(57)【要約】  本発明の金属酸化物粒子の製造方法は、予熱された金属塩化物含有ガスに、金属塩化物を含まない予熱された第１ガスを第１合流地点で合流させて第１合流ガスとし、第１合流ガスに、金属塩化物を含まない予熱された第２ガスを、第１合流地点よりも下流側に離れた第２合流地点で合流させて第２合流ガスとする工程を含み、金属塩化物含有ガス及び第１ガスの両方とも酸素、水蒸気を含有せず、第２ガスは少なくとも酸素を含有しており、第１ガスの予熱温度を、金属塩化物含有ガスの予熱温度以上の温度として合流させて、予熱された金属塩化物含有ガスを加熱し、第２ガスの予熱温度を、第１合流ガスの温度以上の温度として第１合流ガスと合流させて、第２合流地点から下流側において第１合流ガスを加熱することを特徴とする。
2016114177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管内で、予熱された金属塩化物含有ガスに、前記金属塩化物を含まない予熱された第１ガスを第１合流地点で合流させて第１合流ガスとし、該第１合流ガスに、前記金属塩化物を含まない予熱された第２ガスを、前記第１合流地点よりも下流側に離れた第２合流地点で合流して第２合流ガスとする工程を含む金属酸化物粒子の製造方法であって、
前記金属塩化物含有ガス及び前記第１ガスの両方とも酸素、水蒸気を含有せず、
前記第２ガスは少なくとも酸素を含有しており、
前記第１ガスの予熱温度を、前記金属塩化物含有ガスの予熱温度以上の温度として前記第１ガスを前記第１合流地点で合流させることで、前記第１合流地点から前記第２合流地点までの間（第１ゾーンと呼ぶ）において、予熱された前記金属塩化物含有ガスをさらに加熱し、前記第２ガスの予熱温度を、前記第１合流ガスの温度以上の温度として前記第１合流ガスと合流させることで、前記第２合流地点から下流側において、前記第１合流ガスをさらに加熱することを特徴とする金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項２】
前記金属塩化物が四塩化チタンであり、前記金属酸化物粒子が酸化チタン粒子であることを特徴とする請求項１に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項３】
前記酸化チタン粒子が十面体酸化チタン粒子であることを特徴とする請求項２に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項４】
前記金属塩化物含有ガスの予熱温度が６００℃以上１０００℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項５】
前記第１合流ガスの温度が８００℃以上１０５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項６】
前記第２合流ガスの温度が８００℃以上１１００℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項７】
前記第１ガスの予熱温度が８００℃以上１０５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項８】
前記第２ガスの予熱温度が９００℃以上１１００℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項９】
前記金属塩化物含有ガスが、窒素ガスを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１ガスが、窒素ガス及びアルゴンからなる群から選ばれた１種以上のガスを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２ガスが、酸素ガスとともに、窒素ガス、アルゴン及び水蒸気からなる群から選ばれた１種以上のガスを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１合流ガスに含まれる前記四塩化チタンの濃度を０．１〜２０体積％とすることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１合流ガスが、前記第１ゾーンにおいて滞留する時間を２〜１００ミリ秒とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【請求項１４】
前記第２合流ガスのレイノルズ数を１０〜１００００とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物粒子の製造方法に関するものであり、特に、原料ガス流路を閉塞させずに、長時間金属酸化物粒子を製造する金属酸化物粒子の製造方法に関する。
本発明は、２０１５年１月１４日に、日本に出願された特願２０１５−００５１４９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光触媒の分野で酸化チタン粒子が注目されている。例えば、特許文献１、２及び非特許文献１〜３には、十面体の箱型形状を有し、主としてアナターゼ型結晶からなる酸化チタン粒子（以下、「十面体酸化チタン粒子」と称する。）が開示されている。
特許文献１、２及び非特許文献１、３には、十面体酸化チタン粒子は単位質量当たりの表面積が大きく、結晶性が高い上に内部欠陥も少ないので、光触媒として高い活性を有することが記載されている。また、非特許文献２には、十面体酸化チタン粒子は反応性の高い（００１）面の比率が高く、光触媒として有望であることが記載されている。【０００３】
十面体酸化チタン粒子の製造方法としては、例えば、非特許文献２に記載のフッ酸を用いた水熱反応を利用する方法がある。しかし、フッ酸は、強い酸性を有し、取扱いが困難な物質であることから、これを用いる非特許文献２の製造方法は、工業的な用途には適さない。
特許文献１、２及び非特許文献１、３に記載されている十面体酸化チタン粒子の製造方法は、反応管内に四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）蒸気と酸素（Ｏ２）ガスとを導入した後、これらのガスを反応管の外部から加熱して、下記反応式（１）に示す反応により、酸化チタン粒子ＴｉＯ２を製造する方法である。
ＴｉＣｌ４＋Ｏ２→ＴｉＯ２＋２Ｃｌ２…（１）【０００４】
上記製造方法を用いることにより、反応管の下流側で、酸化チタン粒子を含む粉末生成物を得ることができる。この粉状生成物には、十面体酸化チタン粒子が多く含まれる。
特許文献１、２及び非特許文献１、３に記載されている上記製造方法は、四塩化チタンの熱酸化反応が進行する温度まで原料ガスを急昇温する際に、原料となる四塩化チタンと酸素ガスを反応管の外部から加熱する方式をとっている。そのため、四塩化チタンと酸化性ガスを含む原料ガスの流量が多い場合には、反応管外部の熱源から反応管内の原料ガスに対して、原料ガス中の四塩化チタンが熱酸化反応によって全て消費されるのに必要なだけの熱伝導が確保されず、反応完結せずに、反応ゾーンよりも下流側において未反応四塩化チタンが残存する結果、得られる粉末生成物の収率が低下する問題が生じる。【０００５】
一方、特許文献３に記載されている製造方法は、原料となる四塩化チタンを、予熱された第１ガス、第２ガスと２段階で合流させて加熱することで、原料ガスの流量が多い場合であっても、光触媒活性の高い酸化チタン粒子を、高い収率で製造することができる。
しかし、特許文献３に記載されている製造方法では、予熱された四塩化チタン含有ガス及び予熱された第１ガスの少なくとも一方は酸素を含有しているために、四塩化チタン含有ガスを導入する石英ガラス製第１中空内筒の先端、内表面、外表面、第１ガスを導入する石英ガラス製第２中空内筒の先端、内表面に酸化チタンの固着物、膜状生成物、付着物が初期にはほとんど付かないものの、酸化チタン粒子を長時間生産しようとすると、徐々に蓄積されていき、最終的には原料ガス流路が閉塞して第１中空内筒や第２中空内筒が破損する問題が生じる。
上記、第１中空内筒の先端、内表面、外表面、第１ガスを導入する石英ガラス製第２中空内筒の先端、内表面に蓄積する、固着物、膜状生成物、付着物が原料ガス流路を閉塞させる前に、生産を中断してこれらを冶具等で掻き取ろうとしても、ガラスに強固に固着しているために、ガラスを破損することがしばしば生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１４５９２３号公報
【特許文献２】特開２００６−５２０９９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８４２３５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】草野大輔、寺田佳弘、阿部竜、大谷文章、第９８回触媒討論会（平成１８年９月）、討論会Ａ予稿集、２３４頁
【非特許文献２】Ｈｕａ  Ｇｕｉ  Ｙａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．４５３，ｐ．６３８〜ｐ．６４１
