(57)【要約】【課題】容易な方法で収率良く高純度のアルカリ土類金属イミドを製造する方法を提供する。【解決手段】アルカリ土類金属水素化物を窒素ガス下、加熱することを特徴とするアルカリ土類金属イミドの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ土類金属水素化物を窒素ガス下、加熱することを特徴とするアルカリ土類金属イミドの製造方法。
【請求項２】
アルカリ土類金属水素化物が、水素化カルシウム、水素化ストロンチウム及び水素化バリウムから選ばれる１種又は２種以上である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
加熱の温度が３００〜１０００℃である請求項１又は２記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ土類金属イミドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アルカリ土類金属窒化物を用いた蛍光体も多数見出されており、その原料の一つとして、アルカリ土類金属イミドの需要も高まってきている（特許文献１）。
【０００３】
従来のアルカリ土類金属イミドの製造方法としては、カルシウム等のアルカリ土類金属をアンモニア雰囲気で加熱する方法が知られている（特許文献１）。また、アルカリ土類金属アミド（ＡＥ（ＮＨ2）2）をアンモニア雰囲気中や減圧下で加熱することにより、アルカリ土類金属イミドを得ることが出来る（特許文献２、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５７５５４号公報
【特許文献２】特開２００８−８８３９９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「無機化合物・錯体辞典」中原勝儼著、講談社、第４７６頁、１９９７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、発熱により溶融し、強固に凝集する場合があり、回収が困難であった。さらに、凝集物を粉砕すると、過度の粉砕により、微量成分が混入するおそれがある。また、特許文献２記載の方法で得られたアルカリ土類金属イミドは、酸素含有量が高く、この方法では高純度なアルカリ土類金属イミドを合成することはできなかった。かように、これらの方法で得られたアルカリ土類金属イミドは、前記蛍光体等の高純度品が要求される用途には使用できなかった。また、アンモニアガスを用いる場合には、装置の腐食が懸念されるとともに、不要となったアンモニアガスは廃棄のための処理が必要であった。さらに、液体アンモニアと反応させる場合には、前述アンモニアガスを用いる場合への対処に加えて、高圧に耐え得る耐圧容器等を用いる必要があるため、多大な手間とコストを要した。
従って、本発明は、上記の問題点が無く、アルカリ土類金属イミドを容易な方法で収率良く、安定的に製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる実情に鑑み、本発明者は鋭意研究を行った結果、アルカリ土類金属水素化物を原料として用い、これを窒素ガス下、加熱するのみで、全く意外にも、高純度のアルカリ土類金属イミドを容易な方法で収率良く得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔３〕を提供するものである。
【０００９】
〔１〕アルカリ土類金属水素化物を窒素ガス下、加熱することを特徴とするアルカリ土類金属イミドの製造方法。
〔２〕アルカリ土類金属水素化物が、水素化カルシウム、水素化ストロンチウム及び水素化バリウムから選ばれる１種又は２種以上である〔１〕記載の製造方法。
〔３〕加熱の温度が３００〜１０００℃である〔１〕又は〔２〕記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、容易な方法で収率良く、蛍光体等への使用が可能な、高純度のアルカリ土類金属イミドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１により得られたストロンチウムイミドのＸＲＤ結果を示す図である。
【図２】実施例２により得られたストロンチウムイミドのＸＲＤ結果を示す図である。
【図３】実施例３により得られたストロンチウムイミドのＸＲＤ結果を示す図である。
【図４】実施例４により得られたバリウムイミドのＸＲＤ結果を示す図である。
【図５】比較例１により得られた窒化バリウムのＸＲＤ結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に用いられるアルカリ土類金属水素化物としては、ＭｇＨ2、ＣａＨ2、ＳｒＨ2、ＢａＨ2が挙げられ、これら水素化物から選ばれる１種又は２種以上である。
【００１３】
本発明の原料であるアルカリ土類金属水素化物は、例えば、アルカリ土類金属に高温で水素を作用させる方法（「化学大辞典」縮刷版、共立出版（株）水素化カルシウム、水素化バリウムの項）等により製造することができる。
【００１４】
本発明に用いるアルカリ土類金属水素化物は、粒度は問わないが、未反応のアルカリ土類金属水素化物の残存を防止する点から、１０ｃｍ以下が好ましく、５ｃｍ以下がより好ましく、１ｃｍ以下がさらに好ましい。また、粒度の下限も問わないが、１μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。具体的には、１μｍ〜１０ｃｍが好ましく、１０μｍ〜５ｃｍがより好ましく、１０μｍ〜１ｃｍがさらに好ましい。
また、アルカリ土類金属水素化物粒子の形状は特に問わず、針状、柱状、塊状、球状等のいずれでもよい。
【００１５】
本発明において、アルカリ土類金属イミドの製造は、アルカリ土類金属水素化物を、窒素ガス雰囲気下で加熱することにより行う。また、窒素ガス雰囲気下で反応を行う圧力は特に制限はないが、常圧で行うのが経済的で好ましい。また、反応は、バッチ式でも連続式でも良いが、量産する場合は、連続式が有利である。
窒素ガス雰囲気とするには、反応装置に窒素ガスを満たせばよく、通常の窒素ガスボンベから反応装置中に窒素ガスを供給すればよい。
【００１６】
本発明において、加熱温度は、完全にアルカリ土類金属イミドにするために３００℃以上が好ましく、４００℃以上がより好ましく、５００℃以上がさらに好ましい。温度の上限は、生成するアルカリ土類金属イミドが分解しない温度であり、１０００℃以下とすることが好ましい。従って、加熱温度は、３００〜１０００℃が好ましく、さらに４００〜９００℃、特に５００〜７５０℃が好ましい。
より具体的には、カルシウムイミドを得る場合には、４００〜１０００℃が好ましく、５００〜９００℃がより好ましい。ストロンチウムイミドを得る場合には、３００〜７５０℃が好ましく、４００〜７００℃がより好ましい。またバリウムイミドを得る場合には、３００〜７５０℃が好ましく、５００〜７００℃がより好ましい。
【００１７】
反応時間は、装置、反応温度、原料量により適宜決定すればよいが、通常１０分〜４８時間とすることが好ましく、１時間〜２４時間がさらに好ましく、特に３時間〜１２時間が好ましい。
【００１８】
反応装置は、１０００℃程度の熱に耐えられる装置であればよく、例えば、管状炉、電気炉、バッチ式キルン、ロータリーキルンを用いればよい。
【００１９】
反応終了後は、例えばバッチ式の場合には、反応装置内には目的とするアルカリ土類金属イミドのみが粉体状で残存するので、回収は極めて容易である。
一方、連続式の場合には、例えば、窒素で内部が満たされたロータリーキルンを用いれば、容易にアルカリ土類金属イミドが連続的に回収される。
【００２０】
本発明で得られるアルカリ土類金属イミドは、ＭｇＮＨ、ＣａＮＨ、ＳｒＮＨ、ＢａＮＨ、Ｂａ2ＮＨ及びβ−ＳｒＮＨから選ばれる１種又は２種以上が好ましい。本発明によれば、前記のように容易な手段により、高純度で蛍光体等の原料にも使用可能なアルカリ土類金属イミドが収率良く得られる。
【実施例】
【００２１】
以下実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２２】
参考例
（１）出発原料である水素化ストロンチウムは、２００ｃｃ耐圧容器に金属ストロンチウム４０ｇを仕込み、真空排気した後、水素０．９ＭＰａを充填し、反応温度１５０℃で１２時間反応を行って製造した。得られた水素化ストロンチウムは遊星ボールミルで粉砕し、目開き１ｍｍの篩い分けを行い、１ｍｍ以下のものを用いた。
【００２３】
（２）出発原料である水素化バリウムは、２００ｃｃ耐圧容器に金属バリウム４０ｇを仕込み、真空排気した後、水素０．９ＭＰａを充填し、反応温度１５０℃で１２時間反応を行って製造した。得られた水素化バリウムは遊星ボールミルで粉砕し、目開き１ｍｍの篩い分けを行い、１ｍｍ以下のものを用いた。
【００２４】
実施例１
水素化ストロンチウム５０ｇを窒素フロー下（３０００ｃｃ／分）最高温度５５０℃で１２時間保持した。加熱処理は、グローブボックス内設置した炉心管（内径５０ｍｍ、長さ６００ｍｍ）のアルミナボードに載せ、炉心管をシリコンキャップで密閉、グローブボックスから取り出した炉心管を管状炉にセットし、最高温度まで３００℃／時間で昇温して行った。
得られた薄黄色の反応物の粉末ＸＲＤ解析を行ったところ全相ストロンチウムイミド（ＳｒＮＨ）であった（図１）。このストロンチウムイミドを窒素酸素水素同時分析計で定量したところ、Ｏ2量は０．７ｍａｓｓ％であった。また、窒素酸素水素同時分析計で水素量を測定したところ、Ｈ2量は１．１ｍａｓｓ％であった。
【００２５】
実施例２
水素化ストロンチウム５０ｇを窒素フロー下（３０００ｃｃ／分）最高温度６００℃で１２時間保持した。加熱処理は実施例１と同様に行った。得られた黄色の反応物の粉末ＸＲＤ解析を行ったところ全相ストロンチウムイミド（β−ＳｒＮＨ）であった（図２）。このストロンチウムイミドを窒素酸素水素同時分析計で定量したところ、Ｏ2量は０．７ｍａｓｓ％であった。
【００２６】
実施例３
水素化ストロンチウム５０ｇを窒素フロー下（３０００ｃｃ／分）最高温度７００℃で１２時間保持した。加熱処理は実施例１と同様に行った。得られた淡緑色の反応物の粉末ＸＲＤ解析を行ったところ全相ストロンチウムイミド（β−ＳｒＮＨ）であった（図３）。このストロンチウムイミドを窒素酸素水素同時分析計で定量したところ、Ｏ2量は０．８ｍａｓｓ％であった。
【００２７】
実施例４
水素化バリウム１０ｇを窒素フロー下（１０００ｃｃ／分）最高温度６５０℃で４時間保持した。加熱処理は実施例１と同様に行った。得られた紫色の反応物の粉末ＸＲＤ解析を行ったところ全相バリウムイミド（Ｂａ2ＮＨ）であった（図４）。
【００２８】
比較例１
水素化バリウム１０ｇを窒素フロー下（１０００ｃｃ／分）最高温度８００℃で４時間保持した。加熱処理は実施例１と同様に行った。得られた黒色の反応物の粉末ＸＲＤ解析を行ったところ全相窒化バリウム（Ｂａ2Ｎ）であった（図５）。
【００２９】
比較例２及び３
ストロンチウムアミドを原料としてストロンチウムイミドを合成した。
出発原料であるストロンチウムアミドは、５００ｃｃ耐圧容器に金属ストロンチウム８５ｇを仕込み、真空排気した後、系内に液体アンモニアを１７０ｇ充填し、反応温度１００℃で３時間反応を行った。得られたストロンチウムアミド５０ｇをグローブボックス内にて炉心管（内径５０ｍｍ、長さ６００ｍｍ）に入れ、シリコンキャップで密閉した。グローブボックスから取り出した炉心管を管状炉にセットし、窒素フロー下（３０００ｃｃ／分）で加熱した。３００℃／時間で昇温し、６５０℃と７００℃で１２時間保持した。
得られた反応物の粉末ＸＲＤ解析を行ったところ全相ストロンチウムイミド（β−ＳｒＮＨ）であった。このストロンチウムイミドを窒素酸素水素同時分析計で定量したところ、Ｏ2量は６５０℃の場合は２．０ｍａｓｓ％、７００℃の場合は１．９ｍａｓｓ％であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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