(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃからなる群のうちの１種類以上の希土類元素イオン、過酸化水素及び尿素を含む水溶液を８０℃〜該水溶液の沸点に加熱して、希土類元素の塩基性炭酸塩を得ることを特徴とする希土類化合物の製造方法。
【請求項２】
前記希土類元素イオンに加えて、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕからなる群のうちの１種類以上の希土類元素イオンを、全希土類に対して２０モル％以下添加して、希土類元素の塩基性炭酸塩を得る請求項１に記載の希土類化合物の製造方法。
【請求項３】
前記塩基性炭酸塩を焼成して、希土類元素酸化物を得る請求項１又は２に記載の希土類化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
希土類元素の焼結体の原料やセラミックの焼結助剤、蛍光体原料として有用な希土類化合物微粒子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
希土類化合物微粒子の製造方法として、従来、希土類元素イオンと尿素を含む水溶液を加熱することで、球状の塩基性炭酸塩が得られ、これを焼成して、平均粒径が０．２〜１μｍの球状の希土類元素酸化物が得られることが知られている（特開平１０−１３９４２６号公報参照）。
また、平均粒径が０．１〜０．３μｍのさらに小さな粒子の製造方法については、特開平１０−１３９４２７号公報に記載が認められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載された方法で、平均粒径の小さな粒子を製造するには、析出反応容器の他に、反応水溶液を希釈する容器が必要であり、工程も煩雑となっていた。
本発明は、希土類元素の焼結体として、あるいはセラミックの焼結助剤、蛍光体原料として有用な、希土類元素の塩基性炭酸塩及び酸化物の球状微粒子の簡便な製造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、希土類元素の鉱酸塩と過酸化水素と尿素の混合溶液を加熱することにより、電子顕微鏡による観察で、０．３μｍ未満の粒径を有する希土類元素の塩基性炭酸塩からなる球状微粒子が得られ、これを焼成して、希土類元素の酸化物からなる球状微粒子が得られることを見い出し、本発明を完成した。
本発明の希土類化合物の製造方法は、Ｙ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃからなる群のうちの１種類以上の希土類元素イオン、過酸化水素及び尿素を含む水溶液を８０℃〜該水溶液の沸点に加熱して、希土類元素の塩基性炭酸塩を得ることを特徴としている。
【０００５】
また、前記希土類元素イオンに加えて、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕからなる群のうちの１種類以上の希土類元素イオンを添加して、希土類元素の塩基性炭酸塩を得ることもできる。この場合、添加する希土類元素イオンの量は、全希土類に対し、２０モル％以下とするのが好ましい。
希土類元素酸化物は、この塩基性炭酸塩を焼成して得られる。
【０００６】
なお、過酸化水素の水溶液中への添加時期は、尿素の加水分解により生成するアンモニアと炭酸によって反応が起こる前であればいつでもよいが、特には、加熱中に過酸化水素の一部が分解することなどを考えると、水溶液をある程度加熱した後に添加するのが好ましい。
尿素の添加時期は、希土類元素イオンを含む水溶液を調製するとき、または過酸化水素添加時に加えてもよい。あるいは、希土類元素イオンを含む水溶液の調製時と過酸化水素添加時の２度に分けて添加してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
希土類元素の鉱酸塩を含む水溶液を８０℃〜該水溶液の沸点に０．５〜５時間加熱し、過酸化水素と尿素を添加してさらに加熱することにより、希土類元素の塩基性炭酸塩の球状粒子が析出する。次いで、析出した希土類元素の塩基性炭酸塩を固液分離することで希土類元素の塩基性炭酸塩の球状粒子が得られる。この塩基性炭酸塩の球状粒子をさらに空気中もしくは酸化性雰囲気中で焼成することで、希土類元素酸化物の球状微粒子を得ることができる。
【０００８】
このようにして得られた希土類元素の酸化物微粒子を電子顕微鏡で観察すると、約０．３μｍ未満の球状の微粒子が認められ、過酸化水素の添加により微粒子が析出されていることがわかる。
また、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕの希土類元素を主成分とする場合は、球状の塩基性炭酸塩を得ることができないが、Ｙ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃの希土類元素を主成分とし、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕを添加元素として添加する場合は、球状の塩基性炭酸塩を得ることができる。
