(57)【要約】【課題】  不純物の混入を防止した高純度金属酸化物前駆体及び高純度金属酸化物の製造方法を提供する。【解決手段】  金属酸化物原料を加水分解して得られた金属酸化物前駆体を、水洗した後、乾燥して高純度金属酸化物前駆体を製造する際に、加水分解及び水洗のいずれか一方又は双方には、比抵抗が１７．０ＭΩｃｍ以上の超純水を用いて高純度金属酸化物前駆体を製造し、更に高純度金属酸化物前駆体を焼成して金属酸化物を製造する。高純度金属酸化物前駆体に不純物が混入されず、金属酸化物から製造される製品には失透の発生が少なくなり、製品の品質がよくなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物原料を加水分解して得られた金属酸化物前駆体を、水洗した後、乾燥する高純度金属酸化物前駆体の製造方法であって、
前記加水分解及び前記水洗のいずれか一方又は双方には、比抵抗が１７ＭΩｃｍ以上の超純水が用いられることを特徴とする高純度金属酸化物前駆体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、前記超純水は逆浸透膜処理が行われていることを特徴とする高純度金属酸化物前駆体の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、前記超純水は、前記逆浸透膜処理の後、更に、紫外線殺菌処理、イオン除去処理、及びフィルタ処理が行われていることを特徴とする高純度金属酸化物前駆体の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、前記超純水は、前記紫外線殺菌処理が繰り返し行われることを特徴とする高純度金属酸化物前駆体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法によって製造した前記高純度金属酸化物前駆体を焼成して金属酸化物を製造することを特徴とする高純度金属酸化物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、失透の原因となる不純物の混入を防止した高純度金属酸化物前駆体及び高純度金属酸化物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）光触媒、化粧品材料、紫外線吸収剤等として期待されているチタン酸化物、（２）絶縁材料、耐熱材料等として期待されているアルミニウム酸化物、（３）塗料、食品香料担体、クロマトグラフィー用担体等として期待されているシリコン酸化物、（４）燃料電池材料、磁性材料、各種ガスセンサー用の固体電解物質等として期待されているジルコニウム酸化物等の金属酸化物は、高機能化の観点から、純度及び品質に関して非常に厳しい管理が要求されている。
【０００３】
高純度及び高品質の金属酸化物を製造する方法の１つとして、ゾルゲル法を適用する方法が広く実施されている。ゾルゲル法を適用する金属酸化物の製造方法においては、量産化が可能であるというメリットがある。このときイオン交換樹脂及び濾過精度の高いフィルタを経由した水を原料水として使用すると高純度な金属酸化物が製造できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０３８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法において、イオン交換樹脂及びフィルタを経由した水の中には、フィルタの濾過精度によっては除去できない物質があり、不純物が残留していた。不純物が原料水に含まれたままで反応を行うと製品中に不純物が混入して品質が低下し、また、原料水の品質によって、製品の品質のばらつきを引き起こしていた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、不純物の混入を防止した高純度金属酸化物前駆体及び高純度金属酸化物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】
前記目的に沿う請求項１記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法は、金属酸化物原料を加水分解して得られた金属酸化物前駆体を、水洗した後、乾燥する高純度金属酸化物前駆体の製造方法であって、
前記加水分解及び前記水洗のいずれか一方又は双方には、比抵抗が１７ＭΩｃｍ以上、好ましくは１７．５ＭΩｃｍ以上、更に好ましくは１８．０ＭΩｃｍ以上の超純水が用いられる。
【０００７】
ここで、超純水とは、蒸留及びイオン交換処理（イオン除去処理）を行い、更に、イオン交換処理、逆浸透処理、及び、限外濾過処理等を行って、高度に精製した水であり、本発明においては比抵抗が１７ＭΩｃｍ以上のものをいい、通常、１９ＭΩｃｍ以下である。また、比抵抗が１７ＭΩｃｍ未満では、製造した金属酸化物前駆体に不純物が混入することがあり、１９ＭΩｃｍを超える超純水は、製造コストがかかりすぎるため、製品価格の上昇を招き好ましくない。
【０００８】
