JP2024078896A - Method for producing SnS2 and its use - Google Patents
Method for producing SnS2 and its use Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024078896A JP2024078896A JP2022191495A JP2022191495A JP2024078896A JP 2024078896 A JP2024078896 A JP 2024078896A JP 2022191495 A JP2022191495 A JP 2022191495A JP 2022191495 A JP2022191495 A JP 2022191495A JP 2024078896 A JP2024078896 A JP 2024078896A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sns2
- sns
- aggregates
- dispersion
- producing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G19/00—Compounds of tin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【課題】純度の高いSnS2を効率良く製造する方法を提供する。【解決手段】SnS2と、溶媒と、不純物と、を含むSnS2分散液を、ろ過手段が備えるろ材へ通過させ、該ろ材上にSnS2凝集体を形成するろ過工程と、形成した前記ろ材上のSnS2凝集体に洗浄液を通液して、該SnS2凝集体を洗浄する洗浄工程と、を有するSnS2の製造方法。【選択図】図1[Problem] To provide a method for efficiently producing high-purity SnS2. [Solution] The method for producing SnS2 includes a filtration step in which a SnS2 dispersion containing SnS2, a solvent, and impurities is passed through a filter medium provided in a filtering means to form SnS2 aggregates on the filter medium, and a washing step in which a washing liquid is passed through the SnS2 aggregates formed on the filter medium to wash the SnS2 aggregates. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、SnS2の製造方法及び利用方法に関する。 The present invention relates to a method for producing SnS2 and a method for using it.
近年、太陽電池に用いられ得るCZTS化合物半導体(シリコンの代わりにCu、Zn、Sn及びSを用いた化合物半導体)の焼結助剤や電極の触媒材料として、SnS2(二硫化スズ(IV))が着目されている。また、固体電解質として好適に用いられるLi4SnS4等の原料としてSnS2を用いることが提案されており、SnS2の製造方法についての検討がなされている。 In recent years, SnS2 (tin (IV) disulfide) has been attracting attention as a sintering aid and electrode catalyst material for CZTS compound semiconductors (compound semiconductors using Cu, Zn, Sn, and S instead of silicon) that can be used in solar cells. In addition, it has been proposed to use SnS2 as a raw material for Li4SnS4 , which is preferably used as a solid electrolyte, and a method for producing SnS2 has been studied.
非特許文献1には、Na2S水溶液とSnCl4水溶液を混合し、NaClを含むSnS2分散液を得た後、遠心沈降機を用いて5回程度洗浄し、NaClを除去することにより、SnS2を製造する方法が開示されている。 Non-Patent Document 1 discloses a method for producing SnS2 by mixing an aqueous Na2S solution and an aqueous SnCl4 solution to obtain a SnS2 dispersion containing NaCl , and then washing the dispersion about five times using a centrifugal settler to remove NaCl.
非特許文献1に記載の方法において、洗浄性を高めるためには、形成したSnS2の凝集体を解砕して水に分散させる必要がある。しかしながら、本発明者らは、遠心沈降機を用いて沈降した後のSnS2は強固な凝集体を形成するため、水に浸漬しただけでは分散させることができず、強力な解砕機を用いる等して物理的に強い力をかけることにより凝集体を解砕する必要があるという知見を得た。そのため、非特許文献1に記載の方法を用いて量産を行う場合、凝集体を解砕する工程が必要となり、該方法は製造効率が低いという課題を有することが分かった。 In the method described in Non-Patent Document 1, in order to improve the cleaning property, it is necessary to disintegrate the formed SnS2 aggregates and disperse them in water. However, the present inventors have found that since SnS2 after settling using a centrifugal settler forms strong aggregates, it cannot be dispersed by simply immersing it in water, and it is necessary to disintegrate the aggregates by applying a strong physical force, such as using a powerful disintegrator. Therefore, when mass-producing using the method described in Non-Patent Document 1, a process of disintegrating the aggregates is required, and it has been found that the method has a problem of low production efficiency.
したがって、本発明は、純度の高いSnS2を効率良く製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の方法によって得られるSnS2の利用方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing high-purity SnS2 . Another object of the present invention is to provide a method for utilizing the SnS2 obtained by the above method.
本発明は、SnS2と、溶媒と、不純物と、を含むSnS2分散液を、ろ過手段が備えるろ材へ通過させ、該ろ材上にSnS2凝集体を形成するろ過工程と、形成した前記ろ材上のSnS2凝集体に洗浄液を通液して、該SnS2凝集体を洗浄する洗浄工程と、を有するSnS2の製造方法である。 The present invention is a method for producing SnS2 , comprising: a filtration step in which a SnS2 dispersion containing SnS2, a solvent, and impurities is passed through a filter medium provided in a filtering means to form SnS2 aggregates on the filter medium; and a washing step in which a washing liquid is passed through the SnS2 aggregates formed on the filter medium to wash the SnS2 aggregates.
また、本発明は、上記の方法により製造したSnS2と、アルカリ金属を含む硫化物と、を接触させることにより、アルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物を得る工程を有する、SnS2の利用方法である。 The present invention also relates to a method for using SnS 2 , which comprises a step of contacting SnS 2 produced by the above method with a sulfide containing an alkali metal to obtain a compound containing an alkali metal, tin, and sulfur.
本発明によれば、純度の高いSnS2を効率良く製造することができる。また、本発明によれば、上記の方法によって得られるSnS2を用いて、アルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物を製造することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently produce high-purity SnS 2. Also, according to the present invention, it is possible to produce a compound containing an alkali metal, tin, and sulfur by using the SnS 2 obtained by the above method.
<SnS2の製造方法>
本発明に係るSnS2の製造方法は、以下の工程を有する。SnS2と、溶媒と、不純物と、を含むSnS2分散液を、ろ過手段が備えるろ材へ通過させ、該ろ材上にSnS2凝集体を形成するろ過工程。形成した前記ろ材上のSnS2凝集体に洗浄液を通液して、該SnS2凝集体を洗浄する洗浄工程。また、本発明に係るSnS2の製造方法は、前記洗浄工程を経て得られる洗浄後のSnS2凝集体を、好ましくは5kPa未満の圧力で乾燥する乾燥工程を有していてもよい。以下、各工程について詳細に説明する。
<Method for producing SnS2 >
The method for producing SnS2 according to the present invention has the following steps: A filtration step in which a SnS2 dispersion containing SnS2 , a solvent, and impurities is passed through a filter medium provided in a filtering means to form SnS2 aggregates on the filter medium; A washing step in which a washing liquid is passed through the SnS2 aggregates formed on the filter medium to wash the SnS2 aggregates. The method for producing SnS2 according to the present invention may also have a drying step in which the washed SnS2 aggregates obtained through the washing step are dried at a pressure preferably less than 5 kPa. Each step will be described in detail below.
[ろ過工程]
ろ過工程では、SnS2と、溶媒と、不純物と、を含むSnS2分散液を、ろ過手段が備えるろ材へ通過させる。これにより、該ろ材上にSnS2凝集体が形成される。
[Filtration process]
In the filtration process, the SnS2 dispersion containing SnS2 , a solvent, and impurities is passed through a filter medium provided in the filtering means, whereby SnS2 aggregates are formed on the filter medium.
(SnS2分散液)
SnS2分散液は、少なくともSnS2と、溶媒と、不純物と、を含む。SnS2分散液は、公知の方法によって調製することができる。一例として、Na2SとSnCl4とから、溶媒中、以下の反応に基づき調製することができる(図1参照)。なお、Na2Sの代わりに、Li2S等、他のアルカリ金属の硫化物を用いてもよいが、汎用性の観点から、Na2Sが好ましい。
2Na2S+SnCl4→SnS2+4NaCl
( SnS2 dispersion)
The SnS2 dispersion contains at least SnS2 , a solvent, and impurities. The SnS2 dispersion can be prepared by a known method. As an example, it can be prepared from Na2S and SnCl4 in a solvent based on the following reaction (see FIG. 1). Note that, instead of Na2S , sulfides of other alkali metals such as Li2S may be used, but Na2S is preferred from the viewpoint of versatility.
