(57)【要約】  安定で、補助成分に由来する成分を含有しないオキシ水酸化鉄のナノ分散液を提供することを目的とする。  本発明のオキシ水酸化鉄のナノ分散液は、オキシ水酸化鉄を主成分とした、平均粒径ｄ５０が０．２μｍ以下で、ｄ９０が１μｍ以下である粒子が溶媒に分散してなるナノ分散液である。オキシ水酸化鉄は、β−オキシ水酸化鉄であるのが好ましい。また、鉄化合物及び塩基の少なくともいずれかに由来する物質、ｐＨ調整剤、及び溶媒以外の成分を含有しないものが好ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オキシ水酸化鉄を主成分とする、平均粒径ｄ５０が０．２μｍ以下で、ｄ９０が１μｍ以下である粒子が、溶媒に分散してなるナノ分散液であって、鉄化合物及び塩基の少なくともいずれかに由来する物質、及びｐＨ調整剤以外の成分を含有しないナノ分散液。
【請求項２】
粒子の平均結晶子径が５ｎｍ以下である、請求項１に記載のナノ分散液。
【請求項３】
前記オキシ水酸化鉄がβ−オキシ水酸化鉄である、請求項１又は２に記載のナノ分散液。
【請求項４】
β−オキシ水酸化鉄の結晶の形状が粒状である、請求項３に記載のナノ分散液。
【請求項５】
β−オキシ水酸化鉄の水酸基の一部が塩素イオンで置換され、該塩素の含有量が０．５質量％以上である、請求項３又は４に記載のナノ分散液。
【請求項６】
ｐＨが２．０〜５．５である請求項１〜５のいずれかに記載のナノ分散液。
【請求項７】
前記溶媒が水である、請求項１〜６のいずれかに記載のナノ分散液。
【請求項８】
等電点がｐＨ６．０〜８．０である、請求項１〜７のいずれかに記載のナノ分散液。
【請求項９】
分散液中の固形分濃度が５質量％以上である、請求項１〜８のいずれかに記載のナノ分散液。
【請求項１０】
粘度が２０ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１〜９のいずれかに記載のナノ分散液。
【請求項１１】
オキシ水酸化鉄を主成分とする固体を湿式粉砕する工程を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載のナノ分散液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オキシ水酸化鉄を主成分とするナノ分散液に関する。
本願は、２０１５年１０月９日に出願された日本国特許出願第２０１５−２００７７５号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
オキシ水酸化鉄には、結晶構造の相違によって、α型、β型、γ型、または非晶質型等がある。オキシ水酸化鉄は、顔料、磁性材料、触媒、吸着材、あるいはそれらの原料等の幅広い用途を有し、磁性材料や触媒の用途には安定な分散体であることも必要とされている。
しかしオキシ水酸化鉄を安定したナノ分散液とすることは困難とされている。例えば特許文献１には、「粒度５００ｎｍ以下のオキシ水酸化鉄」を含む水性懸濁液についての記載があるが、これは具体的には、上記粒度で示される幅を有するα−オキシ水酸化鉄の針状一次粒子が複数凝集した粒子からなるものであり、ナノ分散液にはできない。このような凝集を防ぐための製造方法も検討されており、例えば特許文献２には、粘土鉱物上に鉄（ＩＩ）イオンを担持し、加水分解及び酸化によって担持されたオキシ水酸化鉄とし、光触媒として利用することが記載されている。
一方特許文献３には、緩衝作用を有する化合物の存在下で製造される金属水酸化物ゾルの製法が記載されており、具体的には平均粒子径８ｎｍ程度で少量のアルミニウム化合物を含むβ−オキシ水酸化鉄ゾルが記載されている。また特許文献４には、ヒドロキシカルボン酸で安定化された、メジアン径１０ｎｍ前後のオキシ水酸化鉄ゾルが記載されている。特許文献５にも、クエン酸存在下で製造された水酸化鉄ゾルが記載されている。これらのゾルの製造にはオキシ水酸化鉄と溶媒以外の補助成分を要し、工程も複雑であり、補助成分に由来する成分である鉄以外の金属水酸化物やカルボン酸等が残存することが避けられない。またこれらは中性付近で安定であるが酸性では必ずしも安定ではない。
特許文献６および７には、β−オキシ水酸化鉄ゾルを磁性材料の原料として用いることが記載されているが、これらのゾルは市販製品であり、特許文献３〜５に記載されているゾルに該当する。【０００３】
