(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属ケイ酸塩と、コバルト塩とを反応させることを特徴とするケイ酸コバルト前駆体の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ金属ケイ酸塩が、メタケイ酸ナトリウムおよびオルソケイ酸ナトリウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のケイ酸コバルト前駆体の製造方法。
【請求項３】
前記コバルト塩が、硝酸コバルト、硫酸コバルト、リン酸コバルトおよび塩化コバルトからなる群から選択されることを特徴とする請求項１または２に記載のケイ酸コバルト前駆体の製造方法。
【請求項４】
アルカリ金属ケイ酸塩と、コバルト塩とを反応させ、反応生成物を焼成することを特徴とするケイ酸コバルトの製造方法。
【請求項５】
前記アルカリ金属ケイ酸塩が、メタケイ酸ナトリウムおよびオルソケイ酸ナトリウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項４に記載のケイ酸コバルトの製造方法。
【請求項６】
前記コバルト塩が、硝酸コバルト、硫酸コバルト、リン酸コバルトおよび塩化コバルトからなる群から選択されることを特徴とする請求項４または５に記載のケイ酸コバルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、ケイ酸コバルト、ならびにケイ酸コバルト前駆体の新規な製造方法に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
ケイ酸コバルトは主に触媒、化粧品、顔料などとして使用されている。このケイ酸コバルトは一般的には、酸化コバルトとシリカとを量論的に混合し、これを焼成する乾式法によって得られている。しかし、この合成法は原料の酸化コバルトが高価であり原料コストがかかることや、原料が粉末であるため混合が難しく、また混合物を高温で焼成しなければならないため設備などに問題が残る。
【０００３】
本発明者らは、安価な水ガラスを原料とした各種ケイ酸塩の合成について研究を行っており、水ガラスと目的とする金属の塩化物とを水溶液中で反応させるいわゆる湿式法により、ケイ酸亜鉛などの合成に成功しているが、ケイ酸コバルトについては、未だに報告が成されていない。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであって、湿式法によるケイ酸コバルトおよびケイ酸コバルト前駆体の新規製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【発明の概要】
本発明に係るケイ酸コバルト前駆体の製造方法は、アルカリ金属ケイ酸塩と、コバルト塩とを反応させることを特徴としている。
【０００６】
また本発明に係るケイ酸コバルトの製造方法は、上記のようにして得られた反応生成物（ケイ酸コバルト前駆体）を、焼成することを特徴としている。
本発明において、上記アルカリ金属ケイ酸塩は、メタケイ酸ナトリウムおよびオルソケイ酸ナトリウムからなる群から選択されることが好ましい。また上記コバルト塩は、硝酸コバルト、硫酸コバルト、リン酸コバルトおよび塩化コバルトからなる群から選択されることが好ましい。
【０００７】
かかる本発明によれば、湿式法によって、比較的に簡便に、ケイ酸コバルト前駆体を得ることができ、これを焼成することによって、不純物含量の少ない、高純度のケイ酸コバルトを安価に製造することができる。
【０００８】
【発明の具体的説明】
以下、本発明をさらに具体的に説明する。
本発明に係るケイ酸コバルト前駆体の製造方法における出発原料の一つであるアルカリ金属ケイ酸塩としては、種々のものが用いられるが、一般的に水ガラスと呼ばれる、酸化アルカリ−ケイ酸系ガラスの水溶液を用いることが好ましい。アルカリは一般にＮａ2Ｏであるが、Ｋ2Ｏを用いることもできる。
【０００９】
アルカリ金属ケイ酸塩のモル組成は、ＡnＯ・ｎＳｉＯ2（Ａはアルカリ金属）で示され、Ａは好ましくはＮａまたはＫであり、ｎは０．５〜４である。
したがって、本発明において好ましいアルカリ金属ケイ酸塩としては、メタケイ酸ナトリウム、オルソケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、オルソケイ酸カリウム等が挙げられ、これらの中でも、メタケイ酸ナトリウム、オルソケイ酸ナトリウムが特に好ましい。
【００１０】
このようなアルカリ金属ケイ酸塩は、前述したように水ガラスとして水溶液の形態で用いられることが好ましいが、特に水溶液に限定するものではない。
アルカリ金属ケイ酸塩溶液の濃度は、好ましくは０．１〜１．５モル／リットル、特に好ましくは０．５〜１モル／リットル程度である。
