TWI723114B - 無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其係使無特定比例之氧化鈦(TiOx)微粒子，尤其是二氧化鈦(TiO2)分散於包含碳源之液體狀的物質中，進一步添加水成為漿體，使漿體液滴化來供給至不含氧的熱電漿焰中，使藉由熱電漿焰所生成之物質中的碳與二氧化鈦進行反應而生成無特定比例之氧化鈦，將所生成之無特定比例之氧化鈦進行急速冷卻而生成無特定比例之氧化鈦微粒子，藉此可製造高純度且奈米級之無特定比例之氧化鈦微粒子，且可調整無特定比例之氧化鈦微粒子的氧化還原程度。
Description
本發明係關於無特定比例之氧化鈦(TiOx：1<x<2)微粒子之製造方法，尤其是關於於原料使用二氧化鈦(TiO2)，並使用熱電漿來製造奈米級的無特定比例之氧化鈦微粒子的製造方法。
目前，氧化物微粒子、氮化物微粒子、及碳化物微粒子等之微粒子，係被使用於半導體基板、印刷基板、各種電絕緣零件等之電絕緣材料、切削工具、鑄模、軸承等之高硬度高精度之機械工作材料、晶界電容器、濕度感測器等之功能性材料、及精密燒結成形材料等之燒結體的製造、發動機閥等之要求高溫耐磨耗性的材料等之熔射零件製造，進而燃料電池之電極、電解質材料及各種觸媒等之製造的領域中。
最近，於上述之微粒子中，還原型鈦氧化物備受矚目。所謂還原型鈦氧化物係與TiO2(二氧化鈦)不同者，係指被稱為TinO2n-1之Magneli相的n=4~∞之亞
化學計量氧化物相、Ti3O5相、Ti2O3相、或TiO相等之無特定比例之氧化鈦。
還原型鈦氧化物，相較於TiO2，不僅是可見光之吸收的點，電子傳導性亦優異，因此，對作為電極及導電性填料之應用亦十分期待。
本申請人係於專利文獻1中提案有一種無特定比例之氧化物粒子的製造方法，其係可使用熱電漿，以短時間且以高純度製造如此之無特定比例之氧化鈦等的無特定比例之氧化物的奈米級之微粒子。
於專利文獻1中，例如，在製造無特定比例之氧化鈦微粒子時，將二氧化鈦(TiO2)等之鈦氧化物粉末、與鈦金屬粉末、氫化鈦等之氧以外的元素之鈦化合物的粉末、及無特定比例之氧化鈦粉末中之至少1種粉末，以分別或是預先混合的狀態供給至熱電漿焰中。
於專利文獻1中，作為原料，係使用鈦氧化物粉末、與鈦金屬粉末、不含氧之鈦化合物粉末及無特定比例之氧化鈦粉末之至少1種的至少2種粉末，作為金屬元素係不使用構成無特定比例之氧化鈦微粒子之鈦以外的金屬元素，因此，可得到高純度之無特定比例之氧化鈦微粒子。
[專利文獻1]日本特開2014-144884號公報
因此，於專利文獻1所揭示的技術中，作為金屬元素係不使用鈦以外的金屬元素，因此，雖可得到高純度之無特定比例之氧化鈦微粒子，但有著必須準備鈦氧化物粉末、與鈦金屬粉末、及/或其他的鈦化合物粉末之至少2種粉末作為原料的問題。
又，於專利文獻1所揭示的技術中，係如此般地使用2種之含鈦粉末，因此，以至少2種粉末的組合決定無特定比例之氧化鈦微粒子的氧化/還原之程度，而有著無法自由調整的問題。
因此，於專利文獻1所揭示的技術中，係複數相之無特定比例之氧化鈦微粒子，亦即混晶之微粒子被生成，而有著難以得到均勻的單相之無特定比例之氧化鈦微粒子的問題。
本發明的目的係提供一種無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其係可解決上述以往技術之問題點，於原料使用氧化鈦粉末，特別是二氧化鈦(TiO2)粉末，並使用熱電漿來製造高純度且奈米級之無特定比例之氧化鈦微粒子(TiOx)，且可調整所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子之氧化還原程度。
為了達成上述目的，本發明係提供一種無特
