氧化锆－氧化钛复合溶胶及其制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及氧化锆一氧化钛复合溶胶及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 氧化锆为用于各式各样的用途的有用的原材料。具体而言，氧化锆在耐火材料、陶 瓷电容器、氧传感器、压电体、构造体、固体氧化物型燃料电池、催化剂、涂料、粘合剂、光学 材料和涂覆剂等的领域中，用作陶瓷原料。
[0003] 将氧化锆用作原料得到各种产品时，多数情况下，将氧化锆与其他材料进行混合 及复合化而使用。这时，氧化锆的平均粒径越小、越单分散，氧化锆越容易与其他材料混合 及复合化。在被充分混合及复合化时，复合物的局部性的组成的偏差小，因此可以期待产品 的性能提高。即，为了追求产品的性能提高，需要充分进行混合及复合化，得到更均质的复 合物。
[0004] 在该领域中，要求平均粒径小并且单分散的氧化锆，但是氧化锆的凝集控制非常 困难。特别是得到平均粒径为数l〇〇nm以下的单分散的氧化锆是困难的。
[0005] 针对上述课题，氧化锆溶胶中，能够通过利用溶胶颗粒彼此的静电排斥，控制凝 集，实现数l〇〇nm以下的平均粒径以及单分散。该特性为氧化锆溶胶特有的特性，因此，在该 领域中适合使用氧化锆溶胶。
[0006] 只要将氧化锆溶胶的溶胶颗粒的平均粒径控制得小，则在催化剂、构造体、粘合剂 等用途中，从高比表面积所带来的表面活性的方面是有利的。即，用于催化剂时，有助于增 大反应速度；用于构造体时，有助于生成温度的低温化；用于粘合剂时，有助于以更少量获 得强大的粘结力等。
[0007] 关于氧化锆溶胶及其制造方法，有如下的公开。
[0008] 专利文献1中记载有一种胶体溶胶，其特征在于:大部分氧化锆颗粒为单斜晶相， 一次粒径为3~10nm，其2次凝集颗粒的平均直径不超过50nm。记载了该胶体溶胶通过以下 方法得到:在浓度为0.05~2. Omol/L的锆的盐水溶液中添加过氧化氢或生成过氧化氢的化 合物，将该溶液以80~300°C进行加热处理。
[0009] 专利文献2中记载有通过使用高分子，控制单纳米颗粒彼此的凝集，提供10nm以下 的纳米颗粒的制造方法。
[0010]专利文献3中记载有粒径1~20nm的非晶质氧化锆溶胶的制造方法，该方法通过控 制锆浓度和硝酸量实现。
[0011] 专利文献4中提出了通过对锆一钛一锡的混合溶液进行加水分解，得到混合溶胶 的方法，但没有对于各元素的分散状态的记载，粒径范围也宽，为1~l〇〇nm。另外，由于使用 金属锡等，担心产生氢等问题多。
[0012] 如上述，专利文献1~4中记载有氧化锆溶胶的制造方法，但是为了将单纳米颗粒 以高分散的状态维持，存在需要添加高分子、对锆盐溶液的酸浓度有制约等的问题，并没有 明确能够简便地实现单纳米颗粒的方法。另外，未发现本质上控制氧化锆颗粒的晶体成长 这样的问题的方法，因此不容易大量制造单纳米级的氧化锆溶胶。
[0013] 现有技术文献
[0014] 专利文献
[0015] 专利文献1:日本特公昭61-43286号公报
[0016] 专利文献2:日本特开2003 - 267704号公报
[0017] 专利文献3:日本特开2007 - 070212号公报
[0018] 专利文献4:日本特开平10 - 310429号公报
【发明内容】
[0019] 发明所要解决的课题
[0020] 本发明的目的在于，提供单纳米级并且单分散的氧化锆溶胶及其简便的制造方 法。另外，本发明通过除氧化锆以外还并用氧化钛，作为氧化锆一氧化钛复合溶胶，实现单 纳米级、单分散并且非晶质的特性，因此，正确地说，提供氧化锆一氧化钛复合溶胶及其制 造方法。用于解决课题的方法
