JP6967414B2 - Particles and methods for manufacturing particles - Google Patents
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Description
本発明は、酸化銅を含む粒子及び粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to particles containing copper oxide and a method for producing the particles.
金属を粒子状にすると、その金属の用途は広がる。特に銅は優れた特性を有しているため、酸化銅も様々な場面で用いられている。そして、酸化銅を粒子状にするとその用途は広がる。特許文献1には、塩基性炭酸銅をアルカリ処理することによって酸化第二銅を生成する方法が記載されている。
When a metal is made into particles, the use of the metal is expanded. In particular, copper has excellent properties, so copper oxide is also used in various situations. Then, when copper oxide is made into particles, its use is expanded.
粒子状の酸化銅に求められる特性の一つに、液体中(例えば水中)の分散性が高いことがある。本発明の目的は、粒子状の酸化銅において、液体中の分散性を高くすることにある。 One of the properties required for particulate copper oxide is its high dispersibility in liquids (eg, in water). An object of the present invention is to increase the dispersibility in a liquid of particulate copper oxide.
本発明によれば、酸化第二銅を90重量%以上含んでおり、
一次粒子が凝集することにより形成されており、かつ空隙を有しており、
平均粒径が3μm以下であり、
SEM像において、楕円に近似したときの長軸に対する短軸の比が0.7以上である粒子が提供される。
According to the present invention, it contains 90% by weight or more of cupric oxide.
It is formed by agglutination of primary particles and has voids.
The average particle size is 3 μm or less,
In the SEM image, particles are provided in which the ratio of the minor axis to the major axis when approximated to an ellipse is 0.7 or more.
本発明によれば、酸化第二銅を90重量%以上含んでおり、
平均粒径が3μm以下であり、
比表面積が40m2/g以上であり、
SEM像において、楕円に近似したときの長軸に対する短軸の比が0.7以上である粒子が提供される。
According to the present invention, it contains 90% by weight or more of cupric oxide.
The average particle size is 3 μm or less,
The specific surface area is 40 m2 / g or more,
In the SEM image, particles are provided in which the ratio of the minor axis to the major axis when approximated to an ellipse is 0.7 or more.
本発明によれば、銅塩及びカルボン酸を含む水溶液に炭酸ナトリウムを添加し、前記水溶液のpHを7以上にしてから加熱することにより、酸化第二銅を含む粒子を生成する、粒子の製造方法が提供される。 According to the present invention, sodium carbonate is added to an aqueous solution containing a copper salt and a carboxylic acid, the pH of the aqueous solution is adjusted to 7 or more, and then heating is performed to produce particles containing cupric oxide. The method is provided.
本発明によれば、粒子状の酸化銅において、液体中の分散性を高くすることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the dispersibility in a liquid of particulate copper oxide.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all drawings, similar components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図1は、実施形態に係る粒子の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態において製造される粒子は、酸化第二銅を主成分としており、カルボン酸及び炭酸ナトリウムを添加した銅塩の水溶液を、pHを7以上にするとともに加熱することにより、製造される。 FIG. 1 is a flowchart showing a method for producing particles according to an embodiment. The particles produced in the present embodiment contain cupric oxide as a main component, and are produced by heating an aqueous solution of a copper salt to which a carboxylic acid and sodium carbonate are added at a pH of 7 or higher.
詳細には、まず、銅塩の水溶液を準備する(ステップS10)。ここで用いられる銅塩は、例えば、塩化第二銅、硫酸塩、及び硝酸塩の少なくとも一つを含んでいる。次いで、銅塩の水溶液に、カルボン酸を添加する(ステップS20)。ここで用いられるカルボン酸は、例えば、クエン酸及びグリシンの少なくとも一つを含んでいる。 Specifically, first, an aqueous solution of a copper salt is prepared (step S10). The copper salt used here contains, for example, at least one of cupric chloride, sulfate, and nitrate. Then, the carboxylic acid is added to the aqueous solution of the copper salt (step S20). The carboxylic acid used here contains, for example, at least one of citric acid and glycine.
