KR102457216B1 - 외각 구조를 가지는 촉매 담지체용 페라이트 입자 - Google Patents

외각 구조를 가지는 촉매 담지체용 페라이트 입자 Download PDF

Info

Publication number
KR102457216B1
KR102457216B1 KR1020177020053A KR20177020053A KR102457216B1 KR 102457216 B1 KR102457216 B1 KR 102457216B1 KR 1020177020053 A KR1020177020053 A KR 1020177020053A KR 20177020053 A KR20177020053 A KR 20177020053A KR 102457216 B1 KR102457216 B1 KR 102457216B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ferrite particles
particles
ferrite
outer shell
particle
Prior art date
Application number
KR1020177020053A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170108000A (ko
Inventor
코지 아가
타카오 스기우라
Original Assignee
파우더테크 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파우더테크 컴퍼니 리미티드 filed Critical 파우더테크 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20170108000A publication Critical patent/KR20170108000A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102457216B1 publication Critical patent/KR102457216B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/005—Spinels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/75—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/755—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8906—Iron and noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8913—Cobalt and noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/892—Nickel and noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8926—Copper and noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8933—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/8986—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with manganese, technetium or rhenium
    • B01J35/023—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/31—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
    • B01J35/397—Egg shell like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
    • C01G49/0072—Mixed oxides or hydroxides containing manganese
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/10—Developers with toner particles characterised by carrier particles
    • G03G9/107—Developers with toner particles characterised by carrier particles having magnetic components
    • G03G9/1075—Structural characteristics of the carrier particles, e.g. shape or crystallographic structure
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/10—Developers with toner particles characterised by carrier particles
    • G03G9/107—Developers with toner particles characterised by carrier particles having magnetic components
    • G03G9/108—Ferrite carrier, e.g. magnetite
    • G03G9/1085—Ferrite carrier, e.g. magnetite with non-ferrous metal oxide, e.g. MgO-Fe2O3
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/10—Developers with toner particles characterised by carrier particles
    • G03G9/113—Developers with toner particles characterised by carrier particles having coatings applied thereto
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/10—Developers with toner particles characterised by carrier particles
    • G03G9/113—Developers with toner particles characterised by carrier particles having coatings applied thereto
    • G03G9/1139—Inorganic components of coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/33—Electric or magnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/51—Spheres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61—Surface area
    • B01J35/612—Surface area less than 10 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0027—Powdering
    • B01J37/0036—Grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0063—Granulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B01J37/0211—Impregnation using a colloidal suspension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/088—Decomposition of a metal salt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/16—Reducing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
    • C01P2004/84—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14—Pore volume
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/16—Pore diameter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)

Abstract

낮은 겉보기 밀도를 가지며 다양한 특성을 제어 가능한 상태로 유지하며 일정 용적에 적은 중량으로 채우는 것이 가능한 촉매 담지체용 페라이트 입자, 이 페라이트 입자를 촉매 담지체로서 이용한 용매를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 목적을 달성하기 위해, Ti 산화물을 함유하는 외각 구조를 가지고 있는 촉매 담지체용 페라이트 입자 및 그 페라이트 입자를 촉매 담지체로서 이용한 촉매 등을 채용한다.

