磷酸铝-金属氧化物接合体及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磷酸铝-金属氧化物接合体及其制造方法。更详细的，涉及即使是形 状复杂，接合状态也良好的磷酸铝-金属氧化物接合体，以及可以制作此种磷酸铝-金属氧 化物接合体的磷酸铝-金属氧化物接合体的制造方法。
【背景技术】
[0002] 磷酸铝是被期待可以用于分离膜、热栗的制冷剂吸附载体等的材料。磷酸铝为膜 状时，将该膜接合在结构物的表面，以接合体状态使用的话，基于确保强度等角度较为理 想。如此将膜等接合于结构物时，已知的是通过二次生长法制作，即，使附着于结构物的晶 种生长，在结构物表面形成膜的方法（例如，参照非专利文献1)。该方法是将晶种通过摩擦 法擦至不锈钢制的管的内侧，之后进行水热合成，由此将磷酸铝膜接合在管的内侧。由于该 方法是将晶种摩擦附着在结构物表面的方法，因此当结构物形状复杂时，存在晶种难以充 分附着、接合状态难以良好的问题。 现有技术文献 非专利文献
[0003]非专利文献 1:MariaL.Carreon，ShiguangLiandMoisesA.Carreon，Chem. Commun. ，2012,48,2310-2312
【发明内容】
[0004] 非专利文献1记载的发明，如上所述，当结构物形状复杂时，接合状态难以良好。 因此，例如，想要将磷酸铝接合在具有多个贯通孔的一体型结构体状结构物的贯通孔内壁 面时，难以将晶种擦至细长贯通孔的内壁面，因此难以使用非专利文献1记载的方法。磷酸 铝晶种由于粘合性低，因此仅靠擦附的话，难以充分附着到形状复杂的结构物上。
[0005] 本发明鉴于此种以往技术的问题点而作。本发明的特征在于，提供即使是形状复 杂，接合状态也良好的磷酸铝-金属氧化物接合体。另外，本发明的特征在于，提供可以制 作即使是形状复杂、但接合状态也良好的磷酸铝-金属氧化物接合体的磷酸铝-金属氧化 物接合体的制造方法。
[0006] 通过本发明，提供以下的磷酸铝_金属氧化物接合体及其制造方法。
[0007] [1]-种磷酸铝-金属氧化物接合体，具备有：在其部分表面具有接合面的金属氧 化物，以及配设在所述金属氧化物的所述接合面上的磷酸铝，所述金属氧化物的所述接合 面中具有碱金属、碱土金属或它们两者，所述碱金属、碱土金属或它们两者的含有率，相对 于构成所述金属氧化物的所述接合面的物质整体，为〇. 3~30. 0质量％。
[0008] [2]根据[1]所述的磷酸铝-金属氧化物接合体，其中，所述碱金属为钠，所述碱土 金属为钙、镁或它们两者。
[0009] [3]根据[1]或[2]所述的磷酸铝-金属氧化物接合体，其中，所述碱金属、碱土金 属或它们两者的含有率，相对于构成所述金属氧化物的所述接合面的物质整体，为〇.5~ 2〇.〇质量％。
[0010] [4]根据[1]~[3]任意一项所述的磷酸铝-金属氧化物接合体，其中，所述金属 氧化物合计含有70质量％以上的选自氧化铝、氧化钛及二氧化硅构成的群的至少1种。
[0011] [5]根据[1]~[4]任意一项所述的磷酸铝-金属氧化物接合体，其中，所述金属 氧化物是具有至少1个内部空间的结构体，所述金属氧化物的所述接合面的面积除以所述 金属氧化物的空间容积所得的值在100以上。
[0012] [6]根据[1]~[5]任意一项所述的磷酸铝-金属氧化物接合体，其中，所述金属 氧化物的所述内部空间，是在所述金属氧化物的表面具有至少1个开口部的空间，所述内 部空间的在所述内部空间延伸方向上的长度在100mm以上，所述内部空间的所述开口部的 直径在5mm以下。
[0013] [7]根据[1]~[6]任意一项所述的磷酸铝-金属氧化物接合体，其中，所述内部 空间是两端部具有开口部的贯通孔，所述金属氧化物是具有10根以上所述贯通孔的具有 多个贯通孔的一体型结构体状，所述贯通孔的与所述贯通孔延伸方向垂直的截面的直径在 5mm以下。
[0014] [8]根据[1]~[7]任意一项所述的磷酸错-金属氧化物接合体，其中，所述磷酸 铝的面向所述金属氧化物表面的面中，未与所述金属氧化物接合的面的面积比率在1 %以 下。
[0015] [9]根据[1]~[8]任意一项所述的磷酸错-金属氧化物接合体，其中，所述磷酸 铝的分子结构为具有氧八元环的结构。
[0016] [10]根据[1]~[9]任意一项所述的磷酸错-金属氧化物接合体，其中，所述磷酸 铝为AEI结构。
[0017] [11] -种磷酸铝-金属氧化物接合体的制造方法，具有晶种附着工序和合成工 序，所述晶种附着工序是将含有磷酸铝晶种的晶种引入用浆料涂布于金属氧化物的部分表 面上的接合面，所述合成工序是将涂布了所述晶种引入用浆料的所述金属氧化物，浸渍于 含有铝源原料、结构导向剂及磷酸的成膜用原料溶液中，使之进行水热合成，从而在所述金 属氧化物的所述接合面上配设磷酸铝，得到磷酸铝-金属氧化物接合体，所述金属氧化物 的所述接合面中具有碱金属、碱土金属或它们两者，所述碱金属、碱土金属或它们两者的含 有率，相对于构成所述金属氧化物的所述接合面的物质整体为〇. 3~30. 0质量％。
