JPS6265931A - 新規なネオジム化合物及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は、新規な工業製品としての新規なネオジム化合
物に係る。さらに詳しくは、本発明は水酸化硝酸ネオジ
ムと硝酸アンモニウムとの複塩に関する。また、本発明
はその製造方法及び用途に関する。

〔発明の目的〕

しかして、本発明の目的は、次式 ％式％（） に相当するネオジム化合物及びその製造方法を提供する
ことである。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の式（１）に相当するネオジム化合物は、下記の
特性を有する。

形態 水量化硝酸ネオジム（ｎｅｏｄｌｍｉｕｍ　ｈｙｄｒｏ
ｘｙｎｉｔｒａは、大きさが１０〜５０μｍの凝集体と
して存在する。

この物質の粒子構造は、走査電子顕微鏡写真（３，００
０倍）を示す第１図により例示される。

結晶構造 Ｘ線回折による解析から、式（Ｉ）のネオジム化合物が
結晶化度が７０〜９０％の十分に結晶化した物質である
ことが証明される。

銅の単色光線（ＣｕのＫａ線、λ＝１．５４１８Ａ）に
対して得られたＸ線スペクトルは、次の通りである。

し 化学組成 化合組成は前記した化学式と一致する。

この化学組成は赤外線分光法により定性的に確認される
。

第２図は、ＫＢｒ中でペーストにして測定して得られた
スペクトルを表わす。

特徴的なピークは次の通りである。

ＯＨ−吸収帯＝　３５５０ｃｔｔを”ＮＯ３−吸収帯＝
１６３０ｍ　　、１５２５ｃＭ　、１４８０庫−１１５
１０ｃｆＲ、１０３０ｃｆｎ　　、７１８３　　　、ａ
ｔ　６　ｊ　Ｏｃｍ−” 本発明の化合物の化学組成は、次の化学分析と熱重量分
析により定量的に確認される。

化学分析 ＆）ネオジムは、試料（１００〜１５０■）を数滴の４
Ｎ硝酸に溶解し、次いで酢酸緩衝液（ｐＨ＝Ｓ、Ｓ）で
希釈したものについてキシレノールオレンジの存在下に
ＥＤＴＡで定量することによって測定される。

ｂ）　　ＯＨ−基は、約１００〜の被験試料を２０ＣＣ
のｃＬ１Ｎ塩酸に溶解したものをＣＬＩＮか性ソーダ溶
液によって定５１される。

ｃ）　　ＮＨ４＋基は蒸発乾固させた後に酸部定法によ
り定量される。

ｄ）　　ＮＯ，−基は、デバルダ還元剤により還元し、
次いで蒸発乾固後に酸部定法により定量される元素分析
値は、重量％で表わして次の通りである。水の含有量は
差をもって表わす。

この化学分析値は次の計算式に相当する。

Ｎｄ　（ＯＨ）　２〜．（ＮＯり。７〜１．。・α８〜
１．２５ＮＨ４ＮＯｘ・０．８〜ｔ２５Ｈｚ。

熱重量分析 結果を下記の表に要約する。

前記した本発明のネオジム化合物は、下記の方。　法に
より得ることができる。この方法は本発明の他の目的を
なすものである。

式（Ｉ）のネオジム化合物の製造方法は、硝酸ネオジム
水溶液とアンモニア水とを、塩基のＯＨ−イオン濃度と
Ｎｄ　＠イオンで表わした硝酸ネオジム溶液の濃度との
間のモル比が２．２よりも大きいような条件下で、そし
てこの比が２．２以下であるときはＮｄ３＋陽イオンで
表わした硝酸ネオジム溶液の濃度が多くとも１．０モル
／ｌであるような条件下で、反応させ、得られた沈殿を
分離し、乾燥することからなることを特徴とする。