2Na2S + SnCl4 → SnS2 +4NaCl
溶媒としては、水;メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン等の水可溶性の有機溶媒;これらの混合溶媒等を挙げることができる。溶媒は水を含むことが好ましい。水としては、純水又は超純水が挙げられる。また、目的物の変質及び純度の低下を抑制する観点から、溶媒(好ましくは水)の導電率は10μS/cm未満であることが好ましく、溶媒(好ましくは水)中の溶存酸素濃度は10mg-O/L未満であることが好ましい。SnS2分散液の調製に用いる各原料は、無水物であっても水和物であってもよい。各原料は、それぞれ固体形態で混合した後、溶媒を加えて反応させてもよく、少なくとも一方に溶媒を加えて溶液又は分散液の形態とした後に反応に用いてもよいが、各原料を上記溶媒に溶解した溶液の形態として反応に用いることが好ましい。この場合、溶液中の各原料の濃度は特に限定されないが、例えば、1質量%~40質量%とすることができる。 Examples of the solvent include water; alcohols such as methanol and ethanol; water-soluble organic solvents such as acetone; and mixed solvents thereof. The solvent preferably contains water. Examples of water include pure water or ultrapure water. In addition, from the viewpoint of suppressing deterioration of the target product and a decrease in purity, the conductivity of the solvent (preferably water) is preferably less than 10 μS/cm, and the dissolved oxygen concentration in the solvent (preferably water) is preferably less than 10 mg-O/L. Each raw material used in the preparation of the SnS 2 dispersion may be anhydrous or hydrated. Each raw material may be mixed in a solid form and then reacted by adding a solvent, or may be used in the reaction after adding a solvent to at least one of them to form a solution or dispersion, but it is preferable to use each raw material in the form of a solution dissolved in the above solvent. In this case, the concentration of each raw material in the solution is not particularly limited, but can be, for example, 1% by mass to 40% by mass.
上記のように調製されたSnS2分散液に含まれる前記不純物は、主として、例えばNaClであり、それ以外に、未反応の原料(例えば、Na2SやSnCl4)等を含む。なお、原料として、Na2S及びSnCl4に替えて他の原料を用いた場合は、当該他の原料に由来する塩が不純物として得られる。 The impurities contained in the SnS2 dispersion prepared as described above are mainly, for example, NaCl, and also include unreacted raw materials (for example, Na2S and SnCl4 ), etc. In addition, when other raw materials are used instead of Na2S and SnCl4 as raw materials, salts derived from the other raw materials are obtained as impurities.
例えばNa2S水溶液とSnCl4水溶液とを混合すると、生成したSnS2が沈殿となって分散液中に分散し、不純物であるNaClは、水溶液中に溶解した状態となる。ろ過工程では、このようにして得られたSnS2分散液を、ろ過手段が備えるろ材へ通過させる。これにより、該分散液中に分散していたSnS2がろ材上に堆積し、SnS2凝集体を形成する。一方で、分散液中に溶解しているNaCl等を含む不純物の大部分は、ろ液として排出される。SnS2分散液中のSnS2の濃度は特に限定されず、適宜、設定することができ、例えば、1質量%~15質量%であることができる。 For example, when a Na 2 S aqueous solution and a SnCl 4 aqueous solution are mixed, the resulting SnS 2 precipitates and disperses in the dispersion, and the impurity NaCl is dissolved in the aqueous solution. In the filtration process, the SnS 2 dispersion thus obtained is passed through a filter provided in a filtering means. As a result, the SnS 2 dispersed in the dispersion is deposited on the filter, forming SnS 2 aggregates. Meanwhile, most of the impurities, including NaCl and the like, dissolved in the dispersion are discharged as filtrate. The concentration of SnS 2 in the SnS 2 dispersion is not particularly limited and can be set appropriately, for example, 1% by mass to 15% by mass.
(ろ過手段)
ろ過手段は特に限定されず、重圧ろ過法を用いる遠心ろ過機等、真空ろ過法を用いるドラムフィルター等、及び加圧ろ過法を用いるフィルタープレス等の公知の手段を用いることができる。これらの中でも、本発明においては、洗浄効率の観点から、フィルタープレスを用いることが好ましい。フィルタープレスを用いた場合、ろ過の際に凝集体の割れが起きにくく、洗浄性を高めることができる。ろ過手段としてフィルタープレスを用いた場合、ろ材としてはろ布等が挙げられる。ろ過手段としてドラムフィルターを用いた場合、ろ材としてはろ布等が挙げられる。また、ろ過手段として遠心ろ過機を用いた場合、ろ材としてはろ布、金属フィルター等が挙げられる。なお、本明細書において、遠心ろ過機とは、回転体(バスケット)がろ材及び液体の通過する孔を有するものである。遠心ろ過機では、処理液(分散液等)を、壁面に孔を有するバスケットの内側に設置されたろ材を通過させることにより、処理液中の固体と液体を分離し、さらに、ろ材の目よりも小さい水分をバスケットの孔から外へ排出することにより、固液分離を行うことができる。一方で、非特許文献1において用いられている遠心沈降機とは、回転体(バスケット)がろ材(フィルター)及び液体の通過する孔を有さず、回転体の壁面に重液(液体又は結晶(ケーキ))を形成、沈降させて、その上に軽液を形成させることにより、ろ材を使用せずに固液分離又は液液分離を行うものである。
(Filtering Means)
The filtering means is not particularly limited, and known means such as a centrifugal filter using heavy pressure filtration, a drum filter using vacuum filtration, and a filter press using pressure filtration can be used. Among these, in the present invention, it is preferable to use a filter press from the viewpoint of cleaning efficiency. When a filter press is used, the aggregates are less likely to break during filtration, and cleaning properties can be improved. When a filter press is used as the filtering means, examples of the filter material include filter cloth. When a drum filter is used as the filtering means, examples of the filter material include filter cloth. When a centrifugal filter is used as the filtering means, examples of the filter material include filter cloth and metal filters. In this specification, a centrifugal filter is a rotating body (basket) having a filter material and holes through which a liquid passes. In a centrifugal filter, a solid and a liquid in a processing liquid are separated by passing a processing liquid (dispersion liquid, etc.) through a filter material installed inside a basket having holes in the wall surface, and further, solid-liquid separation can be performed by discharging moisture smaller than the mesh of the filter material through the holes in the basket. On the other hand, the centrifugal sedimentation machine used in Non-Patent Document 1 has a rotor (basket) that does not have a filter medium (filter) or holes through which liquid passes, and performs solid-liquid separation or liquid-liquid separation without using a filter medium by forming and settling a heavy liquid (liquid or crystals (cake)) on the wall surface of the rotor and forming a light liquid thereon.
ろ過工程においてろ材上に形成される前記SnS2凝集体の厚みが大きすぎると、後述する洗浄工程における洗浄液の通液効率が低下する。そのため、ろ過工程において形成されるSnS2凝集体の厚みは、後述するように、洗浄後のSnS2凝集体の厚みが、ろ材のろ過面から垂直方向に1~100mmとなるように調整することが好ましい。なお、洗浄後のSnS2凝集体は、洗浄前のSnS2凝集体(ろ過工程において形成されるSnS2凝集体)と比べて不純物が除去されている程度の差であるため、洗浄後のSnS2凝集体の厚みは、洗浄前のSnS2凝集体の厚みとほぼ同視し得るものである。洗浄後のSnS2凝集体の厚みが上記範囲を超えることが想定される場合、SnS2分散液を分割してろ過することもできる。 If the thickness of the SnS2 aggregate formed on the filter medium in the filtration process is too large, the efficiency of the cleaning liquid in the cleaning process described below will decrease. Therefore, the thickness of the SnS2 aggregate formed in the filtration process is preferably adjusted so that the thickness of the SnS2 aggregate after cleaning is 1 to 100 mm in the vertical direction from the filtration surface of the filter medium, as described below. The difference between the SnS2 aggregate after cleaning and the SnS2 aggregate before cleaning (the SnS2 aggregate formed in the filtration process) is the degree to which impurities have been removed, so the thickness of the SnS2 aggregate after cleaning can be considered to be almost the same as the thickness of the SnS2 aggregate before cleaning. If it is expected that the thickness of the SnS2 aggregate after cleaning will exceed the above range, the SnS2 dispersion can also be divided and filtered.
