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JP6480844B2 - Perovskite black powder, method for producing the same, and resin composition using the same - Google Patents

Perovskite black powder, method for producing the same, and resin composition using the same Download PDF

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JP6480844B2 JP2015195085A JP2015195085A JP6480844B2 JP 6480844 B2 JP6480844 B2 JP 6480844B2 JP 2015195085 A JP2015195085 A JP 2015195085A JP 2015195085 A JP2015195085 A JP 2015195085A JP 6480844 B2 JP6480844 B2 JP 6480844B2
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Description

本発明は、ぺロブスカイト系黒色粉末、その製造方法及び樹脂組成物に関する。より詳しくは、特有の無機材料を、特有の湿式沈殿混合法を利用して調製したことで、ぺロブスカイト型或いはそれに類似の柔軟な結晶構造を有し、しかも従来の湿式法では調製できていなかった、一次粒径が1μm以上に結晶成長したものであることから、樹脂に対しての濡れ性に優れ、形成成分にもよるが、酸素等の各種成分に対する高い吸着性を示すものや、高い導電性を示すもの等の諸機能を実現できる、湿式沈殿混合調製されたぺロブスカイト系黒色粉末を提供する技術に関する。   The present invention relates to a perovskite black powder, a method for producing the same, and a resin composition. More specifically, a special inorganic material is prepared by using a special wet precipitation mixing method, so that it has a perovskite type or a similar flexible crystal structure, and has not been prepared by a conventional wet method. In addition, since the primary particle size is a crystal grown to 1 μm or more, it has excellent wettability with respect to the resin, and depending on the forming component, it exhibits high adsorptivity to various components such as oxygen, and is high. The present invention relates to a technique for providing a perovskite black powder prepared by wet precipitation and capable of realizing various functions such as conductivity.

従来より、黒色顔料や導電性材料として有用なカーボンブラック等に替わり得る複合酸化物系黒色粉末の開発がされている。例えば、無機材料からなるぺロブスカイト型の結晶構造をとる複合酸化物として、特許文献1では、希土類、アルカリ土類金属及び鉄を構成元素とする複合酸化物系黒色顔料が提案されており、これによって、着色剤として使用可能な色相や着色力、分散性、耐熱性、耐水性、耐薬品性等の諸適性が、カーボンブラック等の従来の黒色顔料と比肩し得るものになるとしている。また、特許文献2では、高い黒色度と優れた耐熱性を示すストロンチウム鉄酸化物粒子粉末についての提案がされている。また、特許文献3では、黒色度と耐薬品性に優れたストロンチウム鉄酸化物からなる黒色粒子粉末についての提案がされている。   Conventionally, a composite oxide black powder that can replace carbon black or the like useful as a black pigment or a conductive material has been developed. For example, as a composite oxide having a perovskite type crystal structure made of an inorganic material, Patent Document 1 proposes a composite oxide black pigment containing rare earth elements, alkaline earth metals and iron as constituent elements. Therefore, various properties such as hue, coloring power, dispersibility, heat resistance, water resistance, chemical resistance and the like that can be used as a colorant can be compared with conventional black pigments such as carbon black. Patent Document 2 proposes a strontium iron oxide particle powder exhibiting high blackness and excellent heat resistance. Further, Patent Document 3 proposes a black particle powder made of strontium iron oxide having excellent blackness and chemical resistance.

当該分野で行われている無機材料の製造法としては、酸化物、炭酸塩、水酸化物等、構成金属元素を含有する物質を、所定量論量で、乾式或いは湿式で均一に粉砕混合し、これを焼成して目的とする複合酸化物を得るのが一般的である。より具体的には、固体の原料化合物を粉砕混合するか、原料金属を含有する混合液を用いて湿式混合し、これらの混合物を焼成して複合酸化物を得ている。一方、湿式沈殿製法では、沈殿浴中に、原料元素を含む塩の混合水溶液とアルカリ水溶液を添加し、水酸化物の沈殿を析出させて得た、湿式沈殿混合物を濾過、水洗、乾燥を行って得られた前駆体を焼成することで、所望の複合酸化物を得ている。上記した特許文献1、3の実施例では、製法を限定することなく、乾式製法或いは湿式沈殿製法を利用して、複合酸化物からなる黒色粉末をそれぞれ得ている。また、上記した特許文献2では、湿式粉砕を利用して、上記複合酸化物を得ている。   As a method for producing an inorganic material used in this field, a substance containing a constituent metal element such as an oxide, carbonate, hydroxide or the like is uniformly pulverized and mixed in a predetermined stoichiometric amount, dry or wet. In general, the desired composite oxide is obtained by firing. More specifically, solid raw material compounds are pulverized and mixed, or wet mixed using a mixed solution containing raw metal, and these mixtures are fired to obtain a composite oxide. On the other hand, in the wet precipitation method, a mixed aqueous solution of a salt containing raw material elements and an aqueous alkaline solution are added to a precipitation bath, and a wet precipitation mixture obtained by precipitating a hydroxide precipitate is filtered, washed with water, and dried. The desired composite oxide is obtained by firing the precursor obtained in this manner. In the examples of Patent Documents 1 and 3 described above, black powders composed of complex oxides are obtained by using a dry process or a wet precipitation process without limiting the process. In Patent Document 2 described above, the above complex oxide is obtained using wet grinding.

特許第4056826号公報Japanese Patent No. 4056826 特許第4399886号公報Japanese Patent No. 4399886 特許第4223784号公報Japanese Patent No. 4223784

上記した状況下、本発明者らは鋭意検討した結果、所望する無機材料からなる複合酸化物を得るためには、その構成元素を適宜に選択することに加え、乾式製法と湿式沈殿製法とでは、得られる複合酸化物の特性に大きな違いがあり、例えば、樹脂に対する濡れ性や、酸素吸着量や導電性等の複合酸化物の特性に影響を及ぼすことを見出して本発明に至ったものである。より具体的には、例えば、アルカリ土類金属元素を含有した系における、乾式製法で得られた複合酸化物は、高温下で焼成することによる焼結に加え、アルカリ土類金属の溶融が起こりやすく、粒子が固く粗大になり易い。この場合、粉砕することで所望の粒径の複合酸化物材料を得ることができるが、本発明者らの検討によれば、構成成分の紛末の混合材料を焼成して焼結体としているため、用途によっては粒子径が不揃いであったり、大き過ぎたり、場合によっては硬過ぎて扱いづらいという課題があった。また、乾式製法で得られた粒子は、樹脂に分散させて使用する場合に必要となる、樹脂に対する濡れ性に劣るという課題があった。   Under the circumstances described above, as a result of intensive studies, the present inventors obtained a composite oxide composed of a desired inorganic material, in addition to appropriately selecting the constituent elements thereof, in the dry process and the wet precipitation process. The characteristics of the resulting composite oxide are greatly different, for example, we found that it affects the properties of the composite oxide such as wettability to the resin, oxygen adsorption amount and conductivity. is there. More specifically, for example, in a system containing an alkaline earth metal element, a composite oxide obtained by a dry process causes melting of an alkaline earth metal in addition to sintering by firing at a high temperature. Easy, particles tend to be hard and coarse. In this case, a composite oxide material having a desired particle diameter can be obtained by pulverization. However, according to the study by the present inventors, a powdered mixed material of constituent components is fired to obtain a sintered body. For this reason, there are problems that the particle diameters are irregular or too large depending on the application, or are too hard to handle in some cases. Moreover, the particle | grains obtained by the dry-type manufacturing method had the subject that it was inferior in the wettability with respect to resin required when using it disperse | distributing to resin.

一方、湿式沈殿製法で得られる複合酸化物は、一般に反応性が高いため、より低温で焼成可能で、乾式製法によって得られる粒子に比べて、柔らかく、樹脂に対する濡れ性も良好なものになる。しかし、本発明者らの検討によれば、従来の湿式沈殿製法によって得られる複合酸化物は、粒子径が細かくなりすぎる傾向があり、大きくても一次粒径が0.5μm以下程度と微小であり、樹脂に分散させて着色剤として使用する場合等の用途では、数μmの粒子、特に3μm超が必要になるため、利用できないという課題があった。更に、本発明者らの検討によれば、従来の湿式沈殿製法では、析出させた沈殿粒子が小さくなり、沈殿速度も速くなるため、凝集しやすく、焼成前の前駆体において1次粒子が大きくなり易いことがわかった。また、従来の湿式沈殿製法では、各構成成分の沈殿物の大きさも不揃いになり易く、焼成した場合の反応性に劣り、焼成することで大きな粒子を形成できたとしても、本発明で目的とするような結晶が得られないことがわかった。   On the other hand, the composite oxide obtained by the wet precipitation method is generally highly reactive, so that it can be fired at a lower temperature and is softer and has better wettability to the resin than particles obtained by the dry method. However, according to the study by the present inventors, the composite oxide obtained by the conventional wet precipitation method has a tendency that the particle diameter tends to be too fine, and even if it is large, the primary particle diameter is as small as about 0.5 μm or less. In some applications, such as when dispersed in a resin and used as a colorant, particles of several μm, particularly more than 3 μm, are required, and there is a problem that they cannot be used. Further, according to the study by the present inventors, in the conventional wet precipitation method, precipitated particles are reduced and the precipitation rate is increased, so that they are easily aggregated, and the primary particles are large in the precursor before firing. It turns out that it is easy to become. Further, in the conventional wet precipitation method, the size of the precipitate of each constituent component is likely to be uneven, the reactivity when fired is inferior, and even if large particles can be formed by firing, the purpose of the present invention is It was found that such crystals could not be obtained.

無機材料からなるぺロブスカイト型の結晶構造をとる複合酸化物は、その柔軟な結晶構造から、導電性、各種成分の吸着等の色々な機能性を発揮し易いという特性を有するが、本発明者らは、その高い機能性を十分発揮させ、広範な利用に供するためには、特に、ペレット化や分散体、樹脂組成物として使用する際に、樹脂中に分散させた場合に、その特性がより良好な状態に発現する構成の複合酸化物材料を提供できる技術の開発が必要であるとの認識を持つに至った。   A complex oxide having a perovskite crystal structure made of an inorganic material has characteristics that it is easy to exhibit various functions such as conductivity and adsorption of various components due to its flexible crystal structure. In order to fully exhibit its high functionality and to be used in a wide range of applications, its characteristics are particularly high when it is dispersed in a resin when used as pellets, dispersions, or resin compositions. We have come to realize that it is necessary to develop a technology capable of providing a composite oxide material having a structure that develops in a better state.

したがって、本発明の目的は、3種以上の構成元素を含む無機材料からなるぺロブスカイト型の結晶構造をとる複合酸化物を、乾式製法で得た粉末と比べて柔らかく、しかも、従来の湿式沈殿製法で得たよりも1次粒径が格段に大きい、一次粒径が1μm以上に結晶成長した、機能性に優れる材料となるぺロブスカイト系黒色粉末及び該粉末の製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite oxide having a perovskite type crystal structure made of an inorganic material containing three or more constituent elements, softer than a powder obtained by a dry process, and having a conventional wet precipitation. An object of the present invention is to provide a perovskite black powder which is a material having excellent functionality, in which the primary particle size is significantly larger than that obtained by the production method, and the primary particle size is 1 μm or more.