そして、炭酸ナトリウムの水溶液を添加することにより、銅塩の水溶液のpHを7以上、好ましくは8以上、さらに好ましくは9以上にする(ステップS30)。そして、銅塩の水溶液を、例えば60℃以上90℃以下に加熱する(ステップS40)。なお、ステップS30及びS40は同時に行われてもよい。また、pHの調整時にある程度加熱され、さらにpHの調整が終了した後に所定の温度まで加熱されてもよい。この場合、pH調整終了直後の水溶液の温度は、例えば70℃以上80℃以下である。これにより、銅塩、炭酸ナトリウム、及び水が反応して塩基性炭酸銅が生成し、さらにこの塩基性炭酸銅が分解することにより、酸化第二銅の粒子が生成する。そして、この粒子を、デカンテーションや遠心分離等によって分離し、さらに分離した粒子を洗浄及び乾燥する。 Then, by adding an aqueous solution of sodium carbonate, the pH of the aqueous solution of the copper salt is adjusted to 7 or more, preferably 8 or more, more preferably 9 or more (step S30). Then, the aqueous solution of the copper salt is heated to, for example, 60 ° C. or higher and 90 ° C. or lower (step S40). In addition, steps S30 and S40 may be performed at the same time. Further, it may be heated to some extent at the time of adjusting the pH, and may be further heated to a predetermined temperature after the adjustment of the pH is completed. In this case, the temperature of the aqueous solution immediately after the pH adjustment is completed is, for example, 70 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. As a result, the copper salt, sodium carbonate, and water react to form basic copper carbonate, and the basic copper carbonate is further decomposed to generate cupric oxide particles. Then, the particles are separated by decantation, centrifugation, or the like, and the separated particles are washed and dried.
このようにして生成した粒子は、酸化第二銅を90重量%以上含んでいる。そしてこの粒子は、一次粒子が凝集することにより形成されており、かつ空隙を有している。このため、この粒子の比表面積は、40m2/g以上、例えば50m2/g以上、さらには60m2/g以上と大きい。 The particles thus produced contain 90% by weight or more of cupric oxide. The particles are formed by agglutination of primary particles and have voids. Therefore, the specific surface area of the particles is as large as 40 m 2 / g or more, for example, 50 m 2 / g or more, and further 60 m 2 / g or more.
また、この粒子の平均粒径が3μm以下、例えば1.5μm以下、さらには1.0μm以下である。そして、この粒子のSEM像は、楕円に近似したときの長軸に対する短軸の比(以下、アスペクト比と記載)が0.7以上である。なお、アスペクト比は、ImageJ(商品名)などの画像処理ソフトを用いて計算することができる。
Further, the average particle size of the particles is 3 μm or less, for example, 1.5 μm or less, and further 1.0 μm or less. The SEM image of this particle has a ratio of the minor axis to the major axis when approximated to an ellipse (hereinafter referred to as an aspect ratio) of 0.7 or more. The aspect ratio can be calculated using image processing software such as ImageJ (trade name).
また、この粒子の平均粒子径(μm)に対する標準偏差(μm)は、0.3以下である。なお、標準偏差SDは、(d84%−d16%)/2である。ここで、d84%は、累積カーブが84%となる粒子径であり、d16%は、累積カーブが16%となる粒子径である。 The standard deviation (μm) of the particles with respect to the average particle size (μm) is 0.3 or less. The standard deviation SD is (d84% −d16%) / 2. Here, d84% is a particle size having a cumulative curve of 84%, and d16% is a particle size having a cumulative curve of 16%.
なお、上記したこの粒子の特性は、例えば、105℃で2時間乾燥させた後の測定結果である。 The above-mentioned characteristics of the particles are, for example, measurement results after drying at 105 ° C. for 2 hours.
このように、本実施形態に係る粒子は、一次粒子が凝集することにより形成されており、かつ比表面積が大きくなっている。さらに、この粒子の直径は3μm以下と小さく、かつ、アスペクト比は0.7以上と球形に近い。このため、この粒子の液体中(例えば水中)での分散性は高い。 As described above, the particles according to the present embodiment are formed by agglomeration of primary particles and have a large specific surface area. Further, the diameter of these particles is as small as 3 μm or less, and the aspect ratio is 0.7 or more, which is close to a sphere. Therefore, the dispersibility of these particles in a liquid (for example, in water) is high.