Description

외각 구조를 가지는 촉매 담지체용 페라이트 입자{FERRITE PARTICLES FOR CATALYST CARRIER WHICH HAVE OUTER SHELL STRUCTURE}
본 발명은 페라이트 입자에 관한 것으로, 상세하게는 촉매 담지체로서 매우 바람직하게 이용되는 촉매 담지체용 페라이트 입자 및 이 페라이트 입자를 촉매 담지체로 하는 촉매에 관한 것이다.
페라이트 입자는 여러가지 용도로 이용되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1(일본 특허 공개 평6-313176호 공보)에는 활성 성분인 제올라이트와 지지 모체인 매트릭스로 이루어지는 유동 접촉 분해 촉매가 기재되고, 매트릭스중에 포화 자화가 10emu/g 이하, 평균 입경이 0.001∼20μm인 페라이트 입자를 함유하는 것이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2(일본 특허 공개 2004-189513호 공보)에는 페라이트 입자의 표면에 유리질 입자를 부착하여 용융된 유리질층의 피복을 형성하고, 유리 피복 페라이트 입자의 표면에 산화티탄을 피복하여 다시 열처리하는 기능성 페라이트 입자의 제조 방법이 기재되어 있으며, 이 기능성 페라이트 입자는 광촉매 재료로서 유용하다고 되어 있다. 여기서 이용되는 페라이트 입자로서는 MnZn계, MgCuZn계, NiCuZn계 등을 들 수 있다.
이들 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 페라이트 입자를 촉매 성분으로서 이용하는 것이 기재되어 있으나, 페라이트 입자 개개의 제특성에 착목한 것은 아니다.
한편, 특허문헌 3(일본 특허 공개 제2007-320847호 공보)에는 복수의 1차 미립자 및 복수의 1차 세공을 포함하는 코어 미립자 구조체와, 코어 미립자 구조체를 적어도 부분적으로 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어 쉘 세라믹 미립자를 복수 포함하는 물품이 기재되어 있으며, 물품으로서 막, 센서, 전극 및 게터가 기재되어 있다.
이 특허문헌 3에 기재된 코어 쉘 세라믹 미립자는 이트륨 안정화 지르코니아를 코어, 란탄페라이트를 쉘로서 구성되는 것으로, 란탄페라이트를 쉘로 이용하고 있기 때문에, 낮은 겉보기 밀도를 가지며 다양한 특성을 제어할 수 있는 상태로 유지한 채 일정 용적에 적은 중량으로 채울 수 없다.
일본 특허 공개 평6-313176호 공보 일본 특허 공개 평2004-189513호 공보 일본 특허 공개 평2007-320847호 공보
따라서, 본 발명의 목적은 낮은 겉보기 밀도를 가지며 다양한 특성을 제어 가능한 상태로 유지하고, 일정 용적에 적은 중량으로 채울 수 있는 촉매 담지체용 페라이트 입자, 이 페라이트 입자를 이용한 촉매를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, Ti 산화물을 함유하는 외각(外殼) 구조를 가지고 있는 페라이트 입자가 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 이르렀다. 본 발명은 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
즉, 본 발명은 Ti 산화물을 함유하는 외각 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 촉매 담지체용 페라이트 입자를 제공한다.
본 발명에 따른 상기 페라이트 입자는 상기 외각 구조를 가지는 부분의 두께가 0.5∼10μm인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 페라이트 입자는 입자 내부의 밀도가 상기 외각 구조의 밀도보다 낮은 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 페라이트 입자의 체적 평균 입경은 10∼100μm인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 페라이트 입자를 촉매 담지체로서 이용한 촉매를 제공한다.
본 발명에 따른 촉매는 촉매 활성 성분이 금, 은, 구리, 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 니켈, 코발트로부터 선택되는 1종 이상의 금속 콜로이드 입자인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 Ti를 함유하는 외각 구조를 가짐으로써 낮은 겉보기 밀도를 가지며, 다양한 특성을 제어 가능한 상태로 유지한 채 일정 용적에 적은 중량으로 채울 수 있다. 그 때문에, 상기 페라이트 입자를 촉매 담지체로서 이용하여 이것에 촉매 활성 성분을 담지시킨 촉매는 촉매 활성 성분이 매우 바람직하게 분산 담지될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 페라이트 입자 단면의 전자 현미경 사진(×200)이며, 외각 구조를 가지는 부분의 두께를 측정하는 방법을 나타낸다.
도 2는 도 1에 의해 얻어진 화상을 화상 해석한 그래프이다.
도 3은 외각 구조를 가지는 부분의 외주 부분의 측정 방법을 나타내는 도 1의 전자 현미경 사진이다.
도 4는 도 3에 의해 얻어진 화상을 화상 해석한 그래프이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다.
＜본 발명에 따른 페라이트 입자＞
본 발명에 따른 페라이트 입자는 티탄을 함유하는 외각 구조(코어 쉘 형상)를 갖는다. 이로 인해 낮은 겉보기 밀도를 가지며 다양한 특성을 제어 가능한 상태로 유지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 페라이트 입자는 일정 용적에 적은 중량으로 페라이트 입자를 채울 수 있다. 한편, 본 발명에서 말하는 페라이트 입자란, 특별히 기술하지 않는 한 개개의 페라이트 입자의 집합체를 의미하며, 또한 단순히 입자라 하면 개개의 페라이트 입자를 말한다.
여기서 말하는 외각 구조란, 페라이트 입자를 수지에 매립시킨 후 SEM을 이용하여 단면 관찰을 했을 때, 단면 SEM 화상에서 육안으로 알 수 있을 정도로 외각 구조가 형성되어 있어야 한다. 보다 구체적으로는, 일정 범위의 두께를 가진 외주 부분이 입자의 둘레 길이의 80% 이상을 가지고 있는 것을 말한다. 보다 바람직하게는, 외주 부분이 둘레 길이에서 차지하는 비율이 90% 이상이다.
이 외각 구조의 두께는 0.5∼10μm인 것이 바람직하며, 이 범위에서 소기의 목적을 달성할 수 있다. 외각 구조의 두께가 0.5μm 미만이면, 페라이트 입자의 기계적 강도가 약해 파괴됨으로써 본래 가지고 있던 각종 분체 특성을 발휘할 수 없을 수 있다. 특히 캐리어로서 사용할 때 깨져, 감광체 드럼의 손상 원인이 될 수 있다. 외각 구조의 두께가 10μm를 넘으면, 종래의 페라이트 입자와 다름없기 때문에 외각 구조를 가지고 있어도 원하는 효과를 발휘할 수 없다. 외각 구조의 두께는 0.5∼8μm인 것이 더욱 바람직하며, 0.5∼6.5μm인 것이 가장 바람직하다.
이 외각 구조의 두께 측정은 하기에 상술하는 바와 같이, 페라이트 입자를 수지에 매립시킨 후, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 SEM를 이용하여 단면 관찰하고, 얻어진 화상을 화상 처리함으로써 측정할 수 있다.
〔외각 구조의 두께의 측정〕
여기서, 입자의 외각 구조의 두께 측정은 하기와 같은 순서로 행한다.
페라이트 입자를 수지에 매립·성형한 후, 연마기로 단면을 연마하고 금 증착을 행하여 단면 관찰용(외각부의 두께 측정용) 샘플로 만들었다. 얻어진 샘플은 니혼덴시사제 JSM-6060A를 이용하여 가속 전압은 5kV로 하고 SEM를 200배 시야로 촬영하고, 그 화상 정보를 인터페이스를 통하여 미디어 사이버네틱스사제 화상 해석 소프트웨어(Image-Pro　PLUS)에 도입하여 해석하였다. 구체적으로는, 얻어진 화상의 콘트라스트를 조정 후, 본 해석 소프트웨어의 라인 프로파일 기능에 의해 화상의 휘도를 하나의 입자마다 추출한다. 이때, 라인 프로파일은 입자의 거의 중심을 수평 방향으로 통과하도록 직선을 설정하고, 얻어진 프로파일에 존재하는 피크 중 외각부에 대응하는 피크를 2개의 마커로 끼우고, 이때의 폭을 외각부의 두께로 하였다. 한편, 상기 피크는 라인 프로파일의 극대값을 사이에 두는 극소값과 극소값으로 정의된다. 또한, 콘트라스트는 매립 수지의 부분(백그라운드에 상당)의 휘도가 최대 휘도의 50% 이하가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 동일한 조작을 30 입자에 대해 동일하게 행하고, 평균값을 외각 구조의 두께로 하였다.
또한, 외각 구조에서 외주 부분이 둘레 길이에서 차지하는 비율은 하기에 상술하는 바와 같이 페라이트 입자를 수지에 매립시킨 후, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 SEM를 이용하여 단면 관찰 및 얻어진 화상을 화상 처리함으로써 측정할 수 있다.
〔외각 구조의 외주 방향의 비율 측정〕
상기와 동일한 화상 처리를 행하고, 라인 프로파일을 원환 또는 자유 곡선(폐곡선)으로 하여 하나의 입자마다 입자의 외각 구조에 대해서 설정한다. 이때, 프로파일의 최대 휘도를 I최대, 최소 휘도를 I최소로 하고, 최대 휘도와 최소 휘도의 차이를 IΔ로 했을 때, I최소 이상 I최소＋IΔ×0.2 미만의 범위는 외각 구조가 없는 부분, I최소＋IΔ×0.2 이상 I최대 이하를 외각부라고 판별한다. 따라서, 라인 프로파일 기능으로 얻어진 라인 프로파일 길이(둘레 길이)의 휘도 데이터 중, I최소＋IΔ×0.2 이상 I최대 이하가 된 휘도의 라인 프로파일 길이를 적산하여 라인 프로파일 길이(둘레 길이)로 나눔으로써, 일정 범위의 두께를 가진 외주 부분의 비율을 산출함으로써 구할 수 있다. 동일한 조작을 30 입자에 대해 행하고, 평균값을 외주 부분이 둘레 길이에서 차지하는 비율(=외주 부분의 밀도)로 하였다.
〔입자 내부의 다공질 부분의 비율 측정〕
상기와 동일한 화상 처리를 행하고, 라인 프로파일을 직선으로 하여 하나의 입자마다 입자의 중심 부근을 통과하도록 설정한다. 이때, 프로파일의 최대 휘도를 I최대, 최소 휘도를 I최소로 하고, 최대 휘도와 최소 휘도의 차이를 IΔ로 했을 때, I최소 이상 I최소＋IΔ×0.2 미만의 범위는 페라이트 부분이 없는 부분, I최소＋IΔ×0.2 이상 I최대 이하를 페라이트가 존재하는 부분으로 판별한다. 따라서, 라인 프로파일 기능으로 얻어진 라인 프로파일 길이(직선)의 휘도 데이터 중, I최소＋IΔ×0.2 이상 I최대 이하가 된 휘도의 라인 프로파일 길이를 적산하여 라인 프로파일 길이(직선)로 나눔으로써, 입자 내부의 페라이트 부분의 비율을 산출함으로써 구할 수 있다. 동일한 조작을 30 입자에 대해 행하고, 평균값을 입자 내부의 밀도로 하였다.
종래의 페라이트 입자의 낮은 겉보기 밀도화는 주로 페라이트 입자의 다공질화에 의해서만 달성된다. 이 다공질화는 본소성시의 소성 조건을 변경함으로써 간편히 실시할 수 있는 점을 특징으로 하고 있는 반면, 다공질 특유의 세공이 표면에서 내부에 이르기까지 균일하게 생성된다. 따라서, 수지 피복이나 수지 함침에 의한 특성 제어를 행하는 경우, 입자의 표면에 수지가 많이 존재하기 때문에 피복이나 함침된 수지의 영향이 커, 특성의 제어가 매우 어려워진다.
한편, 본 발명에 의한 페라이트 입자의 형상은, 언뜻 보면 종래부터 존재하는 입상 입자이지만, 외각 구조를 가지는 부분(외각부)과 다공질 구조를 가지는 입자 내부에서 입자의 밀도가 다르다. 보다 구체적인 특징으로서, 입자 내부의 밀도가 낮기 때문에 입자의 세공 용적은 크며, 또한 외각부의 밀도가 높기 때문에 세공 지름이 크다. 또한, 외각 구조를 가지고 있기 때문에, 종래의 다공질 코어와 비교하여 낮은 겉보기 밀도를 가지고 있다. 또한, 페라이트 입자의 외측과 내부는 국소적으로 존재하는 세공에 의해 이어져 있기 때문에, 낮은 겉보기 밀도이면서 페라이트 입자의 표면이 노출된 상태를 유지한 채 입자 내부에 수지나 기능성 나노 입자를 분산시킨 현탁액을 함침시킬 수 있기 때문에, 외각 부분과 내부의 다공질 부분에서 다른 기능을 가지게 할 수 있게 되어, 종래의 페라이트 입자에서는 얻어지지 않았던 특성을 새로이 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 Mg를 0.5∼4중량% 및 Mn을 3∼20중량% 함유 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 Fe를 47∼70중량% 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 Ti를 0.5∼4.5중량% 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 페라이트 입자가 Mg를 함유함으로써 자화의 조정을 용이하게 행할 수 있게 된다. Mg가 0.5중량% 미만이면 첨가 효과가 약해 자화의 제어를 충분히 행할 수 없다. 4중량% 보다 많은 경우는 자화가 낮아져 자기 특성을 살린 용도로서 사용이 어려워진다.
본 발명에 따른 페라이트 입자가 Mn을 함유함으로써 또한 자화나 저항의 조정을 용이하게 행할 수 있게 된다. Mn이 3중량% 미만이면 첨가 효과가 약해 자화의 제어를 충분히 행할 수 없다. 20중량%보다 많은 경우는 Mn 페라이트의 화학량론비에 가까운 Mn이 함유되게 되기 때문에 함유 효과가 작아져, 함유 의미가 없다. 또한, Mn을 함유시킴으로써 산소 농도가 일정하여도 소성 온도에서 자화를 제어하는 것이 가능해진다.
한편, Mn과 Mg 두 원소를 모두 함유하는 것은 소성 온도의 제어를 양호한 정밀도로 행할 수 있는 점에서 바람직하다. 즉, 페라이트 입자의 대략적인 자화의 제어는 Mg의 함유량으로 행하고, Mn의 함유량으로 소성 온도와 자화의 관계를 더욱 상세히 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 전자 사진 현상제용 캐리어 용도에 있어서는, 페라이트 입자가 Mg를 함유함으로써 페라이트 입자를 이용한 페라이트 캐리어와 풀 컬러용 토너로 구성되는 대전의 개시가 빠른 현상제를 얻을 수 있다. 또한 저항을 높게 할 수 있다. Mg의 함유량이 0.5중량% 미만이면 충분한 함유 효과가 얻어지지 않으며 저항이 낮아져, 포그의 발생이나 계조성의 악화 등 화질이 악화된다. 또한, 전자 사진 현상제용 캐리어로서 이용했을 때 자화가 너무 높아지기 때문에 자기 브러시 끝이 딱딱해져, 브러시 라인 등의 화상 결함의 발생 원인이 된다. 한편, Mg의 함유량이 4중량%를 넘으면 자화가 저하되기 때문에 페라이트 캐리어 비산이 발생할 뿐만 아니라, 소성 온도가 낮은 경우에는 Mg에 기인하는 수산기의 영향으로 수분 흡착량이 커져, 대전량이나 저항과 같은 전기적 특성의 환경 의존성을 악화시키는 원인이 된다.
본 발명에 따른 페라이트 입자중의 Fe의 함유량이 47중량% 미만이면 외각 구조가 형성되지 않는다. 한편, Fe의 함유량이 70중량%를 넘으면 Mg함유 효과는 얻어지지 않으며 실질적으로 마그네타이트와 동등한 페라이트 입자가 된다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 Ti를 0.5∼4.5중량% 함유하는 것이 바람직하다. Ti는 소성 온도를 낮추는 효과를 가지며, 응집 입자를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 균일하게 주름 형상의 표면성을 얻을 수 있다. 한편, 페라이트 입자중의 Ti의 함유량이 0.5중량% 미만이면 Ti의 함유 효과를 얻을 수 없으며 외각 구조를 가진 입자를 얻을 수 없다. 또한, Ti의 함유량이 4.5중량%를 넘어도, 코어 쉘 입자는 생성되지만 페라이트 입자의 자기 특성을 이용한 용도로는 사용하기 어려워지므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 페라이트 입자의 Ti 함유량과 외각 구조를 가지지 않는 페라이트 입자의 Ti 함유량 차이, 즉 입자 표면 근방과 입자 내부의 Ti함유량의 차이는 0.5∼4.5중량%인 것이 바람직하다.
Ti 함유량의 차이가 0.5중량%보다 작은 경우, 복합 산화물 입자의 피복량이 적기 때문에 외각 구조를 형성할 수 없다. 4.5중량%보다 많은 경우는 자화가 낮아지기 쉽고 페라이트 입자의 자기 특성을 이용한 용도로는 사용하기 어려워지므로 바람직하지 않다.
외각 구조의 Ti 산화물이 함유되어 있는 것은 상술한 단면 SEM용 샘플을 EDX에 의해 매핑에 의한 원소 분석을 행함으로써 확인할 수 있다. 여기서 말하는 Ti 산화물은 TiO2 뿐만 아니라, 모체가 된 페라이트 입자를 구성하는 1종 이상의 원소와 고용(固溶)된 화합물, 예를 들면 Fe-Ti 산화물, Mg-Ti 산화물, Sr-Ti 산화물, Mn-Ti 산화물, Mg-Fe-Ti 산화물, Mg-Mn-Ti 산화물, Sr-Fe-Ti 산화물, Sr-Mn-Ti 산화물, Sr-Mg-Ti 산화물, Fe-Mn-Ti 산화물, Fe-Mn-Mg-Ti 산화물, Sr-Mn-Mg-Ti 산화물, Sr-Fe-Mg-Ti 산화물 및 Sr-Fe-Mn-Ti 산화물도 포함한다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 Sr을 0∼1.5중량% 함유하는 것이 바람직하다. Sr은 저항이나 표면성의 조정에 기여하고 고(高)자화를 유지하는 효과를 가질 뿐만 아니라, 함유함으로써 페라이트 입자의 대전 능력을 높이는 효과도 얻을 수 있으며, 특히 Ti 존재하에서는 그 효과가 크다. Sr의 함유량이 1.5중량%를 넘으면 잔류 자화나 보자력(保磁力)이 높아져, 페라이트 입자의 연자기 특성을 이용한 용도로는 사용하기 어려워진다.
〔Fe, Mg, Ti 및 Sr의 함유량〕
이들 Fe, Mg, Ti 및 Sr의 함유량은 하기와 같이 측정된다.
페라이트 입자(페라이트 캐리어 코어재) 0.2g을 칭량하고, 순수 60ml에 1N의 염산 20ml 및 1N의 질산 20ml를 가한 것을 가열하여 페라이트 입자를 완전 용해시킨 수용액을 준비하고, ICP 분석 장치(시마즈 제작소제 ICPS-1000 IV)를 이용하여 Fe, Mg, Ti 및 Sr의 함유량을 측정하였다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는, 5K·1000/4π·A/m의 자장을 가했을 때의 VSM 측정에 의한 자화가 55∼85Am2/kg인 것이 바람직하다. 페라이트 입자의 5K·1000/4π·A/m에서의 자화가 55 Am2/kg 미만이면 페라이트 입자의 자기 특성을 이용한 용도로는 충분히 활용할 수 없다. 한편, 페라이트 입자의 5K·1000/4π·A/m 에서의 자화가 85Am2/kg를 넘는 것은 본 발명에 따른 페라이트 입자의 조성의 범위가 아니다.
〔자기 특성〕
자기 특성은 진동 시료형 자기 측정 장치(모델명： VSM-C7-10A(도에이고교사제))를 이용하여 측정하였다. 측정 시료(페라이트 입자)는 내경 5mm, 높이 2mm의 셀에 채워 상기 장치에 세팅하였다. 측정은, 인가 자장을 가하여 5K·1000/4π·A/m까지 소인(sweep)하였다. 이어서, 인가 자장을 감소시켜, 기록지상에 히스테리시스 커브를 작성하였다. 이 커브의 데이터로부터 인가 자장 5K·1000/4π·A/m에서의 자화를 판독하였다. 또한, 잔류 자화 및 보자력도 마찬가지로 산출하였다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정되는 체적 평균 입경이 바람직하게는 10∼100μm, 보다 바람직하게는 15∼50μm, 가장 바람직하게는 20∼50μm이다. 페라이트 입자의 체적 평균 입경이 10μm 미만이면 페라이트 입자 내부의 밀도가 낮은 부분이 상대적으로 작아져 낮은 겉보기 밀도의 입자를 충분히 얻을 수 없다. 페라이트 입자의 체적 평균 입경이 100μm를 넘어도 코어 쉘 입자는 생성시킬 수 있으나, 일정한 용적중에 조밀하게 페라이트 입자를 충전할 때 공극을 작게 하는 의미에서 100μm 이하가 바람직하다.
〔체적 평균 입경〕
이 체적 평균 입경은 레이저 회절 산란법에 의해 측정하였다. 장치로서 닛키소 주식회사제 마이크로트랙 입도 분석계(Model 9320-X100)를 이용하였다. 굴절률은 2.42로 하고, 25±5℃, 습도 55±15%의 환경하에서 측정을 행하였다. 여기서 말하는 체적 평균 입경(메디안 지름)이란, 체적 분포 모드, 마이너스 메시 표시에서의 누적 50%입자 지름이다. 분산매에는 물을 이용하였다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 BET 비표면적이 0.2∼1m2/g이 바람직하고, 0.2∼0.85m2/g인 것이 더욱 바람직하다.
