(57)【要約】【課題】マトリックスドメイン構造を有する複合粉末。【解決手段】・マトリックスが、金属酸化物であり、かつ少なくとも一次元で２５０ｎｍ以下の直径を有する三次元アグリゲートの形で存在し、・ドメインが、個々の金属酸化物のマトリックス中の金属酸化物及び／又は貴金属からなり、その際、ドメインが、・少なくとも２つの金属酸化物又は・少なくとも２つの貴金属又は・少なくとも１つの金属酸化物及び少なくとも１つの貴金属の混合物からなり、かつ・ナノスケールであり、かつその際、複合粉末が６０〜１２００ｍ２／ｃｍ３の体積−比表面積を有する。複合粉末は、マトリックス及びドメインの酸化物の前駆物質を、その後に所望の比に相応して、可燃ガス及び酸素を含有するガス混合物と混合し、燃焼帯域及び反応帯域からなる反応器中で反応させ、熱いガス及び固体生成物を冷却し、ついでガスから分離することにより製造される。磁気的、電子的又は光学的な用途のための材料として使用されうる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスドメイン構造を有する複合粉末において、
・マトリックスが金属酸化物であり、かつ少なくとも一次元で２５０ｎｍ以下の直径を有する三次元アグリゲートの形で存在し、
・ドメインが、個々の金属酸化物のマトリックス中の金属酸化物及び／又は貴金属からなり、その際、ドメインが、
・少なくとも２つの金属酸化物又は
・少なくとも２つの貴金属又は
・少なくとも１つの金属酸化物及び少なくとも１つの貴金属の混合物からなり、かつ
・ナノスケールであり、かつその際、
・複合粉末が６０〜１２００ｍ２／ｃｍ３の体積−比表面積を有する
ことを特徴とする、マトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項２】
個々のドメインが、１つ又はそれ以上の金属酸化物及び／又は貴金属を含有している、請求項１記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項３】
マトリックス及びドメインが、非晶質又は結晶質の形で存在している、請求項１又は２記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項４】
ドメインがマトリックスにより封入されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項５】
ドメインの総計とマトリックスとの比が、質量に対して、１：９９〜９０：１０である、請求項１から４までのいずれか１項記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項６】
マトリックス及びドメインの酸化物が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ又はＢｉの酸化物を含んでいる、請求項１から５までのいずれか１項記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項７】
ドメインが、貴金属Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｇ、Ｈｇ、Ｏｓ又はＲｅを含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項８】
・マトリックスが、二酸化ケイ素からなり、かつ
・ドメインが、酸化インジウム、酸化スズ及び／又はインジウム及びスズの混合金属酸化物形からなり、
・その際、酸化インジウムの割合は、Ｉｎ２Ｏ３として計算して及び酸化インジウム及びＳｎＯ２として計算した酸化スズの総計に対して、８０〜９８質量％であり、かつ
・二酸化ケイ素の割合は、二酸化ケイ素＋酸化インジウム＋酸化スズの総計に対して、１０〜９９質量％である、請求項１記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項９】
・マトリックスが、二酸化ケイ素からなり、かつ
・ドメインが酸化マンガン、酸化鉄及び／又は鉄／マンガンの混合金属酸化物形からなり、
・その際、酸化鉄の割合は、Ｆｅ２Ｏ３として計算して及び酸化鉄及びＭｎＯとして計算した酸化マンガンの総計に対して、３６〜９９質量％であり、かつ
・二酸化ケイ素の割合は、二酸化ケイ素＋酸化鉄＋酸化マンガンの総計に対して、１０〜９９質量％である、請求項１記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項１０】