(実施例1)
図1のステップS20を省略して、すなわちカルボン酸を添加しないで、粒子を作製した(試料1)。また、図1に示した方法を用いて、複数種類の粒子(試料2〜7)を作製した。また、炭酸ナトリウムの代わりに水酸化ナトリウムを用いて粒子を作製した(試料8)。
(Example 1)
Particles were prepared by omitting step S20 in FIG. 1, i.e., without adding carboxylic acid (Sample 1). In addition, a plurality of types of particles (
詳細には、試料1〜7において、炭酸ナトリウム水溶液の濃度は120g/Lであった。試料8において、水酸化ナトリウム水溶液の濃度は24重量%であった。いずれの試料においても、銅塩の水溶液としては塩化第二銅の水溶液を使用した。この水溶液における銅の濃度は、9.16重量%であった。また、試料1〜8を作製する際、ステップS30において、加熱しながらpHを9.5に調整するとともに調整直後の温度を85℃にした。また、ステップS40において水溶液の温度を85℃に維持した。
Specifically, in
また、試料2〜6ではカルボン酸としてクエン酸を使用し、試料7ではカルボン酸としてグリシンを使用した。また、試料2〜7において、カルボン酸の量は、それぞれ、塩化第二銅の水溶液305gに対して、0.0146mol(重量換算で銅の10%)、0.0291mol(重量換算で銅の20%)、0.0437mol(重量換算で銅の30%)、0.0583mol(重量換算で銅の40%)、0.0729mol(重量換算で銅の50%)、及び0.0437mol(試料4と同mol)であった。
In
表1に、上記した試料1〜8の製造条件とともに、各試料の比表面積、一次粒子径、標準偏差、平均粒子径、及びアスペクト比を示す。なお、比表面積はBET1点法により測定され(使用機器:micromeritics社製 FlowSorb III 2310)、一次粒子径は比表面積から粒子形状を球形と仮定して算出した。具体的には、粒子の直径をdとし、粒子を構成する物質の密度ρとすると、比表面積S=[4π(d/2)2]/ [(4/3) π(d/2)3×ρ]=6/(dρ)となる。これにより、一次粒子径d=6/(Sρ)となる。なお、今回の計算において、密度ρを6.31g/cm3とした。アスペクト比は、SEM像を画像処理ソフトのImageJ(商品名)を用いて処理することにより算出した。また、平均粒子径はレーザー回折・散乱法(使用機器:日機装(株)製 マイクロトラック9320HRA)により測定された。また、いずれの試料も、105℃で2時間乾燥された後に、測定が行われた。
Table 1 shows the specific surface area, primary particle size, standard deviation, average particle size, and aspect ratio of each sample together with the above-mentioned production conditions of
また、図2に、試料1〜8のSEM像を示す。さらに図3に試料1〜5の粒度分布の測定結果を、図4に試料6〜8の粒度分布の測定結果を、それぞれ示す。
Further, FIG. 2 shows SEM images of
表1及び図2に示すように、試料1の比表面積は小さく、また、試料1の平均粒子径は大きかった。また、図2及び図3に示すように、試料1の粒度のばらつきは大きかった。
As shown in Table 1 and FIG. 2, the specific surface area of the
また、表1及び図2に示すように、試料8の平均粒子径は大きく、また、不定形であった。また、図2及び図4に示すように、試料8の粒度のばらつきは大きかった。 Further, as shown in Table 1 and FIG. 2, the average particle size of the sample 8 was large and irregular. Further, as shown in FIGS. 2 and 4, the variation in the particle size of the sample 8 was large.
これに対し、表1及び図2に示すように、試料2〜7の平均粒子径は1.50μm以下であり、また標準偏差は0.7μm以下であった。特に、試料2〜6は、平均粒子径はいずれも1.0μm以下であり、また標準偏差は0.3μm以下であった。また、試料2〜7のアスペクト比は、いずれも0.7以上であった。この理由は、カルボン酸としてクエン酸を用いたためと考えられる。
On the other hand, as shown in Table 1 and FIG. 2, the average particle size of the
また、試料2〜7の比表面積はいずれも50m2/g以上であった。特に、試料2〜6の比表面積は、いずれも65m2/g以上であった。この理由も、カルボン酸としてクエン酸を用いたためと考えられる。
The specific surface areas of the
また、試料2〜7の一次粒子の直径の平均値は、いずれも20nm以下であった。特に、試料2〜6の一次粒子の直径の平均値は、いずれも15nm以下であった。この理由も、カルボン酸としてクエン酸を用いたためと考えられる。
The average diameter of the primary particles of
(実施例2)
図1に示した方法において、ステップS30において加熱を行うとともに、ステップS30においてpHの調整が終了した直後の温度を変えることにより、試料9〜12を作製した。具体的には、試料9,10,11,12において、この温度はそれぞれ80℃、80℃、70℃、及び40℃であった。なお、他の製造条件は、表1の試料4と同じにした。このため、ステップS40における温度は、85℃である。
(Example 2)
In the method shown in FIG. 1, samples 9 to 12 were prepared by heating in step S30 and changing the temperature immediately after the pH adjustment was completed in step S30. Specifically, in the
試料9〜12のCuO含有量、乾燥減量、強熱減量、及び粒度分布を表2に示す。 Table 2 shows the CuO content, drying weight loss, ignition weight loss, and particle size distribution of Samples 9 to 12.
