(57)【要約】【課題】容易な方法で収率良く高純度の金属窒化物を製造する方法を提供する。【解決手段】金属アミドを熱分解することを特徴とする当該金属窒化物の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属アミドを熱分解することを特徴とする当該金属窒化物の製造方法。
【請求項２】
金属アミドが、アルカリ金属アミド及びアルカリ土類金属アミドから選ばれる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】
熱分解温度が１００〜１５００℃である請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
真空下又は窒素ガス若しくは不活性ガス下、熱分解することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の製造方法。
【請求項５】
金属アミドを熱分解することにより製造される当該金属窒化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属窒化物、特にアルカリ金属及びアルカリ土類金属の窒化物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属窒化物は、半導体装置に用いる窒化アルミニウムの原料、金属摺動部材、電極構成材料等の材料の１つとして注目されている。このような用途に使用される金属窒化物は、高純度品が求められる。
【０００３】
従来の金属窒化物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窒素気流中で加熱する方法が挙げられる（非特許文献１、２）。
しかしながら、この方法では、金属の表面だけが窒化するにすぎず、内部まで窒化させることは困難であった。従って、この方法で得られた金属窒化物は、前記高純度品が要求される用途には使用できなかった。
また、カルシウムをアンモニアと熱する方法があるが、この方法によると水素化カルシウムが副生するという問題があり（非特許文献３）、さらに、４窒化三カルシウムを２５０℃に熱する方法もあるが、爆発性や毒性の問題があった（非特許文献４）。
さらにまた、溶融した亜鉛−カルシウム合金を、加熱、加圧された窒素のジェットと反応させる窒化カルシウムの合成方法が開示されているが（特許文献１）、この方法には、特別な装置が必要であり、工業的に有利な方法とは言い難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５３１４８３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】大木道則他編、「化学大辞典」第１版、東京化学同人、第１版１４１３頁、１９８９年
【非特許文献２】日本化学会編、「新実験化学講座８、無機化合物の合成Ｉ」丸善（株）、第４１４頁、１９７６）
【非特許文献３】「化学大辞典５」縮刷版、共立出版（株）、第８８０頁、１９８７年
【非特許文献４】「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】
本発明は、上記の問題点が無く、容易な方法で収率良く、高純度の金属窒化物を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、容易に入手可能な金属アミドを原料として用い、これを熱分解するのみで高純度の金属窒化物が収率良く得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明は、金属アミドを熱分解することを特徴とする当該金属窒化物の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、金属アミドを熱分解することにより製造される当該金属窒化物を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、容易な方法で収率良く、高純度の金属窒化物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】出発原料のＸＲＤ結果を示す図である。
【図２】アルカリ土類金属窒化物のＸＲＤ結果を示す図である。
【図３】実施例１の種々の反応条件により得られたアルカリ土類金属窒化物のＸＲＤ結果を示す図である。
【図４】実施例２により得られたアルカリ金属窒化物のＸＲＤ結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に用いられる金属アミドとしては、特にアルカリ金属アミド及びアルカリ土類金属アミドから選ばれる１種又は２種以上が好ましい。得られる金属窒化物としては、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、例えば（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）3Ｎ、（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）3Ｎ2及び（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）2Ｎが好ましい。
【００１２】
本発明の原料であるアルカリ金属アミドは、公知の化合物であり、公知の方法、例えば、アルカリ金属に高温でアンモニアを作用させる方法（「化学大辞典」縮刷版、共立出版（株）ナトリウムアミド、カリウムアミドの項）等により製造することができる。
【００１３】
