JPWO2020026806A1 - Production method of vanadium dioxide - Google Patents

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Abstract

五酸化二バナジウムと炭素材料源とを混合し原料混合物を得る原料混合工程と、前記原料混合物を不活性ガス雰囲気中で340℃以上370℃未満で焼成して焼成体を得る焼成工程と、前記焼成体を室温まで冷却する冷却工程とを含み、前記原料混合工程において、五酸化二バナジウム中のバナジウム原子に対する炭素材料源中の炭素原子のモル比(C/V)が、2.2以上であり、前記冷却工程は、冷却途中で不活性ガス雰囲気から酸素含有雰囲気に切り替える酸化処理工程を含む、二酸化バナジウムの製造方法。A raw material mixing step of mixing divanadium pentoxide and a carbon material source to obtain a raw material mixture, a firing step of calcining the raw material mixture at 340 ° C. or higher and lower than 370 ° C. in an inert gas atmosphere to obtain a fired body, and the above-mentioned In the raw material mixing step, which includes a cooling step of cooling the fired body to room temperature, the molar ratio (C / V) of the carbon atom in the carbon material source to the vanadium atom in divanadium pentoxide is 2.2 or more. A method for producing vanadium dioxide, wherein the cooling step includes an oxidation treatment step of switching from an inert gas atmosphere to an oxygen-containing atmosphere during cooling.

Description

本発明は、サーモクロミック材料等として有用な二酸化バナジウムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing vanadium dioxide, which is useful as a thermochromic material or the like.

サーモクロミック材料は、温度により、光学特性が可逆的に変化する性質を持つ材料であり、この性質を利用したフィルムやガラスの開発が進められている。例えば窓ガラスにサーモクロミック材料を用いた場合、夏には太陽光を反射させて熱を遮断し、冬には太陽光を通過させて熱を利用することが可能となることから、サーモクロミック材料を用いた省エネルギー技術が注目されている。 Thermochromic materials have the property that their optical properties change reversibly with temperature, and films and glasses that utilize these properties are being developed. For example, when a thermochromic material is used for the window glass, it is possible to use the heat by reflecting sunlight in summer and blocking heat in winter, and allowing sunlight to pass through in winter. Therefore, the thermochromic material can be used. The energy-saving technology using the above is attracting attention.

サーモクロミック材料として、二酸化バナジウムが知られている。二酸化バナジウムは、相転移温度以下では単斜晶の結晶構造を示し、半導体的な性質を有する。一方、相転移温度以上では、ルチル型の結晶構造へ変化し、金属的な性質を示す。この相転移にともない、二酸化バナジウムはその抵抗や赤外線領域での透過率が大きく変化する。二酸化バナジウムのサーモクロミックス材料を窓へ適用する場合は、サーモクロミック特性のほか、透明性も求められ、粒径がナノオーダーであることが必要とされている。 Vanadium dioxide is known as a thermochromic material. Vanadium dioxide exhibits a monoclinic crystal structure below the phase transition temperature and has semiconducting properties. On the other hand, above the phase transition temperature, it changes to a rutile-type crystal structure and exhibits metallic properties. With this phase transition, the resistance of vanadium dioxide and the transmittance in the infrared region change significantly. When applying a vanadium dioxide thermochromic material to windows, transparency is required in addition to thermochromic properties, and the particle size is required to be on the nano-order.

このナノオーダーの二酸化バナジウムを製造する方法としては、例えば、酸化バナジウムと酸化タングステンとを溶融法により合成した材料をビーズミルで粉砕する方法(特許文献1参照)、酸化バナジウム化合物を過酸化水素で酸化した後、所定の温度で多孔質のバナジウム酸化物を析出させ、粉砕した後に還元処理を行う方法(特許文献2参照)等が提案されている。
しかしながら、特許文献1及び2に記載の方法は、煩雑な工程を必要とするため工業的に有利でない。
Examples of the method for producing this nano-order vanadium dioxide include a method of pulverizing a material obtained by synthesizing vanadium oxide and tungsten oxide by a melting method with a bead mill (see Patent Document 1), and oxidizing a vanadium oxide compound with hydrogen peroxide. After that, a method of precipitating a porous vanadium oxide at a predetermined temperature, pulverizing the oxide, and then performing a reduction treatment (see Patent Document 2) has been proposed.
However, the methods described in Patent Documents 1 and 2 are not industrially advantageous because they require complicated steps.

また、二酸化バナジウムを水熱合成で製造する方法も提案されている(例えば、特許文献3及び4参照)が、省エネルギー・省コスト、環境配慮等を考慮した工業的に有利な方法の開発が望まれている。 In addition, a method for producing vanadium dioxide by hydrothermal synthesis has also been proposed (see, for example, Patent Documents 3 and 4), but it is hoped that an industrially advantageous method will be developed in consideration of energy saving, cost saving, environmental consideration, and the like. It is rare.

また、本発明者は、先に、特に蓄熱剤として有用な二酸化バナジウムの製造方法として、五酸化二バナジウムと有機酸とを含有する原料混合液を調製し、該原料混合液を噴霧乾燥処理して、反応前駆体を得た後に600〜900℃で焼成する方法を提案した(特許文献5参照)。 In addition, the present inventor first prepared a raw material mixture containing divanadium pentoxide and an organic acid as a method for producing vanadium dioxide, which is particularly useful as a heat storage agent, and spray-dried the raw material mixture. Then, a method of calcining at 600 to 900 ° C. after obtaining the reaction precursor was proposed (see Patent Document 5).

特開2000−233929号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-23329 特開2011−136873号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-136873 特開2017−186398号公報JP-A-2017-186398 特開2017−110144号公報JP-A-2017-110144 特開2017−132677号公報JP-A-2017-132677

発明が解決しようする課題Problems to be solved by the invention

しかしながら、特許文献5の方法によれば、焼成温度が高く、ナノオーダーの二酸化バナジウムを製造することが難しいという課題があった。 However, according to the method of Patent Document 5, there is a problem that the firing temperature is high and it is difficult to produce nano-order vanadium dioxide.

従って、本発明の目的は、サーモクロミック材料として有用な一次粒子の平均粒子径がナノオーダーの二酸化バナジウムを工業的に有利な方法で製造する方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing vanadium dioxide having an average particle size of nano-order of primary particles useful as a thermochromic material in an industrially advantageous manner.

