(57)【要約】【課題】大型の製造装置を使用することなく、結晶性の酸化チタン粒子をほとんど含まない非晶質酸化チタン微粒子分散液を製造することができる非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法を提供する。【解決手段】チタンテトライソプロポキシド３３３ｇとイソプロピルアルコール１８３ｇとを混合した後、この混合液体を純水３３０ｇ及びイソプロピルアルコール２５５ｇの混合液体に加えて加水分解させることで粒子を生成し、これを分離した後、得られた粒子に３５％過酸化水素水を加えて自己熱反応させることで、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子を含有するゲル状物質を生成し、得られたゲル状物質に水を加え、アルカリ水溶液を添加してｐＨを６〜８に調整することにより、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子を水に分散させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法であって、
チタンテトライソプロポキシドとイソプロピルアルコールとを混合した後、この混合液体を水に加えて加水分解させることで粒子を生成し、これを分離する第１工程と、
得られた粒子に過酸化水素水を加えて自己熱反応させることで、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子を含有するゲル状物質を生成する第２工程と、
得られたゲル状物質に水を加え、アルカリ水溶液を添加してｐＨを６〜８に調整することにより、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子を水に分散させる第３工程と
を備えた非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程において、過酸化水素水を複数回に分けて加えるようにした請求項１に記載の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法。
【請求項３】
前記アルカリ水溶液としてアンモニア水を使用した請求項１または２に記載の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の酸化チタン微粒子分散液の製造方法は、例えば、下記特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された製造方法では、まず、チタンテトライソプロポキシドにイソプロピルアルコールと３５質量％の過酸化水素水を加えて混合することにより、チタンテトライソプロポキシドを加水分解してペースト状のチタン水酸化物を生成し、このペースト状のチタン水酸化物に３５質量％の過酸化水素水を加えて自己熱反応させることで、チタン酸化物及びチタン水酸化物を含有するチタン化合物含有ゲルを生成した後、このチタン化合物含有ゲルに３５質量％の過酸化水素水を加えて自己熱反応させる工程を２回繰り返すことにより、酸化チタン微粒子分散液を製造するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５００４０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、チタンアルコキシドであるチタンテトライソプロポキシドは加水分解反応性が高いため、上述した製造方法のように、チタンテトライソプロポキシドにイソプロピルアルコールと３５質量％の過酸化水素水を加えて混合すると、チタンテトライソプロポキシドが激しく加水分解するので、大きな反応容器が必要となり、製造装置が大型化するといった問題がある。
【０００５】
また、上述した製造方法により製造される分散液に含まれる酸化チタン粒子は、結晶（アナターゼ型結晶：６１％、ルチル型結晶：８％）が７０％弱の確率で含まれており、非晶質の酸化チタン微粒子は３１％にすぎないので、上述した製造方法は、非晶質酸化チタン微粒子分散液を製造する方法として好ましいとは言えない。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、大型の製造装置を使用することなく、結晶性の酸化チタン粒子をほとんど含まない非晶質酸化チタン微粒子分散液を製造することができる非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法であって、チタンテトライソプロポキシドとイソプロピルアルコールとを混合した後、この混合液体を水に加えて加水分解させることで粒子を生成し、これを分離する第１工程と、得られた粒子に過酸化水素水を加えて自己熱反応させることで、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子を含有するゲル状物質を生成する第２工程と、得られたゲル状物質に水を加え、アルカリ水溶液を添加してｐＨを６〜８に調整することにより、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子を水に分散させる第３工程とを備えた非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法を提供するものである。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法において、前記第２工程において、過酸化水素水を複数回に分けて加えるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法において、前記アルカリ水溶液としてアンモニア水を使用したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、請求項１に係る発明の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法は、第１工程において、過酸化水素水を加えていないので、チタンテトライソプロポキシドが激しく加水分解することがなく、小さな反応容器で緩やかに加水分解させることができ、製造装置が大型化することがない。
【００１１】
また、請求項２に係る発明の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法では、第２工程において、過酸化水素水を複数回に分けて加えるようにしたので、液温が９０℃程度まで上昇する自己熱反応が複数回起こることになり、これに伴い、沸点が８２．６℃のイソプロピルアルコールを確実に追い出すことができる。従って、時間の経過と共に製造された非晶質酸化チタン微粒子分散液からイソプロピルアルコールが徐々に排出されることで製品の品質が経時的に変化することがなく、経時的な品質安定性を有する非晶質酸化チタン微粒子分散液を製造することができる。
【００１２】
また、請求項３に係る発明の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法では、アルカリ水溶液としてアンモニア水を使用したので、水酸化ナトリウム水溶液等を使用する場合のように、金属イオンが残留することがないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係る非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法により製造された分散液中の粒子を凝集させることによって得られたゲル状物質のＸ線結晶構造解析結果を示すＸ線回折チャートである。
【図２】同上のゲル状物質を焼成することによって得られた粉末のＸ線結晶構造解析結果を示すＸ線回折チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明の非晶質酸化チタン微粒子分散液の製造方法はこの実施例に限定されるものではない。
【００１５】
（実施例）
＜第１工程＞
９５％のチタンテトライソプロポキシド［Ｃ１２Ｈ２８Ｏ４Ｔｉ］３３３ｇと、イソプロピルアルコール［Ｃ３Ｈ８Ｏ］１８３ｇとを混合して１分間攪拌した後、この混合液体を、純水３３０ｇ及びイソプロピルアルコール２５５ｇの混合液体に加えて５分間攪拌すると、白色のスラリー状物質が得られた。このスラリー状物質をろ過することによって分離した後、純水１００ｇで２回洗浄することで、白色粒子が得られた。
【００１６】
＜第２工程＞
得られた白色粒子に、３０℃に加温した状態で３５％過酸化水素水［Ｈ２Ｏ２］を３３０ｇ加えて自己熱反応（液温は７０℃まで上昇）させ、泡立ちが収まった状態で、３５％過酸化水素水を２１００ｇ加えて自己熱反応（液温は９０℃まで上昇）させ、この操作を５回繰り返した。５回目の自己熱反応後、攪拌しながら冷却すると、橙色のゲル状物質が得られた。
【００１７】
＜第３工程＞
得られたゲル状物質に純水２０００ｇを加えて攪拌しながら５０℃以下に冷却した後、３．５％アンモニア水を用いてｐＨを６〜８に調整すると、橙色の透明な液体が得られた。
【００１８】
本実施例で得られた液体に、その液体と同体積のイソプロピルアルコールを加えると、液体中に存在していた粒子が凝集して橙色のゲル状物質が得られた。このゲル状物質をそのまま超音波洗浄器で洗浄した後、遠心分離して上澄み液を廃棄し、再度、蒸留水を添加してゲル状物質を超音波洗浄器にて洗浄した。その後、遠心分離し、上澄み液を除去して回収したゲル状物質をＸ線回折装置（ＭｉｎｉＦｌｅｘII型  Ｒｉｇａｋｕ社製）を用いてＸ線結晶構造解析を行ったところ、図１に示すＸ線回折チャートが得られた。このＸ線回折チャートは、シャープなピークを持たず、幅の広いハローパターンを有しており、得られた液体中に存在している粒子は結晶性の低い非晶質粒子であることが確認できた。
【００１９】
このようにして得られたゲル状物質を４５０℃で２時間焼成し、白色粉末を得た。この白色粉末を同上のＸ線回折装置（ＭｉｎｉＦｌｅｘII型  Ｒｉｇａｋｕ社製）を用いてＸ線結晶構造解析を行ったところ、図２に示すＸ線回折チャートが得られた。このＸ線回折チャートには、アナターゼ型酸化チタンについて、データベース化された入射角に対する回折強度がプロットされており、上記白色粒子のＸ線回折チャートのピークが、プロットされたアナターゼ型酸化チタンのデータベースと略一致していることから、実施例で得られた液体中に存在している非晶質粒子は酸化チタン［ＴｉＯ２−Ｘ］であることは明らかでる。
【００２０】
また、実施例で得られた液体中に存在している粒子の個数平均粒子径を粒子径分析装置（Ｍａｌｖｅｍ社製  ゼータサイザーナノＺＳ）を用いて動的光散乱法（ＤＬＳ）で測定したところ、１．２８８±０．３３４３ｎｍであった。
【００２１】
以上のように、上述した製造方法では、チタンテトライソプロポキシドが激しく加水分解することがないので、大型の反応容器等を備えた製造装置を使用する必要がなく、結晶性の酸化チタン粒子をほとんど含まない、シングルナノサイズの非晶質酸化チタン微粒子分散液を製造することができる。
【００２２】
また、上述した製造方法で製造された非晶質酸化チタン微粒子分散液はイソプロピルアルコール特有の臭気を放っておらず、同分散液にはイソプロピルアルコールがほとんど残存していないといえる。これは、第２工程において、過酸化水素水を５回に分けて加えるようにしたので、液温が９０℃程度まで上昇する自己熱反応が５回起こることになり、これに伴い、沸点が８２．６℃のイソプロピルアルコールを確実に追い出すことができたからであると考えられる。従って、上述した製造方法で製造された非晶質酸化チタン微粒子分散液は、時間の経過と共に残存しているイソプロピルアルコールが徐々に排出されることで製品の品質が経時的に変化することがなく、経時的な品質安定性を有しているといえる。
【００２３】
また、上述した製造方法では、第２工程で得られたゲル状物質を分散させるために、アルカリ水溶液としてアンモニア水を使用しているので、水酸化ナトリウム水溶液等を使用する場合のように、金属イオンが残留することもない。
【００２４】
なお、上述した実施例では、第１工程において、チタンテトライソプロポキシドと、イソプロピルアルコールとの混合液体を、純水及びイソプロピルアルコールの混合液体に加えているが、これに限定されるものではなく、チタンテトライソプロポキシドと、イソプロピルアルコールとの混合液体を純水に加えるようにしてもよい。
【００２５】
また、上述した実施例では、第２工程において、過酸化水素水を５回に分けて加えているが、これに現地されるものではなく、イソプロピルアルコールを確実に追い出すことができる回数に適宜設定すればよい。
【００２６】
また、上述した実施例では、第３工程において、アルカリ水溶液としてアンモニア水を使用しているが、これに限定されるものではなく、水酸化ナトリウム水溶液等の種々のアルカリ水溶液を使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、平均粒子径が１０ｎｍ以下の非晶質酸化チタン微粒子分散液を製造する場合に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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