上記した従来技術の課題は、以下の本発明によって解決される。すなわち、本発明は、構成元素として、希土類元素及び/又はアルカリ土類金属元素と、Cr、Mn及び元素周期律表8族元素から選択されたいずれかの元素とを含み、且つ、少なくとも3種の元素からなるぺロブスカイト型或いはそれに類似の柔軟な結晶構造を有する、一次粒径が1μm以上に結晶成長した複合酸化物であることを特徴とするぺロブスカイト系黒色粉末を提供する。   The above-described problems of the prior art are solved by the following present invention. That is, the present invention includes, as a constituent element, a rare earth element and / or an alkaline earth metal element, and any element selected from Cr, Mn, and an element of the periodic table group 8 element, and at least three kinds There is provided a perovskite black powder characterized in that it is a composite oxide having a perovskite-type or similar flexible crystal structure composed of these elements and having a primary particle size of 1 μm or more.

上記ぺロブスカイト系黒色粉末の好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。前記一次粒径が、2μm以上10μm以下であること;前記希土類元素がランタンであり、前記アルカリ土類金属元素がストロンチウムであり、前記元素周期律表の8族元素が、鉄、コバルト及びマンガンであること;前記アルカリ土類金属元素がストロンチウムであり、該ストロンチウムの含有量が化学量論組成における含有量の90〜100%であること;が挙げられる。   Preferred forms of the perovskite black powder include the following. The primary particle size is 2 μm or more and 10 μm or less; the rare earth element is lanthanum, the alkaline earth metal element is strontium, and the group 8 element of the periodic table is iron, cobalt, and manganese. And the alkaline earth metal element is strontium, and the strontium content is 90 to 100% of the content in the stoichiometric composition.

本発明は、別の実施形態として、上記いずれかのペロブスカイト系黒色粉末の製造方法であって、前記少なくとも3種以上の構成元素の塩の混合塩水溶液と、析出用水溶液であるアルカリ水溶液とを、沈殿用水に同時に滴下して、pH6超〜pH8未満の条件下で沈殿混合物を合成し、得られた沈殿混合物を、濾過、水洗、乾燥して黒色粉末の前駆体を得、更に、該前駆体を焼成して、一次粒径が1μm以上に結晶成長した複合酸化物を得ることを特徴とするペロブスカイト系黒色粉末の製造方法を提供する。   As another embodiment, the present invention provides a method for producing any one of the above perovskite black powders, comprising: a mixed salt aqueous solution of at least three or more constituent element salts; and an alkaline aqueous solution that is a precipitation aqueous solution. The precipitate mixture is added dropwise to precipitation water at the same time to synthesize a precipitate mixture under conditions of pH 6 to less than pH 8, and the resulting precipitate mixture is filtered, washed with water, and dried to obtain a black powder precursor. The present invention provides a method for producing a perovskite black powder characterized in that a composite oxide having a primary particle size of 1 μm or more is obtained by firing the body.

上記ぺロブスカイト系黒色粉末の製造方法の好ましい形態としては、下記のものが挙げられる。前記pHが、6.5以上7.5以下であること;前記沈殿混合物を合成する際の温度が、室温〜70℃の範囲内であること;前記前駆体の焼成温度が、900℃〜1300℃であること;が挙げられる。   The following are mentioned as a preferable form of the manufacturing method of the said perovskite type black powder. The pH is 6.5 or more and 7.5 or less; the temperature at the time of synthesizing the precipitation mixture is in the range of room temperature to 70 ° C .; the firing temperature of the precursor is 900 ° C. to 1300 It is ° C.

本発明は、別の実施形態として、樹脂中に、上記いずれかのぺロブスカイト系黒色粉末が、分散・含有してなることを特徴とする樹脂組成物を提供する。   As another embodiment, the present invention provides a resin composition characterized in that any of the above perovskite black powders is dispersed and contained in a resin.

本発明のぺロブスカイト系黒色粉末は、少なくとも3種の構成元素を、特有の条件下での湿式沈殿混合することによって、ミクロな析出物による沈殿混合を達成し、黒色粉末の良好な前駆体を得たことで焼成時の反応性をアップさせ、この沈殿混合物を焼成して調製されたものであることから、下記の効果を発揮できるものになる。すなわち、本発明のぺロブスカイト系黒色粉末は、従来のペロブスカイト型結晶構造を有する複合酸化物材料が示す、例えば、導電性や、酸素成分に対する吸着といった特性において、従来の材料では達成できていなかったより高い性能を発揮するものにでき、また、同様の構成元素を乾式混合調製して得た材料に比べて柔らかく、樹脂に対して良好な濡れ性を示し、例えば、樹脂に分散含有させた場合に、良好に混合・分散でき、混合・分散装置等に対する摩耗を抑制できるので、広範に利用されているカーボンブラックに代替し得る黒色顔料として極めて有用である。具体的には、本発明のぺロブスカイト系黒色粉末は、例えば、黒色顔料として、塗料、インキ、プラスチックスへの着色剤として利用できる。更に、本発明のぺロブスカイト系黒色粉末は、使用する構成元素にもよるが、例えば、電気導電性が高いことを利用して、燃料電池における電解質や空気極などの各種導電性材料として利用でき、また、酸素を結晶格子内に蓄える性質を利用した酸素吸蔵材として、例えば、酸素供給装置、窒素供給装置、酸素製造装置、純窒素製造装置、酸化触媒等への応用が期待できる、広範な分野での利用可能な機能性に優れる材料となる。   The perovskite black powder of the present invention achieves precipitation mixing by microprecipitation by wet-precipitation mixing of at least three kinds of constituent elements under specific conditions, and provides a good precursor of black powder. Since it was prepared by increasing the reactivity during firing and firing this precipitate mixture, the following effects can be exhibited. That is, the perovskite-based black powder of the present invention has a characteristic that the conventional oxide material having a perovskite-type crystal structure exhibits, for example, the characteristics such as conductivity and adsorption to oxygen components, which cannot be achieved by the conventional material. It can be made to exhibit high performance, and is softer than the material obtained by dry mixing and preparing similar constituent elements, and exhibits good wettability to the resin.For example, when dispersed in a resin It can be mixed and dispersed satisfactorily and can suppress wear on the mixing / dispersing device, etc., so that it is extremely useful as a black pigment that can be substituted for widely used carbon black. Specifically, the perovskite black powder of the present invention can be used as a colorant for paints, inks, and plastics, for example, as a black pigment. Furthermore, the perovskite black powder of the present invention can be used as various conductive materials such as electrolytes and air electrodes in fuel cells, for example, due to its high electrical conductivity, depending on the constituent elements used. In addition, as an oxygen storage material utilizing the property of storing oxygen in the crystal lattice, it can be expected to be applied to, for example, oxygen supply devices, nitrogen supply devices, oxygen production devices, pure nitrogen production devices, oxidation catalysts, etc. It is a material with excellent functionality that can be used in the field.

本発明の実施例1の湿式沈殿製法で合成したSr−Co−Feのぺロブスカイト系黒色粉末の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the Sr-Co-Fe perovskite black powder synthesized by the wet precipitation method of Example 1 of the present invention.

以下に、好ましい実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明では、まず、構成金属元素を特定のものに限定した。上記したように、無機材料で、ぺロブスカイト型の結晶構造をとる複合酸化物は、その柔軟な結晶構造から、導電性、各種成分の吸着など色々な機能性を発揮し易いが、本発明では、そうした結晶構造をとる構成元素の中で、希土類元素及び/又はアルカリ土類金属元素と、元素周期率表第4周期のCr、Mn及び元素周期律表8族元素の遷移金属から選択されたいずれかの元素を含む、少なくとも3種の元素を主成分とするものとした。より好ましくは、上記において、希土類元素がランタンであり、アルカリ土類金属元素がストロンチウムであり、これらのいずれかの元素或いは両方の元素と、元素周期率表第4周期のCr、Mn及び8族元素の鉄、コバルト及びマンガンから選択したいずれかの元素を含む、少なくとも3種の元素から構成したぺロブスカイト系黒色粉末が挙げられる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments. In the present invention, first, constituent metal elements are limited to specific ones. As described above, a composite oxide that is an inorganic material and has a perovskite-type crystal structure easily exhibits various functions such as conductivity and adsorption of various components from its flexible crystal structure. Among the constituent elements having such a crystal structure, selected from rare earth elements and / or alkaline earth metal elements and Cr, Mn of the fourth period of the element periodic table and transition metals of Group 8 elements of the element periodic table The main component is at least three elements including any element. More preferably, in the above, the rare earth element is lanthanum, the alkaline earth metal element is strontium, any one or both of these elements, and Cr, Mn and Group 8 of the fourth period of the element periodicity table Examples thereof include perovskite black powder composed of at least three elements including any element selected from the elements iron, cobalt and manganese.

本発明者らの検討によれば、下記に述べる理由から、特に、ストロンチウムの含有量が、化学量論組成における含有量の90〜100%の範囲になるように調整することが好ましい。すなわち、このように構成することで、例えば、酸素吸蔵性や導電率などの特性をアップさせることができる。ペロブスカイト型結晶構造は、AサイトとBサイトに異なる金属を含有し、Aサイトはストロンチウムやランタンなどが入り、Bサイトは主に遷移金属が入り酸素とのチャージバランスを保っている。しかし、Aサイトのストロンチウムは2価しか取れないため、ストロンチウム含有量に応じて酸素欠損になりやすく、この空いたサイトが、酸素吸蔵性や導電率などの特性をアップさせる要因となると考えられる。そのため、ストロンチウム含有量をやや少なくすることが特性アップにつながり、具体的には、ストロンチウムの含有量を90〜100%の範囲に調整することで、特性アップが期待できるものになる。一方、ストロンチウムの含有量が少な過ぎると結晶性低下などの要因となり、多過ぎると過剰のストロンチウムが阻害要因となり、特性の悪化を生じる場合があるので好ましくない。上記したような条件を勘案しつつ湿式調製することで、本発明のペロブスカイト型及びその類似結晶構造をとる複合酸化物材料のもつ機能性をアップさせることができ、更に、複合酸化物でありながら、樹脂に対する濡れ性に優れるものとなる。   According to the study by the present inventors, it is particularly preferable to adjust the strontium content to be in the range of 90 to 100% of the content in the stoichiometric composition for the following reasons. That is, by configuring in this way, for example, characteristics such as oxygen storage and conductivity can be improved. The perovskite crystal structure contains different metals at the A site and the B site, the A site contains strontium, lanthanum, and the like, and the B site contains mainly transition metals and maintains a charge balance with oxygen. However, since strontium at the A site can take only two valences, oxygen vacancies are likely to occur depending on the strontium content, and this vacant site is considered to be a factor that improves characteristics such as oxygen storage properties and conductivity. Therefore, slightly reducing the strontium content leads to an improvement in characteristics, and specifically, an improvement in characteristics can be expected by adjusting the strontium content to a range of 90 to 100%. On the other hand, if the content of strontium is too small, it causes a decrease in crystallinity, and if it is too much, excessive strontium becomes an inhibiting factor and may deteriorate characteristics, which is not preferable. By performing wet preparation in consideration of the above-mentioned conditions, the functionality of the composite oxide material having the perovskite type and the similar crystal structure of the present invention can be improved, and further, while being a composite oxide , Excellent wettability to the resin.