・マトリックスが、二酸化ケイ素であり、
・ドメインが、酸化マンガン、酸化鉄、酸化亜鉛及び／又は鉄／マンガン又は鉄／亜鉛又はマンガン／亜鉛の混合金属酸化物形からなり、
・次の割合を有する：
Ｆｅ２Ｏ３として計算して、３２〜９８質量％の酸化鉄、
ＭｎＯとして計算して、１〜６４質量％の酸化マンガン、
ＺｎＯとして計算して、１〜６７質量％の酸化亜鉛、
それぞれの場合に酸化鉄、酸化マンガン及び酸化亜鉛の総計に対して、かつ
・二酸化ケイ素の割合は、二酸化ケイ素＋酸化鉄＋酸化マンガン＋酸化亜鉛の総計に対して、１０〜９９質量％である、請求項１記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項１１】
ドメインが、少なくとも８０％の割合で混合金属酸化物構造を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のマトリックスドメイン構造を有する複合粉末。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の複合粉末の製造方法において、マトリックス及びドメインの酸化物の前駆物質を、金属酸化物のその後に所望の比に相応して、可燃ガス及び酸素を含有しているガス混合物と混合し、燃焼帯域及び反応帯域からなっている反応器中で反応させ、熱いガス及び固体生成物を冷却し、ついでガスから分離する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の複合粉末の製造方法。
【請求項１３】
ガスの分離後に、生成物を、清浄化の目的のために水蒸気で湿らせたガスを用いる熱処理にかける、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前駆物質を、エーロゾルの形で及び／又は蒸気として反応器に添加する、請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
前駆物質のエーロゾルを別個にか又は一緒に製造する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前駆物質のエーロゾルが、液体、分散液、乳濁液及び／又はガス雰囲気中の粉末状固体から得られる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
エーロゾルを、超音波噴霧化によるか又は一成分ノズル又は多成分ノズルを用いて製造する、請求項１５又は１６記載の方法。
【請求項１８】
前駆物質の蒸気を別個にか又は一緒に製造する、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
エーロゾル及び／又は蒸気を、付加的に、１つ又はそれ以上の位置で反応器に添加する、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
前駆物質が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｈｇ、Ｏｓ又はＲｅのハロゲン化物、硝酸塩、有機金属化合物及び／又は金属粉末である、請求項１２から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
生成物を、清浄化の前又は後に還元的雰囲気中で処理する、請求項１２から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
セラミックの製造のため、磁気的、電子的又は光学的な用途のための材料として、データ記憶媒体において、撮像法における造影剤として、ガラス及び金属の表面を研磨するため、触媒又は触媒キャリヤーとして、機能付与性充填剤として、増粘剤として、流動助剤として、分散助剤として、強磁性流体として、顔料として又は塗料としての、請求項１から１１までのいずれか１項記載の複合粉末の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリックスドメイン構造を有する複合粉末並びにその製造及び使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノスケール材料の製造における問題は、約１〜約１００ｎｍのオーダーの、反応の間に当初形成された極めて小さなクラスターが、より大きなユニットへ凝集する傾向を有するという事実である。高い表面／体積比から生じるエネルギーは、それにより低下される。しかしながらまた、これらのクラスターの特別なサイズ依存した電子的性質、光学的性質、磁気的性質及び化学的性質は、それにより低下されるか又は完全に消去される。
