(57)【要約】【課題】  長期間にわたる保存性も極めて良い、水溶性チタン化合物の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  チタン粉末10mmolを精秤し、ビーカーへ入れ、過酸化水素水40gを加え、さらにアンモニア水10gを加え、このビーカーをドラフト中で2時間水冷、放置後、グリコール酸を25〜28mmol 加え、温度80℃で1日加温し、蒸発乾固して黄色の乾燥ゲルとし、ここへ蒸留水50gを加え、乾燥ゲルを溶解し、これを室温で約2週間放置し、徐々に水を揮発させ、結晶を晶出することを特徴とする水溶性チタン化合物の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン粉末10mmolを精秤し、ビーカーへ入れ、過酸化水素水40gを加え、さらにアンモニア水10gを加え、このビーカーをドラフト中で2時間水冷、放置後、グリコール酸を25〜28mmol 加え、温度80℃で1日加温し、蒸発乾固して黄色の乾燥ゲルとし、ここへ蒸留水50gを加え、乾燥ゲルを溶解し、これを室温で約2週間放置し、徐々に水を揮発させ、結晶を晶出することを特徴とする水溶性チタン化合物の製造方法。
【請求項２】
チタン粉末10mmolをビーカーへ入れ、過酸化水素水40gを加え、さらにアンモニア水10gを加え、このビーカーをドラフト中で2時間水冷、放置し、ここへ錯形成剤としてクエン酸10mmolもしくはりんご酸10mmolもしくはグリコール酸15mmolもしくは乳酸30mmolを加え、室温で12時間放置した後、80℃で加温して蒸発乾固させ、ここへ少量の蒸留水を加えて溶解し、再度80℃で蒸発乾固し、ここへ少量の蒸留水を加え、溶液の半分を取り出し、蒸留水を加えて全量を20mlとし、この溶液を水熱反応用オートクレーブ容器へ入れ、電気炉中で200℃24時間加熱することで水熱処理し、冷却後に、形成した沈殿をろ過することを特徴とする酸化チタン粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン化合物およびチタン粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられてきた液体のチタン原料は、その溶媒に強酸性溶液もしくは有機溶媒を使用するのが一般的であった。四塩化チタンは塩酸が、硫酸チタンは溶媒に硫酸が、チタンアルコキシドではアルコールなどの有機溶媒が用いられる。
【０００３】
塩酸や硫酸などの強酸性溶媒を用いる場合、その高い腐食性から容器の種類が限られ、また人体に付着した際の害も大きい。塩酸の場合には揮発性が強く、目や鼻などの粘膜を侵す。硫酸の場合には焼成後も生成物中に硫酸イオンが残留し、機能低下を招く。薄膜を作製する場合、酸に弱い金属基板などへコーティングすると基板が腐食されてしまう。
【０００４】
チタンアルコキシドと有機溶媒を用いる場合、最も大きな問題となるのがその発火性である。引火点は常温以下であり、火災や爆発の危険性を常にはらむ。また水に弱いため、空気中の水分を吸収してチタンが加水分解されて沈殿を形成してしまう。このため、スプレーによって基板への吹きつけを行う場合など、ノズルの目詰まりなどが頻繁に起こってしまい、取り扱いが難しい。形成した沈殿は不溶性で、再度溶解することは極めて難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ペルオキソグリコール酸チタン錯体を利用することであり、中性の水を溶媒に用いることが可能となる。そのため人体に触れたりしても安全であり、また揮発性も低いため吸引してしまう心配もない。腐食性もないため、様々な基板に対してコーティングが可能である。水を溶媒とするため発火性は全くない。安定な錯体であるため水溶液中で加水分解されることはなく、大気中の水分を気にする必要は全くない。溶媒の水が全て蒸発した場合、ペルオキソグリコール酸チタン錯体の結晶が固体として生じるが、容易に水に溶解させることができるためスプレーノズルのつまりなどの心配もなく、また長期間にわたる保存性も極めて良い、水溶性チタン化合物の製造方法およびそれを用いた酸化チタン粉末の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、チタン粉末10mmolを精秤し、ビーカーへ入れ、過酸化水素水40gを加え、さらにアンモニア水10gを加え、このビーカーをドラフト中で2時間水冷、放置後、グリコール酸を25〜28mmol 加え、温度80℃で1日加温し、蒸発乾固して黄色の乾燥ゲルとし、ここへ蒸留水50gを加え、乾燥ゲルを溶解し、これを室温で約2週間放置し、徐々に水を揮発させ、結晶を晶出することを特徴とする水溶性チタン化合物の製造方法が得られる。