本発明のぺロブスカイト系黒色粉末の製造方法は、上記したような、希土類元素及び/又はアルカリ土類金属元素と、Cr、Mn及び元素周期律表8族元素から選択された元素の、少なくとも3種の元素を構成元素とし、各構成元素の塩の混合塩水溶液と、析出用水溶液であるアルカリ水溶液、例えば、ソーダ灰の水溶液を同時に沈殿用水に滴下して、pH6超〜pH8未満の条件下で沈殿物を合成せしめ、沈殿物を濾過、水洗、乾燥して黒色粉末の前駆体を得、更に、該前駆体を焼成して、一次粒径が1μm以上に結晶成長した複合酸化物を得ることを特徴とする。   The method for producing the perovskite black powder of the present invention comprises at least 3 elements selected from rare earth elements and / or alkaline earth metal elements, Cr, Mn, and Group 8 elements of the Periodic Table of Elements as described above. A mixed salt aqueous solution of a salt of each constituent element and an alkaline aqueous solution that is an aqueous solution for precipitation, for example, an aqueous solution of soda ash, are dropped simultaneously into precipitation water, and the pH is more than pH 6 to less than pH 8. The precipitate is synthesized by filtration, washed with water, and dried to obtain a black powder precursor, and further, the precursor is fired to obtain a composite oxide having a primary particle size of 1 μm or more. It is characterized by that.

上記したように、本発明では、ぺロブスカイト系黒色粉末の機能性をより高めるために、従来より行われている通常の混合とは異なる特有の湿式沈殿混合法を採ることで、本発明の目的を達成している。具体的には、特定の3種類以上の構成元素の塩の水溶液を用い、pH6超〜pH8未満の条件下で、これらの元素を含む沈殿物を共沈させたことで、少なくとも3種の元素からなるミクロな沈殿混合物の合成を可能にし、これを前駆体としたことで、その後に行う沈殿物の焼成時における反応性をアップさせ、機能性に優れる複合酸化物を実現した。この結果、本発明のぺロブスカイト系黒色粉末は、従来行われている湿式沈殿混合では到底得ることができなかった、一次粒径が1μm以上に結晶成長した複合酸化物となり、その結晶構造は、ぺロブスカイト型或いはそれに類似する柔軟な、乾式調製した焼結体に比べて柔らかい粉体であり、高い機能性を実現できるものになる。上記のようにして得られる本発明のぺロブスカイト系黒色粉末は、種々の用途への適用が可能な、一次粒径が2μm以上10μm以下に結晶成長したものであることがより好ましい。   As described above, in the present invention, in order to further enhance the functionality of the perovskite black powder, the object of the present invention is achieved by adopting a unique wet precipitation mixing method different from the conventional mixing performed conventionally. Has achieved. Specifically, by using a salt aqueous solution of three or more specific constituent elements and co-precipitating a precipitate containing these elements under a condition of more than pH 6 to less than pH 8, at least three elements It was possible to synthesize a microprecipitation mixture consisting of the above, and this was used as a precursor, thereby improving the reactivity during the subsequent firing of the precipitate and realizing a composite oxide excellent in functionality. As a result, the perovskite-based black powder of the present invention becomes a complex oxide having a primary particle size of 1 μm or more, which could not be obtained by conventional wet precipitation mixing, and the crystal structure is It is a soft powder compared to a perovskite type or similar, soft, dry-processed sintered body, and can realize high functionality. The perovskite black powder of the present invention obtained as described above is more preferably one having a primary particle size of 2 μm or more and 10 μm or less that can be applied to various uses.

以下、本発明に至った経緯について説明する。複数の無機材料から複合酸化物を得る分野で行われている当該無機材料の製造法としては、酸化物、炭酸塩、水酸化物等、構成金属元素を含有する物質を、所定量論量で、乾式或いは湿式で均一に混合し、焼成して目的とする結晶組成の無機材料を得るのが一般的である。しかし、この方法では、用いた原材料の粒子径によって混合物の均一性が規定されるので、その状態で混合物を焼成すると、得られる複合酸化物の特性に影響を及ぼす。すなわち、大きい粒子径の材料を用いた場合は、より大きな粒子同士が混合され、ミクロ的に見た場合、均一に混合されているとはいえないものになる。そこで、混合時に、乾式粉砕或いは湿式粉砕することにより、均一性を担保することも行われているが、十分であるとは言い難い。   Hereinafter, the background to the present invention will be described. As a method for producing the inorganic material used in the field of obtaining composite oxides from a plurality of inorganic materials, substances containing constituent metal elements such as oxides, carbonates, hydroxides and the like in a predetermined stoichiometric amount. Generally, an inorganic material having a target crystal composition is obtained by uniformly mixing in a dry or wet process and baking. However, in this method, since the uniformity of the mixture is defined by the particle diameter of the raw material used, firing the mixture in that state affects the properties of the resulting composite oxide. That is, when a material having a large particle diameter is used, larger particles are mixed together, and when viewed microscopically, it cannot be said that they are uniformly mixed. Therefore, the uniformity is also ensured by dry pulverization or wet pulverization at the time of mixing, but it is difficult to say that it is sufficient.

これに対し、焼成する混合物が不均一な状態であると、混合物を焼成して結晶化する際により大きなエネルギーを必要とし、焼成温度を上昇させることが必要になる。本発明者らの検討によれば、焼成温度のアップと焼結による粒子の不揃いなどは、通常、後工程として設けられる、粒子の、分散、練りこみ、成型、ペレット化等に悪影響を与える。また、大きな粒子を微細化する時、粉砕により結晶が壊れ、結晶化度低下の原因となり、このことに起因して材料特性に悪影響を与える。特に、構成元素が、本発明で使用する、希土類元素及び/又はアルカリ土類金属元素と、Cr、Mn及び8族元素から選択される少なくとも3元素を含有したペロブスカイト系材料の製造においては、焼成時において生じる未反応アルカリ土類金属の溶融等に起因して焼結し易くなったりすることで、材料特性の低下が問題となる。このような理由から、技術的な要望として、本発明で使用する3種以上の異種元素が、より均一に混合でき、混合物を焼成した場合に、結晶性が高く、しかも硬い焼結体になりにくく、上記した後工程での作業性が容易なぺロブスカイト系黒色粉末材料の提供が求められる。   On the other hand, if the mixture to be fired is in a non-uniform state, more energy is required when the mixture is fired and crystallized, and it is necessary to raise the firing temperature. According to the study by the present inventors, the increase in the firing temperature and the irregularity of the particles due to sintering usually adversely affect the dispersion, kneading, molding, pelletizing, etc. of the particles provided as a post-process. In addition, when a large particle is refined, the crystal is broken by pulverization and causes a decrease in crystallinity, and this causes an adverse effect on material properties. In particular, in the production of a perovskite-based material that contains at least three elements selected from the rare earth elements and / or alkaline earth metal elements and Cr, Mn, and Group 8 elements used in the present invention, the constituent elements are calcined. Due to the fact that the unreacted alkaline earth metal is sometimes melted, it becomes easy to sinter, which causes a problem of deterioration in material properties. For these reasons, as a technical request, three or more kinds of different elements used in the present invention can be mixed more uniformly, and when the mixture is fired, it becomes a sintered body with high crystallinity and high hardness. There is a need to provide a perovskite-based black powder material that is difficult and easy to work in the above-described post-process.

本発明者らは、上記した従来技術の課題に対し鋭意検討した結果、湿式沈殿混合を行うことが有効であり、更に、その際に、特有の条件で湿式沈殿混合を行うことで、上記した要望を満足する複合酸化物が合成できることを見出した。すなわち、本発明が目的とする機能性と実用性に優れるぺロブスカイト系黒色粉末は、以下のようにすることで、初めて得られる。まず、pH6超〜pH8未満の条件下で、各構成元素の金属塩を、アルカリ沈殿剤を用いてミクロ析出させて湿式沈殿混合物を得て、これを焼成する黒色粉末の前駆体とする構成とした結果、焼成時における反応性をアップさせることができる。その結果、焼成時に上記前駆体が結晶成長して、ぺロブスカイト型或いはそれに類似の柔軟な結晶構造を有し、且つ、従来の方法では到底得ることができなかった、その一次粒径が1μm以上に結晶成長した複合酸化物となる。   As a result of intensive studies on the above-described problems of the prior art, the present inventors are effective to perform wet precipitation mixing, and at that time, by performing wet precipitation mixing under specific conditions, It was found that composite oxides satisfying the requirements can be synthesized. That is, the perovskite black powder excellent in functionality and practicality intended by the present invention can be obtained for the first time by the following manner. First, under the condition of pH 6 to less than pH 8, each constituent element metal salt is microprecipitated using an alkaline precipitating agent to obtain a wet precipitation mixture, and this is used as a precursor of a black powder to be fired. As a result, the reactivity during firing can be increased. As a result, the precursor crystal grows during firing, has a perovskite type or similar flexible crystal structure, and has a primary particle size of 1 μm or more that could not be obtained by conventional methods. It becomes a complex oxide with crystal growth.

複合酸化物を得る場合、乾式混合した原料粉末を焼成して焼結体として得ることが多いが、この場合は、原材料の粒子が大きいため、粉砕したとしても、その混合物の粒径はよくてもサブミクロン程度が限界であり、混合も、湿式沈殿法に比べると不均一になるため、目的とするペロブスカイト型結晶を得るためには、より高い焼成温度が必要になる。これに対し、黒色粉末の前駆体を湿式沈殿混合方式で得た場合は、生成する各金属の沈殿物は、沈殿として析出した瞬間は非常に微細で、所謂ナノメートル単位の微細な粒子となる。このため、微視的に見た場合、従来から行われている原料を粉砕して乾式混合する方法に比べて、はるかに微細で均一性のある混合が達成される。従って、湿式沈殿混合法を利用して製造されるペロブスカイト型結晶は、乾式混合法を利用した場合に比べて、より低温で焼成が可能であり、結晶性が高く、各種特性が高い材料が提供できるという利点がある。本発明のぺロブスカイト系黒色粉末は、特有の湿式沈殿混合製法を用いることで、より良好な黒色粉末の前駆体を合成することができ、これらの特性を更に高めた各種用途に有用な材料となる。   When obtaining a composite oxide, the dry-mixed raw material powder is often fired to obtain a sintered body. In this case, since the raw material particles are large, the particle size of the mixture is good even if pulverized. However, the sub-micron range is the limit, and the mixing is not uniform as compared with the wet precipitation method. Therefore, in order to obtain the target perovskite crystal, a higher firing temperature is required. On the other hand, when the precursor of the black powder is obtained by the wet precipitation mixing method, the precipitate of each metal to be produced is very fine at the moment of precipitation as a so-called nanometer-sized fine particle. . For this reason, when viewed microscopically, much finer and more uniform mixing is achieved as compared with the conventional method of pulverizing and dry-mixing raw materials. Therefore, perovskite-type crystals manufactured using the wet precipitation mixing method can be fired at a lower temperature than when the dry mixing method is used, providing materials with high crystallinity and various characteristics. There is an advantage that you can. The perovskite black powder of the present invention can synthesize a better black powder precursor by using a unique wet precipitation mixing method, and is useful for various applications that further enhance these characteristics. Become.