図2は、本発明の一実施形態に係るろ過工程を示す模式図である。本実施形態において、ろ過工程は、例えば、以下のようにして実施される。工程1:SnS2分散液を貯留する原液タンク1から、ポンプPを用いて、SnS2分散液をろ材2上に循環通液又はワンパス通液することにより、ろ材上にSnS2凝集体を形成する。なお、SnS2分散液を貯留する原液タンク1内には、撹拌機(不図示)が備えられている。また、SnS2分散液の循環通液又はワンパス通液は、不図示のバルブを用いることにより制御することができる。フィルタープレスを用いてSnS2分散液のろ過を行う場合において、SnS2分散液をろ材へ通液した直後は、SnS2分散液中の(SnS2凝集体を形成する前の)SnS2分散体の一部が、ろ材(ろ布)を通過してろ液側へ流れてしまうことがある。これは、フィルタープレスが備えるろ布の目が、SnS2分散体の粒子サイズよりも若干大きいためである。ろ過を進める過程において、SnS2分散体の粒子が、少しずつ、ろ布の目に詰まっていくことで、最終的にろ材上にSnS2凝集体が形成される。そのため、SnS2分散液を循環通液することにより、ろ過工程の初期においてろ液中へ流出したSnS2を回収することができる。SnS2分散液の通液は、ワンパス通液でもよく循環通液でもよいが、循環通液する方法によれば、SnS2凝集体をほぼ全量回収することが可能である。工程2:SnS2凝集体の回収が完了した後、ろ液(主にNaClを含有する)を廃液タンク3内に回収し、廃液として排出する。なお、不図示の配管を使用して、ろ過手段を通過させずにろ液を排液してもよい。
2 is a schematic diagram showing a filtration step according to one embodiment of the present invention. In this embodiment, the filtration step is carried out, for example, as follows. Step 1: Using a pump P, the SnS2 dispersion is circulated or passed through the
図3は、本発明の他の実施形態に係るろ過工程を示す模式図である。本実施形態において、ろ過工程は、例えば、以下のようにして実施される。工程1:SnS2分散液を貯留する原液タンク1から、ポンプP1を用いて、SnS2分散液をろ材2上にワンパス通液することにより、ろ材上にSnS2凝集体を形成する。この際、ろ液は後段のろ液タンク4に貯留する。なお、SnS2分散液を貯留する原液タンク1内、及びろ液を貯留するろ液タンク4内には、撹拌機(不図示)が備えられている。この段階において、SnS2分散体は、原液タンク1及びろ液タンク4内に少し残った状態である。工程2:続いて、ろ液タンク4から原液タンク1へ、ポンプP2を用いてろ液を送液し、残ったSnS2分散体を原液タンク1に回収する。工程3:回収したSnS2分散体を含むSnS2回収液を、原液タンク1から、ポンプP1を用いて、ろ材2上に循環通液又はワンパス通液することにより、SnS2分散体をSnS2凝集体として回収する。この方法によれば、工程1及び工程2の追加によって設備は増加するものの、SnS2凝集体をほぼ全量回収することが可能であるうえ、図2に示す方法と比べて、ろ過効率の向上を図ることができる。なお、SnS2回収液の循環通液又はワンパス通液は、不図示のバルブを用いることにより制御することができる。
3 is a schematic diagram showing a filtration step according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the filtration step is carried out, for example, as follows. Step 1: The SnS2 dispersion is passed from the stock solution tank 1 storing the SnS2 dispersion onto the
[洗浄工程]
NaCl等の不純物は、ろ過工程においてろ液として排出されるが、ろ材上に形成されるSnS2凝集体中には、まだNaCl等の不純物が残存している。そのため、図4に示すように、洗浄工程において、ろ材上のSnS2凝集体に洗浄液を通液することにより、SnS2凝集体を洗浄する。これにより、不純物量が低減された洗浄後のSnS2凝集体が得られる。なお、洗浄液は、前記ろ過工程においてSnS2分散液を入れていた原液タンク内から供給してもよく、別の配管から供給してもよい。また、廃液は、前記ろ過工程におけるろ液タンク又は廃液タンクに貯めてもよく、別の配管から排液してもよい。
[Cleaning process]
Impurities such as NaCl are discharged as filtrate in the filtration process, but impurities such as NaCl still remain in the SnS2 aggregates formed on the filter medium. Therefore, as shown in FIG. 4, in the washing process, the SnS2 aggregates on the filter medium are washed by passing a washing liquid through them. This results in SnS2 aggregates after washing with reduced impurities. The washing liquid may be supplied from the stock tank that contained the SnS2 dispersion in the filtration process, or may be supplied from a separate pipe. In addition, the waste liquid may be stored in the filtrate tank or waste liquid tank in the filtration process, or may be discharged from a separate pipe.
ここで、非特許文献1に記載の方法においては、遠心沈降機を用いて以下の工程を実施し、SnS2分散液に含まれるNaClを除去することにより、目的物であるSnS2を得ている。
1.SnS2分散液を遠心沈降機が備える遠沈管内に入れる;
2.遠沈管を遠心沈降機にセットし、3000~10000rpmで5分間回転させる;
3.NaClを含む上澄み液を捨てる(遠沈管の底にSnS2凝集体が残る);
4.遠沈管に水を加え、SnS2凝集体を浸漬する;
5.工程4で得られるSnS2凝集体が浸漬した水を、工程1におけるSnS2分散液として使用し、工程1~4を繰り返し行う(合計5回程度)。
Here, in the method described in Non-Patent Document 1, the following steps are carried out using a centrifugal settler to remove NaCl contained in the SnS2 dispersion, thereby obtaining the target SnS2 .
1. Place the SnS2 dispersion in a centrifuge tube equipped with a centrifugal sedimenter;
2. Place the centrifuge tube in a centrifuge and rotate at 3,000 to 10,000 rpm for 5 minutes;
3. Discard the supernatant containing NaCl (leaving SnS2 aggregates at the bottom of the centrifuge tube);
4. Add water to the centrifuge tube and immerse the SnS2 aggregates;
5. The water in which the SnS2 aggregates obtained in step 4 have been immersed is used as the SnS2 dispersion in step 1, and steps 1 to 4 are repeated (about 5 times in total).
上述のように、非特許文献1に記載の方法では、上記工程2~3において、遠心沈降機を用いてSnS2凝集体を洗浄するため、該SnS2凝集体が強固な塊となり、洗浄を繰り返すだけでは、そのような強固なSnS2凝集体が十分に分散されず、SnS2凝集体中に取り込まれた不純物を十分に洗浄することが困難である。そのため、SnS2凝集体中に取り込まれた不純物を除去するためには、該SnS2凝集体を、例えば超音波ホモジナイザー等を用いて解砕してから、再度分散液中に分散させる必要がある。一方で、本発明においては、好ましくはフィルタープレスを用いてSnS2分散液をろ過し、ろ材上に形成されたSnS2凝集体を、該ろ材上で洗浄する。本発明においては、SnS2凝集体を解砕する工程を経ずとも、SnS2凝集体中の不純物を低減、除去することが可能となり、純度の高いSnS2を効率良く製造することができる。すなわち、本発明に係る洗浄工程は、好ましくは、SnS2凝集体を解砕する工程を含まないものである。
As described above, in the method described in Non-Patent Document 1, in
(洗浄液)
洗浄液は、SnS2凝集体から不純物を除去し得るものであれば特に限定されず、例えば、水;メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン等の水可溶性の有機溶媒;これらの混合溶媒等を挙げることができる。該洗浄液は、前記SnS2分散液に含まれる溶媒と同じであってもよく、異なっていてもよい。ただし、製造方法の簡素化の観点から、該洗浄液は、前記SnS2分散液に含まれる溶媒と同じであることが好ましく、水を含むことが好ましい。水としては、純水又は超純水が挙げられる。また、目的物の変質及び純度の低下を抑制する観点から、洗浄液(好ましくは水)の導電率は10μS/cm未満であることが好ましく、洗浄液(好ましくは水)中の溶存酸素濃度は10mg-O/L未満であることが好ましい。
(Cleaning solution)
The cleaning liquid is not particularly limited as long as it can remove impurities from the SnS2 aggregates, and examples thereof include water; alcohols such as methanol and ethanol, water-soluble organic solvents such as acetone; and mixed solvents thereof. The cleaning liquid may be the same as the solvent contained in the SnS2 dispersion, or may be different. However, from the viewpoint of simplifying the manufacturing method, the cleaning liquid is preferably the same as the solvent contained in the SnS2 dispersion, and preferably contains water. Examples of water include pure water and ultrapure water. In addition, from the viewpoint of suppressing the deterioration of the target product and the decrease in purity, the electrical conductivity of the cleaning liquid (preferably water) is preferably less than 10 μS/cm, and the dissolved oxygen concentration in the cleaning liquid (preferably water) is preferably less than 10 mg-O/L.
