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ペロブスカイト型複合酸化物からなる膜を形成する方法、ペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子、触媒、電極及び誘電体材料 UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P150011925
掲載日 2015年4月22日
出願番号 特願2014-159911
公開番号 特開2015-051913
出願日 平成26年8月5日(2014.8.5)
公開日 平成27年3月19日(2015.3.19)
優先権データ
  • 特願2013-162756 (2013.8.5) JP
発明者
  • 大野 智也
  • 松田 剛
  • 杉浦 知幸
出願人
  • 国立大学法人北見工業大学
発明の名称 ペロブスカイト型複合酸化物からなる膜を形成する方法、ペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子、触媒、電極及び誘電体材料 UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】コア材料の表面に、簡便にペロブスカイト型複合酸化物からなる膜を形成する方法、ペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子、触媒、電極及び誘電体材料を提供する。
【解決手段】コア材料の表面に、ペロブスカイト型複合酸化物からなる膜を形成する方法は、(I)2つ以上の金属元素を含む複合酸化物前駆体アルコキシドと、コア材料と、を混合し、混合物の中に、前記コア材料の表面に複合酸化物アルコキシドが結合したコア材料-複合酸化物アルコキシドを形成する工程と、(II)前記コア材料-複合酸化物アルコキシドに水を加えて、複合酸化物アルコキシドを加水分解重縮合させ、コア材料-複合酸化物アルコキシド重縮合体を形成する工程と、(III)前記コア材料-複合酸化物アルコキシド重縮合体を焼成する工程と、を含む。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



ペロブスカイト型複合酸化物は、さまざまな分野で応用されており、なかでも、水蒸気改質反応における触媒への活用が注目されている。





水蒸気改質反応では、天然ガス(メタンガス)を原料として水素が生成されてきたが、

より多様な炭素資源(例えば、バイオマス由来のアルコール)からの水素製造に鑑みると、従来主に使用されてきたニッケル(Ni)/アルミナ触媒では、残留炭素成分の触媒表面での析出といった問題点が指摘されており、新規触媒の開発が求められている。なお、触媒にペロブスカイト型複合酸化物を応用する場合には、粒子形状のペロブスカイト型複合酸化物や、粒子表面にペロブスカイト型複合酸化物からなる薄膜を形成させたものが用いられる。この場合、触媒の表面積をより大きくするために、ナノレベルの粒子を用いるのが有効とされる。





ペロブスカイト型複合酸化物は触媒の他に、電子材料(内視鏡ヘッド材料、マイクロポンプ用材料等)に応用されている。その場合、材料表面にペロブスカイト型複合酸化物の薄膜を形成させたものが用いられる。





ペロブスカイト型複合酸化物からなる膜を材料表面に形成させる方法について、いくつか報告がなされている。





特許文献1には、チタンアルコキシド溶液と、バリウム塩と、アルコールアミン等の加水分解抑制剤と、を混合させたコーティング溶液を、基体の表面に塗布してチタン酸バリウム薄膜を形成させる方法が記載されている。また、非特許文献1には、金属2成分を材料(ナノ粒子)表面に別々に析出させて、熱拡散を利用することで複合酸化物とし、ナノ粒子表面に複合酸化物をコーティングする方法が記載されている。また、非特許文献2には、スプレー熱分解法により、マイクロサイズレベルの粒子表面に複合酸化物をコーティングする方法が記載されている。

産業上の利用分野



本発明は、ペロブスカイト型複合酸化物からなる膜を形成する方法、ペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子、触媒、電極及び誘電体材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
(I)2つ以上の金属元素を含む複合酸化物前駆体アルコキシドと、コア材料と、を混合し、混合物の中に、前記コア材料の表面に複合酸化物アルコキシドが結合したコア材料-複合酸化物アルコキシドを形成する工程と、
(II)前記コア材料-複合酸化物アルコキシドに水を加えて、複合酸化物アルコキシドを加水分解重縮合させ、コア材料-複合酸化物アルコキシド重縮合体を形成する工程と、
(III)前記コア材料-複合酸化物アルコキシド重縮合体を焼成する工程と、
を含む、コア材料の表面に、ペロブスカイト型複合酸化物からなる膜を形成する方法。

【請求項2】
前記ペロブスカイト型複合酸化物からなる膜は、粒径20nm以下であるペロブスカイト型複合酸化物の結晶粒を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。

【請求項3】
前記(I)工程及び前記(II)工程を行った後に、前記コア材料に代えて、前記(II)工程で得たコア材料-複合酸化物アルコキシド重縮合体を使用して、前記(I)工程、前記(II)工程及び前記(III)工程を行う、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。

【請求項4】
前記コア材料-複合酸化物アルコキシドにおいて、前記コア材料の表面に、複合酸化物アルコキシドが共有結合している、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。

【請求項5】
前記コア材料は、表面に親水基を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。

【請求項6】
前記コア材料は、粒子である、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。

【請求項7】
前記(I)工程は、コア材料-複合酸化物アルコキシドの形成に次いで、
(I-a)前記混合物を遠心して前記コア材料-複合酸化物アルコキシドを分離する工程と、
(I-b)前記分離したコア材料-複合酸化物アルコキシドを無水溶媒に分散して分散液を調製する工程と、
を含む、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。

【請求項8】
前記(I-a)工程及び前記(I-b)工程を行った後に、前記混合物に代えて、前記(I-b)工程で得た分散液を使用して、前記(I-a)工程及び前記(I-b)工程を行う、
ことを特徴とする請求項7に記載の方法。

【請求項9】
表面に、請求項1乃至8のいずれか1項の方法によりペロブスカイト型複合酸化物からなる膜が形成された触媒。

【請求項10】
表面に、請求項1乃至8のいずれか1項の方法によりペロブスカイト型複合酸化物からなる膜が形成された電極。

【請求項11】
表面に、請求項1乃至8のいずれか1項の方法によりペロブスカイト型複合酸化物からなる膜が形成された誘電体材料。

【請求項12】
コア粒子の表面にペロブスカイト型複合酸化物からなる膜が形成されたペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子であって、
前記ペロブスカイト型複合酸化物からなる膜は粒径20nm以下であるペロブスカイト型複合酸化物の結晶粒を有する、
ことを特徴とするペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子。

【請求項13】
前記コア粒子の粒径は、1000nm以下である、
ことを特徴とする請求項12に記載のペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子。

【請求項14】
前記コア粒子は、SiO又はBaTiOからなり、
前記ペロブスカイト型複合酸化物は、BaTiO又はSrTiOからなる、
ことを特徴とする請求項12又は13に記載のペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子。

【請求項15】
請求項12乃至14のいずれか1項に記載のペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子からなる触媒。

【請求項16】
請求項12乃至14のいずれか1項に記載のペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子からなる電極。

【請求項17】
請求項12乃至14のいずれか1項に記載のペロブスカイト型複合酸化物被覆粒子からなる誘電体材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014159911thum.jpg
出願権利状態 公開


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