特許文献８、９、１０には、陰イオン吸着材として利用できるオキシ水酸化鉄の製造方法が記載されているが、これらをさらにナノ分散液にすることは知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５０９７５３号公報（ＷＯ２００２／０２６６３３号パンフレット）
【特許文献２】特開２０１３−２２６５４８号公報
【特許文献３】特開平９−７７５０３号公報
【特許文献４】特開２０１１−５１８３６号公報
【特許文献５】特開２００６−１８２６０４号公報
【特許文献６】特開２０１４−２２４０２７号公報
【特許文献７】ＷＯ２０１６／０４７５５９号パンフレット
【特許文献８】特開２００６−１２４２３９号公報
【特許文献９】ＷＯ２００６／０８８０８３号パンフレット
【特許文献１０】特開２０１１−２３５２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オキシ水酸化鉄を安定なナノ分散液とするためには、従来、原料である鉄化合物溶液に補助成分を用いて行う特殊な製法が必要とされていた。また得られた分散液も補助成分に由来する成分を含有するものが普通であり、これらの成分を可及的に含有しないものが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、特定のオキシ水酸化鉄からは補助成分を用いずに容易にナノ分散液を製造できることを見出した。またこれについては、結晶構造等について原料と異なる性質を示すことが明らかにされた。本発明は以上の知見を基に完成されたものである。【０００７】
すなわち、本発明は以下の発明に関する。
（１）オキシ水酸化鉄を主成分とする、平均粒径ｄ５０が０．２μｍ以下で、ｄ９０が１μｍ以下である粒子が、溶媒に分散してなるナノ分散液であって、鉄化合物及び塩基の少なくともいずれかに由来する物質、及びｐＨ調整剤以外の成分を含有しないナノ分散液。
（２）粒子の平均結晶子径が５ｎｍ以下である、（１）に記載のナノ分散液。
（３）前記オキシ水酸化鉄がβ−オキシ水酸化鉄である、（１）又は（２）に記載のナノ分散液。
（４）β−オキシ水酸化鉄の結晶の形状が粒状である、（３）に記載のナノ分散液。
（５）β−オキシ水酸化鉄の水酸基の一部が塩素イオンで置換され、該塩素の含有量が０．５質量％以上である、（３）又は（４）に記載のナノ分散液。
（６）ｐＨが２．０〜５．５である（１）〜（５）のいずれかに記載のナノ分散液。
（７）前記溶媒が水である、（１）〜（６）のいずれかに記載のナノ分散液。
（８）等電点がｐＨ６．０〜８．０である、（１）〜（７）のいずれかに記載のナノ分散液。
（９）分散液中の固形分濃度が５質量％以上である、（１）〜（８）のいずれかに記載のナノ分散液。
（１０）粘度が２０ｍＰａ・ｓ以下である、（１）〜（９）のいずれかに記載のナノ分散液。
（１１）オキシ水酸化鉄を主成分とする固体を湿式粉砕する工程を含む、（１）〜（１０）のいずれかに記載のナノ分散液の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のオキシ水酸化鉄ナノ分散液を使用することにより、補助成分を用いずに容易にナノ分散液を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】参考例１で得られたオキシ水酸化鉄結晶のＴＥＭ像を示す図である。
【図２】実施例１で得られたナノ分散液の粒度分布を示す図である。
【図３】実施例１で得られたナノ分散液のゼータ電位を示す図である。
【図４】実施例１で得られたナノ分散粒子のＴＥＭ像を示す図である。
【図５】実施例１で得られたナノ分散粒子のＦＦＴ解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（ナノ分散液）
本発明のナノ分散液は、オキシ水酸化鉄を主成分とする、平均粒径ｄ５０が０．２μｍ以下で、ｄ９０が１μｍ以下である粒子が、溶媒に分散してなるナノ分散液である。
【００１１】
ナノ分散液とは、粒径１μｍ以下のいわゆるナノ粒子が液相中に分散してなる分散液で、静置や通常の遠心操作によって粒子が沈降しないものをいう。
本発明のナノ分散液に含まれるナノ粒子は、その粒径が０．０１〜１μｍであることが好ましい。またその平均粒径は０．０２〜０．２μｍであることが好ましく、０．０５〜０．１５μｍであることがより好ましい。