ろ材上のSnS2凝集体に洗浄液を通液する方法は限定されない。例えば、洗浄液をタンクに貯蔵し、洗浄液を該タンクからSnS2凝集体へポンプで送液する方法や、該タンクを不活性ガス等で加圧して洗浄液をSnS2凝集体へ送液する方法等を用いることができる。洗浄液の通液速度は、SnS2凝集体から不純物を除去し得るものであれば特に限定されず、圧力損失や洗浄時間を考慮して決定することができる。洗浄液の通液量は、SnS2凝集体から不純物を除去し得るものであれば特に限定されず、SnS2の純度や洗浄時間を考慮して決定することができる。なお、洗浄液の通液中は、流出した洗浄液中の不純物濃度を常時計測することが好ましい。流出した洗浄液中の不純物濃度を常時計測する方法は、特に限定されない。例えば、導電率計を配管に接続して計測することにより流出した洗浄液中の不純物濃度を常時計測する方法が挙げられる。 The method of passing the cleaning liquid through the SnS 2 aggregates on the filter medium is not limited. For example, a method of storing the cleaning liquid in a tank and pumping the cleaning liquid from the tank to the SnS 2 aggregates, or a method of pressurizing the tank with an inert gas or the like to send the cleaning liquid to the SnS 2 aggregates, etc. can be used. The flow rate of the cleaning liquid is not particularly limited as long as it can remove impurities from the SnS 2 aggregates, and can be determined in consideration of pressure loss and cleaning time. The flow rate of the cleaning liquid is not particularly limited as long as it can remove impurities from the SnS 2 aggregates, and can be determined in consideration of the purity of SnS 2 and cleaning time. It is preferable to constantly measure the impurity concentration in the outflowing cleaning liquid during the flow of the cleaning liquid. The method of constantly measuring the impurity concentration in the outflowing cleaning liquid is not particularly limited. For example, a method of constantly measuring the impurity concentration in the outflowing cleaning liquid by connecting a conductivity meter to a pipe and measuring it can be mentioned.
本発明において、洗浄工程は、1回のみ行ってもよく、繰り返し行ってもよい。ただし、本発明によれば、洗浄工程を1回行うことにより、SnS2凝集体から不純物を十分に除去し得る。 In the present invention, the washing step may be performed only once or may be performed repeatedly. However, according to the present invention, impurities can be sufficiently removed from the SnS2 aggregates by performing the washing step once.
洗浄工程を経て得られる洗浄後のSnS2凝集体の厚みは、洗浄性の観点から、前記ろ材のろ過面から垂直方向に1~100mmであることが好ましい。なお、ろ材のろ過面が1つではなく複数存在する場合がある。ろ材のろ過面が複数存在する場合は、複数のろ過面からの垂直方向の厚みのうち、最大の厚みが上記範囲であることが好ましい。図5は、フィルタープレスが有するろ材(ろ布)部分の構造を示す模式図である。図5において、ろ過板とろ布の間には、スリット状の溝(不図示)があり、その部分をろ液(洗浄液)が流れていく。そのため、図5に示すろ材においては、ケーキ(SnS2凝集体)の紙面左右の側面がろ過面であり、該ろ過面から垂直方向の厚みは、ケーキの横幅(図5中のd)に相当する。 The thickness of the SnS2 aggregates after washing obtained through the washing process is preferably 1 to 100 mm in the vertical direction from the filtration surface of the filter medium from the viewpoint of washability. The filter medium may have not one but multiple filtration surfaces. When the filter medium has multiple filtration surfaces, it is preferable that the maximum thickness of the thicknesses in the vertical direction from the multiple filtration surfaces is in the above range. FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of the filter medium (filter cloth) part of the filter press. In FIG. 5, there is a slit-shaped groove (not shown) between the filter plate and the filter cloth, and the filtrate (washing liquid) flows through that part. Therefore, in the filter medium shown in FIG. 5, the left and right sides of the cake ( SnS2 aggregates) on the paper surface are the filtration surfaces, and the thickness in the vertical direction from the filtration surface corresponds to the width of the cake (d in FIG. 5).
[乾燥工程]
本発明に係るSnS2の製造方法は、前記洗浄工程を経て得られる洗浄後の前記SnS2凝集体を乾燥する乾燥工程を有していてもよい。乾燥工程を行うことにより、SnS2凝集体中の溶媒が除去され、SnS2を単離することができる。乾燥工程の具体的な操作は特に限定されず、従来、公知の方法の1つ又は複数を組み合わせて適用することができる。乾燥方法として、具体的には、減圧乾燥(凍結乾燥を含む)及び噴霧乾燥等が挙げられる。これらの中でも、減圧乾燥が好ましい。SnS2の変質を抑制する観点から、乾燥工程は、5kPa未満の圧力で行うことが好ましい。また、加熱しながら減圧乾燥してもよく、その場合、加熱温度は、例えば40℃~80℃とすることができる。なお、いずれの場合も、SnS2凝集体に含まれる溶媒の種類に応じて、適切な条件を設定することが好ましい。
[Drying process]
The method for producing SnS2 according to the present invention may have a drying step for drying the SnS2 aggregate after washing obtained through the washing step. By carrying out the drying step, the solvent in the SnS2 aggregate is removed, and SnS2 can be isolated. The specific operation of the drying step is not particularly limited, and one or more of the conventionally known methods can be applied in combination. Specific examples of the drying method include vacuum drying (including freeze drying) and spray drying. Among these, vacuum drying is preferred. From the viewpoint of suppressing the deterioration of SnS2 , the drying step is preferably carried out at a pressure of less than 5 kPa. In addition, the drying may be carried out under reduced pressure while heating, and in that case, the heating temperature can be, for example, 40 ° C to 80 ° C. In either case, it is preferable to set appropriate conditions according to the type of solvent contained in the SnS2 aggregate.
本発明に係る方法によって得られるSnS2は、例えば、蛍光X線分析等による元素分析、X線回折の測定、及び赤外吸収スペクトルやラマンスペクトルの測定等により同定することができる。 The SnS 2 obtained by the method according to the present invention can be identified, for example, by elemental analysis such as X-ray fluorescence analysis, X-ray diffraction measurement, and infrared absorption spectrum or Raman spectrum measurement.
<SnS2の利用方法>
本発明に係るSnS2の利用方法は、前記方法により製造したSnS2と、アルカリ金属を含む硫化物と、を接触させることにより、アルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物を得る工程を有する。すなわち、本発明に係るSnS2の利用方法は、SnS2とアルカリ金属を含む硫化物とから、アルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物を製造する方法ということもできる。アルカリ金属を含む硫化物としては、アルカリ金属の硫化物が好ましく、アルカリ金属としては、Na、Li、及びKが好ましい。アルカリ金属の硫化物としては、例えば、Li2S、Na2S、及びK2S等が挙げられる。
<How to use SnS2 >
The method for using SnS 2 according to the present invention includes a step of obtaining a compound containing an alkali metal, tin, and sulfur by contacting SnS 2 produced by the above method with a sulfide containing an alkali metal. That is, the method for using SnS 2 according to the present invention can be said to be a method for producing a compound containing an alkali metal, tin, and sulfur from SnS 2 and a sulfide containing an alkali metal. As the sulfide containing an alkali metal, a sulfide of an alkali metal is preferable, and as the alkali metal, Na, Li, and K are preferable. As the sulfide of an alkali metal, for example, Li 2 S, Na 2 S, and K 2 S can be mentioned.
SnS2と、アルカリ金属を含む硫化物と、を接触させる方法は特に限定されない。SnS2とアルカリ金属を含む硫化物は、それぞれ固体形態で混合し、溶媒を加えて反応させてもよく、少なくとも一方に溶媒を加えて溶液の形態として反応に用いてもよい。溶媒としては、水;メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン等の水可溶性の有機溶媒;これらの混合溶媒等を挙げることができる。該溶媒は、前記SnS2の製造方法において用いるSnS2分散液に含まれる溶媒と同じであってもよく、異なっていてもよい。ただし、前記SnS2の製造方法によってSnS2を製造し、得られたSnS2をそのまま本方法にて用いる場合は、本方法において用いる溶媒は、前記SnS2分散液に含まれる溶媒と同じであることが好ましく、水を含むことが好ましい。水としては、純水又は超純水が挙げられる。また、目的物の変質及び純度の低下を抑制する観点から、該溶媒(好ましくは水)の導電率は10μS/cm未満であることが好ましく、該溶媒(好ましくは水)中の溶存酸素濃度は10mg-O/L未満であることが好ましい。 The method of contacting SnS 2 with a sulfide containing an alkali metal is not particularly limited. SnS 2 and a sulfide containing an alkali metal may be mixed in solid form and reacted by adding a solvent, or at least one of them may be used in the reaction in the form of a solution by adding a solvent. Examples of the solvent include water; alcohols such as methanol and ethanol, water-soluble organic solvents such as acetone; and mixed solvents thereof. The solvent may be the same as or different from the solvent contained in the SnS 2 dispersion used in the SnS 2 production method. However, when SnS 2 is produced by the SnS 2 production method and the obtained SnS 2 is used as it is in this method, the solvent used in this method is preferably the same as the solvent contained in the SnS 2 dispersion, and preferably contains water. Examples of water include pure water or ultrapure water. In addition, from the viewpoint of suppressing the deterioration of the target product and the decrease in purity, the conductivity of the solvent (preferably water) is preferably less than 10 μS/cm, and the dissolved oxygen concentration in the solvent (preferably water) is preferably less than 10 mg-O/L.