この方法の第−工場では、硝酸ネオジム水溶液と塩基と
の混合が行われる。

本発明によれば、無水物又は水和物Ｎｄ（ＮＯ３）ｓ・
６Ｈ２０の形の硝酸ネオジムが用いられる。

用いるネオジム塩の純度は、目的とする用途の要求に応
じて選ばれる。

本発明の方法により用いられる硝酸ネオジム水溶液の濃
度は、［：０Ｈ−）／［：Ｎｄ”：１モル比に左右され
る。これは以下に記載する。

この溶液の酸性度は本発明では臨界的ではない。

本発明の方法℃用いられる塩基は、水溶液の形で用いら
れる。また、アンモニアガスも用いることができる。

本発明によれば、好ましくはアンモニア溶液が用いられ
る。

用いられる塩基溶液の規定度は本発明では臨界的な因子
ではない。規定度は、広い範囲で、例えばα１Ｎ〜１１
Ｎの間であってよいが、アンモニア水又はアンモニアの
濃度を用いるのが好ましい。

このことから、塩基溶液と硝酸ネオジム溶液の割合は硝
酸′ネオジム溶液の濃度に関連していることになる。

（ＯＨ−）／（Ｎｄ”）モル比が２．２よりも大である
ときは、硝酸ネオジム溶液の濃度は臨界的ではなく、広
い範囲に及んでよい。この濃度は、Ｎａ　３　＋陽イオ
ンで表わして、例えば、ｃＬ１〜６モ／′ｖ／ｌであっ
てよい。

（ＯＨ−）／（Ｎｄ”）モル比が２．２以下であるとき
は、硝酸ネオジム溶液の濃度は最大限１０モル／ｌに等
しく、好ましくはα１〜１．０モル／ｌの間で選ぶこと
ができる。

本発明の好ましい実施態様は、硝酸ネオジム溶液の濃度
をＮｄ　　陽イオンで表わして１モＡ／／Ｌ〜２モル／
ｌの間で、そしてＣＯＨ″″）／ＣＮｄ”：］モル比を
２．２〜五〇の間で選ぶことからなる。

Ｅ（１）のネオジム化合物を形成させるためには、反応
媒体中で少なくとも１モル／Ｌの硝酸アンモニウム最小
濃度を得る必要があり、ただしこれより高いＩｌ！１１
ｇｔを用いても顕著な差を生じるものでもない。

反応体の濃度が低いとき、即ち、塩基の濃度が１モル／
Ｌ以下であるか又は硝酸ネオジム溶液がＮｄ３＋で表わ
してα６モル／ｌ以下である場合には、反応体溶液の濃
度に応じて決められる量の硝酸アンモニウムを外部から
もたらすこともできる。

しかして、無水物か又は水和物Ｎ　Ｈａ　Ｎ　Ｏｓ・６
Ｈ２０の形の硝酸アンモニウムを用いることができる。

特に結晶形のものを用いることができる。また、反応媒
体を希釈しないようにできるだけ濃厚な、例えば２００
９／ｌ程度に作られた水溶液を用いることができる。

前記した反応体の混合はいろいろな方法により実施する
ことができる。例えば、硝削ネオジム水溶液とアンモニ
ア溶液とをかきまぜながら同時に混合することも、或る
いは硝酸ネオジム水溶液に塩基を連続的に又は一度に添
加しても又はその逆を行なうこともができる。硝酸アン
モニウムを外部から添加する場合には、これを硝酸ネオ
ジム溶液に導入するのが好ましい。

反応体溶液の添加流量は、前記した通りの［：０）（−
］／（Ｎｄ”）モル比が得られるように調節される。ま
た、反応体溶液の添加流量はｐＨを調節しながら（この
ｐＨは大抵の場合に７．５〜９５の間である）制御する
こともできる。

反応媒体の温度は１０〜５０℃、特に好ましくは１０〜
３０℃の間で選ばれる。

反応媒体中の混合物の滞留時間は、０．１秒以下から複
数の時間、例えば４８時間又はそれ以上までの広い範囲
で変えることができる。５秒から３０分間の滞留時間が
一般に満足できる。

撹拌条件は比較的強くなければならない。撹拌速度は、
撹拌機の種類と撹拌機及び反応器の直径比に左右される
。−例として、直径１５ｃｍの反応器（有効容積７５０
ＣＣ）の壁面すれすれに通過する４枚羽根撹拌機につい
ては撹拌速度は１００〜１０００　ｒｐｍに設定される
。

本発明方法の第二工程は、反応物中にｉ濁している生成
沈殿を分離することからなる。

この沈殿は、慣用の液体一固体分離技術、特に、濾過又
は遠心分離（これは短い滞留時間の場合にとって好まし
い）によって反応媒体から分離することができる。この
分離は、一般に、周囲温度で、大抵の場合に１５〜２５
℃で行われる。

分離後に得られた沈殿は、次いで乾燥工程に付される。

乾燥は、空気中で又は１０　　ｍｍＨｇ〜１００ｍｍＨ
ｇ　（’Ｌ　３５〜１３３Ｘ１０’　Ｐｇ　）程度の減
圧下に行うことができる。乾燥温度は周囲温度から２０
０℃までの間であってよい。乾燥時間は温度に左右され
る。時間は臨界的ではなく、３０分間〜４８時間であっ
てよく、好ましくは２〜８時間の間で選ばれる。

しかして、安定な式（１）に相当する生成物が得られる
が、これは必要ならば水又は軽質の有機溶媒、例えばエ
タノール、メタノール、アセトン又はジエチルエーテル
中で再結晶することによる精製に付すことができる。

この操作は、周囲温度から溶媒の沸騰温度宋満の温度ま
での間の温度で行われる。

本発明の方法は、典型的な装置で実施することができる
。反応体溶液の混合工程は、例えば反応器の二重ジャケ
ット管内に熱水を循環させることによって又は熱交換器
（蛇管）によって行われる加熱装置を備えた反応器で行
われる。また、反応器は、温度（温度計）及び撹拌（プ
ロペラ型、アンカー型、ら旋型又はタービン型撹拌機）
を制御するための通常の５ｆｃ置並びに水溶液状の反応
体の一方又は両方を導入するだめの装置、例えば定量ポ
ンプを備えていなければならない。

分離及び乾燥操作を行うのに使用できる装置としては１
、特別のものである必要はない。

得られた懸濁液の濾過は、窒素のような不活性ガスの加
圧下にフィルターにより、減圧下にフィルターにより（
ブ７ナー型、ヌッチュ型）、或るいは連続濾過装置、例
えばベルネイ型回転フィルター又は帯状フィルターによ
り行うことができる。

得られた沈殿は、次いで、シリカ、磁器又はアルミナ製
ボートに入れ、乾燥操作に付される。この乾燥は、いく
つかの乾燥装置で、例えば、換気型乾燥器（オーブン）
又は減圧に保持し九乾燥器で、或るいは大抵の場合に水
吸引ポンプにより減圧にされたデシケータ−で実施する
ことができる。

本発明により得られる式（Ｄに相当するネオジム化合物
は、特に酸化ネオジム又は炭酸ネオジムの製造中間体と
して用いることができる。

本発明の化合物の特別の用途は、式（Ｉ）のネオジム化
合物の焼成によって得られる酸化ネオジムの製造にある
。

乾燥状態で得られる式（Ｉ）のネオジム化合物は、約６
５０〜約１３００℃の間で行う焼成に付される。

焼成時間は臨界的ではなく、大気の場合１〜４時間の間
で選ばれる。

かくして、７００〜９００℃の温度で焼成後に得られる
比表面積が５〜５０ｍ２／９である酸化ネオジムが得ら
れる。ここで、比表面積とは、ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌ　
ｏｆ　Ａｍ＊ｒｌｅａｎ　５ｏｃｆｔｙ　１９５　Ｂ、
３０．３０９に記載のＢｒｕｎａｖｅｒ　−Ｅｍｍｅｔ
ｔ　−Ｔｅ１ｌｅｒ　　法により測定されるＢ、　Ｅ、
　Ｔ、比表面積を意味する。