【００１１】
本発明において用いられるコバルト塩としては、コバルトの無機酸塩、有機酸塩、錯体、塩化物等が用いられ、特に無機酸塩、塩化物が好ましい。
このようなコバルト塩のさらに具体的な例としては、硝酸コバルト、硫酸コバルト、リン酸コバルトおよび塩化コバルトが挙げられる。
【００１２】
このようなコバルト塩は、水溶液の形態で用いられることが好ましいが、特に水溶液に限定するものではない。
コバルト塩溶液の濃度は、好ましくは０．１〜５モル／リットル、特に好ましくは０．５〜２モル／リットル程度である。
【００１３】
本発明においては、上記のようなアルカリ金属ケイ酸塩およびコバルト塩を湿式法で反応させることにより、ケイ酸コバルト前駆体（Ｃｏ2ＳｉＯ4・ｎＨ2Ｏ）を製造する。したがって、アルカリ金属ケイ酸塩とコバルト塩とを、Ｃｏ／Ｓｉの比が２／１近傍となるように用いることが収率向上の観点からは好ましいが、収率を問題としない場合には、どちらか一方を過剰に用いてもよい。
【００１４】
アルカリ金属ケイ酸塩とコバルト塩との反応は、たとえば、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液にコバルト塩水溶液を滴下したり、コバルト塩水溶液にアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を滴下することにより行われるが、両者を同時に混合してもよい。
【００１５】
反応温度は、特に限定はされないが、一般的には１０〜１１０℃、好ましくは９０〜１０５℃程度が適当である。また反応時間は、反応温度により様々であるが、一般的には０．５〜２４時間、好ましくは１〜４時間程度で充分である。
【００１６】
上記のような反応の後、反応生成物（沈澱物）を常法により回収することで、ケイ酸コバルト前駆体（Ｃｏ2ＳｉＯ4・ｎＨ2Ｏ：ｎは１〜２）が得られる。このようなケイ酸コバルト前駆体は、触媒、顔料等の用途が期待される。
【００１７】
得られたケイ酸コバルト前駆体を焼成することにより、ケイ酸コバルトを製造できる。焼成温度は、好ましくは６００〜１４００℃、特に好ましくは１０００〜１３００℃程度であり、焼成時間は、好ましくは１〜１０時間、特に好ましくは２〜４時間である。また、焼成は、大気中、酸素中、窒素中等の雰囲気中で行うことが好ましい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、湿式法によって、比較的に簡便に、ケイ酸コバルト製造のためのケイ酸コバルト前駆体を得ることができ、これを焼成することによって、不純物含量の少ない、高純度のケイ酸コバルトを安価に製造することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２０】
【実施例１】
硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ）５．８２（２０ミリモル）を水２０mlに溶解し、加熱還流（約１０４℃）しながらメタケイ酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3・９Ｈ2Ｏ）２．８４ｇ（１０ミリモル）を水１０mlに溶かした溶液を約３０分かけて滴下しそのまま１時間反応放置した。
【００２１】
反応終了後、室温になるまで放冷し、吸引濾過を行い沈澱生成物を濾別し、得られた生成物を蒸留水（２００ml×３）で洗浄、真空乾燥（４０℃、１２時間）して薄紫色の粉末１．５６ｇを得た。さらにこの粉末を電気炉で焼成（大気中、１３００℃、３時間）して紫色の焼成物１．３ｇを得た。
【００２２】
得られた焼成物を以下のように分析した。
〔Ｘ線回折分析〕
Ｘ線回折は、島津製作所製Ｘ線回折装置ＸＤ−６１０を用い粉末法によって、Ｃｕ−Ｋα線を用い、室温、大気中、管電圧４０ｋＶ、管電流２０ｍＡ、走査速度２°／分で測定した。
【００２３】
この結果から、焼成物は、完全な結晶構造を示し、この回折線はケイ酸コバルト（Ｃｏ2ＳｉＯ4、ＡＳＴＭ  １５−８６５）の回折線とほぼ一致しており、得られた焼成体は、ケイ酸コバルトであることが確認された。
【００２４】
〔原子吸光分析〕
原子吸光分析は試料０．１ｇを白金ルツボに取りこれにフッ化水素酸１０mlと濃硝酸１０mlを加え砂浴上で加熱分解を行い蒸発乾固した。分解後、硝酸１０mlを加えルツボ上にある残渣を溶解した後、メスフラスコに洗い出し蒸留水を加え１００mlとしてこれを分析試料として島津製作所製原子吸光分析装置ＡＡ−６１０を用いて行った。
【００２５】
この結果、不純物としてのナトリウムが２ppm、鉄が１ppmであり、他の不純物元素は検出されなかったことから、合成したケイ酸コバルトは極めて高純度であることが確認された。