本発明者は、上記実情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、五酸化二バナジウムと炭素材料源とを混合し原料混合物を得、この原料混合物を不活性ガス雰囲気中で焼成して酸化バナジウムを得る方法において、還元剤となる炭素材料源を、従来より過剰にして、特定温度範囲の低温域で焼成すると、V59、V47等の酸化バナジウム化合物を含む焼成体が得られること、また、これらのV59、V47等の酸化バナジウム化合物を冷却する過程で、不活性ガス雰囲気から酸素含有雰囲気に切り替えて酸化処理を行うことにより、V59、V47等の酸化バナジウム化合物を単斜晶の二酸化バナジウムに転換することができること、また、このようにして得られる二酸化バナジウムは一次粒径がナノオーダーのものであり、解砕又は粉砕を行うことによりナノオーダーの粒子が得られることを見出し、本発明を完成するに到った。As a result of diligent research in view of the above circumstances, the present inventor mixes divanadium pentoxide and a carbon material source to obtain a raw material mixture, and fires this raw material mixture in an inert gas atmosphere to obtain vanadium oxide. In the method, when the carbon material source as a reducing agent is excessively used and fired in a low temperature range in a specific temperature range, a fired body containing vanadium oxide compounds such as V 5 O 9 and V 4 O 7 can be obtained. In addition, in the process of cooling these vanadium oxide compounds such as V 5 O 9 and V 4 O 7 , V 5 O 9 and V 4 are performed by switching from an inert gas atmosphere to an oxygen-containing atmosphere and performing an oxidation treatment. A vanadium oxide compound such as O 7 can be converted into monoclinic vanadium dioxide, and the vanadium dioxide thus obtained has a primary particle size of nano-order and must be crushed or pulverized. It was found that nano-order particles can be obtained by the above method, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、五酸化二バナジウムと炭素材料源とを混合し原料混合物を得る原料混合工程と、前記原料混合物を不活性ガス雰囲気中で340℃以上370℃未満で焼成して焼成体を得る焼成工程と、前記焼成体を室温まで冷却する冷却工程とを含み、前記原料混合工程において、五酸化二バナジウム中のバナジウム原子に対する炭素材料源中の炭素原子のモル比(C/V)が、2.2以上であり、前記冷却工程は、冷却途中で不活性ガス雰囲気から酸素含有雰囲気に切り替える酸化処理工程を含むことを特徴とする二酸化バナジウムの製造方法である。 That is, the present invention comprises a raw material mixing step of mixing divanadium pentoxide and a carbon material source to obtain a raw material mixture, and firing the raw material mixture at 340 ° C. or higher and lower than 370 ° C. in an inert gas atmosphere to obtain a fired body. In the raw material mixing step, the molar ratio (C / V) of carbon atoms in the carbon material source to vanadium atoms in divanadium pentoxide is included in the firing step of obtaining and the cooling step of cooling the fired body to room temperature. 2.2 or more, the cooling step is a method for producing vanadium dioxide, which comprises an oxidation treatment step of switching from an inert gas atmosphere to an oxygen-containing atmosphere during cooling.

本発明によれば、サーモクロミック材料として有用な一次粒子の平均粒子径がナノオーダーの二酸化バナジウムを工業的に有利な方法で製造することができる。 According to the present invention, vanadium dioxide having an average particle size of nano-order of primary particles useful as a thermochromic material can be produced by an industrially advantageous method.

実施例1の原料混合工程により得られた原料混合物のX線回折図である。It is an X-ray diffraction pattern of the raw material mixture obtained by the raw material mixing step of Example 1. FIG. 実施例1の原料混合工程により得られた原料混合物のSEM像である。6 is an SEM image of the raw material mixture obtained by the raw material mixing step of Example 1. 実施例1で得られた二酸化バナジウム試料のX線回折図である。It is an X-ray diffraction pattern of the vanadium dioxide sample obtained in Example 1. 比較例1で得られた試料のX線回折図である。It is an X-ray diffraction pattern of the sample obtained in Comparative Example 1. 実施例2で得られた二酸化バナジウム試料のSEM像である。6 is an SEM image of the vanadium dioxide sample obtained in Example 2. 比較例2で得られた試料のX線回折図である。It is an X-ray diffraction pattern of the sample obtained in Comparative Example 2. 比較例6で得られた試料のX線回折図である。It is an X-ray diffraction pattern of the sample obtained in Comparative Example 6.

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the preferred embodiment thereof.

<原料混合工程>
本発明に係る原料混合工程は、五酸化バナジウムと炭素材料源とを混合し原料混合物を調製する工程である。
<Ingredient mixing process>
The raw material mixing step according to the present invention is a step of mixing vanadium pentoxide and a carbon material source to prepare a raw material mixture.

原料混合工程において用いる炭素材料源としては、炭素原子のみからなる材料、或いは後述する焼成工程で焼成することにより加熱分解して炭素を生じる材料が挙げられる。具体的な炭素材料源としては、炭素材、水酸基を有する有機化合物等が挙げられる。 Examples of the carbon material source used in the raw material mixing step include a material consisting of only carbon atoms and a material that is thermally decomposed by firing in a firing step described later to generate carbon. Specific examples of the carbon material source include carbon materials and organic compounds having a hydroxyl group.

炭素材としては、例えば、カーボンブラック、炭素繊維、黒鉛、活性炭等が挙げられる。カーボンブラックは、如何なる製造方法により得られたものであるかは制限されず、例えば、ファーネス法で得られたファーネスブラック、チャンネル法で得られたチャンネルブラック、アセチレン法で得られたアセチレンブラック、サーマル法で得られたサーマルブラック等が挙げられる。炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。 Examples of the carbon material include carbon black, carbon fiber, graphite, activated carbon and the like. The carbon black is not limited by any manufacturing method, for example, furnace black obtained by the furnace method, channel black obtained by the channel method, acetylene black obtained by the acetylene method, and thermal. Examples include thermal black obtained by the method. Examples of carbon fibers include polyacrylonitrile-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers.

水酸基を有する有機化合物としては、例えば、糖類、多価アルコール類、有機酸等が挙げられる。 Examples of the organic compound having a hydroxyl group include saccharides, polyhydric alcohols, organic acids and the like.

糖類としては、例えば、フルクトース等の単糖類、スクロース、ラクトース等の二糖類、単糖が3〜20分子程度結合したオリゴ糖類、でんぷん、セルロース等の多糖類、キシリトール、ソルビトール等の糖アルコール類が挙げられる。 Examples of saccharides include monosaccharides such as fructose, disaccharides such as sucrose and lactose, oligosaccharides in which about 3 to 20 molecules of monosaccharides are bound, polysaccharides such as starch and cellulose, and sugar alcohols such as xylitol and sorbitol. Can be mentioned.

多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等の2価のアルコール類、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3価のアルコール類、分子中に4以上のヒドロキシル基を有する4価以上のアルコール類、ポリビニルアルコール等の多数のヒドロキシル基を有するポリマー等が挙げられる。 Examples of polyhydric alcohols include dihydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol and tetraethylene glycol, trihydric alcohols such as glycerin and trimethylolpropane, and 4 or more in the molecule. Examples thereof include tetrahydric or higher alcohols having a hydroxyl group, and polymers having a large number of hydroxyl groups such as polyvinyl alcohol.