【００１２】
オキシ水酸化鉄には、結晶構造の相違によって、α型、β型、γ型、非晶質型等がある。これらのうち、β−オキシ水酸化鉄が、ナノ分散体を形成しやすい点で本発明のナノ分散液の原料として適している。また、β−オキシ水酸化鉄は吸着材に適しており、特に陰イオン吸着材として優れている。
β−オキシ水酸化鉄は、一般に、水酸基の一部が塩素イオンにより置換されている。製造または使用の過程で水と接触すると、この塩素イオンが除去されて小型の空孔が残る。この空孔はフッ素等の陰イオンの吸着に関与すると考えられており、また安定なナノ分散液を形成しやすい性質もこれに関係している可能性がある。
本発明のナノ分散液におけるオキシ水酸化鉄は、β−オキシ水酸化鉄であることが好ましい。
さらに、本発明におけるβ−オキシ水酸化鉄結晶構造中に含まれる塩素イオンの量は、０．５ｗｔ％以上であることが好ましい。β−オキシ水酸化鉄結晶構造中に含まれる塩素イオンの量は、１．５ｗｔ％以上であることがより好ましく、２ｗｔ％以上であることがさらに好ましく、３ｗｔ％以上であることが特に好ましい。またβ−オキシ水酸化鉄結晶構造中に含まれる塩素イオンの量の上限は特に限定されないが、通常は１０ｗｔ％以下である。
【００１３】
本発明のナノ分散液は、原料として必須である鉄化合物及び塩基の少なくともいずれかに由来する物質、ｐＨ調整剤、及び溶媒以外の成分を含有しないことが好ましい。本発明におけるｐＨ調整剤とは、緩衝作用を有しない強酸または強塩基を意味し、具体的には、酸としては塩酸、硫酸、硝酸等、塩基としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が例示される。ｐＨ調整剤としては特に塩酸以外の成分を含有しないことが好ましい。
また、有機酸及びその塩、無機弱酸及びその塩、金属酸化物及び金属水酸化物（酸化鉄、水酸化鉄及びオキシ水酸化鉄を除く。）、ならびに分散剤を含有しないことが好ましい。
従来、オキシ水酸化鉄の分散液には、これらの成分を分散安定化のための補助成分として含有するのが普通であったが、本発明は製造過程でこれらの補助成分を使用する必要がない。
また、本発明のナノ分散液における固形分（分散質、及び溶質のうち常温において固体である成分を指す。）は、主成分β−オキシ水酸化鉄を含む鉄化合物の含有率が９９質量％以上であり、鉄化合物以外の物質の含有率は１質量％以下であることが好ましい。オキシ水酸化鉄の含有率は９９質量％であることがより好ましく、実質的に１００質量％であることが最も好ましい。
ナノ分散液中における固形分濃度は、５質量％以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明に用いるオキシ水酸化鉄は、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、またＢＪＨ法により算出した細孔容量の面積分布（ｄＶ／ｄＲ）が１００〜３００ｍｍ3／ｇ／ｎｍであることが好ましい。
【００１５】
本発明のナノ分散液におけるナノ粒子以外の液相としては、均一な液相であれば問題なく使用可能であり、例えば水、有機溶媒、複数の水または有機溶媒からなる混合物、あるいはこれらを主成分とする溶液を用いることができるが、水または水溶液を用いることが好ましい。溶液としては、有機酸及びその塩、無機弱酸及びその塩、ならびに分散剤を含有しない方が好ましい。
【００１６】
本発明のナノ分散液は、水性分散液として製造することが容易であるが、これから溶媒置換により有機溶媒等の他の溶媒中における分散液とすることもできる。例えば、限外濾過膜中で水性分散液に溶媒を混合しながら溶媒交換を行うことにより、該溶媒での分散液を得ることができる。また、水性分散液に水よりも沸点の高い溶媒を混合しロータリーエバポレーター等で水を除去することにより、該溶媒での分散液を得ることができる。
【００１７】
本発明のナノ分散液は、その結晶の形状が粒状であることが好ましい。ここで粒状とは、針状あるいは板状ではないということを意味し、より具体的には、結晶の長径／短径の比が３以下である。
【００１８】
本発明のナノ分散液は、平均結晶子径が５ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以下であることがより好ましく、１〜２ｎｍであることが最も好ましい。