[0021] 本发明的发明人为了实现上述目的进行深入研究的结果，意外地发现:预先用共 沉淀法制备锆一钛复合氢氧化物，将其作为原料制造氧化锆一氧化钛复合溶胶时，可以实 现上述目的。具体而言，发现了在制造条件中，酸和浓度的制约少，也不需要添加分散剂等， 而能够制造单分散、非晶质以及单纳米级的氧化锆一氧化钛复合溶胶，直至完成了本发明。
[0022] 即，本发明涉及下述的氧化锆一氧化钛复合溶胶及制造方法。
[0023] 1. -种氧化锆一氧化钛复合溶胶，其特征在于：
[0024] 其由氧化锆一氧化钛复合纳米颗粒分散在分散介质中而成，
[0025] 上述氧化错一氧化钛复合纳米颗粒的组成比为Zr〇2/Ti〇2 = 95/5~50/50, 一次粒 径为l〇nm以下，
[0026]上述分散介质为极性分散介质。
[0027] 2.上述项1所述的氧化锆一氧化钛复合溶胶，其中：
[0028] 雾度值为20%以下。
[0029] 3.上述项1或2所述的氧化锆一氧化钛复合溶胶，其中：
[0030] 上述氧化锆一氧化钛复合纳米颗粒所含的氧化锆和氧化钛的晶体结构均为非晶 质。
[0031 ] 4. -种氧化锆一氧化钛复合溶胶的制造方法，该氧化锆一氧化钛复合溶胶由氧化 锆一氧化钛复合纳米颗粒分散在分散介质中而成，该制造方法的特征在于，包括：
[0032] (1)以氧化物换算的组成比成为Zr02/Ti02 = 95/5~50/50的方式，混合锆盐溶液和 钛盐溶液，得到混合液的工序1;
[0033] (2)通过在上述混合液中添加碱，得到锆一钛复合氢氧化物的工序2;
[0034] (3)通过使上述锆一钛复合氢氧化物在极性分散介质中分散，得到分散液的工序 3；
[0035] (4)通过在上述分散液中添加酸，得到酸性分散液的工序4;和
[0036] (5)通过使上述酸性分散液以90~120°C加热回流，得到氧化锆一氧化钛复合溶胶 的工序5。
[0037] 发明效果
[0038] 本发明的氧化锆一氧化钛复合溶胶，其氧化锆一氧化钛复合纳米颗粒的组成比为 Zr02/Ti02 = 95/5~50/50,由此，其为一次粒径为10nm以下的单纳米级、单分散并且非晶质 的复合溶胶。因此，雾度值为20%以下。另外，由于分散在极性分散介质中，因此能够用于多 种产业领域中。
[0039]从制造方法的观点，将氧化物换算的组成比设定为Zr02/Ti02 = 95/5~50/50,含有 第二成分的钛，由此锆一钛复合氢氧化物的粒成长及粒凝集被抑制，并且能够确保复合纳 米颗粒的高的折射率。另外，还能够通过调整工序4的酸添加量，使Z电位变化(进行调整）， 由此控制复合纳米颗粒的凝集状态。
【附图说明】
[0040]图1是表示对实施例1~4中制造的氧化锆一氧化钛复合溶胶以100°C进行干燥，由 此得到的固形物的XRD光谱的图；
[0041]图2(a)是表示实施例1中得到的氧化锆一氧化钛复合溶胶的TEM观察像的图，（b) 是表示实施例2中得到的氧化锆一氧化钛复合溶胶的TEM观察像的图。
【具体实施方式】
[0042]以下，对本发明的氧化锆一氧化钛复合溶胶及其制造方法进行详细说明。
[0043] 1.氧化锆一氧化钛复合溶胶
[0044]本发明的氧化锆一氧化钛复合溶胶，其特征在于：其由氧化锆一氧化钛复合纳米 颗粒在分散介质中分散而成，
[0045] 上述氧化错一氧化钛复合纳米颗粒的组成比为Zr〇2/Ti〇2 = 95/5~50/50, 一次粒 径为l〇nm以下，
[0046]上述分散介质为极性分散介质。
[0047]以下，将氧化锆一氧化钛复合溶胶也称为"复合溶胶"，将氧化锆一氧化钛复合纳 米颗粒也称为"复合纳米颗粒"。
[0048] 上述组成比（摩尔比）为Zr02/Ti02 = 95/5~50/50即可，其中，优选为Zr02/Ti02 = 90/10 ~60/40,更优选为 Zr02/Ti〇2 = 80/20 ~70/30。