有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、グリコール酸、乳酸、グルコン酸等のモノカルボン酸、シュウ酸、マレイン酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸等のジカルボン酸、カルボキシル基の数が3であるクエン酸等のカルボン酸が挙がられる。 Examples of organic acids include monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, glycolic acid, lactic acid, and gluconic acid, dicarboxylic acids such as oxalic acid, maleic acid, malonic acid, malic acid, tartrate, and succinic acid, and the number of carboxyl groups. Carboxylic acids such as citric acid, which is No. 3, can be mentioned.

これらの水酸基を有する有機化合物の中でも、五酸化二バナジウムを容易に還元でき、更に後述するように湿式で混合処理したときに、五酸化二バナジウムを水溶媒に溶解できるという観点から、有機酸が好ましい。 Among these organic compounds having hydroxyl groups, divanadium pentoxide can be easily reduced, and divanadium pentoxide can be dissolved in an aqueous solvent when mixed in a wet manner as described later. preferable.

原料混合工程において、五酸化二バナジウム中のバナジウム原子に対する炭素材料源中の炭素原子のモル比(C/V)は、2.2以上であることが重要である。
この理由は、五酸化二バナジウムを還元する炭素材料源が上記の量より少ないと、反応性の優れた原料混合物が得られなくなり、後述する焼成温度で焼成を行った場合に、原料の五酸化二バナジウムが未反応で残存するからである。
また、未反応の炭素材料源は、目的とする二酸化バナジウムにそのまま残存する可能性があるので、高純度な二酸化バナジウムを得る観点から、五酸化二バナジウム中のバナジウム原子に対する炭素材料源中の炭素原子のモル比(C/V)は、2.2〜4.5であることが好ましく、2.4〜4.0であることが更に好ましい。
In the raw material mixing step, it is important that the molar ratio (C / V) of carbon atoms in the carbon material source to vanadium atoms in divanadium pentoxide is 2.2 or more.
The reason for this is that if the amount of carbon material that reduces divanadium pentoxide is less than the above amount, a raw material mixture with excellent reactivity cannot be obtained, and when firing is performed at the firing temperature described later, the raw material is pentoxide. This is because divanadium remains unreacted.
Further, since the unreacted carbon material source may remain as it is in the target vanadium dioxide, carbon in the carbon material source with respect to the vanadium atom in divanadium pentoxide from the viewpoint of obtaining high-purity vanadium dioxide. The molar ratio (C / V) of the atoms is preferably 2.2 to 4.5, more preferably 2.4 to 4.0.

五酸化二バナジウムと炭素材料源との混合は、湿式又は乾式で行うことができるが、炭素材料源として有機酸を用いる場合、原料混合物は、五酸化二バナジウムと有機酸とを水溶媒中で混合して各原料を溶解した原料溶解液を得(以下、「原料溶解工程」ということがある)、次いで原料溶解液を噴霧乾燥する工程(以下、「噴霧乾燥工程」ということがある)を経て得られるものであることが、反応性に優れた原料混合物となる観点から特に好ましい。 The divanadium pentoxide and the carbon material source can be mixed wet or dry, but when an organic acid is used as the carbon material source, the raw material mixture is prepared by mixing divanadium pentoxide and the organic acid in an aqueous solvent. A step of mixing to obtain a raw material solution in which each raw material is dissolved (hereinafter, may be referred to as a “raw material dissolution step”) and then spray-drying the raw material solution (hereinafter, may be referred to as a “spray drying step”) is performed. It is particularly preferable that it is obtained through the process from the viewpoint of producing a raw material mixture having excellent reactivity.

以下、好ましい原料混合工程について説明する。
原料溶解工程において、各原料を全溶解させるという観点から、五酸化二バナジウムの添加量は、水溶媒100質量部に対して10〜40質量部であることが好ましく、15〜30質量部であることが更に好ましい。また、原料溶解工程で用いる有機酸としては、五酸化二バナジウムを溶解する能力が高いという点で、カルボン酸が好ましく、シュウ酸が更に好ましい。また、原料溶解工程において、経済的観点から、五酸化二バナジウム中のバナジウム原子に対する有機酸中の炭素原子のモル比(C/V)は、2.2〜4.5とすることが好ましく、2.4〜4.0とすることが更に好ましい。
Hereinafter, a preferable raw material mixing step will be described.
From the viewpoint of completely dissolving each raw material in the raw material dissolution step, the amount of divanadium pentoxide added is preferably 10 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aqueous solvent, and is 15 to 30 parts by mass. Is even more preferable. Further, as the organic acid used in the raw material dissolution step, a carboxylic acid is preferable, and oxalic acid is more preferable, because it has a high ability to dissolve divanadium pentoxide. Further, in the raw material dissolution step, from an economical point of view, the molar ratio (C / V) of carbon atoms in the organic acid to vanadium atoms in divanadium pentoxide is preferably 2.2 to 4.5. It is more preferably 2.4 to 4.0.

原料溶解工程における溶解温度は、特に制限されるものではないが、15〜100℃、好ましくは20〜60℃とすることが工業的に有利となる観点から好ましい。 The melting temperature in the raw material melting step is not particularly limited, but it is preferably 15 to 100 ° C., preferably 20 to 60 ° C. from the viewpoint of industrial advantage.

噴霧乾燥工程は、原料溶解工程で調製した原料溶解液を噴霧乾燥して原料混合物を得る工程である。噴霧乾燥により得られる原料混合物は、各原料が分子レベルで均一配合されたものであり、反応性に優れたものである。 The spray drying step is a step of spray-drying the raw material solution prepared in the raw material dissolving step to obtain a raw material mixture. The raw material mixture obtained by spray drying is one in which each raw material is uniformly blended at the molecular level and has excellent reactivity.

噴霧乾燥法においては、所定手段によって原料溶解液を霧化し、それによって生じた微細な液滴を乾燥させることで原料混合物を得る。原料溶解液の霧化には、回転円盤を用いる方法及び圧力ノズルを用いる方法がある。噴霧乾燥工程においてはいずれの方法も用いることもできる。 In the spray drying method, a raw material mixture is obtained by atomizing the raw material solution by a predetermined means and drying the fine droplets generated thereby. There are a method using a rotating disk and a method using a pressure nozzle for atomizing the raw material solution. Any method can be used in the spray drying step.

