氧化钇稳定化氧化锆溶胶的制造方法技术

本发明专利技术的课题是提供加热条件比现有方法缓和且所得的胶体粒子几乎不发生二次凝聚的透明性极其良好的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶和有机溶剂溶胶的制造方法。作为解决本发明专利技术课题的方法是提供一种氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，其特征在于，包括以下工序：将钇的羧酸盐与乙酸氧锆以Ｙ／（Ｙ＋Ｚｒ）原子比为０．１０～０．６０的范围溶解在水中形成混合水溶液，将该混合水溶液在１６０～２８０℃下水热处理２小时以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，其特征在于，将钇的羧酸盐与乙酸氧锆的混合水溶液作为起始原料进行水热处理，本专利技术还涉及一种氧化钇稳定化氧化锆有机溶剂溶胶的制造方法，包括以下工序将该水性溶胶的水介质置换成有机溶剂。
技术介绍
作为将锆盐与钇盐的混合水溶液作为起始原料的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，已知以下方法将二氯氧化锆与氯化钇的混合水溶液添加至氨水与碳酸氢铵的混合水溶液中得到浆料，将该浆料在150°C下加热，然后添加盐酸，取出二层分离的沉降相，用水稀释。由该制造方法得到的溶胶所包含的粒子用透射型电子显微镜观察为200人以下(参照专利文献1)。此外，公开了下述方法通过将向乙酸氧锆和稀土类金属的乙酸盐的混合液中添加碱水溶液使PH值为8以上而得的混合液作为起始原料，在300 400°C、20 40MPa下进行水热反应，从而制造稀土类元素固溶了的氧化锆微粒(参照专利文献2)。专利文献1 日本特许3250243号公报专利文献2 日本特开2008-184339号公报
技术实现思路
专利文献1中记载的制造方法，由于通过加热而生成的氧化锆微粒在二层分离后被解胶，因而微粒彼此二次凝聚，不能获得透明性高的氧化钇稳定化氧化锆溶胶。此外，专利文献2中记载的制造方法，由于水热反应将300 400°C的高反应温度和20 40MPa的高反应压力作为条件，因此其反应装置受到必须为至少20MPa的耐压设计这样的较大限制，是高成本的方法。因此，上述制造方法不利于氧化钇稳定化氧化锆溶胶的大量生产。本专利技术的课题是提供水热反应条件比现有方法缓和且可以制造所得的胶体粒子几乎不发生二次凝聚的透明性极其良好的溶胶的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶和有机溶剂溶胶的制造方法。本专利技术解决了上述课题，具有以下要点。作为第1观点，涉及一种氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，其特征在于， 包括以下工序将钇的羧酸盐与乙酸氧锆以Y/(Y+Zr)原子比为0. 10 0. 60的范围溶解在水中形成混合水溶液，将该混合水溶液在160 280°C下水热处理2小时以上。 作为第2观点，涉及第1观点所述的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，所述钇的羧酸盐是乙酸盐或柠檬酸盐。 作为第3观点，涉及第1观点或第2观点所述的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，所述混合水溶液中的所述钇的羧酸盐和乙酸氧锆这两者的金属氧化物(Y203+Zr02)换算浓度相对于总质量为1 10质量％的范围。作为第4观点，涉及第1观点 第3观点的任一项所述的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，所述混合水溶液中的COOH基/(Y+Zr)摩尔比为1. 2 2. 5的范围。作为第5观点，涉及第4观点所述的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，通过向所述混合水溶液中添加乙酸或柠檬酸，将该混合水溶液中的COOH基/ (Y+Zr)摩尔比调整至1.2 2. 5的范围。作为第6观点，涉及第1观点 第5观点的任一项所述的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，所述混合水溶液的pH值是4. 0 5. 5。作为第7观点，涉及第6观点所述的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，通过向所述混合水溶液中添加乙酸或柠檬酸，将该混合水溶液的PH值调整为4. 0 5. 5。