(57)【要約】      （修正有）【課題】金属アルミニウムとアルコールを含む液との固液反応によってアルミニウムアルコキサイドを効率よく製造することができるアルミニウムアルコキサイドの製造方法を提供する。【解決手段】ガリウム、インジウムおよびこれらの金属化合物から選ばれる少なくとも１種の存在下、金属アルミニウムとアルコールを含む液とを固液反応させてアルミニウムアルコキサイドを製造する方法において、アルコール中の水分濃度が５００〜４５００ｐｐｍである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガリウム、インジウムおよびこれらの金属化合物から選ばれる少なくとも１種の存在下、金属アルミニウムとアルコールを含む液とを固液反応させてアルミニウムアルコキサイドを製造する方法において、
アルコール中の水分濃度が５００〜４５００ｐｐｍであることを特徴とするアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
【請求項２】
水分濃度が、１０００〜４０００ｐｐｍである請求項１に記載のアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
【請求項３】
ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１種を含有した金属アルミニウムを用い、金属アルミニウムとアルコールを含む液との固液反応を行う請求項１または２に記載のアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
【請求項４】
アルコールを含む液中にアルミニウムアルコキサイドを、アルコール／アルミニウムアルコキサイドが重量比で５／９５〜８５／１５の割合となるように含有させて、金属アルミニウムと固液反応を行わせる請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
【請求項５】
アルコールがイソプロピルアルコールである請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムアルコキサイドの製造方法に関する。詳しくは、金属アルミニウムとアルコールを含む液との固液反応によりアルミニウムアルコキサイドを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムアルコキサイドは、高純度アルミナの原料、有機合成触媒、脱水縮合剤、表面処理剤や、塗料、インキ、接着剤などの改質用添加剤、或いは撥水剤、機能性ガラスなどとして幅広く利用されている。
近年、表示材料、エネルギー、自動車、半導体やコンピューターといった高い成長が期待される分野での高純度アルミナの需要が拡大しており、その原料となるアルミニウムアルコキサイドを効率よく製造することが求められている。
【０００３】
アルミニウムアルコキサイドの製造方法として、金属アルミニウムとアルコールとを固液反応させる製造方法が知られている。特許文献１には、ガリウム、インジウム或いはこれら金属の化合物の少なくとも１種が液相に対し０．０２〜５０ｐｐｍ（金属換算）存在する条件下で固液反応させる方法が開示されており、特許文献２には、触媒の非存在下で、金属アルミニウムとして、直径が２ｍｍ〜１００ｍｍの粒状アルミニウムを用い、使用するアルコール中の水分が２０００ｐｐｍ以下である条件下で固液反応させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２５０７０号公報
【特許文献２】特開平６−１７２２３６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、２に記載の方法では、アルミニウムアルコキサイドを効率よく製造することはできず、従って、従来の方法よりも、さらに効率よくアルミニウムアルコキサイドを製造することが求められている。
そこで、本発明は、金属アルミニウムとアルコールを含む液との固液反応によってアルミニウムアルコキサイドを効率よく製造することができるアルミニウムアルコキサイド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】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、アルコール中の水分濃度が、触媒の存在下での金属アルミニウムとアルコールを含む液との固液反応の進行に影響を与えるとの新たな知見を得、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
（１）ガリウム、インジウムおよびこれらの金属化合物から選ばれる少なくとも１種の存在下、金属アルミニウムとアルコールを含む液とを固液反応させてアルミニウムアルコキサイドを製造する方法において、アルコール中の水分濃度が５００〜４５００ｐｐｍであることを特徴とするアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
（２）水分濃度が、１０００〜４０００ｐｐｍである前記（１）に記載のアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