請求項２記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法は、請求項１記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、前記超純水は逆浸透膜処理が行われている。
請求項２記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、逆浸透膜（reverse osmosis membrane、ＲＯ膜）としては、シリコン、アセチルセルロース、芳香族系ポリアミド、ニトロセルロール等の半透膜が用いられ、平膜型、管状型、スパイラル型、中空繊維型等の形状のものが使用できる。
【０００９】
また、シリコン製のＲＯ膜は、金属酸化物前駆体の原料となるケイ素を有し、製造する金属酸化物前駆体がケイ素化合物である場合には全く品質に影響がない。ここで、逆浸透膜処理は、溶媒（水）を通すが溶質（不純物）を通さない半透膜からなるＲＯ膜を隔てて、溶液（不純物の入った水）と溶媒とを接触させ、溶液側に浸透圧以上の圧力をかけると、溶液側から溶媒側に溶媒が移動し、溶質の濃縮溶液と多量の溶媒とを得るものである。
【００１０】
請求項３記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法は、請求項２記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、前記超純水は、前記逆浸透膜処理の後、更に、紫外線殺菌処理、イオン除去処理、及びフィルタ処理が行われている。
請求項３記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、紫外線殺菌処理は、紫外線ランプ等によって紫外線を照射して行うことができる。また、イオン除去処理は、陽イオン交換樹脂及び／又は陰イオン交換樹脂を通過させて行い、原水中の陽イオン及び／又は陰イオンを除去することができる。
【００１１】
通常のフィルタ処理は、絶対濾過精度が、例えば１０μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下、０．４５μｍ以下、０．３μｍ以下、０．１μｍ以下等のフィルタを通過させて行うことができる。ここで、絶対濾過精度とは、ＯＳＵ  Ｆ−２試験によって粒子径（ｘμｍ）毎の濾過前、濾過後の粒子数の比βｘを次式によって求め、βｘの値が１（粒子径ｘμｍの粒子の除去率が１００％）となる最大径をいう。フィルタの材質は金属不純物含有量の少ない有機高分子系（ポリプロピレン、ポリ四フッ化エチレン等）、あるいはセラミック多孔質体のものが好ましい。
【００１２】
請求項４記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法は、請求項３記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、前記超純水は、前記紫外線殺菌処理が繰り返し行われる。
前記目的に沿う請求項５記載の高純度金属酸化物の製造方法は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法によって製造した前記高純度金属酸化物前駆体を焼成して金属酸化物を製造する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜４記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法及び請求項５記載の高純度金属酸化物の製造方法は、金属酸化物原料の加水分解、及び金属酸化物原料の加水分解で生成した金属酸化物前駆体の水洗のいずれか一方又は双方に比抵抗が１７ＭΩｃｍ以上の超純水が使用されるので、金属酸化物原料及び超純水中には不純物がほとんど存在せず、高純度金属酸化物前駆体を用いた製品の品質を向上させることができる。
特に、請求項２記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法は、逆浸透膜で処理されているので、簡単に超純水を得ることができる。
【００１４】
請求項３記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法は、超純水に、逆浸透膜処理の後、更に、紫外線殺菌処理、イオン除去処理、及びフィルタ処理が行われているので、更に不純物を除去ができる。
請求項４記載の高純度金属酸化物前駆体の製造方法は、紫外線殺菌処理が繰り返し行われているので、系内で発生する生菌等の不純物も除去できる。
請求項５記載の高純度金属酸化物の製造方法は、高純度金属酸化物前駆体に不純物が混入されず、金属酸化物から製造される製品の品質がよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る高純度金属酸化物前駆体及び高純度金属酸化物の製造方法のフローチャート、図２は同製造方法で使用される超純水の製造方法のフローチャートである。
【００１６】
図１及び図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る高純度金属酸化物前駆体及び金属酸化物の製造方法について説明する。