定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其係使用二氧化鈦來製造無特定比例之氧化鈦微粒子的方法，使二氧化鈦之粉末分散於包含碳源之液體狀的物質中，進一步添加水成為漿體，使漿體液滴化來供給至不含氧的熱電漿焰中，使藉由熱電漿焰所生成之物質中的碳，亦即由物質所生成的碳與二氧化鈦進行反應而生成無特定比例之氧化鈦，將所生成之無特定比例之氧化鈦進行急速冷卻而生成無特定比例之氧化鈦微粒子。
在此，二氧化鈦之粉末的量，相對於二氧化鈦之粉末與包含碳源之液體狀之物質的總量，為10~65質量%，包含碳源之液體狀之物質的量，相對於二氧化鈦之粉末與包含碳源之液體狀之物質的總量，為90~35質量%，水的量，相對於二氧化鈦之粉末與包含碳源之液體狀之物質的總量，為5~40質量%。
又，較佳係調整水之添加量，而調整所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子之氧化/還原程度。
又，較佳為，包含碳源之液體狀的物質係醇、酮、煤油、辛烷或石油。
又，較佳為，熱電漿焰係來自於氫、氦及氬之至少1種氣體。
依據本發明，可藉由於原料使用氧化鈦粉末，尤其是二氧化鈦(TiO2)粉末，並使用熱電漿，使由
包含碳源之液體狀之物質所生成的碳發揮作為還原劑之功能，而製造高純度且奈米級之無特定比例之氧化鈦微粒子(TiOx)。
又，依據本發明，藉由使用熱電漿，而無須於作為原料之氧化鈦粉末使用奈米級的粒子，又，亦無須在製造上需要數日，而可得到奈米級之無特定比例之氧化鈦微粒子。進而，依據本發明，可得到純度高，且未達200nm之奈米級之無特定比例之氧化鈦微粒子。
另外，於本發明中，由於無須於原料使用奈米級的粒子，因此亦無生產性降低的情況。
又，依據本發明，在製造無特定比例之氧化鈦微粒子時，可藉由調整在將氧化鈦粉末與包含碳源之液體狀的物質進行漿體化時所添加之水的量，而容易調整所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子之氧化還原程度。
10‧‧‧微粒子製造裝置
12‧‧‧電漿炬
12a‧‧‧石英管
12b‧‧‧高頻振盪用線圈
12c‧‧‧電漿氣體供給口
14‧‧‧材料供給裝置
14a‧‧‧供給管
14b‧‧‧容器
14c‧‧‧攪拌機
14d‧‧‧泵
14e‧‧‧噴霧氣體供給源
14f‧‧‧漿體配管
14g、22c、28e‧‧‧氣體配管
15‧‧‧1次微粒子
16‧‧‧腔室
16a‧‧‧內壁(內側壁)
17‧‧‧頂板
17a‧‧‧內側部頂板零件
17b‧‧‧外側部頂板零件
17c‧‧‧上部外側部頂板零件
17d‧‧‧通氣路
18‧‧‧微粒子(2次微粒子)
19‧‧‧旋風器
19a‧‧‧入口管
19b‧‧‧外筒
19c‧‧‧圓錐台部
19d‧‧‧粗大粒子回收腔室
19e‧‧‧內管
20‧‧‧回收部
20a‧‧‧回收室
20b‧‧‧過濾器
20c‧‧‧管
22‧‧‧電漿氣體供給源
22a、22b‧‧‧高壓氣體鋼瓶
24‧‧‧熱電漿焰
26‧‧‧漿體
28‧‧‧氣體供給裝置
28a‧‧‧氣體射出口
28b‧‧‧氣體射出口
28c‧‧‧壓縮機
28d‧‧‧氣體供給源
28e‧‧‧管
[第1圖]係用以實施本發明之實施形態的無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法的微粒子製造裝置之整體構造的示意圖。
[第2圖]係放大顯示第1圖中之電漿炬附近的剖面圖。
[第3圖]係放大顯示第1圖中的腔室之頂板及設置在此頂板之氣體射出口附近的剖面圖。
[第4圖]係放大顯示第1圖中之旋風器的剖面圖。
[第5圖]係顯示本發明之實施形態的無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法的流程圖。
[第6圖]係顯示所射出的氣體之角度的說明圖，(a)係通過腔室之頂板的中心軸之垂直方向的剖面圖，(b)係從下方觀看頂板的底視圖。
