環境調和機能を有する水溶性チタン・ニオブ・タンタル・ビスマス錯体の設計と用途開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555177
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 垣花 眞人 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (50233664)
• 研究分担者: PETRYKIN Valery 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 外国人特別研究員 ; 加藤 真吾 フルウチ化学株式会社, 研究開発部門, 研究員 ; 佐々木 聡 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (10162364)
• キーワード: 水 / チタン錯体 / クエン酸 / 低環境負荷 / 水溶性錯体 / 環境調和機能

研究概要

本研究の目的は、電子材料や触媒材料として工業的に広く使われている(Ti・Nb・Ta・Bi)金属酸化物における原料の問題点を解決し、水に安定に溶け毒性のない安全な新しい(Ti・Nb・Ta・Bi)含有化合物を化学設計・合成し、その用途開発を進めることである。
平成14年度には以下の研究実績を得た。
(1)水溶性チタン-乳酸錯体を用いたSrTiO_3微粒子及び薄膜の作製
水を溶媒にしたチタン乳酸錯体水溶液に炭酸ストロンチウムを溶解させた溶液を前駆体溶液としてSrTiO_3の微粉末と薄膜を製造した。SrTiO_3微粉末は、前駆体溶液を蒸発乾固して得られる固体と500℃以上の温度で熱処理することにより製造でき、通常の固相法と比べて最大で12倍大きい比表面積の粉体を得ることに成功した。また前駆体水溶液をガラス基板上にコーティングし600℃で熱処理することによりクラックのない膜厚約300nmのSrTiO_3薄膜の作製に成功した。
(2)水溶性ニオブ化合物の開発
環境調和型ニオブ原料として新たに水に安定に溶ける(NH_4)_3[Nb(O_2)_4]化合物を開発した。この化合物の製造工程は、ハロゲンやカーボンの発生を伴わないため、グリーンケミストリー的にも有用なプロセスである。この化合物は、酸化ニオブをアンモニアを含む過酸化水素水で処理することにより得ることができる。単結晶を育成し、その結晶構造の解析を行った。
(3)水溶性ニオブ化合物を用いたニオブ含有複合酸化物の環境調和型合成
(NH_4)_3[Nb(O_2)_4]とMOH(M=Li, Na, K)を水に溶解させることにより得られる均一な水溶液を濃縮してMNbO_3前駆体を合成した。この前駆体を400℃以上の温度で熱処理することにより単相でMNbO_3を得ることに成功した。ハロゲン、カーボンを含まず、水を溶媒にした環境調和型プロセスの構築に成功した。

研究成果

• [文献書誌] E.R.Camargo, M.Kakihana, et al.: "Sodium Niobate (NaNbO_3) Powders Synthesized by a Wet-chemical Method Using a Water-soluble Malic Acid Complex"Chemistry of Materials. 14. 2365-2368 (2002)
• [文献書誌] M.Tada, M.Kakihana, et al.: "A new water-soluble ammonium citratoperoxotitanate as environmentally beneficial precursor for TiO_2 thin films and RuO_2/BaTi_4O_9 photocatalysts"Chemistry of Materials. 14. 2845-2846 (2002)
• [文献書誌] M.Yoshino, M.Kakihana, et al.: "Polymerizable Complex Synthesis of Pure Sr_2Nb_xTa_<2-x>O_7 Solutions with High Photocatalytic Activities for Water Decomposition into H_2 and O_2"Chemistry of Materials. 14. 3369-3376 (2002)
• [文献書誌] E.R.Camargo, M.Kakihana: "Low temperature synthesis of lithium niobate powders based on water-soluble niobium malato complexes"Solid State Ionics. 151. 413-418 (2002)
• [文献書誌] D.Dey, M.Kakihana: "A softer and efficient route for the synthesis of lithium niobate powder"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (in press). (2003)
• [文献書誌] K.Tomita, M.Kakihara: "Synthesis of SrTiO_3 from Aqueous Solution Using Lactate Titanium Complex"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (in press). (2003)