[0018] [12]根据[11]所述的磷酸铝-金属氧化物接合体的制造方法，其中，所述晶种引 入用浆料的使所述磷酸铝晶种分散的液相为水、乙醇或它们的混合物。
[0019] [13]根据[11]或[12]所述的磷酸铝-金属氧化物接合体的制造方法，其中，所述 晶种引入用浆料中的所述磷酸铝晶种的浓度为0. 01~1. 00质量％。
[0020] [14]根据[11]~[13]任意一项所述的磷酸铝-金属氧化物接合体的制造方法， 其中，所述磷酸铝晶种含有结构导向剂。
[0021] [15]根据[11]~[14]任意一项所述的磷酸铝-金属氧化物接合体的制造方法， 其中，所述磷酸铝晶种的平均粒径为80~500nm，所述金属氧化物为多孔性，在所述金属氧 化物的所述接合面上开孔的细孔的开口直径是所述磷酸铝晶种的平均粒径的〇. 3~1. 5 倍。
[0022] [16]根据[11]~[15]任意一项所述的磷酸铝-金属氧化物接合体的制造方法， 其中，所述水热合成的温度条件为130~170°C。
[0023] [17]根据[11]~[16]任意一项所述的磷酸铝-金属氧化物接合体的制造方法， 其中，所述水热合成的时间为10~50小时。
[0024] 本发明的磷酸铝-金属氧化物接合体，是磷酸铝和金属氧化物的接合体，在金属 氧化物的接合面仅配置有规定量的"碱金属、碱土金属或它们两者"。因此，配置于金属氧化 物接合面的"碱金属、碱土金属或它们两者"，发挥使得磷酸铝与金属氧化物稳固接合的作 用。因此，能获得即使是形状复杂，其接合状态也良好的磷酸铝-金属氧化物接合体。
【附图说明】
[0025][图1]显示本发明的磷酸铝-金属氧化物接合体的一个实施方式的侧视示意图。 [图2]显示本发明的磷酸铝-金属氧化物接合体的一个实施方式的平行于贯通孔延伸 方向的截面的示意图。 符号说明 1 :分隔壁，2 :贯通孔，3 :金属氧化物，4 :表面，5 :接合面，6 :磷酸铝，7 :内部空间，8 :开 口部，9 :外周壁，11 :一侧端面，12 :另一侧端面，100 :磷酸铝-金属氧化物接合体。
【具体实施方式】
[0026] 以下参照附图具体说明本发明的实施方式。本发明不限定于以下的实施方式，应 理解为可在不脱离本发明主旨的范围内，根据本行业的一般知识，进行适当的设计变更、改 良等。
[0027] (1)磷酸铝_金属氧化物接合体： 本发明的磷酸铝-金属氧化物接合体的一个实施方式，如图1、图2所示，具备有：在表 面4的部分表面上具有接合面5的金属氧化物3,以及配设在金属氧化物3的接合面5上 的磷酸铝6。然后，在金属氧化物3的接合面5,配置有"碱金属、碱土金属或它们两者"。另 外，碱金属、碱土金属或它们两者的含有率，相对于配置于金属氧化物3的接合面5的物质 整体，为0. 3~30. 0质量％。金属氧化物含有的碱金属及碱土金属各自的含有率，是通过以 下方法测定的值。首先，切下可以观察磷酸铝与金属氧化物的接合界面的截面的试料。然 后，使用带有能量色散型X射线分析装置的扫描型电子显微镜（SEM-EDS)，测定金属氧化物 的"距离接合面5厚度1ym区域"内3处的碱金属、碱土金属的含有率。然后，取得到的3 处的平均值，作为碱金属、碱土金属的含有率。
[0028]由于本实施方式的磷酸铝-金属氧化物接合体具有此种构成，因此配置于金属氧 化物接合面的"碱金属、碱土金属或它们两者"发挥使得磷酸铝与金属氧化物稳固接合的作 用。因此，即使形状复杂，也是接合状态良好的磷酸铝-金属氧化物接合体。
[0029] 本实施方式的磷酸铝-金属氧化物接合体，具备有：在表面4的部分表面上具有接 合面5的金属氧化物3,以及配设在金属氧化物3的接合面5上的磷酸铝（AlP04-n)6。优 选磷酸铝的分子结构为具有氧八元环的结构。另外，磷酸铝优选为AEI结构。磷酸铝是结 晶内具有细孔的结晶结构，作为分子筛发挥作用，可以用作分离膜、吸附材料、热交换体用 吸附材料等。此外，磷酸铝也可以用作低介电常数材料和保护膜。然后，优选磷酸铝形成有 向着互相垂直的"3个方向"（x方向、y方向、z方向）延伸（朝向）的细孔。特别优选磷酸 铝为A1P04-18。
[0030] 磷酸铝优选为膜状，也可以是板状或其他形状。磷酸铝为膜状时，膜的厚度优选为 0? 5~5ym，更优选0? 5~3ym，特别优选0? 5~2ym。薄于0? 5ym的话，难以作为分子 筛发挥功能，例如，用作分离膜时，分离性能有时会下降。厚于5ym的话，分子难以透过，因 此用作分离膜时，有时会出现处理量下降、在结构导向剂除去工序中产生缺陷。
[0031] 金属氧化物3,是在表面4的部分表面上具有接合面5的结构体。金属氧化物3优 选合计含有70质量％以上的选自氧化铝、氧化钛及二氧化硅构成的群的至少1种。金属氧 化物3更优选合计含有80质量％以上的选自氧化铝、氧化钛及二氧化硅构成的群的至少1 种，