BET 비표면적이 상기 범위보다 작은 경우는 외각 구조가 충분히 형성되지 않으며 입자 내부도 조밀하게 채워진 입자가 생성되어 있는 것을 의미하며, 바람직하지 않다. BET 비표면적이 상기 범위보다 큰 경우도, 외각 구조가 형성되지 않고 다공질 형상의 페라이트 입자가 얻어졌음을 의미한다. 한편, BET 비표면적 측정을 행할 때, 측정 결과는 측정 샘플인 페라이트 입자 표면의 수분의 영향을 받을 가능성이 있으므로, 가능한 한 샘플 표면에 부착되어 있는 수분을 제거하는 것과 같은 전처리를 행하는 것이 바람직하다.
〔BET 비표면적〕
이 BET 비표면적의 측정은 비표면적 측정 장치(모델명： Macsorb　HM　model-1208(마운텍크사제))를 이용하였다. 측정 시료를 비표면적 측정 장치 전용의 표준 샘플 셀에 약 5∼7g 넣고 정밀 천칭으로 정확하게 칭량하여, 측정 포트에 시료(페라이트 입자)를 세팅하고 측정을 개시하였다. 측정은 1점법으로 실시하고, 측정 종료시에 시료의 중량을 입력하면 BET 비표면적이 자동적으로 산출된다. 한편, 측정 전에 전처리로서 측정 시료를 약봉지에 20g 정도를 나눠 담은 후, 진공 건조기로 -0.1MPa까지 탈기하여 -0.1MPa 이하에 진공도가 도달한 것을 확인한 후, 200℃로 2시간 가열하였다.
<환경>
온도； 10∼30℃, 습도； 상대 습도로 20∼80%　결로없음
본 발명에 따른 페라이트 입자는 6.5mm Gap 인가 전압 50V에서의 전기 저항이 5×107∼1×1011Ω인 것이 바람직하다.
6.5mm Gap 인가 전압 50V에서의 페라이트 입자의 전기 저항이 5×107Ω보다 작은 경우는 페라이트 조성이 마그네타이트에 가깝거나 Ti 첨가량이 적어 외각 구조가 충분히 형성되어 있지 않은 것을 의미한다. 페라이트 입자의 전기 저항이 1×1011Ω보다 높은 경우는 페라이트 입자 표면의 Ti 함유량이 너무 많아져 자화가 크게 저하되었을 가능성이 있다.
〔전기 저항〕
이 전기 저항은 하기와 같이 측정된다.
전극 사이 간격을 6.5mm로 하여 비자성의 평행 평판 전극(10mm×40 mm)을 대향시키고, 그 사이에 시료(페라이트 입자) 200mg를 칭량하여 충전한다. 자석(표면 자속 밀도： 1500Gauss, 전극에 접하는 자석의 면적： 10mm×30mm)을 평행 평판 전극에 붙임으로써 전극 사이에 시료를 유지시키고, 50V, 100V, 250V, 500V 및 1000V의 전압을 인가하고, 각 인가 전압에서의 저항을 절연 저항계(SM-8210, 도아 디케이케이(주)제)로 측정하였다.
이 페라이트 입자의 세공 용적은 0.06∼0.2ml/g(60∼200μl/g), 피크 세공 지름은 0.7∼2μm인 것이 바람직하다.
페라이트 입자의 세공 용적이 0.06ml/g(60μl/g) 미만이면 입자 내부의 세공이 작고 낮은 겉보기 밀도의 입자가 되지 않았음을 의미한다. 또한, 페라이트 입자의 세공 용적이 0.2ml/g(200μl/g)를 넘으면 겉보기 밀도가 너무 낮아졌음을 의미하며, 하나의 입자의 자성 분말로서의 자력이 낮아져 페라이트 입자의 자기 특성을 이용한 용도에 문제가 생길 가능성이 있다.
페라이트 입자의 피크 세공 지름이 2μm를 넘으면 낮은 겉보기 밀도의 입자가 되지 않았음을 의미하며, 페라이트 입자 내부의 밀도가 낮은 부분을 이용한 용도로서 충분한 특성을 얻을 수 없다. 또한, 페라이트 입자의 피크 세공 지름이 0.7μm 미만이면 외각 구조를 가지지 않는 다공질상의 페라이트 입자가 되었을 가능성이 높고, 페라이트 입자 내부와 외부 기능을 분리한 용도로서 사용이 어려워질 가능성이 있다.
이와 같이, 세공 용적과 피크 세공 지름이 상기 범위에 있음으로써, 상기 각 문제점이 없으며 적당히 경량화된 페라이트 입자를 얻을 수 있다.
〔페라이트 입자의 세공 지름 및 세공 용적〕
이 페라이트 입자의 세공 지름 및 세공 용적의 측정은 다음과 같이 하여 이루어진다. 즉, 수은 포로시미터(porosimeter)(Pascal140 및 Pascal240, ThermoFisher　Scientific사제)를 이용하여 측정하였다. 딜라토미터(dilatometer)는 CD3P(분체용)를 사용하고, 샘플은 복수의 구멍을 뚫은 시판의 젤라틴제 캡슐에 넣어 딜라토미터 내에 넣었다. Pascal140으로 탈기 후, 수은을 충전해 저압 영역(0∼400kPa)을 측정하여 1st　Run으로 하였다. 다음으로, 다시 탈기 및 저압 영역(0∼400kPa)의 측정을 행하여 2nd Run으로 하였다. 2nd　Run 후, 딜라토미터, 수은, 캡슐 및 샘플을 합한 중량을 측정하였다. 이어서, Pascal240로 고압 영역(0.1MPa∼200MPa)을 측정하였다. 이 고압부의 측정으로 얻어진 수은 압입량을 가지고 페라이트 입자의 세공 용적, 세공 지름 분포 및 피크 세공 지름을 구하였다. 또한, 세공 지름을 구할 때 수은의 표면 장력을 480dyn/cm, 접촉각을 141.3˚로 하여 계산하였다.
＜본 발명에 따른 페라이트 입자의 제조 방법＞
다음으로, 본 발명에 따른 페라이트 입자의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 페라이트 입자의 제조 방법은, 예를 들면 다음과 같이 이루어진다.
(페라이트 코어재용 입자의 조제)
Fe, Mn 및 Mg의 각 화합물, 또한 필요에 따라 Sr, Ti 등의 화합물을 분쇄, 혼합, 가소성한 후 로드밀로 분쇄하여 페라이트 가소성 분말로 만든다.
페라이트 가소성 분말의 바람직한 조성의 일례는 Fe가 45∼68중량%, Mg가 0.5∼4중량%, Mn가 3∼22중량%, Ti가 0.25∼6중량%, Sr이 0∼2중량%이다.
상기의 페라이트 가소성 분말의 조성 범위를 만족하고 Ti 화합물을 피복 후 소성을 행함으로써 용도에 따른 페라이트 입자로서 필요 충분한 각종 특성을 얻을 수 있다.
상기한 페라이트 가소성 분말을 물 및 필요에 따라 분산제, 바인더 등을 첨가하여 슬러리로 만들고, 점도 조정 후, 스프레이 드라이어로 입상화하여 조립(造粒)을 행하고, 탈바인더 처리하여 피복전 페라이트 입자를 얻는다. 탈바인더 처리는 600∼1000℃로 이루어진다.
상기 슬러리의 슬러리 입경 D50이 0.5∼4.5μm인 것이 바람직하다. 슬러리 입경을 상기 범위로 함으로써 원하는 BET 비표면적을 가진 페라이트 입자를 얻을 수 있다. 슬러리 입경 D50가 0.5μm 미만이면 분쇄 후의 페라이트 가소성 분말의 비표면적이 너무 커지고, 피복용 TiO2 입자 피복 후 페라이트 입자의 소성을 행한 경우 소성이 지나치게 진행됨에 따라 원하는 BET 비표면적을 가진 페라이트 입자를 얻을 수 없다. 4.5μm를 넘으면 피복용 TiO2 입자에 의한 피복을 행하고 소성을 행한 경우라도 외각 구조가 충분히 형성되지 않아, 원하는 페라이트 입자가 되지 않을 가능성이 있다.
슬러리 입경을 상기 범위로 하려면, 본 조립용 슬러리를 조제할 때 분쇄 시간을 제어하거나, 분쇄 미디어를 목표의 슬러리 입경 및 입도 분포가 되도록 선택하거나, 습식 사이클론을 이용하여 슬러리중에 존재하는 원료 입자를 분급하면 된다. 습식 사이클론을 이용한 경우는 분급후의 슬러리의 고형분이 다르므로 다시 고형분의 조정이 필요하나, 단시간에 목표의 슬러리 입경으로 만들 수 있기 때문에 분쇄 시간의 제어와 조합하여 이용하면 된다.
피복용 TiO2 입자는 체적 평균 입경이 0.05∼3μm인 것이 바람직하다. 0.05μm보다 작은 경우에는 피복전 페라이트 입자의 표면에 미립자를 부착시킬 때 피복 입자가 응집체가 되기 쉬우며, 원하는 피복량으로 피복전 페라이트 입자 표면에 피복하여도 피복층에 얼룩이 생기기 쉽고, 부분적으로 외각 구조가 형성되지 않을 가능성이 있다. 3μm를 넘으면 피복전 페라이트 입자에 균일하게 부착하기 어렵고, 페라이트 입자에 부분적으로 외각 구조가 생성되지 않을 가능성이 있다.
피복용 TiO2 입자는 그 체적 평균 입경에도 의존하지만, 피복전 페라이트 입자에 대해 0.8∼7중량%인 것이 바람직하다. 0.8중량%보다 적은 경우는 본소성 후에 충분한 저항이 얻어지지 않는다. 7중량% 보다 많은 경우에는 피복전 페라이트 입자에 부착되지 않은 페라이트 피복용 입자끼리 응집하여 저(低)자화 입자를 형성할 수 있어, 페라이트 입자의 자기 특성을 이용한 용도로 사용할 때 문제의 원인이 될 가능성이 있다.
(페라이트 입자의 조제)
상기와 같이 하여 얻어진 피복전 페라이트 입자에 피복용 TiO2 입자를 첨가하고 혼합 밀로 혼합하여, 페라이트 입자용 원료로 만들었다. 이 페라이트 입자용 원료를 불활성 분위기 또는 약산화성 분위기, 예를 들면 질소 분위기하 또는 산소 농도가 3체적% 이하인 질소와 산소의 혼합 가스 분위기하에서 850∼1230℃로 본소성을 행한다.
그 후, 소성물을 해쇄, 분급을 행하여 페라이트 입자를 얻는다. 분급 방법으로서는, 기존의 풍력 분급, 메쉬 여과법, 침강법 등을 이용하여 원하는 입경으로 입도 조정한다. 건식 회수를 행하는 경우, 사이클론 등으로 회수할 수도 있다.
이와 같이 하여, 상기 각 특성을 가지는 본 발명에 따른 페라이트 입자가 얻어진다.
본 발명에 따른 페라이트 입자에서는, 부착시키는 피복용 TiO2 입자의 표면에 대해 이분산성(易分散性)이 얻어지도록 하기 위해 대전 부여의 표면 처리를 행할 수 있다. 대전 부여의 표면 처리를 행함으로써 입자끼리의 응집이 감소되어 본소성 전의 피복용 TiO2 입자가 부착되기 쉬워진다. 또한, 피복전 페라이트 입자의 대전 극성과 반대 극성의 표면 처리제를 이용함으로써 본소성전의 피복전 페라이트 입자에 부착된 피복용 TiO2 입자의 이탈을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
본소성전의 피복전 페라이트 입자의 표면에 피복용 TiO2 입자를 부착한 후에 본소성을 행하는 방법에 대해서는 상술한 바와 같이 제안되었으나, 건식으로 대전 부여의 전처리를 실시하지 않는 피복용 TiO2 입자를 이용하여 본소성전의 피복전 페라이트 입자의 표면에 부착하는 경우, 부착하는 피복용 TiO2 입자의 응집이 격렬하여 피복전 페라이트 입자에 부착되기 어렵거나 큰 응집체로서 부착되기 때문에 조성의 쏠림이 크고, 본소성 후에 얻어진 페라이트 입자의 특성이 열화되는 경우가 있다.