【非特許文献３】Ａｍａｎｏ  Ｆ．ｅｔ  ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，２１，２６０１〜２６０３（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、光触媒活性の高い金属酸化物粒子を、長時間製造する金属酸化物粒子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】
【０００９】
反応管内で、予熱された金属塩化物を含む金属塩化物含有ガスに、この金属塩化物含有ガスの予熱温度以上の温度で予熱された第１ガスを合流させて金属塩化物含有ガスを加熱して、加熱されて金属塩化物含有ガスの予熱温度以上の温度になった合流ガスに、さらにこの合流ガスの温度以上の温度で予熱された第２ガスを合流させることによってさらにガスを加熱する製造方法において、前記金属塩化物含有ガス及び前記第１ガスの両方とも酸素、水蒸気を含有させないことによって光触媒活性の高い金属酸化物粒子を、長時間製造できることを見出して、以下の発明を完成した。【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
（１）反応管内で、予熱された金属塩化物含有ガスに、前記金属塩化物を含まない予熱された第１ガスを第１合流地点で合流させて第１合流ガスとし、該第１合流ガスに、前記金属塩化物を含まない予熱された第２ガスを、前記第１合流地点よりも下流側に離れた第２合流地点で合流させて第２合流ガスとする工程を含む金属酸化物粒子の製造方法であって、前記金属塩化物含有ガス及び前記第１ガスの両方とも酸素、水蒸気を含有せず、前記第２ガスは少なくとも酸素を含有しており、前記第１ガスの予熱温度を、前記金属塩化物含有ガスの予熱温度以上の温度として前記第１ガスを前記第１合流地点で合流させることで、前記第１合流地点から前記第２合流地点までの間（第１ゾーンと呼ぶ）において、予熱された前記金属塩化物含有ガスをさらに加熱し、前記第２ガスの予熱温度を、前記第１合流ガスの温度以上の温度として前記第１合流ガスと合流させることで、前記第２合流地点から下流側において、前記第１合流ガスをさらに加熱することを特徴とする金属酸化物粒子の製造方法。
（２）前記金属塩化物が四塩化チタンであり、前記金属酸化物粒子が酸化チタン粒子であることを特徴とする請求項１に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（３）前記酸化チタン粒子が十面体酸化チタン粒子であることを特徴とする前項（２）に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（４）前記金属塩化物含有ガスの予熱温度が６００℃以上１０００℃以下であることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（５）前記第１合流ガスの温度が８００℃以上１０５０℃以下であることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（６）前記第２合流ガスの温度が８００℃以上１１００℃以下であることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（７）前記第１ガスの予熱温度が８００℃以上１０５０℃以下であることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（８）前記第２ガスの予熱温度が９００℃以上１１００℃以下であることを特徴とする前項（１）〜（７）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（９）前記金属塩化物含有ガスが、窒素ガスを含むことを特徴とする前項（１）〜（８）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（１０）前記第１ガスが、窒素ガス及びアルゴンからなる群から選ばれた１種以上のガスを含むことを特徴とする前項（１）〜（９）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（１１）前記第２ガスが、酸素ガスとともに、窒素ガス、アルゴン及び水蒸気からなる群から選ばれた１種以上のガスを含むことを特徴とする前項（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（１２）前記第１合流ガスに含まれる前記四塩化チタンの濃度を０．１〜２０体積％とすることを特徴とする前項（２）〜（１１）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（１３）前記第１合流ガスが、前記第１ゾーンにおいて滞留する時間を２〜１００ミリ秒とすることを特徴とする前項（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
（１４）前記第２合流ガスのレイノルズ数を１０〜１００００とすることを特徴とする前項（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の金属酸化物粒子の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成によれば、光触媒活性の高い金属酸化物粒子を、長時間製造する金属酸化物粒子の製造方法を提供することができる。【００１２】
本発明の金属酸化物粒子の製造方法は、反応管内で、予熱された金属塩化物含有ガスに、前記金属塩化物を含まない予熱された第１ガスを第１合流地点で合流して第１合流ガスとし、該第１合流ガスに、前記金属塩化物を含まない予熱された第２ガスを前記第１合流地点よりも下流側に離れた第２合流地点で合流して第２合流ガスとする工程を含む金属酸化物粒子の製造方法であって、前記金属塩化物含有ガス及び前記第１ガスの両方とも酸素、水蒸気を含有せず、前記第１ガスの予熱温度を、前記金属塩化物含有ガスの予熱温度以上の温度として前記第１ガスを前記第１合流地点で合流させることで、前記第１合流地点から前記第２合流地点までの間において予熱された前記金属塩化物含有ガスをさらに加熱し、前記第２ガスの予熱温度を、前記第１合流ガスの温度以上の温度として前記第１合流ガスと合流させることで、前記第２合流地点から下流側において前記第１合流ガスをさらに加熱することによって、光触媒活性の高い金属酸化物粒子を、長時間製造することができる。【００１３】
本発明の金属酸化物粒子の製造方法では、前記金属塩化物として四塩化チタンを用い、製造される前記金属酸化物粒子が酸化チタン粒子であることが好ましく、この場合にも、前記金属塩化物含有ガス及び前記第１ガスの両方とも酸素、水蒸気を含有させずに、前記第１ガスの予熱温度を、前記金属塩化物含有ガスの予熱温度以上の温度として前記第１ガスを前記第１合流地点で合流させることで、前記第１合流地点から前記第２合流地点までの間において予熱された前記金属塩化物含有ガスをさらに加熱し、前記第２ガスの予熱温度を、前記第１ガス合流温度以上の温度として前記第１合流ガスと合流させることで、前記第２合流地点から下流側において前記第１合流ガスをさらに加熱することによって、光触媒活性の高い酸化チタン粒子を、長時間製造することができる。【００１４】
本発明の金属酸化物粒子の製造装置は、反応管と、金属塩化物含有ガス、第１のガス及び第２のガスのそれぞれを予熱する予熱部とを具備し、前記反応管は、中空外筒と、該中空外筒の上流側から該中空外筒の途中まで挿入されてなる第２中空内筒と、該第２中空内筒の上流側から該第２中空内筒の途中まで挿入されてなる第１中空内筒とを備え、前記第２中空内筒はその上流側に予熱された前記第１のガスを導入する第１導管を備え、前記中空外筒はその上流側に予熱された前記第２のガスを導入する第２導管を備え、予熱された前記金属塩化物含有ガスは第１中空内筒の上流側から導入され、導入された前記金属塩化物含有ガスは前記第１中空内筒の下流端で予熱された前記第１のガスと合流し、該合流したガスは前記第２中空内筒の下流端で予熱された前記第２のガスとさらに合流することができることによって、光触媒活性の高い金属酸化物粒子を、長時間製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の金属酸化物粒子の製造装置の一例を示す模式図である。
【図２】実施例１の金属酸化物粒子（酸化チタン粒子）の走査型電子顕微鏡写真であって、１００ｋ倍の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した一実施形態である金属酸化物粒子の製造方法及び製造装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために簡潔に模式的に示しており、各構成要素の寸法比率などは実際のものと同じではない。
【００１７】
＜金属酸化物粒子の製造装置＞
図１は、本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法において用いる製造装置の一例を示す模式図である。
図１に示すように、本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法において用いる製造装置１０１は、中空外筒１と、中空外筒１の上流側（上流部）１ａから中空外筒１の途中まで挿入されてなる第２中空内筒５と、第２中空内筒５の上流側５ａから第２中空内筒５の途中まで挿入されてなる第１中空内筒４と、からなる反応管１１を具備するとともに、反応管１１の外部に反応管１１の一部を保温するように断熱材２が配置されて概略構成されている。
【００１８】
＜反応管＞
図１に示すように、反応管１１は、中空外筒１と、第１中空内筒４と、第２中空内筒５を有して構成されている。反応管１１は、例えば、石英などからなる円筒管で構成されている。
第２中空内筒５は、中空外筒１の上流側１ａから途中まで挿入されてなり、その下流端５ｂは、中空外筒１の長手方向で中心付近にあるように配置されている。第１中空内筒４は、第２中空内筒５の上流側５ａから途中まで挿入されてなり、その下流端４ｂは、第２中空内筒５の長手方向で中心付近にあるように配置されている。
【００１９】
＜金属塩化物含有ガス＞
予熱領域（予熱部）Ｘで予熱された金属塩化物含有ガスＧ１は、第１中空内筒４の上流側４ａの第１中空内筒開口部２４に流し込まれる。
図では省略しているが、予熱領域Ｘの上流側には、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）などの金属塩化物を蒸発させるための気化器が設置され、この気化器の上流側には、液体の金属塩化物を気化器に導入するための導入管と、窒素を含むガスを供給するための導入管とが、それぞれバルブを介して気化器と接続されている。気化器は、たとえば温度を１６５℃として、液体の金属塩化物を気化して金属塩化物蒸気とする機能を有している。これにより、金属塩化物蒸気と窒素を含む混合ガスからなる金属塩化物含有ガスＧ１を、予熱領域Ｘに供給できる構成とされている。
【００２０】
金属塩化物含有ガスＧ１は、四塩化チタン等の蒸気を含むガスである。具体的には、この金属塩化物含有ガスＧ１は、四塩化チタン等の蒸気と窒素との混合ガス、四塩化チタン等の蒸気と窒素を含む不活性ガスとの混合ガスを用いることができる。
【００２１】
＜第１ガス＞
第１中空内筒４の下流側４ｂと第２中空内筒５の上流側５ａとの間のリング状開口部２５には、予熱領域（予熱部）Ｙで予熱された第１ガスＧ２が流し込まれる。
【００２２】
第１ガスＧ２は、四塩化チタンなどの金属塩化物や、酸素、水蒸気を含まないガスである。具体的には、この第１ガスＧ２は、窒素、アルゴンなどの不活性ガスなどであり、これらを単独で用いても、混合して用いてもよい。従って、窒素のみからなるガス、アルゴンのみからなるガス、窒素とアルゴンなどの不活性ガスとの混合ガス、などを用いることができる。
【００２３】
＜第２ガス＞
第２中空内筒５の下流側５ｂと中空外筒１の上流側１ａとの間のリング状開口部２６には、予熱領域（予熱部）Ｚで予熱された第２ガスＧ３が流し込まれる。
【００２４】
第２ガスＧ３は、四塩化チタンなどの金属塩化物を含まないガスである。具体的には、第２ガスＧ３は、少なくとも酸素（Ｏ２）を含有している。また、第２ガスＧ３は、酸素とともに、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、水蒸気及びオゾン（Ｏ３）、あるいはこれらの混合物を含有していてもよい。従って、第２ガスＧ３は、酸素のみの状態、窒素やアルゴンなどの不活性ガスと酸素との混合ガスの状態、水蒸気と酸素との混合ガスの状態、不活性ガスと水蒸気と酸素との混合ガスの状態などをとり得る。なお、不活性ガスと酸素との混合ガスとして、空気を用いてもよい。
【００２５】
第１中空内筒４と第２中空内筒５とは、同軸構造とすることが好ましい。これにより、金属塩化物含有ガスＧ１を中心軸側に集めることができ、第２中空内筒５の内壁面への四塩化チタン蒸気の拡散を抑制して、第２中空内筒５の内壁面に固着する膜状生成物（副生物）の発生を抑制することができる。
【００２６】
また、第２中空内筒５と中空外筒１とも、同軸構造とすることが好ましい。これにより、中空外筒１の内壁面への四塩化チタン蒸気の拡散を抑制して、第１中空外筒１の内壁面に固着する膜状生成物（副生物）の発生を抑制することができる。
【００２７】
＜断熱材＞
図１に示すように、反応管１１の外部には、反応管内のガスの保温用に断熱材２が配置されている。断熱剤としては通常のセラミックファイバを用いる。
【００２８】
＜第１合流地点＞
金属塩化物含有ガスＧ１と第１ガスＧ２は第１中空内筒４の下流端４ｂで合流する。この両者の合流地点を第１合流地点という。
【００２９】
＜第１合流ガス＞
第１合流地点で合流したガスを第１合流ガスという。
【００３０】
＜第２合流地点＞
第１合流ガスと第２ガスＧ３は第２中空内筒５の下流端５ｂで合流する。この両者の合流地点を第２合流地点という。
【００３１】
＜第２合流ガス＞
第２合流地点で合流したガスを第２合流ガスという。
【００３２】
＜第１ゾーン＞
第１合流地点（第１中空内筒４の下流端４ｂ）から第２合流地点（第２中空内筒５の下流端５ｂ）までの間の、第１合流ガスが通過する領域を第１ゾーンという。
【００３３】
＜第２反応ゾーン＞
第２合流地点（第２中空内筒５の下流端５ｂ）から断熱材２の下流端までの間の、第２合流ガスが通過する領域を第２反応ゾーンという。第２反応ゾーンにおいて、第２合流ガス中の四塩化チタン蒸気が酸化反応により消費される。
【００３４】
＜予熱領域＞
本発明の実施形態に係る金属酸化物粒子の製造装置１０１には、３つの予熱領域Ｘ、Ｙ、Ｚが設けられている。
【００３５】
予熱領域Ｘ、Ｙ、Ｚは、各々のガス流路の外部に電気ヒーター（図示略）などが配置されて構成される。予熱領域Ｘ、Ｙ、Ｚにおいて、金属塩化物含有ガスＧ１、第１ガスＧ２、第２ガスＧ３をそれぞれ所定の予熱温度とする。
【００３６】
予熱領域Ｘの予熱温度（金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度）は、６００℃以上１０００℃以下の温度範囲とすることが好ましく、６５０℃以上９５０℃以下の温度範囲とすることがより好ましく、さらに好ましくは、８００℃以上９５０℃以下の温度範囲とすることが好ましい。
予熱領域Ｘの予熱温度の範囲を６００℃未満の範囲とすることにより、最終的に得られる粉末生成物の光触媒活性が低下する。また、予熱領域Ｘの予熱温度の範囲を１０００℃以上の範囲とすることによっても、ルチル比率が高まり、十面体比率が下がる結果、最終的に得られる粉末生成物の光触媒活性が低下する。
予熱領域Ｘの予熱温度の範囲を６００℃以上１０００℃以下とすることにより、最終的に得られる粉末生成物中の十面体酸化チタン粒子の比率が高まり、その結果、高い光触媒活性を有する十面体酸化チタン粒子が得られる。
【００３７】
予熱領域Ｙの予熱温度（第１ガスＧ２の予熱温度）は、予熱領域Ｘの予熱温度（金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度）以上の温度として、８００℃以上１０５０℃以下の範囲とすることが好ましく、８５０℃以上１０５０℃以下の温度範囲とすることがより好ましい。
【００３８】
第１ガスＧ２の予熱温度を金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度以上の温度として合流させ、第１ゾーンにおいて、予熱領域Ｘで予熱された金属塩化物含有ガスＧ１をさらに加熱することによって、最終的に得られる粉末生成物中の十面体酸化チタン粒子の比率が高く、光触媒活性が高まる。逆に、第１ガスＧ２の予熱温度を金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度より低い温度とすると、最終的に得られる粉末生成物中の十面体酸化チタン粒子の比率が低く、光触媒活性が低下する。
【００３９】
予熱領域Ｙの予熱温度が８００℃未満の温度範囲だと、得られる粉末生成物の十面体酸化チタン粒子の比率が低く、光触媒活性が低い。予熱領域Ｙの予熱温度が１０５０℃より高い温度範囲だと、得られる粉末生成物のルチル比率が高くなり、十面体酸化チタン粒子の比率が低く、光触媒活性が低下する。第１ガスＧ２の予熱温度を金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度以上として、８００℃以上１０５０℃以下の温度範囲とすることにより、最終的に得られる粉末生成物中のルチル比率が低くなり、十面体酸化チタン粒子の比率が高まり、その結果、高い光触媒活性を有する十面体酸化チタン粒子が得られる。
【００４０】
予熱領域Ｚの予熱温度（第２ガスＧ３の予熱温度）は、予熱領域Ｙの予熱温度（第１ガスＧ２の予熱温度）以上の温度として、９００℃以上１１００℃以下の温度範囲とすることが好ましく、９５０℃以上１０５０℃以下の温度範囲とすることがさらに好ましい。第２ガスＧ３の予熱温度を第１合流ガス温度以上の温度として、第２合流地点において両者を合流させ、第２反応ゾーンにおいて、第１合流ガスをさらに加熱することによって、十面体比率が高く、高い光触媒活性の粒子を得ることができる。
【００４１】
予熱領域Ｚの予熱温度が９００℃より低い温度範囲だと、第２合流ガスの温度、すなわち、第２反応ゾーンの温度が低くなり、第２反応ゾーンで反応完結せずに、得られる粉末生成物の収率が低下する場合が生じる。予熱領域Ｚの予熱温度が１１００℃より高い温度範囲だと、最終的に得られる粉末生成物中のルチル比率が高くなり、十面体酸化チタン粒子の比率が低く、その結果、光触媒活性が低下する。
【００４２】
＜第１合流ガス温度＞
反応管１１において、第１合流地点（第１中空内筒４の下流端４ｂ）から第２合流地点（第２中空内筒５の下流端５ｂ）までの間には、第１ゾーンＢが設けられている。第１ゾーンＢは、予熱された金属塩化物含有ガスＧ１と予熱された第１ガスＧ２が合流して第１合流ガスが形成され、第２ガスＧ３が合流されるまで第１合流ガスが流れる領域である。
第１合流ガス温度は、８００℃以上１０５０℃以下の温度範囲とすることが好ましく、８５０℃以上１０００℃以下とすることがより好ましく、さらに好ましくは９００℃以上１０００℃以下とすることが好ましい。第１合流ガス温度を８００℃以上１０５０℃以下の温度範囲とすることにより、最終的に得られる粉末生成物中の十面体酸化チタン粒子の比率が高まり、高い光触媒活性が得られる。
【００４３】
第１合流ガス温度が８００℃未満の場合には、最終的に得られる粉末生成物中の十面体酸化チタン粒子の比率が低下し、光触媒活性が低下する。第２合流ガス温度が１０５０℃より高い温度の場合には、最終的に得られる粉末生成物のルチル比率が高くなり、光触媒活性が低下する。
【００４４】
第１合流ガス温度Ｔ１［℃］の算出方法について、金属塩化物含有ガスＧ１として四塩化チタンと窒素、第１ガスＧ２として窒素、第２ガスＧ３として酸素を用いた場合を例として説明する。
Ｔ１＝Ｑ１／Ｃ１、
Ｑ１＝ＱＲ，Ｔ＋ＱＲ，Ｎ＋Ｑ１Ｇ，Ｎ、
ＱＲ，Ｔ＝ＧＲ、Ｔ×ＣｐＴ×ＴＲ、
ＱＲ，Ｎ＝ＧＲ，Ｎ×ＣｐＮ×ＴＲ、
Ｑ１Ｇ，Ｎ＝Ｇ１Ｇ，Ｎ×ＣｐＮ×Ｔ１Ｇ、
Ｃ１＝ＧＲ、Ｔ×ＣｐＴ＋ＧＲ、Ｎ×ＣｐＮ＋Ｇ１Ｇ，Ｎ×ＣｐＮ、という式で計算する。
ここで、Ｑ１は金属塩化物含有ガスＧ１と第１ガスＧ２による第１合流地点への持ち込み熱量の合計量［ｋｃａｌ］、Ｃ１は第１合流ガスの熱容量［ｋｃａｌ／℃］、ＱＲ，Ｔは金属塩化物含有ガスＧ１中の四塩化チタンによる第１合流地点への持ち込み熱量［ｋｃａｌ］、ＱＲ，Ｎは金属塩化物含有ガスＧ１中の窒素による第１合流地点への持ち込み熱量［ｋｃａｌ］、Ｑ１Ｇ，Ｎは第１ガスＧ２中の窒素による第１合流地点への持ち込み熱量［ｋｃａｌ］、ＧＲ、Ｔは金属塩化物含有ガスＧ１中の四塩化チタンの質量流量［ｋｇ／ｈ］、ＣｐＴは四塩化チタンの比熱［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、ＴＲは金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度、ＧＲ、Ｎは金属塩化物含有ガスＧ１中の窒素の質量流量［ｋｇ／ｈ］、ＣｐＮは窒素の比熱［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、Ｇ１Ｇ，Ｎは第１ガスＧ２中の窒素の質量流量［ｋｇ／ｈ］、ＣｐＮは窒素の比熱［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、Ｔ１Ｇは第１ガスＧ２の予熱温度［℃］である。ＣｐＴ＝０．６［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、ＣｐＮ＝１．２［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］として計算を行った。
【００４５】
＜第２合流ガス温度＞
反応管１１において、第２中空内筒５の下流端５ｂから断熱材２の下流端までの間には、第２反応ゾーンＡが設けられている。第２反応ゾーンＡは第１合流ガスと予熱された第２ガスＧ３が合流して第２合流ガスが形成され、第２合流ガスが流れる領域であって、本実施形態では中空外筒１の外側に断熱材２が巻きつけられた領域であり、断熱材を巻きつけることにより、第２反応ゾーンＡにおいて反応管１１内のガスを保温する。第２合流ガス温度は、８００℃以上１１００℃以下の温度範囲とすることが好ましく、８００℃以上１０５０℃以下の温度範囲とすることがより好ましく、８５０℃以上１０５０℃以下の温度範囲とすることが更に好ましい。第２合流ガス温度を８００℃以上１１００℃以下の温度範囲とすることにより、最終的に得られる粉末生成物中の十面体酸化チタン粒子の比率が高まり、高い光触媒活性が得られる。
【００４６】
第１合流ガス温度が８００℃未満の場合には、最終的に得られる粉末生成物中の十面体酸化チタン粒子の比率が低下し、光触媒活性が低下する。第２合流ガス温度が１１００℃より高い温度の場合には、最終的に得られる粉末生成物のルチル比率が高くなり、光触媒活性が低下する。
【００４７】
第２合流ガス温度Ｔ２［℃］の算出方法について、金属塩化物含有ガスＧ１として四塩化チタンと窒素を用い、第１ガスＧ２として窒素を用い、第２ガスＧ３として酸素を用いた場合を例に挙げて説明する。
Ｔ２＝Ｑ２／Ｃ２、
Ｑ２＝Ｑ１，Ｔ＋Ｑ１，Ｎ＋Ｑ２Ｇ，Ｏ、
Ｑ１，Ｔ＝Ｇ１、Ｔ×ＣｐＴ×Ｔ１、
Ｑ１，Ｎ＝Ｇ１，Ｎ×ＣｐＮ×Ｔ１、
Ｑ２Ｇ，Ｏ＝Ｇ２Ｇ，Ｏ×ＣｐＯ×Ｔ２Ｇ、
Ｃ２＝Ｇ１、Ｔ×ＣｐＴ＋Ｇ１、Ｎ×ＣｐＮ＋Ｇ２Ｇ，Ｏ×ＣｐＯ、という式で計算する。
ここで、Ｑ２は第１合流ガスと第２ガスＧ３による第２合流地点への持ち込み熱量の合計量［ｋｃａｌ］、Ｃ２は第２合流ガスの熱容量［ｋｃａｌ／℃］、Ｑ１，Ｔは第１合流ガス中の四塩化チタンによる第２合流地点への持ち込み熱量［ｋｃａｌ］、Ｑ１，Ｎは第１合流ガス中の窒素による第２合流地点への持ち込み熱量［ｋｃａｌ］、Ｑ２Ｇ，Ｏは第２ガスＧ３中の酸素による第２合流地点への持ち込み熱量［ｋｃａｌ］、Ｇ１、Ｔは第１合流ガス中の四塩化チタンの質量流量［ｋｇ／ｈ］、Ｇ１、Ｎは第１合流ガス中の窒素の質量流量［ｋｇ／ｈ］、Ｇ２Ｇ，Ｏは第２ガスＧ３中の酸素の質量流量［ｋｇ／ｈ］、Ｔ２Ｇは第２ガスＧ３の予熱温度［℃］である。ＣｐＴ＝０．６０［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、ＣｐＯ＝１．１［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、ＣｐＮ＝１．２［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］として計算を行った。
【００４８】
＜生成物回収部＞
中空外筒１の下流側１ｂには、排出管６を介して金属酸化物粒子などの生成物を回収する生成物回収部３が接続されている。生成物回収部３はバグフィルターなどからなり、生成した金属酸化物粒子を回収できる。
なお、生成物回収部３の下流側には、排気ポンプ３ａと圧力調整バルブ３ｂとが接続されている。通常、生成物回収部３に生成物がたまり、フィルターが目詰まりするにつれて、反応管１１の内部の圧力が上昇する。排気ポンプ３ａにより吸引することによって、この圧力上昇を押さえることができ、常圧付近で金属酸化物への酸化反応させることができる。なお、この際、圧力調整バルブ３ｂを調整して、排気ポンプ３ａの吸引力を調節することが好ましい。これにより、金属酸化物粒子をより効率的に生成することができる。
【００４９】
金属塩化物として四塩化チタンを用いた場合には、生成物回収部３で回収される金属酸化物粒子は、十面体酸化チタン粒子もしくはそれ以外の酸化チタン粒子となる。十面体酸化チタン粒子とは、特許文献１の定義と同様に、十面体の箱型形状を有する酸化チタン粒子を意味する。
また、十面体酸化チタン粒子以外の酸化チタン粒子とは、本実施形態の製造方法で得られた酸化チタン粒子のうち、上記の十面体酸化チタン粒子として定義されないものを意味する。
【００５０】
＜金属酸化物粒子の製造方法＞
次に、本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法について、図１に示した金属酸化物粒子の製造装置１０１を用いて説明する。
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、金属塩化物を含む金属塩化物含有ガスＧ１と、前記金属塩化物を含まない第１ガスＧ２と、前記金属塩化物を含まない第２ガスＧ３とをそれぞれ予熱する工程（以下、予熱工程という。）と、前記金属塩化物含有ガスＧ１と前記第１ガスＧ２とを合流して第１合流ガスを形成させて、前記第１合流ガスと前記第２ガスＧ３を合流して第２合流ガスを形成させて第２反応ゾーンで前記金属塩化物を反応させる工程）と、を有する。
以下、金属塩化物として四塩化チタンを用い、金属酸化物粒子として酸化チタンを生成する場合について説明する。
【００５１】
＜予熱工程＞
予熱領域Ｘで一定の予熱温度で予熱された金属塩化物含有ガスＧ１が第１中空内筒４の上流側４ａから流し込まれる。
【００５２】
予熱領域Ｙで一定の予熱温度で予熱された窒素からなる混合ガス（第１ガスＧ２）が第１中空内筒と第２中空内筒の間のリング状開口部２５に流し込まれる。
【００５３】
予熱領域Ｚで一定の予熱温度で予熱された酸素、窒素及び水蒸気からなる混合ガス（第２ガスＧ３）が第２中空内筒と中空外筒１の間のリング状開口部２６に流し込まれる。
【００５４】
第１中空内筒４の下流端４ｂから噴出された金属塩化物含有ガスＧ１は、リング状開口部２５から噴出された第１ガスＧ２と、第１中空内筒４の下流端４ｂで合流して第１合流ガスを形成する。つまり、第１中空内筒４の下流端４ｂが合流地点（第１合流地点）となる。
【００５５】
＜反応工程＞
第２反応ゾーンＡでは、第２合流ガス温度にて、反応式（１）の酸化反応が進行し、四塩化チタンを酸化チタンへと変える。第２反応ゾーンＡを第２合流ガスが通過すると合流ガス中の金属酸化物は急冷却されて、酸化チタン粒子からなる粉末生成物を生成する。
【００５６】
第２合流ガスが、第２反応ゾーンＡに滞留する時間の範囲としては、３００ミリ秒未満が好ましく、より好ましくは２００ミリ秒未満、さらに好ましくは１５０ミリ秒未満である。断熱材２の反応管軸方向の距離が長くなり、第２合流ガスが、保温領域である第２反応ゾーンＡに滞留する時間が３００ミリ秒以上となると粒子間の凝集が起こり、比表面積が低下し、得られる粉末生成物の光触媒活性が低下する。
第２合流ガスが第２反応ゾーンに滞留する時間ｔ２の算出方法を示す。ｔ２＝Ｌ２／Ｖｅ２、Ｔ２、Ｖｅ２、Ｔ２＝Ｖｏ２、Ｔ２／Ｓ２Ｒ、Ｖｏ２、Ｔ２＝Ｖｏ２、０℃×（２７３．１５＋Ｔ２）／２７３．１５、Ｖｏ２、０℃＝Ｖｏ１、０℃＋Ｖｏ２Ｇ、０℃、Ｖｏ１、０℃＝ＶｏＲ、０℃＋Ｖｏ１Ｇ、０℃という式で計算する。
ここで、Ｌ２は第２反応ゾーンの反応管軸方向の長さ［ｍ］、Ｖｅ２、Ｔ２は第２合流ガスの線速度の第２合流ガス温度換算値［ｍ／ｓ］、Ｖｏ２、Ｔ２は第２合流ガス流量の第２合流ガス温度換算値［ｍ３／ｓ］、Ｓ２Ｒは、第２反応ゾーンの断面積［ｍ２］、Ｖｏ２、０℃は、第２合流ガス流量の０℃換算値、Ｔ２は、第２合流ガス温度、Ｖｏ１、０℃は、第１合流ガス流量の０℃換算値、Ｖｏ２Ｇ、０℃は、第２ガスＧ３流量の０℃換算値、ＶｏＲ、０℃は金属塩化物含有ガスＧ１流量の０℃換算値、Ｖｏ１Ｇ、０℃は第１ガスＧ２流量の０℃換算値である。
【００５７】
断熱材２の下流側において粒子間の凝集を抑制するために、反応管内のガスを効果的に冷却することが望ましい。その方法としては、反応管壁面からの自然放熱、反応管外部からの冷却エア吹き付け、冷却エアの反応管内への導入などの方法がある。
【００５８】
［四塩化チタンの濃度］
第１中空内筒４の下流端４ｂから第２中空内筒５の下流端４ｂまでの領域２７で、第１合流地点で金属塩化物含有ガスＧ１と第１ガスＧ２が合流して形成される第１合流ガス中の四塩化チタンの濃度は、０．１〜２０体積％とすることが好ましく、０．５〜１０体積％とすることがより好ましく、０．５〜５体積％とすることが更に好ましい。第１合流ガス中の四塩化チタンの濃度を上記範囲内とすることにより、高い光触媒活性を有する十面体酸化チタン粒子が得られる。
【００５９】
また、上記領域２７で、第１ゾーンを流れる第１合流ガス中の四塩化チタン濃度が低いほど、最終的に得られる粉末生成物を構成する酸化チタン粒子の一次粒子径が小さくなり、比表面積が増大する。第１ゾーンを流れる第１合流ガス中の四塩化チタン濃度を上記範囲内とすることにより、高い光触媒活性を有する粉末生成物が得られる。
【００６０】
［滞留時間］
第１合流ガスが第１ゾーンに滞留する時間（以下、「滞留時間」という。）は、２〜１００ミリ秒の範囲内であることが好ましく、２〜７５ミリ秒の範囲内であることがより好ましく、２０〜５０ミリ秒の範囲内であることが更に好ましい。
【００６１】
第２合流地点を第１合流地点の下流側に離して設置することで、第１ゾーンが設置され、第１合流ガスが第１ゾーンに滞留する時間が生じる。
このとき、微量の第２ガス（第２支燃ガス）が逆流する。そのため、前記滞留時間が１００ミリ秒を越える場合には、第１ゾーンにおいて第２中空内筒内壁面（特に下流端５ｂの縁）に酸化チタン固着物や膜状生成物、付着物が生成しやすくなり、最終的に得られる粉末生成物の収率が低下したり、流路が閉塞し、石英ガラスが破損する。またルチル比率が増えて光触媒活性が低下する。
逆に、前記滞留時間が２ミリ秒未満の場合には、第１中空内筒石英管の先端や周囲に酸化チタン固着物が若干生成しやすくなり、最終的に流路が閉塞し、石英ガラスが破損する。ルチル比率は低下するものの、最終的に得られる酸化チタン粒子の光触媒活性が低下する。
【００６２】
第１合流ガスが第１ゾーンに滞留する時間を２〜１００ミリ秒の範囲内とすることによって、第１、第２中空内筒石英管への酸化チタン固着物や膜上生成物、付着物が発生せず、９５％以上の高収率で長時間の生産が可能である。
また、最終的に得られる酸化チタン粒子のルチル比率が低く、粉末生成物中の十面体酸化チタン粒子の比率が高まり、光触媒活性が高まる。
【００６３】
第１合流ガスが第１ゾーンに滞留する時間ｔ１の算出方法を示す。ｔ１＝Ｌ１／Ｖｅ１、Ｔ１、Ｖｅ１、Ｔ１＝Ｖｏ１、Ｔ１／Ｓ１Ｇ、Ｖｏ１、Ｔ１＝Ｖｏ１、０℃×（２７３．１５＋Ｔ１）／２７３．１５、Ｖｏ１、０℃＝ＶｏＲ、０℃＋Ｖｏ１Ｇ、０℃という式で計算する。
ここで、Ｌ１は第１ゾーンの反応管軸方向の長さ［ｍ］、Ｖｅ１、Ｔ１は第１合流ガスの線速度の第１合流ガス温度換算値［ｍ／ｓ］、Ｖｏ１、Ｔ１は第１合流ガス流量の第１合流ガス温度換算値［ｍ３／ｓ］、Ｓ１Ｇは、第１ゾーンの断面積［ｍ２］、Ｖｏ１、０℃は、第１合流ガス流量の０℃換算値、Ｔ１は、第１合流ガス温度、ＶｏＲ、０℃は、金属塩化物含有ガスＧ１流量の０℃換算値、Ｖｏ１Ｇ、０℃は、第１ガスＧ２流量の０℃換算値である。
【００６４】
［レイノルズ数］
第２合流ガスのレイノルズ数は、１０〜１００００の範囲であることが好ましく、１０００〜４０００の範囲であることがより好ましく、２１００〜３０００の範囲であることが更に好ましい。
レイノルズ数が１００００を越える場合には、合流ガスの乱流状態が顕著になり、反応管１１の中心軸付近から内壁面側への四塩化チタン蒸気の拡散を抑制する酸化性ガスの効果が失われ、反応管１１の内壁面への膜状生成物の固着量が増える。第２合流ガスのレイノルズ数が１０未満となり、層流で微小流量条件の場合、または１００００を越える顕著な乱流条件となる場合には、粉末生成物中の十面体粒子の比率が低下し、光触媒活性も低下する。第２合流ガスのレイノルズ数を１０〜１００００の範囲内とすることにより、粉末生成物中の十面体粒子の比率が高まり、光触媒活性が高まる。
【００６５】
レイノルズ数Ｒｅは、Ｒｅ＝Ｄ×ｕ×ρ／μという式で計算する。ここで、Ｄは中空外筒１の内径（ｍ）であり、ｕは線速度（ｍ／ｓ）であり、ρは密度（ｋｇ／ｍ３）であり、μは粘度［ｋｇ／（ｍ×ｓ）］である。
本実施形態では、中空外筒１の内径Ｄの値として１２６（ｍｍ）を用いる。また、ｕの値としては、第２反応ゾーンにおける反応後の合流ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）の線速度（第２合流ガス温度換算値）を用いる。ρの値としては、反応後の合流ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２）の密度（第２合流ガス温度換算値）を用いる。さらに、μの値としては、反応後の合流ガスの粘度（第２合流ガス温度換算値）を用いる。
【００６６】
［合流ガスの線速度ｕ］
第２反応ゾーンにおける反応後の合流ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２＋Ｎ２）の線速度ｕの値として、第２合流ガス（ＴｉＣｌ４＋Ｏ２＋Ｎ２）の線速度ｕ（第２合流ガス温度換算値）を用いることができる。
先に記載した反応式（１）の反応により、金属塩化物含有ガスＧ１に含有させたＴｉＣｌ４がすべて消費された場合には、ＴｉＣｌ４の２倍の（流）量のＣｌ２が生成するとともに、Ｏ２はＴｉＣｌ４の分だけ消費されて、Ｏ２流量が減少する。しかし、生成するＴｉＯ２は粒子でありガスではないので結局、この反応前後で流れる気体全体の流量は変わらないからである。
【００６７】
［合流ガスの密度ρ］
第２反応ゾーンで反応後の合流ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２＋Ｎ２）の密度ρの値を計算するために、単位時間当たりに流れる反応後の合流ガスの流量（すなわち、第２合流ガスの流量）を用いる。
まず、第２反応ゾーンにおける反応後の合流ガスの流量を第２合流ガス温度で換算した流量をＸ２Ｔ（ｍ３／ｈ）とする。反応後の合流ガスの流量Ｘ２Ｔ（ｍ３／ｈ）の標準状態（０℃、１ａｔｍ）における流量を用いて、合流ガスの質量流量Ｙ０℃，１ａｔｍ（ｋｇ／ｈ）が求まる。このとき、第２反応ゾーンおける反応後の合流ガスの密度ρ＝Ｙ０℃，１ａｔｍ（ｋｇ）／Ｘ２Ｔ（ｍ３）となる。
【００６８】
第２反応ゾーンにおける反応後の合流ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２＋Ｎ２）の粘度μの計算には、μ＝ｅｘｐ｛ａ＋ｂ×ｌｎ（ｔ＋２７３）｝という算出式を用いる。上記算出式において、ｔは温度（℃）であり、ここでは第２合流ガス温度である。また、ａ、ｂは使用するガスの種類によって決まる定数であり、Ｃｌ２についてはａ＝０．０１５、ｂ＝０．８６４であり、Ｏ２についてはａ＝１．２８９、ｂ＝０．７１１でありＮ２についてはａ＝１．３８８、ｂ＝０．６６８という値である。なお、ａ、ｂのこれらの値は、すでに既知となっているｔとμの組み合わせから、ａとｂの連立方程式を解いて得た値である。
【００６９】
以下の式により、反応後の合流ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２＋Ｎ２）の粘度μを平均化して、反応後の合流ガスの粘度μ（第２合流ガス温度換算）を求める。
反応後の合流ガスの粘度μ（第２合流ガス温度換算値）＝｛（Ｃｌ２流量の第２合流ガス温度換算値）×（第２合流ガス温度換算のＣｌ２の粘度）＋（Ｏ２流量の第２合流ガス温度換算値）×（第２合流ガス温度換算のＯ２の粘度）＋（Ｎ２流量の第２合流ガス温度換算値）×（第２合流ガス温度換算のＮ２の粘度）｝／｛反応後の合流ガス（Ｃｌ２＋Ｏ２＋Ｎ２）の流量｝
【００７０】
以上、金属酸化物粒子として酸化チタン粒子を例として説明したが、これに限られるものではなく、たとえば、前記金属酸化物粒子は、酸化ケイ素粒子、酸化スズ粒子などでもよい。これらの金属酸化物粒子を製造する場合には、それぞれ四塩化ケイ素蒸気及び四塩化スズ蒸気を含む金属塩化物含有ガスを使用する。
【００７１】
なお、金属酸化物粒子として酸化チタン粒子を生成する場合には、金属塩化物含有ガスとして四塩化チタンの蒸気と窒素とからなる混合ガスを用い、第１ガスとして窒素ガスを、第２ガスＧ３として酸素ガスを用いるのが最も好ましい。この組み合わせを用いることにより、高い光触媒活性を持つ粒子を長時間生産することが可能となる。
【００７２】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法によれば、光触媒活性の高い金属酸化物粒子を、長時間製造することができる。特に、金属塩化物として四塩化チタンを用い、金属酸化物粒子として酸化チタン粒子を製造する場合に、その効果が顕著となる。
【００７３】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、酸化チタン粒子が十面体酸化チタン粒子である構成なので、光触媒活性の高い金属酸化物粒子を、長時間製造することができる。
【００７４】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度が６００℃以上１０００℃以下である構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００７５】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第１合流ガスの温度が８００℃以上１０５０℃以下である構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００７６】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第２合流ガスの温度が８００℃以上１１００℃以下である構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００７７】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第１ガスＧ２の予熱温度が８００℃以上１０５０℃以下である構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００７８】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第２ガスＧ３の予熱温度が８００℃以上１１００℃以下である構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００７９】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、金属塩化物含有ガスＧ１が、窒素ガスを含むことを特徴とする構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００８０】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第１ガスＧ２が、窒素ガス、アルゴンからなる群から選ばれた１種以上のガスを含む構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００８１】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第２ガスＧ３が、酸素ガス、窒素ガス、アルゴン及び水蒸気からなる群から選ばれた１種以上のガスを含む構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００８２】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第１合流ガスに含まれる前記四塩化チタンの濃度を０．１〜２０体積％とする構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００８３】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第１合流ガスが前記第１ゾーンに滞留する時間を２〜１００ミリ秒とする構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００８４】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造方法は、第２合流ガスのレイノルズ数を１０〜１００００とする構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【００８５】
本発明の実施形態である金属酸化物粒子の製造装置は、反応管１１と、金属塩化物含有ガスＧ１、第１のガス及び第２のガスのそれぞれを予熱する予熱部Ｘ，Ｙ，Ｚとを具備し、前記反応管１１は、中空外筒１と、該中空外筒１の上流側１ａから該中空外筒１の途中まで挿入されてなる第２中空内筒５と、該第２中空内筒５の上流側５ａから該第２中空内筒５の途中まで挿入されてなる第１中空内筒４とからなり、前記第２中空内筒５はその上流側５ａに予熱された前記第１のガスを導入する第１導管１５を備え、前記中空外筒１はその上流側１ａに予熱された前記第２のガスを導入する第２導管１６を備え、予熱された前記金属塩化物含有ガスＧ１は第１中空内筒４の上流側４ａから導入され、導入された前記金属塩化物含有ガスＧ１は前記第１中空内筒４の下流端４ｂで予熱された前記第１のガスと合流し、該合流したガスは前記第２中空内筒５の下流端５ｂで予熱された前記第２のガスとさらに合流することができる構成なので、高い光触媒活性を有する金属酸化物粒子を長時間製造することができる。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。【００８７】
（実施例１）
＜装置準備＞
まず、中空外筒１としては内径１２６．０ｍｍの石英管を使用し、第１中空内筒４としては外径２７．０ｍｍ、内径２１．０ｍｍ、厚み３．０ｍｍの石英管を使用し、第２中空内筒５としては、外径６１．０ｍｍ、内径５５．０ｍｍ、厚み３．０ｍｍの石英管を使用し、中空外筒１と第１中空内筒４と第２中空内筒５とが同軸となるように配置して反応管１１を作製した。【００８８】
次に、反応管１１の一部に断熱材（セラミックファイバ）２を５０ｃｍ巻きつけて、第２反応ゾーンＡを設定した。断熱材２の下流側においては、反応管１１内のガスの温度が、反応管１１外への放熱により低下する。このため、断熱材の長さを設定することで第２反応ゾーンＡの長さを設定した。
次に、第２中空内筒５の下流端５ｂが第２反応ゾーンＡの上流端の位置となるように、第２中空内筒５を配置した。第２中空内筒５の下流端５ｂよりも上流であって、中空外筒１の上流側１ａに、予熱領域Ｚで電気ヒーターによって予熱された第２ガスＧ３が導入されるようにした。
次に、第１中空内筒４の下流端４ｂが第２中空内筒の下流端５ｂよりも上流の位置となるように、第１中空内筒４を配置した。第１中空内筒４の下流端４ｂよりも上流であって、第２中空内筒５の上流側５ａに、予熱領域Ｙで電気ヒーターによって予熱された第１ガスＧ２が導入されるようにした。第１中空内筒４の上流側４ａに、予熱領域Ｘで電気ヒーターによって予熱された金属塩化物含有ガスＧ１が導入されるようにした。第１ゾーンＢの長さは１４．０ｃｍとした。第２反応ゾーンＡの長さは５０．０ｃｍとした。
以上のようにして、図１に示す金属酸化物粒子の製造装置１０１を準備した。【００８９】
＜製造工程＞
次に、窒素（Ｎ２）ガスからなる第１ガスＧ２を、電気ヒーターによって１０１０℃に保温した予熱領域Ｙを通過させて１０１０℃とした後、第２中空内筒５の上流側５ａから導入した。なお、第１ガスＧ２の流量は、６．５Ｎｍ３／ｈとした。
次に、酸素（Ｏ２）ガスからなる第２ガスＧ３を、電気ヒーターによって１０３０℃に保温した予熱領域Ｚを通過させて１０３０℃とした後、中空外筒１の上流側１ａから導入した。なお、第２ガスＧ３の流量は、３２Ｎｍ３／ｈとした。
次に、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）と窒素（Ｎ２）ガスからなる金属塩化物含有ガスＧ１を、電気ヒーターによって８８０℃に保温した予熱領域Ｘを通過させて８８０℃とした後、第１中空内筒４の上流側４ａから導入した。なお、金属塩化物含有ガスＧ１の流量は、１．３Ｎｍ３／ｈとした。
金属塩化物含有ガスＧ１と第１ガスＧ２と第２ガスＧ３の合計流量（原料ガス流量）は、３９．８Ｎｍ３／ｈとした。【００９０】
第１合流ガスの第１ゾーンＢでの滞留時間を３２ミリ秒とした。第２合流ガスの第２反応ゾーンＡでの滞留時間を１１８ミリ秒とした。また、第１ゾーンＢにおける第１合流ガス中の四塩化チタンの濃度は３．８体積％（ｖｏｌ％）とした。第１合流ガス温度は９７９℃とした。第２合流ガス温度は１０２０℃とした。また、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数は２８００とした。
なお、このレイノルズ数は第２中空内筒５の下流端５ｂより下流側において第２合流ガスが１０２０℃になっていると仮定した場合の値である。また、第１ゾーンにおける滞留時間は第１中空内筒４の下流端４ｂより下流側において第１合流ガスが９７９℃になっていると仮定した場合の値である。第２反応ゾーンにおける滞留時間は第２中空内筒５の下流端５ｂより下流側において第２合流ガスが１０２０℃になっていると仮定し、第２合流ガスが、第２中空内筒５の下流端５ｂから断熱材２の下流端に到達するまでの滞留時間を算出した値である。
最後に、生成物回収部３で粉末生成物からなる金属酸化物粒子（実施例１）を回収した。【００９１】
＜特性評価＞
以下のようにして、金属酸化物粒子（実施例１）の特性評価を行った。
まず、原料に対する粉末生成物の収率は９７％であった。また、得られた粉末生成物は酸化チタン粒子であった。
「粉末生成物の収率」とは、使用した四塩化チタンのすべてが先に記載した反応式（１）の反応によって酸化チタン生成物に変換された場合の酸化チタン生成物の質量に対して、実際に製造された粉末生成物、すなわち酸化チタン粒子の質量の割合である。【００９２】
次に、走査型電子顕微鏡で観察することにより、粉末生成物中の十面体酸化チタンの比率が７０％であることが分かった。
十面体酸化チタン粒子の比率（以下「十面体比率」という）とは、走査型電子顕微鏡で、５箇所以上の視野にて酸化チタン粒子（任意にサンプリングした粉末生成物）を観察して、酸化チタン粒子中に含まれる十面体酸化チタン粒子の割合を算出したものである。
なお、図２は、実施例１の金属酸化物粒子（酸化チタン粒子）を１００ｋ倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
また、得られた粒子の比表面積（ＢＥＴ）は１４ｍ２／ｇであることが分かった。【００９３】
次に、Ｘ線回折測定により、ルチル比率が４％であることが分かった。このルチル比率の数値は、Ｘ線回折測定で得られたピーク強度からルチル型結晶構造の酸化チタン粒子の割合（％）を推定して得られた結果である。【００９４】
次に、製造した酸化チタンの光触媒活性についてガスクロマトグラフィー法を用いて評価した。
まず、酸化チタン粉末１０ｍｇを内径２７ｍｍのシャーレに入れ、水を加えて分散させた後、１１０℃で乾燥させた。
次に、５００ｍｌチャンバー内に、このシャーレを入れて、合成エアで内部を置換後、アセトアルデヒド５００ｐｐｍ相当分、水５．８μｌ（２５℃における相対湿度５０％相当分）を入れた状態で、キセノン光源の０．２ｍＷ／ｃｍ２の光を照射して、１時間あたりに発生する二酸化炭素（ＣＯ２）量をガスクロマトグラフィー法で定量した。その結果、光触媒活性としての二酸化炭素（ＣＯ２）の発生量は１２０ｐｐｍ／ｈであった。【００９５】
（実施例２〜４）
第１ガスＧ２の流量、第１合流ガス中における四塩化チタン濃度、第1ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第1合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして実施例２〜４の金属酸化物粒子を製造した。【００９６】
（実施例５〜７）
四塩化チタン供給量、第１合流ガス中における四塩化チタン濃度、第1ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第1合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして実施例５〜７の金属酸化物粒子を製造した。【００９７】
（実施例８）
第１ガスＧ２の予熱温度、第1ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第1合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして実施例８の金属酸化物粒子を製造した。【００９８】
（実施例９）
第１ガスＧ２の予熱温度、第２ガスＧ３の予熱温度、第1ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第1合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして実施例９の金属酸化物粒子を製造した。【００９９】
（実施例１０）
第２ガスＧ３の予熱温度、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして実施例１０の金属酸化物粒子を製造した。【０１００】
（実施例１１）
金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度、第１合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして、実施例１１の金属酸化物粒子を製造した。【０１０１】
（実施例１２）
金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度、第1ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第１合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして実施例１２の金属酸化物粒子を製造した。【０１０２】
（比較例１）
比較例１の製造装置は、実施例１の製造装置１０１と同一の構成とした。第１ガスＧ２の種類、第1合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして比較例１の金属酸化物粒子を製造した。【０１０３】
（比較例２）
比較例２の製造装置も、実施例１の製造装置１０１と同一の構成とした。四塩化チタン供給量、第１ガスＧ２の種類、第１合流ガス中における四塩化チタン濃度、第1ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第1合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして比較例２の金属酸化物粒子を製造した。【０１０４】
（比較例３）
比較例３の製造装置も、実施例１の製造装置１０１と同一の構成とした。第１ガスＧ２の種類、第1ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第1合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして比較例３の金属酸化物粒子を製造した。【０１０５】
（比較例４）
比較例４の製造装置も、実施例１の製造装置１０１と同一の構成とした。第１ガスＧ２の流量、第１合流ガス中における四塩化チタン濃度、第１ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間、第２反応ゾーンＡにおける第２合流ガスの滞留時間、第１合流ガス温度、第２合流ガス温度、第２反応ゾーンＡでの第２合流ガスのレイノルズ数を、表１、２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして比較例４の金属酸化物粒子を製造した。【０１０６】
（比較例５）
特性比較のため、市販の光触媒用酸化チタン粒子を購入した。この酸化チタン粒子（比較例５）は火炎法で合成された粒子であり、電子顕微鏡を用いて観察した結果、粒子形状は不定形であり、一次粒子径は２０〜６０ｎｍであった。また、Ｘ線回折測定の結果より、アナターゼとルチルが混在した粒子であることが分かった。【０１０７】
【表１】
2016114177.tif 000003
【０１０８】
【表２】
2016114177.tif 000004
【０１０９】
また、表３に、実施例１〜１２、比較例１〜５の粉末生成物の収率と粉末生成物中の十面体比率、光触媒活性、比表面積（ＢＥＴ測定値、ｍ２／ｇ）、ルチル比率をまとめた。【０１１０】
【表３】
2016114177.tif 000005
【０１１１】
第１支燃ガスに酸素を流す方式の比較例１〜３においては、生産の初期には第１、第２中空内筒石英管への酸化チタン付着物がほとんど生成しないものの、生産を継続していくうちに、酸化チタン付着物が徐々に蓄積していき、生産時間が通算５〜２０時間の範囲内で流路が閉塞し、石英ガラスが破損した。このため、長時間の生産はできないことが分かった。
比較例３は、特許文献３（特開２０１１−１８４２３５号公報）の記載に従った製造方法であり、光触媒活性と粉末生成物の収率が高かった。
比較例１、２は、特開２０１１−１８４２３５号公報の製造方法よりも第１支燃ガスの温度が高いために、ルチル比率が高くなり、光触媒活性が低かった。
比較例４は第１支燃ガスを全く流さないために、第２支燃ガスの酸素の一部が第２中空内筒開口部２７に逆流して流れ込みやすくなっており、第１、第２中空内筒石英管への酸化チタン付着物が生成され、流路閉塞により石英ガラスが破損した。
これに対し、予熱された四塩化チタン含有ガス及び第１ガスＧ２に酸素、水蒸気を含まない実施例１〜１２は、第１、第２中空内筒石英管への酸化チタン付着物が発生せず、９５％以上の高収率で長時間、少なくとも通算で１００時間の生産が可能であることが分かった。【０１１２】
実施例１〜４では第１ガスＧ２の流量を変えることで、第1ゾーンＢにおける第１合流ガスの滞留時間を変えて、得られる酸化チタン粒子の特性比較を行った。
実施例１の３２ミリ秒に対して、４７ミリ秒（実施例３）、７５ミリ秒（実施例４）と長くしていくと、ルチル比率が４％から６％へと若干増えて光触媒活性が若干低下した。逆に２７ミリ秒（実施例２）と短くすると、ルチル比率は若干下がるものの、光触媒活性は若干下がった。
実施例１、５〜７では四塩化チタンの流量を変えることで、第１合流ガス中における四塩化チタン濃度（体積％）を変えて得られる酸化チタン粒子の特性比較を行った。実施例１の３．８％に対して、第１合流ガス中における四塩化チタン濃度を０．６％とした実施例５は、ＢＥＴ値が増えて、光触媒活性が若干高まった。実施例１の３．８％に対して、第１合流ガス中における四塩化チタン濃度を５．９％（実施例６）、１３．６％（実施例７）と濃度を高めていくと、ＢＥＴ値が１４ｍ２／ｇから９ｍ２／ｇまで低下し、ルチル比率が４％から８％まで上がる結果、光触媒活性が低下した。これより、第１合流ガス中における四塩化チタン濃度は、０．１〜２０体積％とすることが好ましく、０．５〜１０体積％とすることがより好ましく、０．５〜５体積％とすることが更に好ましい。
実施例１、８では第１ガスＧ２の予熱温度を変えて得られる酸化チタン粒子の特性比較を行った。第１ガスＧ２の予熱温度を１０１０℃とした実施例１に対して、９００℃とした実施例８では、ルチル比は実施例１と同じで、光触媒活性は比較的高い結果が得られた。【０１１３】
実施例１、８より、高い光触媒活性を得るには、第１ガスＧ２の予熱温度が８００℃以上１０５０℃以下の範囲にあることが好ましく、８５０℃以上１０５０℃以下の範囲にあることがより好ましい。【０１１４】
実施例１、８〜１０を用いて、第２ガスＧ３の予熱温度を変えて得られる酸化チタン粒子の特性比較を行った。第１ガスＧ２の予熱温度を９００℃、第２ガスＧ３の予熱温度を１０３０℃とした実施例８に対して、第１ガスＧ２の予熱温度を９００℃、第２ガスＧ３の予熱温度を９５０℃とした実施例９は、ルチル比率は若干下がるものの、光触媒活性は若干低下した。第２ガスＧ３の予熱温度を１１００℃とした実施例１０では１０３０℃とした実施例１と比較するとルチル比率が高くなった結果、十面体比率が低下し、光触媒活性が低下した。
これより、第２ガスＧ３の予熱温度は、９００℃以上１１００℃以下の範囲にあることが好ましく、９５０℃以上１０５０℃以下の範囲にあることがさらに好ましい。【０１１５】
実施例１、１１、１２を用いて、金属塩化物含有ガスＧ１の温度を変えて得られる酸化チタン粒子の特性比較を行った。実施例１の８８０℃に対して、９８０℃（実施例１１）に上げるとルチル比率が４％から５％へ若干増えて光触媒活性が低下した。
逆に６５０℃に下げると、ルチル比率は４％から３％へ下がり、光触媒活性は比較的高い結果が得られた。
これより、金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度は、６００℃以上１０００℃以下の範囲にあることが好ましく、６００℃以上９５０℃以下の範囲にあることがより好ましく、８００℃以上９５０℃以下の範囲にあることがさらに好ましい。【０１１６】
実施例１、８、１１、１２を用いて、第１合流ガスの温度を変えて得られる酸化チタン粒子の特性比較を行った。【０１１７】
実施例８は、実施例１よりも第１ガスＧ２の予熱温度を下げることで、第１合流ガスの温度を下げた。具体的には、実施例１において第１合流ガスの温度を９７９℃としたのに対して、実施例８において第１合流ガスの温度を８９５℃に下げたが、比較的高い光触媒活性が得られた。【０１１８】
実施例１２は、実施例１よりも金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度を下げることで、第１合流ガスの温度を下げた。具体的には、実施例１において第１合流ガスの温度を９７９℃としたのに対して、実施例１２において第１合流ガスの温度を９２５℃に下げたが、比較的高い光触媒活性が得られた。【０１１９】
実施例１１は、実施例１よりも金属塩化物含有ガスＧ１の予熱温度を上げることで、第１合流ガスの温度を上げた。実施例１において第１合流ガスの温度を９７９℃とした場合にルチル比率が４％であったのに対して、実施例１１において第１合流ガスの温度を１００３℃に上げた場合にルチル比率も５％に上がり、光触媒活性は低下した。
これより、第１合流ガスの温度は８００℃以上１０５０℃以下の温度範囲とすることが好ましく、８５０℃以上１０００℃以下の温度範囲がより好ましく、さらに好ましくは、９００℃以上１０００℃以下が好ましい。【０１２０】
実施例１、９、１０では第２合流ガスの温度を変えて得られる酸化チタン粒子の特性比較を行った。実施例１では第２合流ガスの温度を１０２０℃としたのに対して、実施例９では第２合流ガスの温度を９３９℃に下げたが、光触媒活性は若干下がる程度であった。
また、実施例１では第２合流ガスの温度を１０２０℃とした場合にルチル比率が４％であったのに対して、実施例１０では第２合流ガスの温度を１０７６℃に上げた場合にルチル比率が１２％に上がり、光触媒活性は大幅に低下した。
これより、第２合流ガスの温度は８００℃以上１１００℃以下の温度範囲とすることが好ましく、８００℃以上１０５０℃以下の温度範囲がより好ましく、さらに好ましくは、８５０℃以上１０５０℃以下が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、金属酸化物粒子の製造方法及びその製造装置に関するものであって、特に、高い光触媒活性を有する酸化チタンを、長時間生産することを可能とする酸化チタン粒子の製造方法に関するものであって、光触媒産業などにおいて利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１２２】
１…中空外筒、１ａ…上流側、１ｂ…下流側、２…断熱材（セラミックファイバ）、３…生成物回収部、３ａ…排気ポンプ、３ｂ…圧力調整バルブ、４…第１中空内筒、４ａ…上流側、４ｂ…下流端（第１合流地点）、５…第２中空内筒、５ａ…上流側、５ｂ…下流端（第２合流地点）、６…排出管、１１…反応管、１５…第１導管、１６…第２導管、２４…第１中空内筒開口部、２５、２６…リング状開口部、２７…第２中空内筒開口部、２８…中空外筒開口部、１０１…金属酸化物粒子の製造装置、Ａ…第２反応ゾーン、Ｂ…第１ゾーン、Ｇ１…金属塩化物含有ガス、Ｇ２…第１ガス、Ｇ３…第２ガス、Ｘ…予熱領域、Ｙ…予熱領域、Ｚ…予熱領域。
【図１】
2016114177.tif 000006
【図２】
2016114177.tif 000007
【国際調査報告】
2016114177.tif 000008
2016114177.tif 000009