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層状マンガン酸化物薄膜を製造する方法 新技術説明会

国内特許コード P06P004011
整理番号 IP50
掲載日 2006年4月21日
出願番号 特願2004-265681
公開番号 特開2006-076865
登録番号 特許第4547495号
出願日 平成16年9月13日(2004.9.13)
公開日 平成18年3月23日(2006.3.23)
登録日 平成22年7月16日(2010.7.16)
発明者
  • 中山 雅晴
  • 小西 紗弥香
  • 田中 彰裕
  • 小倉 興太郎
  • 田頭 寛基
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 層状マンガン酸化物薄膜を製造する方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】 本発明は、層状のマンガン酸化物の間に有機第4アンモニウムイオンをインターカレートした積層物を2価のマンガン塩から、一工程で製造する方法を提案するものである。
【解決手段】 本発明は、電解酸化の手段により、2価のマンガン塩水溶液に、有機第4アンモニウムイオンを共存させ、0.8~1.2ボルト(銀/塩化銀参照電極に対して)の電圧により陽極上にマンガン酸化物の薄層間に有機第4アンモニウムイオンをインターカレートさせた層状構造の積層体を得る。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


マンガン酸化物はさまざまな結晶構造を有し、電子・カチオンの注入によって複数の酸化状態を取りうるため、二次電池、キャパシタなどの電荷貯蔵材料として活発に研究されてきた。層状マンガン酸化物は電子移行のための連続的な酸化物層とイオン移動のための連続的な空間をあわせもち、その特異なイオン交換特性や電気化学特性がさまざまな分野で注目されている。



金属酸化物薄膜の製造方法として、従来、まずゾルゲル法、スパッタ、CVD法等が行われていたがゾルゲル法では膜厚をコントロールすることが難しく、スパッタやCVD法では高価な装置を必要とするなどの問題があった。一方、層状マンガン酸化物は長時間の熱処理過程を含む化学的方法によって製造されており、普通、層間にはカリウム、プロトンなどの小サイズの陽イオンが取り込まれている。この陽イオンはイオン交換可能であるが、マンガン酸化物層の電荷密度が比較的高いため、嵩高い陽イオンやポリカチオンなどを通常のイオン交換反応で導入することは困難であった。そこで、特許文献1には、層状マンガン酸化物微結晶を剥離して得た二次元結晶子(マンガン酸ナノシートという)を懸濁させたコロイド溶液とカチオン性ポリマー溶液とに、基板を交互に浸漬することにより、該基板上にマンガン酸ナノシートとカチオンポリマーをそれぞれ層状に吸着させることにより、各成分ともサブミクロン乃至ミクロンオーダーの積層体を得ること及びこれを熱処理等に付し、前記ポリマー成分を除去して、サブミクロン乃至ミクロンオーダーの間隙を有するマンガン酸の層状構造物を得る方法が提案されている。



また、特許文献2には、バーネサイトやブゼライトのような層状マンガン酸化物を水中で膨潤又は剥離させ、これにチタンやジルコニウム等のナノ粒子を付着させて再配列させる方法が示されている。



また、非特許文献1には層状のバーネサイト型マンガン酸化物を水酸化テトラアルキルアンモニウムの水溶液中で処理して、テトラアルキルアンモニウムイオンをインターカレートする方法が開示されている。



同様に、非特許文献2においても、「長鎖水酸化アンモニウムの存在下でのメソポーラス層状酸化マンガンの形成と再配列」と題して、ナトリウムを層間にインターカレートした層状マンガン酸化物(ナトリウムバーネサイトという)にドデシルアンモニウムイオン又はテトラブチルアンモニウムをインターカレートした層間距離2.41nm又は1.28nmの層状マンガン酸化物を作成した例が示されている。

【特許文献1】特開2003-326637号公報

【特許文献2】特開2003-201121号公報

【非特許文献3】「ラングミュア」Vol.16.NO9.4154(2000)

【非特許文献4】「ケミカルコミュニケーション」1997.1031-1032

産業上の利用分野


本発明はマンガンの電解酸化に関する。詳しくは2価のマンガン化合物を電解酸化により層状化したマンガン酸化物を形成させ、その層の間に有機アンモニウムイオンを取り込んだ積層薄膜を製造する方法である。

特許請求の範囲 【請求項1】
第4アンモニウム基を含む高分子の有機第4アンモニウムイオンの存在下で2価のマンガン化合物を電気化学的に酸化することにより有機第4アンモニウムイオンをインターカレートした層状マンガン酸化物薄膜を製造する方法。

【請求項2】
高分子ポリカチオンである有機第4アンモニウムイオンの存在下で2価のマンガン化合物を電気化学的に酸化することにより有機第4アンモニウムイオンをインターカレートした層状マンガン酸化物薄膜を製造する方法。

【請求項3】
有機第4アンモニウムイオン層と酸化マンガン層とが交互に複数層積層されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の有機第4アンモニウムイオンをインターカレートした層状マンガン酸化物薄膜を製造する方法。
産業区分
  • 無機化合物
  • その他電子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
山口TLOは平成11年11月に山口大学の教官50名の出資により設立された、リエゾン一体型のTLO活動会社です。山口大学を主とし、山口県内の大学・高専の研究成果をご紹介致します。特許の内容に興味を持たれた方は、下記までご連絡ください。


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