本発明の原料であるアルカリ土類金属アミドは、水素貯蔵材料等の用途がある公知の化合物であり、公知の方法により製造することができる。例えば、カルシウム金属とアンモニアからヘキサアンミンカルシウム（０）を製造し、これを触媒の存在下分解する方法（「化学大辞典」縮刷版、共立出版（株）カルシウムアミドの項）、金属水素化物とアンモニアとを反応させる方法（特開２００６−８４４０号公報）等が挙げられる。なお、本発明において使用されるアルカリ土類金属は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる１種又は２種以上である。
また、本発明方法により、アルカリ金属アミドやアルカリ土類金属アミド以外の金属アミドからも金属窒化物を製造することができる。
また、本発明方法は、金属アミドに、金属、金属酸化物、金属炭化物等の１種又は２種以上を共存させた状態で金属アミドを熱分解して、金属窒化物を製造する方法も含む。
【００１４】
本発明において、金属アミドを熱分解する温度は、１００℃以上が好ましく、３００℃以上がより好ましい。温度の上限は、金属窒化物が分解しない温度であるが、反応炉や経済性から、１５００℃以下とすることが好ましい。従って、金属アミドを熱分解する温度は、１００〜１５００℃が好ましく、さらに３００〜１３００℃が好ましい。
特に、本発明において、アルカリ金属アミドを熱分解する温度は、１００℃以上が好ましく、２００℃以上がより好ましく、３００℃以上がさらに好ましい。温度の上限は、アルカリ金属窒化物が分解しない温度であるが、反応炉や経済性から、７００℃以下とすることが好ましい。従って、アルカリ金属アミドを熱分解する温度は、１００〜７００℃が好ましく、さらに２００〜５００℃、特に３００〜５００℃が好ましい。
更に、本発明において、アルカリ土類金属アミドを熱分解する温度は、５１０℃以上が好ましく、８００℃以上がより好ましく、１０００℃以上がさらに好ましい。温度の上限は、アルカリ土類金属窒化物が分解しない温度であるが、反応炉や経済性から、１５００℃以下とすることが好ましい。従って、アルカリ土類金属アミドを熱分解する温度は、５１０〜１５００℃が好ましく、さらに８００〜１３００℃、特に１０００〜１２００℃が好ましい。
【００１５】
出発原料の前記金属アミドは、空気中で酸化しやすいので、反応は、真空下又は窒素ガス若しくはアルゴンガス等の不活性ガス下行うことが好ましく、特に窒素ガス又はアルゴンガス等の不活性ガス下行うことが好ましい。また、ガス雰囲気下で反応を行う場合その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。
【００１６】
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。
【００１７】
反応装置は、１５００℃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。
【００１８】
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金属窒化物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、Ｎ2やＡｒで内部が満たされたロータリーキルンを用いれば、容易に金属窒化物が連続的に回収される。
【００１９】
本発明方法により得られる金属窒化物は、熱分解反応により容易に内部まで反応が進行するため、高純度である。
【実施例】
【００２０】
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。
【００２１】
実施例１
図３に示すような温度、時間（ｈ）でアルカリ土類金属窒化物の製造試験を行った。すなわち、グローブボックス内にて炉心管（内径５０ｍｍ、長さ６００ｍｍ）にカルシウムアミド３ｇを入れ、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、窒素雰囲気下で加熱した。また、カルシウムアミド３ｇに換えて、ストロンチウムアミド３ｇを炉心管に入れ、他は同様にして加熱した。Ａｒガス雰囲気下で行った場合の温度は９００℃、で反応時間は６時間であった。
【００２２】
得られた合成物の粉末ＸＲＤ解析を行った。結果を図３に示す。なお、参考のため、図１に原料のカルシウムアミドのＸＲＤを示し、図２にＣａ3Ｎ2のＸＲＤを示す。
【００２３】
ＸＲＤの結果から、５００〜１５００℃の加熱で目的とする高純度のアルカリ土類金属窒化物が高収率で生成していることが分かる。また、その反応時間は、反応温度が高くなるほど、短時間でよいことが分かる。
【００２４】
実施例２
リチウムアミド３gを用い、実施例１と同様の操作を行った。Ｎ2ガス雰囲気下で行った場合の温度は４００℃、で反応時間は５時間であった。得られた合成物の粉末ＸＲＤ解析を行ったところ全相窒化リチウム（Ｌｉ3Ｎ）であった（図４参照）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011178648.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月29日(2010.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ土類金属アミドを８００〜１３００℃で熱分解することを特徴とする当該アルカリ土類金属窒化物の製造方法。
【請求項２】
アルカリ土類金属アミドが、カルシウムアミド又はストロンチウムアミドである請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
窒素ガス下、熱分解することを特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。