アルカリ土類金属と希土類を用いた複合酸化物に関する従来技術としては、例えば、前記の特許文献1〜3が挙げられる。そして、特許文献1、3では、従来の乾式製法以外の方法として、構成元素が、希土類、アルカリ土類金属及び鉄とからなる複合酸化物系黒色顔料を製造する際に、上記の各元素の化合物の混合水溶液とアルカリ水溶液とにより上記各元素の水酸化物の混合沈澱物を生成させ、得られた沈澱物を焼成する方法が記載されている。しかしながら、この方法では、本発明と異なり、混合沈澱物を得る際に、各元素の化合物の混合水溶液とアルカリ水溶液を、沈澱pH8〜14で、好ましくはpH10以上の条件下で、撹拌しながら沈澱浴に添加している。その理由は、高いpH領域では沈殿粒子が小さくなり、小さい方が、着色力が向上することによる。このため、特許文献1、3の実施例で得られる黒色顔料は、0.2〜0.4μm程度の微細なものであり、本発明で目的とする1次粒子径が1μm以上に結晶成長した材料は得られていない。勿論、本発明のぺロブスカイト系黒色粉末によって初めて達成される材料の有用性についての記載もない。なお、特許文献2では、湿式粉砕によってストロンチウム鉄酸化物粒子粉末を得ており、本発明とは、その製法が全く異なる。   Examples of conventional techniques related to composite oxides using alkaline earth metals and rare earths include Patent Documents 1 to 3 described above. In Patent Documents 1 and 3, as a method other than the conventional dry production method, when producing a complex oxide black pigment whose constituent elements are rare earth, alkaline earth metal and iron, A method is described in which a mixed precipitate of hydroxides of the above-described elements is produced by a mixed aqueous solution of an compound and an alkaline aqueous solution, and the resulting precipitate is fired. However, in this method, unlike the present invention, when a mixed precipitate is obtained, a mixed aqueous solution of each elemental compound and an alkaline aqueous solution are precipitated with stirring at a precipitation pH of 8 to 14, preferably at a pH of 10 or more. It is added to the bath. The reason is that the precipitated particles become smaller in the high pH region, and the smaller the color, the better the coloring power. For this reason, the black pigment obtained in the examples of Patent Documents 1 and 3 is a fine pigment having a size of about 0.2 to 0.4 μm, and the primary particle diameter intended in the present invention has grown to 1 μm or more. The material is not available. Of course, there is no description about the usefulness of the material first achieved by the perovskite black powder of the present invention. In Patent Document 2, strontium iron oxide particle powder is obtained by wet pulverization, and the production method is completely different from the present invention.

上記した従来技術に対し、本発明では、構成元素の組み合わせを特定の範囲から選択した3種以上とし、更に、湿式沈殿混合する際に、従来技術で行われていた範囲と異なるpH値の範囲に制御することで、良好な状態にミクロに析出し共沈した沈殿混合物を前駆体が得られ、その結果、ぺロブスカイト型或いはそれに類似の柔軟な結晶構造を有し、且つ、一次粒径が1μm以上に結晶成長した粒子が得られ、機能性に優れる複合酸化物の実現を可能にしている。   In contrast to the above-described prior art, in the present invention, the combination of constituent elements is three or more selected from a specific range, and when the wet precipitation is mixed, the pH value range is different from the range used in the prior art. By controlling to, a precursor is obtained that is microprecipitated and co-precipitated in a good state, and as a result, has a perovskite-type or similar flexible crystal structure and a primary particle size of Particles with crystal growth of 1 μm or more are obtained, making it possible to realize a composite oxide having excellent functionality.

本発明のペロブスカイト系黒色粉末の製造方法について、より具体的に説明する。本発明では、希土類元素及び/又はアルカリ土類金属元素と、Cr、Mn及び元素周期律表8族元素から選択された元素の、少なくとも3種の元素を構成元素としてなる複合酸化物を製造する際に、各構成元素の塩の混合塩水溶液と、析出用水溶液であるアルカリ水溶液とを同時に滴下して、pH6超〜pH8未満の条件下で、より好ましくはpHが、6.5以上7.5以下の条件下で沈殿混合物を合成せしめ、該沈殿混合物を、濾過、水洗、乾燥して黒色粉末の前駆体を得る。更に該前駆体を焼成して、一次粒径が1μm以上に結晶成長した複合酸化物であるぺロブスカイト系黒色粉末を得ている。以下、上記した本発明の製造方法について詳細に説明する。   The method for producing the perovskite black powder of the present invention will be described more specifically. In the present invention, a composite oxide comprising at least three kinds of elements selected from rare earth elements and / or alkaline earth metal elements and elements selected from Cr, Mn and Group 8 elements of the periodic table is produced. In this case, a mixed salt aqueous solution of each constituent element salt and an alkaline aqueous solution that is an aqueous solution for precipitation are dropped simultaneously, and the pH is more preferably 6.5 or more and 7. A precipitate mixture is synthesized under conditions of 5 or less, and the precipitate mixture is filtered, washed with water, and dried to obtain a black powder precursor. Further, the precursor is fired to obtain a perovskite black powder which is a complex oxide having a primary particle size of 1 μm or more. Hereinafter, the manufacturing method of the present invention described above will be described in detail.

本発明のぺロブスカイト系黒色粉末を得る際に使用する各構成元素の金属塩は、市販されているものであればいずれも使用可能で、硝酸塩、塩化物、硫酸塩などが利用できる。ただし、混合塩水溶液中にストロンチウムが含有される場合、硫酸塩を使用すると硫酸ストロンチウムとして析出するため、硫酸塩の使用が制限される。混合塩水溶液を構成する各構成金属の塩は、析出用水溶液であるアルカリ水溶液(アルカリ沈殿剤)によって析出されるが、その際に使用するアルカリ沈殿剤としては、苛性ソーダ、ソーダ灰、重曹、アンモニア、尿素等が挙げられ、いずれも使用可能である。   Any commercially available metal salt of each constituent element used for obtaining the perovskite black powder of the present invention can be used, and nitrates, chlorides, sulfates, and the like can be used. However, when strontium is contained in the mixed salt aqueous solution, if sulfate is used, it precipitates as strontium sulfate, so that the use of sulfate is limited. The salt of each constituent metal constituting the mixed salt aqueous solution is precipitated by an alkaline aqueous solution (alkali precipitating agent) that is an aqueous solution for precipitation. The alkaline precipitating agent used at that time includes caustic soda, soda ash, sodium bicarbonate, ammonia. , Urea and the like, and any of them can be used.

本発明で使用する構成元素の金属塩は、所望の複合酸化物に応じて所定の配合となるように配合され、溶解水に溶解して使用するが、この混合塩水溶液の濃度は5〜50質量%程度が適当である。沈殿材として使用するアルカリは、いずれの場合も、各構成金属の塩を析出できれば問題なく、5〜30質量%程度の範囲で使用可能である。   The metal salt of the constituent element used in the present invention is blended so as to have a predetermined blend according to the desired composite oxide, and is used by dissolving in dissolved water. The concentration of this mixed salt aqueous solution is 5-50. About mass% is appropriate. In any case, the alkali used as the precipitating material can be used in the range of about 5 to 30% by mass without any problem as long as the salt of each constituent metal can be precipitated.

本発明では、このようにして調製された少なくとも3種の構成元素の金属塩水溶液と、析出用水溶液であるアルカリ水溶液とを、pH6超〜pH8未満の範囲内で、より好ましくは、pH6.5以上7.5以下の範囲内で、撹拌しながら同時に沈殿槽に滴下することで、各元素の水酸化物や炭酸塩をミクロに析出させる。本発明者らの検討によれば、例えば、pH8以上の高いpH領域で析出させた場合は、沈殿粒子はより小さくなり、沈殿速度も速くなるため、かえって凝集しやすく、焼成前の前駆体において1次粒子は大きくなり易い。また、この場合は、各構成成分の沈殿物の大きさも不揃いになり易く、また、このことに起因して焼成した際の反応性が落ちる傾向になることもわかった。例えば、アルカリ土類金属としてストロンチウムを使用した場合、粒子が粗大化し易くなり、得られた前駆体を焼成することで大きい粒子ができたとしても、本発明で所望する「ぺロブスカイト型或いはそれに類似の柔軟な結晶構造を有する」結晶を得ることができないことがわかった。本発明では、pHを8未満に保ちながら、反応性に優れる沈殿混合物が合成されるように構成する。一方、あまり低いpH領域では、特に、原料に、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属を使用した場合に析出させることが難くなるため、pHを6.0超とすることとした。   In the present invention, the metal salt aqueous solution of at least three kinds of constituent elements thus prepared and the alkaline aqueous solution that is the aqueous solution for precipitation are within a range of more than pH 6 to less than pH 8, and more preferably pH 6.5. Within the range of 7.5 or less, the hydroxides and carbonates of each element are deposited microscopically by simultaneously dropping into the precipitation tank while stirring. According to the study by the present inventors, for example, when precipitated in a high pH region of pH 8 or higher, the precipitated particles become smaller and the precipitation rate becomes faster. Primary particles tend to be large. Further, in this case, it was also found that the sizes of the precipitates of the respective constituent components are likely to be uneven, and the reactivity at the time of firing tends to decrease due to this. For example, when strontium is used as an alkaline earth metal, the particles are likely to be coarsened, and even if large particles are formed by firing the obtained precursor, the desired “perovskite type or similar” It has been found that crystals having a flexible crystal structure cannot be obtained. In the present invention, a precipitate mixture having excellent reactivity is synthesized while maintaining the pH below 8. On the other hand, in a very low pH region, it is difficult to precipitate the alkaline material, particularly when an alkaline earth metal such as strontium is used as a raw material.

本発明の製造方法において、上記の沈殿混合物を析出せしめる際における沈殿温度は、室温〜70℃の範囲であれば問題ない。本発明者らの検討によれば、沈殿温度が、上記範囲よりも低い場合は、構成元素である、例えば、アルカリ土類金属の沈殿が遅くなり、得られる3種以上の構成元素からなる黒色粉末の組成のブレの原因になる。一方、上記範囲よりも温度が高い場合は、経済的でないことに加えて、特に希土類金属の沈殿が速くなり、大粒子径のものができ易くなる。より好ましくは、40℃超の50℃程度の温度で析出させて複合酸化物の前駆体を合成すると、焼成後に、本発明で所望する、機能性に優れる結晶状態の材料を、より容易に安定して得ることができる。   In the production method of the present invention, there is no problem if the precipitation temperature at the time of depositing the precipitation mixture is in the range of room temperature to 70 ° C. According to the study by the present inventors, when the precipitation temperature is lower than the above range, the precipitation of alkaline earth metal, which is a constituent element, for example, is slow, and the resulting black of three or more constituent elements is obtained. It causes blurring of the composition of the powder. On the other hand, when the temperature is higher than the above range, in addition to being not economical, precipitation of the rare earth metal is particularly fast and it is easy to produce a large particle size. More preferably, when a composite oxide precursor is synthesized by precipitation at a temperature of about 50 ° C. above 40 ° C., the material in a crystalline state with excellent functionality desired by the present invention is more easily stabilized after firing. Can be obtained.

以上のようにして得られた沈殿混合物は、沈殿をより確実なものとするため、例えば、70℃程度の温度で、30分〜2時間程度放置し、熟成を行う。このようにして得られた沈殿スラリーは、ゆるく凝集した状態で存在し、沈降するため、デカンテーションによる水洗が可能である。本発明では、副生する残塩を除去するため、例えば、電導度が300μS/cm以下になるまで水洗し、水洗終了後、ヌッチェ(ブフナロート)で濾別して、例えば、120℃で12時間程度乾燥させて、黒色粉末前駆体(クルード)を得ることが好ましい。   The precipitation mixture obtained as described above is aged by standing at a temperature of about 70 ° C. for about 30 minutes to 2 hours in order to ensure precipitation. The precipitated slurry thus obtained exists in a loosely agglomerated state and settles, and can be washed with water by decantation. In the present invention, in order to remove residual salt generated as a by-product, for example, it is washed with water until the electric conductivity becomes 300 μS / cm or less, and after completion of water washing, it is filtered with Nutsche (Buchner funnel) and dried at 120 ° C. for about 12 hours, for example. It is preferable to obtain a black powder precursor (crude).

