JP6854477B2 - Method for producing perovskite-type composite oxide - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス浄化用触媒、天然ガス等の燃焼用触媒、又は窒素酸化物等の有害物質の吸着剤等に利用することができるペロブスカイト型複合酸化物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a perovskite-type composite oxide that can be used as a catalyst for purifying exhaust gas, a catalyst for combustion of natural gas, or an adsorbent for harmful substances such as nitrogen oxides.
自動車エンジン等の内燃機関からの排ガス中には、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等が含まれている。これらの物質は、CO及びHCを酸化させると同時に、NOxを還元させることができる排ガス浄化触媒によって除去することができる。排ガス浄化触媒の代表的なものとしては、例えば、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)等の貴金属をγ−アルミナ等の多孔質金属酸化物担体に担持させた三元触媒が知られている。 Nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) and the like are contained in the exhaust gas from internal combustion engines such as automobile engines. These substances can be removed by an exhaust gas purification catalyst capable of oxidizing CO and HC and reducing NO x at the same time. A typical example of an exhaust gas purification catalyst is a three-way catalyst in which a noble metal such as platinum (Pt), rhodium (Rh), or palladium (Pd) is supported on a porous metal oxide carrier such as γ-alumina. Are known.
しかしながら、このような貴金属は、価格が高く、また埋蔵量が少ないので、将来的には不足することも考えられる。したがって、貴金属の使用料を削減するための新たな排ガス浄化触媒が提案されている。 However, such precious metals are expensive and have small reserves, so it is possible that they will be in short supply in the future. Therefore, a new exhaust gas purification catalyst for reducing the usage fee of precious metals has been proposed.
例えば、特許文献1には、多孔質金属酸化物担体として1〜5nmのメソ細孔のみを有する多孔質シリカを用いることが提案されている。このような排ガス浄化触媒では、メソ細孔内に担持されている貴金属の移動を抑制し、長期間の使用による粒成長が防止し、貴金属が高い分散状態を維持することにより、高い触媒活性を維持することができる。 For example, Patent Document 1 proposes to use porous silica having only mesopores of 1 to 5 nm as a porous metal oxide carrier. In such an exhaust gas purification catalyst, the movement of the noble metal supported in the mesopores is suppressed, the grain growth due to long-term use is prevented, and the noble metal maintains a highly dispersed state, thereby achieving high catalytic activity. Can be maintained.
また、特許文献2には、貴金属を含む触媒成分と、化学式ABO3(A=La、Sr、Ce、Ba、Ca、B=Co、Fe、Ni、Cr、Mn、Mg)で表されるペロブスカイト型複合酸化物である触媒成分とを混合して用いることが提案されている。このようなペロブスカイト型複合酸化物を併用することにより、低温域での排ガス中の微粒子状炭素物質や炭化水素の燃焼、及びNOxの吸収・分解作用を高めることができる。ここで、ペロブスカイト型複合酸化物の調製方法としては、金属のクエン酸錯体を真空中又は不活性ガス中において350℃以上で加熱した後、酸化雰囲気中で焼成する方法が提案されている。
Further,
このように、ペロブスカイト型複合酸化物は、低温触媒活性に関して、貴金属触媒よりも優れた触媒活性を提供し得るものである。一般には、ペロブスカイト型複合酸化物は、ペロブスカイト型複合酸化物を構成する金属の塩を含有する溶液から、共沈法によってペロブスカイト型複合酸化物の前駆体を析出させ、この前駆体を乾燥、焼成することによって製造される。しかしながら、近年、環境汚染の問題が深刻化していることにより排ガスの浄化基準が厳しくなり、この方法により合成されたペロブスカイト型複合酸化物では触媒活性が十分ではなかった。 As described above, the perovskite-type composite oxide can provide a catalytic activity superior to that of the noble metal catalyst in terms of low-temperature catalytic activity. In general, a perovskite-type composite oxide is prepared by precipitating a precursor of a perovskite-type composite oxide from a solution containing a salt of a metal constituting the perovskite-type composite oxide by a coprecipitation method, and the precursor is dried and fired. Manufactured by However, in recent years, as the problem of environmental pollution has become more serious, the purification standards for exhaust gas have become stricter, and the perovskite-type composite oxide synthesized by this method has insufficient catalytic activity.
共沈法によってペロブスカイト型複合酸化物を製造する場合、得られるペロブスカイト型複合酸化物の粒子は、800℃以上の温度で焼成する間に粒子間の焼結が進んで数μmの大きい粒径を有する。このような粒子は、表面積が小さいため、十分な触媒活性が得られていない。 When a perovskite-type composite oxide is produced by the coprecipitation method, the particles of the obtained perovskite-type composite oxide are sintered between the particles during firing at a temperature of 800 ° C. or higher, resulting in a large particle size of several μm. Have. Since such particles have a small surface area, sufficient catalytic activity has not been obtained.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、焼成処理を施すことなく、微粒子状でペロブスカイト型複合酸化物を副生成物の極めて少なくて単相にて製造する方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for producing a perovskite-type composite oxide in the form of fine particles in a single phase with extremely few by-products without performing a calcination treatment.
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、所定のイオンを含む原料水溶液を、所定の温度及び圧力条件下で超臨界状態とし、その原料水溶液に水熱処理を施すことで、ペロブスカイト型複合酸化物を、焼成処理を施すことなく、微粒子状で製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は、以下のものを提供する。 The present inventors have made extensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, the raw material aqueous solution containing a predetermined ion is brought into a supercritical state under a predetermined temperature and pressure condition, and the raw material aqueous solution is subjected to hydrothermal treatment, whereby the perovskite type composite oxide is not calcined. We have found that it can be produced in the form of fine particles, and have completed the present invention. Specifically, the present invention provides the following.
(1)本発明の第1の発明は、AサイトにLaを含み、BサイトにFe、Al、Mn、Ni、Co、Pd、Pt、Sc、Ti、Nb、Ta、W及びMoからなる群から選択される1種以上のイオンを含む化学式ABO3で表されるペロブスカイト型複合酸化物の製造方法であって、pHが5以上11.5以下の原料金属イオンを含む原料水溶液を、425℃以上650℃以下で加熱するとともに22MPa以上60MPa以下で加圧することにより超臨界状態にし、前記原料水溶液に水熱処理を施すペロブスカイト型複合酸化物の製造方法である。 (1) The first invention of the present invention is a group consisting of La at the A site and Fe, Al, Mn, Ni, Co, Pd, Pt, Sc, Ti, Nb, Ta, W and Mo at the B site. A method for producing a perovskite-type composite oxide represented by the chemical formula ABO 3 containing one or more types of ions selected from the above, wherein a raw material aqueous solution containing a raw material metal ion having a pH of 5 or more and 11.5 or less is prepared at 425 ° C. This is a method for producing a perovskite-type composite oxide, which is heated at 650 ° C. or lower and pressurized at 22 MPa or more and 60 MPa or less to bring it into a supercritical state, and hydrothermally heats the raw material aqueous solution.
(2)本発明の第2の発明は、AサイトにLaを含み、BサイトにFe、Al、Mn、Ni及びCoからなる群から選択される1種以上のイオンを含む化学式ABO3で表されるペロブスカイト型複合酸化物の製造方法であって、pHが5以上11.5以下の原料金属イオンを含む原料水溶液を、425℃以上650℃以下で加熱するとともに22MPa以上60MPa以下で加圧することにより超臨界状態にし、前記原料水溶液に水熱処理を施すペロブスカイト型複合酸化物の製造方法である。 (2) The second invention of the present invention is represented by the chemical formula ABO 3 containing La at the A site and one or more ions selected from the group consisting of Fe, Al, Mn, Ni and Co at the B site. A method for producing a perovskite-type composite oxide, which comprises heating a raw material aqueous solution containing a raw material metal ion having a pH of 5 or more and 11.5 or less at 425 ° C. or higher and 650 ° C. or lower and pressurizing it at 22 MPa or higher and 60 MPa or lower. This is a method for producing a perovskite-type composite oxide in which the raw material aqueous solution is subjected to hydrothermal treatment to bring it into a supercritical state.
(3)本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記原料水溶液のpHは6以上11以下であるペロブスカイト型複合酸化物の製造方法である。 (3) The third invention of the present invention is the method for producing a perovskite-type composite oxide in which the pH of the raw material aqueous solution is 6 or more and 11 or less in the first or second invention.
(4)本発明の第4の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明において、反応中間体としてオキシ水酸化ランタン(LaOOH)を介するペロブスカイト型複合酸化物の製造方法である。 (4) The fourth invention of the present invention is the method for producing a perovskite-type composite oxide via lanthanum oxyhydroxide (LaOOH) as a reaction intermediate in any one of the first to third inventions.
(5)本発明の第5の発明は、第1乃至第4のいずれかの発明において、前記ペロブスカイト型複合酸化物は、平均粒径が1000nm以下の粒子であるペロブスカイト型複合酸化物の製造方法である。 (5) A fifth aspect of the present invention is the method for producing a perovskite-type composite oxide in which the perovskite-type composite oxide is particles having an average particle size of 1000 nm or less in any one of the first to fourth inventions. Is.
(6)本発明の第6の発明は、第1乃至第5のいずれかの発明において、回分式リアクターで前記原料水溶液に水熱処理を施すペロブスカイト型複合酸化物の製造方法である。 (6) The sixth invention of the present invention is the method for producing a perovskite-type composite oxide in which the aqueous solution of the raw material is hydroheat-treated in a batch reactor in any one of the first to fifth inventions.
(7)本発明の第7の発明は、第1乃至第5のいずれかの発明において、流通式リアクターで前記原料水溶液に水熱処理を施すペロブスカイト型複合酸化物の製造方法である。 (7) The seventh invention of the present invention is the method for producing a perovskite-type composite oxide in which the raw material aqueous solution is subjected to hydrothermal treatment in a flow reactor in any one of the first to fifth inventions.
本発明によれば、焼成処理を施すことなく、微粒子状でペロブスカイト型複合酸化物を副生成物が極めて少なく単相にて製造することができる。 According to the present invention, it is possible to produce a perovskite-type composite oxide in the form of fine particles in a single phase with extremely few by-products without performing a calcination treatment.
以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において適宜変更を加えて実施することができる。 Hereinafter, a specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be carried out with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention.
≪1.ペロブスカイト型複合酸化物≫
本実施の形態に係るペロブスカイト型複合酸化物は、化学式ABO3で表されるペロブスカイト型構造のAサイトにLaを含み、BサイトにFe、Al、Mn、Ni、Co、Pd、Pt、Sc、Ti、Nb、Ta、W及びMoからなる群から選択される1種以上を含む複合酸化物である。
≪1. Perovskite type composite oxide ≫
The perovskite-type composite oxide according to the present embodiment contains La at the A site of the perovskite-type structure represented by the chemical formula ABO 3 , and Fe, Al, Mn, Ni, Co, Pd, Pt, Sc, at the B site. It is a composite oxide containing one or more selected from the group consisting of Ti, Nb, Ta, W and Mo.
ペロブスカイトとは、化学式ABO3で表わされる複合酸化物の総称をいう。Aサイトにはイオン半径が相対的に大きい12配位の陽イオンが、Bサイトにはイオン半径が相対的に小さい6配位の陽イオンが、Oサイトには酸素がそれぞれ配置される。本実施の形態に係るペロブスカイト型複合酸化物においては、AサイトにLaが配置され、BサイトにFe、Al、Mn、Ni、Co、Pd、Pt、Sc、Ti、Nb、Ta、W及びMoからなる群から選択される1種以上が、OサイトにOが配置されている。 Perovskite is a general term for composite oxides represented by the chemical formula ABO 3. A 12-coordinated cation having a relatively large ionic radius is arranged at the A site, a 6-coordinated cation having a relatively small ionic radius is arranged at the B site, and oxygen is arranged at the O site. In the perovskite-type composite oxide according to the present embodiment, La is arranged at the A site, and Fe, Al, Mn, Ni, Co, Pd, Pt, Sc, Ti, Nb, Ta, W and Mo are arranged at the B site. One or more selected from the group consisting of O is arranged at the O site.
AサイトにはLaが配置される。Aサイトには、Laイオン以外に、例えば、Ceイオン、Ndイオン、Baイオン、Srイオン、Caイオン、Pbイオン、Biイオン、Gdイオン、Ndイオン、Yイオン、Kイオン、Naイオン等、12配位で、且つイオン半径が0.9A以上1.4A以下の陽イオンで部分的に置換することができる。 La is placed at the A site. In addition to La ions, the A site includes, for example, Ce ion, Nd ion, Ba ion, Sr ion, Ca ion, Pb ion, Bi ion, Gd ion, Nd ion, Y ion, K ion, Na ion, etc. It can be partially replaced by cations that are coordinated and have an ion radius of 0.9 A or more and 1.4 A or less.
Laイオンの含有量としては、特に限定されず、例えば、Aサイトに配置される全てのイオンの総含有量に対し、モル比で0.6以上であることが好ましく、0.7以上であることがより好ましく、0.8以上であることがさらに好ましく、0.9以であることが特に好ましい。 The content of La ions is not particularly limited, and is preferably 0.6 or more, preferably 0.7 or more, with respect to the total content of all ions arranged at the A site, for example. More preferably, it is more preferably 0.8 or more, and particularly preferably 0.9 or more.
Laイオン以外のAサイトに配置されるイオンの含有量としては、特に限定されず、複合酸化物がペロブスカイト構造を維持する範囲において適宜調整することができる。Laイオン以外のAサイトに配置されるイオンの総含有量としては、例えば、Aサイトに配置される全てのイオンの総含有量に対し、モル比で0.4以下であることが好ましく、0.3以下であることがより好ましく、0.2以下であることがさらに好ましく、0.1以下であることが特に好ましい。 The content of ions arranged at the A site other than La ions is not particularly limited, and can be appropriately adjusted as long as the composite oxide maintains the perovskite structure. The total content of the ions arranged at the A site other than the La ion is, for example, preferably 0.4 or less in terms of molar ratio with respect to the total content of all the ions arranged at the A site, and is 0. It is more preferably 0.3 or less, further preferably 0.2 or less, and particularly preferably 0.1 or less.