実施例 下記の実施例は本発明を例示するもので、これを何ら制
限するものではない。

例１ ２０℃に温度調節した水を循環させた二重ジャケット管
を有しかつ温度計、反応体導入系統、撹拌装置（４枚羽
根撹拌機）を備えた２ｔの反応器に、 ２．５４モル／ｌのＮｄ　　を含有する硝酸ネオジム水
溶液 １０．５Ｎアンモニア水溶液 をそれぞれ１４００ｃｃ／ｈ及び９０ｏｃｃ／ｈの流量
でもって、しかもＯＨ−／Ｎｄ　　比を２．８に等しく
して、同時に導入した。

反応媒体の温度は２０℃であった。

反応媒体中の混合物の滞留時間は２０分間であった。

撹拌速度は４５０　ｒｐｍであった。

２０分後に反応物を周囲温度でプ７ナーフィルターで濾
過し丸。

次いで、得られた沈殿を２００℃の温度の乾燥器で２時
間乾燥した。

次式 ％式％ に相当するネオジム化合物が得られた。

ＩＲ及びＸ線スペクトルは先に記載したものと一致した
。

例２ 例１に記載した装置に、 ０．４８モル／ｌのＮｄ　　を含有する硝酸ネオジム水
溶液に１００ｇ／ｌの割合で結晶硝酸アンゝ２つＡ　Ｎ
Ｈ４Ｎ０！・６Ｈ２０を添加したちの２Ｎアンモニア水
溶液 をそれぞれ１３８５ｃｃ／ｈ及び８３７ｃｃ／ｈの流量
でもって、しかもＯＨ−／Ｎｄ　　比を２．６に等しく
して、同時に導入した。

その他の製造条件は例１と同じである。

Ｘ線スペクトルにより式（１）のネオジム化合物の存在
が証明されるネオジム化合物が得られた。

例３ 例１で製造した生成物の１０ｇを取り、これをボートに
入れ、そしてボートを管状炉に入れた。

毎分９℃として７００℃まで昇温させ、この温度を１時
間保持した。次いで炉の慣性により自然に冷却させる。

Ｎ　ｄ　２０３型構造（ＡＳＴＭ２１−５７９）の焼成
生成物４．８９が得られた。このものの７００℃で焼成
した後に得られるＢ、Ｅ、Ｔ、比表面積は１９ｍ２／り
であった。