また、本発明のナノ分散液は、一次粒子が多数の結晶子からなることを特徴とする。具体的には、平均結晶子径に対する平均粒子径の比は、５以上であることが好ましく、１０〜１００であることがより好ましい。
平均結晶子径Ｄは、Ｘ線回折でβ−オキシ水酸化鉄に特徴的な２θ＝３５°付近の回折線から、下記のシェラーの式を用いて計算される。
Ｄ＝Ｋλ／βｃｏｓθ
ただし、βは装置に起因する機械幅を補正した真の回折ピークの半値幅、Ｋはシェラー定数、λはＸ線の波長である。
本発明のナノ分散液は、後述のように、固体状のβ−オキシ水酸化鉄を湿式粉砕することにより得ることができる。ここで原料である固体状β−オキシ水酸化鉄として、平均結晶子径が５〜６ｎｍ程度のものを用いた場合、得られるナノ粒子の平均結晶子径は１〜２ｎｍ程度となる。このナノ粒子の最少粒径は元の平均結晶子径より大きい１０ｎｍ程度であるから、単に粒径の減少に伴って結晶子が破壊されるのではなく、粉砕工程の物理的効果として結晶子径の減少が起こっているものと考えられる。
【００１９】
本発明のナノ分散液は、等電点より酸性側で安定性が高い。この等電点はｐＨ５．５〜８．０であることが好ましく、ｐＨ６．０〜８．０であることがより好ましく、ｐＨ６．０〜７．５であることがさらに好ましい。またナノ分散液はｐＨ１．５〜４．０、特にｐＨ２．０〜３．５で安定性が高い。
本発明のナノ分散液は、分散液中の固形分濃度が５質量％以上で安定である。固形分濃度は特に５〜１０質量％であることが好ましい。
本発明のナノ分散液は、ｐＨ２．０〜５．５であることが好ましく、ｐＨ２．５〜５．５であることがより好ましく、ｐＨ３．０〜４．５であることがさらに好ましい。
本発明のナノ分散液は、以上の条件において粘度が比較的低い。具体的には、粘度は５〜２０ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは１０〜１５ｍＰａ・ｓである。該粘度は、Ｂ型粘度計で測定することができる。
本発明のナノ分散液が示す以上のような安定性の要因は、必ずしも明確ではないが、上述の平均結晶子径、あるいは以下に述べる構造的要因が関係していると推測される。
【００２０】
また本発明のナノ分散液は、水溶液中で陰イオンを吸着するとｐＨが顕著に上昇することを特徴とする。これは、具体的には次の方法で示される。
塩酸でｐＨを一定に調整したリン換算濃度４００ｍｇ／Ｌのリン酸二水素カリウム水溶液１５０ｍＬを準備する。この中にナノ粒子１ｇを含有する本発明のナノ分散液を投入し、室温で撹拌する。一定時間後に水相をサンプリングしてｐＨを測定する。このサンプリング方法としては、限外濾過により液相を回収してもよいし、本発明のナノ分散液は陰イオンを吸着すると自然に凝集または沈殿するから、必要であれば遠心し、上清を回収してもよい。
本発明のナノ分散液は、この方法において、水溶液のｐＨを３．５に調整した場合、３．５または投入したナノ分散液のｐＨのうち高い方の値に対して、１時間後の水溶液のｐＨが０．５以上上昇する。
これに対し、本発明のナノ分散液の材料として用いることのできるβ−オキシ水酸化鉄は、粉砕等の処理をしていない状態では、同様の方法で陰イオンを吸着させてもほとんど水溶液のｐＨの変化をもたらさない。
【００２１】
これらの原因は、次のように推察される。粉砕等の処理をしていないβ−オキシ水酸化鉄では、水酸基がリン酸イオンのような大きな陰イオンの容易に到達し得ない細孔中にある。このような細孔は、特に塩素イオンが離脱することにより形成されるものである。一方、本発明のナノ分散液では、このような細孔構造が破壊されているため、陰イオンが容易に該水酸基の近傍に到達する。
粉砕等の処理をしていないβ−オキシ水酸化鉄でも、大型の空孔があるため、吸着速度は遅いもののリン酸イオンの吸着は可能である。
本発明のナノ分散液においては、これに続き、吸着された陰イオンが水酸基と交換され、吸着材に該陰イオンが直接結合した形に変化し、それとともに、水酸基は水酸イオンとして水中に放出されるため、水溶液のｐＨは上昇する。しかし粉砕等の処理をしていないβ−オキシ水酸化鉄では、このような置換は起こらず、従ってｐＨの上昇も起こらないものと推察される。