噴霧乾燥法においては、霧化された原料溶解液の液滴の大きさが、安定した乾燥や、得られる乾燥粉の性状に影響を与える。詳細には、液滴の大きさに対して粉砕処理物の原料粒子の大きさが小さすぎると、液滴が不安定になり、乾燥を首尾よく行いづらくなる。この観点から、霧化された原料溶解液の液滴の大きさは、1〜50μmであることが好ましく、3〜30μmであることが更に好ましい。噴霧乾燥装置への原料溶解液の供給量は、この観点を考慮して決定することが望ましい。 In the spray drying method, the size of the droplets of the atomized raw material solution affects stable drying and the properties of the obtained dried powder. Specifically, if the size of the raw material particles of the pulverized product is too small with respect to the size of the droplets, the droplets become unstable and it becomes difficult to dry them successfully. From this point of view, the size of the droplets of the atomized raw material solution is preferably 1 to 50 μm, more preferably 3 to 30 μm. It is desirable to determine the amount of the raw material solution supplied to the spray dryer in consideration of this viewpoint.

なお、噴霧乾燥装置における乾燥温度は、熱風入口温度が180〜300℃、好ましくは200〜250℃となるように調整し、熱風出口温度が100〜200℃、好ましくは105〜150℃となるように調整することが粉体の吸湿を防ぎ粉体の回収が容易になることから好ましい。 The drying temperature in the spray drying device is adjusted so that the hot air inlet temperature is 180 to 300 ° C., preferably 200 to 250 ° C., and the hot air outlet temperature is 100 to 200 ° C., preferably 105 to 150 ° C. It is preferable to adjust the temperature to the above because it prevents the powder from absorbing moisture and facilitates the recovery of the powder.

また、二酸化バナジウムの相転移温度を変える目的で、副成分元素を原料混合物に添加することができる。 In addition, subcomponent elements can be added to the raw material mixture for the purpose of changing the phase transition temperature of vanadium dioxide.

副成分元素としては、Cr、W、Mo、Nb、Ta、Os、Ir、Ru及びReの群から選ばれる1種又は2種以上であることが好ましい。副成分元素は、副成分元素自体であってもよいし、或いは副成分元素を含有する化合物であってもよい。副成分元素を含有する化合物としては、副成分元素の酸化物、モリブデン酸、タングステン酸のような金属酸、その金属酸塩又はアンモニウム塩、副成分元素のアルコラート或いは副成分元素の有機酸塩等が挙げられる。副成分元素は、溶液、懸濁液又は粉体として原料混合物に添加することができる。また、原料溶解工程を有する場合、五酸化二バナジウムと有機酸と副成分元素とを水溶媒中で混合すればよい。 The subcomponent element is preferably one or more selected from the group of Cr, W, Mo, Nb, Ta, Os, Ir, Ru and Re. The subcomponent element may be the subcomponent element itself or a compound containing the subcomponent element. Examples of the compound containing the subcomponent element include oxides of the subcomponent element, metallic acids such as molybdenum acid and tungonic acid, metal acid salts or ammonium salts thereof, alcoholates of the subcomponent element, and organic acid salts of the subcomponent element. Can be mentioned. The subcomponent elements can be added to the raw material mixture as a solution, suspension or powder. When the raw material dissolution step is provided, divanadium pentoxide, an organic acid, and a subcomponent element may be mixed in an aqueous solvent.

副成分元素の添加量は、後述する一般式(1)で表される二酸化バナジウムの組成に合わせて適宜調整することが好ましい。 The amount of the subcomponent element added is preferably adjusted appropriately according to the composition of vanadium dioxide represented by the general formula (1) described later.

なお、原料混合工程で得られる原料混合物は、非晶質の状態であっても、結晶質の状態であってもよいが、非晶質の状態であることが組成の均一性に優れ、反応性に優れた原料混合物となる観点から好ましい。 The raw material mixture obtained in the raw material mixing step may be in an amorphous state or a crystalline state, but the amorphous state is excellent in composition uniformity and reacts. It is preferable from the viewpoint of producing a raw material mixture having excellent properties.

また、原料混合物は、五酸化二バナジウムと炭素材料源との反応生成物、或いは五酸化二バナジウムと炭素材料源と必要により添加される副成分元素との反応生成物であってもよい。 Further, the raw material mixture may be a reaction product of divanadium pentoxide and a carbon material source, or a reaction product of divanadium pentoxide and a carbon material source and an auxiliary component element added as needed.

<焼成工程>
焼成工程は、原料混合工程で得られた原料混合物を不活性ガス雰囲気中で所定の温度で焼成して焼成体を得る工程である。
<Baking process>
The firing step is a step of obtaining a fired body by firing the raw material mixture obtained in the raw material mixing step at a predetermined temperature in an inert gas atmosphere.

焼成工程では、特許文献5と比べて低温で焼成することにより、得られる焼成体の粒成長を抑制することができるので、平均一次粒子径がナノオーダーの二酸化バナジウムを最終的に得ることができる。 In the firing step, by firing at a lower temperature than in Patent Document 5, the grain growth of the obtained fired body can be suppressed, so that vanadium dioxide having an average primary particle size of nano-order can be finally obtained. ..

焼成工程における焼成温度は340℃以上370℃未満であることが重要である。この温度域で焼成することにより、V59及び/又はV47(以下、「酸化バナジウム化合物」ということがある)を主成分とする焼成体が得られ、これらの酸化バナジウム化合物は、後述する酸化処理を施すことにより、単斜晶の二酸化バナジウムへ転換することができる。X線回折分析したときの純度がより高い単斜晶の二酸化バナジウムを得る観点から、焼成温度は、340℃以上365℃以下であることが好ましい。
焼成時間は、特に制限されるものではなく、通常は1時間以上、好ましくは2〜30時間で満足のいく焼成体が得られる。
It is important that the firing temperature in the firing step is 340 ° C. or higher and lower than 370 ° C. By firing in this temperature range, a fired body containing V 5 O 9 and / or V 4 O 7 (hereinafter, may be referred to as “vanadium oxide compound”) as a main component can be obtained, and these vanadium oxide compounds can be obtained. By performing the oxidation treatment described later, it can be converted to monoclinic vanadium dioxide. From the viewpoint of obtaining monoclinic vanadium dioxide having a higher purity when analyzed by X-ray diffraction, the firing temperature is preferably 340 ° C. or higher and 365 ° C. or lower.
The firing time is not particularly limited, and a satisfactory fired body can be obtained in usually 1 hour or more, preferably 2 to 30 hours.

使用できる不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等が挙げられる。 Examples of the inert gas that can be used include nitrogen gas, argon gas, helium gas and the like.

<冷却工程>
冷却工程は、焼成工程で得られた焼成体を室温まで冷却し、目的とする単斜晶の二酸化バナジウムを得る工程である。
<Cooling process>
The cooling step is a step of cooling the fired body obtained in the firing step to room temperature to obtain the desired monoclinic vanadium dioxide.