SnS2と、アルカリ金属を含む硫化物と、を接触させることにより得られるアルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物としては、例えば、以下の化合物を挙げることができる。ナトリウム、スズ、及び硫黄からなる化合物(例えば、Na4SnS4、Na2SnS3)、リチウム、スズ、及び硫黄からなる化合物(例えば、Li4SnS4、Li2SnS3)等。得られたアルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物は、例えば、蛍光X線分析等による元素分析、X線回折の測定、及び赤外吸収スペクトルやラマンスペクトルの測定等により同定することができる。 Examples of compounds containing an alkali metal, tin, and sulfur obtained by contacting SnS 2 with a sulfide containing an alkali metal include the following compounds: compounds consisting of sodium, tin, and sulfur (e.g., Na 4 SnS 4 , Na 2 SnS 3 ), compounds consisting of lithium, tin, and sulfur (e.g., Li 4 SnS 4 , Li 2 SnS 3 ), etc. The obtained compounds containing an alkali metal, tin, and sulfur can be identified by, for example, elemental analysis such as X-ray fluorescence analysis, X-ray diffraction measurement, and infrared absorption spectrum or Raman spectrum measurement.
(Na4SnS4の製造)
以下、一実施形態として、SnS2と、アルカリ金属を含む硫化物としてのNa2Sと、を接触させて、Na4SnS4を製造する場合について図6を参照して説明する。まず、Na2Sを水で溶解したNa2S水溶液をタンク内に用意する。該Na2S水溶液中のNa2Sの濃度は特に限定されず、適宜、設定することができ、例えば、1質量%~20質量%とすることができる。続いて、前記本発明に係る方法によって製造した、ろ材上の、洗浄後のSnS2凝集体に対し、該SnS2とNa2Sのモル比が1:2となるように、Na2S水溶液を通液する。これにより、以下の反応式に基づきNa4SnS4が生成する。得られるNa4SnS4水溶液は淡黄色である。なお、この反応は、例えば、SnS2凝集体を製造したフィルタープレス装置内で、そのまま行うことができる。
SnS2+2Na2S→Na4SnS4
(Production of Na4SnS4 )
Hereinafter, as an embodiment, a case where Na 4 SnS 4 is produced by contacting SnS 2 with Na 2 S as a sulfide containing an alkali metal will be described with reference to FIG. 6. First, a Na 2 S aqueous solution in which Na 2 S is dissolved in water is prepared in a tank. The concentration of Na 2 S in the Na 2 S aqueous solution is not particularly limited and can be set appropriately, for example, 1% by mass to 20% by mass. Next, the Na 2 S aqueous solution is passed through the washed SnS 2 aggregates on the filter medium produced by the method according to the present invention so that the molar ratio of SnS 2 to Na 2 S is 1:2. As a result, Na 4 SnS 4 is produced based on the following reaction formula. The resulting Na 4 SnS 4 aqueous solution is pale yellow. This reaction can be carried out, for example, directly in the filter press device in which the SnS 2 aggregates were produced.
SnS2 + 2Na2S → Na4SnS4
なお、上記反応によりNa4SnS4が生成するが、実際には、SnS2とNa2Sのモル比が1:1となる時点までは、Na2SnS3が生成しているものと推測している。Na2SnS3は水に可溶であるため、ろ材上のSnS2がNa2Sと反応してNa2SnS3が生成すると、該Na2SnS3は、ろ液の方へ流れていく。そのため、SnS2凝集体に対し、該SnS2とNa2Sのモル比が1:2となる量のNa2S水溶液を通液する際は、図6に示すように、該ろ液を循環して(ろ液は、Na2S水溶液が入っていたタンク内に貯まって循環される)、再度、SnS2との反応に用いることが好ましい(循環通液)。これにより、先に生成したNa2SnS3がNa4SnS4に変換され、最終的に、消費されたSnS2とNa2Sのモル比が1:2となる時点においては、Na4SnS4が主生成物として得られる。なお、図6に示す装置において、ろ液の循環通液は、適宜、不図示のバルブを用いることにより制御することができる。 In addition, Na 4 SnS 4 is produced by the above reaction, but it is presumed that Na 2 SnS 3 is actually produced until the molar ratio of SnS 2 to Na 2 S becomes 1:1. Since Na 2 SnS 3 is soluble in water, when SnS 2 on the filter reacts with Na 2 S to produce Na 2 SnS 3 , the Na 2 SnS 3 flows toward the filtrate. Therefore, when passing an amount of Na 2 S aqueous solution that makes the molar ratio of SnS 2 to Na 2 S 1:2 through the SnS 2 aggregates, it is preferable to circulate the filtrate (the filtrate is stored and circulated in the tank that contained the Na 2 S aqueous solution) and use it again for the reaction with SnS 2 (circulation liquid passing). As a result, the previously produced Na 2 SnS 3 is converted to Na 4 SnS 4 , and finally, when the molar ratio of consumed SnS 2 to Na 2 S becomes 1:2, Na 4 SnS 4 is obtained as the main product. In the apparatus shown in FIG. 6, the circulation of the filtrate can be appropriately controlled by using a valve (not shown).
また、以下に示す手順により、2段階でNa4SnS4を製造することも好ましい。まず、1段階目の工程として、前記ろ材上の、洗浄後のSnS2凝集体に対し、該SnS2とNa2Sのモル比が1:1となるように、タンク内のNa2S水溶液を循環通液する。これにより、Na2S水溶液が入っていたタンク内に、Na2SnS3を主成分とする循環液が得られる。次いで、2段階目の工程として、該タンク内の循環液に対し、生成したNa2SnS3とNa2Sのモル比が1:1となる量のNa2Sを再度反応させる。これにより、Na2SnS3からNa4SnS4が得られる。 It is also preferable to manufacture Na 4 SnS 4 in two steps according to the procedure shown below. First, in the first step, the Na 2 S aqueous solution in the tank is circulated through the washed SnS 2 aggregates on the filter medium so that the molar ratio of SnS 2 to Na 2 S is 1:1. As a result, a circulating liquid containing Na 2 SnS 3 as the main component is obtained in the tank in which the Na 2 S aqueous solution was contained. Next, in the second step, the generated Na 2 S is reacted again with the circulating liquid in the tank in an amount such that the molar ratio of Na 2 SnS 3 to Na 2 S is 1:1. As a result, Na 4 SnS 4 is obtained from Na 2 SnS 3 .
(Na2SnS3の製造)
上記Na4SnS4の製造において、SnS2とNa2Sのモル比が1:1となる量のNa2Sを用いることで、Na2SnS3を得ることができる。すなわち、まず、Na2Sを水で溶解したNa2S水溶液をタンク内に用意する。続いて、図6に示すように、前記本発明に係る方法によって製造した、ろ材上の、洗浄後のSnS2凝集体に対し、該SnS2とNa2Sのモル比が1:1となるように、Na2S水溶液を循環通液する。これにより、Na2S水溶液が入っていたタンク内に、Na2SnS3水溶液が得られる。得られるNa2SnS3水溶液は淡黄色である。
(Production of Na2SnS3 )
In the above-mentioned production of Na 4 SnS 4 , Na 2 S can be obtained by using an amount of Na 2 S such that the molar ratio of SnS 2 to Na 2 S is 1:1. That is, first, a Na 2 S aqueous solution in which Na 2 S is dissolved in water is prepared in a tank. Then, as shown in FIG. 6, the Na 2 S aqueous solution is circulated through the washed SnS 2 aggregates on the filter medium produced by the method according to the present invention so that the molar ratio of SnS 2 to Na 2 S is 1:1. As a result, a Na 2 SnS 3 aqueous solution is obtained in the tank in which the Na 2 S aqueous solution was contained . The obtained Na 2 SnS 3 aqueous solution is pale yellow.
なお、SnS2に対し、モル比が1:1を超える量のNa2Sを反応させると、Na4SnS4が生成する。そのため、Na2SnS3を製造する場合においては、Na4SnS4の生成を確実に抑制することを目的として、あえて、SnS2に対するNa2Sの使用量を、理論量である1倍モル量よりも少なくして、未反応のSnS2をろ材上に残すように反応を行ってもよい。ここで、Na2SnS3の製造に限らず、ろ材上の、洗浄後のSnS2凝集体に対し、Na2S水溶液を通液した直後に、SnS2凝集体が崩れて一部が粒子に戻り、ろ材を通過してろ液中へ流出してしまう場合がある。そのため、特に、SnS2に対するNa2Sの使用量を1倍モル量よりも少なくする場合においては、ろ液中に流出した未反応のSnS2を、MF(マイクロフィルター)やUF(限外ろ過)等を用いてろ過することにより、回収してもよい。 In addition, when Na 2 S is reacted with SnS 2 in an amount exceeding 1:1 in molar ratio, Na 4 SnS 4 is generated . Therefore, in the case of producing Na 2 SnS 3 , the amount of Na 2 S used relative to SnS 2 may be less than the theoretical amount of 1 molar amount in order to reliably suppress the production of Na 4 SnS 4, and the reaction may be carried out so that unreacted SnS 2 remains on the filter medium. Here, not limited to the production of Na 2 SnS 3 , immediately after passing a Na 2 S aqueous solution through the washed SnS 2 aggregates on the filter medium, the SnS 2 aggregates may collapse and some of them may return to particles, passing through the filter medium and flowing into the filtrate. Therefore, particularly when the amount of Na 2 S used relative to SnS 2 is less than 1 molar amount, the unreacted SnS 2 that flows into the filtrate may be recovered by filtering using a MF (microfilter) or UF (ultrafiltration) or the like.
上述のように、SnS2に対するNa2Sの使用量を理論量よりも少なく調整した場合、ろ材上に未反応のSnS2凝集体が残存する。この、未反応のSnS2凝集体が残存した状態で、前記SnS2の製造方法におけるSnS2分散液を通液して、前記洗浄工程(NaClの除去工程)を繰り返し行うこともできる。また、ろ材上に残存した未反応のSnS2凝集体を、Na2S水溶液のような溶解液で洗浄してもよい。 As mentioned above, when the amount of Na2S used relative to SnS2 is adjusted to be less than the theoretical amount, unreacted SnS2 aggregates remain on the filter medium. In this state where unreacted SnS2 aggregates remain, the SnS2 dispersion in the SnS2 manufacturing method can be passed through and the washing process (NaCl removal process) can be repeated. In addition, the unreacted SnS2 aggregates remaining on the filter medium can be washed with a dissolving solution such as a Na2S aqueous solution.
上記Na4SnS4及びNa2SnS3の製造方法は、他のアルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物を製造する際にも同様に適用することができる。このようにして得られるアルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物は、固体電解質として好適に用いられる、例えばLi4SnS4、LGPS(リチウム・ゲルマニウム・リン・硫黄)系固体電解質、チオリシコン(Thio-LISICON)等の原料として利用することができる。 The above-mentioned manufacturing method of Na 4 SnS 4 and Na 2 SnS 3 can be similarly applied to the manufacturing of other compounds containing alkali metals, tin, and sulfur. The compound containing alkali metals, tin, and sulfur obtained in this manner can be used as a raw material for solid electrolytes, such as Li 4 SnS 4 , LGPS (lithium germanium phosphorus sulfur)-based solid electrolytes, and thio-LISICON.
[実施例1]
(ろ過工程)
Na2S・9H2Oを水(溶存酸素濃度:10mg-O/L未満、導電率:10μS/cm未満)に溶解し、12質量%のNa2S水溶液(A)を調製した。続いて、SnCl4・5H2Oを水(溶存酸素濃度:10mg-O/L未満、導電率:10μS/cm未満)に溶解し、28質量%のSnCl4水溶液(B)を調製した。
Aを冷却しながら撹拌し、A中のNa2S:B中のSnCl4=2:1のモル比になるまで、Bを少量ずつ滴下して混合することにより、不純物としてNaClを含む8質量%のSnS2分散液(C)を得た。
Cを、ろ過面積0.1m2のフィルタープレス装置に通液することにより、ろ材上にSnS2粒子を堆積させて、洗浄前SnS2凝集体(D)を形成した。なお、SnS2分散液(C)の通液は、図2に示す装置を用いて、ワンパス通液にて行った。
(洗浄工程)
Dに水(溶存酸素:10mg-O/L未満、導電率:10μS/cm未満)を3時間通液した後、圧搾することにより、洗浄済SnS2凝集体(E)を得た。得られた洗浄済SnS2凝集体(E)について、ろ材のろ過面から垂直方向の厚み(図5中のd)は10mmであった。
[Example 1]
(Filtration process)
Na 2 S.9H 2 O was dissolved in water (dissolved oxygen concentration: less than 10 mg-O/L, electrical conductivity: less than 10 μS/cm) to prepare a 12 mass% Na 2 S aqueous solution (A). Next, SnCl 4.5H 2 O was dissolved in water (dissolved oxygen concentration: less than 10 mg-O/L, electrical conductivity: less than 10 μS/cm) to prepare a 28 mass% SnCl 4 aqueous solution (B).
A was stirred while cooling, and B was added dropwise in small amounts and mixed until the molar ratio of Na 2 S in A:SnCl 4 in B became 2:1, thereby obtaining 8 mass% SnS 2 dispersion (C) containing NaCl as an impurity.
C was passed through a filter press device with a filtration area of 0.1 m2 to deposit SnS2 particles on the filter medium, thereby forming a pre-washed SnS2 aggregate (D). The SnS2 dispersion (C) was passed through the device shown in Figure 2 in a one-pass manner.
(Washing process)
Water (dissolved oxygen: less than 10 mg-O/L, conductivity: less than 10 μS/cm) was passed through D for 3 hours, and then squeezed to obtain washed SnS2 aggregate (E). The thickness (d in FIG. 5) of the obtained washed SnS2 aggregate (E) in the vertical direction from the filtration surface of the filter medium was 10 mm.
(分析)
Eをフィルタープレス装置から取り出し、水(溶存酸素:10mg-O/L未満、導電率:10μS/cm未満)を加え、超音波ホモジナイザー(商品名:LUH300、ヤマト科学(株)製)で解砕することにより、NaClの量が減少した8質量%のSnS2分散液(F)を得た。Fを孔径0.1μmの親水性PVDFメンブレンフィルターを用いてろ過することにより、ろ液(G)を調製し、キャピラリー電気泳動法を用いて、ろ液(G)中のNa及びClの濃度を分析した。
(analysis)
E was removed from the filter press device, water (dissolved oxygen: less than 10 mg-O/L, conductivity: less than 10 μS/cm) was added, and the mixture was disintegrated with an ultrasonic homogenizer (product name: LUH300, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) to obtain an 8 mass % SnS2 dispersion (F) with a reduced amount of NaCl. F was filtered using a hydrophilic PVDF membrane filter with a pore size of 0.1 μm to prepare a filtrate (G), and the concentrations of Na and Cl in the filtrate (G) were analyzed using capillary electrophoresis.
[実施例2]
実施例1と同様の方法により、洗浄済SnS2凝集体(E)を得た。
Eを80℃、2kPa未満において減圧乾燥することにより、SnS2乾燥体(H)を製造した(乾燥工程)。
[Example 2]
A washed SnS2 aggregate (E) was obtained in the same manner as in Example 1.
E was dried at 80 ° C. and reduced pressure of less than 2 kPa to produce a dried SnS2 body (H) (drying process).
[実施例3]
実施例1と同様の方法により、洗浄済SnS2凝集体(E)を得た。
Eを80℃、7kPaにおいて減圧乾燥することにより、SnS2乾燥体(H)を製造した(乾燥工程)。
[Example 3]
A washed SnS2 aggregate (E) was obtained in the same manner as in Example 1.
E was dried at 80 ° C. and 7 kPa under reduced pressure to produce a dried SnS2 body (H) (drying process).
[実施例4]
実施例1と同様の方法により、洗浄済SnS2凝集体(E)を得た。
Eに対して、E:A中のNa2S=1:2のモル比となる量のAを準備し、図6に示すように、ろ液を再度ろ材上へ通液させる循環通液により、SnS2とNa2Sとを反応させた。これにより、15~20質量%のNa4SnS4水溶液(I)を調製した。
[Example 4]
A washed SnS2 aggregate (E) was obtained in the same manner as in Example 1.
A was prepared in an amount of A to give a molar ratio of E:Na 2 S in A=1:2, and the filtrate was passed through the filter again in a circulating manner as shown in Fig. 6 to react SnS 2 with Na 2 S. In this way, a 15-20 mass% Na 4 SnS 4 aqueous solution (I) was prepared.
[実施例5]
実施例1と同様の方法により、洗浄済SnS2凝集体(E)を得た。
Eに対して、E:A中のNa2S=1:1のモル比となる量のAを準備し、図6に示すように、ろ液を再度ろ材上へ通液させる循環通液により、SnS2とNa2Sとを反応させた。これにより、20~30質量%のNa2SnS3水溶液(J)を調製した。
[Example 5]
A washed SnS2 aggregate (E) was obtained in the same manner as in Example 1.