以上のようにして得られた黒色粉末の前駆体は無定形のため、本発明では、焼成により結晶化させて機能性を付与して、目的の「ぺロブスカイト型或いはそれに類似の柔軟な結晶構造を有する」黒色粉末を得る。この際の焼成条件は、900℃〜1300℃であり、この範囲よりも焼成温度が低いとペロブスカイト型結晶が得られない。より好適な焼成条件は、1000〜1200℃であり、乾式調製した場合と比べて低温で焼成できるという利点もある。また、上記した範囲よりも焼成温度が高すぎると焼結が激しくなるので好ましくない。焼結が激しくなると、後工程での分散、練りこみ、成型、ペレット化などが難しくなる。   Since the precursor of the black powder obtained as described above is amorphous, in the present invention, it is crystallized by firing to provide functionality, and the desired “perovskite type or similar flexible crystal structure. A black powder with The firing conditions at this time are 900 ° C. to 1300 ° C. If the firing temperature is lower than this range, a perovskite crystal cannot be obtained. More preferable firing conditions are 1000 to 1200 ° C., and there is an advantage that firing can be performed at a low temperature as compared with the case of dry preparation. In addition, if the firing temperature is too higher than the above-mentioned range, sintering becomes intense, which is not preferable. When the sintering becomes intense, it becomes difficult to disperse, knead, mold and pelletize in the subsequent steps.

上記のような本発明の製造方法で得られた黒色粉末は、粉末X線回折測定結果から、非常に結晶性の高い、ぺロブスカイト型或いはそれに類似のペロブスカイト型の結晶構造を示すものとなるが、乾式製法で得た焼結型の結晶に比べて柔軟な柔らかいものとなる。また、従来の湿式沈殿混合法を利用して得た場合と異なり、1μmに満たない微細なものになったり、凝集して粗大化したりすることなく、一次粒径が1μm以上に結晶成長した、より好ましくは、一次粒径が2μm以上10μm以下に結晶成長したものとなる。   The black powder obtained by the production method of the present invention as described above shows a perovskite type crystal structure having a very high crystallinity or a similar perovskite type crystal structure based on the powder X-ray diffraction measurement result. Compared with the sintered type crystal obtained by the dry process, it is soft and soft. In addition, unlike the case obtained by using the conventional wet precipitation mixing method, the primary particle size grows to 1 μm or more without becoming finer than 1 μm or agglomerating and coarsening. More preferably, the crystal grows to have a primary particle size of 2 μm or more and 10 μm or less.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、いずれも本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, all are not limited to these Examples. In the examples and comparative examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

<実施例1>(湿式沈殿混合調製:Sr−Co−Fe)
塩化ストロンチウム6水塩(266.6g/mol)を495.7部(Sr;1.859mol)と、塩化コバルト6水塩(237.9g/mol)を331.8部(Co;1.395mol)と、塩化第1鉄4水塩(Fe;198.8g/mol)92.4部(0.465mol)とを、溶解水1800部に溶解し、混合塩水溶液を調製した。次いで、アルカリ水溶液として、ソーダ灰(無水炭酸ナトリウム)450部を、溶解水1400部に溶解して析出用水溶液を調製した。次に、上記で調製した塩混合水溶液とアルカリ水溶液とを滴下するための沈殿用ビーカーに、沈殿用水として、水3400部を秤り取り、沈殿用水の温度を50℃にアップして保持した。この状態で、上記で調製した塩混合水溶液とアルカリ水溶液とを同時に、pH6.6を保持しながら滴下して、混合スラリー溶液を得た。滴下終了後、混合スラリー溶液の温度を70℃に加温し、そのまま1時間放置して反応を終了した。
<Example 1> (Wet precipitation mixed preparation: Sr-Co-Fe)
495.7 parts (Sr; 1.859 mol) of strontium chloride hexahydrate (266.6 g / mol) and 331.8 parts (Co; 1.395 mol) of cobalt chloride hexahydrate (237.9 g / mol) Then, 92.4 parts (0.465 mol) of ferrous chloride tetrahydrate (Fe; 198.8 g / mol) was dissolved in 1800 parts of dissolved water to prepare a mixed salt aqueous solution. Subsequently, 450 parts of soda ash (anhydrous sodium carbonate) was dissolved in 1400 parts of dissolved water as an alkaline aqueous solution to prepare a precipitation aqueous solution. Next, 3400 parts of water as the precipitating water was weighed in the beaker for precipitation for dropping the salt mixed aqueous solution and the alkaline aqueous solution prepared above, and the temperature of the precipitating water was raised to 50 ° C. and held. In this state, the salt mixed aqueous solution and the alkaline aqueous solution prepared above were dropped simultaneously while maintaining pH 6.6 to obtain a mixed slurry solution. After completion of the dropwise addition, the temperature of the mixed slurry solution was heated to 70 ° C. and left as it was for 1 hour to complete the reaction.

その後、沈殿スラリー中にある副生した塩を除去するため、デカンテーションを行い、電導度が300μS/cm以下になるまで水洗を行った。次に、沈殿スラリーをヌッチェにて濾別し、得られたケーキを、120℃で12時間乾燥し、目的とする黒色粉末の前駆体を得た。   Then, in order to remove the by-produced salt in the precipitation slurry, decantation was performed, and water washing was performed until the electric conductivity became 300 μS / cm or less. Next, the precipitated slurry was filtered with Nutsche, and the obtained cake was dried at 120 ° C. for 12 hours to obtain a target black powder precursor.

次に、上記のようにして得られた黒色粉末の前駆体を、電気炉にて1050℃で焼成を行い、目的とする黒色粉末を得た。得られた黒色粉末は、図1のSEM写真に示したように、一次粒子径が1〜10μmの範囲に結晶成長したものであった。また、得られた黒色粉末は、粉末X線回折の測定から、非常に結晶性の高いペロブスカイト型の結晶構造をもつものであることが確認された。また、熱分析装置により、窒素中と空気中における酸素吸着量の違いから黒色粉末の酸素吸着量を測定したところ、5.0ml/gであった。以上のことから、上記で得られた黒色粉末は、酸素吸蔵材として高い性能を発揮するものであることが確認できた。なお、この例では、使用した原料の組成から算出したSrとCoとFeの割合は、Sr=100モルに対して、Coが75モル、Feが25モルである。   Next, the black powder precursor obtained as described above was baked at 1050 ° C. in an electric furnace to obtain a target black powder. As shown in the SEM photograph of FIG. 1, the obtained black powder was crystal grown in a primary particle size range of 1 to 10 μm. Moreover, it was confirmed from the measurement of powder X-ray diffraction that the obtained black powder has a perovskite crystal structure with very high crystallinity. Moreover, when the oxygen adsorption amount of the black powder was measured from the difference in oxygen adsorption amount between nitrogen and air with a thermal analyzer, it was 5.0 ml / g. From the above, it was confirmed that the black powder obtained above exhibits high performance as an oxygen storage material. In this example, the ratio of Sr, Co and Fe calculated from the composition of the raw materials used is 75 mol for Co and 25 mol for Fe with respect to Sr = 100 mol.

<実施例2>(湿式沈殿混合調製:Sr−La−Co−Fe)
塩化ストロンチウム6水塩を446.2部(Sr;1.674mol)と、硝酸ランタン水溶液(酸化ランタンとしての純分19質量%)を159.1部(La;0.186mol)と、塩化コバルト6水塩を398.2部(Co;1.674mol)と、塩化第1鉄4水塩36.9部(Fe;0.186mol)とを、溶解水1800部に溶解し、塩混合水溶液を調製した。次いで、アルカリ水溶液として、ソーダ灰450部を溶解水1400部に溶解して、析出用水溶液を調製した。次に、上記で調製した塩混合水溶液と、アルカリ水溶液とを滴下するための沈殿用ビーカーに、沈殿用水として、水3400部を秤り取り、沈殿用水の温度を50℃にアップして保持した。この状態で、塩混合水溶液とアルカリ水溶液とを同時に、pH6.6を保持しながら滴下し、混合スラリー溶液を得た。滴下終了後、混合スラリー溶液の温度を70℃に加温し、そのまま1時間放置して反応を終了した。
<Example 2> (Wet precipitation mixed preparation: Sr-La-Co-Fe)
446.2 parts (Sr; 1.664 mol) of strontium chloride hexahydrate, 159.1 parts (La; 0.186 mol) of an aqueous lanthanum nitrate solution (pure 19% by mass as lanthanum oxide), cobalt chloride 6 398.2 parts (Co; 1.673 mol) of hydrate and 36.9 parts of ferrous chloride tetrahydrate (Fe; 0.186 mol) are dissolved in 1800 parts of dissolved water to prepare a salt mixed aqueous solution. did. Subsequently, 450 parts of soda ash was dissolved in 1400 parts of dissolved water as an alkaline aqueous solution to prepare an aqueous solution for precipitation. Next, 3400 parts of water was weighed out as precipitation water into the beaker for precipitation for dropping the salt mixed aqueous solution prepared above and the alkaline aqueous solution, and the temperature of the precipitation water was raised to 50 ° C. and held. . In this state, the salt mixed aqueous solution and the alkaline aqueous solution were dropped simultaneously while maintaining pH 6.6 to obtain a mixed slurry solution. After completion of the dropwise addition, the temperature of the mixed slurry solution was heated to 70 ° C. and left as it was for 1 hour to complete the reaction.

上記のようにして得られた混合スラリー溶液を、実施例1と同様の方法にて、水洗、濾過、乾燥して黒色粉末の前駆体を得た。次いで、この黒色粉末の前駆体を1100℃で焼成し、目的とする黒色粉末を得た。得られた黒色粉末は、実施例1の黒色粉末と同程度の粒子径に結晶成長したものであることを確認した。また、この黒色粉末は、粉末X線回折の測定から、非常に結晶性の高いペロブスカイト型の結晶構造をもつものであった。また、熱分析装置により窒素中と空気中における酸素吸着量の違いから、黒色粉末の酸素吸着量を測定したところ、4.7ml/gであった。以上のことから、上記で得た黒色粉末は、酸素吸蔵材として高い性能を発揮するものであることが確認できた。なお、使用した原料の組成から算出したSrとLaとCoとFeの割合は、Sr=100モルに対して、Laが11.1モル、Coが100モル、Feが11.1モルである。   The mixed slurry solution obtained as described above was washed with water, filtered and dried in the same manner as in Example 1 to obtain a black powder precursor. Next, this black powder precursor was fired at 1100 ° C. to obtain the intended black powder. It was confirmed that the obtained black powder was crystal-grown to the same particle size as the black powder of Example 1. The black powder had a perovskite crystal structure with very high crystallinity, as measured by powder X-ray diffraction. Further, the oxygen adsorption amount of the black powder was measured from the difference in oxygen adsorption amount between nitrogen and air with a thermal analyzer, and found to be 4.7 ml / g. From the above, it was confirmed that the black powder obtained above exhibits high performance as an oxygen storage material. In addition, the ratio of Sr, La, Co, and Fe calculated from the composition of the used raw material is 11.1 mol for La, 100 mol for Co, and 11.1 mol for Fe with respect to Sr = 100 mol.

更に、上記構成において、ストロンチウム含有量の化学量論組成における含有量を90〜102%に変化させて、ストロンチウム含有量の違いによる酸素吸着量の違いを調べた。その結果、表2に示したように、ストロンチウムの含有量が90〜100%である場合に、酸素吸蔵材として高い性能を発揮するものになることを確認した。   Further, in the above configuration, the content of the strontium content in the stoichiometric composition was changed to 90 to 102%, and the difference in oxygen adsorption amount due to the difference in strontium content was examined. As a result, as shown in Table 2, it was confirmed that when the strontium content was 90 to 100%, the oxygen storage material exhibited high performance.

<実施例3>(湿式沈殿混合調製:Sr−La−Co)
塩化ストロンチウム6水塩を535.4部(Sr;2.009mol)と、硝酸ランタン水溶液(酸化ランタンとしての純分19質量%)を191.3部(La;0.223mol)と、塩化コバルト6水塩353.9部(Co;1.487mol)とを、溶解水1100部に溶かし、塩混合水溶液を調製した。次いで、アルカリ水溶液として、ソーダ灰500部を、溶解水1400部に溶解して析出用水溶液を調製した。次に、上記で調製した塩混合水溶液と、アルカリ水溶液とを滴下する沈殿用ビーカーに、沈殿用水として、水3400部を秤り取り、沈殿用水の温度を50℃にアップして保持した。この状態で、塩混合水溶液とアルカリ水溶液とを同時に、pH6.7を保持しながら滴下し、混合スラリー溶液を得た。滴下終了後、混合スラリー溶液の温度を70℃に加温し、そのまま1時間放置して反応を終了した。
<Example 3> (Wet precipitation mixed preparation: Sr-La-Co)
535.4 parts (Sr; 2.009 mol) of strontium chloride hexahydrate, 191.3 parts (La; 0.223 mol) of an aqueous lanthanum nitrate solution (pure 19% by mass as lanthanum oxide), cobalt chloride 6 353.9 parts of water salt (Co; 1.487 mol) was dissolved in 1100 parts of dissolved water to prepare a salt mixed aqueous solution. Next, as an alkaline aqueous solution, 500 parts of soda ash was dissolved in 1400 parts of dissolved water to prepare an aqueous solution for precipitation. Next, 3400 parts of water as the precipitating water was weighed into the beaker for precipitation in which the salt mixed aqueous solution prepared above and the alkaline aqueous solution were dropped, and the temperature of the precipitating water was raised to 50 ° C. and held. In this state, the salt mixed aqueous solution and the alkaline aqueous solution were simultaneously dropped while maintaining pH 6.7 to obtain a mixed slurry solution. After completion of the dropwise addition, the temperature of the mixed slurry solution was heated to 70 ° C. and left as it was for 1 hour to complete the reaction.

上記のようにして得られた混合スラリー溶液を、実施例1と同様の方法にて、水洗、濾過、乾燥して、黒色粉末の前駆体を得た。次いで、この黒色粉末の前駆体を1200℃で焼成し、目的の黒色粉末を得た。得られた黒色粉末は、実施例1の黒色粉末と同程度の粒子径に結晶成長したものであることを確認した。また、この黒色粉末は、粉末X線回折の測定から、層状ペロブスカイト型の結晶構造であることが確認された。また、熱分析装置により、窒素中と空気中における酸素吸着量の違いから黒色粉末の酸素吸着量を測定したところ、2.3ml/gであった。また、この黒色粉末の導電性を室温にて測定したところ、2.8×103S/cmであった。通常のペロブスカイト型酸化物の導電性は100〜10-3S/cm程度であるため、かなり導電性が高いことが分かった。このように他の材料と比べ導電性が高いことから、酸素吸着性のある耐熱性の導電性材料として使用可能である。なお、使用した原料の組成から算出したSrとLaとCoの割合は、Sr=100モルに対して、Laが11.1モル、Coが74モルである。 The mixed slurry solution obtained as described above was washed with water, filtered and dried in the same manner as in Example 1 to obtain a black powder precursor. Subsequently, the precursor of this black powder was baked at 1200 ° C. to obtain a target black powder. It was confirmed that the obtained black powder was crystal-grown to the same particle size as the black powder of Example 1. The black powder was confirmed to have a layered perovskite crystal structure from powder X-ray diffraction measurement. Further, the oxygen adsorption amount of the black powder was measured from the difference in oxygen adsorption amount between nitrogen and air with a thermal analyzer and found to be 2.3 ml / g. Moreover, when the electroconductivity of this black powder was measured at room temperature, it was 2.8 × 10 3 S / cm. Since the conductivity of a normal perovskite oxide is about 10 0 to 10 −3 S / cm, it was found that the conductivity is considerably high. Thus, since it has higher conductivity than other materials, it can be used as a heat-resistant conductive material having oxygen adsorption properties. In addition, the ratio of Sr, La, and Co calculated from the composition of the used raw material is 11.1 mol of La and 74 mol of Co with respect to Sr = 100 mol.

<実施例4>(湿式沈殿混合調製:Sr−La−Mn)
塩化ストロンチウムを6水塩446.2部(Sr;1.674mol)と、硝酸ランタン水溶液(酸化ランタンとしての純分19質量%)を159.1部(La;0.186mol)と、塩化マンガン4水塩(Mn;197.8g/mol)367.9部(1.860mol)とを、溶解水1800部に溶解し、混合塩水溶液を調製した。次いで、アルカリ水溶液として、ソーダ灰450部を溶解水1400部に溶解して、析出用水溶液を調製した。次に、上記で得た混合塩水溶液とアルカリ水溶液とを滴下する沈殿用ビーカーに、沈殿用水として、水3400部を秤り取り、沈殿用水の温度を50℃にアップして保持した。この状態で、塩混合水溶液とアルカリ水溶液を同時に、pH6.6を保持しながら滴下し混合スラリー溶液を得た。滴下終了後、混合スラリー溶液の温度を70℃に加温し、そのまま1時間放置して反応を終了した。
<Example 4> (Wet precipitation mixed preparation: Sr-La-Mn)
449.1 parts of hexahydrate (Sr; 1.664 mol) of strontium chloride, 159.1 parts (La; 0.186 mol) of an aqueous lanthanum nitrate solution (pure 19% by mass as lanthanum oxide), manganese chloride 4 367.9 parts (1.860 mol) of a water salt (Mn; 197.8 g / mol) was dissolved in 1800 parts of dissolved water to prepare a mixed salt aqueous solution. Subsequently, 450 parts of soda ash was dissolved in 1400 parts of dissolved water as an alkaline aqueous solution to prepare an aqueous solution for precipitation. Next, 3400 parts of water as the precipitating water was weighed in the beaker for precipitation in which the mixed salt aqueous solution and the alkaline aqueous solution obtained above were dropped, and the temperature of the precipitating water was raised to 50 ° C. and held. In this state, a salt mixed aqueous solution and an alkaline aqueous solution were dropped simultaneously while maintaining pH 6.6 to obtain a mixed slurry solution. After completion of the dropwise addition, the temperature of the mixed slurry solution was heated to 70 ° C. and left as it was for 1 hour to complete the reaction.

上記のようにして得られた混合スラリー溶液を、実施例1と同様の方法にて、水洗、濾過、乾燥して黒色粉末の前駆体を得た。次いで、この黒色粉末前駆体を、1100℃で焼成し、目的の黒色粉末を得た。得られた黒色粉末は、実施例1の黒色粉末と同程度の粒子径に結晶成長したものであることを確認した。また、この黒色粉末は、粉末X線回折の測定から、非常に結晶性の高いペロブスカイト型の結晶構造であることを確認した。   The mixed slurry solution obtained as described above was washed with water, filtered and dried in the same manner as in Example 1 to obtain a black powder precursor. Subsequently, this black powder precursor was baked at 1100 ° C. to obtain a target black powder. It was confirmed that the obtained black powder was crystal-grown to the same particle size as the black powder of Example 1. The black powder was confirmed to have a perovskite crystal structure with very high crystallinity by measurement of powder X-ray diffraction.

また、上記で得られた黒色粉末の導電性を室温にて測定したところ、2.8×102S/cmであった。通常のペロブスカイト型酸化物の導電性は100〜10-3S/cm程度であるため、かなり導電性が高いことが分かった。このように他の材料と比べ導電性が高いことから、SOFC燃料電池空気極用材料や、耐熱性の導電性材料として使用可能である。また、熱分析装置により、窒素中と空気中における酸素吸着量の違いから黒色粉末の酸素吸着量を測定したところ、2.0ml/gであり、実施例1、2で得たものよりも低いものの、酸素吸着性があった。なお、使用した原料の組成から算出したSrとLaとMnの割合は、Sr=100モルに対して、Laが11.1モル、Mnが111.1モルである。 Moreover, it was 2.8 * 10 < 2 > S / cm when the electroconductivity of the black powder obtained above was measured at room temperature. Since the conductivity of a normal perovskite oxide is about 10 0 to 10 −3 S / cm, it was found that the conductivity is considerably high. Thus, since it has higher conductivity than other materials, it can be used as a SOFC fuel cell air electrode material or a heat-resistant conductive material. Further, when the oxygen adsorption amount of the black powder was measured from the difference in oxygen adsorption amount between nitrogen and air with a thermal analyzer, it was 2.0 ml / g, which is lower than those obtained in Examples 1 and 2. However, there was oxygen adsorption. In addition, the ratio of Sr, La, and Mn calculated from the composition of the used raw materials is 11.1 mol for La and 111.1 mol for Mn with respect to Sr = 100 mol.

<比較例1>(乾式混合調製:Sr−Co−Fe)
原料として、それぞれ固体の、炭酸ストロンチウム(147.6g/mol)を147.6部(Sr;1.0mol)と、塩基性炭酸コバルト(516.7g/mol)を77.5部(Co;0.75mol)と、酸化第2鉄(162.2g/mol)19.9部(Fe;0.25mol)とを秤取った。そして、メディアとして5mmのアルミナビーズを使用し、遊星型ボールミル(以下、遊星BMと略記)で1時間、粉砕混合した。その後、この一部をとってムライト製ルツボに入れ、電気炉にて昇温時間6時間で1200℃まで上げ、その温度にて120分保持し、乾式混合後に焼成した。このものはそのまま電気炉の中で自然放冷し、室温になったら取り出した。得られた黒色粉末は焼結しているが、少量の場合は粉砕可能で、乳鉢でザラツキがなくなるまで粉砕し、実施例で得たと同程度の粒子径の黒色粉末を得た。
<Comparative Example 1> (dry mixing preparation: Sr-Co-Fe)
As raw materials, 147.6 parts (Sr; 1.0 mol) of solid strontium carbonate (147.6 g / mol) and 77.5 parts (Co; 0) of basic cobalt carbonate (516.7 g / mol), respectively. .75 mol) and 19.9 parts of ferric oxide (162.2 g / mol) (Fe; 0.25 mol) were weighed. Then, 5 mm alumina beads were used as media, and pulverized and mixed for 1 hour with a planetary ball mill (hereinafter abbreviated as planetary BM). Thereafter, a part of this was taken into a crucible made of mullite, raised to 1200 ° C. in a temperature rising time of 6 hours in an electric furnace, held at that temperature for 120 minutes, and fired after dry mixing. This product was allowed to cool naturally in an electric furnace as it was, and was removed when it reached room temperature. The obtained black powder was sintered, but in the case of a small amount, it could be pulverized, and pulverized in a mortar until no roughness was obtained, thereby obtaining a black powder having the same particle size as that obtained in the examples.