金属酸化物原料Ａと超純水Ｂとを混合し、金属酸化物前駆体Ａを加水分解して塊状又は大粒状の金属酸化物前駆体Ｃを得る。次に、金属酸化物前駆体Ｃをコーミル型粉砕機、網式造粒機、ハンマーミル等で粉砕して粉粒状の金属酸化物前駆体Ｄを得る。金属酸化物前駆体Ｄを超純水Ｅによって水洗し、更に乾燥して金属酸化物前駆体Ｆを得る。更に、金属酸化物前駆体Ｆを焼成して、金属酸化物Ｇを製造する。
【００１７】
次に、超純水Ｂ、Ｅの製造方法について説明する。図２に示すように、例えば、河川水を凝集沈殿、濾過等によって浮遊物質等を除去した原水Ｈを、シリコン製等の逆浸透膜（ＲＯ膜）で処理して、比抵抗が１７．０ＭΩｃｍ以上の粗超純水Ｉを製造する。次に、紫外線を照射する紫外線ランプによって紫外線殺菌処理を行って粗超純水Ｉ中の微生物を死滅させた粗超純水Ｊを製造する。また、粗超純水Ｊを更に紫外線殺菌処理してもよい。
【００１８】
更に、粗超純水Ｊは、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とによって粗超純水Ｊ内の陽イオン及び陰イオンを除去するイオン除去処理を行って粗超純水Ｋを製造する。ここで、粗超純水Ｋは、絶対濾過精度の範囲が、例えば、０．４５μｍ以下〜０．１μｍ以下のポリプロピレン製のフィルタでフィルタ処理し、超純水Ｂ及び超純水Ｅを製造する。なお、粗超純水Ｋから超純水Ｂ及び超純水Ｅを製造する際には、同一のフィルタを用いてもよいし、別々のフィルタを用いてもよい。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
表１に示すように、カルシウム、鉄、ナトリウムの含有量が、それぞれ０．０２ｐｐｍ未満の原水を用いて前記実施の形態における方法で比抵抗が１７〜１８ＭΩｃｍである超純水を製造し、金属酸化物原料の加水分解により金属酸化物前駆体を製造した。なお、原水中のカルシウム、鉄、ナトリウムの含有量は、誘導結合プラズマ分析（inductively coupled plasma、ＩＣＰ）によって測定した（以下の比較例においても測定方法は同様である）。更に、金属酸化物前駆体を焼成して金属酸化物を製造した。
【００２０】
表２に示すように、製造した金属酸化物は、カルシウム、鉄、ナトリウムの含有量が、それぞれ０．０１ｐｐｍ未満、０．０２ｐｐｍ、０．０１ｐｐｍ未満であり、より高純度の金属酸化物を製造できた。また、フィルタ処理で使用した絶対濾過精度の範囲が０．４５μｍ以下〜０．１μｍ以下のフィルタは、本発明を実施した一ヶ月間では交換することがなかった。
【００２１】
（比較例１）
表１に示すように、カルシウム、鉄、ナトリウムの含有量が、それぞれ０．０２ｐｐｍ未満の原水（実質的に実施例１と同じ）を用いてイオン除去処理及びフィルタ処理を行って比抵抗が１４〜１６ＭΩｃｍである純水を製造し、金属酸化物原料の加水分解により金属酸化物前駆体を製造し、更に、金属酸化物前駆体を焼成して金属酸化物を製造した。
表２に示すように、製造した金属酸化物は、カルシウム、鉄、ナトリウムの含有量が、それぞれ０．０１ｐｐｍ未満、０．０５ｐｐｍ、０．０１ｐｐｍ未満であった。また、フィルタは月平均２回の交換が必要であった。
【００２２】
（比較例２）
比較例１とは、表１に示す原水（カルシウム、鉄、ナトリウムの含有量が、それぞれ０．１０ｐｐｍ、０．０６ｐｐｍ、０．０６ｐｐｍ）を使用し、比抵抗が８〜１２ＭΩｃｍである純粋を用いた点が異なっている。
表２に示すように、製造した金属酸化物は、カルシウム、鉄、ナトリウムの含有量が、それぞれ０．０１ｐｐｍ未満、０．０３ｐｐｍ、０．０１ｐｐｍ未満であった。また、フィルタは月平均３回の交換が必要であり、多い月では６回の交換が必要であった。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の高純度金属酸化物前駆体及び高純度金属酸化物の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【００２６】
例えば、前記実施の形態の高純度金属酸化物前駆体の製造方法において、原水を逆浸透膜処理の後、更に、紫外線殺菌処理、イオン除去処理、及びフィルタ処理を行って超純水を製造したが、比抵抗が１７．０ＭΩｃｍ以上であればよく、原水の状態によっては逆浸透膜処理のみを行って超純水を製造してもよい。また、逆浸透膜としてシリコン製の半透膜を使用したが、アセチルセルロース、芳香族系ポリアミド、ニトロセルロール等の半透膜を使用してもよく、平膜型、管状型、スパイラル型、中空繊維型等のいずれの形状のものも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高純度金属酸化物前駆体及び高純度金属酸化物の製造方法のフローチャート、
【図２】同製造方法で使用される超純水の製造方法のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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