酸化物膜の製造方法。
  7. (7)  前記酸性液は遷移金属酸塩と脂肪族カルボン
    酸と脂肪族カルボン酸塩とを水に混合したものである特
    許請求の範囲第1項記載の遷移金属酸化物膜の製造方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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