焼成工程で得られたV47及び/又はV59の酸化バナジウム化合物を主成分とする焼成体に対し、冷却途中で不活性ガス雰囲気から酸素含有雰囲気に切り替えることによる酸化処理工程を施すことで、V47及び/又はV59の酸化バナジウム化合物を単斜晶の二酸化バナジウムに転換することができる。冷却速度は、特に制限されるものではなく、通常は200℃/時間以下であり、好ましくは30〜100℃/時間である。An oxidation treatment step of switching a fired body containing V 4 O 7 and / or V 5 O 9 vanadium oxide compound as a main component from an inert gas atmosphere to an oxygen-containing atmosphere during cooling is performed. By applying, the vanadium oxide compound of V 4 O 7 and / or V 5 O 9 can be converted into monoclinic vanadium dioxide. The cooling rate is not particularly limited, and is usually 200 ° C./hour or less, preferably 30 to 100 ° C./hour.

47及び/又はV59の酸化バナジウム化合物を高効率で酸化処理するという観点から、酸素含有雰囲気における酸素濃度は10体積%以上とすることが好ましく、15〜100体積%とすることが更に好ましい。From the viewpoint of highly efficient oxidation treatment of the vanadium oxide compound of V 4 O 7 and / or V 5 O 9 , the oxygen concentration in the oxygen-containing atmosphere is preferably 10% by volume or more, and is preferably 15 to 100% by volume. Is even more preferable.

不活性ガス雰囲気から酸素含有雰囲気に切り替える温度は、35〜180℃であることが好ましく、35〜150℃であることが更に好ましい。この理由は、切り替え温度が35℃未満であると、V47及び/又はV59の酸化バナジウム化合物を主成分とする焼成体が単斜晶の二酸化バナジウムに転換し難くなり、一方、切り替え温度が180℃を超えると、単斜晶でないVO2を主成分とする焼成体となる傾向があるためである。The temperature for switching from the inert gas atmosphere to the oxygen-containing atmosphere is preferably 35 to 180 ° C, more preferably 35 to 150 ° C. The reason for this is that when the switching temperature is less than 35 ° C., it becomes difficult for the fired product containing the vanadium oxide compound of V 4 O 7 and / or V 5 O 9 as the main component to convert to monoclinic vanadium dioxide. This is because when the switching temperature exceeds 180 ° C., the fired body tends to have VO 2 as a main component, which is not a monoclinic crystal.

不活性ガス雰囲気から酸素含有雰囲気に切り替えた後、好ましくは35〜180℃、更に好ましくは35〜150℃で保持する。その温度での保持は、特に制限されるものではないが、X線回折分析において、V47及び/又はV59の酸化バナジウム化合物の回折ピークが実質的に観察されなくなるまで行えばよい。保持時間は、通常は10分以上であり、好ましくは10分間〜5時間である。なお、V47及び/又はV59の酸化バナジウム化合物の回折ピークが実質的に観察されなくなるとは、生成される二酸化バナジウムの物性に影響しない範囲という意味であり、必ずしも完全に消失させるということを意味するものではない。
また、酸化処理後の焼成体を、必要により粉砕、解砕、分級等を行い製品とする。
After switching from the inert gas atmosphere to the oxygen-containing atmosphere, the temperature is preferably maintained at 35 to 180 ° C, more preferably 35 to 150 ° C. Retention at that temperature is not particularly limited, but if it is performed until the diffraction peak of the vanadium oxide compound of V 4 O 7 and / or V 5 O 9 is substantially not observed in the X-ray diffraction analysis. good. The holding time is usually 10 minutes or more, preferably 10 minutes to 5 hours. It should be noted that the fact that the diffraction peak of the vanadium oxide compound of V 4 O 7 and / or V 5 O 9 is substantially not observed means a range that does not affect the physical properties of the produced vanadium dioxide, and is not necessarily completely eliminated. It does not mean to let it.
Further, the fired body after the oxidation treatment is crushed, crushed, classified, etc. as necessary to obtain a product.

上述した製造方法で得られる二酸化バナジウムは、X線回折分析したときの純度が高い下記一般式(1):
1-xx2 (1)
(式中、Mは、Cr、W、Mo、Nb、Ta、Os、Ir、Ru及びReの群から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の副成分元素を示す。xは0≦x≦0.5を示す。)で表わされる単斜晶の二酸化バナジウムであることが好ましい。
The vanadium dioxide obtained by the above-mentioned production method has high purity when analyzed by X-ray diffraction, and has the following general formula (1):
V 1-x M x O 2 (1)
(In the formula, M represents at least one or two or more subcomponent elements selected from the group of Cr, W, Mo, Nb, Ta, Os, Ir, Ru and Re. X represents 0 ≦ x ≦ 0. It is preferably a monoclinic vanadium dioxide represented by (5).

また、上述した製造方法で得られる二酸化バナジウムの物性は、走査型電子顕微鏡(SEM)観察法により求められる一次粒子の平均粒子径が100nm以下であることが好ましく、20〜80nmであることが更に好ましく、BET比表面積が30m2/g以上であることが好ましく、35〜70m2/gであることが更に好ましい。なお、本明細書において、SEM観察法により求められる平均一次粒子径とは、二酸化バナジウム試料のSEM像中から任意に100個の粒子を抽出し、各粒子の一次粒子径を測定し、それらを算術平均した値とする。The physical characteristics of vanadium dioxide obtained by the above-mentioned production method are preferably such that the average particle size of the primary particles determined by the scanning electron microscope (SEM) observation method is 100 nm or less, and further preferably 20 to 80 nm. preferably, it is preferable that a BET specific surface area of 30 m 2 / g or more, more preferably 35~70m 2 / g. In the present specification, the average primary particle size determined by the SEM observation method is defined as an arbitrary 100 particles extracted from the SEM image of a vanadium dioxide sample, the primary particle size of each particle is measured, and these are used. Arithmetic mean value.

上述した製造方法で得られる二酸化バナジウムは、温度によって透過率や反射率等の光学的特性が可逆的に変化するサーモクロミック現象を示す材料としての利用の他、蓄熱材としての利用も期待できる。 Vanadium dioxide obtained by the above-mentioned production method can be expected to be used not only as a material showing a thermochromic phenomenon in which optical properties such as transmittance and reflectance change reversibly depending on temperature, but also as a heat storage material.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<X線回折分析>
X線回折分析は、Bruker社製のD8 Advance Sを用いて行った。線源としてCu−Kαを用いた。測定条件は、管電圧40kV、管電流40mA及び走査速度0.1°/secとした。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<X-ray diffraction analysis>
X-ray diffraction analysis was performed using a D8 Advance S manufactured by Bruker. Cu-Kα was used as the radiation source. The measurement conditions were a tube voltage of 40 kV, a tube current of 40 mA, and a scanning speed of 0.1 ° / sec.