以上により、ナノ分散吸着材は、陰イオンを単に吸着するのみでなく、その後陰イオンは吸着材に結合して容易に解離しない状態となるため、吸着速度、最終的吸着量とも非常に高い顕著な吸着効果を発揮するものと考えられる。
【００２２】
本発明の吸着材粒子の製造方法としては、必ずしも限定されるものではないが、β−オキシ水酸化鉄を主成分とする固体を湿式粉砕する工程を含む製造方法が特に好ましい。
【００２３】
前記のβ−オキシ水酸化鉄を主成分とする固体としては、鉄化合物含有溶液を塩基と反応させｐＨ９以下で沈殿物を生成させる工程を含む方法により得られる乾燥ゲルが好ましい。この製造方法は、例えば特許文献８、９、１０に記載されている。
前記の鉄化合物としては、鉄塩、特に３価の鉄塩が好ましい。具体的には、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硝酸第二鉄等を挙げることができ、この中で特に塩化第二鉄が好ましい。
前記の塩基は、酸性の鉄化合物水溶液を中和しオキシ水酸化鉄を含む沈殿を生成させるために使用する。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム等の無機塩基を挙げることができ、この中で特に水酸化ナトリウムが好ましい。
沈殿物の生成の際のｐＨは、ｐＨ３．３〜６の範囲に調整することがより好ましい。このｐＨを調整するために必要であれば、ｐＨ調整剤を使用してよい。ｐＨ調整剤としては、緩衝作用を有する物質は除去が困難であることから除外され、具体的には、上記のような塩基、及び、塩酸、硫酸、硝酸等の無機強酸が挙げられる。
以上の方法で得られたオキシ水酸化鉄を主成分とする沈殿物は、濾別して回収することができ、これを乾燥すれば乾燥ゲルとなる。
【００２４】
さらに以上の工程の後に、沈殿物を乾燥させる工程、及び該乾燥物を水と接触させた後、乾燥させる工程を実施することが好ましい。
上記２回の乾燥させる工程は、１４０℃以下で行うことが好ましく、１００〜１４０℃で行うことがより好ましい。乾燥温度は、低温では時間を要し効率的な製造に適しない。また高温では酸化鉄に変化するので好ましくない。乾燥は、空気中、真空中、または不活性ガス中で行うことができる。
乾燥物を水と接触させる工程では、塩化ナトリウム等の不純物が溶出して後に細孔を残し比表面積が増大すると考えられる。
乾燥物を水と接触させた後には、水を除去して、再度乾燥させる。この乾燥工程も上記と同様の条件で行うことが好ましい。
以上の方法により得られる乾燥ゲルは、β−オキシ水酸化鉄を主成分として含む。
【００２５】
本発明のナノ分散液は、顔料、磁性材料、触媒、吸着材、あるいはそれらを製造するための原料として用いることができる。また乾燥すれば種々の形状に成形することができ、無機系材料を強固に接着することもできるので、バインダー用途に適している。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。【００２７】
測定方法
（粉末Ｘ線回折）
Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンは、Ｘ線回折装置Ｕｌｔｉｍａ  ＩＶ（リガク社製）を用いて測定した。測定にはＣｕＫα管球を使用した。平均結晶子径はＸＲＤよりシェラーの式に従って算出した。
（比表面積）
比表面積測定装置MacsorbHM 1210（マウンテック社製）を使用して、ガス吸着法により比表面積を測定した。
（ＴＥＭ観察及びＦＦＴ解析）
試料のＴＥＭ（透過電子顕微鏡）観察は、透過型電子顕微鏡ＪＥＭ  ２０１０Ｆ（ＪＥＯＬ社製、加速電圧２００ｋＶ）を用いて行った。またこれによるＦＦＴ（高速フーリエ変換）解析は、Ｇａｔａｎ社製Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈを用いて行なった。
（オキシ水酸化鉄中の塩素イオンの含有量）
オキシ水酸化鉄試料を３Ｍ硫酸に溶解した後、アルカリ溶液で希釈して鉄分を沈殿させ、フィルターでろ過してろ液を回収し、イオンクロマトグラフ法（日本ダイオネクス社製DX-500型）により定量した。
（分散液の粘度）
２０℃で、音叉型振動式粘度計ＳＶ−１０（エー・アンド・デイ社製）により測定した。
（分散液の粒度分布）