【０００９】
希土類元素の塩基性炭酸塩の析出反応条件についてさらに詳しく説明する。
水溶性の希土類元素の鉱酸塩としては、塩化物塩、硝酸塩、硫酸塩等が用いられるが、最終製品に不純物根を残さないためには硝酸塩もしくは塩化物塩が好ましい。
鉱酸塩の濃度は０．０１〜０．０８モル／リットル（mol/Ｌ）がよく、０．０１モル／リットル未満では生産性が著しく劣り、０．０８モル／リットルを超えると塩基性炭酸塩同士の凝集が起こり、単分散した球状粒子を得ることが困難になる。
【００１０】
過酸化水素の添加量は、希土類元素イオンの濃度に対してモル比で１／１００〜３０／１００の割合で添加するのが好ましい。過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の添加量が全希土類元素（ＲＥ）のモル数に対して、モル濃度で［Ｈ2Ｏ2］／［ＲＥ］≧１／１００ならば粒子サイズを小さくする効果があり、特に［Ｈ2Ｏ2］／［ＲＥ］≧５／１００で電子顕微鏡観察での直径が０．３μｍ未満の希土類元素の塩基性炭酸塩が得られるようになる。過酸化水素の添加量が多いほど、得られる希土類元素の塩基性炭酸塩の粒子は小さくなる傾向にあるが、添加量が多すぎると粒子が小さくなりすぎて凝集が起り、単分散性が得られなくなるため、希土類元素イオンのモル濃度に対してモル比で３０／１００以下とするのが好ましい。
【００１１】
尿素の添加量は、希土類元素のモル濃度の３〜５０倍程度の濃度にするのが好ましい。
加熱によって得られた沈殿物は、希土類元素の塩基性炭酸塩であり、これを電子顕微鏡で観察すると、球状の微細な粒子が認められる。
得られた希土類元素の塩基性炭酸塩を空気中もしくは酸化性雰囲気で６００℃以上炭酸塩の融点以下の温度で好ましくは１〜１０時間焼成すると、希土類元素の酸化物が得られ、電子顕微鏡などで観察すると、塩基性炭酸塩の形状を保った球状の希土類元素の酸化物微粒子が認められる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態を実施例と比較例を挙げて具体的に説明する。
（実施例１）
イットリウムイオン濃度が０．０５モル／リットルの硝酸イットリウム水溶液１０リットルを９５℃に加熱した。この水溶液に過酸化水素濃度が０．０１モル／リットルとなるように過酸化水素を添加し、さらに、尿素をこの濃度が０．６モル／リットルになるように添加し、９５℃で６０分間加熱して、塩基性炭酸イットリウムが得られた。析出した固体をブフナー漏斗で固液分離し、７００℃で２時間焼成したところ、図１に示すように、平均粒径が約０．１μｍで非常に小さく、かつ粒径の揃ったイットリウム酸化物の球状粒子が得られた。
【００１３】
（実施例２）
イットリウムイオン濃度が０．０５モル／リットルで、添加元素としてのセリウムイオン濃度が０．００５モル／リットルの水溶液１０リットルを９５℃に加熱した。この水溶液に過酸化水素濃度が０．００５モル／リットルとなるように過酸化水素を添加し、さらに尿素濃度が０．６モル／リットルとなるように尿素を添加して、９５℃で６０分間加熱した。
析出した固体をブフナー漏斗で固液分離し、１３０℃で１時間乾燥したところ、図２に示すように、粒径が約０．１μｍの非常に小さなイットリウム／セリウム共沈の希土類元素の塩基性炭酸塩の球状粒子が得られた。
【００１４】
（実施例３）
実施例１において、硝酸イットリウム水溶液に代えて硝酸イッテルビウム水溶液を使用した以外は、同様にして処理したところ、実施例１と同様に平均粒径が約０．１μｍで粒径の揃った球状のイッテルビウム酸化物が得られた。
【００１５】
（比較例１）
イットリウムイオン濃度が０．０５モル／リットルの硝酸イットリウム水溶液１０リットルを９５℃に加熱した。この水溶液に尿素濃度が０．６モル／リットルとなるように尿素を添加して、９５℃で６０分加熱した。析出した固体をブフナー漏斗で固液分離し、７００℃で２時間焼成したところ、図３に示すような粒径が０．３μｍ以上のイットリウム酸化物の球状粒子が得られた。
【００１６】
【発明の効果】
希土類元素酸化物の焼結体を製造する際の原料として、あるいはセラミックの焼結助剤、蛍光体原料として有用な希土類元素の塩基性炭酸塩粒子及び酸化物の球状微粒子を、簡便な工程で、しかも経済的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１により得られた希土類元素酸化物の球状微粒子を電子顕微鏡で観察した図である。
【図２】  本発明の実施例２により得られた希土類元素の塩基性炭酸塩の球状微粒子を電子顕微鏡で観察した図である。
【図３】  比較例１により得られた希土類元素酸化物の球状粒子を電子顕微鏡で観察した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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