〔実施例1〕
<原料混合工程>
容器に、V25400g、シュウ酸・2水塩1108g及びイオン交換水2000gを室温下(20℃)で仕込み、次いで室温(20℃)で24時間撹拌して原料を水に溶解させて原料溶解液を調製した。
次いで、熱風入り口の温度を220℃、出口温度を120℃に設定した噴霧乾燥装置に、原料溶解液を供給し噴霧乾燥して原料混合物を得た。得られた原料混合物をX線回折分析した結果を図1に示す。図1から分かるように、原料混合物はV25の回折ピークが観察されず、非結晶質であることが確認された。また、得られた原料混合物のSEM像を図2に示す。
[Example 1]
<Ingredient mixing process>
In a container, 400 g of V 2 O 5 , 1108 g of oxalic acid / dihydrate, and 2000 g of ion-exchanged water are charged at room temperature (20 ° C.), and then stirred at room temperature (20 ° C.) for 24 hours to dissolve the raw materials in water. A raw material solution was prepared.
Next, the raw material solution was supplied to a spray drying device in which the temperature of the hot air inlet was set to 220 ° C. and the outlet temperature was set to 120 ° C., and the raw material mixture was obtained by spray drying. The result of X-ray diffraction analysis of the obtained raw material mixture is shown in FIG. As can be seen from FIG. 1, no diffraction peak of V 2 O 5 was observed in the raw material mixture, and it was confirmed that the raw material mixture was amorphous. Moreover, the SEM image of the obtained raw material mixture is shown in FIG.

<焼成工程>
原料混合工程で得られる原料混合物をアルミナるつぼに投入し、窒素ガス雰囲気の炉内で350℃で4時間焼成を行って焼成体を得た。
<Baking process>
The raw material mixture obtained in the raw material mixing step was put into an alumina crucible and fired at 350 ° C. for 4 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain a fired body.

<冷却工程・酸化処理工程>
焼成後、冷却途中の45℃で炉内を窒素ガス雰囲気から大気雰囲気(酸素含有量21体積%)に切り替え、そのまま45℃で30分間保持して酸化処理を行った。次いで、焼成体をビーズ破砕装置で粉砕処理したものを二酸化バナジウム試料とした。
<Cooling process / Oxidation process>
After firing, the inside of the furnace was switched from a nitrogen gas atmosphere to an atmospheric atmosphere (oxygen content 21% by volume) at 45 ° C. during cooling, and kept as it was at 45 ° C. for 30 minutes for oxidation treatment. Next, a vanadium dioxide sample was obtained by crushing the fired body with a bead crusher.

得られた二酸化バナジウム試料をX線回折分析した結果を図3に示す。図3から分かるように、X線回折分析したときの純度が高い単斜晶の二酸化バナジウムが得られていることを確認した。 The result of X-ray diffraction analysis of the obtained vanadium dioxide sample is shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, it was confirmed that monoclinic vanadium dioxide having high purity was obtained by X-ray diffraction analysis.

〔比較例1〕
実施例1において、酸化処理を行わず、焼成後に窒素ガス雰囲気のまま室温(20℃)まで冷却したこと以外は実施例1と同様にして試料を作製した。
[Comparative Example 1]
In Example 1, a sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the oxidation treatment was not performed and the sample was cooled to room temperature (20 ° C.) in a nitrogen gas atmosphere after firing.

得られた試料をX線回折分析した結果を図4に示す。図4から分かるように、単斜晶の二酸化バナジウムの回折ピークは観察されず、V47の回折ピークが観察された。The result of X-ray diffraction analysis of the obtained sample is shown in FIG. As can be seen from FIG. 4, the diffraction peak of monoclinic vanadium dioxide was not observed, but the diffraction peak of V 4 O 7 was observed.

〔実施例2〜5〕
<原料混合工程>
容器に、V25、シュウ酸・2水塩及びイオン交換水を表1の配合量にて室温下(20℃)で仕込み、次いで室温(20℃)で24時間撹拌して原料を水に溶解させて原料溶解液を調製した。
次いで、熱風入り口の温度を220℃、出口温度を120℃に設定した噴霧乾燥装置に、原料溶解液を供給し噴霧乾燥して原料混合物を得た。得られた原料混合物をX線回折分析した結果、原料混合物はV25の回折ピークが観察されず、非結晶質であることが確認された。
[Examples 2 to 5]
<Ingredient mixing process>
V 2 O 5 , oxalic acid / dihydrate and ion-exchanged water are charged in a container at room temperature (20 ° C.) at the blending amounts shown in Table 1, and then the raw material is mixed with water at room temperature (20 ° C.) for 24 hours. A raw material solution was prepared by dissolving in.
Next, the raw material solution was supplied to a spray drying device in which the temperature of the hot air inlet was set to 220 ° C. and the outlet temperature was set to 120 ° C., and the raw material mixture was obtained by spray drying. As a result of X-ray diffraction analysis of the obtained raw material mixture, it was confirmed that the raw material mixture was amorphous with no V 2 O 5 diffraction peak observed.

<焼成工程>
原料混合工程で得られた原料混合物をアルミナるつぼに投入し、窒素ガス雰囲気の炉内で表1に示す条件にて焼成を行って焼成体を得た。
<Baking process>
The raw material mixture obtained in the raw material mixing step was put into an alumina crucible and fired in a nitrogen gas atmosphere in a furnace under the conditions shown in Table 1 to obtain a fired body.

<冷却工程・酸化処理工程>
焼成後、表1に示す条件にて冷却途中で窒素ガス雰囲気から大気雰囲気(酸素含有量21体積%)に切り替え、表1に示す保持温度及び保持時間にて酸化処理を行った。次いで、焼成体をビーズ破砕装置で粉砕処理したものを二酸化バナジウム試料とした。
<Cooling process / Oxidation process>
After firing, the nitrogen gas atmosphere was switched to an atmospheric atmosphere (oxygen content 21% by volume) during cooling under the conditions shown in Table 1, and oxidation treatment was performed at the holding temperature and holding time shown in Table 1. Next, a vanadium dioxide sample was obtained by crushing the fired body with a bead crusher.

得られた二酸化バナジウム試料をX線回折分析した結果、X線回折分析したときの純度が高い単斜晶の二酸化バナジウムが得られていることを確認した。また、実施例2で得られた二酸化バナジウム試料のSEM像を図5に示す。 As a result of X-ray diffraction analysis of the obtained vanadium dioxide sample, it was confirmed that monoclinic vanadium dioxide having high purity at the time of X-ray diffraction analysis was obtained. Moreover, the SEM image of the vanadium dioxide sample obtained in Example 2 is shown in FIG.