[第7圖]係顯示本發明之實施例的無特定比例之氧化鈦微粒子之藉由X射線繞射法所得到的結晶構造之解析結果的圖表。
[第8圖]係顯示4種無特定比例之氧化鈦的各結晶相之參考的圖表。
以下，根據所附的圖面顯示之適宜實施形態，來詳細地說明本發明之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法。
於本發明中，所謂無特定比例之氧化鈦，一般而言係如無特定比例之化合物般的鈦氧化物。所謂無特定比例之化合物，係顯示偏離特定比例之組成(無定比性)的化合物。另外，無特定比例之氧化鈦亦稱為亞氧化鈦。
因而，於本發明中，作為無特定比例之氧化鈦微粒子，可列舉氧低於特定比例之組成(TiO2)的TiOx(1<x<2)粒子。作為原料係可使用二氧化鈦(TiO2)的粉末。
在此，二氧化鈦(TiO2)係耐蝕性優異，且具有絕緣性。另一方面，無特定比例之氧化鈦(TiOx(1<x<2))係耐蝕性優異，且具有導電性，並且會吸收可見光。如此般，於本發明中，可得到與二氧化鈦性質不同的無特定比例之氧化鈦的微粒子。
於本發明中，係僅使用二氧化鈦之粉末，由於不使用構成無特定比例之氧化鈦微粒子的鈦以外之金屬元素，因此可得到高純度之無特定比例之氧化鈦微粒子。
於使用熱電漿焰之熱電漿法中，一般而言，已知即使供給至熱電漿焰之原料粉末的粒徑為100μm左右，也可得到粒徑為未達200nm之奈米級的粒子。因此，即使本發明使用100μm左右之粒徑的二氧化鈦之粉末作為原料粉末，也可得到粒徑為未達200nm之無特定比例之氧化鈦微粒子。另外，本發明之無特定比例之氧化鈦微粒子係粒徑為未達200nm，但無特定比例之氧化鈦微粒子的粒徑更佳為5~100nm。
如此般，於本發明中，針對作為原料之二氧化鈦的粉末，由於即使不使用奈米級的粒子作為原料，也可得到奈米級之無特定比例之氧化鈦微粒子，因此亦無使用操作困難的奈米級的粒子而生產性降低的情況。
作為原料之二氧化鈦的粉末之粒徑較佳為1~100μm。二氧化鈦的粉末係在其粒徑未達1μm時會變得難以操作。另一方面，二氧化鈦之粉末若其粒徑超過100μm，則在熱電漿處理時，不蒸發的量會變多。
在此，於本發明中，所謂粒徑係由比表面積測定進行換算而求出之值。
另外，作為藉由將無特定比例之氧化鈦微粒子的粒子尺寸進行奈米級化所展現的特性，係在分散於樹脂或者玻璃等的情況中，透明性會提昇。除此之外，作為奈米級化所展現的特性，係有熱傳導率之降低，及比表面積之增加等。
又，作為粒徑為未達200nm之無特定比例之氧化鈦微粒子的用途，係可例示例如熱線遮蔽材料、熱電元件、以及觸媒及支撐材。
於本發明中，在二氧化鈦之粉末被分散於包含碳源之液體狀的物質中，使進一步添加水的漿體液滴化來供給至不含氧的熱電漿焰中時，藉由熱電漿焰從液體狀之物質所生成的碳係對於二氧化鈦的粉末發揮作為還原劑的功用，藉由熱電漿焰，二氧化鈦的粉末被一部分還原，而成為無特定比例之氧化物。由於熱電漿焰中不含氧，因此所生成的碳會與二氧化鈦之粉末的氧鍵結，藉此從作為特定比例之氧化物的二氧化鈦奪走氧而成為無特定比例之氧化物。如此方式，從二氧化鈦之粉末生成無特定比例之氧化鈦微粒子。
又，於本發明中所使用之二氧化鈦的粉末係包含二氧化鈦之粉末作為主要的成分，只要可製造無特定比例之氧化鈦微粒子，亦可為包含二氧化鈦以外之氧化鈦的粉末者。
在此，本發明所使用之熱電漿焰雖不含氧之熱電漿焰，但於無特定比例之氧化鈦微粒子的製造中，只要藉由熱電漿焰從包含碳源之液體狀的物質所生成的碳可將二氧化鈦還原來製造無特定比例之氧化鈦微粒子的量得以確保，則熱電漿焰亦可包含氧。又，當然熱電漿焰較佳為完全不含氧者。在此，熱電漿焰包含氧，係指於電漿氣體中一部分或全部使用氧氣或空氣等之包含氧的氣體之熱電漿焰，另一方面，熱電漿焰不含氧，係指於電漿氣體中一部分或全部不使用氧氣或空氣等之包含氧的氣體之熱電漿焰。
以下，針對本發明之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法進行說明。
第1圖係用以實施本發明之實施形態的無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法的微粒子製造裝置之整體構造的示意圖。第2圖係第1圖中所示之電漿炬附近的部分放大圖。第3圖係放大顯示第1圖中所示的腔室之頂板、及設置在此頂板的2種之氣體射出口附近的剖面圖。又，第4圖係放大顯示旋風器的剖面圖。
第1圖所示之微粒子製造裝置10係具有：電漿炬12、材料供給裝置14、腔室16、旋風器19、以及回收部20，該電漿炬12係使熱電漿產生；該材料供給裝置14係將二氧化鈦(TiO2)的粉末，如後述般地，以漿體狀供給至電漿炬12內；該腔室16係具有作為用以生成無特定比例之氧化鈦(TiOx(1<x<2))的微粒子(1次微
粒子)15的冷卻槽之功能；該旋風器19係從所生成之1次微粒子15去除具有任意規定的粒徑以上之粒徑的粗大粒子；該回收部20係將藉由旋風器19分級後之具有所期望的粒徑之無特定比例之氧化鈦(TiOx)微粒子(2次微粒子)18進行回收。
於本實施形態中，使用使二氧化鈦的粉末(以下，亦稱為二氧化鈦原料)分散於包含碳源之液體狀的物質(以下，亦稱為含碳分散介質、或僅稱為分散介質)，進一步添加水成為漿體狀的漿體，藉由微粒子製造裝置10製造奈米級之無特定比例之氧化鈦微粒子。
第2圖所示之電漿炬12係以石英管12a與圍繞其外側的高頻振盪用線圈12b所構成。於電漿炬12的上部，係如後述般，漿體26之供給管14a被設置於其中央部，電漿氣體供給口12c被形成於其周邊部(同一圓周上)。
電漿氣體係從電漿氣體供給源22送入至電漿氣體供給口12c(參照第2圖)。
於本實施形態中，在後述之熱電漿焰24中，為了使含碳之分散介質不燃燒地分解來產生碳，較佳係使用於電漿氣體中不含氧者。作為此電漿氣體，係可列舉例如：氫氣(H2)、氦氣(He)、氬氣(Ar)等。電漿氣體並不僅限定於單質，亦可以如氫與氬、氦與氬、或氫與氦與氬般地將此等電漿氣體組合使用。
於電漿氣體供給源22中，係準備例如氫、及
氬之2種的電漿氣體。電漿氣體供給源22，係具有內部分別儲存例如氫及氬的高壓氣體鋼瓶22a及22b、與將高壓氣體鋼瓶22a及22b連接於電漿炬12的氣體配管22c。
電漿氣體，電漿氣體供給源22，亦從高壓鋼瓶22a及22b，經由氣體配管22c、及第2圖所示之環狀的電漿氣體供給口12c，如箭頭P所示般地送入電漿炬12內。接著，對高頻振盪用線圈12b施加高頻電壓，從例如氫與氬之2種的電漿氣體產生不含氧之熱電漿焰24。
在使用氫、及氬之2種電漿氣體的情況，熱電漿焰24之電漿氣體中的氫、及氬之比例，相對於氬的量，較佳係將氫的量設為0~20vol%。
另外，於此情況中，針對電漿氣體之供給量，氬較佳係設為10~300升/min。
又，在從電漿氣體供給源22，供給氬、氦、及氫作為電漿氣體，於電漿炬12內產生熱電漿焰24的情況，熱電漿焰24之電漿氣體中的氫、氦、氬之比例，相對於氦及氬的總量，較佳係將氫的量設為0~20vol%。
另外，於此情況中，針對電漿氣體之供給量，較佳係氬設為10~300升/min，氦設為5~30升/min。
又，於本發明中，亦可使用氦、及氫2種作為電漿氣體，於此情況中，以相對於氦的總量而將氫的量設為0~20vol%為佳。
另外，石英管12a的外側係被形成為同心圓狀的管(未圖示)所包圍，使冷卻水在此管與石英管12a
之間循環來將石英管12a進行水冷，而防止因電漿炬12內所產生之熱電漿焰24而使石英管12a過於高溫。
如第1圖所示般，材料供給裝置14，係連接於電漿炬12的上部，將於含碳分散介質中混合二氧化鈦原料進一步添加水而調製出的漿體26從材料供給裝置14均勻地供給至電漿炬12內。
於本發明中，藉由使用於含碳分散介質中混合二氧化鈦原料所得到的漿體中添加水調整而成的漿體26，相較於使用二氧化鈦原料與含碳分散介質之漿體的情況，可改變所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子的氧化還原程度，而可降低所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子的薄片電阻。
進而，於本發明中，藉由調整製作漿體26時的水量，而可因應於所添加之水量，來調整所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子的氧化還原程度，而可改變所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子的薄片電阻。
材料供給裝置14，係具有：供給管14a、容器14b、攪拌機14c、泵14d、噴霧氣體供給源(高壓氣體鋼瓶)14e、漿體配管14f、以及氣體配管14g，該供給管14a，係將漿體26液滴化來供給至電漿炬12的內部；該容器14b係裝有漿體26；該攪拌機14c係將容器14b中的漿體26進行攪拌；該泵14d，係用以經由供給管14a來對漿體26施加高壓而供給至電漿炬12內；該噴霧氣體供給源(高壓氣體鋼瓶)14e，係供給用以將漿體26噴霧
至電漿炬12內的噴霧氣體；該漿體配管14f，係將容器14b經由泵14d來連接於供給管14a；該氣體配管14g，係將噴霧氣體供給源(高壓氣體鋼瓶)14e在供給管14a附近連接於漿體配管14f。
在此，被裝入容器14b的漿體26係如以下方式來製作。
例如，從未圖示之原料槽等將特定量之二氧化鈦原料裝入容器14b內，一邊藉由攪拌機14c進行攪拌，一邊將含碳分散介質從未圖示之槽等每次少量地特定量混入，將二氧化鈦原料與含碳分散介質進行漿體化，於由此二氧化鈦原料與含碳分散介質所構成的漿體中，每次少量地特定量添加水(例如，自來水、未圖示之槽內的儲存水)，而製作所期望之狀態的漿體26。
或者，亦可將特定量之含碳分散介質從未圖示之槽等裝入容器14b內，一邊藉由攪拌機14c進行攪拌，一邊從未圖示之原料槽等將二氧化鈦原料每次少量地特定量混入，將二氧化鈦原料與含碳分散介質進行漿體化，於由此二氧化鈦原料與含碳分散介質所構成的漿體中，每次少量地特定量添加水(例如，自來水、未圖示之槽內的儲存水)，而製作所期望之狀態的漿體26。
在此，在材料供給裝置14中，被施加押出壓力的高壓噴霧氣體係從噴霧氣體供給源14e與漿體26一起，如第2圖中箭頭G所示般經由供給管14a來供給至電漿炬12內之熱電漿焰24中。供給管14a係具有雙流體噴
嘴機構，該雙流體噴嘴機構係用以將漿體26噴霧至電漿炬12內之熱電漿焰24中並進行液滴化，藉此，可將漿體26噴霧至電漿炬12內之熱電漿焰24中，亦即，使漿體26液滴化。於噴霧氣體，例如，氬、氦、氫等係單獨或者適當組合而使用。
如此般，雙流體噴嘴機構係可對漿體26施加高壓，並藉由作為氣體之噴霧氣體而將漿體26進行噴霧，因此，作為用以使漿體26液滴化之一個方法被使用。例如，在雙流體噴嘴機構之噴嘴使用內徑1mm者的情況，若將供給壓力設為0.2~0.3MPa以每分鐘20毫升使漿體26流動，並以每分鐘10~20升將噴霧氣體進行噴霧，則可得到約5~10μm左右之漿體26的液滴。
另外，於本實施形態中，雖使用雙流體噴嘴機構，但亦可使用單流體噴嘴機構。在此，於供給管14a中，只要可將漿體26進行液滴化，則並不一定要供給噴霧氣體。
進而，作為其他方法，係可列舉例如：讓漿體以一定速度落下至旋轉中的圓板上並藉由離心力進行液滴化的方法、對漿體表面施加高的電壓來進行液滴化的方法等。
另一方面，如第1圖所示般，腔室16係鄰接設置於電漿炬12的下方。被噴霧到電漿炬12內之熱電漿焰24中的漿體26中之分散介質不會因熱電漿焰24而進行燃燒便會被分解，藉由分解所產生的碳，二氧化鈦原料被一部分還原而成為無特定比例之氧化鈦，其後，此無特
定比例之氧化鈦在腔室16內立即被急速冷卻，而生成1次微粒子(無特定比例之氧化鈦微粒子)15。如此般，腔室16係具有作為冷卻槽之功能。
又，本實施形態之微粒子製造裝置10，係為了實施將無特定比例之氧化鈦微粒子15更有效率地製造的方法之一，而具備有氣體供給裝置28，該氣體供給裝置28係用以將所生成之無特定比例之氧化鈦粒子15進行急速冷卻。以下，針對此氣體供給裝置28進行說明。
第1圖、第3圖所示之氣體供給裝置28係具有：氣體射出口28a、氣體射出口28b、壓縮機28c、上述氣體之供給源(高壓氣體鋼瓶)28d、以及氣體配管28e，該氣體射出口28a，係朝向熱電漿焰24之尾部(與電漿氣體供給口12c相反側之熱電漿焰24的端部，也就是說熱電漿焰24的終端部)，而以特定的角度射出氣體；該氣體射出口28b，係沿著腔室16的內壁(內側壁)16a從上方朝向下方來射出氣體；該壓縮機28c，係對供給至腔室16內的氣體施加押出壓力(例如，高壓)；該上述氣體之供給源(高壓氣體鋼瓶)28d係被供給至腔室16內；該氣體配管28e係將該等進行連接。另外，壓縮機28c亦可為鼓風機。
另外，從氣體射出口28a射出的氣體，係如之後詳細敘述般，除了將在腔室16內所生成的1次微粒子15進行急速冷卻的作用以外，亦具有隨著從氣體射出口28b射出的氣體而對旋風器19中的1次微粒子15的分
級有所助益等之附加性作用。
上述壓縮機28c與氣體供給源28d，係經由氣體配管28e來連接於腔室16的頂板17。
又，如第3圖所示般，氣體射出口28a與氣體射出口28b，係被形成在腔室16的頂板17。
在此，頂板17係覆蓋腔室16的頂部之板狀構件，且具有：內側部頂板零件17a、外側部頂板零件17b、以及圓環狀之上部外側部頂板零件17c，該內側部頂板零件17a，係在中央具備圍繞熱電漿焰24的貫通孔，圓錐台形狀且上側的一部分為圓柱；該外側部頂板零件17b係中央具有圓錐台形狀之貫通孔；該上部外側部頂板零件17c，係具備內建內側部頂板零件17a之貫通孔，且具有使內側部頂板零件17a沿著此貫通孔垂直地移動的移動機構。
於頂板17的外側部頂板零件17b及上部外側部頂板零件17c，係設置有通氣路17d，該通氣路17d，係與氣體配管28e連通，用以讓經由氣體配管28e輸送的氣體通過。通氣路17d，係於腔室16之頂板17的中央部分處，在內側部頂板零件17a與外側部頂板零件17b之間以特定角度傾斜地形成，而連通於用以朝向電漿炬12內之熱電漿焰24的尾部以特定的角度噴射氣體的氣體射出口28a，並且於頂板17的緣部處，亦即外側部頂板零件17b的緣部處朝向垂直下方地形成，而連通於用以沿著腔室16的內壁16a來噴射氣體的氣體射出口28b。
在此，於內側部頂板零件17a與上部外側頂板零件17c相接的部分(在內側部頂板零件17a係上部的圓柱部分)係切劃出螺紋，內側部頂板零件17a係可藉由旋轉而在垂直方向上改變位置，內側部頂板零件17a係可調節與外側部頂板零件17b的距離。又，內側部頂板零件17a之圓錐台部分的梯度、與外側部頂板零件17b所具有的貫通孔之圓錐台部分的梯度係相同，而成為彼此相對向的構造。
因而，氣體射出口28a，係可調節形成有內側部頂板零件17a與外側部頂板零件17b的間隙，也就是狹縫寬，且形成為與頂板17同心之圓周狀的狹縫。在此，氣體射出口28a，係只要可朝向熱電漿焰24的尾部射出氣體的形狀即可，並不限定於上述般之狹縫形狀者，例如，亦可為於圓周上配設多數個孔者。
經由氣體配管28e輸送的氣體，係通過設置在上部外側部頂板零件17c的內部之通氣路17d，而輸送至形成於上述之內側部頂板零件17a與外側部頂板零件17b之間的狹縫之氣體射出口28a。被輸送至氣體射出口28a的氣體，係依第1圖及第3圖之箭頭Q顯示的方向，朝向熱電漿焰的尾部(終端部)，如前述般地，以特定的供給量及特定的角度被射出。