（３）ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１種を含有した金属アルミニウムを用い、金属アルミニウムとアルコールを含む液との固液反応を行う前記（１）または（２）に記載のアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
（４）アルコールを含む液中にアルミニウムアルコキサイドを、アルコール／アルミニウムアルコキサイドが重量比で５／９５〜８５／１５の割合となるように含有させて、金属アルミニウムと固液反応を行わせる前記（１）〜（３）のいずれかに記載のアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
（５）アルコールがイソプロピルアルコールである前記（１）〜（４）のいずれかに記載のアルミニウムアルコキサイドの製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製造方法によれば、アルコール中の水分濃度が５００〜４５００ｐｐｍであることにより、触媒の存在下、金属アルミニウムとアルコールを含む液との固液反応が促進され、効率よくアルミニウムアルコキサイドを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のアルミニウムアルコキサイドの製造方法は、触媒として、ガリウム、インジウムおよびこれらの金属化合物から選ばれる少なくとも１種の存在下、金属アルミニウムと、水分を所定割合で含有するアルコールを含む液とを固液反応させてアルミニウムアルコキサイドを製造する方法である。
【００１０】
（金属アルミニウム）
原料としての金属アルミニウムは、その純度は特に限定されないが、例えば、本発明の製造方法で得られるアルミニウムアルコキサイドを純度９９．９９％以上の高純度アルミナの原料として使用する場合、純度９９．９９％以上の高純度であるのが好ましい。純度が上記範囲内であれば、金属アルミニウム中の鉄、ケイ素、銅、マグネシウム等の不純物濃度が、金属アルミニウムの総重量に対して、１００ｐｐｍ以下であるので、得られるアルミニウムアルコキサイドの精製が不要となる。
また、固液反応させる前の金属アルミニウムは、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１種を、金属アルミニウムの総重量に対して、好ましくは０．０２〜５０ｐｐｍ、さらに好ましくは０．１〜４０ｐｐｍ、特に好ましくは０．５〜２０ｐｐｍ含有しているのが好ましい。これにより、新たに触媒をアルコールを含む液に添加することなく、または添加量を少なくして反応を行なわせることができる。
金属アルミニウムの形状としては、特に限定されず、例えば、インゴット、ペレット、板、箔、線、粉末などが挙げられる。
【００１１】
（アルコール）
アルコールを含む液を形成する原料としてのアルコールとしては、例えば、炭素数が１〜３個の一価アルコールであるのがよく、なかでもイソプロピルアルコールが好ましい。炭素数が３個を超える一価アルコールであると、水を含有させるのが困難となるおそれがある。
【００１２】
アルコールの水分濃度は、アルコールの総重量に対する水の重量で表され、５００〜４５００ｐｐｍであり、好ましくは１０００〜４０００ｐｐｍ、さらに好ましくは２０００〜３５００ｐｐｍであるのがよい。水分濃度が上記範囲内であると、効率よくアルミニウムアルコキサイドを製造することができる。水分濃度が４５００ｐｐｍより高いと、生成したアルミニウムアルコキサイドが加水分解されて、水酸化アルミニウムが生成するので好ましくない。
【００１３】
アルコールの水分濃度を、上述した範囲内に調整する方法としては、特に限定されず、例えば、アルコールに水を添加したり、脱水するなど公知の方法を採用すればよい。
【００１４】
アルコールを含む液には、前記した固液反応に悪影響を及ぼさない範囲で、ベンゼン、トルエン等の他の溶媒を含有していてもよい。
また、アルコールにアセトン等のケトン類が含まれていてもよいが、該ケトン類はアルコールを含む液の総重量に対して含有量が１３０ｐｐｍ以下となる範囲内であるのが、固液反応に悪影響を及ぼさないうえで好ましい。
【００１５】
（触媒）
触媒は、ガリウム、インジウムあるいはそれら金属の化合物である。ガリウム、インジウムの化合物としては、例えば、メトキサイド、エトキサイド、イソプロポキサイドなどのアルコキサイド化合物；フェノキサイドなどのアリロキサイド化合物；フォルメート、アセテートなどのカルボキシレート化合物；アセチルアセトネート化合物、塩化物などの無水ハロゲン化物の中から使用するアルコール或いは他の溶媒に溶解度のあるものを単独或いは混合して用いることができる。
【００１６】
触媒の含有量は、金属アルミニウムと接触しているアルコールを含む液に含まれるアルミニウムの金属換算での総重量に対して、０．０２〜５０ｐｐｍであり（但し、ガリウムまたはインジウムの化合物の場合には、金属換算での値である。）、好ましくは０．１〜４０ｐｐｍである。触媒の含有量が０．０２ｐｐｍ未満であると反応促進効果が認められず、他方、５０ｐｐｍを越えると、得られるアルミニウムアルコキサイドを高純度アルミナ等のファインセラミックス粉末の原料として用いる場合に、ガリウム、インジウムが不純物として最終製品に移行し、焼結性や光学特性を悪化させるなどの不都合を生じるおそれがある。