〔比較例2〕
実施例2において、酸化処理を行わず、焼成後に窒素ガス雰囲気のまま室温(20℃)まで冷却したこと以外は実施例2と同様にして試料を作製した。
[Comparative Example 2]
In Example 2, a sample was prepared in the same manner as in Example 2 except that the oxidation treatment was not performed and the sample was cooled to room temperature (20 ° C.) in a nitrogen gas atmosphere after firing.

得られた試料をX線回折分析した結果を図6に示す。図6から分かるように、単斜晶の二酸化バナジウムの回折ピークは観察されず、V47の回折ピークが観察された。The result of X-ray diffraction analysis of the obtained sample is shown in FIG. As can be seen from FIG. 6, the diffraction peak of monoclinic vanadium dioxide was not observed, but the diffraction peak of V 4 O 7 was observed.

〔比較例3〕
実施例3において、焼成工程における焼成温度を370℃に変更したこと以外は実施例3と同様にして試料を作製した。
[Comparative Example 3]
In Example 3, a sample was prepared in the same manner as in Example 3 except that the firing temperature in the firing step was changed to 370 ° C.

得られた試料をX線回折分析した結果、単斜晶の二酸化バナジウムの回折ピークは観察されず、V59の回折ピークが観察された。As a result of X-ray diffraction analysis of the obtained sample, no diffraction peak of monoclinic vanadium dioxide was observed, and a diffraction peak of V 5 O 9 was observed.

〔比較例4〕
<原料混合工程>
容器に、V2520g、シュウ酸・2水塩13.86g及びイオン交換水100gを室温下(25℃)で仕込み、次いで昇温して80℃で3時間加熱処理してV25が一部溶解した原料混合物のスラリーを得た。
次いで、熱風入り口の温度を220℃、出口温度を120℃に設定した噴霧乾燥装置に、原料混合物のスラリーを供給し噴霧乾燥して反応前駆体を得た。得られた反応前駆体をX線回折分析した結果、V25の回折ピークが確認された。
[Comparative Example 4]
<Ingredient mixing process>
The container, V 2 O 5 20 g, were charged at room temperature oxalic acid dihydrate 13.86g of ion-exchanged water 100g (25 ℃), then heat-treated for 3 hours at to 80 ° C. heating V 2 O A slurry of a raw material mixture in which 5 was partially dissolved was obtained.
Next, a slurry of the raw material mixture was supplied to a spray drying device in which the temperature of the hot air inlet was set to 220 ° C. and the outlet temperature was set to 120 ° C., and spray drying was performed to obtain a reaction precursor. As a result of X-ray diffraction analysis of the obtained reaction precursor, a diffraction peak of V 2 O 5 was confirmed.

<焼成工程・冷却工程>
原料混合工程で得られた反応前駆体をアルミナるつぼに投入し、窒素ガス雰囲気の炉内で330℃で4時間焼成を行った。焼成後は、窒素ガス雰囲気でそのまま室温(20℃)まで冷却した。次いで、焼成体をビーズ破砕装置で粉砕処理したものを試料とした。
<Baking process / cooling process>
The reaction precursor obtained in the raw material mixing step was put into an alumina crucible and calcined at 330 ° C. for 4 hours in a furnace in a nitrogen gas atmosphere. After firing, it was cooled to room temperature (20 ° C.) as it was in a nitrogen gas atmosphere. Next, a sample obtained by crushing the fired body with a bead crusher was used as a sample.

得られた試料をX線回折分析した結果、V25と単斜晶の二酸化バナジウムとの混合物であることが確認された。As a result of X-ray diffraction analysis of the obtained sample, it was confirmed that it was a mixture of V 2 O 5 and monoclinic vanadium dioxide.

〔比較例5〕
比較例4において、焼成後、冷却途中の50℃で炉内を窒素ガス雰囲気から大気雰囲気(酸素含有量21体積%)に切り替え、そのまま50℃で30分間保持して酸化処理を行ったこと以外は比較例4と同様にして試料を作製した。
[Comparative Example 5]
In Comparative Example 4, after firing, the inside of the furnace was switched from a nitrogen gas atmosphere to an atmospheric atmosphere (oxygen content 21% by volume) at 50 ° C. during cooling, and kept at 50 ° C. for 30 minutes for oxidation treatment. Prepared a sample in the same manner as in Comparative Example 4.

得られた試料をX線回折分析した結果、V25と単斜晶の二酸化バナジウムとの混合物であることが確認された。As a result of X-ray diffraction analysis of the obtained sample, it was confirmed that it was a mixture of V 2 O 5 and monoclinic vanadium dioxide.

〔比較例6〕
実施例2において、焼成工程における焼成温度を330℃に変更したこと以外は実施例2と同様にして試料を作製した。
[Comparative Example 6]
In Example 2, a sample was prepared in the same manner as in Example 2 except that the firing temperature in the firing step was changed to 330 ° C.

得られた試料をX線回折分析した結果を図7に示す。図7から分かるように、V37と単斜晶の二酸化バナジウムとの混合物であることが確認された。The result of X-ray diffraction analysis of the obtained sample is shown in FIG. As can be seen from FIG. 7, it was confirmed that it was a mixture of V 3 O 7 and monoclinic vanadium dioxide.

Figure 2020026806
Figure 2020026806

〔実施例6〕
<原料混合工程>
容器に、V25300g、シュウ酸・2水塩581.3g、イオン交換水1500g及びメタタングステン酸アンモニウム溶液(WO3換算50重量%)5gを室温下(20℃)で仕込み、次いで室温(20℃)で24時間撹拌して原料を水に溶解させて原料溶解液を調製した。なお、V25中のバナジウム原子に対するシュウ酸・2水塩中の炭素原子のモル比(C/V)は、2.8であった。
次いで、熱風入り口の温度を220℃、出口温度を120℃に設定した噴霧乾燥装置に、原料溶解液を供給し噴霧乾燥して原料混合物を得た。得られた原料混合物をX線回折分析した結果、回折ピークが観察されず、非結晶質であることが確認された。
[Example 6]
<Ingredient mixing process>
In a container, 300 g of V 2 O 5 , 581.3 g of oxalic acid / dihydrate, 1500 g of ion-exchanged water and 5 g of ammonium metatungstate solution (WO 3 equivalent 50% by weight) are charged at room temperature (20 ° C.), and then at room temperature. The raw material was dissolved in water by stirring at (20 ° C.) for 24 hours to prepare a raw material solution. The molar ratio (C / V) of carbon atoms in oxalic acid / dihydrate to vanadium atoms in V 2 O 5 was 2.8.
Next, the raw material solution was supplied to a spray drying device in which the temperature of the hot air inlet was set to 220 ° C. and the outlet temperature was set to 120 ° C., and the raw material mixture was obtained by spray drying. As a result of X-ray diffraction analysis of the obtained raw material mixture, no diffraction peak was observed, and it was confirmed that the mixture was amorphous.

<焼成工程>
原料混合工程で得られた原料混合物をアルミナるつぼに投入し、窒素ガス雰囲気の炉内で360℃で4時間焼成を行って焼成体を得た。
<Baking process>
The raw material mixture obtained in the raw material mixing step was put into an alumina crucible and fired at 360 ° C. for 4 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain a fired body.

<冷却工程・酸化処理工程>
焼成後、冷却途中の60℃で炉内を窒素ガス雰囲気から大気雰囲気(酸素含有量21体積%)に切り替え、そのまま60℃で30分間保持して酸化処理を行った。
次いで、焼成体をビーズ破砕装置で粉砕処理したものをW原子として0.7質量%ドープした二酸化バナジウム試料とした。
<Cooling process / Oxidation process>
After firing, the inside of the furnace was switched from a nitrogen gas atmosphere to an atmospheric atmosphere (oxygen content 21% by volume) at 60 ° C. during cooling, and kept as it was at 60 ° C. for 30 minutes for oxidation treatment.
Next, the fired body was pulverized by a bead crusher to prepare a vanadium dioxide sample doped with 0.7% by mass as W atoms.

得られた二酸化バナジウム試料をX線回折分析した結果、X線回折分析したときの純度が高い単斜晶の二酸化バナジウムが得られていることを確認した。 As a result of X-ray diffraction analysis of the obtained vanadium dioxide sample, it was confirmed that monoclinic vanadium dioxide having high purity at the time of X-ray diffraction analysis was obtained.

〔物性評価〕
実施例及び比較例で得られた各試料について、平均一次粒子径及びBET比表面積を測定した。その結果を表2に示す。また、各試料のX線回折分析の結果も表2に併記した。
〔Evaluation of the physical properties〕
For each sample obtained in Examples and Comparative Examples, the average primary particle size and the BET specific surface area were measured. The results are shown in Table 2. The results of X-ray diffraction analysis of each sample are also shown in Table 2.

Figure 2020026806
Figure 2020026806

なお、本国際出願は、2018年7月31日に出願した日本国特許出願第2018−143546号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本国際出願に援用する。 This international application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-143546 filed on July 31, 2018, and the entire contents of this Japanese patent application are incorporated into this international application. do.

Claims (9)

五酸化二バナジウムと炭素材料源とを混合し原料混合物を得る原料混合工程と、
前記原料混合物を不活性ガス雰囲気中で340℃以上370℃未満で焼成して焼成体を得る焼成工程と、
前記焼成体を室温まで冷却する冷却工程と
を含み、
前記原料混合工程において、五酸化二バナジウム中のバナジウム原子に対する炭素材料源中の炭素原子のモル比(C/V)が、2.2以上であり、
前記冷却工程は、冷却途中で不活性ガス雰囲気から酸素含有雰囲気に切り替える酸化処理工程を含むことを特徴とする二酸化バナジウムの製造方法。
A raw material mixing step of mixing divanadium pentoxide and a carbon material source to obtain a raw material mixture,
A firing step of obtaining a fired body by firing the raw material mixture at 340 ° C. or higher and lower than 370 ° C. in an inert gas atmosphere.
Including a cooling step of cooling the fired body to room temperature.
In the raw material mixing step, the molar ratio (C / V) of carbon atoms in the carbon material source to vanadium atoms in divanadium pentoxide is 2.2 or more.
The cooling step is a method for producing vanadium dioxide, which comprises an oxidation treatment step of switching from an inert gas atmosphere to an oxygen-containing atmosphere during cooling.
前記不活性ガス雰囲気から前記酸素含有雰囲気に切り替える温度が35〜180℃であり、切り替え後に35〜180℃の温度で10分間〜5時間保持することを特徴とする請求項1に記載の二酸化バナジウムの製造方法。 The vanadium dioxide according to claim 1, wherein the temperature for switching from the inert gas atmosphere to the oxygen-containing atmosphere is 35 to 180 ° C., and the temperature is maintained at 35 to 180 ° C. for 10 minutes to 5 hours after the switching. Manufacturing method. 前記原料混合工程において、前記炭素材料源が有機酸であり、且つ前記原料混合工程が、五酸化二バナジウムと有機酸とを水溶媒中で混合し、各原料を溶解した原料溶解液を得、次いで前記原料溶解液を噴霧乾燥する工程を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の二酸化バナジウムの製造方法。 In the raw material mixing step, the carbon material source is an organic acid, and in the raw material mixing step, divanadium pentoxide and an organic acid are mixed in an aqueous solvent to obtain a raw material solution in which each raw material is dissolved. The method for producing vanadium dioxide according to claim 1 or 2, further comprising a step of spray-drying the raw material solution. 前記原料混合工程において、五酸化二バナジウム中のバナジウム原子に対する有機酸中の炭素原子のモル比(C/V)が、2.2〜4.5であることを特徴とする請求項3に記載の二酸化バナジウムの製造方法。 The third aspect of claim 3, wherein in the raw material mixing step, the molar ratio (C / V) of the carbon atom in the organic acid to the vanadium atom in divanadium pentoxide is 2.2 to 4.5. How to make vanadium dioxide. 前記有機酸が、カルボン酸であることを特徴とする請求項3又は4に記載の二酸化バナジウムの製造方法。 The method for producing vanadium dioxide according to claim 3 or 4, wherein the organic acid is a carboxylic acid. 前記有機酸が、シュウ酸であることを特徴とする請求項3〜5の何れか一項に記載の二酸化バナジウムの製造方法。 The method for producing vanadium dioxide according to any one of claims 3 to 5, wherein the organic acid is oxalic acid. 前記原料混合工程は、副成分元素を添加する工程を更に含むことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の二酸化バナジウムの製造方法。 The method for producing vanadium dioxide according to any one of claims 1 to 6, wherein the raw material mixing step further includes a step of adding a subcomponent element. 前記副成分元素が、Cr、W、Mo、Nb、Ta、Os、Ir、Ru及びReから選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする請求項7に記載の二酸化バナジウムの製造方法。 The method for producing vanadium dioxide according to claim 7, wherein the subcomponent element is one or more selected from Cr, W, Mo, Nb, Ta, Os, Ir, Ru and Re. .. 製造される二酸化バナジウムの平均一次粒子径が100nm以下であることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の二酸化バナジウムの製造方法。 The method for producing vanadium dioxide according to any one of claims 1 to 8, wherein the average primary particle size of the produced vanadium dioxide is 100 nm or less.
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