【０００７】
また本発明によれば、チタン粉末10mmolをビーカーへ入れ、過酸化水素水40gを加え、さらにアンモニア水10gを加え、このビーカーをドラフト中で2時間水冷、放置し、ここへ錯形成剤としてクエン酸10mmolもしくはりんご酸10mmolもしくはグリコール酸15mmolもしくは乳酸30mmolを加え、室温で12時間放置した後、80℃で加温して蒸発乾固させ、ここへ少量の蒸留水を加えて溶解し、再度80℃で蒸発乾固し、ここへ少量の蒸留水を加え、溶液の半分を取り出し、蒸留水を加えて全量を20mlとし、この溶液を水熱反応用オートクレーブ容器へ入れ、電気炉中で200℃24時間加熱することで水熱処理し、冷却後に、形成した沈殿をろ過することを特徴とする酸化チタン粉末の製造方法が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、安全であり、吸引してしまう心配もなく、腐食性もないため、様々な基板に対してコーティングが可能であり、容易に水に溶解させることができるためスプレーノズルのつまりなどの心配もなく、また長期間にわたる保存性も極めて良い水溶性チタン化合物の製造方法およびそれを用いた酸化チタン粉末の製造方法がえられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は本発明の実施の形態によるペルオキソグリコール酸チタンアンモニウム単結晶作製フローチャートを示す図である。チタン粉末10mmolを精秤し、ビーカーへ入れた。ここへ過酸化水素水40gを加え、さらにアンモニア水10gを加えた。このビーカーをドラフト中で2時間水冷、放置した。この時溶液は激しく発泡し、発熱も見られた。2時間後、黄色透明の溶液となった。同様の手順で同じ試料を10個作製し、それぞれへグリコール酸を10、15、20、25、26、27、28、30、40、50mmol加えた。それぞれのビーカーをプレート温度80℃に設定したホットプレートで1日加温し、蒸発乾固して黄色の乾燥ゲルとした。ここへ蒸留水50gを加え、乾燥ゲルを溶解した。これを室温で約2週間放置し、徐々に水を揮発させたところ、グリコール酸量が25〜28mmolの試料において結晶の形成が見られた。グリコール酸量が27mmolの試料において単離できる程度の大きさの単結晶が得られた。色は黄色透明であった。これを取り出し、構造解析用の単結晶とした。得られたペルオキソグリコール酸チタンアンモニウム単結晶の顕微鏡写真を図２に示す。
【００１１】
図３は本発明の実施の形態による水溶性チタン錯体を利用したTiO2の水熱合成フローチャートを示す図である。チタン粉末10mmolをビーカーへ入れた。ここへ過酸化水素水40gを加え、さらにアンモニア水10gを加えた。このビーカーをドラフト中で2時間水冷、放置した。この時溶液は激しく発泡し、発熱も見られた。2時間後、黄色透明の溶液となった。ここへ錯形成剤としてクエン酸10mmolもしくはりんご酸10mmolもしくはグリコール酸15mmolもしくは乳酸30mmolを加えた。室温で12時間放置した後、80℃で加温して蒸発乾固させた。ここへ少量の蒸留水を加えて溶解し、再度80℃で蒸発乾固させた。ここへ少量の蒸留水を加え、溶液の半分を取り出し、蒸留水を加えて全量を20mlとした。したがってこの時のTiの濃度は0.25mol/lとなる。この溶液を水熱反応用オートクレーブ容器へ入れた。この反応器はステンレス製の外容器とテフロン(登録商標)製の内容器で成り立っており、反応溶液を入れる部分の容積は50mlである。これを電気炉中で200℃24時間加熱することで水熱処理した。また乳酸を錯形成剤として用いた試料のみこれに加えて200℃36時間と160℃2時間＋8時間の水熱処理も行った。冷却後に、形成した沈殿をろ過して取り出し、Raman散乱測定、XRD測定、TEM観察を行った。水溶性チタン錯体を利用して水熱法で合成したTiO2のTEM画像を図４に示した。
【００１２】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態によるペルオキソグリコール酸チタンアンモニウム単結晶作製フローチャート
【図２】ペルオキソグリコール酸チタンアンモニウム単結晶の顕微鏡写真
【図３】水溶性チタン錯体を利用したTiO2の水熱合成フローチャート
【図４】水溶性チタン錯体を利用して水熱法で合成したTiO2のTEM画像
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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