改性铝酸钙化合物及其制备方法技术

现有文献中尚未记载对铝酸钙化合物的表面进行改性的方法，而且也未记载任何控制铝酸钙化合物的粒径的方法。本发明专利技术提供一种经表面改性的铝酸钙化合物的新的制备方法。本发明专利技术提供一种改性铝酸钙化合物的制备方法，其特征在于，对分散于有机分散介质中的铝酸钙化合物照射飞秒激光从而对所述铝酸钙化合物的表面进行改性；还提供一种由上述方法得到的改性铝酸钙化合物，其特征在于，具有OH基、CO基、CH基、NH基中的任意一者以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改性铝酸钙化合物及其制备方法
本专利技术涉及一种使用飞秒激光对铝酸钙化合物的表面进行改性的改性铝酸钙化合物的制备方法。特别是经表面改性的钙铝石(铝酸钙化合物的形态之一)作为具有大比表面积的陶瓷，可适用于燃料电池材料、储氢容器材料、传感器、电子设备、离子发射器、储氢材料、催化剂等
中。
技术介绍
就铝酸钙化合物而言，除了12CaO·7Al2O3、CaO·Al2O3、3CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3等由CaO与Al2O3构成的化合物以外，结晶骨架的Ca原子和/或Al原子的一部分被Si、Na、Sr、Fe等取代的化合物也被看作广义的铝酸钙化合物。例如，作为铝酸钙化合物的形态之一的钙铝石为来源于德国Mayen地区生产的水泥矿物的化合物，为具有由12CaO·7Al2O3(以下，也记为“C12A7”)组成的代表性结晶骨架的、包含氧化物离子的铝硅酸盐。关于钙铝石，专利文献1中记载有将钙铝石(Ca24A128O644+·2O2-)的游离氧被氢取代而成的氢取代钙铝石(Ca24A128O644+·4H-)用于氢的制备的方案、以及对上述氢取代钙铝石(Ca24A128O644+·4H-)照射紫外线从而制造导电性钙铝石(Ca24A128O644+·4e-)的方案。此外，专利文献2中公开了使钙铝石(Ca24A128O66)与氢气在常压及高温例如1300℃下接触，然后将其冷却至常温，由此制造储氢钙铝石(Ca24A128O66)的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-136661号公报专利文献2：日本特开2016-204232号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题然而，上述专利文献中尚未记载对钙铝石的表面进行改性的方法，而且也未记载任何控制钙铝石的粒径的方法。解决技术问题的技术手段为了解决上述技术问题进行了深入研究，结果完成了本专利技术，其具备下述的要旨(1)～(9)。(1)一种改性铝酸钙化合物，其特征在于，具有OH基、CO基、CH基、NH基中的任意一者以上。(2)根据上述(2)所述的改性铝酸钙化合物，其特征在于，平均粒径为7μm以下。(3)根据上述(1)或(2)所述的改性铝酸钙化合物，其特征在于，中位粒径(D50)为60μm以下。(4)一种改性铝酸钙化合物的制备方法，其为制备上述(1)～(3)中任一项所述的改性铝酸钙化合物的方法，其特征在于，对分散于分散介质中的铝酸钙化合物照射飞秒激光从而对所述铝酸钙化合物的表面进行改性。(5)根据上述(4)所述的改性铝酸钙化合物的制备方法，其特征在于，所述分散介质为醇、醚、糖类、烃、含氮有机化合物、含卤素有机化合物、含硼有机化合物或含硫有机化合物。(6)一种改性铝酸钙化合物的制备方法，其为制备上述(1)～(3)中任一项所述的改性铝酸钙化合物的方法，其特征在于，对分散于醇中的颗粒状铝酸钙化合物照射飞秒激光从而将所述颗粒状铝酸钙化合物微粒化。(7)一种改性铝酸钙化合物的制备方法，其为制备上述(1)～(3)中任一项所述的改性铝酸钙化合物的方法，其特征在于，使颗粒状铝酸钙化合物各自分散于极性不同的醇中，并对该化合物照射飞秒激光，从而对所述颗粒状铝酸钙化合物的粒径进行控制。(8)根据上述(4)～(7)中任一项所述的改性铝酸钙化合物的制备方法，其特征在于，所述飞秒激光的脉冲宽度为10-15s以上、10-12s以下。(9)根据上述(4)～(8)中任一项所述的改性铝酸钙化合物的制备方法，其特征在于，所述铝酸钙化合物为具有由(Ca12Al14O33)组成的代表组成且具有由三维连结的空隙(笼)构成的晶体结构的化合物、或为加藤石〔Ca3Al2(OH)12〕。专利技术效果本专利技术的改性铝酸钙化合物的制备方法通过对分散于有机分散介质中的铝酸钙化合物照射飞秒激光而制备表面改性铝酸钙化合物，其提供了一种以往完全未知的改性铝酸钙化合物的新的制备方法。此外，通过将醇用作分散介质、并对分散于其中的颗粒状铝酸钙化合物照射飞秒激光，能够将所述颗粒状铝酸钙化合物微粒化并使比表面积增大，使储氢量增加。