A was prepared in an amount of A to give a molar ratio of E:Na 2 S in A=1:1, and the filtrate was passed through the filter again in a circulating manner as shown in Fig. 6 to react SnS 2 with Na 2 S. In this way, a 20-30 mass% Na 2 SnS 3 aqueous solution (J) was prepared.
[比較例1]
実施例1と同様の方法により、NaClを含む8質量%のSnS2分散液(C)を調製した。
Cを遠沈管の中に入れ、遠心沈降機を用いて3000~10000rpmで5分間回転させることで、遠沈管の底にSnS2凝集体を沈降させた。上澄み液を捨てて、洗浄済SnS2凝集体(E)を得た(洗浄工程)。
Eに水(溶存酸素:10mg-O/L未満、導電率:10μS/cm未満)を加え、実施例1と同様に超音波ホモジナイザーで解砕することで、NaClの量が減少した8質量%のSnS2分散液(F)を得た(解砕工程)。
Fを孔径0.1μmの親水性PVDFメンブレンフィルターを用いてろ過することにより、ろ液(G)を調製し、実施例1と同様にろ液(G)中のNa及びClの濃度を分析した。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, an 8% by mass SnS2 dispersion (C) containing NaCl was prepared.
C was placed in a centrifuge tube and rotated at 3000 to 10000 rpm for 5 minutes using a centrifugal settler to settle the SnS2 aggregates at the bottom of the centrifuge tube. The supernatant was discarded to obtain washed SnS2 aggregates (E) (washing step).
Water (dissolved oxygen: less than 10 mg-O / L, conductivity: less than 10 μS / cm) was added to E, and the mixture was crushed with an ultrasonic homogenizer in the same manner as in Example 1 to obtain an 8 mass% SnS2 dispersion (F) with a reduced amount of NaCl (crushing process).
F was filtered using a hydrophilic PVDF membrane filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a filtrate (G). In the same manner as in Example 1, the concentrations of Na and Cl in the filtrate (G) were analyzed.
[比較例2]
比較例1で得られたSnS2分散液(F)を再度遠沈管の中に入れ、遠心沈降機を用いた洗浄工程と超音波ホモジナイザーを用いた解砕工程とを4回繰り返し行い(合計の解砕工程の回数は5回)、NaClの量が減少した8質量%のSnS2分散液(F)を得た。
Fを孔径0.1μmの親水性PVDFメンブレンフィルターでろ過することで、ろ液(G)を調製し、実施例1と同様にろ液(G)中のNa及びClの濃度を分析した。なお、本比較例2において、合計の解砕工程の回数は5回であるが、最後の1回の解砕は、Na及びClの濃度を分析するための解砕であるため、洗浄済SnS2凝集体(E)を得るまでの解砕工程の回数は4回である。
[Comparative Example 2]
The SnS2 dispersion (F) obtained in Comparative Example 1 was placed in a centrifuge tube again, and the washing process using a centrifugal settler and the disintegration process using an ultrasonic homogenizer were repeated four times (a total of five disintegration processes were performed), to obtain an 8 mass% SnS2 dispersion (F) with a reduced amount of NaCl.
F was filtered through a hydrophilic PVDF membrane filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a filtrate (G), and the concentrations of Na and Cl in the filtrate (G) were analyzed in the same manner as in Example 1. In this Comparative Example 2, the total number of times of the crushing step was 5, but the last crushing step was for analyzing the concentrations of Na and Cl, so the number of times of the crushing step until the washed SnS2 aggregate (E) was obtained was 4.
[比較例3]
比較例2と同様の方法(洗浄工程:5回)により、洗浄済SnS2凝集体(E)を得た。
Eに対して、ビーカー内で、E:A中のNa2S=1:2のモル比となるまでAを混合し、15~20質量%のNa4SnS4水溶液(I)を調製した。
[Comparative Example 3]
A washed SnS2 aggregate (E) was obtained by the same method as in Comparative Example 2 (washing step: 5 times).
E was mixed with A in a beaker until the molar ratio of E:Na 2 S in A was 1:2, to prepare a 15 to 20 mass % Na 4 SnS 4 aqueous solution (I).
実施例及び比較例にて得られた洗浄済SnS2凝集体(E)、ろ液(G)、SnS2乾燥体(H)、Na4SnS4水溶液(I)、及びNa2SnS3水溶液(J)について、物質の状態、硬さ、色及びろ過面からの厚み、金属光沢、濁り、並びにNa及びClの濃度を表1に示す。 Table 1 shows the state of matter, hardness, color and thickness from the filtration surface, metallic luster, turbidity, and Na and Cl concentrations for the washed SnS2 agglomerate (E), filtrate (G), dried SnS2 (H), Na4SnS4 aqueous solution (I), and Na2SnS3 aqueous solution ( J ) obtained in the examples and comparative examples.
表1に示すように、実施例1、比較例1、及び比較例2で得られたろ液(G)中のNa及びClの濃度を比較することで、洗浄済SnS2凝集体(E)の純度を相対的に比較することができる。実施例1と比較例1との比較から、本発明に係るSnS2の製造方法は、従来技術(比較例1)の方法よりも、圧倒的に洗浄性に優れた製造方法であることが分かる。また、実施例1と比較例2との比較から、本発明によれば、非特許文献1に記載の方法において、洗浄する度に凝集体を解砕する工程を実施した場合と比べても、不純物量を1/5~1/10以下にまで低減させることができ、本発明は、従来技術と比べて純度の高いSnS2を製造することができる方法であることが分かる。仮に、従来技術の方法に基づき、本発明と同等の純度を有するSnS2を製造しようとした場合、比較例2で実施した5回の洗浄工程を、少なくとも6回以上繰り返す必要があり、製造効率はさらに低下する。 As shown in Table 1, the purity of the washed SnS 2 aggregate (E) can be relatively compared by comparing the concentrations of Na and Cl in the filtrate (G) obtained in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that the manufacturing method of SnS 2 according to the present invention is a manufacturing method with overwhelmingly superior cleaning properties compared to the conventional technology (Comparative Example 1). Furthermore, from the comparison between Example 1 and Comparative Example 2, it can be seen that according to the present invention, the amount of impurities can be reduced to 1/5 to 1/10 or less compared to the case where a process of crushing aggregates is performed every time washing is performed in the method described in Non-Patent Document 1, and the present invention is a method that can manufacture SnS 2 with a higher purity than the conventional technology. If an attempt is made to manufacture SnS 2 having the same purity as the present invention based on the conventional technology method, the five washing steps performed in Comparative Example 2 must be repeated at least six times, and the manufacturing efficiency will be further reduced.
また、実施例2と実施例3との比較から、乾燥時の圧力により、SnS2乾燥体(H)の状態が大きく変化することが分かる。すなわち、実施例2で得られたHは、黄褐色の乾燥固体であったが、実施例3で得られたHは、金属光沢のある黒褐色の乾燥固体であり、乾燥工程において、SnS2が一部変質していた。原因は明らかではないが、実施例2においては、乾燥時の圧力をより低下させることにより、SnS2と酸素との反応が減少し、SnS2の変質が抑制されたものと推測している。いずれにせよ、本発明を用いることにより、純度の高いSnS2の乾燥体を製造することも可能であることが分かる。 In addition, from the comparison between Example 2 and Example 3, it can be seen that the state of the dried SnS2 (H) changes significantly depending on the pressure during drying. That is, the H obtained in Example 2 was a yellowish brown dried solid, but the H obtained in Example 3 was a blackish brown dried solid with metallic luster, and the SnS2 was partially altered during the drying process. Although the cause is unclear, it is speculated that in Example 2, the reaction between SnS2 and oxygen was reduced by further reducing the pressure during drying, and the alteration of SnS2 was suppressed. In any case, it can be seen that it is also possible to produce a dried SnS2 with high purity by using the present invention.
実施例4と比較例3との比較から、本発明に係る方法により製造したSnS2は、従来技術と同様に、アルカリ金属と、スズと、硫黄とを含む化合物であるNa4SnS4の製造に利用できることが分かる。実施例4及び比較例3で得られたそれぞれのNa4SnS4水溶液(I)は、製造方法が異なるだけで、色等に変化が見られないことから、純度は異なるものの、本質的には同じ化合物(Na4SnS4)を含むものであることが分かる。すなわち、本発明の方法により製造したSnS2と従来技術の方法により製造したSnS2も、純度を除いて同一の化合物であることが分かる。ただし、解砕工程の有無や回数からも明らかなように、本発明によれば、従来技術において問題となっていたSnS2凝集体の解砕を行うことなく、純度の高いSnS2を効率良く製造することができる。 From the comparison between Example 4 and Comparative Example 3, it can be seen that the SnS 2 produced by the method according to the present invention can be used to produce Na 4 SnS 4, which is a compound containing alkali metals, tin, and sulfur, in the same way as in the conventional technology. The Na 4 SnS 4 aqueous solutions (I) obtained in Example 4 and Comparative Example 3 are different in color, etc., and therefore contain essentially the same compound (Na 4 SnS 4 ), although the purity is different. That is, it can be seen that the SnS 2 produced by the method of the present invention and the SnS 2 produced by the conventional technology are the same compound except for the purity. However, as is clear from the presence or absence of a crushing step and the number of times, according to the present invention, high purity SnS 2 can be efficiently produced without crushing the SnS 2 aggregates, which was a problem in the conventional technology.