得られた黒色粉末は粉末X線回折の測定からペロブスカイト型の結晶構造であることが確認された。しかし、一部に不明の異相が存在した。かなり焼結しているため、大量粉砕の場合はクラッシャーなどで粗砕後、通常のブレード型粉砕機で粉砕する必要があった。このものを熱分析装置により、窒素中と空気中における酸素吸着量の違いから、黒色粉末の酸素吸着量を測定したところ、3.4ml/gであった。以上から、このものは酸素吸蔵材として使用が可能であるが、同様の構成元素からなる実施例1の黒色粉末に比べ、酸素吸着量は7割程度であった。なお、使用した原料の組成から算出したSrとCoとFeの割合は、Sr=100モルに対して、Coが75モル、Feが25モルである。   The obtained black powder was confirmed to have a perovskite crystal structure from powder X-ray diffraction measurement. However, some unknown phases existed. Since it is considerably sintered, it was necessary to pulverize with a normal blade type pulverizer after crushing with a crusher or the like in the case of mass pulverization. The amount of oxygen adsorbed on the black powder was measured with a thermal analyzer from the difference in oxygen adsorbed in nitrogen and air, and found to be 3.4 ml / g. From the above, this can be used as an oxygen storage material, but the oxygen adsorption amount was about 70% as compared with the black powder of Example 1 made of similar constituent elements. In addition, the ratio of Sr, Co, and Fe calculated from the composition of the used raw material is 75 mol of Co and 25 mol of Fe with respect to Sr = 100 mol.

<比較例2>(乾式混合調製:Sr−La−Co−Fe)
原料として、それぞれ固体の、酸化ランタン(325.8g/mol)16.3部(La;0.1mol)、炭酸ストロンチウム132.3部(Sr;0.90mol)、塩基性炭酸コバルト93.0部(Co;0.9mol)、酸化第2鉄8.0部(Fe;0.1mol)を秤り取り、メディアとして5mmのアルミナビーズを使用し、遊星BMで1時間、粉砕混合した。その後、この一部をとってムライト製ルツボに入れ、電気炉にて昇温時間6時間で1250℃まで上げ、その温度にて120分保持し、乾式焼成した。このものはそのまま電気炉の中で自然放冷し、室温になったら取り出した。得られた黒色粉末は焼結しているが、少量の場合は粉砕が可能で、乳鉢でザラツキがなくなるまで粉砕し、実施例で得たと同程度の数μmの粒子径の黒色粉末を得た。
<Comparative Example 2> (Dry mixing preparation: Sr-La-Co-Fe)
As raw materials, solid, lanthanum oxide (325.8 g / mol) 16.3 parts (La; 0.1 mol), strontium carbonate 132.3 parts (Sr; 0.90 mol), basic cobalt carbonate 93.0 parts (Co; 0.9 mol) and 8.0 parts of ferric oxide (Fe; 0.1 mol) were weighed, and 5 mm alumina beads were used as media, and pulverized and mixed with planetary BM for 1 hour. Thereafter, a part of this was taken into a crucible made of mullite, raised to 1250 ° C. in a temperature rising time of 6 hours in an electric furnace, held at that temperature for 120 minutes, and dry-fired. This product was allowed to cool naturally in an electric furnace as it was, and was removed when it reached room temperature. The obtained black powder is sintered, but in the case of a small amount, it can be pulverized, and pulverized in a mortar until the roughness disappears, to obtain a black powder having a particle size of several μm, which is similar to that obtained in the example. .

得られた黒色粉末は粉末X線回折の測定からペロブスカイト型の結晶構造であることが確認された。しかし、一部に不明の異相が存在した。かなり焼結しているため、大量粉砕の際はクラッシャーなどで粗砕後、通常のブレード型粉砕機で粉砕する必要があった。このものを熱分析装置により、窒素中と空気中における酸素吸着量の違いから、黒色粉末の酸素吸着量を測定したところ、3.2ml/gであった。以上から、このものは酸素吸蔵材として使用が可能であるが、同様の構成元素からなる実施例2の黒色粉末に比べ酸素吸着量は7割程度であった。なお、使用した原料の組成から算出したSrとLaとCoとFeの割合は、Sr=100モルに対して、Laが11.1モル、Coが100モル、Feが11.1モルである。   The obtained black powder was confirmed to have a perovskite crystal structure from powder X-ray diffraction measurement. However, some unknown phases existed. Since it was sintered considerably, it was necessary to pulverize with a normal blade type pulverizer after crushing with a crusher or the like when mass pulverizing. The amount of oxygen adsorbed on the black powder was measured with a thermal analyzer from the difference in oxygen adsorbed in nitrogen and air, and found to be 3.2 ml / g. From the above, this material can be used as an oxygen storage material, but the oxygen adsorption amount was about 70% compared to the black powder of Example 2 made of similar constituent elements. In addition, the ratio of Sr, La, Co, and Fe calculated from the composition of the used raw material is 11.1 mol for La, 100 mol for Co, and 11.1 mol for Fe with respect to Sr = 100 mol.

<比較例3>(乾式混合調製:Sr−La−Co)
原料として、それぞれ固体の、酸化ランタン9.8部(La;0.06mol)、炭酸ストロンチウム79.7部(Sr;0.54mol)、塩基性炭酸コバルト41.3部(Co;0.4mol)を秤り取り、メディアとして5mmのアルミナビーズを使用し、遊星BMで1時間、粉砕混合した。その後、この一部をとってムライト製ルツボに入れ、電気炉にて昇温時間6時間で1250℃まで上げ、その温度にて120分保持し乾式焼成した。このものは、そのまま電気炉の中で自然放冷し、室温になったら取り出した。得られた黒色粉末は焼結しているが、少量の場合は粉砕が可能で、乳鉢でザラツキがなくなるまで粉砕し、実施例で得たと同程度の数μmの粒子径の黒色粉末を得た。
<Comparative Example 3> (Dry mixing preparation: Sr-La-Co)
As raw materials, 9.8 parts (La; 0.06 mol) of lanthanum oxide, 79.7 parts (Sr; 0.54 mol) of strontium carbonate, 41.3 parts of basic cobalt carbonate (Co; 0.4 mol), respectively. Were weighed, and 5 mm alumina beads were used as media, and pulverized and mixed with planetary BM for 1 hour. Thereafter, a part of this was taken into a crucible made of mullite, raised to 1250 ° C. in a temperature rising time of 6 hours in an electric furnace, held at that temperature for 120 minutes, and dry-fired. This product was allowed to cool naturally in an electric furnace and taken out when it reached room temperature. The obtained black powder is sintered, but in the case of a small amount, it can be pulverized, and pulverized in a mortar until the roughness disappears, to obtain a black powder having a particle size of several μm, which is similar to that obtained in the example. .

得られた黒色粉末は粉末X線回折の測定から層状ペロブスカイト構造と通常ペロブスカイト構造の混晶で、一部異相が見られた。かなり焼結しているため、大量粉砕の際はクラッシャーなどで粗砕後、通常のブレード型粉砕機で粉砕する必要があった。このものを熱分析装置により、窒素中と空気中における酸素吸着量の違いから、黒色粉末の酸素吸着量を測定したところ、1.5ml/gであった。また、この黒色粉末の導電性を室温にて測定したところ、1.8×102S/cmであった。通常のペロブスカイト型酸化物の導電性は100〜10-3S/cm程度であるため、導電性が高いが、同様の構成元素からなる実施例3に比べかなり低い特性である。なお、使用した原料の組成から算出したSrとLaとCoの割合は、Sr=100モルに対して、Laが11.1、Coが75モルである。 The obtained black powder was a mixed crystal of a layered perovskite structure and a normal perovskite structure from the powder X-ray diffraction measurement, and a partially different phase was observed. Since it was sintered considerably, it was necessary to pulverize with a normal blade type pulverizer after crushing with a crusher or the like when mass pulverizing. The amount of oxygen adsorbed on the black powder was measured by a thermal analyzer from the difference in the amount of oxygen adsorbed in nitrogen and air, and found to be 1.5 ml / g. Moreover, it was 1.8 * 10 < 2 > S / cm when the electroconductivity of this black powder was measured at room temperature. Since the conductivity of a normal perovskite oxide is about 10 0 to 10 −3 S / cm, the conductivity is high, but it is considerably lower than that of Example 3 made of similar constituent elements. In addition, the ratio of Sr, La, and Co calculated from the composition of the used raw material is 11.1 for La and 75 mol for Co with respect to Sr = 100 mol.

<比較例4>(乾式混合調製:Sr−La−Mn)
原料として、それぞれ固体の、酸化ランタンを4.9部(La;0.03mol)と、炭酸ストロンチウムを39.8部(Sr;0.27mol)と、二酸化マンガン(86.9g/mol)26.07部(Mn;0.30mol)とを秤り取り、メディアとして5mmのアルミナビーズを使用し、遊星BMで1時間、粉砕混合した。その後、この一部をとって、ムライト製ルツボに入れ、電気炉にて昇温時間6時間で1200℃まで上げ、その温度にて120分保持して乾式焼成した。このものは、焼成後、そのまま電気炉の中で自然放冷し、室温になったら取り出した。得られた黒色粉末は、焼結しているが、少量の場合は、粉砕は可能で、乳鉢での粉砕で、ザラツキがなくなるまで粉砕し、実施例で得たと同程度の数μmの粒子径の黒色粉末を得た。
<Comparative Example 4> (dry mixing preparation: Sr-La-Mn)
As raw materials, 4.9 parts (La; 0.03 mol) of lanthanum oxide, 39.8 parts (Sr; 0.27 mol) of strontium carbonate, and manganese dioxide (86.9 g / mol), respectively, 26. 07 parts (Mn; 0.30 mol) was weighed, and 5 mm alumina beads were used as media, and pulverized and mixed with planetary BM for 1 hour. Thereafter, a part of this was taken, put into a crucible made of mullite, raised to 1200 ° C. in a temperature rising time of 6 hours in an electric furnace, held at that temperature for 120 minutes, and dry-fired. This product was naturally cooled in an electric furnace as it was after firing, and taken out when it reached room temperature. The obtained black powder is sintered, but in the case of a small amount, it can be pulverized, and is pulverized in a mortar until the roughness is eliminated. Of black powder was obtained.

得られた黒色粉末は、粉末X線回折の測定から、ペロブスカイト型の結晶構造であることが確認されたが、一部不明の異相が存在した。かなり焼結しているため、大量粉砕の際は、クラッシャー等で粗砕後、通常のブレード型粉砕機で粉砕する必要があった。この黒色粉末の導電性を室温にて測定したところ、2.1×101S/cmであった。通常のペロブスカイト型酸化物の導電性は100〜10-3S/cm程度であるため、これよりもやや高いが、同様の元素を原料に用いてなる実施例4で得た黒色粉末に比べては、かなり低い特性であった。なお、使用した原料の組成から算出したSrとLaとMnの割合は、Sr=100モルに対して、Laが11.1、Mnが111.1モルである。 The obtained black powder was confirmed to have a perovskite crystal structure from powder X-ray diffraction measurement, but a partially unknown heterogeneous phase was present. Since it was sintered considerably, it was necessary to pulverize with a normal blade type pulverizer after crushing with a crusher or the like when mass pulverizing. The conductivity of this black powder was measured at room temperature and found to be 2.1 × 10 1 S / cm. Since the conductivity of a normal perovskite oxide is about 10 0 to 10 −3 S / cm, it is slightly higher than this, but compared with the black powder obtained in Example 4 using the same element as a raw material. Was quite low. In addition, the ratio of Sr, La, and Mn calculated from the composition of the used raw material is 11.1 mol for La and 111.1 mol for Mn with respect to Sr = 100 mol.