습식에 의한 본소성전의 피복전 페라이트 입자에 대한 피복용 TiO2 입자의 표면 피복은, 표면 피복을 행한 페라이트 입자용 원료마다 용매가 되는 액체의 제거가 필요하여 공정이 대대적이 되기 때문에 비용이 증가한다. 건식에 의한 피복용 TiO2 입자의 피복전 페라이트 입자에 대한 피복은, 피복용 TiO2 입자의 표면 처리만을 행하면 되어 용이하게 이루어지며, 비용의 상승또한 적은 것이 특징이다.
＜본 발명에 따른 촉매＞
본 발명에 따른 촉매는 상기 페라이트 입자를 촉매 담지체로서 촉매 활성 성분(촉매 입자)을 담지시킨다. 촉매 활성 성분으로서는 금, 은, 구리, 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 니켈, 코발트로부터 선택되는 1종 이상의 금속 콜로이드 입자가 바람직하다.
이하, 실시예들에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
［실시예 1］
［페라이트 입자의 조제］
Fe2O3를 100몰, MgCO3을 10몰, Mn3O4를 13.3몰 및 SrCO3을 1몰이 되도록 칭량하고, 또한 환원제로서 카본 블랙을 원료 중량에 대해 1.35중량% 첨가한 것을 혼합 및 분쇄 후, 롤러 컴팩터로 펠릿화하였다. 얻어진 펠릿을 980℃에서 산소 농도 0체적%하의 질소 분위기하, 로터리식 소성로에서 가소성을 행하였다. 이를 로드밀로 분쇄한 것을 페라이트 코어재용 가소성 분말로 하였다.
이 페라이트 코어재용 가소성 분말을 습식 비즈밀로 1시간 분쇄하고, 바인더 성분으로서 PVA를 슬러리 고형분에 대해 1중량%가 되도록 첨가하고, 폴리카르본산계 분산제를 슬러리의 점도가 2∼3푸아즈가 되도록 첨가하였다. 이때, 슬러리 입경의 D50는 3.259μm였다.
이와 같이 하여 얻어진 분쇄 슬러리를 스프레이 드라이어로 조립 및 건조하고, 산소 농도 0체적%하의 질소 분위기하에서 로터리 킬른을 이용하여 850℃로 탈바인더 처리하여 페라이트 코어재용 입자를 얻었다.
피복용 TiO2 입자를 상기 페라이트 코어재용 입자에 대해 4중량% 첨가하고 혼합 밀로 10분간 혼합 교반하였다. 얻어진 혼합물을 80메쉬의 진동체로 응집체를 풀어 페라이트 입자용 원료로 하였다.
상기에서 얻어진 페라이트 입자용 원료를 전기로를 이용하여 산소 농도 0체적%하의 질소 분위기하에서 1010℃에서 4시간 유지하여 본소성을 행하였다. 그 후, 해쇄하고 분급하여 페라이트 입자를 얻었다.
［실시예 2］
페라이트 원료로서 Fe2O3을 100몰, MgCO3을 5몰, Mn3O4를 26.6몰 및 SrCO3을 0몰이 되도록 칭량한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［실시예 3］
페라이트 원료로서 Fe2O3을 100몰, MgCO3을 20몰, Mn3O4를 6.65몰 및 SrCO3을 0몰이 되도록 칭량한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［실시예 4］
페라이트 원료로서 Fe2O3을 100 몰, MgCO3을 5몰, Mn3O4를 5몰 및 SrCO3을 0몰이 되도록 칭량한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［실시예 5］
페라이트 원료로서 Fe2O3을 100몰, MgCO3을 20몰, Mn3O4를 26.6몰 및 SrCO3을 0몰이 되도록 칭량한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［실시예 6］
SrCO3을 0몰로 하고, 피복용 TiO2 입자를 상기 페라이트 코어재용 입자에 대해 2.5중량% 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［실시예 7］
SrCO3를 0몰로 하고, 피복용 TiO2 입자를 상기 페라이트 코어재용 입자에 대해 5중량% 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［실시예 8］
본소성 온도를 950℃로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［실시예 9］
본소성 온도를 1050℃로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［비교예 1］
SrCO3을 0몰로 하고, 본소성 온도를 920℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［비교예 2］
SrCO3을 0몰로 하고, 피복용 TiO2 입자를 페라이트 코어재용 입자에 대해 첨가하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
［비교예 3］
SrCO3을 0몰로 하고, 본소성 온도를 1165℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 페라이트 입자를 얻었다.
실시예 1∼9 및 비교예 1∼3에서 이용된 페라이트 입자의 배합 비율(원료 투입량 몰비), 탄소량, 가소성 조건(가소성 온도 및 가소성 분위기), 본조립 조건(슬러리 입경 및 PVA 첨가량), 탈바인더 처리 조건(처리 온도 및 처리 분위기), TiO2 혼합 조건(첨가량 및 혼합 조건) 및 본소성 조건(본소성 온도 및 본소성 분위기)을 표 1에 나타내고, 얻어진 페라이트 입자의 조성, 자기 특성(자화, 잔류 자화 및 보자력) 및 페라이트 입자의 형상(단면 형상, 외각 구조를 가지는 부분이 둘레 길이에서 차지하는 비율 및 외각 구조를 가지는 부분의 두께)을 표 2에 나타낸다. 또한, 실시예 1∼9 및 비교예 1∼3의 페라이트 입자의 분체 특성(BET 비표면적, 평균 입경, 겉보기 밀도, 진비중, 세공 용적 및 피크 세공 지름) 및 6.5mm Gap의 브릿지식 저항(50V, 100V, 250V, 500V 및 1000V)을 표 3에 나타낸다. 각 측정 방법은 상술한 바와 같다.
Figure 112020114214122-pct00009
Figure 112017068804817-pct00002
Figure 112020114214122-pct00010
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1∼9의 페라이트 입자는 모두 외각 구조를 가진 것이 얻어졌다.
이에 대해, 비교예 1의 페라이트 입자에서는 소성 온도가 낮아 다공질 구조를 생성하였으나 외각 구조를 가진 페라이트 입자는 얻어지지 않았다.
비교예 2의 페라이트 입자는 피복용 TiO2 입자가 첨가되지 않아, 외각 구조를 가진 페라이트 입자가 되지 않았다.
비교예 3의 페라이트 입자는 소성 온도가 높아, 외각 구조를 가진 페라이트 입자가 되지 않았다.
(촉매 담지체의 제작)
［실시예 10］
실시예 1에서 얻어진 페라이트 입자에 금 콜로이드 용액을 콜로이드 입자의 중량이 페라이트 입자의 1중량%가 되도록 함침시키고 콜로이드 용액의 용매를 증발시킨 후, 이너트 오븐을 이용하여 700℃, 질소 분위기하에서 6시간 열처리를 행하였다. 열처리 후의 페라이트 입자(촉매 담지된 상태의 페라이트 입자)를 수지에 매립한 후, 이온 밀링으로 입자 단면이 보이도록 가공하였다. EDX를 이용하여 얻어진 입자 내부의 원소의 분포 상태를 확인하였다.
［실시예 11］
콜로이드 용액을 은 콜로이드 용액으로 한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 촉매 담지체 입자를 제조하고 원소 분포의 상태를 확인하였다.
［실시예 12］
콜로이드 용액을 구리 콜로이드 용액으로 한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 촉매 담지체 입자를 제조하고 원소 분포의 상태를 확인하였다.
［실시예 13］
콜로이드 용액을 백금 콜로이드 용액으로 한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 촉매 담지체 입자를 제조하고 원소 분포의 상태를 확인하였다.
［실시예 14］
콜로이드 용액을 로듐 콜로이드 용액으로 한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 촉매 담지체 입자를 제조하고 원소 분포의 상태를 확인하였다.
［실시예 15］
콜로이드 용액을 루테늄 콜로이드 용액으로 한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 촉매 담지체 입자를 제조하고 원소 분포의 상태를 확인하였다.
［실시예 16］
콜로이드 용액을 팔라듐 콜로이드 용액으로 한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 촉매 담지체 입자를 제조하고 원소 분포의 상태를 확인하였다.
［실시예 17］
콜로이드 용액을 니켈 콜로이드 용액으로 한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 촉매 담지체 입자를 제조하고 원소 분포의 상태를 확인하였다.
［실시예 18］
콜로이드 용액을 코발트 콜로이드 용액으로 한 것 이외에는 실시예 10과 동일한 방법으로 촉매 담지체 입자를 제조하고 원소 분포의 상태를 확인하였다.
실시예 10∼18에서 사용한 페라이트 입자(촉매 담지체 입자), 콜로이드 용액의 종류(촉매 활성 성분, 촉매 입자의 고형분, 입자 지름), 페라이트 입자에 대한 처리(용매, 페라이트 입자에 대한 콜로이드 입자의 중량, 열처리) 및 EDX에 의한 원소 분포 상태의 확인(나노 입자의 담지)을 표 4에 나타낸다.
Figure 112017068804817-pct00004
표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 10∼18의 모든 페라이트 입자에서, 입자의 표면뿐만 아니라 입자 내부에도 촉매가 되는 미립자가 존재하여, 본 발명에 따른 페라이트 입자는 촉매 담지체로서 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 페라이트 입자는 외각 구조를 가짐으로써 낮은 겉보기 밀도를 가지며 다양한 특성을 제어 가능한 상태로 유지한 채 일정 용적에 적은 중량으로 채울 수 있다. 이 때문에, 상기 페라이트 입자를 촉매 담지체로서 이용하여 이를 촉매 활성 성분으로서 담지한 촉매는 촉매 활성 성분이 양호하게 분산 담지될 수 있다.