【００１７】
触媒をアルコールを含む液中に存在させる方法としては、アルコールを含む液中の濃度が上記範囲内となるようにすることができる方法であれば特に限定はされず、例えば、固液界面においてより有効に反応促進効果を発揮させる観点から、触媒をあらかじめアルコールを含む液中に混合分散させるか、あるいは金属アルミニウムに固溶させる等の公知の方法で含有させ、固液反応時に触媒をアルコールを含む液中に分散或いは溶出させつつ金属アルミニウムとアルコールを含む液を反応させる方法が好適に用いられる。
また、所望のガリウムおよび／またはインジウム量は、金属アルミニウム中からの溶出量と直接アルコールを含む液中に添加する量を勘案して、決定してもよい。
【００１８】
（固液反応）
固液反応は、例えば、触媒の存在下で、アルコールを含む液中に、金属アルミニウムを投入して行われる。その際、あらかじめアルコールを含む液中にアルミニウムアルコキサイドを添加しておくのが好ましい。
【００１９】
アルミニウムアルコキサイドをあらかじめ系内に存在させて固液反応を行う場合、アルコールを含む液と混合するアルミニウムアルコキサイドとしては、製造目的とするアルミニウムアルコキサイドと同一の化合物であるのが好ましく、具体的には、下記式（i）で表されるアルミニウムアルコキサイドなどが挙げられる。
Ａｌ（ＯＲ1）3          （i）
ここで、Ｒ1は、それぞれ独立に、メチル、エチル、ノルマルプロピル、イソプロピル、ノルマルブチル、イソブチル、ネオブチル、ノルマルペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ノルマルヘキシル、イソヘキシル、ネオヘキシル、ノルマルヘプチル、イソヘプチル、ネオヘプチル、ノルマルオクチル、イソオクチル及びネオオクチルから選ばれる少なくとも１つであり、特に、メチル、エチル、ノルマルプロピルおよびイソプロピルから選ばれる少なくとも１つであるのが好ましい。
【００２０】
アルコールを含む液中のアルミニウムアルコキサイドの含有量は、アルコール／アルミニウムアルコキサイドが重量比で５／９５〜８５／１５、好ましくは５／９５〜８０／２０、より好ましくは５／９５〜７０／３０である。アルミニウムアルコキサイドの含有量が上記範囲内であれば、反応促進効果を発揮することができる。
【００２１】
固液反応に際し、アルコールを含む液中のアルコールと金属アルミニウムの使用量比は回分式或いは連続式等の反応様式や所望するアルミニウムアルコキサイドの濃度により一義的でないが、通常、アルコール／金属アルミニウムのモル比は、約３以上、好ましくは約４以上とするのがよい。
【００２２】
金属アルミニウムとアルコールを含む液の反応温度は、反応が進行しさえすれば特に限定されず、反応を促進させる観点から、アルコールを含む液の沸騰、還流条件下での反応が好適である。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
還流冷却器付き２リットルセパラブルフラスコに、約９０重量％のアルミニウムイソプロポキサイドを溶解含有するイソプロピルアルコール溶液と、所定量の水分を含有するイソプロピルアルコールとを５６：４４の割合（重量比）で混合し、アルコールに対する水分濃度が２３８７ｐｐｍである溶液１００重量部を得、昇温した。
次いで、下端部に攪拌用のローターブレードを備え、ポリテトラフルオロエチレン被覆された軸体の周面部にポリテトラフルオロエチレンチューブを用いて取り付けた。２．３重量部のアルミニウム片（大きさ：直径約１６．５ｍｍ×長さ約４０ｍｍ、純度９９．９９９％、Ｇａ／Ａｌ＝２ｐｐｍ）を溶液中に投入して、０．１７ｍ／ｓの速度でアルミニウム片を軸回りに回転させながらイソプロピルアルコールの沸騰還流下（約８４℃）で、７１６分間反応を行った。反応の進行に伴い水素ガスの発生とアルミニウムの溶解が確認された。
７１６分間の反応後、アルミニウム片を取り出し、アルミニウム片の反応前後の重量減少からアルミニウムの溶解量、すなわち反応量を調べた。その結果を表１に示す。
【００２５】
アルコールに対する水分濃度を３３３８ｐｐｍとした他は、実施例１と同様にして、アルミニウムの溶解量を評価した。その結果を表１に示す。
【００２６】
（比較例１）
アルコールに対する水分濃度を１８１ｐｐｍとした他は、実施例１と同様にして、アルミニウムの溶解量を評価した。その結果を表１に示す。
【００２７】
（比較例２）
アルコールに対する水分濃度を４７５３ｐｐｍとした他は、実施例１と同様にして、アルミニウムの溶解量を評価した。その結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2013060388.tif 000002
【００２９】
以上のように、実施例１、２では、アルコールに対する水分濃度が５００〜４５００ｐｐｍである溶液に金属アルミニウムを投入して固液反応をさせたので、アルコールに対する水分濃度が５００〜４５００ｐｐｍの範囲外である溶液を用いた比較例１、２に比べ、高いアルミニウムの反応量を示した。