なお、乾燥減量は、105℃で2時間乾燥させたときの重量減少分であり、水分含有量の指標となる。また、強熱減量は、850℃で2時間乾燥させたときの重量減少分であり、水分及び有機成分の含有量の指標となる。 The drying weight loss is the weight loss when dried at 105 ° C. for 2 hours, and is an index of the water content. The ignition loss is the amount of weight loss when dried at 850 ° C. for 2 hours, and is an index of the content of water and organic components.
CuO含有量は、いずれの資料においても94%以上であった。pHの調整が終了した直後の温度が70℃以上の場合(試料9〜11)、平均粒度(50%の粒度)は1.0μm以下であり、また、強熱減量が5%以下であった。しかし、pHの調整が終了した直後の温度が40℃の場合(試料12)、平均粒度(50%の粒度)は1.3μm以上であり、また、強熱減量が6%を超えていた。これにより、pHの調整が終了した直後の温度は70℃以上であるのが好ましいことが分かった。 The CuO content was 94% or more in all the materials. When the temperature immediately after the pH adjustment was completed was 70 ° C. or higher (samples 9 to 11), the average particle size (50% particle size) was 1.0 μm or less, and the ignition loss was 5% or less. .. However, when the temperature immediately after the pH adjustment was completed was 40 ° C. (Sample 12), the average particle size (50% particle size) was 1.3 μm or more, and the ignition loss was more than 6%. From this, it was found that the temperature immediately after the pH adjustment was completed was preferably 70 ° C. or higher.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.
Claims (10)
平均粒径が3μm以下であり、
比表面積が40m2/g以上であり、
SEM像において、楕円に近似したときの長軸に対する短軸の比が0.7以上である粒子。 Contains 90% by weight or more of cupric oxide,
The average particle size is 3 μm or less,
The specific surface area is 40 m 2 / g or more,
Particles in which the ratio of the minor axis to the major axis when approximated to an ellipse is 0.7 or more in the SEM image.
酸化第二銅を90重量%以上含んでおり、 Contains 90% by weight or more of cupric oxide,
一次粒子が凝集することにより形成されており、かつ空隙を有している粒子。 Particles that are formed by agglutination of primary particles and have voids.
前記平均粒径は1.5μm以下である粒子。 In the particles according to claim 1 or 2.
Particles having an average particle size of 1.5 μm or less.
前記平均粒径は1.0μm以下である粒子。 In the particles according to claim 3,
Particles having an average particle size of 1.0 μm or less.
前記平均粒径(μm)に対する標準偏差(μm)が0.3以下である粒子。 In the particles according to any one of claims 1 to 4,
Particles having a standard deviation (μm) of 0.3 or less with respect to the average particle size (μm).
前記カルボン酸はクエン酸である粒子の製造方法。 In the method for producing particles according to claim 6,
A method for producing particles in which the carboxylic acid is citric acid.
前記銅塩は塩化第二銅、硫酸塩、及び硝酸塩の少なくとも一つを含む、粒子の製造方法。 In the method for producing particles according to claim 6 or 7.
A method for producing particles, wherein the copper salt contains at least one of cupric chloride, sulfate, and nitrate.
pHを7以上にした後の前記水溶液を80℃以上90℃以下に加熱する、粒子の製造方法。 The method for producing particles according to any one of claims 6 to 8.
A method for producing particles, wherein the aqueous solution after adjusting the pH to 7 or more is heated to 80 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
pHを7以上に調整する際、前記水溶液を加熱し、かつ、調整終了直後の温度を70℃以上にする、粒子の製造方法。 In the method for producing particles according to claim 9,
A method for producing particles, in which the aqueous solution is heated when the pH is adjusted to 7 or higher, and the temperature immediately after the adjustment is adjusted to 70 ° C. or higher.
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