Bサイトには、Fe、Al、Mn、Ni、Co、Pd、Pt、Sc、Ti、Nb、Ta、W及びMoからなる群から選択される1種以上が配置される。Fe、Al、Mn、Ni、Co、Pd、Pt、Sc、Ti、Nb、Ta、W及びMoからなる群から選択される1種以上のイオンの総含有量としては、特に限定されず、例えば、Bサイトに配置される全てのイオンの総含有量に対し、モル比で0.4以上であることが好ましく、0.6以上であることがより好ましく、0.8以上であることがさらに好ましく、0.9以上であることが特に好ましい。 At the B site, one or more selected from the group consisting of Fe, Al, Mn, Ni, Co, Pd, Pt, Sc, Ti, Nb, Ta, W and Mo is arranged. The total content of one or more ions selected from the group consisting of Fe, Al, Mn, Ni, Co, Pd, Pt, Sc, Ti, Nb, Ta, W and Mo is not particularly limited, for example. , The molar ratio is preferably 0.4 or more, more preferably 0.6 or more, and further preferably 0.8 or more with respect to the total content of all the ions arranged at the B site. It is preferably 0.9 or more, and particularly preferably 0.9 or more.
また、Bサイトには、Fe、Al、Mn、Ni及びCoからなる群から選択される1種以上のイオンを含有することが好ましい。Fe、Al、Mn、Ni及びCoからなる群から選択される1種以上のイオンの総含有量としては、特に限定されず、例えば、Bサイトに配置される全てのイオンの総含有量に対し、モル比で0.4以上であることが好ましく、0.6以上であることがより好ましく、0.8以上であることがさらに好ましく、0.9以上であることが特に好ましい。 Further, the B site preferably contains one or more ions selected from the group consisting of Fe, Al, Mn, Ni and Co. The total content of one or more ions selected from the group consisting of Fe, Al, Mn, Ni and Co is not particularly limited, and for example, with respect to the total content of all ions arranged at the B site. The molar ratio is preferably 0.4 or more, more preferably 0.6 or more, further preferably 0.8 or more, and particularly preferably 0.9 or more.
Fe、Al、Mn、Ni、Co、Pd、Pt、Sc、Ti、Nb、Ta、W及びMoからなる群から選択される1種以上のイオン以外のBサイトに配置されるイオンの総含有量としては、特に限定されず、複合酸化物がペロブスカイト構造を維持する範囲において適宜調整することができる。Fe、Al、Mn、Ni、Co、Pd、Pt、Sc、Ti、Nb、Ta、W及びMoからなる群から選択される1種以上のイオン以外のBサイトに配置されるイオンの含有量としては、例えば、Bサイトに配置される全てのイオンの含有量に対し、モル比で0.6以下であることが好ましく、0.4以下であることがより好ましく、0.2以下であることがさらに好ましく、0.1以下であることが特に好ましい。 Total content of ions located at B sites other than one or more ions selected from the group consisting of Fe, Al, Mn, Ni, Co, Pd, Pt, Sc, Ti, Nb, Ta, W and Mo. The above is not particularly limited, and can be appropriately adjusted as long as the composite oxide maintains the perovskite structure. As the content of ions arranged at B sites other than one or more ions selected from the group consisting of Fe, Al, Mn, Ni, Co, Pd, Pt, Sc, Ti, Nb, Ta, W and Mo. Is, for example, preferably 0.6 or less, more preferably 0.4 or less, and 0.2 or less, based on the content of all the ions arranged at the B site. Is more preferable, and 0.1 or less is particularly preferable.
Oサイトに配置されるイオンとして、Oイオンを、例えば、Fイオン、Clイオン、Nイオン、Sイオン等の陰イオンで部分的に置換することができる。 As the ions arranged at the O site, the O ion can be partially replaced with, for example, anions such as F ion, Cl ion, N ion, and S ion.
Oイオンの含有量としては、特に限定されず、例えば、Oサイトに配置される全てのイオンの総含有量に対し、モル比で0.6以上であることが好ましく、0.7以上であることがより好ましく、0.8以上であることがさらに好ましく、0.9以上であることが特に好ましい。 The content of O ions is not particularly limited, and for example, it is preferably 0.6 or more, preferably 0.7 or more, in terms of molar ratio with respect to the total content of all ions arranged at the O site. More preferably, it is more preferably 0.8 or more, and particularly preferably 0.9 or more.
Oイオン以外のOサイトに配置されるイオンの総含有量としては、特に限定されず、複合酸化物がペロブスカイト構造を維持する範囲において適宜調整することができる。Oイオン以外のOサイトに配置される全てのイオンの総含有量としては、例えば、Oサイトに配置される全てのイオンの含有量に対し、モル比で0.4以下であることが好ましく、0.3以下であることがより好ましく、0.2以下であることがさらに好ましく、0.1以下であることが特に好ましい。 The total content of the ions arranged at the O sites other than the O ions is not particularly limited, and can be appropriately adjusted as long as the composite oxide maintains the perovskite structure. The total content of all the ions arranged at the O site other than the O ion is preferably 0.4 or less in terms of molar ratio with respect to the content of all the ions arranged at the O site. It is more preferably 0.3 or less, further preferably 0.2 or less, and particularly preferably 0.1 or less.
ペロブスカイト型複合酸化物としては、ペロブスカイト型結晶構造を有しているものであれば特に限定されず、例えば、Aサイト、Bサイト又はOサイトに、それぞれ欠陥を有するものを得ることができる。このような欠陥の存在等により、Bサイトに配置される全てのイオンの総モル数に対するAサイトに配置される全てのイオンの総モル数(Aサイトに配置される全てのイオンの総モル数/Bサイトに配置される全てのイオンの総モル数)が、例えば、0.8〜1.2である等、当量比1.0から外れている非化学量論組成を有するものを得ることもできる。 The perovskite-type composite oxide is not particularly limited as long as it has a perovskite-type crystal structure, and for example, those having defects at the A site, the B site, or the O site can be obtained. Due to the presence of such defects, the total number of moles of all the ions arranged at the A site (the total number of moles of all the ions arranged at the A site) with respect to the total number of moles of all the ions arranged at the B site. To obtain a non-stoichiometric composition in which the total number of moles of all the ions arranged at the / B site) deviates from the equivalent ratio of 1.0, for example, 0.8 to 1.2. You can also.
ペロブスカイト型複合酸化物の形態は、特に限定されず、ナノ粒子状及び微粒子状以外にも、ナノ粒子又は微粒子に焼成等の所定の処理を施すことにより、バルク状、薄膜状のものを得ることもできる。 The form of the perovskite-type composite oxide is not particularly limited, and in addition to the nanoparticles and fine particles, bulk and thin films can be obtained by subjecting the nanoparticles or fine particles to a predetermined treatment such as firing. You can also.
≪2.ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法≫
本実施の形態に係るペロブスカイト型複合酸化物の製造方法は、pHが5以上11.5以下の少なくともLa及びFeを含む原料水溶液を、425℃以上650℃以下に加熱するとともに22MPa以上60MPa以下に加圧することにより超臨界状態にして、原料水溶液に水熱処理を施す方法である。
≪2. Manufacturing method of perovskite type composite oxide ≫
In the method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present embodiment, a raw material aqueous solution containing at least La and Fe having a pH of 5 or more and 11.5 or less is heated to 425 ° C or more and 650 ° C or less and 22 MPa or more and 60 MPa or less. This is a method in which an aqueous solution of a raw material is subjected to hydrothermal treatment by pressurizing it to a supercritical state.
超臨界状態とは、物質の温度及び圧力が臨界点を超えた状態のことをいう。例えば、水の場合、臨界点は、温度374℃、飽和蒸気圧22.1MPaである。超臨界状態において、水は、酸やアルカリ、有機溶媒当を添加することなく、温度及び圧力のみを調整することで、系内における反応平衡及び反応速度を厳密に制御することが可能である。そのため、超臨界状態の水(以下、「超臨界水」ともいう。)は、環境調和型の反応晶析溶媒としての利用が期待されている。さらに、超臨界域では通常の水熱合成条件に比べ、金属酸化物の溶解度を極めて低い値に設定することが可能であるため、水熱反応速度が著しく上昇することから、ナノサイズ金属酸化物微粒子の高速合成に適する。 The supercritical state is a state in which the temperature and pressure of a substance exceed the critical point. For example, in the case of water, the critical points are a temperature of 374 ° C. and a saturated vapor pressure of 22.1 MPa. In the supercritical state, water can strictly control the reaction equilibrium and reaction rate in the system by adjusting only the temperature and pressure without adding an acid, an alkali, or an organic solvent. Therefore, water in a supercritical state (hereinafter, also referred to as "supercritical water") is expected to be used as an environment-friendly reaction crystallization solvent. Furthermore, in the supercritical region, the solubility of metal oxides can be set to an extremely low value compared to normal hydrothermal synthesis conditions, and the hydrothermal reaction rate increases significantly. Therefore, nano-sized metal oxides Suitable for high-speed synthesis of fine particles.
以下、ペロブスカイト型複合酸化物LaFeO3の製造方法について、より具体的な例を示して説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではなく、原料水溶液中に含まれる原料金属イオンを変更することにより多種のペロブスカイト型複合酸化物を製造することができる。 Hereinafter, a method for producing the perovskite-type composite oxide LaFeO 3 will be described with reference to more specific examples, but the present invention is not limited to the following examples, and the raw material metal ions contained in the raw material aqueous solution are used. By modifying it, various perovskite-type composite oxides can be produced.
原料水溶液の調製方法としては、特に限定されないが、例えば、Laを含む水溶液とFeを含む水溶液とをそれぞれ調製し、これらと塩基性水溶液や酸性水溶液とを混合し、pHを調整する方法が挙げられる。 The method for preparing the raw material aqueous solution is not particularly limited, and examples thereof include a method in which an aqueous solution containing La and an aqueous solution containing Fe are prepared, and these are mixed with a basic aqueous solution or an acidic aqueous solution to adjust the pH. Be done.
より具体的には、La源を水に溶解して調製したLa含有水溶液と、Fe源を水に溶解して調製したFe含有水溶液とを混合して金属塩の混合溶液とした後に、この混合溶液に塩基性水溶液や酸性水溶液を添加して、pHを5以上11.5以下に調整し、原料水溶液を調製することができる。 More specifically, a La-containing aqueous solution prepared by dissolving the La source in water and an Fe-containing aqueous solution prepared by dissolving the Fe source in water are mixed to obtain a mixed solution of a metal salt, and then this mixing is performed. A basic aqueous solution or an acidic aqueous solution can be added to the solution to adjust the pH to 5 or more and 11.5 or less to prepare a raw material aqueous solution.
LaFeO3を製造するこの例においては、原料金属イオンとしてLa及びFeを含有する原料水溶液を用いるが、原料水溶液としては、製造するペロブスカイト型複合酸化物の化学種に応じて適宜調整することができる。例えば、LaAlO3を製造する場合は、La及びFeを原料金属イオンとして含有する原料水溶液を、LaMnO3を製造する場合は、La及びMnを原料金属イオンとして含有する原料水溶液を用いることができる。 In this example of producing LaFeO 3 , a raw material aqueous solution containing La and Fe is used as the raw material metal ion, but the raw material aqueous solution can be appropriately adjusted according to the chemical species of the perovskite type composite oxide to be produced. .. For example, when producing LaAlO 3 , a raw material aqueous solution containing La and Fe as raw material metal ions can be used, and when producing LaMnO 3 , a raw material aqueous solution containing La and Mn as raw material metal ions can be used.
また、Aサイト又はBサイトに複数のイオンが含まれるペロブスカイト型複合酸化物を製造する場合には、複数の原料金属イオンを混合する。例えば、ペロブスカイト型複合酸化物のAサイトがLaイオン以外のイオンで置換された化合物又はBサイトがFeイオン以外のイオンで置換された化合物を合成する場合には、La含有水溶液とFe含有水溶液を混合する際に、それらの水溶液以外に、その他の原料金属イオンを含有する水溶液を混合することができる。 Further, in the case of producing a perovskite-type composite oxide containing a plurality of ions at the A site or the B site, a plurality of raw material metal ions are mixed. For example, when synthesizing a compound in which the A site of the perovskite type composite oxide is substituted with an ion other than La ion or a compound in which B site is substituted with an ion other than Fe ion, a La-containing aqueous solution and an Fe-containing aqueous solution are used. At the time of mixing, in addition to those aqueous solutions, an aqueous solution containing other raw material metal ions can be mixed.
必須の成分である原料金属イオンの供給源としては、それらの金属イオンを含み、且つ超臨界水に溶解する化合物であれば特に限定されないが、例えば、水酸化物、酸化物、ハロゲン化物(塩化物、フッ化物、臭化物、ヨウ化物等)、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩等の無機酸塩を用いることができる。また、酢酸塩、シュウ酸塩、乳酸塩等の有機酸塩等を用いることもできる。中でも、入手しやすく、水溶液を調製しやすいため、硝酸塩が好ましい。 The source of the raw material metal ions, which are essential components, is not particularly limited as long as it is a compound containing those metal ions and soluble in supercritical water, but for example, hydroxides, oxides, and halides (chlorides). Inorganic acid salts such as substances, fluorides, bromides, iodides, etc.), nitrates, carbonates, sulfates, etc. can be used. In addition, organic acid salts such as acetate, oxalate and lactate can also be used. Of these, nitrates are preferable because they are easily available and an aqueous solution can be easily prepared.
原料溶液中の原料金属イオンの濃度としては、特に限定されないが、Aサイトに配置される金属イオンの総含有量及びBサイトに配置される金属イオンの総含有量が、それぞれ0.001M以上5M以下であることが好ましい。金属イオンの含有量が0.001M以上であることにより、十分な収量のペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。また、金属イオンの含有量が5M以下であることにより、得られる粒子の凝集を抑制することができる。 The concentration of the raw material metal ions in the raw material solution is not particularly limited, but the total content of the metal ions arranged at the A site and the total content of the metal ions arranged at the B site are 0.001 M or more and 5 M, respectively. The following is preferable. When the metal ion content is 0.001 M or more, a perovskite-type composite oxide having a sufficient yield can be obtained. Further, when the content of the metal ion is 5 M or less, the aggregation of the obtained particles can be suppressed.
Oサイトを窒素(N)で部分的に置換して、酸窒化物を得る場合、例えば、窒素源としてアンモニア、アミン等を原料水溶液に適宜添加することができる。 When the O-site is partially replaced with nitrogen (N) to obtain an oxynitride, for example, ammonia, amine or the like can be appropriately added to the raw material aqueous solution as a nitrogen source.
Oサイトを硫黄(S)で部分的に置換して、酸硫化物を得る場合、例えば、硫黄源としてチオ尿素、硫化カリウム、硫化ナトリウム、二硫化炭素、硫黄等を適宜添加することができる。 When the O-site is partially replaced with sulfur (S) to obtain an acid sulfide, for example, thiourea, potassium sulfide, sodium sulfide, carbon disulfide, sulfur and the like can be appropriately added as a sulfur source.
原料水溶液中に含まれる原料金属イオンの混合比としては、特に限定されず、目的とするペロブスカイト型複合酸化物と概ね同様の組成比となるよう調整することができる。 The mixing ratio of the raw material metal ions contained in the raw material aqueous solution is not particularly limited, and can be adjusted so that the composition ratio is substantially the same as that of the target perovskite-type composite oxide.
なお、ペロブスカイト型複合酸化物のAサイトがLaイオン以外のイオンで置換された化合物やBサイトがFe、Al、Mn、Ni、Co、Pd、Pt、Sc、Ti、Nb、Ta、W及びMoからなる群から選択される1種以上のイオン以外のイオンで置換された化合物を合成する際、置換するイオンや合成条件等によっては各サイトへ十分に置換されないこともある。かかる場合には、原料水溶液中のイオンの比を増減させ、得られるペロブスカイト型複合酸化物中のイオンの比を制御することができる。例えば、Bサイトに配置される全てのイオンの総モル数に対するAサイトに配置される全てのイオンの総モル数(Aサイトに配置される全てのイオンの総モル数/Bサイトに配置される全てのイオンの総モル数)としては、0.7以上1.4以下に調整することが好ましく、0.9以上1.2以下に調整することより好ましい。 The compound in which the A site of the perovskite type composite oxide is substituted with an ion other than La ion and the B site are Fe, Al, Mn, Ni, Co, Pd, Pt, Sc, Ti, Nb, Ta, W and Mo. When synthesizing a compound substituted with an ion other than one or more ions selected from the group consisting of, each site may not be sufficiently substituted depending on the ion to be substituted and the synthesis conditions. In such a case, the ratio of ions in the raw material aqueous solution can be increased or decreased to control the ratio of ions in the obtained perovskite-type composite oxide. For example, the total number of moles of all ions arranged at A site relative to the total number of moles of all ions arranged at B site (total number of moles of all ions arranged at A site / arranged at B site). The total number of moles of all ions) is preferably adjusted to 0.7 or more and 1.4 or less, and more preferably 0.9 or more and 1.2 or less.
原料水溶液のpHは、5以上11.5以下に調整される。詳細は後述するが、pHを5以上11.5以下にすることにより、水熱処理の際に、反応中間体であるオキシ水酸化ランタン(LaOOH)を405〜425℃において生成させることができる。また、より効率的にオキシ水酸化ランタン(LaOOH)を生成させる観点から、原料水溶液のpHとしては、6以上10以下であることが好ましく、7以上9以下であることがより好ましい。このような条件において、オキシ水酸化ランタンを反応中間体として生成させることにより、最終的にペロブスカイト型微粒子状でペロブスカイト型複合酸化物を副生成物の少なく且つ単相にて製造することができる。 The pH of the raw material aqueous solution is adjusted to 5 or more and 11.5 or less. Although details will be described later, by setting the pH to 5 or more and 11.5 or less, lanthanum oxyhydroxide (LaOOH), which is a reaction intermediate, can be produced at 405 to 425 ° C. during hydrothermal treatment. Further, from the viewpoint of more efficiently producing lanthanum oxide (LaOOH), the pH of the raw material aqueous solution is preferably 6 or more and 10 or less, and more preferably 7 or more and 9 or less. By producing lanthanum oxyhydroxide as a reaction intermediate under such conditions, a perovskite-type fine particle-like perovskite-type composite oxide can be finally produced with a small amount of by-products and in a single phase.
また、オキシ水酸化ランタンのLaサイトの一部を、Laイオン以外の他の陽イオンで置換することもできる。例えば、Laイオンと価数が等しいBiイオン、Gdイオン、Ndイオン、Yイオン、Alイオン、Gaイオン、Feイオン、Mnイオン、Niイオン、Coイオン、Scイオン、Ceイオン、または、Laイオンとイオン半径が近いNdイオン、Baイオン、Srイオン、Caイオンが原料水溶液に含まれる場合は、中間生成物であるオキシ水酸化ランタンのLaサイトの一部が置換することができる。このような場合には、AサイトのLaが一部置換されたペロブスカイト型複合酸化物を合成することができる。 Further, a part of the La site of the lanthanum oxide can be replaced with a cation other than the La ion. For example, Bi ion, Gd ion, Nd ion, Y ion, Al ion, Ga ion, Fe ion, Mn ion, Ni ion, Co ion, Sc ion, Ce ion, or La ion having the same valence as La ion. When Nd ions, Ba ions, Sr ions, and Ca ions having similar ion radii are contained in the raw material aqueous solution, a part of La sites of lanthanum oxyhydroxide, which is an intermediate product, can be replaced. In such a case, a perovskite-type composite oxide in which La at the A site is partially substituted can be synthesized.
原料水溶液のpHは、塩基性溶液又は酸性溶液を用いて調整することができる。塩基性溶液としては、水酸化物イオン(OH−)を供給することができるものであれば特に限定されず、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム又は水酸化バリウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の水溶液や、アンモニア水を用いることができる。また、酸性溶液としては、水素イオン(H+)を供給できるものであれば特に限定されず、例えば、硝酸、塩酸、硫酸、シュウ酸、酢酸、フッ酸等の水溶液を用いることができる。 The pH of the raw material aqueous solution can be adjusted by using a basic solution or an acidic solution. The basic solution is not particularly limited as long as it can supply hydroxide ions (OH − ), and is, for example, an alkali metal such as potassium hydroxide, sodium hydroxide or barium hydroxide, or alkaline earth. An aqueous solution of metal hydroxide or aqueous ammonia can be used. The acidic solution is not particularly limited as long as it can supply hydrogen ions (H + ), and for example, an aqueous solution of nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, oxalic acid, acetic acid, hydrofluoric acid or the like can be used.
原料水溶液には、本発明の目的に反しない限りにおいて、各金属イオンの他、例えば、有機溶媒、錯化剤、分散剤、pH緩衝剤、酸化剤等を含有させることができる。 The raw material aqueous solution may contain, for example, an organic solvent, a complexing agent, a dispersant, a pH buffer, an oxidizing agent, etc., in addition to each metal ion, as long as it does not contradict the object of the present invention.
その後、このようにして調製した原料水溶液を、425℃以上650℃以下で加熱するとともに22MPa以上で加圧することにより超臨界状態にし、原料水溶液に水熱処理を施す。 Then, the raw material aqueous solution prepared in this manner is heated at 425 ° C. or higher and 650 ° C. or lower and pressurized at 22 MPa or higher to bring it into a supercritical state, and the raw material aqueous solution is subjected to hydrothermal treatment.
このような水熱処理においては、反応中間体として、オキシ水酸化ランタン(LaOOH)が生成する。上述したとおり、温度が425℃以上であり、且つ圧力が22MPa以上であることにより、原料水溶液を超臨界状態にすることができる。このような超臨界状態での水熱反応において、原料水溶液のpHが5以上11.5以下であることにより、反応中間体であるオキシ水酸化ランタン(LaOOH)を生成させることができる。 In such hydrothermal treatment, lanthanum oxyhydroxide (LaOOH) is produced as a reaction intermediate. As described above, when the temperature is 425 ° C. or higher and the pressure is 22 MPa or higher, the raw material aqueous solution can be brought into a supercritical state. In the hydrothermal reaction in such a supercritical state, when the pH of the raw material aqueous solution is 5 or more and 11.5 or less, lanthanum oxyhydroxide (LaOOH), which is a reaction intermediate, can be produced.
例えば、LaFeO3を合成する場合において、La及びFeを含む原料水溶液を、室温から昇温させると、昇温途中の410〜420℃において、オキシ水酸化ランタン(LaOOH)と酸化鉄(Fe2O3)が中間生成物として生成する。そしてさらに昇温して425℃以上になると、これらが反応してLaFeO3のペロブスカイト型複合酸化物が単相で生成する。なお、例えば、La(Fe,Ni)O3を合成する場合においては、オキシ水酸化ランタン(LaOOH)と酸化鉄(Fe2O3)に加えて、酸化ニッケル(NiO)が中間生成物として生成する。Aサイトにランタンを含むペロブスカイト型複合酸化物の合成においては、このように、オキシ水酸化ランタン(LaOOH)を介して反応が進行する。 For example, in the case of synthesizing LaFeO 3 , when the temperature of the raw material aqueous solution containing La and Fe is raised from room temperature, lanthanum oxyhydroxide (LaOOH) and iron oxide (Fe 2 O) are heated at 410 to 420 ° C. 3 ) is produced as an intermediate product. Then, when the temperature is further raised to 425 ° C. or higher, these react to form a perovskite-type composite oxide of LaFeO 3 in a single phase. For example, in the case of synthesizing La (Fe, Ni) O 3 , nickel oxide (NiO) is produced as an intermediate product in addition to lanthanum oxyhydroxide (LaOOH) and iron oxide (Fe 2 O 3). To do. In the synthesis of a perovskite-type composite oxide containing lanthanum at the A site, the reaction proceeds in this way via lanthanum oxyhydroxide (LaOOH).
上述したように、原料水溶液のpHは、5以上11.5以下である。原料水溶液のpHが5以上であることにより、硝酸水酸化ランタン(例えば、La2(OH)5.1(NO3)0.9、La(OH)2(NO3))の生成を防止することができる。この硝酸水酸化ランタンは、酸化鉄(Fe2O3)等のBサイトイオンの化合物と反応しにくく、また一旦形成するとそのまま残存し得ることから、ペロブスカイト型複合酸化物の収量が少なくなる。また、pHが11以下であることにより、水酸化ランタン(La(OH)3)の生成を防止することができる。この水酸化ランタンも酸化鉄(Fe2O3)と反応しにくく、また一旦形成するとそのまま残存し得ることから、ペロブスカイト型複合酸化物の収量が少なくなる。 As described above, the pH of the raw material aqueous solution is 5 or more and 11.5 or less. When the pH of the raw material aqueous solution is 5 or more, the formation of lanthanum oxide hydroxide (for example, La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 , La (OH) 2 (NO 3 )) is prevented. be able to. This lanthanum oxide does not easily react with compounds of B-site ions such as iron oxide (Fe 2 O 3 ), and once formed, it can remain as it is, so that the yield of perovskite-type composite oxide is reduced. Further, when the pH is 11 or less, the formation of lanthanum hydroxide (La (OH) 3 ) can be prevented. This lanthanum hydroxide also does not easily react with iron oxide (Fe 2 O 3 ), and once formed, it can remain as it is, so that the yield of the perovskite-type composite oxide is reduced.
反応温度としては、425℃以上650℃以下であれば特に限定されない。上述したように、反応温度が425℃以上であることにより、原料水溶液を超臨界状態にするとともに、オキシ水酸化ランタン(LaOOH)や酸化鉄(Fe2O3)等の中間生成物を、ペロブスカイト型複合酸化物に変化させることができる。また、反応温度が650℃以下であることにより、反応容器の腐食を抑制するとともに、腐食に由来して生成する不純物の生成を抑制することができる。 The reaction temperature is not particularly limited as long as it is 425 ° C. or higher and 650 ° C. or lower. As described above, when the reaction temperature is 425 ° C. or higher, the raw material aqueous solution is brought into a supercritical state, and intermediate products such as lanthanum oxide (LaOOH) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) are mixed with perovskite. It can be changed to a type composite oxide. Further, when the reaction temperature is 650 ° C. or lower, it is possible to suppress the corrosion of the reaction vessel and the generation of impurities generated due to the corrosion.
また、反応温度としては、例えば、430℃以上であることが好ましい。反応温度が430℃以上であることにより、中間生成物であるオキシ水酸化ランタンや酸化鉄等を、より効率的に反応させ、ペロブスカイト型複合酸化物を生成することができる。一方で、反応温度としては、例えば、640℃以下であることが好ましい。反応温度が640℃以下であることにより、反応容器の腐食を効率的に抑制することができる。 The reaction temperature is preferably, for example, 430 ° C. or higher. When the reaction temperature is 430 ° C. or higher, intermediate products such as lanthanum oxyhydroxide and iron oxide can be reacted more efficiently to produce a perovskite-type composite oxide. On the other hand, the reaction temperature is preferably, for example, 640 ° C. or lower. When the reaction temperature is 640 ° C. or lower, corrosion of the reaction vessel can be efficiently suppressed.
反応圧力(系内の圧力)としては、22MPa以上60MPa以下であれば特に限定されない。上述したように、反応圧力が22Mpa以上であることにより、原料水溶液を超臨界状態にすることができる。また、反応圧力が60MPa以下であることにより、反応容器の腐食を抑制するとともに、腐食に由来して生成する不純物の生成を抑制することができる。 The reaction pressure (pressure in the system) is not particularly limited as long as it is 22 MPa or more and 60 MPa or less. As described above, when the reaction pressure is 22 Mpa or more, the raw material aqueous solution can be brought into a supercritical state. Further, when the reaction pressure is 60 MPa or less, it is possible to suppress the corrosion of the reaction vessel and the generation of impurities generated due to the corrosion.
また、反応圧力としては、例えば、50MPa以下であることが好ましい。反応圧力が50MPa以下であることにより、反応容器の腐食をより効率的に抑制することができる。 The reaction pressure is preferably, for example, 50 MPa or less. When the reaction pressure is 50 MPa or less, corrosion of the reaction vessel can be suppressed more efficiently.
反応時間としては、特に限定されないが、例えば、0.005秒以上であることが好ましく、0.01秒以上であることがより好ましく、0.05秒以上であることがさらに好ましく、0.1秒以上であることが特に好ましい。反応時間が0.005秒以上であることにより、ペロブスカイト型複合酸化物を形成させることができる。また、反応時間としては、10時間以下であることが好ましく、5時間以下であることがより好ましく、2時間以下であることがさらに好ましく、1時間以下であることが特に好ましい。反応時間が10時間以下であることにより、反応サイクルを高め、生産性を高めることができる。なお、「反応時間」とは、原料水溶液の加熱を開始した時から、原料水溶液の加熱を停止した時までのことをいう。 The reaction time is not particularly limited, but is preferably 0.005 seconds or longer, more preferably 0.01 seconds or longer, further preferably 0.05 seconds or longer, and 0.1. It is particularly preferable that it is seconds or more. When the reaction time is 0.005 seconds or more, a perovskite-type composite oxide can be formed. The reaction time is preferably 10 hours or less, more preferably 5 hours or less, further preferably 2 hours or less, and particularly preferably 1 hour or less. When the reaction time is 10 hours or less, the reaction cycle can be increased and the productivity can be increased. The "reaction time" means from the time when the heating of the raw material aqueous solution is started to the time when the heating of the raw material aqueous solution is stopped.