Claims (6)

  1. Ti 산화물을 함유하는 외각 구조를 가지고,
    세공 용적이 60 내지 200 μl/g이고, 피크 세공 지름이 0.7 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는 촉매 담지체용 페라이트 입자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외각 구조를 가지는 부분의 두께가 0.5∼10μm인 촉매 담지체용 페라이트 입자.
  3. 제1항에 있어서,
    입자 내부의 밀도가 상기 외각 구조의 밀도보다 낮은 촉매 담지체용 페라이트 입자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트 입자의 체적 평균 입경이 10∼100μm인 촉매 담지체용 페라이트 입자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트 입자를 촉매 담지체로서 이용한 촉매.
  6. 제5항에 있어서,
    촉매 활성 성분이 금, 은, 구리, 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 니켈, 코발트로부터 선택되는 1종 이상의 금속 콜로이드 입자인 촉매.
KR1020177020053A 2015-01-28 2016-01-26 외각 구조를 가지는 촉매 담지체용 페라이트 입자 KR102457216B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-013794 2015-01-28
JP2015013794A JP6225400B2 (ja) 2015-01-28 2015-01-28 外殻構造を有する触媒担持体用フェライト粒子
PCT/JP2016/052151 WO2016121743A1 (ja) 2015-01-28 2016-01-26 外殻構造を有する触媒担持体用フェライト粒子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170108000A KR20170108000A (ko) 2017-09-26
KR102457216B1 true KR102457216B1 (ko) 2022-10-19

Family

ID=56543354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177020053A KR102457216B1 (ko) 2015-01-28 2016-01-26 외각 구조를 가지는 촉매 담지체용 페라이트 입자

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10258970B2 (ko)
EP (1) EP3252016B1 (ko)
JP (1) JP6225400B2 (ko)
KR (1) KR102457216B1 (ko)
CN (1) CN107207279B (ko)
TW (1) TWI666311B (ko)
WO (1) WO2016121743A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6493727B2 (ja) * 2014-09-19 2019-04-03 パウダーテック株式会社 球状フェライト粉、該球状フェライト粉を含有する樹脂組成物、及び該樹脂組成物を用いた成型体
CN113474295B (zh) * 2019-02-25 2024-08-16 保德科技股份有限公司 铁氧体颗粒、电子照相显影剂用载体芯材、电子照相显影剂用载体以及电子照相显影剂
CN110090649A (zh) * 2019-05-28 2019-08-06 河海大学 一种掺银非均相臭氧催化剂及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000237542A (ja) * 1999-02-23 2000-09-05 Tokin Corp 排気ガス処理装置
JP2000355663A (ja) * 1999-04-13 2000-12-26 Nittetsu Mining Co Ltd 白色粉体およびその製造方法
WO2005067985A1 (ja) 2004-01-14 2005-07-28 Toshio Kawakami 空気清浄機
JP2009234839A (ja) 2008-03-26 2009-10-15 Powdertech Co Ltd フェライト粒子及びその製造方法
JP2014182304A (ja) 2013-03-19 2014-09-29 Powdertech Co Ltd 電子写真現像剤用フェライトキャリア芯材及びフェライトキャリア、並びに該フェライトキャリアを用いた電子写真現像剤

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3163519A (en) * 1961-10-05 1964-12-29 Allis Chalmers Mfg Co Pellet of iron ore and flux, apparatus and method for making same
DE2653551C2 (de) 1976-11-25 1979-02-01 Kernforschungsanlage Juelich Gmbh, 5170 Juelich Anordnung von magnetischen Partikeln, die zur Wechselwirkung mit in einer Lösung oder in einem Gas befindlichen Substanzen vorgesehen sind
DE3727383A1 (de) * 1987-08-17 1989-03-02 Basf Ag Carrier fuer reprographie und verfahren zur herstellung dieser carrier
JPH06313176A (ja) 1993-03-02 1994-11-08 Nippon Oil Co Ltd 重質油の流動接触分解法
EP0708379B1 (en) * 1994-10-05 1999-08-04 Toda Kogyo Corp. Magnetic carrier for electrophotography
JP2002093614A (ja) * 2000-09-20 2002-03-29 Tokin Corp 高透磁率酸化物磁性材料及びその製造方法
KR100740027B1 (ko) * 2001-01-23 2007-07-18 토다 고교 가부시끼가이샤 흑색 자성 산화철 입자 및 자성 토너
JP2004189513A (ja) * 2002-12-09 2004-07-08 Fdk Corp 機能性フェライト粒子の製造方法
JP2005345999A (ja) * 2004-06-07 2005-12-15 Sharp Corp キャリアおよび二成分現像剤
JP4625417B2 (ja) * 2005-04-06 2011-02-02 株式会社リコー キャリア及び二成分現像剤
US7670679B2 (en) 2006-05-30 2010-03-02 General Electric Company Core-shell ceramic particulate and method of making
JP4283847B2 (ja) * 2006-12-28 2009-06-24 シャープ株式会社 キャリアおよび二成分現像剤
JP2009258595A (ja) * 2008-03-18 2009-11-05 Powdertech Co Ltd 電子写真現像剤用樹脂充填型キャリア及び該樹脂充填型キャリアを用いた電子写真現像剤
KR101215017B1 (ko) * 2010-08-09 2012-12-24 서강대학교산학협력단 촉매 활성을 갖는 초상자성 다공성 마이크론 입자 및 그의 제조 방법
CN102093045B (zh) * 2010-12-01 2013-01-02 北京航空航天大学 一种核壳结构钛酸钡-钡铁氧体复合粉体材料及制备方法
JP5943465B2 (ja) * 2012-03-29 2016-07-05 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 フェライト粒子並びにそれを用いた電子写真現像用キャリア及び電子写真用現像剤
JP5692766B1 (ja) * 2014-01-20 2015-04-01 パウダーテック株式会社 外殻構造を有するフェライト粒子を用いた電子写真現像剤用フェライトキャリア芯材及びフェライトキャリア、並びに該フェライトキャリアを用いた電子写真現像剤
JP6569173B2 (ja) * 2015-01-28 2019-09-04 パウダーテック株式会社 外殻構造を有するフェライト粒子
JP6583877B2 (ja) * 2015-01-28 2019-10-02 パウダーテック株式会社 外殻構造を有する濾材用フェライト粒子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000237542A (ja) * 1999-02-23 2000-09-05 Tokin Corp 排気ガス処理装置
JP2000355663A (ja) * 1999-04-13 2000-12-26 Nittetsu Mining Co Ltd 白色粉体およびその製造方法
WO2005067985A1 (ja) 2004-01-14 2005-07-28 Toshio Kawakami 空気清浄機
JP2009234839A (ja) 2008-03-26 2009-10-15 Powdertech Co Ltd フェライト粒子及びその製造方法
JP2014182304A (ja) 2013-03-19 2014-09-29 Powdertech Co Ltd 電子写真現像剤用フェライトキャリア芯材及びフェライトキャリア、並びに該フェライトキャリアを用いた電子写真現像剤

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hyun Soo Kim et al., Synthesis of magnetically separable core@shell structured NiFe2O4@TiO2 ~ water splitting, Chemical Engineering Journal, 243, 272~279쪽, 2013.12.28.발행
Jianchao han et al., Magnetic photocatalysts of cenospheres coated with Fe3O4/TiO2 core/shell nanoparticles decorated with Ag nanopartilces, Ceramics International, 40(6), 8547~8559쪽, 2014.1.25.발행
Li Li et al., Visible-Light Photochemical Activity of Heterostructured Core-Shell Materials ~ and Ferrites Coated by TiO2, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 11, 5064~5071쪽, 2013.5.6.발행
Pawan Kumar et al., Photo-induced reduction of CO2 using a magnetically separable ~ visible light irradiation, Dalton Trans., 2015,44, 4546~4553쪽, 2015.1.20.발행.
Shun Li et al., BiFeO3/TiO2 core-shell structured nanocomposites as visible-active photocatalysts and their optical response mechanism, Journal of Applied Physics 105, 054310, 2009.3.12.발행
Yen-Pei Fu et al., Synthesis and characterization of anatase TiO2 nanolayer coating on Ni-Cu-Zn ferrite powders for magnetic photocatalyst, Journal of Materials Research, 25, 134~140쪽, 2010.1.1.발행
Zhenmin Li et al., General Synthesis of Homogeneous Hollow Core-Shell Ferrite Microspheres, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7, 2792~2797쪽, 2009.1.22.발행.

Also Published As

Publication number Publication date
US20180008966A1 (en) 2018-01-11
TW201634678A (zh) 2016-10-01
CN107207279B (zh) 2019-09-03
JP6225400B2 (ja) 2017-11-08
CN107207279A (zh) 2017-09-26
EP3252016A1 (en) 2017-12-06
EP3252016A4 (en) 2018-08-15
EP3252016B1 (en) 2023-03-01
WO2016121743A1 (ja) 2016-08-04
JP2016138015A (ja) 2016-08-04
KR20170108000A (ko) 2017-09-26
US10258970B2 (en) 2019-04-16
TWI666311B (zh) 2019-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5530835B2 (ja) 磁気記録媒体およびその製造方法
KR102457216B1 (ko) 외각 구조를 가지는 촉매 담지체용 페라이트 입자
TWI686357B (zh) 具有外殼構造之濾材用鐵氧磁體粒子
KR102387842B1 (ko) 자성 필러
JP2016138015A5 (ko)
CN113474295A (zh) 铁氧体颗粒、电子照相显影剂用载体芯材、电子照相显影剂用载体以及电子照相显影剂
JP2016138189A5 (ko)
JP4366553B2 (ja) 磁気記録媒体用複合磁性粒子粉末及びその製造法並びに磁気記録媒体
KR20130014064A (ko) 전자 사진 현상제용 캐리어 심재, 전자 사진 현상제용 캐리어, 전자 사진 현상제, 및 전자 사진 현상제용 캐리어 심재의 제조 방법
WO2022045097A1 (ja) フェライト粒子、電子写真現像剤用キャリア芯材、電子写真現像剤用キャリア及び電子写真現像剤
JP2010132475A (ja) 磁気記録媒体の非磁性下地層用ヘマタイト粒子粉末、並びに磁気記録媒体
JP5403241B2 (ja) 磁気記録媒体の非磁性下地層用非磁性粒子粉末、並びに磁気記録媒体
CN115398349A (zh) 铁氧体颗粒、电子照相显影剂用载体芯材、电子照相显影剂用载体以及电子照相显影剂
JP2001028304A (ja) 磁気カード用板状複合マグネトプランバイト型フェライト粒子粉末及び該板状複合マグネトプランバイト型フェライト粒子粉末を用いた磁気カード
JP2008065940A (ja) 磁気記録媒体の非磁性下地層用複合非磁性粒子粉末、及び磁気記録媒体。

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant