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JP2017214277A - Zirconium oxide nanoparticle - Google Patents

Zirconium oxide nanoparticle Download PDF

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JP2017214277A
JP2017214277A JP2017105043A JP2017105043A JP2017214277A JP 2017214277 A JP2017214277 A JP 2017214277A JP 2017105043 A JP2017105043 A JP 2017105043A JP 2017105043 A JP2017105043 A JP 2017105043A JP 2017214277 A JP2017214277 A JP 2017214277A
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Japan
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zirconium oxide
acid
mass
oxide nanoparticles
carboxylic acid
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JP2017105043A
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Japanese (ja)
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威夫 赤塚
Takeo Akatsuka
威夫 赤塚
朋侑 八尾
Tomoyuki Yao
朋侑 八尾
純也 木村
Junya Kimura
純也 木村
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite zirconium oxide nanoparticle coated by a coating agent by finding an element which is other than aluminum, magnesium, titanium and yttrium and is polymerizable with zirconium oxide nanoparticle.SOLUTION: There is provided a zirconium oxide particle coated by first carboxylic acid having 3 or more carbon atoms, and containing at least one kind of metal element selected from La, Ce, Eu, Fe, Co, Sn, Zn, In, Bi, Mn, Ni and Cu, excluding yttrium. There is provided a zirconium oxide particle where the first carboxylic acid is one or more kinds selected from secondary carboxylic acid, carboxylic acid of which carbon atoms other than α position are branched and linear carboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、酸化ジルコニウムナノ粒子に関する。   The present invention relates to zirconium oxide nanoparticles.

近年、金属酸化物ナノ粒子は、光学材料、医薬品、セラミックス、電子材料などの幅広い分野で応用されており、非常に注目を集めている。しかしながら、金属酸化物単独では有機媒体に対する分散性が不十分なため凝集する場合が多く、透明性の低下や機械強度の低下といった問題を生じていた。有機媒体に対して良好な分散性を付与するため、金属酸化物に有機基を化学的に結合させる方法が提案されている。   In recent years, metal oxide nanoparticles have been applied in a wide range of fields such as optical materials, pharmaceuticals, ceramics, and electronic materials, and have attracted a great deal of attention. However, metal oxides alone are often agglomerated due to insufficient dispersibility in an organic medium, causing problems such as a decrease in transparency and a decrease in mechanical strength. In order to impart good dispersibility to an organic medium, a method of chemically bonding an organic group to a metal oxide has been proposed.

例えば、特許文献1には、2種以上の被覆剤により被覆されており、当該被覆剤の少なくとも1種がR1−COOH(R1は炭素数6以上の炭化水素基)の式で表されるものである酸化ジルコニウムナノ粒子が開示されている。 For example, Patent Document 1 is coated with two or more coating agents, and at least one of the coating agents is represented by the formula R 1 —COOH (R 1 is a hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms). Zirconium oxide nanoparticles are disclosed.

また、単一金属の酸化物ナノ粒子の機能は限定的であり、より特異な性能を発揮する可能性のある複合酸化物ナノ粒子が注目を集めてきている。   In addition, the functions of single metal oxide nanoparticles are limited, and composite oxide nanoparticles that may exhibit more specific performance have attracted attention.

複合酸化物ナノ粒子として例えば、特許文献2には、イットリウム等を含む安定化ジルコニア微粒子が開示されている。また、特許文献3には、安定化元素として、アルミニウム、マグネシウム、チタンまたはイットリウムを含む酸化ジルコニウム分散液が開示されている。   As composite oxide nanoparticles, for example, Patent Document 2 discloses stabilized zirconia fine particles containing yttrium or the like. Patent Document 3 discloses a zirconium oxide dispersion containing aluminum, magnesium, titanium, or yttrium as a stabilizing element.

特開2008−44835号公報JP 2008-44835 A 特開2008−184339号公報JP 2008-184339 A 特開2014−80361号公報JP 2014-80361 A

しかし、特許文献2、3に開示される安定化元素以外の元素については、酸化ジルコニウムと複合化した複合酸化物ナノ粒子が得られるかどうか明らかではない上に、更にこのような複合酸化物ナノ粒子について被覆剤により被覆されたものが実現できるかどうかも明らかではない。   However, for elements other than the stabilizing elements disclosed in Patent Documents 2 and 3, it is not clear whether or not composite oxide nanoparticles combined with zirconium oxide can be obtained. It is also not clear whether a particle coated with a coating can be realized.

そこで、本発明では、アルミニウム、マグネシウム、チタン及びイットリウム以外の元素で酸化ジルコニウムナノ粒子と複合化可能な元素を見出し、被覆剤により被覆された複合酸化ジルコニウムナノ粒子を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to find an element that can be combined with zirconium oxide nanoparticles with an element other than aluminum, magnesium, titanium, and yttrium, and to provide composite zirconium oxide nanoparticles coated with a coating agent.

本発明は、炭素数が3以上の第1のカルボン酸で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子であって、La、Ce、Eu、Fe、Co、Sn、Zn、In、Bi、Mn、Ni及びCuよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素を含有する(但し、イットリウムは含有しない)酸化ジルコニウムナノ粒子である。   The present invention relates to zirconium oxide nanoparticles coated with a first carboxylic acid having 3 or more carbon atoms, and includes La, Ce, Eu, Fe, Co, Sn, Zn, In, Bi, Mn, Ni, and Cu. Zirconium oxide nanoparticles containing at least one metal element selected from the group consisting of (but not containing yttrium).

前記第1のカルボン酸は、1級カルボン酸及び2級カルボン酸の少なくとも1種であることが好ましく、特に2級カルボン酸、α位以外の炭素原子が枝分かれしたカルボン酸、及び炭素数4〜20の直鎖状カルボン酸よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。   The first carboxylic acid is preferably at least one of a primary carboxylic acid and a secondary carboxylic acid, and in particular, a secondary carboxylic acid, a carboxylic acid having a branched carbon atom other than the α-position, and a carbon number of 4 to It is preferably at least one selected from the group consisting of 20 linear carboxylic acids.

本発明において、La、Ce、Eu、Fe、Co、Sn、Zn、In、Bi、Mn、Ni及びCuよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素の合計含有量が、これら金属元素とジルコニウムの合計含有量に対する割合で0.1〜40質量%であることが好ましい。   In the present invention, the total content of at least one metal element selected from the group consisting of La, Ce, Eu, Fe, Co, Sn, Zn, In, Bi, Mn, Ni and Cu is It is preferable that it is 0.1-40 mass% in the ratio with respect to the total content of zirconium.

本発明は、上記した本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子を含む分散液、樹脂組成物、及び成型材料も包含する。   The present invention also includes a dispersion containing the above-described zirconium oxide nanoparticles of the present invention, a resin composition, and a molding material.

更に、本発明は、上記した本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子から得られるセラミックス材料も包含し、上記した本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子を500℃以上で焼成するセラミックス材料の製造方法、及び上記した本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子を含む組成物を500℃以上で焼成するセラミックス材料の製造方法も本発明に含まれる。   Furthermore, the present invention also includes a ceramic material obtained from the above-described zirconium oxide nanoparticles of the present invention, a method for producing a ceramic material in which the above-described zirconium oxide nanoparticles of the present invention are fired at 500 ° C. or higher, and the above-described book A method for producing a ceramic material in which the composition containing the zirconium oxide nanoparticles of the invention is fired at 500 ° C. or higher is also included in the present invention.

本発明によれば、被覆剤で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子であって、La、Ce、Eu、Fe、Co、Sn、Zn、In、Bi、Mn、Ni及びCuよりなる群から選択される少なくとも1種含有する酸化ジルコニウムナノ粒子が提供できる。   According to the invention, the zirconium oxide nanoparticles coated with a coating agent are selected from the group consisting of La, Ce, Eu, Fe, Co, Sn, Zn, In, Bi, Mn, Ni and Cu. Zirconium oxide nanoparticles containing at least one kind can be provided.

図1は、ランタン含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 1 is an X-ray diffraction chart of lanthanum-containing zirconia nanoparticles. 図2は、スズ含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 2 is an X-ray diffraction chart of tin-containing zirconia nanoparticles. 図3は、亜鉛含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 3 is an X-ray diffraction chart of zinc-containing zirconia nanoparticles. 図4は、セリウム含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 4 is an X-ray diffraction chart of cerium-containing zirconia nanoparticles. 図5は、インジウム含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 5 is an X-ray diffraction chart of indium-containing zirconia nanoparticles. 図6は、ビスマス含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 6 is an X-ray diffraction chart of bismuth-containing zirconia nanoparticles. 図7は、鉄含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 7 is an X-ray diffraction chart of iron-containing zirconia nanoparticles. 図8Aは、ユウロピウム含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 8A is an X-ray diffraction chart of europium-containing zirconia nanoparticles. 図8Bは、ユウロピウム含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 8B is an X-ray diffraction chart of europium-containing zirconia nanoparticles. 図8Cは、ユウロピウム含有ジルコニアナノ粒子のX線回折チャートである。FIG. 8C is an X-ray diffraction chart of europium-containing zirconia nanoparticles.

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子(ジルコニアナノ粒子)は、炭素数が3以上であるカルボン酸で被覆されているため、分散性が良好(溶媒や樹脂といった有機媒体に対する分散性を含む)である。また、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子を焼成して得られるセラミックス材料は粒子サイズが均一であるため透光性、靱性、強度等のセラミックス特性が良好である。   Since the zirconium oxide nanoparticles (zirconia nanoparticles) of the present invention are coated with a carboxylic acid having 3 or more carbon atoms, the dispersibility is good (including dispersibility in organic media such as solvents and resins). In addition, since the ceramic material obtained by firing the zirconium oxide nanoparticles of the present invention has a uniform particle size, the ceramic properties such as translucency, toughness and strength are good.

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆するカルボン酸(以下、第1のカルボン酸と呼ぶ)は、炭素数が3以上であり、好ましくは4以上、より好ましくは5以上である。炭素数の上限は特に限定されないが、例えば22以下であり、好ましくは20以下、より好ましくは18以下である。第1のカルボン酸は、1級カルボン酸、2級カルボン酸、3級カルボン酸のいずれであっても良い。   The carboxylic acid covering the zirconium oxide nanoparticles of the present invention (hereinafter referred to as the first carboxylic acid) has 3 or more carbon atoms, preferably 4 or more, more preferably 5 or more. Although the upper limit of carbon number is not specifically limited, For example, it is 22 or less, Preferably it is 20 or less, More preferably, it is 18 or less. The first carboxylic acid may be any of primary carboxylic acid, secondary carboxylic acid, and tertiary carboxylic acid.

1級カルボン酸としては、直鎖状1級カルボン酸、分岐状1級カルボン酸(すなわち、α位以外の炭素原子が枝分かれしたカルボン酸)が挙げられ、中でも炭素数が4以上(より好ましくは5以上、更に好ましくは8以上)20以下の直鎖状カルボン酸、α位以外の炭素原子が枝分かれしたカルボン酸が好ましい。炭素数が4以上20以下の直鎖状カルボン酸は、直鎖状飽和脂肪族カルボン酸であることが好ましく、具体的には、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、カプリル酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、テトラデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸などが挙げられ、好ましくはカプリル酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノール酸である。α位以外の炭素原子が枝分かれしたカルボン酸とは、すなわち炭化水素基にカルボキシル基が結合したカルボン酸であって、前記炭化水素基のα位以外の炭素原子が枝分かれしたカルボン酸を意味する。このようなカルボン酸の炭素数は4〜20が好ましく、より好ましくは5〜18であり、例えばイソ吉草酸、3,3−ジメチル酪酸、3−メチル吉草酸、イソノナン酸、4−メチル吉草酸、4−メチル−n−オクタン酸、ナフテン酸などが挙げられる。   Examples of the primary carboxylic acid include linear primary carboxylic acid and branched primary carboxylic acid (that is, carboxylic acid in which carbon atoms other than α-position are branched), and among them, the number of carbon atoms is 4 or more (more preferably 5 or more, more preferably 8 or more) 20 or less linear carboxylic acid, and carboxylic acid in which carbon atoms other than α-position are branched are preferable. The linear carboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms is preferably a linear saturated aliphatic carboxylic acid, specifically, butyric acid, valeric acid, hexanoic acid, heptanoic acid, caprylic acid, nonanoic acid. , Decanoic acid, lauric acid, tetradecanoic acid, stearic acid, oleic acid, ricinoleic acid and the like, preferably caprylic acid, lauric acid, stearic acid, oleic acid, ricinoleic acid. The carboxylic acid having a branched carbon atom other than the α-position means a carboxylic acid having a carboxyl group bonded to a hydrocarbon group and having a branched carbon atom other than the α-position of the hydrocarbon group. Such carboxylic acid preferably has 4 to 20 carbon atoms, more preferably 5 to 18 carbon atoms, such as isovaleric acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 3-methylvaleric acid, isononanoic acid, 4-methylvaleric acid. 4-methyl-n-octanoic acid, naphthenic acid and the like.

2級カルボン酸としては、炭素数4〜20の2級カルボン酸が好ましく、炭素数5〜18の2級カルボン酸がより好ましく、具体的にはイソ酪酸、2−メチル酪酸、2−エチル酪酸、2−エチルヘキサン酸、2−メチル吉草酸、2−メチルヘキサン酸、2−メチルヘプタン酸、2−プロピル酪酸、2−ヘキシル吉草酸、2−ヘキシルデカン酸、2−ヘプチルウンデカン酸、2−メチルヘキサデカン酸、4−メチルシクロヘキサンカルボン酸などが挙げられる。中でも、2−エチルヘキサン酸、2−ヘキシルデカン酸の1種以上であることが好ましく、2−エチルヘキサン酸が特に好ましい。   The secondary carboxylic acid is preferably a secondary carboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms, more preferably a secondary carboxylic acid having 5 to 18 carbon atoms, specifically isobutyric acid, 2-methylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid. 2-ethylhexanoic acid, 2-methylvaleric acid, 2-methylhexanoic acid, 2-methylheptanoic acid, 2-propylbutyric acid, 2-hexylvaleric acid, 2-hexyldecanoic acid, 2-heptylundecanoic acid, 2-methyl Examples include hexadecanoic acid and 4-methylcyclohexanecarboxylic acid. Among these, at least one of 2-ethylhexanoic acid and 2-hexyldecanoic acid is preferable, and 2-ethylhexanoic acid is particularly preferable.

3級カルボン酸としては、炭素数5〜20の3級カルボン酸が好ましく、具体的にはピバル酸、2,2−ジメチル酪酸、2,2−ジメチル吉草酸、2,2−ジメチルヘキサン酸、2,2−ジメチルヘプタン酸、ネオデカン酸などが挙げられる。   As the tertiary carboxylic acid, a tertiary carboxylic acid having 5 to 20 carbon atoms is preferable. Specifically, pivalic acid, 2,2-dimethylbutyric acid, 2,2-dimethylvaleric acid, 2,2-dimethylhexanoic acid, Examples include 2,2-dimethylheptanoic acid and neodecanoic acid.

第1のカルボン酸としては、1級カルボン酸及び2級カルボン酸の1種以上が好ましく、α位以外の炭素原子が枝分かれしたカルボン酸、炭素数4〜20の直鎖状カルボン酸、及び2級カルボン酸の1種以上であることが好ましい。このうち、第1のカルボン酸としては、α位以外の炭素原子が枝分かれしたカルボン酸及び2級カルボン酸の少なくとも1種が好ましく、より好ましくは2級カルボン酸である。   As the first carboxylic acid, one or more of a primary carboxylic acid and a secondary carboxylic acid are preferable, a carboxylic acid having a branched carbon atom other than the α-position, a linear carboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms, and 2 It is preferable that it is 1 or more types of secondary carboxylic acid. Of these, the first carboxylic acid is preferably at least one of a carboxylic acid having a branched carbon atom other than the α-position and a secondary carboxylic acid, more preferably a secondary carboxylic acid.

第1のカルボン酸の量は、第1のカルボン酸で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子に対して、例えば5〜40質量%(好ましくは8〜35質量%であり、より好ましくは10〜30質量%)である。本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子が、後述する第1のカルボン酸以外の有機酸で更に被覆される場合には、第1のカルボン酸と、第1のカルボン酸以外の有機酸の合計量が前述の範囲となれば良い。   The amount of the first carboxylic acid is, for example, 5 to 40% by mass (preferably 8 to 35% by mass, more preferably 10 to 30% by mass) based on the zirconium oxide nanoparticles coated with the first carboxylic acid. %). When the zirconium oxide nanoparticles of the present invention are further coated with an organic acid other than the first carboxylic acid described later, the total amount of the first carboxylic acid and the organic acid other than the first carboxylic acid is as described above. If it is in the range of

なお、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子が第1のカルボン酸で被覆されているとは、第1のカルボン酸が酸化ジルコニウムナノ粒子に化学的に結合した状態及び物理的に結合した状態のいずれをも含む意味であり、第1のカルボン酸及び/又は第1のカルボン酸由来のカルボキシレートで被覆されていることを意味する。   Note that the zirconium oxide nanoparticles of the present invention are coated with the first carboxylic acid means that the first carboxylic acid is chemically bonded to the zirconium oxide nanoparticles or physically bonded. Meaning that it is coated with the first carboxylic acid and / or the carboxylate derived from the first carboxylic acid.

本発明では、酸化ジルコニウムナノ粒子が上記した第1のカルボン酸で被覆されていると共に、La、Ce、Eu、Fe、Co、Sn、Zn、In、Bi、Mn、Ni及びCuよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素(以下、これらをまとめて「第2の金属」と呼ぶ場合がある)を含んでいる。但し、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子は、イットリウムは含んでいない。第2の金属の合計含有量は、第2の金属とジルコニウムの合計含有量に対する割合で0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、また40質量%以下が好ましく、より好ましくは30質量%以下であり、更に好ましくは20質量%以下であり、一層好ましくは15質量%以下である。   In the present invention, the zirconium oxide nanoparticles are coated with the first carboxylic acid described above, and from the group consisting of La, Ce, Eu, Fe, Co, Sn, Zn, In, Bi, Mn, Ni, and Cu. It contains at least one selected metal element (hereinafter, these may be collectively referred to as “second metal”). However, the zirconium oxide nanoparticles of the present invention do not contain yttrium. The total content of the second metal is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and more preferably 40% by mass or less, in terms of the ratio to the total content of the second metal and zirconium. Is 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 15% by mass or less.

より詳細には、Laの含有量は、Laとジルコニウムの合計に対して0.1質量%以上が好ましく、より好ましくは1質量%以上であり、また40質量%以下が好ましく、より好ましくは30質量%以下であり、更に好ましくは20質量%以下であり、一層好ましくは15質量%以下である。
Ceの含有量は、Ceとジルコニウムの合計に対して0.1質量%以上が好ましく、より好ましくは1質量%以上であり、また40質量%以下が好ましく、より好ましくは30質量%以下であり、更に好ましくは20質量%以下であり、一層好ましくは15質量%以下である。
Euの含有量は、Euとジルコニウムの合計に対して、0.1〜40質量%が好ましく、より好ましくは1〜30質量%である。
Feの含有量は、Feとジルコニウムの合計に対して0.1〜15質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%である。
Coの含有量は、Coとジルコニウムの合計に対して0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは1〜15質量%である。
Snの含有量は、Snとジルコニウムの合計に対して0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは1〜15質量%である。
Znの含有量は、Znとジルコニウムの合計に対して0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは1〜15質量%である。
Inの含有量は、Inとジルコニウムの合計に対して0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは1〜15質量%である。
Biの含有量は、Biとジルコニウムの合計に対して0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは1〜15質量%である。
Mnの含有量は、Mnとジルコニウムの合計に対して0.1〜15質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%である。
Niの含有量は、Niとジルコニウムの合計に対して0.1〜15質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%である。
Cuの含有量は、Cuとジルコニウムの合計に対して0.1〜15質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%である。
More specifically, the content of La is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably 30%, based on the total of La and zirconium. It is not more than mass%, more preferably not more than 20 mass%, and still more preferably not more than 15 mass%.
The Ce content is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, based on the total of Ce and zirconium. More preferably, it is 20 mass% or less, More preferably, it is 15 mass% or less.
The content of Eu is preferably 0.1 to 40% by mass, more preferably 1 to 30% by mass with respect to the total of Eu and zirconium.
The content of Fe is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the total of Fe and zirconium.
The content of Co is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass with respect to the total of Co and zirconium.
The content of Sn is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass with respect to the total of Sn and zirconium.
The content of Zn is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass with respect to the total of Zn and zirconium.
The content of In is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass with respect to the total of In and zirconium.
The content of Bi is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass with respect to the total of Bi and zirconium.
The content of Mn is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the total of Mn and zirconium.
The content of Ni is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the total of Ni and zirconium.
The content of Cu is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the total of Cu and zirconium.

本発明における第2の金属は、酸化ジルコニウムナノ粒子中で、ジルコニウムと第2の金属との複合酸化物として存在する。この第2の金属のうち、特にランタン、セリウム、ユウロピウム及びインジウムについては、後述する焼成後においても、ジルコニウムと第2の金属(この場合、ランタン、セリウム、ユウロピウム又はインジウム)との複合酸化物として存在し、正方晶や立方晶の酸化ジルコニウムを安定化する効果を有する。特に第2の金属の含有量が10質量%以下程度含まれている場合は、複合酸化物が正方晶として安定化し、10質量%を超えて含まれている場合には、複合酸化物が立方晶として安定化する傾向がある。   The second metal in the present invention exists as a complex oxide of zirconium and the second metal in the zirconium oxide nanoparticles. Among these second metals, in particular, lanthanum, cerium, europium and indium are complex oxides of zirconium and the second metal (in this case, lanthanum, cerium, europium or indium) even after firing described later. It exists and has the effect of stabilizing tetragonal or cubic zirconium oxide. In particular, when the content of the second metal is about 10% by mass or less, the composite oxide is stabilized as a tetragonal crystal, and when the content exceeds 10% by mass, the composite oxide is cubic. There is a tendency to stabilize as crystals.

なお、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子に含まれるジルコニウムの割合は、ジルコニウムナノ粒子に含まれる全金属元素の合計に対して、例えば50質量%以上であり、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは73質量%以上であり、特に好ましくは75質量%以上である。また、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子に含まれる金属元素として、上記したLa、Ce、Eu、Fe、Co、Sn、Zn、In、Bi、Mn、Ni及びCu以外の他の金属元素が含まれていても良く(但し、イットリウムは含まない)、このような他の金属元素は通常、周期表3族以降の金属元素である。他の金属元素の合計量は、ジルコニウムナノ粒子に含まれる全金属元素の合計に対して、例えば5質量%以下であり、より好ましくは2質量%以下であり、0質量%であっても良い。   The proportion of zirconium contained in the zirconium oxide nanoparticles of the present invention is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably, based on the total of all metal elements contained in the zirconium nanoparticles. It is 70 mass% or more, More preferably, it is 73 mass% or more, Most preferably, it is 75 mass% or more. Further, as the metal element contained in the zirconium oxide nanoparticles of the present invention, other metal elements other than La, Ce, Eu, Fe, Co, Sn, Zn, In, Bi, Mn, Ni and Cu described above are included. (However, yttrium is not included.) Such other metal element is usually a metal element of Group 3 or later of the periodic table. The total amount of other metal elements is, for example, 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, or 0% by mass with respect to the total of all metal elements contained in the zirconium nanoparticles. .

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子の結晶構造は、立方晶、正方晶、単斜晶の1種以上であることが好ましい。   The crystal structure of the zirconium oxide nanoparticles of the present invention is preferably at least one of cubic, tetragonal and monoclinic.

酸化ジルコニウムナノ粒子の形状としては球状、粒状、楕円球状、立方体状、直方体状、ピラミッド状、針状、柱状、棒状、筒状、りん片状、板状、薄片状等が挙げられる。溶媒等への分散性や焼結した後の物理的強度を考慮すると、前記形状としては、球状、粒状、柱状等が好ましい。   Examples of the shape of the zirconium oxide nanoparticles include a spherical shape, a granular shape, an elliptical spherical shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, a pyramid shape, a needle shape, a column shape, a rod shape, a cylindrical shape, a flake shape, a plate shape, and a flake shape. Considering the dispersibility in a solvent and the physical strength after sintering, the shape is preferably spherical, granular, columnar or the like.

X線回折解析により算出される酸化ジルコニウムナノ粒子の結晶子径は、30nm以下であることが好ましい。このようにすることによって、酸化ジルコニウムナノ粒子を含有する組成物の透明率を向上できる。また、当該粒子を焼成温度の低減、焼成体の透明性向上なども合わせて期待できる。該結晶子径は、より好ましくは20nm以下であり、さらに好ましくは15nm以下である。該結晶子径の下限は、通常1nm程度である。   The crystallite size of the zirconium oxide nanoparticles calculated by X-ray diffraction analysis is preferably 30 nm or less. By doing in this way, the transparency of the composition containing a zirconium oxide nanoparticle can be improved. In addition, the particles can be expected to reduce the firing temperature and improve the transparency of the fired body. The crystallite diameter is more preferably 20 nm or less, and further preferably 15 nm or less. The lower limit of the crystallite diameter is usually about 1 nm.

酸化ジルコニウムナノ粒子の粒子径は、各種電子顕微鏡によって得られた画像を処理することによって得られる平均粒子径によっても評価でき、該平均粒子径(平均一次粒子径)は、50nm以下が好ましい。このようにすることによって、酸化ジルコニウムナノ粒子を含有する組成物の透明率を向上できる。平均一次粒子径は、より好ましくは30nm以下であり、さらに好ましくは20nm以下である。平均一次粒子径の下限は、通常1nm程度(特に5nm程度)である。   The particle diameter of the zirconium oxide nanoparticles can be evaluated by an average particle diameter obtained by processing images obtained by various electron microscopes, and the average particle diameter (average primary particle diameter) is preferably 50 nm or less. By doing in this way, the transparency of the composition containing a zirconium oxide nanoparticle can be improved. The average primary particle diameter is more preferably 30 nm or less, and further preferably 20 nm or less. The lower limit of the average primary particle size is usually about 1 nm (particularly about 5 nm).

前記平均粒子径は、酸化ジルコニウムナノ粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)、電界放射型透過電子顕微鏡(FE−TEM)、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)などで拡大し、無作為に100個の粒子を選択してその長軸方向の長さを測定し、その算術平均を求めることで決定できる。   The average particle size is randomly increased by expanding the zirconium oxide nanoparticles with a transmission electron microscope (TEM), a field emission transmission electron microscope (FE-TEM), a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and the like. It can be determined by selecting 100 particles, measuring the length in the major axis direction, and calculating the arithmetic average thereof.

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子は、水熱合成反応後に得られた前記第1のカルボン酸で被覆されたものを、更に常温もしくは加熱して表面処理を行うことによって第1のカルボン酸以外の有機酸、シランカップリング剤、界面活性剤及び有機リン化合物等で表面修飾されていてもよい。最初に得られたナノ粒子に再度表面処理を施すことにより、他の物質との混合性、成型性等を制御することが可能となり、様々な用途へ応用することができるようになる。好ましい有機酸、シランカップリング剤、界面活性剤及び有機リン化合物について、以下に説明する。   The zirconium oxide nanoparticles of the present invention are obtained by coating the first carboxylic acid obtained after the hydrothermal synthesis reaction with an organic material other than the first carboxylic acid by subjecting the surface treatment to room temperature or heating. The surface may be modified with an acid, a silane coupling agent, a surfactant, an organic phosphorus compound, or the like. By subjecting the first obtained nanoparticles to surface treatment again, it becomes possible to control the mixing property with other substances, the moldability, etc., and it can be applied to various uses. Preferred organic acids, silane coupling agents, surfactants and organophosphorus compounds are described below.

<有機酸>
有機酸としては、第1のカルボン酸以外の、カルボキシル基を有するカルボン酸化合物が好ましく用いられる。カルボン酸化合物は酸化ジルコニウムナノ粒子に化学結合するか、或いは水素原子やカチオン性原子と共にカルボン酸やその塩を形成して酸化ジルコニウムナノ粒子に付着するため、本発明において「被覆」とは、カルボン酸化合物が酸化ジルコニウムに化学的に結合した状態、カルボン酸化合物が酸化ジルコニウムに物理的に付着した状態の両方を包含する。
<Organic acid>
As the organic acid, a carboxylic acid compound having a carboxyl group other than the first carboxylic acid is preferably used. Since the carboxylic acid compound is chemically bonded to the zirconium oxide nanoparticles or forms a carboxylic acid or a salt thereof together with a hydrogen atom or a cationic atom and adheres to the zirconium oxide nanoparticles, the term “coating” in the present invention refers to a carboxylic acid compound. It includes both the state in which the acid compound is chemically bonded to zirconium oxide and the state in which the carboxylic acid compound is physically attached to zirconium oxide.

第1のカルボン酸以外の、カルボキシル基を有するカルボン酸化合物としては、溶媒への分散性や、酸化ジルコニウムナノ粒子以外の材料の性質で自由に選択可能であるが、(メタ)アクリル酸類、エステル基、エーテル基、水酸基、アミノ基、アミド基、チオエステル基、チオエーテル基、カーボネート基、ウレタン基、およびウレア基からなる群より選ばれる1以上の置換基を有するカルボン酸、炭素数4〜20の直鎖状カルボン酸、分枝鎖状カルボン酸、環状カルボン酸又は芳香族カルボン酸等の1つ以上(好ましくは1つ)のカルボン酸基を有する炭化水素類が好ましく採用される。   The carboxylic acid compound having a carboxyl group other than the first carboxylic acid can be freely selected depending on the dispersibility in the solvent and the properties of the material other than the zirconium oxide nanoparticles, but (meth) acrylic acids and esters A carboxylic acid having at least one substituent selected from the group consisting of a group, an ether group, a hydroxyl group, an amino group, an amide group, a thioester group, a thioether group, a carbonate group, a urethane group, and a urea group; Hydrocarbons having one or more (preferably one) carboxylic acid groups such as linear carboxylic acid, branched carboxylic acid, cyclic carboxylic acid or aromatic carboxylic acid are preferably employed.

このようなカルボン酸化合物を具体的に例示すると、(メタ)アクリル酸類(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、3−アクリロイルオキシプロピオン酸等の(メタ)アクリロイロキシC1-6アルキルカルボン酸等);C3-9脂肪族ジカルボン酸の(メタ)アクリロイロキシC1-6アルキルアルコールによるハーフエステル類(例えば、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸等)、C5-10脂環式ジカルボン酸の(メタ)アクリロイロキシC1-6アルキルアルコールによるハーフエステル類(例えば、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸等)、C8-14芳香族ジカルボン酸の(メタ)アクリロイロキシC1-6アルキルアルコールによるハーフエステル類(例えば、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、2−メタクリロイロキシエチルフタル酸等)等のエステル基を有するカルボン酸;ピバリン酸、2,2−ジメチル酪酸、2,2−ジメチル吉草酸、2,2−ジエチル酪酸、ネオデカン酸等の分枝鎖状カルボン酸;ナフテン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の環状カルボン酸;エーテル基を含有するカルボン酸(メトキシ酢酸、エトキシ酢酸等);水酸基を含有するカルボン酸(乳酸、ヒドロキシプロピオン酸等)、アミノ基を有するカルボン酸(グリシン、アラニン、システイン等のアミノ酸類等)等が挙げられる。 Specific examples of such carboxylic acid compounds include (meth) acrylic acids (for example, (meth) acryloyloxy C 1-6 alkyl carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, 3-acryloyloxypropionic acid, etc.); C Half esters of 3-9 aliphatic dicarboxylic acid with (meth) acryloyloxy C 1-6 alkyl alcohol (for example, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, 2-methacryloyloxyethyl succinic acid, etc.), C 5-10 fatty acid Half esters of cyclic dicarboxylic acid with (meth) acryloyloxy C 1-6 alkyl alcohol (for example, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, etc.), C 8-14 aromatic dicarboxylic acids (meth) acryloyloxy C 1-6 half by alkyl alcohol Carboxylic acids having ester groups such as stealth (for example, 2-acryloyloxyethylphthalic acid, 2-methacryloyloxyethylphthalic acid, etc.); pivalic acid, 2,2-dimethylbutyric acid, 2,2-dimethylvaleric acid Branched carboxylic acids such as 2,2-diethylbutyric acid and neodecanoic acid; cyclic carboxylic acids such as naphthenic acid and cyclohexanedicarboxylic acid; carboxylic acids containing ether groups (methoxyacetic acid, ethoxyacetic acid, etc.); containing hydroxyl groups Carboxylic acids (such as lactic acid and hydroxypropionic acid), carboxylic acids having an amino group (such as amino acids such as glycine, alanine, and cysteine).

<シランカップリング剤>
シランカップリング剤としては、加水分解性基−Si−OR1(なお、R1はメチル基又はエチル基)を有する化合物が好ましい。このようなシランカップリング剤としては、官能基を有するシランカップリング剤や、アルコキシシラン等が例示できる。
<Silane coupling agent>
As the silane coupling agent, a compound having a hydrolyzable group —Si—OR 1 (where R 1 is a methyl group or an ethyl group) is preferable. As such a silane coupling agent, a silane coupling agent having a functional group, an alkoxysilane, and the like can be exemplified.

官能基を有するシランカップリング剤としては、下記式(1):
[X−(CH2m4-n−Si−(OR1n …(1)
(式中、Xは官能基、R1は前記に同じ、mは0〜4の整数、nは1〜3の整数を表す。)で表されるシランカップリング剤が挙げられる。
As a silane coupling agent having a functional group, the following formula (1):
[X- (CH 2) m] 4-n -Si- (OR 1) n ... (1)
(Wherein, X is a functional group, R 1 is the same as described above, m is an integer of 0 to 4, and n is an integer of 1 to 3).

Xとしては、ビニル基、アミノ基、(メタ)アクリロキシ基、メルカプト基、グリシドキシ基等が挙げられる。シランカップリング剤を具体的に例示すると、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等の官能基Xがビニル基であるシランカップリング剤;3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン等の官能基Xがアミノ基であるシランカップリング剤;3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン等の官能基Xが(メタ)アクリロキシ基であるシランカップリング剤;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等の官能基Xがメルカプト基であるシランカップリング剤;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等の官能基Xがグリシドキシ基であるシランカップリング剤;等が挙げられる。   Examples of X include a vinyl group, an amino group, a (meth) acryloxy group, a mercapto group, and a glycidoxy group. Specific examples of the silane coupling agent include, for example, a silane coupling agent having a vinyl functional group X such as vinyltrimethoxysilane and vinyltriethoxysilane; 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltri Silane coupling in which the functional group X is an amino group such as ethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyltrimethoxysilane Agent: Functionality such as 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane Group X is (meta Silane coupling agent which is acryloxy group; Silane coupling agent whose functional group X is mercapto group such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane; 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl Functional groups X such as trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane And a silane coupling agent which is a glycidoxy group.

また、アルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等のアルキル基がアルコキシシランのケイ素原子に直接結合しているアルキル基含有アルコキシシラン;フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン等の芳香環がアルコキシシランのケイ素原子に直接結合しているアリール基含有アルコキシシラン;等が挙げられる。   Examples of the alkoxysilane include methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxy. Alkyl group-containing alkoxysilane in which an alkyl group such as silane is directly bonded to the silicon atom of alkoxysilane; an aromatic ring such as phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, etc. directly on the silicon atom of alkoxysilane And aryl group-containing alkoxysilanes bonded to each other.

シランカップリング剤としては、中でも官能基Xが(メタ)アクリロキシ基であるシランカップリング剤及びアルキル基含有アルコキシシランが好ましく、特に好ましくは、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランである。   As the silane coupling agent, a silane coupling agent in which the functional group X is a (meth) acryloxy group and an alkyl group-containing alkoxysilane are preferable, and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane and 3-methacryloxypropyl are particularly preferable. Trimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, and decyltrimethoxysilane.

前記シランカップリング剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シランカップリング剤の量(被覆量)は、酸化ジルコニウムナノ粒子全体100質量部に対して、0.1質量部以上、30質量部以下が好ましい。   The silane coupling agent may be used alone or in combination of two or more. The amount of silane coupling agent (covering amount) is preferably 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the entire zirconium oxide nanoparticles.

<界面活性剤>
界面活性剤は、組成物の透明性や分散性を向上させることが可能となる。さらに組成物の低粘度化を達成することもできる。界面活性剤としては、陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤等のイオン性界面活性剤、あるいは非イオン系界面活性剤が好適に用いられ、陰イオン系界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム等の脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、脂肪酸エステルスルフォン酸ナトリウム等の脂肪酸系、アルキルリン酸エステルナトリウム等のリン酸系、アルファオレインスルフォン酸ナトリウム等のオレフィン系、アルキル硫酸ナトリウム等のアルコール系、アルキルベンゼン系等が、陽イオン系界面活性剤としては、例えば、塩化アルキルメチルアンモニウム、塩化アルキルジメチルアンモニウム、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム等が、両性イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルアミノカルボン酸塩等のカルボン酸系、フォスフォベタイン等のリン酸エステル系が、非イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の脂肪酸系、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられる。界面活性剤は、組成物の全成分100質量%に対して、0.1質量%以上5質量%以下添加すると良い。
<Surfactant>
The surfactant can improve the transparency and dispersibility of the composition. Furthermore, the viscosity of the composition can be reduced. As the surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, an ionic surfactant such as an amphoteric surfactant, or a nonionic surfactant is preferably used. Examples of the activator include fatty acid sodium such as sodium oleate, sodium stearate and sodium laurate, fatty acid potassium such as fatty acid potassium and sodium fatty acid ester sulfonate, phosphoric acid such as sodium alkyl phosphate ester, and alpha olein sulfone. Examples of cation surfactants include olefins such as sodium acid, alcohols such as sodium alkyl sulfate, and alkylbenzenes. Examples of the cationic surfactant include alkyl methyl ammonium chloride, alkyl dimethyl ammonium chloride, alkyl trimethyl ammonium chloride, and alkyl dichloride. Examples of the zwitterionic ammonium include zwitterionic surfactants such as carboxylic acid-based surfactants such as alkylaminocarboxylates, and phosphoric ester-based surfactants such as phosphobetaine. Examples include fatty acid series such as oxyethylene laurin fatty acid ester and polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkylphenyl ether, and fatty acid alkanolamide. The surfactant is preferably added in an amount of 0.1% by mass to 5% by mass with respect to 100% by mass of all components of the composition.

<有機リン化合物>
有機リン化合物としては、例えば、下記式:
<Organic phosphorus compounds>
As an organic phosphorus compound, for example, the following formula:

Figure 2017214277
Figure 2017214277

(上記式中、p1、p2は、それぞれ1〜100が好ましく、より好ましくは1〜50であり、更に好ましくは1〜30であり、特に好ましくは4〜15である。またp1+p2は、1〜100が好ましく、より好ましくは1〜50であり、更に好ましくは1〜30である。)で表されるリン酸モノエステル、及びこれらと同じ置換基を有するリン酸ジエステルが挙げられる。 (In the above formula, each of p 1 and p 2 is preferably 1 to 100, more preferably 1 to 50, still more preferably 1 to 30, particularly preferably 4 to 15. Moreover, p 1 + p 2 is preferably 1 to 100, more preferably 1 to 50, and still more preferably 1 to 30), and phosphoric acid diesters having the same substituents. It is done.

また下記式:   Also the following formula:

Figure 2017214277
Figure 2017214277

[上記式中、aは1又は2であり、Aが下記式で表される置換基群: [In the above formula, a is 1 or 2, and A is a substituent group represented by the following formula:

Figure 2017214277
Figure 2017214277

(上記式中、p1、p2、p5は、それぞれ1〜100が好ましく、より好ましくは1〜50であり、更に好ましくは1〜30であり、より好ましくは4〜15である。またp1+p2+p5は、1〜100が好ましく、より好ましくは1〜50であり、更に好ましくは1〜30である。r、r2は1〜100が好ましく、より好ましくは1〜50であり、更に好ましくは1〜20である。R4は炭素数1〜18の2価の炭化水素基、又は、炭素数6〜30の2価の芳香族含有炭化水素基。*はリン原子との結合部位を示す。)より選択される少なくとも1つ]で表されるリン酸モノエステル又はリン酸ジエステル等の化合物や、下記式: (In the above formula, each of p 1 , p 2 and p 5 is preferably 1 to 100, more preferably 1 to 50, still more preferably 1 to 30, more preferably 4 to 15.) p 1 + p 2 + p 5 is preferably 1 to 100, more preferably 1 to 50, still more preferably 1 to 30. r and r 2 are preferably 1 to 100, more preferably 1 to 50. More preferably 1 to 20. R 4 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms or a divalent aromatic-containing hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, where * is a phosphorus atom Or at least one selected from the group consisting of a phosphoric acid monoester and a phosphoric acid diester, and the following formula:

Figure 2017214277
Figure 2017214277

[上記式中、aは1又は2であり、Aが下記式で表される置換基群: [In the above formula, a is 1 or 2, and A is a substituent group represented by the following formula:

Figure 2017214277
Figure 2017214277

(上記式中、p1は1〜100が好ましく、より好ましくは1〜50であり、更に好ましくは1〜30である。)より選択される少なくとも1つ]で表される化合物(例えば、下記式: (Wherein p 1 is preferably 1 to 100, more preferably 1 to 50, and still more preferably 1 to 30). formula:

Figure 2017214277
Figure 2017214277

(上記式中、p1は1〜100が好ましく、より好ましくは1〜50であり、更に好ましくは1〜30である。)で表される化合物)や、下記式: (Wherein p 1 is preferably 1 to 100, more preferably 1 to 50, and still more preferably 1 to 30), or the following formula:

Figure 2017214277
Figure 2017214277

で表される各種リン酸化合物又はリン酸エステルが例示できる。 The various phosphoric acid compounds or phosphate ester represented by these can be illustrated.

なお本発明では、リン酸モノエステル、リン酸ジエステルなどのように構造が異なる2種以上の有機リン化合物又はその塩を、それぞれ単独で、またはこれらを組み合わせて使用してもよい。   In the present invention, two or more organic phosphorus compounds having different structures such as phosphoric acid monoesters and phosphoric acid diesters or salts thereof may be used alone or in combination.

前述した有機リン化合物としては、例えば、ニューコール1000−FCP(日本乳化剤社製)、アントックスEHD−400(日本乳化剤社製)、Phoslexシリーズ(SC有機化学社製)、ライトアクリレートP−1A(共栄社化学社製)、ライトアクリレートP−1M(共栄社化学社製)、TEGO(登録商標) Dispers651、655、656(エボニック社製)、DISPERBYK−110、111(ビックケミー・ジャパン社製)、KAYAMERPM−2、KAYAMERPM−21(日本化薬社製)等の市販のリン酸エステルを適宜用いることができる。   Examples of the organophosphorus compounds described above include Newcol 1000-FCP (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), Antox EHD-400 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), Phoslex series (manufactured by SC Organic Chemical Co., Ltd.), light acrylate P-1A Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Light Acrylate P-1M (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), TEGO (registered trademark) Dispers 651, 655, 656 (Evonik Co., Ltd.), DISPERBYK-110, 111 (Bicchemy Japan Co., Ltd.), KAYAMERPM-2 Commercially available phosphate esters such as KAYAMERPM-21 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) can be used as appropriate.

有機リン化合物の量は、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子含有組成物100質量部に対して0.5〜10質量部程度である。   The amount of the organic phosphorus compound is about 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the zirconium oxide nanoparticle-containing composition of the present invention.

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子は、ジルコニウム成分と、第2の金属成分と、第1のカルボン酸成分とを水熱反応することによって、第1のカルボン酸で被覆され、第2の金属元素を含む酸化ジルコニウムナノ粒子を得ることができる。前記ジルコニウム成分としては、第1のカルボン酸と、ジルコニウム又はジルコニウム含有化合物とから構成(好ましくは結合体)されるジルコニウム原料物質を用いることができ、このようなジルコニウム原料物質は第1のカルボン酸成分とも言える。また、第2の金属成分としては、第1のカルボン酸と、第2の金属又は第2の金属含有化合物とから構成(好ましくは結合体)される第2の金属の原料物質を用いることができ、このような第2の金属の原料物質は第1のカルボン酸成分とも言える。この時、前記ジルコニウム成分と第2の金属成分に含まれる第1のカルボン酸は同一であってもよいし異なっていてもよく、複数種類を用いることもできる。   The zirconium oxide nanoparticles of the present invention are coated with the first carboxylic acid by hydrothermal reaction of the zirconium component, the second metal component, and the first carboxylic acid component. Zirconium oxide nanoparticles can be obtained. As the zirconium component, a zirconium raw material composed of (preferably combined) a first carboxylic acid and zirconium or a zirconium-containing compound can be used. Such a zirconium raw material is a first carboxylic acid. It can also be said to be an ingredient. In addition, as the second metal component, it is possible to use a source material of a second metal composed of a first carboxylic acid and a second metal or a second metal-containing compound (preferably a conjugate). Such a second metal source material can also be said to be the first carboxylic acid component. At this time, the first carboxylic acid contained in the zirconium component and the second metal component may be the same or different, and a plurality of types may be used.

ジルコニウム原料物質として、具体的には、(i)第1のカルボン酸と酸化ジルコニウム前駆体との塩、(ii)第1のカルボン酸のジルコニウム塩、および(iii)第1のカルボン酸及び酸化ジルコニウム前駆体、から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。   Specific examples of the zirconium raw material include (i) a salt of a first carboxylic acid and a zirconium oxide precursor, (ii) a zirconium salt of the first carboxylic acid, and (iii) a first carboxylic acid and an oxidation. Examples thereof include at least one selected from zirconium precursors.

前記した酸化ジルコニウム前駆体としては、例えばジルコニウムの水酸化物、塩化物、オキシ塩化物、酢酸塩、オキシ酢酸物、オキシ硝酸物、硫酸塩、炭酸塩、アルコキシド等が含まれる。すなわち、水酸化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、オキシ酢酸ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、およびテトラブトキシジルコニウム等のジルコニウムアルコキシド等である。   Examples of the zirconium oxide precursor include zirconium hydroxide, chloride, oxychloride, acetate, oxyacetate, oxynitrate, sulfate, carbonate, alkoxide and the like. That is, zirconium alkoxides such as zirconium hydroxide, zirconium chloride, zirconium oxychloride, zirconium acetate, zirconium oxyacetate, zirconium oxynitrate, zirconium sulfate, zirconium carbonate, and tetrabutoxyzirconium.

以下、前記酸化ジルコニウム前駆体として、ジルコニウムのオキシ塩化物等の塩化物やオキシ硝酸物等の硝酸塩等の、水溶性で腐食性の高い酸化ジルコニウム前駆体を原料として用いるときに好適である前記(i)の場合について、詳述する。尚、塩とは、カルボン酸と酸化ジルコニウム前駆体との量論比で構成される単種類の化合物だけでなく、複合塩や、未反応のカルボン酸又は酸化ジルコニウム前駆体が存在する組成物であってもよい。   Hereinafter, as the zirconium oxide precursor, a zirconium oxide precursor such as oxychloride of zirconium and nitrates such as oxynitrate, which is suitable for use as a raw material, a zirconium oxide precursor that is highly water-soluble and corrosive is preferable ( The case of i) will be described in detail. The salt is not only a single compound composed of a stoichiometric ratio of carboxylic acid and zirconium oxide precursor, but also a composite salt or a composition containing an unreacted carboxylic acid or zirconium oxide precursor. There may be.

前記(i)において、第1のカルボン酸と酸化ジルコニウム前駆体との塩とは、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属により中和度が0.1〜0.8の範囲に中和された第1のカルボン酸由来のカルボン酸塩含有組成物と酸化ジルコニウム前駆体とを反応させて得られた、第1のカルボン酸とジルコニウムとの塩であることが好ましい。   In the above (i), the salt of the first carboxylic acid and the zirconium oxide precursor was neutralized with an alkali metal and / or alkaline earth metal in a range of 0.1 to 0.8. A salt of the first carboxylic acid and zirconium obtained by reacting the carboxylate-containing composition derived from the first carboxylic acid with the zirconium oxide precursor is preferable.

前記中和度は0.1〜0.8が好ましく、0.2〜0.7がより好ましい。0.1未満では第1のカルボン酸化合物の溶解性が低いために前記塩が十分に形成できないことがあり、また0.8を超えるとジルコニウムの水酸化物と推測される多量の白色沈殿が生成して被覆型酸化ジルコニウムナノ粒子の収率が低下する場合がある。前記カルボン酸塩含有組成物を得るために用いるアルカリ金属及びアルカリ土類金属はいずれであってもよいが、水溶性の高いカルボン酸塩を形成する金属が好ましく、アルカリ金属、特にナトリウム及びカリウムが好適である。   The neutralization degree is preferably 0.1 to 0.8, and more preferably 0.2 to 0.7. If it is less than 0.1, the first carboxylic acid compound has low solubility, so that the salt may not be sufficiently formed. If it exceeds 0.8, a large amount of white precipitate presumed to be a hydroxide of zirconium is formed. In some cases, the yield of the coated zirconium oxide nanoparticles decreases. The alkali metal and alkaline earth metal used to obtain the carboxylate-containing composition may be any, but a metal that forms a highly water-soluble carboxylate is preferable, and alkali metals, particularly sodium and potassium are preferred. Is preferred.

前記カルボン酸塩含有組成物と前記酸化ジルコニウム前駆体との割合は、酸化ジルコニウム前駆体1モルに対してカルボキシル基が1モル〜20モルであることが好ましく、1.2〜18モルがより好ましく、1.5〜15モルがさらに好ましい。前記カルボン酸塩含有組成物と前記酸化ジルコニウム前駆体とを反応させるには、水溶液同士又は水溶液と有機溶媒を混合させるのが好ましい。反応温度は水溶液を保持できる温度であれば特に問わないが、室温から100℃が好ましく、40℃〜80℃がより好ましい。   The ratio of the carboxylate-containing composition and the zirconium oxide precursor is preferably 1 mol to 20 mol, more preferably 1.2 to 18 mol of the carboxyl group with respect to 1 mol of the zirconium oxide precursor. 1.5 to 15 mol is more preferable. In order to react the carboxylate-containing composition with the zirconium oxide precursor, it is preferable to mix aqueous solutions or an aqueous solution and an organic solvent. The reaction temperature is not particularly limited as long as the aqueous solution can be maintained, but is preferably from room temperature to 100 ° C, more preferably from 40 ° C to 80 ° C.

前記カルボン酸塩含有組成物と前記酸化ジルコニウム前駆体とを反応させて得られた前記塩は、そのまま水熱反応に供しても良いが、不溶性の副生物を濾過や分液等により取り除いておくのが好ましい。   The salt obtained by reacting the carboxylate-containing composition with the zirconium oxide precursor may be subjected to a hydrothermal reaction as it is, but insoluble by-products are removed by filtration, liquid separation, or the like. Is preferred.

次に(ii)の場合について、詳細に説明する。(ii)の実施形態では、事前に調製した第1のカルボン酸のジルコニウム塩を用いるものである。上記の様な煩雑な工程を経ることなく、水熱反応に供することが出来る利点がある。但し、容易に入手できる化合物が限られているため、目的とする有機基で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子が得られないことがある。   Next, the case (ii) will be described in detail. In the embodiment (ii), a zirconium salt of the first carboxylic acid prepared in advance is used. There is an advantage that it can be subjected to a hydrothermal reaction without going through the complicated steps as described above. However, since compounds that can be easily obtained are limited, zirconium oxide nanoparticles coated with the target organic group may not be obtained.

(ii)の実施形態で用いることが出来るジルコニウム塩としては、オクタン酸ジルコニウム、2−エチルヘキサン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、ラウリン酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウム、オレイン酸ジルコニウム、リシノール酸ジルコニウム等を例示することが出来る。ジルコニウム塩の純度が低い場合には、精製を施してから用いることもあるが、市販品又は事前に調製した塩をそのまま水熱反応に供することが出来る。   Examples of the zirconium salt that can be used in the embodiment of (ii) include zirconium octoate, zirconium 2-ethylhexanoate, zirconium stearate, zirconium laurate, zirconium naphthenate, zirconium oleate, zirconium ricinoleate and the like. I can do it. When the purity of the zirconium salt is low, it may be used after purification, but a commercially available product or a salt prepared in advance can be directly subjected to a hydrothermal reaction.

前記(iii)で、用いることの出来る前記酸化ジルコニウム前駆体は、上述した酸化ジルコニウム前駆体と同様である。(iii)の場合において、酸化ジルコニウム前駆体は、炭
酸ジルコニウムであることが好ましい。前記カルボン酸と前記酸化ジルコニウム前駆体との割合は、酸化ジルコニウム前駆体1モルに対して、カルボン酸が0.5モル〜10モルであることが好ましく、1モル〜8モルであることがより好ましく、1.2モル〜5モルであることがさらに好ましい。前記カルボン酸と前記酸化ジルコニウム前駆体は、そのまま水熱反応に供してもよいし、水熱反応前にあらかじめ反応させておいてもよい。水熱反応前に反応させるには、カルボン酸と酸化ジルコニウム前駆体を有機溶媒中でスラリーにて反応させることが好ましい。その際、反応時に生じる水を取り除きながら反応させることが、反応速度や収率を向上させる意味でも好ましい。反応時に水を抜き出しながら反応を行うため、反応溶媒としては沸点が水よりも高い溶媒を用いることが好ましく、より好ましくは後述する水熱反応に用いる溶媒である。また反応温度は、水を抜き出すことができるように、70℃以上が好ましく、80℃以上がより好ましい。反応温度上限は、180℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましい。温度が高すぎると、副反応が進みカルボン酸の分解が起きてしまう可能性がある。反応時に水の取出しがうまくいかない場合には、反応圧力を下げて水の沸点を下げて反応させることもできる。
The said zirconium oxide precursor which can be used by said (iii) is the same as the zirconium oxide precursor mentioned above. In the case of (iii), the zirconium oxide precursor is preferably zirconium carbonate. The ratio of the carboxylic acid to the zirconium oxide precursor is preferably 0.5 mol to 10 mol, more preferably 1 mol to 8 mol, based on 1 mol of the zirconium oxide precursor. Preferably, it is 1.2 mol-5 mol. The carboxylic acid and the zirconium oxide precursor may be subjected to a hydrothermal reaction as they are, or may be reacted in advance before the hydrothermal reaction. In order to make it react before a hydrothermal reaction, it is preferable to make carboxylic acid and a zirconium oxide precursor react in a slurry in an organic solvent. At that time, it is preferable to carry out the reaction while removing water produced during the reaction, also in terms of improving the reaction rate and yield. In order to perform the reaction while extracting water during the reaction, it is preferable to use a solvent having a boiling point higher than that of water as the reaction solvent, and more preferably a solvent used in the hydrothermal reaction described later. Moreover, 70 degreeC or more is preferable and, as for reaction temperature, 80 degreeC or more is more preferable so that water can be extracted. The upper limit of the reaction temperature is preferably 180 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or lower. If the temperature is too high, side reactions may proceed and decomposition of the carboxylic acid may occur. If water cannot be taken out during the reaction, the reaction can be carried out by lowering the reaction pressure to lower the boiling point of water.

第2の金属の原料物質として、具体的には、(i)第1のカルボン酸と、第2の金属の酸化物前駆体との塩、(ii)第1のカルボン酸の第2の金属の塩、および(iii)第1のカルボン酸及び第2の金属の酸化物前駆体、から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。(i)〜(iii)の好ましい態様は、ジルコニウム原料物質における(i)〜(iii)の好ましい態様と同様である。   Specifically, as the second metal source material, (i) a salt of a first carboxylic acid and an oxide precursor of the second metal, (ii) a second metal of the first carboxylic acid And (iii) a first carboxylic acid and an oxide precursor of a second metal. The preferred embodiments (i) to (iii) are the same as the preferred embodiments (i) to (iii) in the zirconium raw material.

続いて、水熱反応について説明する。まず、ジルコニウム成分について前記(i)〜(iii)の少なくとも1種と、第2の金属成分についての前記(i)〜(iii)の少なくとも1種とを、好ましくは水存在下で混合する。この時に、加熱や減圧下で行うことにより、アンモニアや酢酸等の前記酸化ジルコニウム前駆体に含まれる低沸点の化合物を系外へ追い出すことができ、次工程の水熱反応での圧上昇が抑えられるので、好適である。前記(i)〜(iii)だけでは、粘度が高く水熱反応が効率的に進行しない場合には、前記(i)〜(iii)に対して良好な溶解性を示す有機溶媒を添加すると良い。本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子を得るためには、特にジルコニウム成分、第2の金属成分として、それぞれ第1のカルボン酸のジルコニウム塩、第1のカルボン酸の第2の金属の塩を用いる、すなわちジルコニウム成分、第2の金属成分のいずれについても(ii)の態様を用いることが好ましい。但し、ジルコニウム成分、第2の金属成分について(ii)の態様を用いることが難しい成分が少なくとも1つ存在する場合には、もちろん(i)又は(iii)の態様で用いる成分があっても良く、そのような場合には、ジルコニウム成分、第2の金属成分として用いる原料物質の態様として、(ii)と(i)のみ、(ii)と(iii)のみ、(i)のみ、(iii)のみのいずれかであることが好ましい。ジルコニウム成分、第2の金属成分のいずれについても(iii)の形態で用いる場合には、水熱反応前に酸化ジルコニウム前駆体、第2の金属の酸化物前駆体と第1のカルボン酸を混合してジルコニウムと第2の金属を両方含む原料物質を予め合成しても良く、このようにすることで合成の工程数を削減できる。   Subsequently, the hydrothermal reaction will be described. First, at least one of the above (i) to (iii) for the zirconium component and at least one of the above (i) to (iii) for the second metal component are preferably mixed in the presence of water. At this time, by performing under heating or under reduced pressure, low boiling point compounds contained in the zirconium oxide precursor such as ammonia and acetic acid can be driven out of the system, and the pressure increase in the hydrothermal reaction in the next step is suppressed. Therefore, it is preferable. When the viscosity is high and the hydrothermal reaction does not proceed efficiently only with the above (i) to (iii), it is preferable to add an organic solvent exhibiting good solubility for the above (i) to (iii). . In order to obtain the zirconium oxide nanoparticles of the present invention, the zirconium salt of the first carboxylic acid and the salt of the second metal of the first carboxylic acid are used as the zirconium component and the second metal component, respectively. It is preferable to use the mode (ii) for both the zirconium component and the second metal component. However, when there is at least one component that is difficult to use the embodiment (ii) for the zirconium component and the second metal component, of course, the component used in the embodiment (i) or (iii) may be present. In such a case, the aspects of the raw material used as the zirconium component and the second metal component include (ii) and (i) only, (ii) and (iii) only, (i) only, (iii) It is preferable that it is only either. When both the zirconium component and the second metal component are used in the form (iii), the zirconium oxide precursor, the second metal oxide precursor and the first carboxylic acid are mixed before the hydrothermal reaction. Thus, a raw material containing both zirconium and the second metal may be synthesized in advance, and in this way, the number of synthesis steps can be reduced.

前記有機溶媒としては、炭化水素、ケトン、エーテル、アルコール等を用いることが出来る。水熱反応時に気化する溶媒では十分に反応が進行しない恐れがあるので、常圧下での沸点が120℃以上の有機溶媒が好ましく、140℃以上がより好ましく、150℃以上が更に好ましい。具体的には、デカン、ドデカン、テトラデカン、メシチレン、プソイドクメン、鉱油、オクタノール、デカノール、シクロヘキサノール、テルピネオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ヘキサンジオール、グリセリン、メタントリメチロール、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等が例示され、ドデカン、テトラデカン、トリメチルベンゼンが好ましい。   As the organic solvent, hydrocarbons, ketones, ethers, alcohols and the like can be used. Since there is a possibility that the reaction does not proceed sufficiently with a solvent that is vaporized during a hydrothermal reaction, an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher under normal pressure is preferable, 140 ° C. or higher is more preferable, and 150 ° C. or higher is even more preferable. Specifically, decane, dodecane, tetradecane, mesitylene, pseudocumene, mineral oil, octanol, decanol, cyclohexanol, terpineol, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butane Examples include diol, 2,3-butanediol, hexanediol, glycerin, methanetrimethylol, toluene, xylene, trimethylbenzene, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) and the like, and dodecane, tetradecane, and trimethylbenzene are preferable.

前記有機溶媒を添加したことにより2層に分離した場合には、界面活性剤等を添加して均一相状態や懸濁乳化状態にしてもよいが、通常は2層のまま水熱反応に供することが出来る。前記組成物は原料に由来する十分な量の水を含有している場合もあるが、原料中に含まれる水分が無い又は少ない場合には、水熱反応に供する前に水分を添加しておく必要がある。   When separated into two layers by adding the organic solvent, a surfactant or the like may be added to obtain a homogeneous phase state or a suspension emulsified state, but usually the two layers are subjected to a hydrothermal reaction. I can do it. The composition may contain a sufficient amount of water derived from the raw material, but if there is no or little water contained in the raw material, add water before subjecting it to a hydrothermal reaction. There is a need.

水熱反応の系内に存在する水分量は、系内に存在する酸化ジルコニウム前駆体又はジルコニウムを含む塩(以下、酸化ジルコニウム前駆体等)中のジルコニウムのモル数に対する水のモル数(水のモル数/酸化ジルコニウム前駆体等中のジルコニウムのモル数)で1/1〜50/1が好ましく、4/1〜30/1がより好ましい。1/1未満では水熱反応に長時間を要したり、得られた前記酸化ジルコニウムナノ粒子の粒径が大きくなったりすることがある。一方、50/1超では、系内に存在する酸化ジルコニウム前駆体等が少ないため生産性が低下する以外は特に問題は無い。   The amount of water present in the hydrothermal reaction system is the number of moles of water relative to the number of moles of zirconium in the zirconium oxide precursor or zirconium-containing salt (hereinafter referred to as zirconium oxide precursor) present in the system. 1/1 to 50/1 is preferable and 4/1 to 30/1 is more preferable in terms of the number of moles / the number of moles of zirconium in the zirconium oxide precursor. If it is less than 1/1, the hydrothermal reaction may take a long time, and the obtained zirconium oxide nanoparticles may have a large particle size. On the other hand, if it exceeds 50/1, there is no particular problem except that productivity is lowered because there are few zirconium oxide precursors or the like present in the system.

水熱反応は、2MPaG(ゲージ圧)以下の圧力で行うのが好ましい。2MPaG超でも反応は進行するが、反応装置が高価になるため工業的には好ましくない。一方、圧力が低すぎると反応の進行が遅くなり、また長時間の反応により前記ナノ粒子の粒径が大きくなったり、酸化ジルコニウムが複数の結晶系を持ったりすることがある為、0.1MPaG以上の圧力下で行うのが好ましく、0.2MPaG以上で行うのがより好ましい。水熱反応の温度は、例えば150〜250℃であり、該温度範囲にて例えば2〜24時間程度保持すれば良い。   The hydrothermal reaction is preferably performed at a pressure of 2 MPaG (gauge pressure) or less. Although the reaction proceeds even above 2 MPaG, the reaction apparatus becomes expensive, which is not industrially preferable. On the other hand, if the pressure is too low, the reaction progresses slowly, and the particle size of the nanoparticles may increase due to the long-time reaction or the zirconium oxide may have a plurality of crystal systems. It is preferable to carry out under the above pressure, and it is more preferable to carry out at 0.2 MPaG or more. The temperature of the hydrothermal reaction is, for example, 150 to 250 ° C., and the temperature may be maintained, for example, for about 2 to 24 hours.

なお、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子を、第1のカルボン酸と、更に第1のカルボン酸以外の有機酸で被覆する場合には、まず初めに第1のカルボン酸で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子を調製し、次いでこの第1のカルボン酸化合物を、前記有機酸で置換することで製造できる。この置換は、具体的には、第1のカルボン酸で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子と、有機酸とを含む混合物(特に混合液)を攪拌することによって行う。有機酸と、第1のカルボン酸で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子との質量比は、5/100〜200/100が好ましい。   When the zirconium oxide nanoparticles of the present invention are coated with the first carboxylic acid and an organic acid other than the first carboxylic acid, first, the zirconium oxide nanoparticles coated with the first carboxylic acid are firstly coated. It can be produced by preparing particles and then substituting the first carboxylic acid compound with the organic acid. Specifically, this substitution is performed by stirring a mixture (particularly a mixed solution) containing zirconium oxide nanoparticles coated with the first carboxylic acid and an organic acid. The mass ratio between the organic acid and the zirconium oxide nanoparticles coated with the first carboxylic acid is preferably 5/100 to 200/100.

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子は、各種媒体に対する分散性が良好であるため、多様な溶媒、モノマー(単官能モノマー及び/又は架橋性モノマー)、オリゴマー、ポリマー等、又はこれらの組み合わせへの添加が可能である。本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子は、これを含有する組成物としても好適に用いることができる。組成物には、酸化ジルコニウムナノ粒子を含有する分散液、及び酸化ジルコニウムナノ粒子を含有する樹脂組成物が含まれる。   Since the zirconium oxide nanoparticles of the present invention have good dispersibility in various media, they can be added to various solvents, monomers (monofunctional monomers and / or crosslinkable monomers), oligomers, polymers, etc., or combinations thereof. Is possible. The zirconium oxide nanoparticles of the present invention can also be suitably used as a composition containing them. The composition includes a dispersion containing zirconium oxide nanoparticles and a resin composition containing zirconium oxide nanoparticles.

代表的な溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコールなどのアルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどの変性エーテル類(好ましくはエーテル変性及び/又はエステル変性エーテル類、さらに好ましくはエーテル変性及び/又はエステル変性アルキレングリコール類);ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ミネラルスピリットなどの炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素類;ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド類;水;鉱物油、植物油、ワックス油、シリコーン油などの油類を挙げることができる。これらのうち1種を選択して使用することもできるし、2種以上を選択し混合して用いることもできる。取扱性の面から、常圧での沸点が40℃以上、250℃以下程度の溶媒が好適であり、後述するレジスト用途では、ケトン類、変性エーテル類などが好適である。   Representative solvents include, for example, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, and ethylene glycol; ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; ethyl acetate, propyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, and the like Esters such as ethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monobutyl ether; modified ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate (preferably ether-modified and / or ester-modified ethers, more preferably ether-modified and / or ester-modified) Alkylene glycols); benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, hexane Hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane and mineral spirits; Halogenated hydrocarbons such as dichloromethane and chloroform; Amides such as dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; Water; Mineral oil And oils such as vegetable oils, wax oils, and silicone oils. One of these can be selected and used, or two or more can be selected and mixed for use. From the viewpoint of handleability, a solvent having a boiling point of 40 ° C. or more and 250 ° C. or less at normal pressure is suitable, and ketones, modified ethers and the like are suitable for resist applications described later.

単官能モノマーは、重合可能な炭素−炭素二重結合を1つだけ有する化合物であればよく、(メタ)アクリル酸エステル;スチレン、p−tert−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、p−クロロメチルスチレン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸等のカルボキシル基含有単量体;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有単量体等が挙げられる。上記の(メタ)アクリル酸エステルとしては、具体的には、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル;ベンジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アラルキル;グリシジル(メタ)アクリレートなどのグリシジル基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられるが、メチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。これら例示の単官能単量体は、単独で用いてもよく、また、二種類以上を適宜混合して用いてもよい。   The monofunctional monomer may be a compound having only one polymerizable carbon-carbon double bond, and is a (meth) acrylic ester; styrene, p-tert-butylstyrene, α-methylstyrene, m-methylstyrene. , Styrene monomers such as p-methylstyrene, p-chlorostyrene, and p-chloromethylstyrene; carboxyl group-containing monomers such as (meth) acrylic acid; hydroxyl group-containing monomers such as hydroxyethyl (meth) acrylate Examples include the body. Specific examples of the (meth) acrylic acid ester include, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, and isobutyl (meth). (Meth) acrylic acid alkyl esters such as acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate and lauryl (meth) acrylate; (meth) acrylic such as cyclohexyl (meth) acrylate and isobornyl (meth) acrylate Acid cycloalkyl ester; Aralkyl (meth) acrylate such as benzyl (meth) acrylate; (Meth) acrylate ester having glycidyl group such as glycidyl (meth) acrylate, etc., but methyl (meth) acrylate is Preferred. These exemplified monofunctional monomers may be used alone, or two or more kinds may be appropriately mixed and used.

架橋性モノマーは、モノマーが有する炭素−炭素二重結合と共重合可能な炭素−炭素二重結合を複数含有する化合物であればよい。該架橋性モノマーとしては、具体的には、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールポリ(メタ)アクリレート;ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等のネオペンチルグリコールポリ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等のトリメチロールプロパンポリ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート;ジビニルベンゼン等の多官能スチレン系単量体;ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の多官能アリルエステル系単量体等が挙げられる。   The crosslinkable monomer may be a compound containing a plurality of carbon-carbon double bonds copolymerizable with the carbon-carbon double bond of the monomer. Specific examples of the crosslinkable monomer include alkylene glycol poly (ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate) and the like. (Meth) acrylate; neopentyl glycol poly (meth) acrylate such as neopentyl glycol di (meth) acrylate and dineopentyl glycol di (meth) acrylate; trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) Trimethylolpropane poly (meth) acrylates such as acrylates; pentaerythritol tetra (meth) acrylates, dipentaerythritol hexa (meth) acrylates and other Polyfunctional (meth) acrylates such as taerythritol poly (meth) acrylate; polyfunctional styrene monomers such as divinylbenzene; polyfunctional allyl esters such as diallyl phthalate, diallyl isophthalate, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate System monomers and the like.

上記モノマーを含む組成物は、硬化性組成物に該当する。該硬化性組成物は、硬化後は、樹脂組成物を構成し、このような硬化性組成物も本発明の樹脂組成物に含まれる。また本発明の組成物は、上記ポリマー(樹脂)を含む樹脂組成物であってもよい。本発明の樹脂組成物を構成する場合、媒体であるポリマーは例えば、6−ナイロン、66−ナイロン、12−ナイロンなどのポリアミド類;ポリイミド類;ポリウレタン類;ポリエチレン、ポロプロピレンなどのポリオレフィン類;PET、PBT、PENなどのポリエステル類;ポリ塩化ビニル類;ポリ塩化ビニリデン類;ポリ酢酸ビニル類;ポリスチレン類;(メタ)アクリル樹脂系ポリマー;ABS樹脂;フッ素樹脂;フェノール・ホルマリン樹脂、クレゾール・ホルマリン樹脂などのフェノール樹脂;エポキシ樹脂;尿素樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂などのアミノ樹脂などを挙げることができる。また、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体系樹脂などの軟質樹脂や硬質樹脂、なども挙げられる。上記した中で、ポリイミド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、(メタ)アクリル樹脂系ポリマー、フェノール樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂がより好ましい。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   The composition containing the monomer corresponds to a curable composition. The curable composition constitutes a resin composition after curing, and such a curable composition is also included in the resin composition of the present invention. The composition of the present invention may be a resin composition containing the polymer (resin). In the case of constituting the resin composition of the present invention, the polymer that is a medium is, for example, polyamides such as 6-nylon, 66-nylon, and 12-nylon; polyimides; polyurethanes; polyolefins such as polyethylene and polypropylene, PET Polyesters such as PBT, PBT, PEN; Polyvinyl chlorides; Polyvinylidene chlorides; Polyvinyl acetates; Polystyrenes; (Meth) acrylic resin-based polymers; ABS resins; Fluorine resins; Phenol / formalin resins, Cresol / formalin resins Phenolic resins such as: epoxy resins; amino resins such as urea resins, melamine resins, and guanamine resins. Moreover, soft resins and hard resins such as polyvinyl butyral resins, polyurethane resins, ethylene-vinyl acetate copolymer resins, and ethylene- (meth) acrylate copolymer resins are also included. Among the above, polyimides, polyurethanes, polyesters, (meth) acrylic resin polymers, phenol resins, amino resins, and epoxy resins are more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

上記組成物中に占める本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子の濃度は用途に応じて適宜設定することができるが、該組成物が未硬化の場合やポリマー(樹脂)を含む場合、通常、該組成物の全成分(置換被覆型粒子、溶媒、モノマー、オリゴマー、ポリマー、及び後述するポリマー前駆体などのうち使用されているもの全ての合計)100質量%に対して、90質量%以下である。90質量%を超えると均一に分散し難くなり未硬化組成物によって透明度が低下するおそれがあり得る。一方、下限値は特に制限されないが、溶媒コストを考慮すると、例えば、1質量%以上である。より好ましくは5質量%以上、85質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上、80質量%以下である。   The concentration of the zirconium oxide nanoparticles of the present invention in the composition can be appropriately set according to the use. However, when the composition is uncured or contains a polymer (resin), the composition is usually used. It is 90 mass% or less with respect to 100 mass% of all the components (the total of what is used among substitution covering type particle | grains, a solvent, a monomer, an oligomer, a polymer, and the polymer precursor mentioned later). If it exceeds 90% by mass, it may be difficult to disperse uniformly and the transparency may be lowered by the uncured composition. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but is, for example, 1% by mass or more in consideration of the solvent cost. More preferably, they are 5 mass% or more and 85 mass% or less, More preferably, they are 10 mass% or more and 80 mass% or less.

なお、本発明の樹脂組成物には、上記したポリマー(高分子化合物)と、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子との組成物だけでなく、上記ポリマーを構成するモノマー(ポリマー前駆体)、例えば、ジカルボン酸とジアミンの混合物、アクリル酸やメタアクリル酸等の不飽和カルボン酸やそのエステル化合物等と、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子との組成物も含まれる。また、本発明の樹脂組成物は、ポリマーとモノマーを両方含むもの、ポリマーと溶剤を含むもの(コーティング材)であっても良いし、光学フィルムなどの成型材料に用いられる成型用樹脂であっても良い。   In addition, the resin composition of the present invention includes not only the composition of the polymer (polymer compound) and the zirconium oxide nanoparticles of the present invention, but also a monomer (polymer precursor) constituting the polymer, for example, Also included are compositions of a mixture of dicarboxylic acid and diamine, unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid and methacrylic acid, its ester compound, and the like, and the zirconium oxide nanoparticles of the present invention. The resin composition of the present invention may be one containing both a polymer and a monomer, one containing a polymer and a solvent (coating material), or a molding resin used for a molding material such as an optical film. Also good.

また本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子は、分散性が顕著に優れているため、高濃度の組成物(分散体)であっても、組成物は良好な透明性を有する。酸化ジルコニウムナノ粒子が高濃度に分散された組成物は、例えば、屈折率の向上に有利であり、各種用途に応じた屈折率の調整が可能となる。高濃度の酸化ジルコニウムナノ粒子組成物として用いる場合には、該組成物中の酸化ジルコニウムナノ粒子の量を、25質量%以上とすることが好ましく、より好ましくは30質量%以上であり、更に好ましくは60質量%以上である。上限は特に限定されないものの、該組成物中の酸化ジルコニウムナノ粒子の量は、90質量%以下とするとよい。   In addition, since the zirconium oxide nanoparticles of the present invention are remarkably excellent in dispersibility, the composition has good transparency even in the case of a high concentration composition (dispersion). A composition in which zirconium oxide nanoparticles are dispersed at a high concentration is advantageous, for example, in improving the refractive index, and the refractive index can be adjusted according to various applications. When used as a high-concentration zirconium oxide nanoparticle composition, the amount of zirconium oxide nanoparticles in the composition is preferably 25% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and still more preferably Is 60% by mass or more. Although the upper limit is not particularly limited, the amount of zirconium oxide nanoparticles in the composition is preferably 90% by mass or less.

本発明の樹脂組成物(硬化後の硬化性組成物を含む)には、酸化ジルコニウムナノ粒子と樹脂の他の添加成分を配合してもよい。かかる添加成分としては、例えば、硬化剤、硬化促進剤、着色剤、離型剤、反応性希釈剤、可塑剤、安定化剤、難燃助剤、架橋剤などを挙げることができる。なお、本ナノ粒子は適切な遷移金属を添加することにより着色させることができ、用途に応じて遷移金属の種類や量を変えることによって、色目を変えることも可能である。   The resin composition (including the cured curable composition) of the present invention may contain zirconium oxide nanoparticles and other additive components of the resin. Examples of the additive component include a curing agent, a curing accelerator, a colorant, a release agent, a reactive diluent, a plasticizer, a stabilizer, a flame retardant aid, and a crosslinking agent. In addition, this nanoparticle can be colored by adding a suitable transition metal, and can also change a color eye by changing the kind and quantity of a transition metal according to a use.

本発明の樹脂組成物(硬化後の硬化性組成物を含む)の形状は特に制限されず、例えば、板、シート、フィルム、繊維などの成型材料としても良い。   The shape of the resin composition (including the curable composition after curing) of the present invention is not particularly limited, and may be a molding material such as a plate, a sheet, a film, or a fiber.

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子は、良好な分散性から、反射防止フィルム、ハードコートフィルム、輝度向上フィルム、プリズムフィルム、レンチキュラーシート、マイクロレンズシート等の光学フィルム(又はシート)や、光学用屈折率調整剤、光学用粘接着材、光導波路、レンズ、触媒、CMP研磨用組成物、電極、キャパシタ、インクジェット記録方法、圧電素子、LED・OLED・有機EL等光取出し向上剤、抗菌剤、歯科用接着剤、太陽電池パネルに使用する集光構造体、カラーフィルター、蛍光材料に好適に用いられる。   Zirconium oxide nanoparticles of the present invention have good dispersibility, such as antireflection films, hard coat films, brightness enhancement films, prism films, lenticular sheets, microlens sheets, and other optical films (or sheets), and optical refractive indices. Conditioner, optical adhesive, optical waveguide, lens, catalyst, CMP polishing composition, electrode, capacitor, ink jet recording method, piezoelectric element, LED / OLED / organic EL light extraction improver, antibacterial agent, dental It is suitably used for adhesives, condensing structures used in solar cell panels, color filters, and fluorescent materials.

また、本発明は、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子(第1のカルボン酸で被覆され、第2の金属を含む酸化ジルコニウムナノ粒子)から得られるセラミックス材料も包含する。   The present invention also includes a ceramic material obtained from the zirconium oxide nanoparticles of the present invention (zirconium oxide nanoparticles coated with a first carboxylic acid and containing a second metal).

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子から得られるセラミックス材料は、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子単独を焼成して得ることができる。また、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子に、アルミナ、スピネル、YAG、ムライト、ホウ酸アルミ化合物のような添加剤を含む組成物を焼成して得ることもできる。更に、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子とバインダーからなる組成物を焼成して得ることもできる。この時の焼成温度は500〜1600℃程度とすれば良い。焼成は、公知の方法で行うことができる。焼成時に焼結を促進するために圧力をかけてもかまわない。また空気中や酸素雰囲気、酸素と空気の混合雰囲気中で焼成してもよく、窒素中、アルゴン中等の不活性雰囲気で焼成してもよい。それぞれ、焼成した後の用途に応じて適切に選択することが可能である。   The ceramic material obtained from the zirconium oxide nanoparticles of the present invention can be obtained by firing the zirconium oxide nanoparticles of the present invention alone. Further, the zirconium oxide nanoparticles of the present invention can be obtained by firing a composition containing additives such as alumina, spinel, YAG, mullite, and an aluminum borate compound. Furthermore, the composition which consists of a zirconium oxide nanoparticle of this invention and a binder can also be obtained by baking. The firing temperature at this time may be about 500 to 1600 ° C. Firing can be performed by a known method. Pressure may be applied to promote sintering during firing. Further, it may be fired in air, an oxygen atmosphere, a mixed atmosphere of oxygen and air, or may be fired in an inert atmosphere such as nitrogen or argon. Each can be appropriately selected according to the use after firing.

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子は、良好な分散性を示すことから、本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子から得られるセラミックス材料は、透光性、靱性、強度等のセラミックス特性が良好である。   Since the zirconium oxide nanoparticles of the present invention exhibit good dispersibility, the ceramic material obtained from the zirconium oxide nanoparticles of the present invention has good ceramic properties such as translucency, toughness and strength.

本発明の酸化ジルコニウムナノ粒子から得られるセラミックス材料には、通常添加した金属とジルコニウムの複合酸化物か、それぞれの単一酸化物の混合物か、もしくはその両方が含まれている。   The ceramic material obtained from the zirconium oxide nanoparticles of the present invention contains a complex oxide of usually added metal and zirconium, a mixture of each single oxide, or both.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited by the following examples, and can of course be implemented with appropriate modifications within a range that can be adapted to the above-described gist. Included in the range.

実施例で開示される物性及び特性は、以下の方法により測定した。   The physical properties and characteristics disclosed in the examples were measured by the following methods.

(1)結晶構造の解析
酸化ジルコニウムナノ粒子の結晶構造は、X線回折装置(リガク社製、RINT−TTRIII)を用いて解析した。測定条件は以下の通りである。
X線源:CuKα(0.154nm)
X線出力設定:50kV、300mA
サンプリング幅:0.0200°
スキャンスピード:10.0000°/min
測定範囲:5〜90°
測定温度:25℃
(1) Analysis of crystal structure The crystal structure of the zirconium oxide nanoparticles was analyzed using an X-ray diffractometer (RINT-TTRIII, manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions are as follows.
X-ray source: CuKα (0.154 nm)
X-ray output setting: 50 kV, 300 mA
Sampling width: 0.0200 °
Scan speed: 10.0000 ° / min
Measurement range: 5-90 °
Measurement temperature: 25 ° C

(2)X線回折解析による結晶子径算出
酸化ジルコニウムナノ粒子の結晶子径は、X線回折装置(リガク社製、RINT−TTRIII)によって解析及び算出される30°のピークの半値幅を元に、計算ソフト(リガク社製、PDXL)を用いて算出した。
(2) Crystallite diameter calculation by X-ray diffraction analysis The crystallite diameter of the zirconium oxide nanoparticles is based on the half-value width of the 30 ° peak analyzed and calculated by an X-ray diffractometer (RINT-TTRIII, manufactured by Rigaku Corporation). In addition, calculation was performed using calculation software (Rigaku Corporation, PDXL).

(3)重量(質量)減少率の測定
TG−DTA(熱重量−示差熱分析)装置により、空気雰囲気下、室温から800℃まで10℃/分で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子を昇温し、該粒子の重量(質量)減少率を測定した。この重量(質量)減少率により、酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆しているカルボン酸の割合、及び酸化ジルコニウムの割合を知ることができる。
(3) Measurement of weight (mass) reduction rate Using a TG-DTA (thermogravimetric-differential thermal analysis) device, the temperature of zirconium oxide nanoparticles coated at 10 ° C / min from room temperature to 800 ° C was increased in an air atmosphere. The weight (mass) reduction rate of the particles was measured. From this weight (mass) reduction rate, it is possible to know the proportion of carboxylic acid covering zirconium oxide nanoparticles and the proportion of zirconium oxide.

(4)蛍光X線分析
蛍光X線分析装置(ZSX PrimusII リガク社製)を用いて、被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウム含有量、第2金属含有量を測定した。
(4) X-ray fluorescence analysis Using a fluorescent X-ray analyzer (manufactured by ZSX Primus II Rigaku), the zirconium content and the second metal content in the coated zirconium oxide nanoparticles were measured.

実施例1
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたランタン含有ジルコニアナノ粒子の製造
2−エチルヘキサン酸ジルコニウムミネラルスピリット溶液(83g、ジルコニウム含有率12質量%、第一稀元素化学工業社製)に、2−エチルヘキサン酸ランタン(III)(19g、ランタン含有率7質量%、和光純薬工業社製)及び純水(16g)を混合し、200mLの水熱合成容器に仕込んだ。この容器を190℃まで加熱し、該温度で8時間保持して反応させた。水熱合成の際の圧力は、1.4MPaG(ゲージ圧)であった。反応後の混合液を取り出し、溶媒を除去することで、白色のランタン含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 1
Preparation of lanthanum-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid 2-ethylhexanoic acid zirconium mineral spirit solution (83 g, zirconium content 12 mass%, first rare 2-ethylhexanoic acid lanthanum (III) (19 g, lanthanum content 7% by mass, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and pure water (16 g) are mixed with a 200 mL hydrothermal synthesis container. Was charged. The vessel was heated to 190 ° C. and kept at that temperature for 8 hours to be reacted. The pressure during hydrothermal synthesis was 1.4 MPaG (gauge pressure). 14 g of white lanthanum-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered by taking out the mixed solution after the reaction and removing the solvent.

ランタン含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は3nmであった。   When the crystal structure of the lanthanum-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals were detected, and the above “(2) X-rays” The crystallite diameter measured according to “Calculation of crystallite diameter by diffraction analysis” was 3 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたランタン含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、24質量%であった。従って、ランタン含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたランタン含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の24質量%であることが分かった。   The mass reduction rate of the coated lanthanum-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 24% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the lanthanum-containing zirconium oxide nanoparticles was 24% by mass of the entire coated lanthanum-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したランタン含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとランタンの重量存在比は89:10であった。   Furthermore, the weight abundance ratio of zirconium and lanthanum in the lanthanum-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to “(4) X-ray fluorescence analysis” was 89:10.

実施例2
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたスズ含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸スズ(II)(4.9g、スズ含有率29質量%、和光純薬工業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、白色のスズ含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 2
Preparation of tin-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that tin (II) (4.9 g, tin content 29 mass%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. After the reaction, 14 g of white tin-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

スズ含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は3nmであった。   When the crystal structure of the tin-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 3 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたスズ含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、25質量%であった。従って、スズ含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたスズ含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の25質量%であることが分かった。   Moreover, the mass reduction rate of the coated tin-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 25% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the tin-containing zirconium oxide nanoparticles was 25% by mass of the total coated tin-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したスズ含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとスズの重量存在比は87:13であった。   Furthermore, the weight abundance ratio of zirconium and tin in the tin-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 87:13.

実施例3−1
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆された亜鉛含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸亜鉛(II)(6.6g、亜鉛含有率15質量%、和光純薬工業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、白色の亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 3-1
Preparation of zinc-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid Synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that zinc (II) (6.6 g, zinc content 15% by mass, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. After the reaction, 14 g of white zinc-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

亜鉛含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the zinc-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆された亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、26質量%であった。従って、亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆された亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の26質量%であることが分かった。   Moreover, the mass reduction rate of the coated zinc-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 26 mass%. Accordingly, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the zinc-containing zirconium oxide nanoparticles was 26% by mass of the total coated zinc-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定した亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムと亜鉛の重量存在比は90:9であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to zinc in the zinc-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 90: 9.

実施例3−2
実施例3−1の、2−エチルヘキサン酸亜鉛(II)を0.66g用いた他は、実施例3−1と同様に合成した。反応後、白色の亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子を13g回収した。
Example 3-2
The synthesis was performed in the same manner as in Example 3-1, except that 0.66 g of zinc 2-ethylhexanoate (II) in Example 3-1 was used. After the reaction, 13 g of white zinc-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定した亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムと亜鉛の重量存在比は98:1であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to zinc in the zinc-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to “(4) X-ray fluorescence analysis” was 98: 1.

実施例3−3
実施例3−1の、2−エチルヘキサン酸亜鉛(II)を1.3g用いた他は、実施例3−1と同様に合成した。反応後、白色の亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 3-3
The synthesis was performed in the same manner as in Example 3-1, except that 1.3 g of zinc 2-ethylhexanoate (II) in Example 3-1 was used. After the reaction, 14 g of white zinc-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定した亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムと亜鉛の重量存在比は97:2であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium and zinc in the zinc-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 97: 2.

実施例3−4
実施例3−1の、2−エチルヘキサン酸亜鉛(II)を2.6g用いた他は、実施例3−1と同様に合成した。反応後、白色の亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 3-4
The synthesis was performed in the same manner as in Example 3-1, except that 2.6 g of zinc 2-ethylhexanoate (II) in Example 3-1 was used. After the reaction, 14 g of white zinc-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定した亜鉛含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムと亜鉛の重量存在比は95:4であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium and zinc in the zinc-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 95: 4.

実施例4
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたセリウム含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸セリウム(III)ALFA AESAR(14g、セリウム含有率12質量%、登録商標、ジョンソン・マッセイ社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、黄褐色のセリウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を15g回収した。
Example 4
Preparation of cerium-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid Synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that cerium (III) ALFA AESAR (14 g, cerium content 12 mass%, registered trademark, manufactured by Johnson Matthey) was used. After the reaction, 15 g of yellow-brown cerium-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

セリウム含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the cerium-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたセリウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、26質量%であった。従って、セリウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたセリウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の26質量%であることが分かった。   The mass reduction rate of the coated cerium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 26% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate coating the cerium-containing zirconium oxide nanoparticles was 26% by mass of the total coated cerium-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したセリウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとセリウムの重量存在比は88:12であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to cerium in the cerium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 88:12.

実施例5
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたインジウム含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸インジウム(III)(28g、インジウム含有率5質量%、和光純薬工業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、白色のインジウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 5
Preparation of indium-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that indium (III) (28 g, indium content 5 mass%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. After the reaction, 14 g of white indium-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

インジウム含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は5nmであった。   When the crystal structure of the indium-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 5 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたインジウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、27質量%であった。従って、インジウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたインジウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の27質量%であることが分かった。   Further, the mass reduction rate of the coated indium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 27% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the indium-containing zirconium oxide nanoparticles was 27% by mass of the total coated indium-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したインジウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとインジウムの重量存在比は86:14であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to indium in the indium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 86:14.

実施例6
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたビスマス含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)(10g、ビスマス含有率25質量%、和光純薬工業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、白色のビスマス含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 6
Preparation of bismuth-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate of Example 1, 2-ethylhexanoic acid Synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that bismuth (III) (10 g, bismuth content 25% by mass, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. After the reaction, 14 g of white bismuth-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

ビスマス含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は5nmであった。   When the crystal structure of the bismuth-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 5 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたビスマス含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、25質量%であった。従って、ビスマス含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたビスマス含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の25質量%であることが分かった。   Moreover, the mass reduction rate of the coated bismuth-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 25% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the bismuth-containing zirconium oxide nanoparticles was 25% by mass of the total coated bismuth-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したビスマス含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとビスマスの重量存在比は80:20であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to bismuth in the bismuth-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to “(4) X-ray fluorescence analysis” was 80:20.

実施例7
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆された鉄含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸鉄(III)(3.0g、鉄含有率6質量%、和光純薬工業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、赤褐色の鉄含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 7
Preparation of iron-containing zirconia nanoparticles coated with carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that iron (III) (3.0 g, iron content 6 mass%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. After the reaction, 14 g of reddish brown iron-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

鉄含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は5nmであった。   When the crystal structure of the iron-containing zirconia nanoparticles was measured according to “(1) Analysis of crystal structure” described above, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 5 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆された鉄含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、23質量%であった。従って、鉄含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆された鉄含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の23質量%であることが分かった。   Moreover, the mass reduction rate of the coated iron-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 23% by mass. Accordingly, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the iron-containing zirconium oxide nanoparticles was 23% by mass of the total coated iron-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定した鉄含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムと鉄の重量存在比は96:3であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to iron in the iron-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 96: 3.

実施例8−1
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたコバルト含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸コバルト(II)(1.8g、コバルト含有率11質量%、シグマアルドリッチ社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、紫色のコバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 8-1
Preparation of cobalt-containing zirconia nanoparticles coated with carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that cobalt (II) (1.8 g, cobalt content 11 mass%, manufactured by Sigma-Aldrich) was used. After the reaction, 14 g of purple cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

コバルト含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the cobalt-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたコバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、25質量%であった。従って、コバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたコバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の25質量%であることが分かった。   Moreover, the mass reduction rate of the coated cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 25% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate coating the cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles was 25% by mass of the total coated cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したコバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとコバルトの重量存在比は96:3であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to cobalt in the cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 96: 3.

実施例8−2
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたコバルト含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸コバルト(II)(6.4g、コバルト含有率11質量%、シグマアルドリッチ社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、紫色のコバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子を15g回収した。
Example 8-2
Preparation of cobalt-containing zirconia nanoparticles coated with carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that cobalt (II) (6.4 g, cobalt content 11 mass%, manufactured by Sigma-Aldrich) was used. After the reaction, 15 g of purple cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

コバルト含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the cobalt-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたコバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、25質量%であった。従って、コバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたコバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の25質量%であることが分かった。   Moreover, the mass reduction rate of the coated cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 25% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate coating the cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles was 25% by mass of the total coated cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したコバルト含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとコバルトの重量存在比は89:10であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to cobalt in the cobalt-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 89:10.

実施例9
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたマンガン含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸マンガン(II)(2.4g、マンガン含有率8質量%、和光純薬工業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、紫色のマンガン含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 9
Preparation of manganese-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid Synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that manganese (II) (2.4 g, manganese content 8 mass%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. After the reaction, 14 g of purple manganese-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

マンガン含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the manganese-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたマンガン含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、25質量%であった。従って、マンガン含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたマンガン含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の25質量%であることが分かった。   The mass reduction rate of the coated manganese-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 25% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the manganese-containing zirconium oxide nanoparticles was 25% by mass of the total coated manganese-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したマンガン含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとマンガンの重量存在比は96:3であった。   Further, the weight ratio of zirconium and manganese in the manganese-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 96: 3.

実施例10
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたニッケル含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸ニッケル(II)(2.0g、ニッケル含有率10質量%、日本化学産業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、薄赤色のニッケル含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 10
Preparation of nickel-containing zirconia nanoparticles coated with carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid Instead of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that nickel (II) (2.0 g, nickel content 10 mass%, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) was used. After the reaction, 14 g of light red nickel-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

ニッケル含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the nickel-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたニッケル含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、25質量%であった。従って、ニッケル含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたニッケル含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の25質量%であることが分かった。   Further, the mass reduction rate of the coated nickel-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 25% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the nickel-containing zirconium oxide nanoparticles was 25% by mass of the total coated nickel-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したニッケル含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとニッケルの重量存在比は96:3であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to nickel in the nickel-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 96: 3.

実施例11−1
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートと、ネオデカン酸及び/又はネオデカン酸由来のカルボキシレートで被覆された銅含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、ネオデカン酸銅(II)(4.5g、銅含有率5質量%、日本化学産業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、濃緑色の銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 11-1
Production of copper-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid and neodecanoic acid and / or carboxylate derived from neodecanoic acid 2-ethylhexanoic acid of Example 1 The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that copper (II) neodecanoate (4.5 g, copper content 5 mass%, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of lanthanum (III). After the reaction, 14 g of dark green copper-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

銅含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the copper-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆された銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、27質量%であった。従って、銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートと、ネオデカン酸及び/又はネオデカン酸由来のカルボキシレートは、被覆された銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の27質量%であることが分かった。   Further, the mass reduction rate of the coated copper-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 27% by mass. Therefore, 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate that coats copper-containing zirconium oxide nanoparticles and neodecanoic acid and / or neodecanoic acid-derived carboxylate are coated with copper-containing zirconium oxide. It was found to be 27% by mass of the total nanoparticles.

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定した銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムと銅の重量存在比は96:3であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium and copper in the copper-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 96: 3.

実施例11−2
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートと、ネオデカン酸及び/又はネオデカン酸由来のカルボキシレートで被覆された銅含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、ネオデカン酸銅(II)(15g、銅含有率5質量%、日本化学産業社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、濃緑色の銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子を16g回収した。
Example 11-2
Production of copper-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid and neodecanoic acid and / or carboxylate derived from neodecanoic acid 2-ethylhexanoic acid of Example 1 Synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that copper (II) neodecanoate (15 g, copper content 5 mass%, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of lanthanum (III). After the reaction, 16 g of dark green copper-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

銅含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the copper-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal crystals and / or cubic crystals and monoclinic crystals were detected. The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆された銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、28質量%であった。従って、銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートと、ネオデカン酸及び/又はネオデカン酸由来のカルボキシレートは、被覆された銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の28質量%であることが分かった。   Moreover, the mass reduction rate of the coated copper-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 28% by mass. Therefore, 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate that coats copper-containing zirconium oxide nanoparticles and neodecanoic acid and / or neodecanoic acid-derived carboxylate are coated with copper-containing zirconium oxide. It was found to be 28% by mass of the total nanoparticles.

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定した銅含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムと銅の重量存在比は90:9であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium to copper in the copper-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 90: 9.

実施例12−1
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたユウロピウム含有ジルコニアナノ粒子の製造
実施例1の2−エチルヘキサン酸ランタン(III)の代わりに、2−エチルヘキサン酸ユウロピウム(III)(1.42g、ユウロピウム含有率26質量%、Strem Chemical社製)を用いた他は、実施例1と同様に合成した。反応後、淡桃色のユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を16g回収した。
Example 12-1
Preparation of europium-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate In place of lanthanum (III) 2-ethylhexanoate in Example 1, 2-ethylhexanoic acid The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that europium (III) (1.42 g, europium content 26 mass%, manufactured by Strem Chemical Co.) was used. After the reaction, 16 g of pale pink europium-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered.

ユウロピウム含有ジルコニアナノ粒子の結晶構造を、上記した「(1)結晶構造の解析」に従って測定したところ、正方晶及び/又は立方晶と単斜晶に帰属される回折線が検出され、上記「(2)X線回折解析による結晶子径算出」に従って測定した結晶子径は4nmであった。   When the crystal structure of the europium-containing zirconia nanoparticles was measured according to the above-mentioned “(1) Analysis of crystal structure”, diffraction lines belonging to tetragonal and / or cubic and monoclinic crystals were detected, and “(( The crystallite diameter measured according to “2) Calculation of crystallite diameter by X-ray diffraction analysis” was 4 nm.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、26質量%であった。従って、ユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の26質量%であることが分かった。   Further, the mass reduction rate of the coated europium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 26% by mass. Therefore, it was found that 2-ethylhexanoic acid and / or carboxylate derived from 2-ethylhexanoic acid coating the europium-containing zirconium oxide nanoparticles was 26% by mass of the total coated europium-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとユウロピウムの重量存在比は97:3であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium and europium in the europium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 97: 3.

実施例12−2
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたユウロピウム含有ジルコニアナノ粒子の製造
塩化ユウロピウム6水和物(7.32g、和光純薬工業社製)、2−エチルヘキサン酸ナトリウム(9.96g、東京化成社製)、イオン交換水を100mLとトルエン(100mL、和光純薬工業社製)を三口フラスコに入れ、窒素置換した。その後、窒素バブリングを行いながら、還流条件下で3時間加熱した。得られた溶液を分液漏斗に移し、水相を取り除き、有機相を純水で3回洗浄することにより、80gの2−エチルヘキサン酸ユウロピウムトルエン溶液(ユウロピウム含有率3.5%)を得た。
2−エチルヘキサン酸ジルコニウムミネラルスピリット溶液(60g、ジルコニウム含
有率12質量%、第一稀元素化学工業社製)に、上記の手法で合成した2−エチルヘキサン酸ユウロピウムトルエン溶液20g及び純水(13g)を混合し、200mLの水熱合成容器に仕込んだ。この容器を190℃まで加熱し、該温度で8時間保持して反応させた。水熱合成の際の圧力は、1.4MPaG(ゲージ圧)であった。反応後の混合液を取り出し、溶媒を除去することで、淡桃色のユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 12-2
Production of europium-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate Europium chloride hexahydrate (7.32 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 2-ethyl Sodium hexanoate (9.96 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and ion-exchanged water (100 mL) and toluene (100 mL, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were placed in a three-necked flask and purged with nitrogen. Then, it heated for 3 hours under reflux conditions, performing nitrogen bubbling. The obtained solution was transferred to a separatory funnel, the aqueous phase was removed, and the organic phase was washed three times with pure water to obtain 80 g of europium toluene solution of 2-ethylhexanoate (europium content 3.5%). It was.
To a 2-ethylhexanoic acid zirconium mineral spirit solution (60 g, zirconium content 12% by mass, manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Industry Co., Ltd.), 20 g of 2-ethylhexanoic acid europium toluene solution synthesized by the above method and pure water (13 g) ) And charged into a 200 mL hydrothermal synthesis vessel. The vessel was heated to 190 ° C. and kept at that temperature for 8 hours to be reacted. The pressure during hydrothermal synthesis was 1.4 MPaG (gauge pressure). 14 g of pale pink europium-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered by removing the mixed liquid after the reaction and removing the solvent.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、28質量%であった。従って、ユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の28質量%であることが分かった。   Further, the mass reduction rate of the coated europium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 28% by mass. Therefore, it was found that the 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate coating the europium-containing zirconium oxide nanoparticles was 28% by mass of the total coated europium-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとユウロピウムの重量存在比は91:9であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium and europium in the europium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 91: 9.

実施例12−3
2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートで被覆されたユウロピウム含有ジルコニアナノ粒子の製造
塩化ユウロピウム6水和物(7.32g、和光純薬工業社製)、2−エチルヘキサン酸ナトリウム(9.96g、東京化成社製)、イオン交換水を100mLとトルエン(100mL、和光純薬工業社製)を三口フラスコに入れ、窒素置換した。その後、窒素バブリングを行いながら、還流条件下で3時間加熱した。得られた溶液を分液漏斗に移し、水相を取り除き、有機相を純水で3回洗浄することにより、80gの2−エチルヘキサン酸ユウロピウムトルエン溶液(ユウロピウム含有率3.5%)を得た。
2−エチルヘキサン酸ジルコニウムミネラルスピリット溶液(50g、ジルコニウム含
有率12質量%、第一稀元素化学工業社製)に、上記の手法で合成した2−エチルヘキサン酸ユウロピウムトルエン溶液40g及び純水(13g)を混合し、200mLの水熱合成容器に仕込んだ。この容器を190℃まで加熱し、該温度で8時間保持して反応させた。水熱合成の際の圧力は、1.4MPaG(ゲージ圧)であった。反応後の混合液を取り出し、溶媒を除去することで、淡桃色のユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を14g回収した。
Example 12-3
Production of europium-containing zirconia nanoparticles coated with 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate Europium chloride hexahydrate (7.32 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 2-ethyl Sodium hexanoate (9.96 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and ion-exchanged water (100 mL) and toluene (100 mL, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were placed in a three-necked flask and purged with nitrogen. Then, it heated for 3 hours under reflux conditions, performing nitrogen bubbling. The obtained solution was transferred to a separatory funnel, the aqueous phase was removed, and the organic phase was washed three times with pure water to obtain 80 g of europium toluene solution of 2-ethylhexanoate (europium content 3.5%). It was.
Zirconium 2-ethylhexanoate mineral spirit solution (50 g, zirconium content 12% by mass, manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Industry Co., Ltd.) 40 g of europium 2-ethylhexanoate toluene solution synthesized by the above method and pure water (13 g) ) And charged into a 200 mL hydrothermal synthesis vessel. The vessel was heated to 190 ° C. and kept at that temperature for 8 hours to be reacted. The pressure during hydrothermal synthesis was 1.4 MPaG (gauge pressure). 14 g of pale pink europium-containing zirconium oxide nanoparticles were recovered by removing the mixed liquid after the reaction and removing the solvent.

また、上記「(3)重量(質量)減少率の測定」に従って測定した、被覆されたユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子の質量減少率は、28質量%であった。従って、ユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子を被覆する2−エチルヘキサン酸及び/又は2−エチルヘキサン酸由来のカルボキシレートは、被覆されたユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子全体の28質量%であることが分かった。   Further, the mass reduction rate of the coated europium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to “(3) Measurement of weight (mass) reduction rate” was 28% by mass. Therefore, it was found that the 2-ethylhexanoic acid and / or 2-ethylhexanoic acid-derived carboxylate coating the europium-containing zirconium oxide nanoparticles was 28% by mass of the total coated europium-containing zirconium oxide nanoparticles. .

更に、上記「(4)蛍光X線分析」に従って測定したユウロピウム含有酸化ジルコニウムナノ粒子中のジルコニウムとユウロピウムの重量存在比は71:29であった。   Furthermore, the weight ratio of zirconium and europium in the europium-containing zirconium oxide nanoparticles measured according to the above “(4) X-ray fluorescence analysis” was 71:29.

図1〜8に、各第2金属元素を含有するジルコニアナノ粒子について、上記「(1)結晶構造の解析」に従って解析したX線回折チャートを示す。また、実施例1のランタン含有ジルコニアナノ粒子、実施例4のセリウム含有ジルコニアナノ粒子、実施例5のインジウム含有ジルコニアナノ粒子及び実施例12−1〜12−3のユウロピウム含有ジルコニアナノ粒子については、これら粒子を1000℃で2時間焼成して得られたセラミックス材料についても、結晶構造を解析した。なお、図8A、図8B、図8Cは、それぞれ、実施例12−1、12−2、12−3の結果を表す。   1 to 8 show X-ray diffraction charts obtained by analyzing zirconia nanoparticles containing each second metal element according to the above “(1) Analysis of crystal structure”. Also, for the lanthanum-containing zirconia nanoparticles of Example 1, the cerium-containing zirconia nanoparticles of Example 4, the indium-containing zirconia nanoparticles of Example 5, and the europium-containing zirconia nanoparticles of Examples 12-1 to 12-3, The crystal structure of the ceramic material obtained by firing these particles at 1000 ° C. for 2 hours was also analyzed. 8A, 8B, and 8C show the results of Examples 12-1, 12-2, and 12-3, respectively.

いずれの第2金属元素についても、ナノ粒子の状態ではジルコニウムが第2金属元素により安定化され、複合酸化物として存在することが分かった。   For any second metal element, it was found that zirconium was stabilized by the second metal element in the form of nanoparticles and existed as a composite oxide.

また、第2金属元素を使用しない場合、焼成しないナノ粒子の状態では正方晶及び/又は立方晶が主に観察される一方で、焼成後の粒子では単斜晶が主に観察される。これに対し、ランタン、セリウム、インジウム及びユウロピウムの少なくとも1種を第2金属元素として用いた場合、焼成しないナノ粒子の状態では主として正方晶及び/又は立方晶が観察され、焼成後の粒子で単斜晶は観察されず、正方晶又は立方晶が観察されることを確認した。このことから、ランタン、セリウム、インジウム及びユウロピウムは、ジルコニア粒子の結晶相を安定化させる効果を有する可能性がある。   When the second metal element is not used, tetragonal crystals and / or cubic crystals are mainly observed in the state of nanoparticles that are not fired, whereas monoclinic crystals are mainly observed in the particles after firing. On the other hand, when at least one of lanthanum, cerium, indium and europium is used as the second metal element, tetragonal crystals and / or cubic crystals are mainly observed in the non-fired nanoparticle state, and the fired particles are single. Oblique crystals were not observed, and it was confirmed that tetragonal crystals or cubic crystals were observed. From this, lanthanum, cerium, indium, and europium may have an effect of stabilizing the crystal phase of zirconia particles.

また、図8Aの焼成後において、2θ=30、35、60、75°付近のピークは山が2つ観察されるのに対し、図8Cの焼成後においては、2θ=30、35、60、75°付近のピークは山が1つしか観察されなかった。これは、図8Aに示したユウロピウムを3%含有するジルコニアナノ粒子では焼成後の結晶構造が正方晶であるのに対して、図8Cに示したユウロピウムを29%含有するジルコニアナノ粒子では焼成後の結晶構造が立方晶であることを意味している。   In addition, two peaks are observed in the vicinity of 2θ = 30, 35, 60, and 75 ° after firing in FIG. 8A, whereas 2θ = 30, 35, 60, and 75 after firing in FIG. 8C. Only one mountain was observed at the peak near 75 °. This is because the zirconia nanoparticles containing 3% europium shown in FIG. 8A have a tetragonal crystal structure after firing, whereas the zirconia nanoparticles containing 29% europium shown in FIG. This means that the crystal structure is cubic.

Claims (10)

炭素数が3以上の第1のカルボン酸で被覆された酸化ジルコニウムナノ粒子であって、
La、Ce、Eu、Fe、Co、Sn、Zn、In、Bi、Mn、Ni及びCuよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素を含有する(但し、イットリウムは含有しない)ことを特徴とする酸化ジルコニウムナノ粒子。
Zirconium oxide nanoparticles coated with a first carboxylic acid having 3 or more carbon atoms,
It contains at least one metal element selected from the group consisting of La, Ce, Eu, Fe, Co, Sn, Zn, In, Bi, Mn, Ni and Cu (however, it does not contain yttrium) Zirconium oxide nanoparticles.
前記第1のカルボン酸は、1級カルボン酸及び2級カルボン酸の少なくとも1種である請求項1に記載の酸化ジルコニウムナノ粒子。   The zirconium oxide nanoparticles according to claim 1, wherein the first carboxylic acid is at least one of a primary carboxylic acid and a secondary carboxylic acid. 前記第1のカルボン酸は、2級カルボン酸、α位以外の炭素原子が枝分かれしたカルボン酸、及び炭素数4〜20の直鎖状カルボン酸よりなる群から選択される少なくとも1種である請求項1または2に記載の酸化ジルコニウムナノ粒子。   The first carboxylic acid is at least one selected from the group consisting of secondary carboxylic acids, carboxylic acids having branched carbon atoms other than the α-position, and linear carboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms. Item 3. The zirconium oxide nanoparticles according to Item 1 or 2. La、Ce、Eu、Fe、Co、Sn、Zn、In、Bi、Mn、Ni及びCuよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素の合計含有量が、これら金属元素とジルコニウムの合計含有量に対する割合で0.1〜40質量%である請求項3に記載の酸化ジルコニウムナノ粒子。   The total content of at least one metal element selected from the group consisting of La, Ce, Eu, Fe, Co, Sn, Zn, In, Bi, Mn, Ni and Cu is the total content of these metal elements and zirconium. The zirconium oxide nanoparticles according to claim 3, which is 0.1 to 40% by mass with respect to the amount. 請求項1〜4のいずれかに記載の酸化ジルコニウムナノ粒子を含む分散液。   The dispersion liquid containing the zirconium oxide nanoparticle in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4のいずれかに記載の酸化ジルコニウムナノ粒子を含む樹脂組成物。   The resin composition containing the zirconium oxide nanoparticle in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4のいずれかに記載の酸化ジルコニウムナノ粒子を含む成型材料。   The molding material containing the zirconium oxide nanoparticle in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4のいずれかに記載の酸化ジルコニウムナノ粒子から得られるセラミックス材料。   A ceramic material obtained from the zirconium oxide nanoparticles according to claim 1. 請求項1〜4のいずれかに記載の酸化ジルコニウムナノ粒子を500℃以上で焼成することを特徴とするセラミックス材料の製造方法。   A method for producing a ceramic material, comprising firing the zirconium oxide nanoparticles according to any one of claims 1 to 4 at 500 ° C or higher. 請求項1〜4のいずれかに記載の酸化ジルコニウムナノ粒子を含む組成物を500℃以上で焼成することを特徴とするセラミックス材料の製造方法。   A method for producing a ceramic material, comprising calcining a composition containing zirconium oxide nanoparticles according to any one of claims 1 to 4 at 500 ° C or higher.
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