又，氣體供給裝置28之氣體射出口28b，較佳係形成於頂板17的外側部頂板零件17b內的狹縫，用以將經由氣體配管28e被輸送，且通過設置於上部外側部
頂板零件17c的內部及外側部頂板零件17b之通氣路17d的氣體射出至腔室16內者，且防止所生成之1次微粒子15附著於腔室16的內壁16a，並且可射出能夠對1次微粒子15賦予可將1次微粒子15利用下游的旋風器19以任意的分級點進行分級之流速的量之氣體。從此氣體射出口28b沿著腔室16的內壁16a來從上方朝向下方射出氣體。
如上述般，又，如第1圖、及第3圖所示般，從氣體供給裝置28之氣體供給源28d，如箭頭S所示般地，經由氣體配管28e供給至頂板17內的氣體，係經由設置於頂板17之外側部頂板零件17b及上部外側部頂板零件17c的通氣路17d，從氣體射出口28a、及28b射出至腔室16內。
如此一來，從材料供給裝置14射出至電漿炬12內而被液滴化的漿體26，係在熱電漿焰24中，如後述般地，不進行燃燒而二氧化鈦原料一部分被還原，成為無特定比例之氧化鈦。接著，此無特定比例之氧化鈦，係藉由從上述氣體射出口28a射出(參照箭頭Q)的氣體，在腔室16內被急速冷卻，而生成由無特定比例之氧化鈦所構成的1次微粒子15。此時，藉由從氣體射出口28b射出(參照箭頭R)的氣體，可防止1次微粒子15附著於腔室16的內壁。
如第1圖所示般，於腔室16之側方下部係設置有用以將所生成之1次微粒子15以所期望的粒徑進行
分級的旋風器19。此旋風器19，係如第4圖所示般，具備有：入口管19a、圓筒形狀之外筒19b、圓錐台部19c、粗大粒子回收腔室19d、以及內管19e，該入口管19a係從腔室16供給1次微粒子15；該外筒19b係與此入口管19a連接，且位於旋風器19的上部；該圓錐台部19c係從此外筒19b下部朝向下側連續且直徑漸漸縮減；該粗大粒子回收腔室19d係連接於此圓錐台部19c下側，且將具有上述之所期望的粒徑以上之粒徑的粗大粒子進行回收；該內管19e係連接於之後詳述之回收部20，且突出設置於外筒19b。
從入口管19a，包含在腔室16內所生成之1次微粒子15的氣流係沿著外筒19b內周壁被吹入，藉此，此氣流會如第4圖中箭頭T所示般地從外筒19b的內周壁朝向圓錐台部19c方向流動，藉此而形成回旋的下降流。
接著，上述之回旋的下降流，係在圓錐台部19c內壁面進一步被加速，其後翻轉，成為上昇流而從內管19e排出至系統外。又，氣流的一部分係在流入粗大粒子回收腔室19d之前，在圓錐台部19c翻轉，而從內管19e排出至系統外。對於粒子，係藉由回旋流而賦予離心力，藉由離心力與阻力間的平衡，粗大粒子會朝壁方向移動。又，從氣流分離的無特定比例之氧化鈦微粒子，係沿著圓錐台部19c側面下降，而在粗大粒子回收腔室19d被回收。在此，沒被賦予充分離心力的微粒子，係與在圓錐
台部19c內周壁的翻轉氣流一起被排出至系統外。
又，成為通過內管19e，而從之後詳述之回收部20產生負壓(吸引力)。接著，藉由此負壓(吸引力)，從上述之回旋的氣流分離後之無特定比例之氧化鈦微粒子會如第4圖中之箭頭U所示般地被吸引，通過內管19e被送至回收部20。
如第1圖所示般，於作為旋風器19內之氣流的出口之內管19e的延長上係設置有回收部20，該回收部20係將具有所期望之奈米級的粒徑之2次微粒子(無特定比例之氧化鈦微粒子)18進行回收。此回收部20係具備有：回收室20a、過濾器20b、以及真空泵(未圖示)，該過濾器20b係設置於回收室20a內；該真空泵，係經由設置於回收室20a內下方的管20c而連接。從旋風器19送出的微粒子會被真空泵(未圖示)所吸引，藉此而被拉進回收室20a內，並成為停留在過濾器20b之表面的狀態而被回收。