さらに、実施例5に示すように、本発明に係る方法により製造したSnS2は、実施例4とは異なるモル比のNa2Sとの反応により、Na2SnS3の製造にも利用できることが分かった。本発明により得られるNa2SnS3は、Na4SnS4と同様、固体電解質の原料として用いることができる。 Furthermore, as shown in Example 5, it was found that the SnS2 produced by the method according to the present invention can also be used to produce Na2SnS3 by reacting with Na2S in a molar ratio different from that in Example 4. The Na2SnS3 obtained by the present invention can be used as a raw material for solid electrolytes, similar to Na4SnS4 .
本発明は、以下の構成を含む。
[構成1]
SnS2と、溶媒と、不純物と、を含むSnS2分散液を、ろ過手段が備えるろ材へ通過させ、該ろ材上にSnS2凝集体を形成するろ過工程と、
形成した前記ろ材上のSnS2凝集体に洗浄液を通液して、該SnS2凝集体を洗浄する洗浄工程と、
を有するSnS2の製造方法。
[構成2]
前記溶媒が水を含む、構成1に記載のSnS2の製造方法。
[構成3]
前記溶媒の導電率が10μS/cm未満である、構成1又は2に記載のSnS2の製造方法。
[構成4]
前記洗浄工程を経て得られる洗浄後のSnS2凝集体の厚みが、前記ろ材のろ過面から垂直方向に1~100mmである、構成1~3のいずれかに記載のSnS2の製造方法。
[構成5]
前記洗浄液が水を含む、構成1~4のいずれかに記載のSnS2の製造方法。
[構成6]
前記洗浄液の導電率が10μS/cm未満である、構成1~5のいずれかに記載のSnS2の製造方法。
[構成7]
前記洗浄工程を経て得られる洗浄後のSnS2凝集体を5kPa未満の圧力で乾燥する乾燥工程を有する、構成1~6のいずれかに記載のSnS2の製造方法。
[構成8]
構成1~7のいずれかに記載の方法により製造したSnS2と、アルカリ金属を含む硫化物と、を接触させることにより、アルカリ金属と、スズと、硫黄と、を含む化合物を得る工程を有する、SnS2の利用方法。
The present invention includes the following configurations.
[Configuration 1]
A filtration process in which a SnS2 dispersion containing SnS2 , a solvent, and impurities is passed through a filter medium provided in a filtering means to form SnS2 aggregates on the filter medium;
A washing step of passing a washing liquid through the SnS2 aggregates formed on the filter medium to wash the SnS2 aggregates;
A method for producing SnS2 having the formula:
[Configuration 2]
2. The method of claim 1 , wherein the solvent comprises water.
[Configuration 3]
The method for producing SnS2 according to
[Configuration 4]
The method for producing SnS2 according to any one of configurations 1 to 3, wherein the thickness of the SnS2 aggregate after washing obtained through the washing step is 1 to 100 mm in a vertical direction from the filtration surface of the filter medium.
[Configuration 5]
The method for producing SnS 2 according to any one of configurations 1 to 4, wherein the cleaning solution comprises water.
[Configuration 6]
The method for producing SnS2 according to any one of configurations 1 to 5, wherein the electrical conductivity of the cleaning solution is less than 10 μS/cm.
[Configuration 7]
The method for producing SnS2 according to any one of configurations 1 to 6, further comprising a drying step of drying the washed SnS2 aggregates obtained through the washing step at a pressure of less than 5 kPa.
[Configuration 8]
A method for using SnS 2 , comprising a step of contacting
1:原液タンク
2:ろ材
3:廃液タンク
4:ろ液タンク
P、P1、P2:ポンプ
1: Stock solution tank 2: Filter material 3: Waste liquid tank 4: Filtrate tank P, P1, P2: Pump
Claims (8)
形成した前記ろ材上のSnS2凝集体に洗浄液を通液して、該SnS2凝集体を洗浄する洗浄工程と、
を有するSnS2の製造方法。 A filtration process in which a SnS2 dispersion containing SnS2 , a solvent, and impurities is passed through a filter medium provided in a filtering means to form SnS2 aggregates on the filter medium;
A washing step of passing a washing liquid through the SnS2 aggregates formed on the filter medium to wash the SnS2 aggregates;
A method for producing SnS2 having the formula:
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022191495A JP2024078896A (en) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | Method for producing SnS2 and its use |
PCT/JP2023/041380 WO2024116887A1 (en) | 2022-11-30 | 2023-11-17 | Sns2 production method and use method |
CN202380075876.XA CN120051438A (en) | 2022-11-30 | 2023-11-17 | SnS2 manufacturing method and usage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022191495A JP2024078896A (en) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | Method for producing SnS2 and its use |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024078896A true JP2024078896A (en) | 2024-06-11 |
Family
ID=91323670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022191495A Pending JP2024078896A (en) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | Method for producing SnS2 and its use |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024078896A (en) |
CN (1) | CN120051438A (en) |
WO (1) | WO2024116887A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07240200A (en) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Non-aqueous secondary battery |
CN101609884B (en) * | 2009-07-20 | 2011-01-05 | 北京理工大学 | Method for preparing negative pole material SnS2 of lithium ion battery |
CN101950804B (en) * | 2010-07-14 | 2012-10-03 | 北京理工大学 | A kind of method for preparing spherical SnS2 negative electrode material of lithium ion battery |
CN111943257B (en) * | 2020-08-24 | 2021-05-07 | 中南大学 | Method for preparing Li4SnS4 sulfide solid state electrolyte and composite positive electrode |
CN115775657A (en) * | 2022-11-30 | 2023-03-10 | 瑞逍(上海)新能源科技有限公司 | Method and apparatus for producing ion conductor |
-
2022
- 2022-11-30 JP JP2022191495A patent/JP2024078896A/en active Pending
-
2023
- 2023-11-17 WO PCT/JP2023/041380 patent/WO2024116887A1/en unknown
- 2023-11-17 CN CN202380075876.XA patent/CN120051438A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN120051438A (en) | 2025-05-27 |
WO2024116887A1 (en) | 2024-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7508724B2 (en) | Process for preparing high purity lithium carbonate and other high purity lithium-containing compounds | |
JP6864739B2 (en) | Method for producing lithium compound | |
EP3845492B1 (en) | Method for producing lithium carbonate | |
KR102035712B1 (en) | Method of preparing lithium compound | |
JP7606612B2 (en) | Method for removing impurities and treating waste positive electrode material from lithium batteries during recovery process | |
KR20220087916A (en) | Lithium sulfide and its manufacturing method | |
EP2771280A1 (en) | Method for treating phosphate rock | |
CN101948133A (en) | Method for co-producing sodium stannate and stannic oxide by solder removing liquid | |
CN106315640B (en) | Handle the high method for steaming mother liquor in alumina producing | |
WO2024116887A1 (en) | Sns2 production method and use method | |
JP3955130B2 (en) | Method for producing vanadium (III) sulfate | |
DE102014007354B4 (en) | Process for processing residues from the mechanical treatment of silicon products | |
CN107235487A (en) | The preparation method of graphene | |
CN104445416A (en) | Preparation method of uniform sodium-doped ammonium paratungstate and/or yellow tungsten oxide | |
JP4113519B2 (en) | Copper plating material and copper plating method | |
JP2004196607A (en) | Method for producing high-purity lithium carbonate | |
EP4473136A1 (en) | Method of recycling silicon components | |
JP4323668B2 (en) | Method for recovering copper from waste liquid containing copper ions | |
JP2005041737A (en) | Cobalt carbonate having low alkali metal content, method of manufacturing the same and cobalt oxide using the same | |
CN102951626A (en) | Method for preparing high-purity stannous pyrophosphate | |
JP2013163168A (en) | Apparatus and method for refining fluoro-nitric acid waste solution | |
CN102485646B (en) | Recovering method of silicon nitride | |
RU2314258C1 (en) | Method of production of tantalum hydroxide | |
CN116119632B (en) | A method for preparing high-purity micron lithium phosphate powder | |
JP4118495B2 (en) | How to reuse mud |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250711 |