ミクロン単位の分散液の粒子径に関しては、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置LA-920（堀場製作所製）を使用して、体積基準の累積５０％粒子径（Ｄ５０）、及び体積基準の累積９０％粒子径（Ｄ９０）を測定した。
ナノ分散液の粒子径、粒度分布、累積５０％粒子径（Ｄ５０）、及び累積９０％粒子径（Ｄ９０）は、動的光散乱粒度分布測定装置ゼータサイザーナノＳ（スペクトリス社製）を使用して測定した。
（分散粒子のゼータ電位）
ゼータ電位は、ナノトラック（Nanotrac Wave ＵＺ152、日機装社製）を用いて測定した。【００２８】
参考例１（オキシ水酸化鉄の製造）
塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）水溶液に、室温でｐＨ６以下に調整しながら水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を滴下し、ＮａＯＨの最終添加量をＮａＯＨ／ＦｅＣｌ３（モル比）＝２．７５として反応させ、オキシ水酸化鉄の粒子懸濁液を得た。得られた懸濁液中の粒子の平均粒子径ｄ５０は１７μｍであった。
懸濁液を濾別後、空気中１２０℃で乾燥し、イオン交換水で洗浄し、さらに空気中１２０℃で乾燥し、オキシ水酸化鉄の粉末（粉末Ａ）を得た。
以上により得られたオキシ水酸化鉄粉末（粉末Ａ）の粒子径は０．２５ｍｍ〜５ｍｍであった。Ｘ線回折により、結晶構造はβ−オキシ水酸化鉄であり、平均結晶子径は５ｎｍであることを確認した。
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察での様子を図１に示す。結晶形状は粒状であった。ＴＥＭ観察による結晶子径は５〜１０ｎｍ、個々の結晶は粒状であり、これらが凝結して粒子を形成していた。
また比表面積は２８０ｍ２／ｇ、塩素イオン含有量は、５．８ｗｔ％であった。【００２９】
上記のオキシ水酸化鉄粉末をピンミルで、粒子径約３００μｍ以下になるまで乾式粉砕して粉末を得、以下に用いた。【００３０】
実施例１（オキシ水酸化鉄ナノ分散液の製造）
前記のオキシ水酸化鉄粉砕物を、イオン交換水に固形分濃度１０質量％となるように混合した後、ビーズミル（ジルコニアビーズ、ビーズ径１ｍｍ）で３０分間粗粉砕した（分散液Ｂ）。これをさらに、ビーズミル（ジルコニアビーズ、ビーズ径０．１ｍｍ）で６０分間粉砕した。この粉砕により、茶色に懸濁していた液（分散液Ｂ）が、黒色でほぼ透明なナノ分散液（ナノ分散液Ｃ）へ変化した。
ナノ分散液Ｃは、薄く広げて乾燥させると膜が得られ、厚くして乾燥すると粉末Ａに類似の固い粒子が得られた。また、支持体の上で乾燥すると強固に接着するバインダー機能も有しており、無機物でありながら種々の形状に成形できた。
さらに、ナノ分散液Ｃは室温で１年経過しても、わずかには沈降するもののゲル化することはなく安定であり、撹拌すれば分散状態を容易に回復するものであった。【００３１】
得られたナノ分散液ＣのｐＨは３．１であった。粘度（２０℃）は１０．９ｍＰａ・ｓであった。
またナノ分散粒子の比表面積は２８５ｍ２／ｇであった。
粒度分布を図２に示した。平均粒子径ｄ５０は０．０５μｍ、ｄ９０は０．１９μｍであった。
ゼータ電位の測定結果を図３に示した。等電点はｐＨ７．１であり、ｐＨ３．１においては粒子はプラスに帯電していた。【００３２】
ナノ分散液Ｃを５０℃で乾燥した。この乾燥物を、Ｘ線回折、ＴＥＭ観察、及びＴＥＭ像の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）解析を行った。ＴＥＭ像を図４に、ＦＦＴ解析結果を図５に示す。平均粒子径は約３ｎｍで、ＴＥＭ観察による結晶の形状は粒状であり、ほとんどの粒子で結晶縞が観察される結晶粒子であった。これらは、ＦＦＴ解析により求めた格子面間隔から、β−オキシ水酸化鉄結晶と同定された。【００３３】
以上から、得られたナノ分散液は安定性が高いこと、またこれに含まれるナノ分散粒子は結晶性の高いβ−オキシ水酸化鉄の微結晶が凝結してなることがわかった。
【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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【国際調査報告】
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