JPS6177699A - 無機鉄系酸化物の単結晶超微粒子の製法 - Google Patents

無機鉄系酸化物の単結晶超微粒子の製法

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JPS6177699A
JPS6177699A JP59200298A JP20029884A JPS6177699A JP S6177699 A JPS6177699 A JP S6177699A JP 59200298 A JP59200298 A JP 59200298A JP 20029884 A JP20029884 A JP 20029884A JP S6177699 A JPS6177699 A JP S6177699A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
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    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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    • C30B29/16Oxides
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は無機鉄系酸化物超微粒子の製法、特に粒径がほ
ぼ一様で約/ Onm以下の単結晶超微粒子の製法に関
するものである。
(従来技術) 一般く超微粒子とは粒径が11000n以下のものを指
す。このような超微粒子に関する研究及び応用技術開発
の動きは近年ますます活発となっておプ、例えば磁気記
録材料、7丁インセラミックス材料、医薬用材料2wR
業材料等の分野において磁気記録の記録密度の向上、特
殊構造部品の強度向上、薬剤の効用向上部の目的のため
に利用されている。
このように超微粒子の研究、応用分野は多種多様である
。超微粒子がこれ程広い分野で利用されている理由とし
て ■ 製造技術の進歩により10−1000面での粒径領
域の材料が得られるようになったこと。
■ 材料の解析技術が進んで比較的容易にこれらの粒径
領域の粒子の解析ができるようになプ、応用上重要な特
性制御が可能とまりつつあること。
などを挙げることができる。
各種物質のうち無機鉄系酸化物に着目してみると、比較
的粒径の小さな超微粒子の製法としては例えば特公昭3
t−ir2r≠号が挙げられる。ただこれは記録用磁性
材料への応用を目的としたもので、粒径は最小のもので
も約/ Onm hあり、上記目的に沿って保磁力を高
めるために粒径の大きなものを作製することを志向する
技術である。従ってこの従来技術の中には約/ Onm
よ)小さな粒径を有する超微粒子の製法を示唆する技術
思想は開示されていないつ また。この従来技術には低アルカリで安定な単結晶の超
微粒子を得ることKついての教示もなかった0 このように1粒径が約/ Onm以下の無機鉄系酸化物
の単結晶超微粒子の製法は未だ提案されていないのが現
状であるが、仮に粒径が約/Qnm以下でかつ単結晶の
超微粒子を作製できた場合には、その比表面積(単位重
量当シの表面積)が粒径/ 0−1000 nmの微粒
子に比較してはるかに大きくなり、しかも単結晶で安定
なため物理的あるいは化学的に表面を利用する分野1例
えば触媒。
ガスの吸脱着現象を利用した素子、高速溶層性を利用し
た薬剤などにおいて大いに利用されることになる。さら
に粒径が約/ Onm以下の超微粒子では、粒子表面に
露出する原子の数と粒子内部に包含される原子の数の比
が大きく表面の影響が強調されるようになるため、表面
の物性研究等の分野におhて原子レベルの議論を行うた
めの新たな対象を提供するととKなる。
従うて、仮に上述のように無機鉄系酸化物の単結晶超微
粒子が得られた場合(は、諸々の応用技術開発の上忙影
響する所が大きく、産業面への貢献も期待される。また
表面の影響を調べる物性研究の分野が飛躍的に進展する
ことが期待されると共に、これら諸物性の解析を通じて
科学技術の発展に大きく寄与することが期待される。
以上述べたように粒径が約/ Onm以下でかつ単結晶
の無機鉄系酸化物超微粒子の製法が実現すれば、産業上
に多大の貢献をする可能性があるが、夷に述べたように
現時点では有−な製法が提゛案されていないのが実情で
あ〕、新たな無機鉄系酸化物の単結晶超微粒子の製法の
出現が切望されていたO (本発明の目的) 本発明FiPHを厳密にコントロールしっつ共沈法で超
微粒子を作製することを特徴とし、その目的は従来の製
法では作製できなかった粒径以下の超微粒子であって、
かつ単結晶の炸機鉄系酸化物超微粒子の新たfk#!法
を提供することにある。
(本発明の概要) 一般式MO−Fe!Os (Mは2価の金属イオン)で
示される亜鉄酸塩水溶液を沸点以下の温度にてアルカリ
水溶液を急激に7JOえて攪拌し、加温処理によりて共
沈物を生成させる。この時の反応系のPHを好ましくは
12未満のアルカリ性【コントロールし、加温状態で共
沈反応を数分〜数時間続ける。
その後反応生成物を水又は温水で充分に洗浄し、超微粒
子相互の焼結により粒成長がおきることを避けるために
焼結温度より低い温度、好ましくは加温処理時の温度よ
り低い温度で乾燥することにより無機鉄系酸化物単結晶
超、微粒子を得る。
2価の金属イオンの母材としては、Oo + Ni +
 Zn+Out Od+ Oat Fe等のハClグン
化物、硫酸塩、硝酸塩等を用りる。
まな3価の鉄塩としては、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸
塩等を用いる。
上記コ価の金属塩と3価の鉄塩を、所望の7工ライト組
成と合致する混合比にて混合して亜鉄酸塩水溶液をつく
る。混合や際の2価金属塩と3価鉄塩の濃度は後の洗浄
をしやすくするために、それぞれlI−moL/L以下
とすることが望ましい。上記亜鉄酸塩水溶液に加えるア
ルカリ7に溶液はNa0H2KOH1NH40H等で溶
器からの汚染を防ぐために6Nを上まわらないa度とす
ることが望ましい。また共沈物を低温で生成する場合に
は、以上の説明のように濃度に上限をもうけることが反
応熱の急激な発生に伴う系の温度上昇により粒子が成長
するのを抑えるために好適である。
(実施例) 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例/  ZnO−Fe2O@ 0.2mot/Lのl’eOt@水溶液jOmLIfc
O,/moνtのZn O!4水溶水溶液60全Lえ、
亜鉄酸塩水溶液をつくりこれに室温で3NのNa OH
を急に添加する。
3NのNa OHの11は混合後の溶液のPHが好まし
くは12未満のアルカリ性を示すように調節する。
この混合された溶液を攪拌しつつ加’@M理、′例えば
沸点近辺で30分間共沈物の熟成を行つ九後充分洗浄し
、遠心分離器で脱水して加温晃理温度より低い温度の6
0 ’CO,/ Torrで減圧乾燥する。
これでZnO・FelOl組成で、粒径がj nm以下
であって、かつ単結晶の超微粒子を作製できる。粒径の
コントロールは反応時のl’Hによって行う。第1図の
(a)にPHとZnO・F@、01の粒径との関係を示
す。PH/λ未満のアルカリ領域で粒径はj nm以下
で、PHの減小と共にその粒径は小さくなる。
なお参考までK PH/ Jの場合の粒径を示したが、
この場合にも粒径はr nm程度である。
第1図の(a) K示したZnO・Fel O,の粒径
はX線ディフラクトメーターを用いて測定したX線回折
スペクトルの半値幅から求め九ものである。例えば第2
図の(a)〜(d)は加温処理時間30分でそれぞれP
Hが2,10.//、!、/JのときのX線回折スペク
トルである。また、これらのX線回折スペクトルから作
製された超微粒子はスピネル7エライト構造であること
がわかる。
また、第3図(all (b)の写真は加温処理時間3
0分でそれぞれPHがり及び13の東件で作製したZn
O、Fe1O@の透過電子顕微鏡写真である。この写真
によれば、個々の超微粒子にきれいな格子像及びモアレ
像干渉縞と思われるものが現われていることから、超微
粒子が単結晶であることがわかる。この写真によれば個
々の粒子の重なりはあるが、粒子はほぼ均一な粒径を有
していることも確認できる。なお第1図の(a)に示し
た各PH条件での超微粒子も同様に単結晶であることを
透過電子顕微鏡写真で確認したつこの写真から測定され
る粒径はX線回折スペクトルから算出した結果とよく一
致している。
また第≠図FiPH10で作製したZnO・P’e10
3超微粒子の77K Kおける磁化曲線を示したもので
ある。本来ZnO・pe!o、 なる物質は反強磁性で
磁化が極めて小さいものであるが1本発明に係る方法で
作製したZnO・Ii’elO1超微粒子は第弘図に示
すように強磁性的単動を有しておシ、従来の常識とは異
なった物性を示している。従ってこの材料を磁化発見機
構解明の手がかシをつかむなど磁性研究における対象と
して利用することができる。
実施例2  (NiO>o、s (ZnO)at Fe
e Os0.2 mol/LのFtel、水溶液! O