进一步，在将醇用作分散介质、并对分散于其中的颗粒状铝酸钙化合物照射飞秒激光的方法中，通过使用极性不同的醇可控制颗粒状铝酸钙化合物的粒径。附图说明图1为示意性地表示飞秒激光的照射状态的垂直剖面图。图2为表示基于漫反射IR光谱法(DRIFT法)的光谱分析的结果的光谱。图2-2为表示基于漫反射IR光谱法(DRIFT法)的光谱分析的结果的光谱。图3为表示基于漫反射IR光谱法(DRIFT法)的光谱分析的结果的光谱。图4为表示分散介质的相对介电常数与平均粒径的关系的图表。图5为实施例3与实施例6以及比较例1的各个产品表面的SEM图像。图6为示意性地表示储氢试验装置的垂直剖面图。图7为表示时间与总氢量的关系的图表。具体实施方式本专利技术提供一种铝酸钙化合物的制备方法，其特征在于，对分散于分散介质中的铝酸钙化合物照射飞秒激光从而对所述铝酸钙化合物的表面进行改性。本专利技术的改性铝酸钙化合物的制备方法中，用作原料的铝酸钙化合物除了由作为化学成分的CaO与Al2O3组成的物质以外，也可以为结晶骨架的Ca原子和/或Al原子的一部分被Si、F、Na、Sr、Fe等取代而成的化合物。优选为铝酸钙化合物的形态之一的钙铝石型化合物、或加藤石〔Katoite：Ca3Al2(OH)12〕。钙铝石型化合物为包含氧化物离子的铝硅酸盐即可，优选钙与铝的摩尔比在13:12～11:16的范围内。在保持由晶格的骨架形成的笼型结构的范围内，钙铝石型化合物(C12A7)可以为结晶骨架的Ca原子和/或Al原子的一部分被其他原子取代而成的化合物，也可以为笼型结构中的游离氧离子的一部分或全部被其他阴离子取代而成的同型化合物。钙铝石型化合物(C12A7)有时记载为Ca12Al14O33或Ca24Al28O66。优选钙铝石型化合物(C12A7)为具有由(Ca12Al14O33)组成的代表组成且具备由三维连结的空隙(笼)构成的晶体结构的化合物。本专利技术的改性铝酸钙化合物的制备方法中使用的分散介质只要不破坏铝酸钙化合物的结构，则没有特别限定。例如可使用具有OH基的醇、醚、糖类、具有CH基(CH键)的烃、具有CN基的含氮有机化合物、含卤素有机化合物、含硼有机化合物或含硫有机化合物。作为分散介质的具体例，可列举出1-丁醇、2-丙醇、乙醇、乙二醇、己烷、N-甲基甲酰胺、C2HF3O2、三氟乙醇(CF3CH2OH)、氢氟醚(HFE)、四氢呋喃(THF)，二甲基亚砜(DMSO)。上述分散介质中，优选醇及醚，特别优选醇。分散介质中的钙铝石型化合物(C12A7)的浓度优选为0.05×10-4g/L～20×10-5g/L，更优选为0.08×10-4g/L～15×10-5g/L。本专利技术的改性铝酸钙化合物的制备方法中使用的飞秒激光为脉冲激光中的、具有1飞秒(fs)以上且小于1皮秒(ps)的脉冲宽度的极短脉冲激光。通过调整相对于1脉冲时间的占空比(duty)(％)，能够将脉冲激光的脉冲宽度控制在1飞秒(fs)以上且小于1皮秒(ps)的范围内。脉冲宽度优选为10-15s以上、10-12s以下，更优选为185fs以上、210fs以下。脉冲激光的波长为包含紫外线、可见光及近红外线的波长，例如设定在1400nm～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性铝酸钙化合物，其特征在于，具有OH基、CO基、CH基、NH基中的任意一者以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.15 JP 2016-0257941.一种改性铝酸钙化合物，其特征在于，具有OH基、CO基、CH基、NH基中的任意一者以上。2.根据权利要求1所述的改性铝酸钙化合物，其特征在于，平均粒径为7μm以下。3.根据权利要求1或2所述的改性铝酸钙化合物，其特征在于，中位粒径(D50)为60μm以下。4.一种改性铝酸钙化合物的制备方法，其为制备权利要求1～3中任一项所述的改性铝酸钙化合物的方法，其特征在于，对分散于分散介质中的铝酸钙化合物照射飞秒激光从而对所述铝酸钙化合物的表面进行改性。5.根据权利要求4所述的改性铝酸钙化合物的制备方法，其特征在于，所述分散介质为醇、醚、糖类、烃、含氮有机化合物、含卤素有机化合物、含硼有机化合物或含硫有机化合物。6.一种改性铝酸钙化合物的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：平尾一之，海带·比斯瓦尔，平野未奈实，日数谷进，吉田谕史，庄野惠美，
申请(专利权)人：国立大学法人京都大学，日立造船株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP