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JP2000095519A - 酸化亜鉛粉末及びその合成方法 - Google Patents

酸化亜鉛粉末及びその合成方法

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JP2000095519A
JP2000095519A JP28207298A JP28207298A JP2000095519A JP 2000095519 A JP2000095519 A JP 2000095519A JP 28207298 A JP28207298 A JP 28207298A JP 28207298 A JP28207298 A JP 28207298A JP 2000095519 A JP2000095519 A JP 2000095519A
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JP
Japan
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zinc oxide
oxide powder
aqueous solution
zinc
soln
Prior art date
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Pending
Application number
JP28207298A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhide Yamaguchi
靖英 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Publication of JP2000095519A publication Critical patent/JP2000095519A/ja
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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化亜鉛粉末の湿式合成方法において、連続
的に微粒で粒径が揃い、品質の安定した酸化亜鉛粉末を
合成する方法であって、表面処理なしに光触媒活性を抑
制した酸化亜鉛粉末を合成する方法を提供する。 【解決手段】 亜鉛を含有する酸性水溶液1に対し、ア
ルカリ性水溶液を等量比で1を超え、1.5以下の範囲
内で接触させた後、直ちに大量の流動している水溶液中
に滴下することにより、連続的に酸化亜鉛粉末を合成す
ることを特徴とする酸化亜鉛粉末の合成方法。また、大
量の流動している水溶液の水温が20℃以上80℃以下
であることを特徴とする前記記載の酸化亜鉛粉末の合成
方法。また、上記合成方法で得られた、粒径が0.05
μm以下で、光触媒活性の抑制された酸化亜鉛粉末。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化亜鉛粉末及びその
合成方法に関し、詳しくは超微粒でかつ表面処理なしに
光触媒活性の低い酸化亜鉛粉末を連続的に合成する方法
に関する。
【0002】
【従来技術】酸化亜鉛粉末の製造方法は乾式法と湿式法
に大別される。乾式法は主に金属亜鉛を加熱して気化さ
せ、これを酸化して酸化亜鉛粉末とする方法(フランス
法)によって合成されている。一方、湿式法は、亜鉛塩
を含む水溶液を中和して水酸化物などの沈殿物を合成
し、これを濾過・乾燥の後、加熱して酸化亜鉛粉末を合
成する方法が知られている。例えば、特公昭第56−1
8538号には、亜鉛塩を含む水溶液を中和して塩基性
亜鉛塩を生成し、これをさらに中和あるいは加熱によっ
て酸化亜鉛粉末とすることが記載されている。しかし、
この方法では塩基性亜鉛塩の沈殿物を濾過した後焼成す
る工程を必要とするため、工程が複雑である上、焼成工
程で微粒子が焼結する恐れがあった。そこで、湿式法で
直接酸化亜鉛粉末を合成する方法もいくつか報告されて
いる。例えば、特開昭第60−171222号には、亜
鉛酸塩含有アルカリ溶液に酸を加えて中和することによ
り酸化亜鉛粉末を合成する方法が記載されている。ま
た、特開平第4−164813号には、60℃以上の温
度下でアルカリ水溶液を亜鉛塩の酸性水溶液に滴下し、
最終pH9以上で酸化亜鉛粉末を沈殿合成する方法が記
載されている。しかしながら、以上の方法では中和反応
の際のpHを厳密に一定の値にコントロールする必要が
ある。即ち、pHの変動により亜鉛の水酸化物などの混
入、あるいは粒子形状が異なるなどの問題がある。従っ
て、上記の公報に記載された方法では、連続的に品質の
安定した酸化亜鉛粉末を製造することが困難であった。
【0003】また、以上で説明した従来法で合成される
酸化亜鉛粉末は極めて微粒であり、活性亜鉛華とも呼ば
れるように、樹脂や油脂などの有機物を分解する活性
(光触媒活性)を有している。このため、化粧品や紫外
線吸収剤として用いるためには、酸化亜鉛粉末表面を他
の無機物で表面処理して光触媒活性による有機物の分解
を抑制する必要があった。例えば、特開平第3−183
620号には、酸化亜鉛粉末表面にAl、Si、Zrあ
るいはSnの酸化物もしくは水酸化物を被覆する技術が
開示されている。しかし、酸化亜鉛粉末表面を他の無機
物で表面処理するには工程も繁雑になり、コストアップ
になるなどの問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、酸化
亜鉛粉末の湿式合成方法において、連続的に微粒で粒径
が揃い、品質の安定した酸化亜鉛粉末を合成する方法で
あって、表面処理なしに光触媒活性を抑制した酸化亜鉛
粉末を合成する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討の結
果、亜鉛塩水溶液1に対し、アルカリ水溶液を等量比で
1を超え、1.5以下のアルカリ過剰の範囲内で両液を
接触させた後、直ちに大量の流動している水溶液中に滴
下することにより、連続的に微粒でかつ粒径の揃った酸
化亜鉛粉末を合成できることを見出し、本発明を完成さ
せた。よって、本発明は、亜鉛を含有する酸性水溶液1
に対し、アルカリ性水溶液を等量比で1を超え、1.5
以下の範囲内で接触させた後、直ちに大量の流動してい
る水溶液中に滴下することにより、連続的に酸化亜鉛粉
末を合成することを特徴とする酸化亜鉛粉末の合成方法
である。また本発明は、大量の流動している水溶液の水
温が20℃以上80℃以下であることを特徴とする前記
記載の酸化亜鉛粉末の合成方法である。また、本発明
は、前記記載の酸化亜鉛粉末の合成方法により得られ
た、粒径が0.05μm以下で、光触媒活性の抑制され
た酸化亜鉛粉末である。
【0006】ここで言う亜鉛塩水溶液とは、亜鉛イオン
を含有した水溶液を指し、例えば硫酸亜鉛、塩化亜鉛、
酢酸亜鉛などが挙げられるが、その種類及び濃度は特に
限定されるものではない。また、アルカリ水溶液は水酸
化ナトリウム、水酸化カリウムなどを指すが、その種類
及び濃度は特に限定されるものではない。しかし、ここ
で反応させる酸、アルカリの濃度は等量であるほうが滴
下量を制御しやすいので、好ましい。ただし、亜鉛を含
有する酸性水溶液と、アルカリ性水溶液が等量になると
水酸化亜鉛を生成しやすい。また、アルカリ性水溶液が
1.5以上の過剰になると、塩基性塩が生成する。亜鉛
を含有する酸性水溶液と、アルカリ性水溶液の両溶液を
それぞれポンプなどを用いて、一定流量で細管に流し、
これらを接触させる。ここで両液の接触のさせ方として
は、たとえば細管の先端を接する方法や、Y字型コネク
タによって両溶液を混合する方法などが挙げられる。本
方法では、両溶液を接触させた後、直ちに大量の水また
は水溶液中に滴下することが重要である。これは、滴下
によりpHが変動するのを最小限に抑えるためである。
また、滴下を受ける水または水溶液は充分に攪拌させ
て、pHの局所的な変化がないようにしなければならな
い。また、pHは中性からアルカリ性の範囲であること
が望ましい。pHが酸性になっていると、生成した酸化
亜鉛粉末が溶解するほか、アニオンを含んだ複合酸化物
が同時に析出する問題がある。滴下を受ける水溶液の水
温は、20℃以下の低温ではアルカリ性水溶液中でも水
酸化亜鉛などが生成するという問題がある。また、加温
すると、純度の高い微粒の酸化亜鉛粉末が得られるが、
80℃以上に加温しても、投入エネルギーが多くなる
上、取扱いが難しくなるだけで特に利点がない。逆に、
酸化亜鉛の結晶性が高くなるなどの問題が出てくる。酸
とアルカリの同時滴下によって生成した酸化亜鉛粉末は
水溶液を濾過することにより回収し、これを風乾もしく
は低温で乾燥して水分を除去することにより得られる。
こうして得られた酸化亜鉛粉末の可視−紫外線反射スペ
クトルを測定すると、従来法で生成した酸化亜鉛粉末と
同様、380nm以下の紫外線吸収機能を有している。
しかし、本方法で合成した酸化亜鉛粉末は純度が高いに
もかかわらず、光触媒活性が低い。これは結晶性が低く
光半導体的性質が現れにくいためと考えられる。
【0007】
【実施例】実施例1 2モル/リットルの硫酸亜鉛水溶液と、2モル/リット
ルの水酸化ナトリウム水溶液とをそれぞれ500ml/
分、550ml/分で流し、両液をY字型コネクタで接
触させた。接触した液は50リットルの水(pH6.
8)が入ったタンクに滴下されるようにした。タンクの
水は40℃であり、また高速攪拌モーター(800rp
m)で攪拌した。滴下を30分間行った結果、水中には
微粉が懸濁した。懸濁液を濾過して白色粉体を得、10
0℃で24時間乾燥した。得られた粉末はX線回折の結
果、酸化亜鉛単一相であることが確認され、また、半値
幅から求めた結晶子径は約30nmであった。収量は
2.4kgで、収率は約95%であった。次に、この合
成された酸化亜鉛粉末の光触媒活性を以下の手順で測定
した。即ち、この酸化亜鉛粉末5gを9cm径のシャー
レに均一に敷き、これを容積9リットルのガラス容器に
入れ、ガラス容器上部を紫外線透過性の高いガラス板を
置いて容器内を密閉した。このガラス容器は内部に空気
を循環するファンが取り付けられ、また側面にシリコー
ンパッキンが取り付けられており、この部分からガスを
注入、サンプリングできるようになっている。この部分
からアセトアルデヒドガスを注入し内部のアセトアルデ
ヒドガス濃度が80ppmとなるようにした。この状態
で1時間保持しても内部のアセトアルデヒドガス濃度は
ほとんど減少しなかった。
【0008】ここでガラス容器外部からガラス板を通じ
て、一定時間、紫外線(ブラックライト蛍光灯10Wを
5灯)を酸化亜鉛粉末に照射して、この酸化亜鉛粉末の
光触媒活性の度合いを調べた。紫外線照射とともに内部
のアセトアルデヒドガス濃度が減少し、それに伴い、二
酸化炭素濃度が増加した。これは、酸化亜鉛の光触媒作
用によって、酸化亜鉛の表面でアセトアルデヒドガスが
分解されたためである。1時間、紫外線を照射した後の
アセトアルデヒドガス濃度を当初のアセトアルデヒドガ
ス濃度から差し引き、その値を当初のアセトアルデヒド
ガス濃度で割って得られた値をアセトアルデヒドガスの
分解率とした。酸化亜鉛の光触媒活性の度合いをこのア
セトアルデヒドガスの分解率で比較した。実施例1で得
られた酸化亜鉛粉末についてのアセトアルデヒドガスの
分解率は10%であった。なお、ここでアセトアルデヒ
ドを用いたのは、取扱いが容易であるため、光触媒作用
の確認に広く用いられているためであり、光触媒作用の
対象となるガスはこのガスに限らない。
【0009】実施例2 0.5モル/リットルの塩化亜鉛水溶液と、1モル/リ
ットルの水酸化ナトリウム水溶液とをそれぞれ500m
l/分、600ml/分で流し、両液をY字型コネクタ
で接触させた。接触した液は1リットルの水(pH6.
4)が入ったタンクに滴下されるようにした。タンクの
水は29℃であり、また高速攪拌モーター(4000r
pm)で攪拌した。また、タンクからオーバーフローし
た水は濾過工程を経て再びタンクに注入されるような循
環系をなしている。滴下を1時間行った結果、濾紙には
白色の微粉が回収された。この微粉を80℃で24時間
乾燥した。得られた粉末はX線回折の結果、酸化亜鉛単
一相であることが確認され、また、結晶子径は約30n
mであった。収量は1.1kgで、収率は約85%であ
った。この酸化亜鉛粉末を用いて、実施例1と同様に酸
化亜鉛の光触媒活性の度合いを調べたところ、アセトア
ルデヒドガスの分解率は12%であった。
【0010】比較例1 市販の超微粒酸化亜鉛(1次粒子径が約0.2μm、比
表面積が12m2 /g)について、実施例1と同様の試
験を行い、光触媒活性の度合いを調べたところ、アセト
アルデヒドガスの分解率は86%であった。
【0011】比較例2 特開平第3−183620号に記載の方法に従い、Si
O2 被覆率が18%になるように比較例1で用いた市販
の超微粒酸化亜鉛を珪酸ソーダ水溶液中に加え、液のp
Hに注意しながら、該水溶液に塩酸希釈液を徐々に添加
した。そして、pHが7程度になったら、添加を止めて
暫く静置した。次にこれら懸濁液を濾過紙洗浄・乾燥し
て表面処理酸化亜鉛粉末を得た。この表面処理酸化亜鉛
粉末について、実施例1と同様の試験を行い、光触媒活
性の度合いを調べたところ、アセトアルデヒドガスの分
解率は28%であった。
【0012】
【発明の効果】本発明の酸化亜鉛粉末の湿式合成方法を
用いると、連続的に微粒で粒径が揃い、品質の安定した
酸化亜鉛粉末を合成でき、表面処理なしに光触媒活性を
抑制した酸化亜鉛粉末を合成できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛を含有する酸性水溶液1に対し、ア
    ルカリ性水溶液を等量比で1を超え、1.5以下の範囲
    内で接触させた後、直ちに大量の流動している水溶液中
    に滴下することにより、連続的に酸化亜鉛粉末を合成す
    ることを特徴とする酸化亜鉛粉末の合成方法。
  2. 【請求項2】 大量の流動している水溶液の水温が20
    ℃以上80℃以下であることを特徴とする請求項1記載
    の酸化亜鉛粉末の合成方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の酸化亜鉛
    粉末の合成方法により得られた、粒径が0.05μm以
    下で、光触媒活性の抑制された酸化亜鉛粉末。
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