【０００３】
そのようなクラスターの安定化は、ポリマー有機マトリックス中で達成されることができる。これにおいて、クラスターは、マトリックスにより包囲されており、それにより凝集することから回避される。このようにして被覆されたクラスターは、ドメインともよばれる。
【０００４】
これは例えばUS 4474866に記載されている。ポリマーマトリックス、例えばイオン交換合成樹脂は、ナノスケールのＦｅ２Ｏ３を安定化させるのに利用される。このためには、樹脂には鉄イオンが負荷され、鉄イオンは次にＦｅ２Ｏ３に変換され、ついでＦｅ２Ｏ３の負荷された樹脂は乾燥される。欠点は、樹脂が通例、超微粉砕された粉末を得るためにまだ粉砕されなければならないことである。この粉砕プロセスを用いてナノスケール粉末を得るのは困難である。さらなる欠点は、有機マトリックスの低い熱安定性及び時間のかかる製造プロセスである。有機マトリックスを用いるドメインの安定化が記載されている別の書類には、例えばUS 4101435、US 4873102及びUS 6048920が含まれる。
【０００５】
有機材料に加えて、金属酸化物又はメタロイド酸化物が、マトリックス材料として利用されることもできる。
【０００６】
US 5316699には、ゾル−ゲル法及びその後の水素での還元的処理による誘電性マトリックス中の超常磁性ドメインの製造が記載されている。得られた粒子は、磁気成分が位置している連続気泡のネットワークを有する。ゾル−ゲル法による製造での欠点は、数週間まで継続しうる通例時間のかかる粒子の製造並びに不経済に高い温度での水素での必要な後処理である。そのうえ、粒子は、出発原料からの不純物並びにさらなる反応段階からの副生物及び分解生成物を含有しうる。
【０００７】
Zachariah他(Nanostruct. Mater. 5, 383, 1995; J. Mater. Res. 14, 4661, 1999)により、火炎酸化によるナノ材料の製造が記載されている。二酸化ケイ素は例えば、マトリックスとして利用され、かつドメインは、酸化鉄又は二酸化チタンからなる。
【０００８】
先行技術には、ドメインとしての金属酸化物と有機材料又は金属酸化物のマトリックスとを有するマトリックスドメイン構造を有する複合粒子が記載されている。この点について、ドメインはナノスケールサイズからなるけれども、他方ではマトリックスはしばしば明らかにより粗くなるので、その結果、所望のナノスケールの複合粒子がさらなる粉砕段階によってのみ得られる。
【０００９】
ナノスケール粉末の幾つかの特別な性質の組み合わさった粉末が望ましい。
【特許文献１】US 4474866
【特許文献２】US 4101435
【特許文献３】US 4873102
【特許文献４】US 6048920
【特許文献５】US 5316699
【非特許文献１】Zachariah他, Nanostruct. Mater. 5, 383, 1995
【非特許文献２】J. Mater. Res. 14, 4661, 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の対象は、性質のそのような組合せを有する複合粉末を提供することである。本発明のさらなる対象は、ナノスケールの複合粒子を得るためにさらなる粉砕段階が不必要であるこれらの複合粒子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この対象は、
・マトリックスが、金属酸化物であり、かつ少なくとも一次元で２５０ｎｍ以下の直径を有する三次元アグリゲートの形で存在しており、
・ドメインが、個々の金属酸化物のマトリックス中の金属酸化物及び／又は貴金属からなり、その際、ドメインが、
・少なくとも２つの金属酸化物又は
・少なくとも２つの貴金属又は
・少なくとも１つの金属酸化物及び少なくとも１つの貴金属の混合物からなり、かつ
・ナノスケールであり、かつその際、
・複合粉末が６０〜１２００ｍ２／ｃｍ３の体積−比表面積を有する
ことにより特徴付けられる、マトリックスドメイン構造を有する複合粉末により達成される。
【００１２】
マトリックスドメイン構造という用語は、マトリックス中で空間的に別個のドメインの構造を表すものと理解される。
【００１３】
本発明の意味の範囲内でアグリゲートという用語は、合着した一次粒子の三次元構造を表すものと理解される。本発明の意味の範囲内で一次粒子は、酸化反応における火炎中で最初に形成された粒子である。高い反応温度のために、これらは、大幅に細孔不含である。幾つかのアグリゲートは、一緒になって結合してアグロメレートを形成しうる。これらのアグロメレートは、簡単に再−分離されることができる。これとは異なり、通例、アグリゲートを一次粒子に分解することは不可能である。
【００１４】
アグリゲートは単に、マトリックスの酸化物からか、又はマトリックス中の１つ又はそれ以上のドメインの酸化物又はそれらの混合された形からなっていてよい。
【００１５】
一次粒子は、マトリックスの酸化物分及びドメインの酸化物分を含有していてよい。本発明による粉末の三次元アグリゲート構造は、少なくとも１空間方向で２５０ｎｍ以下の円周を有する（図１）。
【００１６】
本発明による粉末の体積−比表面積は６０〜１２００ｍ２／ｃｍ３である。有利な実施態様は１００〜８００ｇ／ｃｍ３の体積−比表面積を有していてよい。
【００１７】
本発明による粉末のドメインは、ナノスケールドメインである。これらは、２〜５０ｎｍの直径を有するドメインを表すものと理解される。これらは、少なくとも２つの異なる金属酸化物、２つの異なる貴金属、又は少なくとも１つの金属酸化物及び少なくとも１つの貴金属の混合物を含む。この点について、異なる金属酸化物又は貴金属は、異なるドメイン中に存在していてよいか、又はそれらは、１つのドメイン内に位置していてもよい。混合された形は、金属酸化物の一部が異なるドメイン中に存在している一方で、他の部分が２つの金属酸化物を有するドメインを含むことも可能である。ドメインとして２つの金属酸化物を有する可能な配置は、図２Ａ〜Ｄ中で一例として示され、ここで：Ｍ＝マトリックス、Ｄ１＝金属酸化物１からなっているドメイン、Ｄ２＝金属酸化物２のドメイン、Ｄ１＋２＝金属酸化物１及び金属酸化物２からなっているドメイン。
【００１８】
金属酸化物は、金属酸化物が異なる金属、例えばインジウム及びスズを有する場合には、異なる。
【００１９】
メタロイド酸化物、例えば二酸化ケイ素も、本発明の意味の範囲内で金属酸化物として含まれる。
【００２０】
さらに、本発明による粉末中で、マトリックス及び／又はドメインは、非晶質の形で及び／又は結晶質の形で存在していてよい。ゆえに、マトリックス又はドメインは、例えば非晶質二酸化ケイ素からか又は結晶質二酸化チタンからなっていてよい。
【００２１】
本発明による粉末のドメインは、周囲のマトリックスにより完全にか又は部分的にのみ封入されていてよい。部分的に封入されているとは、個々のドメインがアグリゲートの表面から突出することを意味する。好ましくは、ドメインが完全にマトリックスにより封入される実施態様でありうる。ゆえに、非晶質二酸化ケイ素マトリックスにより完全に包囲されている結晶質二酸化チタンドメインを有する本発明による粉末は、低い光触媒活性で特に有利なＵＶ−Ａ及びＵＶ−Ｂ吸収を示す。
【００２２】
ドメイン：マトリックスの質量に関連した比は、ドメイン、即ち空間的に別個の領域が存在する限り制限されていない。１：９９〜９０：１０のドメイン：マトリックスの質量に関連した比を有する粉末が好ましい。
【００２３】
本発明による粉末のマトリックス及びドメインは、好ましくは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの酸化物を含んでいてよい。
【００２４】
特に好ましくは酸化物は、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉの酸化物であってよい。
【００２５】
最も特に好ましくは酸化物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｓｎの酸化物であってよい。
【００２６】
そのうえ、ドメインは、貴金属Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｇ、Ｈｇ、Ｏｓ、Ｒｅを含んでいてよい。
【００２７】
特に好ましくは、本発明による粉末は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒの酸化物からなっているマトリックス及びＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｓｎの１つ又はそれ以上の酸化物からなっているドメインを含有していてよい。
【００２８】
好ましくは、
・マトリックスが二酸化ケイ素からなり、かつ
・ドメインが酸化インジウム、酸化スズ及び／又はインジウム及びスズの混合金属酸化物形からなり、
・その際、酸化インジウムの割合は、Ｉｎ２Ｏ３として計算して及び酸化インジウム及びＳｎＯ２として計算した酸化スズの総計に対して、８０〜９８質量％であり、かつ
・二酸化ケイ素の割合は、二酸化ケイ素＋酸化インジウム＋酸化スズの総計に対して、１０〜９９質量％である
本発明による粉末でありうる。
【００２９】
そのうえ、好ましくは、
・マトリックスが二酸化ケイ素からなり、かつ
・ドメインが酸化マンガン、酸化鉄及び／又は鉄／マンガンの混合金属酸化物形からなり、
・その際、酸化鉄の割合は、Ｆｅ２Ｏ３として計算して及び酸化鉄及びＭｎＯとして計算した酸化マンガンの総計に対して、３６〜９９質量％であり、かつ二酸化ケイ素の割合は、二酸化ケイ素＋酸化鉄＋酸化マンガンの総計に対して、１０〜９９質量％である
本発明による粉末でありうる。
【００３０】
さらに、好ましくは、
・マトリックスが二酸化ケイ素であり、
・ドメインが酸化マンガン、酸化鉄、酸化亜鉛及び／又は鉄／マンガン又は鉄／亜鉛又はマンガン／亜鉛の混合金属酸化物形からなり、
・次の割合を有する：
Ｆｅ２Ｏ３として計算して、３２〜９８質量％の酸化鉄、
ＭｎＯとして計算して、１〜６４質量％の酸化マンガン、
ＺｎＯとして計算して、１〜６７質量％の酸化亜鉛、それぞれの場合に酸化鉄、酸化マンガン及び酸化亜鉛の総計に対して、かつ
・二酸化ケイ素の割合は、二酸化ケイ素＋酸化鉄＋酸化マンガン＋酸化亜鉛の総計に対して、１０〜９９質量％である
本発明による粉末である。
【００３１】
同様に、本発明に関連して、ドメインが、少なくとも８０質量％、好ましくは９０％を上回る割合で混合金属酸化物構造を有する場合に有利でありうる。そのような構造は、図２Ｃ又は２Ｄに示されている。ドメインの金属酸化物間の特に有利な相互作用は、そのような構造において生じうる。
【００３２】
本発明はまた、マトリックス及びドメインの酸化物の前駆物質を、金属酸化物のその後に所望の比に相応して、可燃ガス及び酸素を含有しているガス混合物と混合し、燃焼帯域及び反応帯域からなっている反応器中で反応させ、熱いガス及び固体生成物を冷却し、ついでガスから分離することにより特徴付けられる本発明による複合粉末の製造方法を提供する。
【００３３】
前駆物質として適しているのは、本発明による方法の条件下で、それらの酸化物に酸化的へ変換されることができる全ての化合物である。例外は、本発明による方法において使用される場合に貴金属へ変換される貴金属化合物である。
【００３４】
適している可燃ガスは、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス又は前述の化合物の混合物であってよく、その際、水素が好ましい。酸素は好ましくは、空気又は酸素が豊富化された空気の形で使用される。
【００３５】
本発明による方法により得られた生成物は、必要に応じて、ガスの分離後に水蒸気で湿らせたガスを用いる熱処理により清浄化されることができる。
【００３６】
酸化物の前駆物質は、エーロゾルの形で及び／又は蒸気として反応器に添加されてよい。
【００３７】
酸化物の前駆物質がエーロゾルの形で反応器に添加される場合には、これらは、別個にか又は一緒に製造されることができる。
【００３８】
エーロゾルは、前駆物質の液体、分散液、乳濁液及び／又はガス雰囲気中の粉末状固体から得られることができ、かつ一成分又は多成分ノズルを通して超音波噴霧化により発生されることができる。通常、前駆物質は、水溶液、有機溶液又は水性−有機溶液の形で使用される。しかしながら、例えば、金属亜鉛の形のエーロゾルを使用することも可能である。
【００３９】
エーロゾルに加えて、前駆物質は、蒸気の形で反応器に添加されてもよい。この場合に蒸気は、別個にか又は一緒に発生されることができる。
【００４０】
蒸気並びにエーロゾルは、そのうえ、反応器内の１つ又はそれ以上の位置で添加されることができる。
【００４１】
前駆物質は、所望の金属酸化物の金属成分を有する塩並びに有機金属化合物であってよい。金属自体、例えば亜鉛も、使用されることができる。
【００４２】
適している前駆物質は、金属粉末、無機塩、例えば炭酸塩、硝酸塩、塩化物、窒化物、亜硝酸塩、水素化物、水酸化物又は金属を有する有機化合物、例えばシラン、シリコーン、アルコキシ化合物、有機酸の塩、有機錯体、前駆物質のアルキル化合物、ハロゲン化物、硝酸塩、有機金属化合物及び／又はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｈｇ、Ｏｓ、Ｒｅの金属粉末であってよい。
【００４３】
特に好ましくは硝酸塩、塩化物、アルコキシ化合物及び有機酸の塩が使用されることができる。
【００４４】
本発明による方法は、還元的雰囲気中での後処理を含んでいてもよい。この後処理は、粉末を単離することなく、燃焼直後に続けることができるか、又は粉末を単離及び必要に応じて清浄化した後に実施されることができる。還元的雰囲気は、水素、ホーミングガス又はアンモニアであってよく、その際、水素が好ましい。後処理は、通常は、２０゜〜１２００℃の温度でかつ大気圧下に実施される。酸素の化学量論値よりも小さい値を有する本発明による粉末は、それにより得られることができる。
【００４５】
本発明による複合粉末は、酸化物材料中のナノスケールの多成分金属酸化物及び／又は貴金属のドメインを含む。このことは、相応するナノ粒子の純物質又は物理的混合物で達成されることができない複合材料の性質の組合せをもたらす。
【００４６】
本発明はまた、セラミックの製造のため、磁気的、電子的又は光学的な用途のための材料として、データ記憶媒体において、撮像法(imaging processes)における造影剤として、ガラス及び金属の表面を研磨するため、触媒又は触媒キャリヤーとして、機能付与性充填剤として、増粘剤として、流動助剤として、分散助剤として、強磁性流体として、顔料として及び塗料としての、本発明による複合粉末の使用を提供する。
【実施例】
【００４７】
例１：二酸化ケイ素マトリックス中の酸化−インジウム−スズ
マトリックス前駆物質ＳｉＣｌ４ ０．５１ｋｇ／時を約２００℃で蒸発させ、水素３．８Ｎｍ３／時並びに空気１６．４Ｎｍ３／時及び窒素１Ｎｍ３／時と一緒に反応器中に供給する。
【００４８】
そのうえ、塩化インジウム（ＩＩＩ）及び塩化スズ（ＩＶ）水溶液から二成分ノズルを用いて得られ、ドメイン前駆物質からなるエーロゾルを、反応器中へキャリヤーガス（窒素３Ｎｍ３／時）を用いて導入する。水溶液は、ＩｎＣｌ３ １０．９８質量％及びＳｎＣｌ４ ０．６６質量％を含有する。
【００４９】
均質に混合されたガス−エーロゾル混合物を反応器中へ流し、そこで、約１２００℃の断熱燃焼温度及び約５０msecの滞留時間で燃焼させる。
【００５０】
滞留時間は、混合物が貫流したプラントの体積及び断熱燃焼温度でのプロセスガスの運転体積流量の商から計算される。
【００５１】
火炎加水分解後、公知方法で、反応ガス及び酸化−インジウム−スズでドープされた生じた二酸化ケイ素粉末を冷却し、固体を、フィルターを用いて廃ガス流から分離する。
【００５２】
さらなる段階において、依然として付着している塩酸残留物を、粉末から、水蒸気を含有している窒素での処理により除去する。
【００５３】
例２〜４は、例１に類似して実施する。例２において、例１におけるのと同じ前駆物質を、けれども他の比で使用する。例３において、溶液中の塩化鉄及び塩化亜鉛を、ドメイン前駆物質として使用し、かつ蒸気の形の四塩化ケイ素をマトリックス前駆物質として使用する。例４において、３つのドメイン前駆物質、即ち溶液としての塩化鉄、塩化亜鉛及び塩化ニッケルを使用し、かつマトリックス前駆物質として蒸気の形の四塩化チタンを使用する。例５において、硝酸亜鉛及び硝酸パラジウムをドメイン前駆物質として使用し、かつ水溶液中の硝酸アルミニウムをマトリックス前駆物質として使用し、超音波噴霧化を用いてエーロゾルに変換し、キャリヤーガスを用いて反応器中へ導入する。例６は、例５に類似して実施する。例６において、硝酸セリウム（ＩＩＩ）及び硝酸パラジウムをドメイン前駆物質として使用し、かつ水溶液中の硝酸ジルコニルをマトリックス前駆物質として使用する。例７及び８において、四塩化ケイ素をマトリックス前駆物質として使用し、かつ塩化鉄及び塩化マンガンをマトリックス前駆物質として使用するのに対して、例８において、塩化亜鉛を付加的に使用する。
【００５４】
出発物質及び反応パラメーターは、第１表に与えられており、かつ生じた粉末の分析データは、第２表に与えられている。
【００５５】
【表１】
2004315362.tif 000002
【００５６】
【表２】
2004315362.tif 000003
ＴＥＭ写真
例１及び２からの粒子のＴＥＭ写真は、５〜１５ｎｍのクリスタライトサイズを有する酸化−インジウム−スズ結晶が包埋されている非晶質二酸化ケイ素マトリックスを示している。図３は例１からの粉末のＴＥＭ写真を示している。この中で、酸化−インジウム−スズは暗色の領域として示されている。
【００５７】
例３からの粉末のＴＥＭ写真は、５〜３０ｎｍのクリスタライトサイズを有する酸化−鉄−亜鉛結晶が包埋されている非晶質二酸化ケイ素マトリックスを示している（図４）。
エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）
例１からの粉末のＥＤＸスペクトルは、暗色結晶が専らインジウム原子及びスズ原子を含有することを示している。
【００５８】
図５Ａは例１からのドメインのＥＤＸスペクトルを示している。９４．６：５．４のインジウム：スズの原子質量比の相応する酸化物への変換は、９４．３：５．７の酸化インジウム／酸化スズの質量比を与える。これは、９４．０：６．０の酸化インジウム／酸化スズの蛍光Ｘ線分析からの全体値と良好に一致している。
【００５９】
図５Ｂは例１からの別のドメインのＥＤＸスペクトルを示している。９９．５：０．５のインジウム：スズの原子質量比は、このドメインが、殆ど専ら酸化インジウムからなることを示している。
【００６０】
図６は例３からの粉末のＥＤＸスペクトルを示している。
Ｘ線回折図（ＸＲＤ）
例１及び２からの粒子のＸＲＤスペクトルは、約２θ＝３０．６゜ではっきりした信号を示している。これは、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）の信号線に相当する。
【００６１】
例３からの粒子のＸＲＤスペクトルは、約２θ＝４１．５゜ではっきりした信号を示している。これは、磁鉄鉱（Ｆｅ３Ｏ４）及びマグヘマイト（ガンマ−Ｆｅ２Ｏ３、γ−Ｆｅ２Ｏ３）の信号線に相当する。
【００６２】
例１〜３における信号のバックグラウンドノイズは、非晶質二酸化ケイ素により引き起こされている。図７は例１からの粒子のＸ線回折図を示している。
【００６３】
デバイ−シェラーの概算は、例１からの粉末について７．０ｎｍの酸化インジウム平均クリスタライトサイズ、例２からの粉末について１０．２ｎｍの酸化インジウム平均クリスタライトサイズ、及び例３からの粉末について１５．５ｎｍの酸化鉄平均クリスタライトサイズを与える。図８は例３からの粒子のＸ線回折図を示している。
キュリー温度の低下
例７及び８はドメイン内での相互作用を、納得の行くように証明する。ゆえに、酸化鉄のキュリー温度は約５９０℃である。例７の粉末は、約４９０℃に過ぎないキュリー温度を有し、例８の粉末は約４３０℃に過ぎないキュリー温度を有する。
【００６４】
このことは、おそらく、例７及び８の粉末のドメインの大部分（９０％を上回る）がフェライト構造中に存在するという事実に帰する。粉末のＸＲＤスペクトルは、酸化マンガン又は酸化亜鉛のための任意の信号を示さない。
【００６５】
同じ説明は、例１及び２の粉末にも適用される。そこで、ドメインの大部分（９０％を上回る）は、インジウム−スズ−混合金属酸化物構造を有する。これは、例えば、ＥＤＸ技術と組み合わせたＨＲ−ＴＥＭにより決定されることができる。
【００６６】
本発明による粉末のドメインはそれゆえ主として、通例８０％を上回り、まず間違いなく図２Ｃ及び２Ｄにおける配置に相当する形で存在する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による粉末の三次元アグリゲート構造を示す略示図。
【図２】２つの金属酸化物を有する可能な配置を示す略示図。
【図３】例１からの粉末のＴＥＭ写真。
【図４】例３からの粉末のＴＥＭ写真。
【図５】例１からのドメインのＥＤＸスペクトル。
【図６】例３からの粉末のＥＤＸスペクトル。
【図７】例１からの粒子のＸ線回折図。
【図８】例３からの粒子のＸ線回折図。
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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