mt K O,/ mo々lのZn04水溶M、 3 
j rnt及び0. / mot/lのNi04水溶液
/jmLを加え、亜鉄酸塩水溶液をつくシ、これに3N
のNa OH″Itm加後のPHが好ましくは/−未満
のアルカリ性になるように、急く加える。
以下実施例1と同じ操作を行い、組成が(NIO)。。
(Zn O)c(7Fez OHで、粒径がり面板下で
あってか(NiO)o、s (ZnO)o?Fears
の粒径との関係を示す。
また第2図の(at、 (f)はそれぞれPHがlO及
び//、J″のときのX線ディ7ラクトメーターのXa
回折スペクトルである。
実施例j  OoO・Fl!! O3 0,2mol/lのFeels水溶液!0m1VCO,
/moνtの0o04水溶液j Omlを加える。以下
3NのNaOH添加以降の操作を実施例1と同様に行い
、 QoO・−図の(g)s (b)はそれぞれPHが
IO及び//、j のときのX?aディ7ラクトメータ
ーのX線回折スペクトルである。
(本発明の効果) 以上説明したように本発明によれば粒径約10nm以下
の熱板鉄系酸化物の単結晶超微粒子を新たに作ることが
できる。
この超微粒子は、粒径的/ Onm以下であることから
比表面積が大きく、粒子表面に露出する原子の数/粒子
全体に包含される原子の数で示される比か粒径の減少に
従って急激に増加し表面の影響が強調されるので、触媒
、ガスの吸着現象を利用した素子、高速溶解性を利用し
た薬剤など表面を利用する分野で応用できる他、磁性な
どの物性研究の分野において研究対象の材料として利用
できる等数々の利点をもたらす。そして本発明で得られ
る無機鉄系酸化物の超微粒子は単結晶であることから例
えば触媒等に用いてもその特性が劣化することなく安定
でtDυ、物性研究の対象として利用する場合にあって
も解析上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明により作製した無機鉄系酸化物の単結晶
超微粒子の粒径とPHとの関係を示す図、第2図は各種
の単結晶超微粒子のX線回折スペクトルを示す図、第3
図は本発明により作製したZnO・Fe2 o、単結晶
超微粒子の透過電子顕@鏡写真、第弘図は本発明により
作製したZnO・Fe1O1、単結晶超微粒子の磁化曲
線を示す図である。 第1図 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式MO−Fe_2O_3(但しMは2価の金
    属イオン)で示される亜鉄酸塩水溶液にPHがアルカリ
    性になるようにアルカリ水溶液を急激に加えて攪拌し加
    温処理によって共沈物を生成する工程と、前記共沈物を
    洗浄し前記加温処理温度より低い温度で乾燥する工程と
    を含むことを特徴とする無機鉄系酸化物の単結晶超微粒
    子の製法。
  2. (2)前記亜鉄酸塩水溶液は4mol/lの濃度以下の
    2価金属塩水溶液と、4mol/lの濃度以下の3価鉄
    塩水溶液を混合して作製し、前記アルカリ水溶液の濃度
    は6N以下であることを特徴とする特許請求範囲第1項
    記載の無機鉄系酸化物の単結晶超微粒子の製法。
  3. (3)前記加温処理におけるPHが12未満であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の無
    機鉄系酸化物の単結晶超微粒子の製法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006069830A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Yokohama National Univ Zn系フェライト磁気ナノ微粒子及びその分散体

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6033218A (ja) * 1983-07-28 1985-02-20 Central Glass Co Ltd マグネトプランバイト型フエライト微粒子の湿式製造法

Patent Citations (1)

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JP2006069830A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Yokohama National Univ Zn系フェライト磁気ナノ微粒子及びその分散体

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