第１図は本発明のネオジム化合物の粒子構造を示す電子
顕微鏡写真であり、第２図は本発明のネオジム化合物の
赤外線スペクトルである。

図面の浄書（内容に変更なし） ・　　　　　　　第１因 ｕ　μｍ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）工業用化合物としての次式 Ｎｄ（ＯＨ）＿ｘ（ＮＯ＿３）＿ｙ−ｎＮＨ＿４ＮＯ＿
   ３・ｚＨ＿２Ｏ（ I ）（ここで、 ２≦ｘ≦２．３ ０．７≦ｙ≦１．０ ０．８≦ｚ≦１．２５ ０．８≦ｎ≦１．２５ である） に相当するネオジム化合物。 （２）大きさが１．０〜５０μｍである凝集体状である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のネオジム
   化合物。 （３）結晶化度が７０〜９０％であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１又は２項記載のネオジム化合物。 （４）硝酸ネオジム水溶液とアンモニア水とを、塩基の
   ＯＨ＾−イオン濃度とＮｄ＾３＾＋陽イオンで表わした
   硝酸ネオジム溶液の濃度との間のモル比が２．２よりも
   大きいような条件下で、そしてこの比が２．２以下であ
   るときはＮｄ＾３＾＋陽イオンで表わした硝酸ネオジム
   溶液の濃度が多くとも１．０モル／ｌであるような条件
   下で、反応させ、得られた沈殿を分離し、乾燥すること
   からなることを特徴とする次式 Ｎｄ（ＯＨ）＿ｘ（ＮＯ＿３）＿ｙ・ｎＮＨ＿４ＮＯ＿
   ３・ｚＨ＿２Ｏ（ I ）（ここで、 ２≦ｘ≦２．３ ０．７≦ｙ≦１．０ ０．８≦ｚ≦１．２５ ０．８≦ｎ≦１．２５ である） に相当するネオジム化合物の製造方法。 （５）用いる塩基がアンモニア水又はアンモニアである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の方法。 （６）塩基溶液の規定度が０．１〜１１Ｎであることを
   特徴とする特許請求の範囲第４又は５項記載の方法。 （７）塩基溶液の規定度が２〜１４Ｎであることを特徴
   とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 （８）〔ＯＨ＾−〕／〔Ｎｄ＾３＾＋〕モル比が２．２
   よりも大きく、そしてＮｄ＾３＾＋陽イオンで表わした
   硝酸ネオジム溶液の濃度が０．１〜６．０モル／ｌであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４〜７項のいずれ
   かに記載の方法。 （９）〔ＯＨ＾−〕／〔Ｎｄ＾３＾＋〕モル比が２．２
   以下であり、そしてＮｄ＾３＾＋陽イオンで表わした硝
   酸ネオジム溶液の濃度が０．１〜１．０モル／ｌの間で
   選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第４〜７項の
   いずれかに記載の方法。 （１０）〔ＯＨ＾−］／〔Ｎｄ＾３＾＋〕モル比が２．
   ２〜３．０であり、そしてＮｄ＾３＾＋陽イオンで表わ
   した硝酸ネオジム溶液の濃度が１．０〜２．０モル／ｌ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の方
   法。 （１１）塩基の濃度が１モル／ｌ以下であるときは硝酸
   アンモニウムを外部から添加することを特徴とする特許
   請求の範囲第４〜１０項のいずれかに記載の方法。 （１２）硝酸ネオジム溶液の濃度が０．６モル／ｌ以下
   であるときは硝酸アンモニウムを外部から添加すること
   を特徴とする特許請求の範囲第４〜１０項のいずれかに
   記載の方法。 （１３）硝酸ネオジム水溶液と塩基溶液とを撹拌しなが
   ら同時に混合するか、或るいは硝酸ネオジム水溶液に塩
   基を連続的に又は一度で添加するか又はその逆を行うこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４〜１２項のいずれか
   に記載の方法。 （１４）硝酸ネオジム溶液に硝酸アンモニウムを添加す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の方法
   。 （１５）特許請求の範囲第８〜１０項のいずれかに記載
   の〔ＯＨ＾−〕／〔Ｎｄ＾３＾＋〕モル比が得られるよ
   うに反応体の添加流量を制御することを特徴とする特許
   請求の範囲第１３項記載の方法。 （１６）ｐＨを７．５〜９．５に調節しながら反応体の
   添加流量を制御することを特徴とする特許請求の範囲１
   ３項記載の方法。 （１７）反応媒体の濃度が１０〜５０℃の間で選ばれる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４〜１６項のいずれ
   かに記載の方法。 （１８）反応媒体中における混合物の滞留時間が０．１
   秒以下から４８時間までの間であることを特徴とする特
   許請求の範囲１〜１７項のいずれかに記載の方法。 （１９）撹拌速度が１００〜１０００ｒｐｍであること
   を特徴とする特許請求の範囲第４〜１８項のいずれかに
   記載の方法。 （２０）沈殿の分離を濾過又は遠心分離により行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第４〜１９項のいずれかに
   記載の方法。 （２１）乾燥工程を周囲温度から２００℃までの間の温
   度で行うことを特徴とする特許請求の範囲第４〜２０項
   のいずれかに記載の方法。 （２２）乾燥時間が３０分間〜４８時間であることを特
   徴とする特許請求の範囲第４〜２１項のいずれかに記載
   の方法。