<比較例5、6>(湿式沈殿混合調製:Sr−Co−Fe)
実施例1で調製したと同様の原料を用い、同様にして得た、塩混合水溶液とアルカリ水溶液とを用い、これらを同時に滴下して混合スラリー溶液を得たが、その際に、比較例5ではpHを8に保持し、比較例6ではpHを10に保持しながら滴下した。その他は、実施例1で行ったと同様にして黒色粉末を得た。この際の、沈殿後得られた黒色粉末前駆体は、比較例5、6とも沈降がとても速く、全体が大きな凝集体といった感じであり、比較例6は特に沈降が速かった。焼成後に得られた黒色粉末は、粗大化しており、X線回折から不明の異相が散見され、本発明が目的とする「ぺロブスカイト型或いはこれに類似の柔軟な結晶構造を有するもの」でなく、その反応性も乏しいものであった。
<Comparative Examples 5 and 6> (Wet precipitation mixed preparation: Sr—Co—Fe)
Using the same raw materials as prepared in Example 1, using a salt mixed aqueous solution and an alkaline aqueous solution obtained in the same manner, these were simultaneously dropped to obtain a mixed slurry solution. In that case, Comparative Example 5 Then, the pH was maintained at 8, and in Comparative Example 6, the solution was added dropwise while maintaining the pH at 10. Otherwise, a black powder was obtained in the same manner as in Example 1. At this time, the black powder precursor obtained after the precipitation had a very fast sedimentation in both Comparative Examples 5 and 6, and the whole was a feeling of a large aggregate. In Comparative Example 6, the sedimentation was particularly fast. The black powder obtained after firing is coarse and has an unknown heterogeneous phase from X-ray diffraction, which is not the “perovskite-type or similar flexible crystal structure” intended by the present invention. The reactivity was poor.

<比較例7>(湿式沈殿混合調製:Sr−La−Co−Fe)
実施例2で調製したと同様の原料を用い同様にして得た、塩混合水溶液とアルカリ水溶液とを用い、これらを同時に滴下して混合スラリー溶液を得たが、その際に、pHを10に保持しながら滴下した。その他は、実施例2で行ったと同様にして黒色粉末を得た。この際の、沈殿後得られた黒色粉末前駆体は沈降がとても速く全体が大きな凝集体と言った感じであった。焼成後得られた黒色粉末は粗大化しており、X線回折から不明の異相が散見され、本発明が目的とする「ぺロブスカイト型或いはこれに類似の柔軟な結晶構造を有するもの」でなく、その反応性も乏しいものであった。
<Comparative example 7> (Wet precipitation mixing preparation: Sr-La-Co-Fe)
A salt mixture aqueous solution and an alkaline aqueous solution obtained in the same manner using the same raw materials as prepared in Example 2 were added dropwise at the same time to obtain a mixed slurry solution. At that time, the pH was adjusted to 10. Dropped while holding. Otherwise, a black powder was obtained in the same manner as in Example 2. At this time, the black powder precursor obtained after precipitation felt that the sedimentation was very fast and the whole was a large aggregate. The black powder obtained after firing is coarsened, an unknown heterogeneous phase is scattered from X-ray diffraction, and not the “perovskite type or similar crystal structure similar to this” intended by the present invention, The reactivity was also poor.

[評価]
上記した実施例及び比較例の複合酸化物について、製造方法の条件と得られた複合酸化物についての特性その粒子径と硬さを下記の方法で調べて評価した。
[Evaluation]
Regarding the composite oxides of the above-described Examples and Comparative Examples, the conditions of the production method and the characteristics of the obtained composite oxides were examined and evaluated by the following methods.

(1)硬さ
実施例の黒色粉末について、同様の構成成分からなる乾式製法で得た比較例の焼結体と比較して硬さの違いを確認すると同時に、実施例の各黒色粉末を相対的に評価して表1中に結果をまとめて示した。
(1) Hardness Regarding the black powder of the example, the difference in hardness was confirmed as compared with the sintered body of the comparative example obtained by the dry manufacturing method comprising the same components, and at the same time, the black powder of the example was relatively Table 1 summarizes the results of the evaluation.

(2)1次粒径
得られた黒色粉末を電子顕微鏡で観察し、1次粒径を測定し、粒径の範囲を表1中にまとめて示した。
(2) Primary particle size The obtained black powder was observed with an electron microscope, the primary particle size was measured, and the range of the particle size was shown together in Table 1.

(3)酸素吸着量
熱分析装置により、空気中と窒素中における酸素吸着量の違いから黒色粉末の酸素吸着量を測定した。具体的には、設定温度600℃、常圧下において流量100ml/分で空気(酸素21%、窒素79%)と窒素(100%)を交互に流し、空気下での酸素吸着による重量増と、窒素下で酸素が放出されることによる重量減の差を観測し、吸着量を測定した。表−1に実施例の結果をまとめてしめした。
(3) Oxygen adsorption amount The oxygen adsorption amount of the black powder was measured from the difference in oxygen adsorption amount in air and nitrogen by a thermal analyzer. Specifically, air (21% oxygen, 79% nitrogen) and nitrogen (100%) are alternately flowed at a set temperature of 600 ° C. and normal pressure at a flow rate of 100 ml / min, and weight increase due to oxygen adsorption under air, The difference in weight loss due to the release of oxygen under nitrogen was observed, and the amount of adsorption was measured. Table 1 summarizes the results of the examples.

(4)電導度
300mlの三角フラスコに測定対象の黒色粉末5gを秤り取り、精製水又は純水(電導度2μs/cm以下)を100ml加え、加熱し、液が沸騰したら5分間保持する。冷却後、蒸発水分を補給して全体を100mlとし、顔料分を濾過し、濾液の電導度を電導計(横河電機社製)で測定する。得られた結果を表1中に示した。
(4) Conductivity Weigh 5 g of the black powder to be measured in a 300 ml Erlenmeyer flask, add 100 ml of purified water or pure water (conductivity 2 μs / cm or less), heat, and hold for 5 minutes when the liquid boils. After cooling, the evaporated water is replenished to make the whole 100 ml, the pigment content is filtered, and the conductivity of the filtrate is measured with a conductivity meter (manufactured by Yokogawa Electric Corporation). The obtained results are shown in Table 1.

Claims (8)

構成元素として、アルカリ土類金属元素として少なくともストロンチウムを含み、更に、希土類元素、Cr、Mn、Co及び元素周期律表8族元素から選択されたいずれかの元素とを含少なくとも3種の元素からなり、且つ、前記ストロンチウムの含有量が化学量論組成における含有量の90〜100%である、一次粒径が1μm以上に結晶成長した複合酸化物であることを特徴とするペロブスカイト系黒色粉末。 As an element, including at least strontium as the alkaline earth metal elements, further rare-earth element, Cr, Mn, and any element selected from Co and elemental periodic table group 8 element including at least three Ri Do elemental, and, perovskite, wherein the content of said strontium 90 to 100% of the content in the stoichiometric composition, a composite oxide primary particle diameter of crystal growth than 1μm Black powder. 前記一次粒径が、2μm以上10μm以下である請求項1に記載のペロブスカイト系黒色粉末。   The perovskite black powder according to claim 1, wherein the primary particle size is 2 μm or more and 10 μm or less. 前記希土類元素がランタンであり、前記元素周期律表の8族元素が、鉄である請求項1又は2に記載のペロブスカイト系黒色粉末。 The rare earth element is lanthanum, Group 8 elements of the previous SL Periodic table, perovskite type black powder according to claim 1 or 2 iron der Ru. 請求項1〜のいずれか1項に記載のペロブスカイト系黒色粉末の製造方法であって、前記少なくともストロンチウムを含む3種以上の構成元素の塩の混合塩水溶液と、析出用水溶液であるアルカリ水溶液とを、沈殿用水に同時に滴下して、pH6超〜pH8未満の条件下で沈殿混合物を合成し、得られた沈殿混合物を、濾過、水洗、乾燥して黒色粉末の前駆体を得、更に、該前駆体を焼成して、一次粒径が1μm以上に結晶成長した複合酸化物を得ることを特徴とするペロブスカイト系黒色粉末の製造方法。 The method for producing a perovskite black powder according to any one of claims 1 to 3 , wherein the aqueous salt solution is a mixed salt aqueous solution of three or more constituent elements containing at least strontium, and an aqueous solution for precipitation. Are simultaneously added dropwise to precipitation water to synthesize a precipitation mixture under conditions of pH 6 to less than pH 8, and the resulting precipitation mixture is filtered, washed with water, and dried to obtain a black powder precursor, A method for producing a perovskite black powder, characterized in that the precursor is fired to obtain a composite oxide having a primary particle size of 1 μm or more. 前記pHが、6.5以上7.5以下である請求項に記載のペロブスカイト系黒色粉末の製造方法。 The method for producing a perovskite black powder according to claim 4 , wherein the pH is 6.5 or more and 7.5 or less. 前記沈殿混合物を合成する際の温度が、室温〜70℃の範囲内である請求項又はに記載のペロブスカイト系黒色粉末の製造方法。 The method for producing a perovskite black powder according to claim 4 or 5 , wherein a temperature at the time of synthesizing the precipitation mixture is in a range of room temperature to 70 ° C. 前記前駆体の焼成温度が、900℃〜1300℃である請求項のいずれか1項に記載のペロブスカイト系黒色粉末の製造方法。 The method for producing a perovskite black powder according to any one of claims 4 to 6 , wherein a firing temperature of the precursor is 900 ° C to 1300 ° C. 樹脂中に、請求項1〜のいずれか1項に記載のペロブスカイト系黒色粉末が、分散・含有してなることを特徴とする樹脂組成物。 A resin composition, wherein the perovskite black powder according to any one of claims 1 to 3 is dispersed and contained in a resin.
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JP3134883B2 (en) * 1990-03-30 2001-02-13 東燃ゼネラル石油株式会社 Separator for solid oxide fuel cell
US6803138B2 (en) * 2001-07-02 2004-10-12 Nextech Materials, Ltd. Ceramic electrolyte coating methods
JP4056826B2 (en) * 2002-08-22 2008-03-05 大日精化工業株式会社 Composite oxide black pigment and method for producing the same
JP2011228009A (en) * 2010-04-15 2011-11-10 Dowa Electronics Materials Co Ltd Solid electrolyte fuel cell composite oxide, solid electrolyte fuel cell binder, solid electrolyte fuel cell electrode, solid electrolyte fuel cell collector member, solid electrolyte fuel cell, solid electrolyte fuel cell stack, and manufacturing method of solid electrolyte fuel cell composite oxide mixture
JP5520210B2 (en) * 2010-12-27 2014-06-11 Agcセイミケミカル株式会社 Air electrode material powder for solid oxide fuel cell and method for producing the same
JP6161467B2 (en) * 2013-08-23 2017-07-12 Agcセイミケミカル株式会社 Composite oxide powder for solid oxide fuel cell and method for producing the same

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