反応容器としては、圧力の制御された系を提供できるものであれば特に限定されず、例えば、耐圧の密閉容器や、内部圧力の制御が可能な容器を用いることができる。また、反応の形式も特に限定されず、例えば、回分式又は流通式のいずれの形式を用いることもできる。 The reaction vessel is not particularly limited as long as it can provide a pressure-controlled system, and for example, a pressure-resistant closed vessel or a vessel capable of controlling the internal pressure can be used. Further, the type of reaction is not particularly limited, and for example, either a batch type or a distribution type can be used.
回分式とは、反応容器又は反応装置に、原料を仕込み、所定の時間(例えば、平衡又は一定の反応率に達するまで)経過後、取り出す方式をいう。回分式の具体的な態様として、例えば、高温高圧でも密閉可能な耐圧、耐熱の容器に原料の水溶液を入れ、予め加熱しておいた振盪式加熱撹拌装置に投入して、溶媒を超臨界水に変化させて水熱処理を施す方法が挙げられる。 The batch method is a method in which raw materials are charged into a reaction vessel or a reaction device and taken out after a predetermined time (for example, until equilibrium or a certain reaction rate is reached). As a specific embodiment of the batch type, for example, an aqueous solution of a raw material is placed in a pressure-resistant, heat-resistant container that can be sealed even at high temperature and high pressure, and put into a preheated shaking type heating and stirring device, and the solvent is supercritical water. There is a method of performing hydrothermal treatment by changing to.
図1は、回分式リアクターの模式図である。回分式リアクター1は、例えば、耐圧耐熱の密閉された耐圧容器11と、その耐圧容器11の周囲を囲むように配置されたヒーター12によって構成される。耐圧容器11の内部には、原料水溶液Lが装入される。ヒーター12によって、耐圧容器11の内部の原料水溶液Lが加熱され、高温高圧状態となり、原料水溶液Lは超臨界状態となり、ペロブスカイト型複合酸化物が生成される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a batch reactor. The batch reactor 1 is composed of, for example, a pressure-resistant and heat-resistant sealed pressure-
流通式とは、リアクター(反応部)内に原料を連続的に供給して反応を行わせ、連続的に抜き出す方式をいう。流通式の具体的な態様として、例えば、リアクター(反応部)内に原料水溶液が連続的に供給され、リアクター(反応部)内で原料水溶液に水熱処理を施し、リアクター(反応部)からペロブスカイト型複合酸化物を含む反応後液を連続的に排出する方法が挙げられる。 The distribution method refers to a method in which raw materials are continuously supplied into a reactor (reaction unit) to carry out a reaction and then continuously extracted. As a specific embodiment of the distribution type, for example, the raw material aqueous solution is continuously supplied into the reactor (reaction part), the raw material aqueous solution is subjected to hydrothermal treatment in the reactor (reaction part), and the perovskite type is applied from the reactor (reaction part). A method of continuously discharging the post-reaction liquid containing the composite oxide can be mentioned.
図2は、流通式リアクターシステムの模式図である。この流通式リアクターシステム2は、蒸留水供給用の配管21と、原料水溶液供給用の配管22と、水熱反応用の配管23と、ヒーター24a,24bと、冷却器25と、減圧弁(排出部)26を有する。蒸留水供給用の配管21と、原料水溶液供給用の配管22は、それぞれ水熱反応用の配管23に接続されている。また、蒸留水供給用の配管21と、水熱反応用の配管23は、それぞれヒーター24a,24bに囲まれている。接続された配管内は、内部の圧力が、22MPa以上に加圧制御されている。
FIG. 2 is a schematic diagram of a distribution reactor system. The
このようなリアクターシステムにおいて、蒸留水L2は、蒸留水供給用配管21を囲むように配置されたヒーター24aにより、425℃以上620℃以下に加熱され、超臨界状態となり、水熱反応用の配管23に供給される。一方で、原料水溶液L1は、例えば常温の状態で原料水溶液供給用の配管22を通じて、水熱反応用の配管23に供給される。加熱され超臨界状態になった蒸留水と、原料水溶液が混合する箇所で、原料水溶液は瞬時に超臨界状態となる。その後、水熱反応用の配管23の周囲を囲むように配置されたヒーター24bにより、加熱され、原料水溶液に含まれる金属源の反応が進行し、ペロブスカイト型複合酸化物が生成される。このようにして生成されたペロブスカイト型複合酸化物を含む原料水溶液は、冷却され、瞬時に反応が停止される。冷却された反応後液は、減圧弁を通じてリアクターシステム2内より排出され、ペロブスカイト型複合酸化物を回収する。
In such a reactor system, the distilled water L2 is heated to 425 ° C. or higher and 620 ° C. or lower by a
このように、流通式のリアクターシステムにおいては、原料水溶液と、予熱して超臨界状態となった水を混合することにより原料水溶液を急速に加熱昇温し、瞬時に高い過飽和度を与え、ナノサイズのペロブスカイト型複合酸化物を効率的に生成することができる。 In this way, in the flow-type reactor system, the raw material aqueous solution is rapidly heated and raised by mixing the raw material aqueous solution and water that has been preheated to a supercritical state, and a high degree of supersaturation is instantly given to the nano. A perovskite-type composite oxide of a size can be efficiently produced.
また、反応液を冷却水により間接冷却し、反応を瞬時に停止させることにより、均一核発生を起こさせて、生成するペロブスカイト型複合酸化物粒子の粒径、結晶構造、組成及び形態を精密に制御することができる。 In addition, by indirectly cooling the reaction solution with cooling water and stopping the reaction instantly, uniform nucleation is caused, and the particle size, crystal structure, composition and morphology of the perovskite-type composite oxide particles produced are precisely determined. Can be controlled.
このように、流通式による超臨界水熱合成法は、系内の温度、圧力及び反応時間の厳密な制御が可能であり、且つ原料水溶液の急速昇温及び急速冷却が可能であるという利点を有する。得られる粒子の粒径は、微細となる点で好ましい。 As described above, the supercritical hydrothermal synthesis method by the flow method has the advantages that the temperature, pressure and reaction time in the system can be strictly controlled, and the raw material aqueous solution can be rapidly heated and cooled. Have. The particle size of the obtained particles is preferable in that it becomes fine.
なお、得られるペロブスカイト型複合酸化物には、副生成物として、例えば、La2(OH)5.1(NO3)0.9、La(OH)2(NO3)、Fe2O3、Fe(OH)3等が僅かに含まれることがある。これらは、例えば、水や弱酸で処理することにより容易に除去することができる。したがって、例えば、本実施の形態に係るペロブスカイト型複合酸化物の製造方法は、洗浄工程をさらに備えることができる。 The obtained perovskite-type composite oxide has, as by-products, for example, La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 , La (OH) 2 (NO 3 ), Fe 2 O 3 , and so on. Fe (OH) 3 and the like may be slightly contained. These can be easily removed, for example, by treating with water or a weak acid. Therefore, for example, the method for producing a perovskite-type composite oxide according to the present embodiment can further include a washing step.
得られたペロブスカイト型複合酸化物は、上述の自動車の三元触媒以外にも、例えば、脱臭、浄水、抗菌、防汚に効果を発揮する半導体材料、抗菌タイル、医療現場における抗菌フイルム等として用いることができる。また、常誘電性体から導電体等電子材料や、磁性材料として用いることもできる。 The obtained perovskite-type composite oxide is used as, for example, a semiconductor material effective for deodorization, water purification, antibacterial, and antifouling, an antibacterial tile, an antibacterial film in a medical field, and the like, in addition to the above-mentioned three-way catalyst for automobiles. be able to. It can also be used as an electronic material such as a normal dielectric material or a conductor, or as a magnetic material.
なお、ペロブスカイト型複合酸化物粒子の粒径及び分散度は、原料水溶液のpH、圧力、温度、金属源等により適宜制御することができる。上述したように、三元触媒用途に用いる場合、粒径は小さいほど好ましいが、用途に応じて求められる粒径は異なる。 The particle size and dispersity of the perovskite-type composite oxide particles can be appropriately controlled by the pH, pressure, temperature, metal source, etc. of the raw material aqueous solution. As described above, when used in a three-way catalyst application, the smaller the particle size, the more preferable, but the required particle size differs depending on the application.
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[LaFeO3の合成]
硝酸ランタン(La(NO3)3・6H2O、純度99%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mのランタン水溶液を調製した。また、硝酸鉄(Fe(NO3)3・9H2O、純度99%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mの鉄の水溶液を作製した。これらの水溶液をランタンと鉄が等モルとなる割合で混合した。その後、この水溶液を激しく撹拌させながら、5Mの水酸化カリウム水溶液を所定のpHとなるまで滴下して混合し原料水溶液を得た。なおこの水溶液は、pHがアルカリの領域になると懸濁液に変化した。
[Synthesis of LaFeO 3 ]
Lanthanum nitrate (La (NO 3) 3 · 6H 2 O, 99% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare a aqueous solution of lanthanum of 0.1 M. Moreover, iron nitrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O, 99% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of iron 0.1 M. These aqueous solutions were mixed in an equimolar proportion of lantern and iron. Then, while vigorously stirring this aqueous solution, a 5 M potassium hydroxide aqueous solution was added dropwise until the pH reached a predetermined pH and mixed to obtain a raw material aqueous solution. This aqueous solution changed to a suspension when the pH was in the alkaline range.
原料水溶液を内容積5cm3の耐熱耐圧の金属容器内に所定量投入し、密封し、予め所定の温度に加熱しておいた電気炉に投入した。ここで、電気炉の温度を水の臨界点である374℃以上とすると、密閉容器内であるので、投入した水の量に依存して、容器内の圧力が決定する。したがって、投入した原料水溶液の水が374℃以上、22.1MPa以上となるよう投入量を制御することで容器内の水を超臨界状態とすることができる。所定の時間が経った後に金属容器を電気炉から取り出して水を入れた容器に投入して急冷した。ここで、反応温度は、電気炉の設定温度とし、反応時間は、電気炉に投入した時間とした。 A predetermined amount of the raw material aqueous solution was put into a heat-resistant and pressure-resistant metal container having an internal volume of 5 cm 3 , sealed, and put into an electric furnace preheated to a predetermined temperature. Here, assuming that the temperature of the electric furnace is 374 ° C. or higher, which is the critical point of water, the pressure inside the container is determined depending on the amount of water charged because it is inside the closed container. Therefore, the water in the container can be brought into a supercritical state by controlling the input amount so that the water of the charged raw material aqueous solution is 374 ° C. or higher and 22.1 MPa or higher. After a predetermined time had passed, the metal container was taken out of the electric furnace and placed in a container filled with water for quenching. Here, the reaction temperature was set to the set temperature of the electric furnace, and the reaction time was set to the time of charging into the electric furnace.
冷却した金属容器の蓋を外し、容器内の生成物を取り出して、超音波洗浄及び遠心分離により、蒸留水による洗浄を5回繰り返した。洗浄後の生成物は、60℃に加熱して乾燥した。得られた粉末は、粉末X線回折測定(XRD:PANALYTICAL製X’pertPro)により生成物相の同定を行った。また、透過型電子顕微鏡(TEM:日立製作所製HF−2200)による粒径の測定を行った。さらに、TEMに付随したエネルギー分散形分光器による粒子の局所組成分析(EDS)を行った。 The lid of the cooled metal container was removed, the product in the container was taken out, and washing with distilled water was repeated 5 times by ultrasonic cleaning and centrifugation. The product after washing was heated to 60 ° C. and dried. The product phase of the obtained powder was identified by powder X-ray diffraction measurement (XRD: X'pertPro manufactured by PANalytical). In addition, the particle size was measured with a transmission electron microscope (TEM: HF-2200 manufactured by Hitachi, Ltd.). In addition, local composition analysis (EDS) of the particles was performed by an energy dispersive spectroscope associated with the TEM.
表1に、実施例1〜12及び比較例1〜23それぞれの原料水溶液のpH、金属容器内の圧力(MPa)、電気炉の設定温度(℃)、反応時間(分)を示す。また、実施例1〜12及び比較例1〜23それぞれの生成物相及びTEM像より測定したLaFeO3の粒径を示す。 Table 1 shows the pH of each of the raw material aqueous solutions of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 23, the pressure in the metal container (MPa), the set temperature of the electric furnace (° C.), and the reaction time (minutes). In addition, the particle size of LaFeO 3 measured from the product phases and TEM images of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 23 is shown.
(実施例1〜3、比較例1〜2)
比較例1、実施例1、実施例2、実施例3及び比較例2においては、それぞれ原料水溶液のpHを4、6、8、11又は12として、金属容器内の圧力30MPa、電気炉の設定温度430℃、反応時間30分の条件にて水熱合成を行った。
(Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2)
In Comparative Example 1, Example 1, Example 2, Example 3, and Comparative Example 2, the pH of the raw material aqueous solution was set to 4, 6, 8, 11 or 12, respectively, the pressure in the metal container was set to 30 MPa, and the electric furnace was set. Hydrothermal synthesis was carried out under the conditions of a temperature of 430 ° C. and a reaction time of 30 minutes.
実施例1〜3、比較例1〜2において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが6〜11の場合(実施例1〜3)には、LaFeO3(JCPDSカード:01−078−4429)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例1)には、LaFeO3以外にLa2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。また、pHが12の場合(比較例2)には、LaFeO3以外にLa(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化鉄の非晶質相が生成された。 X-ray diffraction measurements of the powders obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were performed. When the pH of the raw material aqueous solution was 6 to 11 (Examples 1 to 3), LaFeO 3 (JCPDS card: 01-078-4249) was produced. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 1), in addition to LaFeO 3 , La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) and iron oxide (III) (Fe 2 O 3 , JCPDS card: 01-076-8403) was generated. When the pH was 12 (Comparative Example 2), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase of iron hydroxide were produced in addition to LaFeO 3.
TEM観察により実施例1〜3のLaFeO3の粒径を測定した。実施例1のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が30〜70nmであった。実施例2のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が100〜1000nmであった。実施例3のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が200〜700nmであった。また、EDS組成分析の結果、La/Fe原子比は0.8〜1.2であった。 The particle size of LaFeO 3 of Examples 1 to 3 was measured by TEM observation. LaFeO 3 of Example 1 had a cubic shape and a particle size of 30 to 70 nm. LaFeO 3 of Example 2 had a cubic shape and a particle size of 100 to 1000 nm. LaFeO 3 of Example 3 had a cubic shape and a particle size of 200 to 700 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Fe atomic ratio was 0.8 to 1.2.
(比較例3〜7)
比較例3〜7においては、それぞれ原料水溶液のpHを4、6、8、11及び12として、金属容器内の圧力30MPa、電気炉の設定温度410℃、反応時間5分の条件にて水熱合成を行った。
(Comparative Examples 3 to 7)
In Comparative Examples 3 to 7, the pH of the raw material aqueous solution was 4, 6, 8, 11 and 12, respectively, and the water heat was set under the conditions of a pressure of 30 MPa in a metal container, a set temperature of an electric furnace of 410 ° C., and a reaction time of 5 minutes. Synthesis was performed.
比較例3〜7においては、いずれのpHであってもLaFeO3が得られなかった。これは、反応温度が低いためであると考えられる。 In Comparative Examples 3 to 7, LaFeO 3 was not obtained at any pH. It is considered that this is because the reaction temperature is low.
比較例3〜7において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが6〜11の場合(比較例4〜6)には、オキシ水酸化ランタン(LaOOH、JCPDSカード:01−077−2349)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例3)には、La2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。pHが12の場合(比較例7)には、La(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化鉄の非晶質相が生成された。 The X-ray diffraction measurement of the powder obtained in Comparative Examples 3 to 7 was performed. When the pH of the raw material aqueous solution is 6 to 11 (Comparative Examples 4 to 6), lanthanum oxide (LaOOH, JCPDS card: 01-077-2349) and iron oxide (III) (Fe 2 O 3 , JCPDS card) : 01-076-8403) was generated. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 3), La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) and iron oxide (III) (Fe 2 O). 3. JCPDS card: 01-076-8403) was generated. When the pH was 12 (Comparative Example 7), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase of iron hydroxide were produced.
比較例3、比較例4、比較例5、比較例6及び比較例7は、比較例1、実施例1、実施例2、実施例3及び比較例2とそれぞれ同様の原料水溶液を用いたものであり、それらと比較して、電気炉の設定温度が低く、反応時間が短いものである。すなわち、比較例3、比較例4、比較例5、比較例6及び比較例7は、それぞれ対応する比較例1、実施例1、実施例2、実施例3及び比較例2の反応において、昇温途中の410℃で反応を急冷して終了したものに相当する。すなわち、比較例3、比較例4、比較例5、比較例6及び比較例7において得られた生成物は、対応する比較例1、実施例1、実施例2、実施例3及び比較例2の中間生成物に相当すると考えられる。 Comparative Example 3, Comparative Example 4, Comparative Example 5, Comparative Example 6 and Comparative Example 7 use the same raw material aqueous solutions as in Comparative Example 1, Example 1, Example 2, Example 3 and Comparative Example 2, respectively. Compared to them, the set temperature of the electric furnace is low and the reaction time is short. That is, Comparative Example 3, Comparative Example 4, Comparative Example 5, Comparative Example 6 and Comparative Example 7 are elevated in the reactions of Comparative Example 1, Example 1, Example 2, Example 3 and Comparative Example 2, respectively. It corresponds to the one completed by quenching the reaction at 410 ° C. in the middle of warming. That is, the products obtained in Comparative Example 3, Comparative Example 4, Comparative Example 5, Comparative Example 6 and Comparative Example 7 are the corresponding Comparative Example 1, Example 1, Example 2, Example 3 and Comparative Example 2. It is considered to correspond to the intermediate product of.
比較例4、比較例5及び比較例6の結果と、実施例1、実施例2及び実施例3の結果とを対比考察すると、実施例1〜3のLaFeO3の生成メカニズムは、最初に中間生成物としてオキシ水酸化ランタンが生成され、次いでさらに昇温することでLaFeO3が生成されると考えられる。 When the results of Comparative Example 4, Comparative Example 5 and Comparative Example 6 are compared with the results of Examples 1, 2 and 3 in comparison, the LaFeO 3 production mechanism of Examples 1 to 3 is first intermediate. It is considered that lanthanum oxide is produced as a product, and then LaFeO 3 is produced by further raising the temperature.
(実施例4〜6、比較例8〜9)
比較例8、実施例4、実施例5、実施例6及び比較例9においては、それぞれ原料水溶液のpHを4、6、8、11及び13として、金属容器内の圧力22MPa、電気炉の設定温度460℃、反応時間15分の条件にて水熱合成を行った。
(Examples 4 to 6, Comparative Examples 8 to 9)
In Comparative Example 8, Example 4, Example 5, Example 6 and Comparative Example 9, the pH of the raw material aqueous solution was set to 4, 6, 8, 11 and 13, respectively, the pressure in the metal container was set to 22 MPa, and the electric furnace was set. Hydrothermal synthesis was carried out under the conditions of a temperature of 460 ° C. and a reaction time of 15 minutes.
実施例4〜6、比較例8〜9において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが6〜11の場合(実施例4〜6)には、LaFeO3(JCPDSカード:01−078−4429)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例8)には、LaFeO3以外にLa2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)、酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。また、pHが12の場合(比較例9)には、LaFeO3以外にLa(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化鉄の非晶質相が生成された。 X-ray diffraction measurements of the powders obtained in Examples 4 to 6 and Comparative Examples 8 to 9 were performed. When the pH of the raw material aqueous solution was 6 to 11 (Examples 4 to 6), LaFeO 3 (JCPDS card: 01-078-4249) was produced. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 8), in addition to LaFeO 3 , La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145), iron oxide (III) (Fe 2 O 3 , JCPDS card: 01-076-8403) was generated. When the pH was 12 (Comparative Example 9), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase of iron hydroxide were produced in addition to LaFeO 3.
TEM観察により実施例4〜6のLaFeO3の粒径を測定した。実施例4のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が50〜120nmであった。実施例5のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が200〜800nmであった。実施例6のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が300〜500nmであった。また、EDS組成分析の結果、La/Fe原子比は0.7〜1.1であった。 The particle size of LaFeO 3 of Examples 4 to 6 was measured by TEM observation. LaFeO 3 of Example 4 had a cubic shape and a particle size of 50 to 120 nm. LaFeO 3 of Example 5 had a cubic shape and a particle size of 200 to 800 nm. LaFeO 3 of Example 6 had a cubic shape and a particle size of 300 to 500 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Fe atomic ratio was 0.7 to 1.1.
(比較例10〜14)
比較例10〜14においては、それぞれ原料水溶液のpHを4、6、8、11及び13として、金属容器内の圧力22MPa、電気炉の設定温度420℃、反応時間5分の条件にて水熱合成を行った。
(Comparative Examples 10 to 14)
In Comparative Examples 10 to 14, the pH of the raw material aqueous solution was 4, 6, 8, 11 and 13, respectively, and the water heat was set under the conditions of a pressure of 22 MPa in a metal container, a set temperature of an electric furnace of 420 ° C., and a reaction time of 5 minutes. Synthesis was performed.
比較例10〜14においては、いずれのpHであってもLaFeO3が得られなかった。これは、反応温度が低いためであると考えられる。 In Comparative Examples 10 to 14, LaFeO 3 was not obtained at any pH. It is considered that this is because the reaction temperature is low.
比較例10〜14において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが6〜11の場合(比較例11〜13)には、オキシ水酸化ランタン(LaOOH、JCPDSカード:01−077−2349)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例10)には、La2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。pHが13の場合(比較例14)には、La(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化鉄の非晶質相が生成された。 The X-ray diffraction measurement of the powder obtained in Comparative Examples 10 to 14 was performed. When the pH of the raw material aqueous solution is 6 to 11 (Comparative Examples 11 to 13), lanthanum oxide (LaOOH, JCPDS card: 01-077-2349) and iron oxide (III) (Fe 2 O 3 , JCPDS card) : 01-076-8403) was generated. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 10), La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) and iron oxide (III) (Fe 2 O). 3. JCPDS card: 01-076-8403) was generated. When the pH was 13 (Comparative Example 14), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase of iron hydroxide were produced.
比較例10、比較例11、比較例12、比較例13及び比較例14は、比較例8、実施例4、実施例5、実施例6及び比較例9とそれぞれ同様の原料水溶液を用いたものであり、それらと比較して、電気炉の設定温度が低く、反応時間が短いものである。すなわち、比較例10、比較例11、比較例12、比較例13及び比較例14は、それぞれ対応する比較例8、実施例4、実施例5、実施例6及び比較例9の反応において、昇温途中の420℃で急冷して反応を終了したものに相当する。すなわち、比較例10、比較例11、比較例12、比較例13及び比較例14において得られた生成物は、対応する比較例8、実施例4、実施例5、実施例6及び比較例9の中間生成物に相当すると考えられる。 Comparative Example 10, Comparative Example 11, Comparative Example 12, Comparative Example 13 and Comparative Example 14 used the same raw material aqueous solutions as in Comparative Example 8, Example 4, Example 5, Example 6 and Comparative Example 9, respectively. Compared to them, the set temperature of the electric furnace is low and the reaction time is short. That is, Comparative Example 10, Comparative Example 11, Comparative Example 12, Comparative Example 13 and Comparative Example 14 were elevated in the reactions of Comparative Example 8, Example 4, Example 5, Example 6 and Comparative Example 9, respectively. It corresponds to the one in which the reaction was completed by quenching at 420 ° C. in the middle of warming. That is, the products obtained in Comparative Example 10, Comparative Example 11, Comparative Example 12, Comparative Example 13 and Comparative Example 14 are the corresponding Comparative Example 8, Example 4, Example 5, Example 6, and Comparative Example 9. It is considered to correspond to the intermediate product of.
比較例11、比較例12及び比較例13の結果と、実施例4、実施例5及び実施例6の結果とを対比考察すると、実施例4〜6のLaFeO3の生成メカニズムは、最初に中間生成物としてオキシ水酸化ランタンが生成され、次いでさらに昇温することでLaFeO3が生成されると考えられる。 Comparing the results of Comparative Example 11, Comparative Example 12 and Comparative Example 13 with the results of Examples 4, 5 and 6, the LaFeO 3 production mechanism of Examples 4 to 6 was first intermediate. It is considered that lanthanum oxide is produced as a product, and then LaFeO 3 is produced by further raising the temperature.
(実施例7〜9、比較例15〜16)
比較例15、実施例7、実施例8、実施例9及び比較例16においては、それぞれ原料水溶液のpHを4、7、8、9及び12として、金属容器内の圧力50MPa、電気炉の設定温度500℃、反応時間10分の条件にて水熱合成を行った。
(Examples 7 to 9, Comparative Examples 15 to 16)
In Comparative Example 15, Example 7, Example 8, Example 9, and Comparative Example 16, the pH of the raw material aqueous solution was set to 4, 7, 8, 9 and 12, respectively, the pressure in the metal container was set to 50 MPa, and the electric furnace was set. Hydrothermal synthesis was carried out under the conditions of a temperature of 500 ° C. and a reaction time of 10 minutes.
実施例7〜9、比較例15〜16において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが7〜9の場合(実施例7〜9)には、LaFeO3(JCPDSカード:01−078−4429)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例15)には、LaFeO3以外にLa2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。また、pHが12の場合(比較例16)には、LaFeO3以外にLa(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化鉄の非晶質相が生成された。 X-ray diffraction measurements of the powders obtained in Examples 7 to 9 and Comparative Examples 15 to 16 were performed. When the pH of the raw material aqueous solution was 7 to 9 (Examples 7 to 9), LaFeO 3 (JCPDS card: 01-078-4249) was produced. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 15), in addition to LaFeO 3 , La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) and iron oxide (III) (Fe 2 O 3 , JCPDS card: 01-076-8403) was generated. When the pH was 12 (Comparative Example 16), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase of iron hydroxide were produced in addition to LaFeO 3.
TEM観察により実施例7〜9のLaFeO3の粒径を測定した。実施例7〜9のLaFeO3は、いずれもキュービック形状で、粒径が200〜600nmであった。また、EDS組成分析の結果、La/Fe原子比は0.9〜1.1であった。 The particle size of LaFeO 3 of Examples 7 to 9 was measured by TEM observation. LaFeO 3 of Examples 7 to 9 had a cubic shape and a particle size of 200 to 600 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Fe atomic ratio was 0.9 to 1.1.
(比較例17〜21)
比較例17〜21においては、それぞれ原料水溶液のpHを4、7、8、9及び12として、金属容器内の圧力50MPa、電気炉の設定温度410℃、反応時間5分の条件にて水熱合成を行った。
(Comparative Examples 17 to 21)
In Comparative Examples 17 to 21, the pH of the raw material aqueous solution was 4, 7, 8, 9 and 12, respectively, and the water heat was set under the conditions of a pressure of 50 MPa in a metal container, a set temperature of an electric furnace of 410 ° C., and a reaction time of 5 minutes. Synthesis was performed.
比較例17〜21においては、いずれのpHであってもLaFeO3が得られなかった。これは、反応温度が低いためであると考えられる。 In Comparative Examples 17 to 21, LaFeO 3 was not obtained at any pH. It is considered that this is because the reaction temperature is low.
比較例17〜21において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが7〜9の場合(比較例17〜21)には、オキシ水酸化ランタン(LaOOH、JCPDSカード:01−077−2349)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例17)には、La2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。pHが12の場合(比較例21)には、La(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化鉄の非晶質相が生成された。 X-ray diffraction measurements of the powders obtained in Comparative Examples 17 to 21 were performed. When the pH of the raw material aqueous solution is 7 to 9 (Comparative Examples 17 to 21), lanthanum oxide (LaOOH, JCPDS card: 01-077-2349) and iron oxide (III) (Fe 2 O 3 , JCPDS card) : 01-076-8403) was generated. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 17), La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) and iron oxide (III) (Fe 2 O). 3. JCPDS card: 01-076-8403) was generated. When the pH was 12 (Comparative Example 21), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase of iron hydroxide were produced.
比較例17、比較例18、比較例19、比較例20及び比較例21は、比較例15、実施例7、実施例8、実施例9及び比較例16とそれぞれ同様の原料水溶液を用いたものであり、それらと比較して、電気炉の設定温度が低く、反応時間が短いものである。すなわち、比較例17、比較例18、比較例19、比較例20及び比較例21は、それぞれ対応する比較例15、実施例7、実施例8、実施例9及び比較例16の反応において、昇温途中の410℃で急冷して反応を終了したものに相当する。すなわち、比較例17、比較例18、比較例19、比較例20及び比較例21において得られた生成物は、対応する比較例15、実施例7、実施例8、実施例9及び比較例16の中間生成物に相当すると考えられる。 Comparative Example 17, Comparative Example 18, Comparative Example 19, Comparative Example 20 and Comparative Example 21 used the same raw material aqueous solutions as in Comparative Example 15, Example 7, Example 8, Example 9 and Comparative Example 16, respectively. Compared to them, the set temperature of the electric furnace is low and the reaction time is short. That is, Comparative Example 17, Comparative Example 18, Comparative Example 19, Comparative Example 20, and Comparative Example 21 were elevated in the reactions of Comparative Example 15, Example 7, Example 8, Example 9, and Comparative Example 16, respectively. It corresponds to the one in which the reaction was completed by quenching at 410 ° C. in the middle of warming. That is, the products obtained in Comparative Example 17, Comparative Example 18, Comparative Example 19, Comparative Example 20 and Comparative Example 21 are the corresponding Comparative Example 15, Example 7, Example 8, Example 9 and Comparative Example 16. It is considered to correspond to the intermediate product of.
比較例18、比較例19及び比較例20の結果と、実施例7、実施例8及び実施例9の結果とを対比考察すると、実施例7〜9のLaFeO3の生成メカニズムは、最初に中間生成物としてオキシ水酸化ランタンが生成され、次いでさらに昇温することでLaFeO3が生成されると考えられる。 Comparing the results of Comparative Example 18, Comparative Example 19 and Comparative Example 20 with the results of Examples 7, 8 and 9, the LaFeO 3 production mechanism of Examples 7 to 9 was first intermediate. It is considered that lanthanum oxide is produced as a product, and then LaFeO 3 is produced by further raising the temperature.
(実施例10〜12、比較例22〜23)
比較例22、実施例10、実施例11、実施例12及び比較例23においては、それぞれ原料水溶液のpHを4、6、8、11又は12として、金属容器内の圧力30MPa、電気炉の設定温度600℃、反応時間5分の条件にて水熱合成を行った。
(Examples 10 to 12, Comparative Examples 22 to 23)
In Comparative Example 22, Example 10, Example 11, Example 12, and Comparative Example 23, the pH of the raw material aqueous solution was set to 4, 6, 8, 11 or 12, respectively, the pressure in the metal container was set to 30 MPa, and the electric furnace was set. Hydrothermal synthesis was carried out under the conditions of a temperature of 600 ° C. and a reaction time of 5 minutes.
実施例10〜12、比較例22〜23において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが6〜11の場合(実施例10〜12)には、LaFeO3(JCPDSカード:01−078−4429)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例22)には、LaFeO3以外にLa2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)が生成された。また、pHが12の場合(比較例23)には、LaFeO3以外にLa(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化鉄の非晶質相が生成された。 X-ray diffraction measurements of the powders obtained in Examples 10-12 and Comparative Examples 22-23 were performed. When the pH of the raw material aqueous solution was 6 to 11 (Examples 10 to 12), LaFeO 3 (JCPDS card: 01-078-4249) was produced. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 22), in addition to LaFeO 3 , La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) and iron oxide (III) (Fe 2 O 3 , JCPDS card: 01-076-8403) was generated. When the pH was 12 (Comparative Example 23), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase of iron hydroxide were produced in addition to LaFeO 3.
TEM観察により実施例10〜12のLaFeO3の粒径を測定した。実施例10のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が100〜300nmであった。実施例11のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が200〜500nmであった。実施例12のLaFeO3は、キュービック形状で、粒径が200〜700nmであった。また、EDS組成分析の結果、La/Fe原子比は0.7〜1.2であった。 The particle size of LaFeO 3 of Examples 10 to 12 was measured by TEM observation. LaFeO 3 of Example 10 had a cubic shape and a particle size of 100 to 300 nm. LaFeO 3 of Example 11 had a cubic shape and a particle size of 200 to 500 nm. LaFeO 3 of Example 12 had a cubic shape and a particle size of 200 to 700 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Fe atomic ratio was 0.7 to 1.2.
(実施例13)
実施例2と同様の原料水溶液を用いて流通式反応器にて超臨界水熱合成を行った。図2に示す構成のリアクターシステムを構成した。原料水溶液を、撹拌を行いながら反応器の臨界圧力以上に加圧した配管内に供給し、加圧した同配管内で臨界点以上に加熱した超臨界水を合流させ、ランタンと鉄の混合水溶液中の水を瞬時に超臨界状態とした。合流後に水熱反応用の配管内を通過する時間が超臨界状態を維持する時間となり、水熱反応用の配管の長さと流速で決定される。混合水溶液の搬送速度を2mL/分、加熱水の搬送速度を10mL/分、水熱反応用の配管の管長を40cmとして合成実験を行った結果、LaFeO3が得られた。
(Example 13)
Supercritical hydrothermal synthesis was carried out in a flow reactor using the same raw material aqueous solution as in Example 2. A reactor system having the configuration shown in FIG. 2 was configured. The raw material aqueous solution is supplied into a pipe pressurized to a pressure higher than the critical pressure of the reactor while stirring, and supercritical water heated to a critical point or higher is merged in the pressurized pipe to combine a mixed aqueous solution of lantern and iron. The water inside was instantly put into a supercritical state. The time to pass through the hydrothermal reaction pipe after merging is the time to maintain the supercritical state, which is determined by the length and flow velocity of the hydrothermal reaction pipe. LaFeO 3 was obtained as a result of a synthetic experiment in which the transport speed of the mixed aqueous solution was 2 mL / min, the transport speed of the heated water was 10 mL / min, and the pipe length of the pipe for the hydrothermal reaction was 40 cm.
TEM観察を行った結果、得られたLaFeO3は、キュービック形状で、粒径20〜40nmであった。また、EDS組成分析の結果、La/Fe原子比は0.9〜1.1であった。 As a result of TEM observation, the obtained LaFeO 3 had a cubic shape and a particle size of 20 to 40 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Fe atomic ratio was 0.9 to 1.1.
このように、流通式反応器を用いた場合でも、バッチ式反応器を用いた場合と同様に、超臨界水熱合成において副生成物の生成を抑えてLaFeO3を効率良く合成できることが分かった。また、この流通式反応器を用いて合成したLaFeO3は、粒径20〜40nmと非常に微細な粒子であった。反応時間が1.8秒と非常に短時間であり急速加熱と急速冷却が実現したため微細な粒子が得られたと考えられる。 As described above, it was found that even when the flow reactor is used, LaFeO 3 can be efficiently synthesized by suppressing the production of by-products in the supercritical hydrothermal synthesis, as in the case of using the batch reactor. .. Further, LaFeO 3 synthesized by using this flow reactor was a very fine particle having a particle size of 20 to 40 nm. It is considered that fine particles were obtained because the reaction time was as short as 1.8 seconds and rapid heating and rapid cooling were realized.
[La(Fe,Ni)O3の合成]
(実施例14〜16、比較例24〜25)
硝酸ランタン(La(NO3)3・6H2O、純度99%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mのランタンの水溶液を調製した。また、硝酸鉄(Fe(NO3)3・9H2O、純度99%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mの鉄の水溶液を調製した。さらに、硝酸ニッケル(Ni(NO3)2・6H2O、純度98%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mのニッケルの水溶液を調製した。これらの水溶液をランタン:鉄:ニッケルのモル比が、2:1:1となる割合で混合した。その後、この水溶液を激しく撹拌させながら5Mの水酸化カリウム水溶液を所定のpHとなるまで滴下し原料水溶液を得た。原料水溶液以外は、実施例1と同様にして粉末を調製し、分析を行った。
[La (Fe, Ni) Synthesis of O 3]
(Examples 14 to 16, Comparative Examples 24 to 25)
Lanthanum nitrate (La (NO 3) 3 · 6H 2 O, 99% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of 0.1M lanthanum. Moreover, iron nitrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O, 99% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of iron 0.1 M. Furthermore, nickel nitrate (Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O, 98% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of 0.1M nickel. These aqueous solutions were mixed at a ratio of lanthanum: iron: nickel in a molar ratio of 2: 1: 1. Then, while vigorously stirring this aqueous solution, a 5 M aqueous potassium hydroxide solution was added dropwise until the pH reached a predetermined pH to obtain a raw material aqueous solution. Powders were prepared and analyzed in the same manner as in Example 1 except for the raw material aqueous solution.
表2に、実施例14〜16及び比較例24〜25それぞれの原料水溶液のpH、金属容器内の圧力(MPa)、電気炉の設定温度(℃)、反応時間(分)を示す。また、実施例14〜16及び比較例24〜25それぞれの生成物相及びTEM像より測定したLa(Fe,Ni)O3の粒径を示す。 Table 2 shows the pH of each of the raw material aqueous solutions of Examples 14 to 16 and Comparative Examples 24 to 25, the pressure in the metal container (MPa), the set temperature of the electric furnace (° C.), and the reaction time (minutes). Also shows the particle size of Examples 14-16 and Comparative Examples 24-25 La as measured from each of the product phase and TEM images (Fe, Ni) O 3.
実施例14〜16、比較例24〜25において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが6〜11の場合(実施例14〜16)には、La(Fe,Ni)O3(JCPDSカード:01−077−4279)が生成された。これに対し、pHが4の場合(比較例24)には、La(Fe,Ni)O3以外にLa2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)、酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)、及び酸化ニッケル(II)(NiO、JCPDSカード:00−044−1159)も生成された。pHが12の場合(比較例25)には、La(Fe,Ni)O3以外にLa(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)、水酸化鉄と水酸化ニッケルの混合物の非晶質相も生成された。 X-ray diffraction measurements of the powders obtained in Examples 14 to 16 and Comparative Examples 24 to 25 were performed. When the pH of the raw material aqueous solution was 6 to 11 (Examples 14 to 16), La (Fe, Ni) O 3 (JCPDS card: 01-077-4279) was produced. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 24), in addition to La (Fe, Ni) O 3 , La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026- 1145), iron (III) oxide (Fe 2 O 3 , JCPDS card: 01-076-8403), and nickel oxide (II) (NiO, JCPDS card: 00-044-1159) were also produced. When the pH is 12 (Comparative Example 25), in addition to La (Fe, Ni) O 3 , La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934), non-mixture of iron hydroxide and nickel hydroxide A crystalline phase was also produced.
TEM観察により実施例14〜16のLa(Fe,Ni)O3の粒径を測定した。実施例14〜16のLa(Fe,Ni)O3は、いずれもキュービック形状で、粒径が30〜50nmであった。また、La(Fe,Ni)O3の粒子の組成分析により、La/(Fe+Ni)原子比が0.8〜1.1、Fe/Ni原子比が0.9〜1.1であった。 The TEM observation was measured particle size of the La (Fe, Ni) O 3 of Examples 14-16. La (Fe, Ni) O 3 of Examples 14 to 16 had a cubic shape and a particle size of 30 to 50 nm. Further, the composition analysis of the particles of La (Fe, Ni) O 3 revealed that the La / (Fe + Ni) atomic ratio was 0.8 to 1.1 and the Fe / Ni atomic ratio was 0.9 to 1.1.
原料水溶液がNiを含有するか否か以外、合成条件が同一である実施例14と実施例7、実施例15と実施例8、実施例16と実施例9をそれぞれ比較すると、Niを含有する実施例14、実施例15及び実施例16において、ペロブスカイト型複合酸化物の粒子の粒径が著しく小さくなっている。このことから、Feの一部にNiを置換させることで、粒子の小粒径化に有効であるといえる。この小粒径化の傾向は、Fe/Ni原子比が0.25、0.75の場合でも同様であった。 Comparing Example 14 and Example 7, Example 15 and Example 8, and Example 16 and Example 9, which have the same synthesis conditions except whether or not the raw material aqueous solution contains Ni, they contain Ni. In Examples 14, 15 and 16, the particle size of the perovskite-type composite oxide particles is significantly reduced. From this, it can be said that substituting Ni with a part of Fe is effective in reducing the particle size of the particles. This tendency to reduce the particle size was the same even when the Fe / Ni atomic ratios were 0.25 and 0.75.
(実施例17)
実施例15と同様の原料水溶液を用いて流通式反応器にて超臨界水熱合成を行った。図2に示す構成のリアクターシステムを構成した。原料水溶液を、撹拌を行いながら反応器の臨界圧力以上に加圧した配管内に供給し、加圧した同配管内で臨界点以上に加熱した超臨界水を合流させ、ランタンと鉄の混合水溶液中の水を瞬時に超臨界状態とした。合流後に水熱反応用の配管内を通過する時間が超臨界状態を維持する時間となり、水熱反応用の配管の長さと流速で決定される。混合水溶液の搬送速度を2mL/分、加熱水の搬送速度を10mL/分、水熱反応用の配管の管長を40cmとして合成実験を行った結果、La(Fe,Ni)O3が得られた。
(Example 17)
Supercritical hydrothermal synthesis was carried out in a flow reactor using the same raw material aqueous solution as in Example 15. A reactor system having the configuration shown in FIG. 2 was configured. The raw material aqueous solution is supplied into a pipe pressurized to a pressure higher than the critical pressure of the reactor while stirring, and supercritical water heated to a critical point or higher is merged in the pressurized pipe to combine a mixed aqueous solution of lantern and iron. The water inside was instantly put into a supercritical state. The time to pass through the hydrothermal reaction pipe after merging is the time to maintain the supercritical state, which is determined by the length and flow velocity of the hydrothermal reaction pipe. La (Fe, Ni) O 3 was obtained as a result of conducting a synthesis experiment with the transport speed of the mixed aqueous solution being 2 mL / min, the transport speed of the heated water being 10 mL / min, and the pipe length of the pipe for hydrothermal reaction being 40 cm. ..
TEM観察を行った結果、得られたLa(Fe,Ni)O3は、キュービック形状で、粒径10〜40nmであった。また、EDS組成分析の結果、La/Fe原子比は0.9〜1.1であった。 TEM observation was performed results, obtained La (Fe, Ni) O 3 is a cubic shape, a particle size of 10 to 40 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Fe atomic ratio was 0.9 to 1.1.
このように、流通式反応器を用いた場合でも、バッチ式反応器を用いた場合と同様に、超臨界水熱合成において副生成物の生成を抑えてLa(Fe,Ni)O3を効率良く合成できることが分かった。また、この流通式反応器を用いて合成したLa(Fe,Ni)O3は、粒径10〜40nmと非常に微細な粒子であった。反応時間が1.8秒と非常に短時間であり急速加熱と急速冷却が実現したため微細な粒子が得られたと考えられる。 Thus, even when a flow reactor, as in the case of using a batch-type reactor, by suppressing the formation of by-products in the supercritical hydrothermal synthesis La (Fe, Ni) O 3 efficiency It turned out that it can be synthesized well. Moreover, La (Fe, Ni) O 3 were synthesized using the flow reactor was very fine particles and the particle size 10 to 40 nm. It is considered that fine particles were obtained because the reaction time was as short as 1.8 seconds and rapid heating and rapid cooling were realized.
[La(Fe,Mn)O3の合成]
(実施例18〜20、比較例26〜27)
硝酸ランタン(La(NO3)3・6H2O、純度99%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mのランタンの水溶液を調製した。また、硝酸鉄(Fe(NO3)3・9H2O、純度99%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mの鉄の水溶液を調製した。さらに、硝酸マンガン(Mn(NO3)2・6H2O、純度98%、関東化学製)を蒸留水に希釈させ、0.1Mのマンガンの水溶液を調製した。これらの水溶液をランタン:鉄:マンガンのモル比が、2:1:1となる割合で混合した。その後、この水溶液を激しく撹拌させながら5Mの水酸化カリウム水溶液を所定のpHとなるまで滴下し原料水溶液を得た。原料水溶液以外は、実施例1と同様にして粉末を調製し、分析を行った。
[Synthesis of La (Fe, Mn) O 3]
(Examples 18 to 20, Comparative Examples 26 to 27)
Lanthanum nitrate (La (NO 3) 3 · 6H 2 O, 99% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of 0.1M lanthanum. Moreover, iron nitrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O, 99% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of iron 0.1 M. Further, manganese nitrate (Mn (NO 3) 2 · 6H 2 O, 98% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was diluted in distilled water to prepare an aqueous solution of 0.1M manganese. These aqueous solutions were mixed at a ratio of lantern: iron: manganese molar ratio of 2: 1: 1. Then, while vigorously stirring this aqueous solution, a 5 M aqueous potassium hydroxide solution was added dropwise until the pH reached a predetermined pH to obtain a raw material aqueous solution. Powders were prepared and analyzed in the same manner as in Example 1 except for the raw material aqueous solution.
表3に、実施例18〜20及び比較例26〜27それぞれの原料水溶液のpH、金属容器内の圧力(MPa)、電気炉の設定温度(℃)、反応時間(分)を示す。また、実施例18〜20及び比較例26〜27それぞれの生成物相及びTEM像より測定したLa(Fe,Mn)O3の粒径を示す。 Table 3 shows the pH of each of the raw material aqueous solutions of Examples 18 to 20 and Comparative Examples 26 to 27, the pressure in the metal container (MPa), the set temperature of the electric furnace (° C.), and the reaction time (minutes). Also shows the particle size of Examples 18 to 20 and Comparative Examples 26-27 La as measured from each of the product phase and TEM images (Fe, Mn) O 3.
実施例18〜20、比較例26〜27において得られた粉末のX線回折測定を行った。原料水溶液のpHが6〜11の場合(実施例18〜20)には、La(Fe,Mn)O3が生成された。これに対し、pHが4の場合(比較例26)には、La(Fe,Mn)O3以外にLa2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)、酸化鉄(III)(Fe2O3、JCPDSカード:01−076−8403)、及び酸化マンガン(Mn2O3、MnO)も生成された。pHが12の場合(比較例27)には、La(Fe,Mn)O3以外にLa(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)、水酸化鉄と水酸化マンガンの混合物の非晶質相も生成された。 X-ray diffraction measurements of the powders obtained in Examples 18 to 20 and Comparative Examples 26 to 27 were performed. When the pH of the raw material aqueous solution was 6 to 11 (Examples 18 to 20), La (Fe, Mn) O 3 was produced. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 26), in addition to La (Fe, Mn) O 3 , La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026- 1145), iron (III) oxide (Fe 2 O 3 , JCPDS card: 01-076-8403), and manganese oxide (Mn 2 O 3 , Mn O) were also produced. When the pH is 12 (Comparative Example 27), in addition to La (Fe, Mn) O 3 , La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934), non-mixture of iron hydroxide and manganese hydroxide A crystalline phase was also produced.
TEM観察により実施例18〜20のLa(Fe,Mn)O3の粒径を測定した。実施例18〜20のLa(Fe,Mn)O3は、いずれも単結晶で、粒径が200〜500nmであった。また、La(Fe,Mn)O3の粒子の組成分析により、La/(Fe+Mn)原子比が0.7〜1.1、Fe/Mn原子比が0.9〜1.1であった。 Was measured La (Fe, Mn) the particle size of O 3 in Examples 18 to 20 by TEM observation. La (Fe, Mn) O 3 of Examples 18 to 20 were all single crystals and had a particle size of 200 to 500 nm. Further, the composition analysis of the particles of La (Fe, Mn) O 3 revealed that the La / (Fe + Mn) atomic ratio was 0.7 to 1.1 and the Fe / Mn atomic ratio was 0.9 to 1.1.
原料水溶液がMnを含有するか否か以外、合成条件が同一である実施例18と実施例7、実施例19と実施例8、実施例20と実施例9をそれぞれ比較すると、Mnを含有する実施例18、実施例19及び実施例20において、ペロブスカイト型複合酸化物の表面凹凸が大きくなっている。このことから、Feの一部にMnを置換させることで、表面積の増加に有効であるといえる。この表面積の増加の傾向は、Fe/Mn原子比が0.25、0.75の場合でも同様であった。 Comparing Example 18 and Example 7, Example 19 and Example 8, and Example 20 and Example 9, which have the same synthesis conditions except whether or not the raw material aqueous solution contains Mn, they contain Mn. In Examples 18, 19 and 20, the surface irregularities of the perovskite-type composite oxide are large. From this, it can be said that substituting Mn with a part of Fe is effective in increasing the surface area. This tendency of increasing the surface area was the same even when the Fe / Mn atomic ratios were 0.25 and 0.75.
(実施例21)
実施例19と同様の原料水溶液を用いて流通式反応器にて超臨界水熱合成を行った。図2に示す構成のリアクターシステムを構成した。原料水溶液を、撹拌を行いながら反応器の臨界圧力以上に加圧した配管内に供給し、加圧した同配管内で臨界点以上に加熱した超臨界水を合流させ、ランタンと鉄の混合水溶液中の水を瞬時に超臨界状態とした。合流後に水熱反応用の配管内を通過する時間が超臨界状態を維持する時間となり、水熱反応用の配管の長さと流速で決定される。混合水溶液の搬送速度を2mL/分、加熱水の搬送速度を10mL/分、水熱反応用の配管の管長を40cmとして合成実験を行った結果、La(Fe,Mn)O3が単相で得られた。
(Example 21)
Supercritical hydrothermal synthesis was carried out in a flow reactor using the same raw material aqueous solution as in Example 19. A reactor system having the configuration shown in FIG. 2 was configured. The raw material aqueous solution is supplied into a pipe pressurized to a pressure higher than the critical pressure of the reactor while stirring, and supercritical water heated to a critical point or higher is merged in the pressurized pipe to combine a mixed aqueous solution of lantern and iron. The water inside was instantly put into a supercritical state. The time to pass through the hydrothermal reaction pipe after merging is the time to maintain the supercritical state, which is determined by the length and flow velocity of the hydrothermal reaction pipe. The conveying speed of the mixed
TEM観察を行った結果、得られたLa(Fe,Mn)O3は、粒径10〜30nmの単結晶粒子であった。また、EDS組成分析の結果、La/Mn原子比は0.9〜1.1、Fe/Mn原子比は0.9〜1.1であった。また実施例18の結果と同様に得られた粒子の表面は凹凸が大きく表面積が大きい粒子であった。 As a result of TEM observation, the obtained La (Fe, Mn) O 3 was a single crystal particle having a particle size of 10 to 30 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Mn atomic ratio was 0.9 to 1.1, and the Fe / Mn atomic ratio was 0.9 to 1.1. Further, the surface of the obtained particles similar to the result of Example 18 was particles having large irregularities and a large surface area.
このように、流通式反応器を用いた場合でも、バッチ式反応器を用いた場合と同様に、超臨界水熱合成において副生成物の生成を抑えてLa(Fe,Mn)O3を効率良く合成できることが分かった。また、この流通式反応器を用いて合成したLa(Fe,Mn)O3は、粒径10〜30nmと非常に微細な粒子であった。反応時間が1.8秒と非常に短時間であり急速加熱と急速冷却が実現したため微細な粒子が得られたと考えられる。 Thus, even when a flow reactor, as in the case of using the batch reactor, La by suppressing the formation of by-products in the supercritical hydrothermal synthesis (Fe, Mn) O 3 efficiency It turned out that it can be synthesized well. Moreover, La (Fe, Mn) O 3 were synthesized using the flow reactor was very fine particles and the particle size 10 to 30 nm. It is considered that fine particles were obtained because the reaction time was as short as 1.8 seconds and rapid heating and rapid cooling were realized.
[LaAlO3の合成]
(実施例22〜24、比較例28〜34)
実施例22〜24及び比較例28〜34において、硝酸鉄(Fe(NO3)3・9H2O)の代わりに硝酸アルミニウム(Al(NO3)3・9H2O、純度98%、関東化学製)を用いた以外は、実施例1〜3及び比較例1〜7と同様にして粉末を調製し、分析を行った。
[Synthesis of LaAlO 3]
(Examples 22 to 24, Comparative Examples 28 to 34)
In Examples 22 to 24 and Comparative Examples 28 to 34, aluminum nitrate (Al (NO 3) 3 · 9H 2 O, 98% purity instead of iron nitrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O), Kanto Chemical The powder was prepared and analyzed in the same manner as in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, except that (manufactured by) was used.
表4に、実施例22〜24及び比較例28〜34それぞれの原料水溶液のpH、金属容器内の圧力(MPa)、電気炉の設定温度(℃)、反応時間(分)を示す。また、実施例22〜24及び比較例28〜34それぞれの生成物相及びTEM像より測定したLaAlO3の粒径を示す。 Table 4 shows the pH of each of the raw material aqueous solutions of Examples 22 to 24 and Comparative Examples 28 to 34, the pressure in the metal container (MPa), the set temperature of the electric furnace (° C.), and the reaction time (minutes). Also shows the particle size of Examples 22 to 24 and Comparative Examples 28 to 34 LaAlO 3 was measured from each of the product phase and TEM images.
反応温度が430℃で、原料水溶液のpHが6〜11の場合(実施例22〜24)には、LaAlO3(JCPDSカード:01−070−4115)が生成された。これに対し、反応温度が430℃で、pHが4の場合(比較例28)には、LaAlO3以外にLa2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化アルミニウム(Al2O3)も生成された。pHが12の場合(比較例29)には、LaAlO3以外にLa(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化アルミニウムと推測される非晶質相が生成された。 When the reaction temperature was 430 ° C. and the pH of the raw material aqueous solution was 6 to 11 (Examples 22 to 24), LaAlO 3 (JCPDS card: 01-070-4115) was produced. On the other hand, when the reaction temperature is 430 ° C. and the pH is 4 (Comparative Example 28), La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026) in addition to LaAlO 3. -1145) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) were also produced. When the pH was 12 (Comparative Example 29), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase presumed to be aluminum hydroxide were produced in addition to LaAlO 3.
TEM観察により実施例22〜24のLaAlO3の粒径を測定した。実施例22のLaAlO3は、粒径が40〜100nmの単結晶粒子であった。実施例23のLaAlO3は、粒径が150〜800nmの単結晶粒子であった。実施例24のLaAlO3は、粒径が400〜800nmの単結晶粒子であった。また、EDS組成分析の結果、La/Al原子比は0.8〜1.2であった。 The particle size of LaAlO 3 of Examples 22 to 24 was measured by TEM observation. LaAlO 3 of Example 22 was a single crystal particle having a particle size of 40 to 100 nm. LaAlO 3 of Example 23 was a single crystal particle having a particle size of 150 to 800 nm. LaAlO 3 of Example 24 was a single crystal particle having a particle size of 400 to 800 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Al atomic ratio was 0.8 to 1.2.
これに対し、反応温度が410℃の比較例30〜34においては、いずれのpHであってもLaAlO3が得られなかった。これは、反応温度が低いためであると思われる。 On the other hand, in Comparative Examples 30 to 34 having a reaction temperature of 410 ° C., LaAlO 3 could not be obtained at any pH. This is probably because the reaction temperature is low.
原料水溶液のpHが6〜11の場合(比較例31〜33)には、オキシ水酸化ランタン(LaOOH、JCPDSカード:01−077−2349)と酸化アルミニウム(Al2O3)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例30)には、La2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化アルミニウム(Al2O3)が生成された。pHが12の場合(比較例34)には、La(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化アルミニウムと推測される非晶質相が生成された。 When the pH of the raw material aqueous solution was 6 to 11 (Comparative Examples 31 to 33), lanthanum oxide (LaOOH, JCPDS card: 01-077-2349) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) were produced. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 30), La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) are used. Generated. When the pH was 12 (Comparative Example 34), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase presumed to be aluminum hydroxide were produced.
比較例30、比較例31、比較例32、比較例33及び比較例34は、比較例28、実施例22、実施例23、実施例24及び比較例29とそれぞれ同様の原料水溶液を用いたものであり、それらと比較して、電気炉の設定温度が低く、反応時間が短いものである。すなわち、比較例30、比較例31、比較例32、比較例33及び比較例34は、それぞれ対応する比較例28、実施例22、実施例23、実施例24及び比較例29の反応において、昇温途中の410℃で反応を急冷して終了したものに相当する。すなわち、比較例30、比較例31、比較例32、比較例33及び比較例34において得られた生成物は、対応する比較例28、実施例22、実施例23、実施例24及び比較例29の中間生成物に相当すると考えられる。 Comparative Example 30, Comparative Example 31, Comparative Example 32, Comparative Example 33 and Comparative Example 34 use the same raw material aqueous solutions as in Comparative Example 28, Example 22, Example 23, Example 24 and Comparative Example 29, respectively. Compared to them, the set temperature of the electric furnace is low and the reaction time is short. That is, Comparative Example 30, Comparative Example 31, Comparative Example 32, Comparative Example 33, and Comparative Example 34 are elevated in the reactions of Comparative Example 28, Example 22, Example 23, Example 24, and Comparative Example 29, respectively. It corresponds to the one completed by quenching the reaction at 410 ° C. in the middle of warming. That is, the products obtained in Comparative Example 30, Comparative Example 31, Comparative Example 32, Comparative Example 33 and Comparative Example 34 are the corresponding Comparative Example 28, Example 22, Example 23, Example 24 and Comparative Example 29. It is considered to correspond to the intermediate product of.
比較例31、比較例32及び比較例33の結果と、実施例22、実施例23及び実施例24の結果とを対比考察すると、実施例22〜24のLaAlO3の生成メカニズムは、最初に中間生成物としてオキシ水酸化ランタンが生成され、次いでさらに昇温することでLaAlO3が生成されると考えられる。 Results of Comparative Example 31, Comparative Example 32 and Comparative Example 33, Example 22, when the results of Example 23 and Example 24 versus discussed, generation mechanism of LaAlO 3 of Example 22 to 24, first intermediate It is considered that lanthanum oxide is produced as a product, and then LaAlO 3 is produced by further raising the temperature.
[LaMnO3の合成]
(実施例25〜27、比較例35〜41)
実施例1〜3及び比較例1〜7において、硝酸鉄(Fe(NO3)3・9H2O)の代わりに硝酸マンガン(Mn(NO3)2・6H2O、純度98%、関東化学製)を用いた以外は、実施例1〜3及び比較例1〜7と同様にして粉末を調製し、分析を行った。
[Synthesis of LaMnO 3]
(Examples 25 to 27, Comparative Examples 35 to 41)
In Examples 1-3 and Comparative Examples 1-7, manganese nitrate (Mn (NO 3) 2 · 6H 2 O in place of iron nitrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O), 98% purity, Kanto Chemical The powder was prepared and analyzed in the same manner as in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 except that the above was used.
表5に、実施例25〜27及び比較例35〜41それぞれの原料水溶液のpH、金属容器内の圧力(MPa)、電気炉の設定温度(℃)、反応時間(分)を示す。また、実施例25〜27及び比較例35〜41それぞれの生成物相及びTEM像より測定したLa(Fe,Mn)O3の粒径を示す。 Table 5 shows the pH of each of the raw material aqueous solutions of Examples 25 to 27 and Comparative Examples 35 to 41, the pressure in the metal container (MPa), the set temperature of the electric furnace (° C.), and the reaction time (minutes). Also shows the particle size of Examples 25 to 27 and Comparative Examples 35 to 41 La as measured from each of the product phase and TEM images (Fe, Mn) O 3.
反応温度が430℃で、原料水溶液のpHが6〜11の場合(実施例25〜27)には、LaMnO3(JCPDSカード:01−076−9086)が生成された。一方、反応温度が430℃で、pHが4の場合(比較例35)には、LaMnO3以外にLa2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化マンガン(Mn2O3、MnO)が生成された。また、pHが12の場合(比較例37)には、LaMnO3以外にLa(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化マンガンと推測される非晶質相が生成された。 When the reaction temperature was 430 ° C. and the pH of the raw material aqueous solution was 6 to 11 (Examples 25 to 27), LaMnO 3 (JCPDS card: 01-076-9086) was produced. On the other hand, when the reaction temperature is 430 ° C. and the pH is 4 (Comparative Example 35), La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) in addition to LaMnO 3. ) And manganese oxide (Mn 2 O 3 , Mn O) were produced. When the pH was 12 (Comparative Example 37), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase presumed to be manganese hydroxide were generated in addition to LaMnO 3. ..
TEM観察により実施例25〜27のLaMnO3の粒径を測定した。実施例25のLaMnO3は、粒径が40〜100nmの単結晶粒子であった。実施例26のLaMnO3は、粒径が200〜1000nmの単結晶粒子であった。実施例27のLaMnO3は、粒径が300〜700nmの単結晶粒子であった。また、EDS組成分析の結果、La/Mn原子比は0.8〜1.1であった。 The particle size of LaMnO 3 of Examples 25 to 27 was measured by TEM observation. LaMnO 3 of Example 25 was a single crystal particle having a particle size of 40 to 100 nm. LaMnO 3 of Example 26 was a single crystal particle having a particle size of 200 to 1000 nm. LaMnO 3 of Example 27 was a single crystal particle having a particle size of 300 to 700 nm. As a result of EDS composition analysis, the La / Mn atomic ratio was 0.8 to 1.1.
これに対し、反応温度410℃の比較例37〜41においては、いずれのpHであってもLaMnO3が得られなかった。これは、反応温度が低いためであると考えられる。 On the other hand, in Comparative Examples 37 to 41 at a reaction temperature of 410 ° C., LaMnO 3 was not obtained at any pH. It is considered that this is because the reaction temperature is low.
原料水溶液のpHが6〜11の場合(比較例38〜40)には、オキシ水酸化ランタン(LaOOH、JCPDSカード:01−077−2349)と酸化マンガン(Mn2O3、MnO)が生成された。一方、pHが4の場合(比較例37)には、La2(OH)5.1(NO3)0.9(JCPDSカード:00−026−1145)と酸化マンガン(Mn2O3、MnO)が生成された。pHが12の場合(比較例41)には、La(OH)3(JCPDSカード:01−077−3934)と水酸化マンガンと推測される非晶質相が生成された。 When the pH of the raw material aqueous solution is 6 to 11 (Comparative Examples 38 to 40), lanthanum oxide (LaOOH, JCPDS card: 01-077-2349) and manganese oxide (Mn 2 O 3 , Mn O) are produced. It was. On the other hand, when the pH is 4 (Comparative Example 37), La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 (JCPDS card: 00-026-1145) and manganese oxide (Mn 2 O 3 , Mn O). ) Was generated. When the pH was 12 (Comparative Example 41), La (OH) 3 (JCPDS card: 01-077-3934) and an amorphous phase presumed to be manganese hydroxide were produced.
比較例37、比較例38、比較例39、比較例40及び比較例41は、比較例35、実施例25、実施例26、実施例27及び比較例36とそれぞれ同様の原料水溶液を用いたものであり、それらと比較して、電気炉の設定温度が低く、反応時間が短いものである。すなわち、比較例37、比較例38、比較例39、比較例40及び比較例41は、それぞれ対応する比較例35、実施例25、実施例26、実施例27及び比較例36の反応において、昇温途中の410℃で反応を急冷して終了したものに相当する。すなわち、比較例37、比較例38、比較例39、比較例40及び比較例41において得られた生成物は、対応する比較例35、実施例25、実施例26、実施例27及び比較例36の中間生成物に相当すると考えられる。 Comparative Example 37, Comparative Example 38, Comparative Example 39, Comparative Example 40 and Comparative Example 41 used the same raw material aqueous solutions as Comparative Example 35, Example 25, Example 26, Example 27 and Comparative Example 36, respectively. Compared to them, the set temperature of the electric furnace is low and the reaction time is short. That is, Comparative Example 37, Comparative Example 38, Comparative Example 39, Comparative Example 40, and Comparative Example 41 were elevated in the reactions of Comparative Example 35, Example 25, Example 26, Example 27, and Comparative Example 36, respectively. It corresponds to the one completed by quenching the reaction at 410 ° C. in the middle of warming. That is, the products obtained in Comparative Example 37, Comparative Example 38, Comparative Example 39, Comparative Example 40 and Comparative Example 41 are the corresponding Comparative Example 35, Example 25, Example 26, Example 27 and Comparative Example 36. It is considered to correspond to the intermediate product of.
比較例38、比較例39及び比較例40の結果と、実施例25、実施例26及び実施例27の結果とを対比考察すると、実施例25〜27のLaMnO3の生成メカニズムは、最初に中間生成物としてオキシ水酸化ランタンが生成され、次いでさらに昇温することでLaMnO3が生成されると考えられる。 When the results of Comparative Example 38, Comparative Example 39 and Comparative Example 40 are compared with the results of Examples 25, 26 and 27, the LaMnO 3 production mechanism of Examples 25 to 27 is first intermediate. It is considered that lanthanum oxide is produced as a product, and then LaMnO 3 is produced by further raising the temperature.
[(La,Sr)FeO3の合成]
(実施例28、比較例42)
硝酸ランタン(La(NO3)3・6H2O、純度99%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mのランタンの水溶液を調製した。また、硝酸ストロンチウム(Sr(NO3)2)を蒸留水に溶解させ、0.1Mのストロンチウム水溶液を調製した。さらに、硝酸鉄(Fe(NO3)3・9H2O、純度99%、関東化学製)を蒸留水に溶解させ、0.1Mの鉄の水溶液を調製した。これらの水溶液をランタン:ストロンチウム:鉄のモル比が、0.6:0.4:1となる割合で混合した。その後、この水溶液を激しく撹拌させながら5Mの水酸化カリウム水溶液を所定のpHが8となるまで滴下し原料水溶液を得た。原料水溶液以外は、それぞれ、実施例1〜3及び比較例1〜2、比較例4〜9と同様の超臨界水熱条件にて粉末を調製し、分析を行った(それぞれ、実施例28、比較例42とする。)。
[Synthesis of (La, Sr) FeO 3]
(Example 28, Comparative Example 42)
Lanthanum nitrate (La (NO 3) 3 · 6H 2 O, 99% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of 0.1M lanthanum. Further, strontium nitrate (Sr (NO 3 ) 2 ) was dissolved in distilled water to prepare a 0.1 M strontium aqueous solution. Furthermore, iron nitrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O, 99% purity, manufactured by Kanto Kagaku) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of iron 0.1 M. These aqueous solutions were mixed at a ratio of lanthanum: strontium: iron in a molar ratio of 0.6: 0.4: 1. Then, while vigorously stirring this aqueous solution, a 5 M potassium hydroxide aqueous solution was added dropwise until the predetermined pH reached 8, to obtain a raw material aqueous solution. Powders were prepared and analyzed under the same supercritical water heat conditions as in Examples 1 to 2, Comparative Examples 1 and 2, and Comparative Examples 4 to 9, respectively, except for the aqueous solution of the raw material (Example 28 and Example 28, respectively). It is referred to as Comparative Example 42).
実施例28において得られた粉末のX線回折測定を行った結果、ペロブスカイト型構造のXRDパターンが観測された。また、TEM観察を行った結果、得られた粉末は、50〜750nmのキュービック単結晶粒子であった。さらに、EDS局所分析から得られた粉末は、La、Sr、Fe及びOを含むものであり、La/Sr原子比は0.8〜1.1、(La+Sr)/Fe原子比は0.8〜1.1であった。 As a result of performing X-ray diffraction measurement of the powder obtained in Example 28, an XRD pattern of a perovskite type structure was observed. Moreover, as a result of TEM observation, the obtained powder was cubic single crystal particles having a diameter of 50 to 750 nm. Furthermore, the powder obtained from the EDS local analysis contains La, Sr, Fe and O, with a La / Sr atomic ratio of 0.8 to 1.1 and a (La + Sr) / Fe atomic ratio of 0.8. It was ~ 1.1.
比較例42において得られた粉末のX線回折測定を行った結果、ペロブスカイト型構造のXRDパターンは観測されなかった。一方、オキシ水酸化ランタン(LaOOH)のXRDパターンが観測され、La2(OH)5.1(NO3)0.9やLa(OH)3等の他のLaを含む化合物は観測されなかった。このことから、AサイトのLaの一部をSrに置換したペロブスカイト化合物を合成する際にも、中間生成物としてオキシ水酸化ランタンを介することが確認された。 As a result of performing X-ray diffraction measurement of the powder obtained in Comparative Example 42, the XRD pattern of the perovskite type structure was not observed. On the other hand, the XRD pattern of lanthanum oxide (LaOOH) was observed, and compounds containing other La such as La 2 (OH) 5.1 (NO 3 ) 0.9 and La (OH) 3 were not observed. .. From this, it was confirmed that lanthanum oxyhydroxide was used as an intermediate product when synthesizing a perovskite compound in which a part of La at the A site was replaced with Sr.
1 回分式リアクター
11 耐圧容器
12 ヒーター
2 流通式リアクターシステム
21 蒸留水供給用の配管
22 原料水溶液供給用の配管
23 水熱反応用の配管
24a,24b ヒーター
25 冷却器
26 減圧弁(排出部)
Single-
Claims (6)
pHが5以上11.5以下の原料金属イオンを含む原料水溶液を、425℃以上650℃以下で加熱するとともに22MPa以上60MPa以下で加圧することにより超臨界状態にし、前記原料水溶液に水熱処理を施す
ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法。 A method for producing a perovskite-type composite oxide having a composition represented by the chemical formulas LaFeO 3 , La (Fe, Ni) O 3 , La (Fe, Mn) O 3 , LaAlO 3 , or LaMnO 3.
A raw material aqueous solution containing a raw material metal ion having a pH of 5 or more and 11.5 or less is heated at 425 ° C or more and 650 ° C or less and pressurized at 22 MPa or more and 60 MPa or less to bring it into a supercritical state, and the raw material aqueous solution is subjected to hydrothermal treatment. A method for producing a perovskite-type composite oxide.
請求項1に記載のペロブスカイト型複合酸化物の製造方法。 The method for producing a perovskite-type composite oxide according to claim 1, wherein the pH of the raw material aqueous solution is 6 or more and 11 or less.
請求項1又は2に記載のペロブスカイト型複合酸化物の製造方法。 The method for producing a perovskite-type composite oxide according to claim 1 or 2 , wherein lanthanum oxyhydroxide (LaOOH) is used as a reaction intermediate.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のペロブスカイト型複合酸化物の製造方法。 The method for producing a perovskite-type composite oxide according to any one of claims 1 to 3 , wherein the perovskite-type composite oxide is particles having an average particle size of 1000 nm or less.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のペロブスカイト型複合酸化物の製造方法。 The method for producing a perovskite-type composite oxide according to any one of claims 1 to 4 , wherein the aqueous solution of the raw material is subjected to hydrothermal treatment in a batch reactor.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のペロブスカイト型複合酸化物の製造方法。 The method for producing a perovskite-type composite oxide according to any one of claims 1 to 4 , wherein the aqueous solution of the raw material is subjected to hydrothermal treatment in a flow reactor.
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