作为第8观点，涉及第1观点 第7观点的任一项所述的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，包括将所述水热处理后的所述混合水溶液进一步进行脱盐处理的工序。作为第9观点，涉及一种钇稳定化氧化锆有机溶剂溶胶的制造方法，包括以下工序通过有机溶剂置换法将由第1观点 第8观点的任一项所述的制造方法得到的钇稳定化氧化锆水性溶胶的水介质置换成有机溶剂。根据本专利技术的制造方法，可以由将氧化钇和氧化锆溶解在水中而成的混合水溶液，来制造通过透射电子显微镜观察的一次粒径为2 15nm且粒径分布非常窄、且二次凝聚少的氧化钇稳定化氧化锆胶体粒子的水性溶胶。此外，根据本专利技术的制造方法，可以由将上述氧化钇和氧化锆这两者的金属氧化物( + )换算浓度调整至总质量的1 10质量％而得的混合水溶液，来制造在光程长IOmm下波长500nm的光线透射率为70%以上的水性溶胶。另外，本专利技术的制造方法，由于水热处理条件为280°C以下，因此可以采用耐压和耐蚀设计的限制少且便宜的水热处理装置，适于氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的大量生产。此外，通过将由本专利技术的制造方法得到的水性溶胶的水介质置换成有机溶剂，可以制造氧化钇稳定化氧化锆有机溶剂溶胶。由本专利技术制造的氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶及有机溶剂溶胶可以在催化剂、研磨磨粒、树脂填料、燃料电池的固体电解质等中有效地应用。附图说明图1是通过实施例3所制造的水性溶胶和通过比较例1所制造的水性溶胶的干燥粉末的粉末X射线衍射图。具体实施例方式本专利技术的一个特征是使用钇的羧酸盐和乙酸氧锆盐作为原料。通过由上述原料溶解在水中而得的混合水溶液的水热处理，可制造氧化钇固溶于氧化锆、与单独的氧化锆相比结晶系的破坏被抑制而经时稳定的氧化钇与氧化锆的固溶体的水性溶胶(以下称为氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶)。与此相对，在使用钇和锆的氯化物或硝酸盐等强酸盐作为原料的情况下，在水热处理时，氧化钇与氧化锆的固溶不进行，氧化钇微小胶体粒子与单斜晶系氧化锆的纺锤状粒子分开生成。由于上述氧化锆的纺锤状粒子的长径生长至40nm以上，4因此存在所生成的水性溶胶的透明性低这样的问题。作为本专利技术的钇的羧酸盐，优选乙酸盐或柠檬酸盐。钇乙酸盐可以作为 Y(CH3COO)3 · 3H20所示的三水合物的粉末而获得市售品。钇柠檬酸盐可以通过在室温下将氢氧化钇溶解在1 20质量％柠檬酸水溶液中而作为0. 2 3质量％的Y(C6H5O7)水溶液获得。本专利技术中所用的锆盐是乙酸氧锆。乙酸氧锆以通式(1)表示。ZrOa(CH3COO)b (1)(式(1)中，a是0<a<2，b是0<b<4，并且，满足h+b= 4。)。乙酸氧锆可以以粉末或水溶液形态获得市售品。将钇的羧酸盐和乙酸氧锆以Y/(Y+Zr)原子比为0. 10 0. 60的范围添加到预先制备的纯水中，通过搅拌来调制成均勻的混合水溶液。在Y/(Y+Zr)原子比低于0.10的情况下，水热处理后所得的胶体粒子是长轴40nm以上的纺锤状粒子，生成透明性低的水性溶胶，因此不优选。在Y/(Y+Zr)原子比大于0. 60的情况下，超过氧化钇完全固溶于氧化锆的范围，相分离成氧化钇成分和氧化钇稳定化氧化锆成分，因此不优选。此外，调整上述混合水溶液，使钇的羧酸盐和乙酸氧锆这两者的金属氧化物 (Y203+Zr02)换算浓度为总质量的1 10质量％，优选为1 5质量％。如果上述金属氧化物a203+Zr02)换算浓度低于1质量％，则生产性差，在高于10质量％的情况下，由于所得水性溶胶中的胶体粒子易于凝聚，因此不优选。另外，在本说明书中，金属氧化物a203+Zr02) 换算浓度是将溶液或水性溶胶所包含的金属(钇和锆)盐的浓度以将这些金属盐全部置换成金属氧化物(氧化钇和氧化锆)时的质量作为基准进行换算时的浓度，以质量％浓度表7J\ ο此外，上述混合水溶液中的COOH基/ (Y+Zr)摩尔比优选为1. 2 2. 5的范围。COOH 基来源于上述羧酸盐。在COO本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种氧化钇稳定化氧化锆水性溶胶的制造方法，其特征在于，包括以下工序：将钇的羧酸盐与乙酸氧锆以Ｙ／（Ｙ＋Ｚｒ）原子比为０．１０～０．６０的范围溶解在水中形成混合水溶液，将该混合水溶液在１６０～２８０℃下水热处理２小时以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田勇夫，
申请(专利权)人：日产化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP