JPWO2020152482A5

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Publication number: JPWO2020152482A5
Application number: JP2021543334A
Authority: JP
Publication date: 2022-09-07

Description

超音波噴霧熱分解法と火炎噴霧熱分解法の両方の重要な欠点の１つは、それらの商業的使用を制限する低生成速度である。これらの方法の複合酸化物の生成速度は、典型的な超音波又は火炎装備では、毎時グラムの桁である。さらに、超音波霧化は、スケールアップ及び粒径制御の点で制限を受ける。超音波霧化は実験室では許容されるかもしれないが、数グラムを超える材料の製造に使用するには実用的でない。したがって、大規模生産に適合するセラミック複合酸化物の調製方法の開発が必要とされている。

別の一態様においては、本発明は、上で定義したセラミック複合酸化物の調製方法であって、存在する場合にはＡとＢの一方若しくは両方及び存在する場合にはＣとＤの一方若しくは両方の金属イオンを含む溶液の噴霧熱分解を含み、噴霧熱分解が、溶液を炉内に少なくとも５００℃の温度で二相ノズルを使用して霧化することによって行われ、前記酸化物がノズルごとに０．５～１０ｋｇ／ｈの速度で生成される、方法を提供する。

Claims

式（Ｉ）のセラミック複合酸化物であって、
（１－ｘ）Ａ_aＢ_bＯ_y＋ｘＣ_cＤ_dＯ_z （Ｉ）
（式中、
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｂｉ及びそれらの混合物からなる群から各々独立に選択され、
ｘは０．０５～０．９５であり、
ｙとｚはカチオンの電荷によってバランスされ、
０≦ａ、ｂ、ｃ、ｄ≦１である。）
前記セラミック複合酸化物は、１０～７００ｎｍの平均粒径を有する、
セラミック複合酸化物。
ＣがＮｉであり、ｄが０である、請求項１に記載のセラミック複合酸化物。
ＡがＺｒであり、ＢがＣｅ、Ｓｍ、Ｙ、Ｙｂ、Ｚｎ、Ｎｄ及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１又は２に記載のセラミック複合酸化物。
ＡがＣｅであり、ＢがＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｚｎ及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１又は２に記載のセラミック複合酸化物。
ＡがＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ及びそれらの混合物からなる群から選択され、ＢがＭｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｙｂ、Ｔａ、Ｗ及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１又は２に記載のセラミック複合酸化物。
ＡがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｉ及びそれらの混合物からなる群から選択され、ＢがＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ及びそれらの混合物からなる群から選択され、ｘが０．２～０．８である、請求項１又は２に記載のセラミック複合酸化物。
前記酸化物が式（Ｉａ）である、請求項１に記載のセラミック複合酸化物。
（１－ｘ）Ｂａ_(1-m)Ｓｒ_m（Ｚｒ_(1-n)Ｃｅ_n）_(1-p)Ｅ_pＯ_y＋ｘＮｉＯ（Ｉａ）
（式中、
Ｅは、Ｙ、Ｙｂ、Ｚｎ、Ｎｄ及びそれらの混合物からなる群から選択され、
ｘは０．２～０．８であり、
ｙはカチオンの電荷によってバランスされ、
ｍは０～１であり、
ｎは０～１であり、
ｐは０～０．４である。）
前記酸化物が式（Ｉｂ）である、請求項１に記載のセラミック複合酸化物。
（１－ｘ）Ａ_aＢ_bＯ_y＋ｘＣｅ_1-dＤ_dＯ（Ｉｂ）
（式中、
Ａは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ及びそれらの混合物からなる群から選択され、
Ｂは、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ及びそれらの混合物からなる群から選択され、
Ｄは、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｚｎからなる群から選択され、
ｘは０．２～０．８であり、
ｙはカチオンの電荷によってバランスされ、
ａは０．９５～１であり、
ｂは１であり、
ｄは０～１である。）
ＤがＧｄである、請求項８に記載のセラミック複合酸化物。
ＡがＳｒとＬａの混合物である、請求項８又は９に記載のセラミック複合酸化物。
ＢがＦｅとＣｏの混合物である、請求項８から１０のいずれかに記載のセラミック複合酸化物。
前記複合酸化物全体の総重量に対して、（１－ｘ）Ａ_aＢ_bＯ_yで表される第１の成分が１０～９０重量％の量で存在し、ｘＣ_cＤ_dＯ_zで表される第２の成分が９０～１０重量％の量で存在する、請求項１から１１のいずれかに記載のセラミック複合酸化物。
請求項１から１２のいずれかに記載のセラミック複合酸化物の調製方法であって、存在する場合にはＡとＢの一方又は両方及び存在する場合にはＣとＤの一方又は両方の金属イオンを含む溶液の噴霧熱分解を含み、噴霧熱分解が、前記溶液を炉内に少なくとも５００℃の温度で二相ノズルを使用して霧化することによって行われ、前記酸化物がノズルごとに０．５～１０ｋｇ／ｈの速度で生成される、方法。
前記溶液が水溶液である、請求項１３に記載の方法。
前記水溶液が、少なくとも１種の金属硝酸塩を含む水溶性前駆体から調製される、請求項１３又は１４に記載の方法。
噴霧熱分解微粉生成物をサイクロンによって回収し、４００～１２００℃の範囲の温度でか焼することを更に含む、請求項１３から１５のいずれかに記載の方法。
前記か焼が５５０～８００℃の温度で行われる、請求項１６に記載の方法。
か焼され、噴霧熱分解された粒子を未焼結体に成形し、前記未焼結体を好ましくは酸素富化雰囲気中で焼結することを更に含む、請求項１３から１７のいずれかに記載の方法。
前記粉体をか焼後に粉砕することを更に含む、請求項１６から１８のいずれかに記載の方法。
請求項１３から１９のいずれかに記載の方法によって調製される式（Ｉ）のセラミック複合酸化物。
請求項１から１０又は２０のいずれかに記載のセラミック複合酸化物を含む、固体酸化物セル。
固体酸化物セルにおける電極又は電解質としての、請求項１から１２又は２０のいずれかに記載のセラミック複合酸化物の使用。
高密度ガス分離膜における、請求項１から１２又は２０のいずれかに記載のセラミック複合酸化物の使用。