以下，一面敘述如上述般構成之微粒子製造裝置10的作用，一面使用此微粒子製造裝置10，針對本發明之實施形態的無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，參照第5圖進行說明。
第5圖係顯示本發明之實施形態的無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法的流程圖。
在此，於本實施形態中，二氧化鈦原料(二氧化鈦之粉末)，係成為無特定比例之氧化鈦微粒子的原
料者，為了在熱電漿焰中容易蒸發，其平均粒徑為50μm以下，較佳係平均粒徑為10μm以下。
於本實施形態中，作為含碳分散介質，可列舉例如：醇、酮、煤油、辛烷或石油。
又，作為醇，係可列舉例如：乙醇、甲醇、丙醇、異丙醇。
如上述般，含碳分散介質，係將二氧化鈦原料進行還原者。因此，含碳分散介質，較佳係藉由熱電漿焰24容易被分解。基於此，含碳分散介質係以低級醇為佳。
又，進而，將水(H2O)添加於漿體26。此水，係促進以含碳分散介質進行之二氧化鈦原料的無特定比例之氧化鈦化者。
在第5圖所示之本實施形態之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法中，首先，於步驟S10中，使二氧化鈦原料粉末分散於含碳分散介質中，進一步添加水而得到漿體。於此漿體中，二氧化鈦原料與分散介質之混合比、及水量，雖無特別限定，但只要可由二氧化鈦原料生成無特定比例之氧化鈦，則任何混合比或水量皆可。
在此，二氧化鈦原料的量之較佳的範圍，相對於二氧化鈦原料與分散介質的總量，為10~65質量%，分散介質的量之較佳的範圍，相對於二氧化鈦原料與分散介質的總量，為90~35質量%，水的量之較佳的範圍，相對於二氧化鈦原料與分散介質的總量，為5~40質量%。
另外，於本發明中，二氧化鈦原料與分散介
質之混合比，更佳係以質量比計，例如50：50。又，於本發明中，藉由改變對於製造漿體最適當之水的添加量，而控制各種之結晶相(TiOx(1<x<2)，例如Ti2O3、Ti3O5、Ti4O7等)，因此，水的添加量，較佳係對各種之結晶相的每一者預先藉由實驗等來設定。
分散介質及水，由於會將二氧化鈦進行還原，因此為了生成無特定比例之氧化鈦，此二氧化鈦原料與分散介質之質量比、所添加的水之量，係進行適當變更來調製漿體。
進而，在調整漿體26時，亦可添加由界面活性劑、高分子、偶合劑所成之群中選出的1種或2種以上之混合物。作為界面活性劑，例如，可使用非離子性界面活性劑之山梨醇酐脂肪酸酯。作為高分子，例如，可使用聚丙烯酸銨。作為偶合劑，例如，可使用矽烷偶合劑等。藉由於漿體26添加由界面活性劑、高分子、偶合劑所成之群中選出的1種或2種以上之混合物，而可更有效地防止二氧化鈦原料以分散介質、水進行凝聚，而使漿體26安定化。
如上述方式所調整的漿體26，係被裝入第1圖所示之材料供給裝置14的容器14b內，並以攪拌機14c進行攪拌。藉此，防止分散介質中之二氧化鈦原料沉澱，而可維持在分散介質中二氧化鈦原料被分散的狀態之漿體26。另外，亦可於材料供給裝置14供給二氧化鈦原料與分散介質與水來連續地調製漿體26。
接著，於步驟S12中，使漿體26液滴化來供給至不含氧的熱電漿焰24中。
藉由使用材料供給裝置14之供給管14a的雙流體噴嘴機構來使漿體26液滴化，液滴化後的漿體26被供給至電漿炬12內，而供給至在電漿炬12內所產生的熱電漿焰24中，無須使分散介質燃燒而生成碳。
另外，不含氧之熱電漿焰24，係使液滴化後的漿體26蒸發，無須使分散介質燃燒，而分解、蒸發來生成碳。此時，水亦分解成氫與氧。進而，熱電漿焰24，係藉由該溫度與所生成之碳，而將二氧化鈦原料還原，進而，藉由由水產生的氧來控制還原而成為無特定比例之氧化鈦者。因此，熱電漿焰24之溫度，必須要比漿體中所含之二氧化鈦原料會藉由碳被還原之溫度更高。
另一方面，雖熱電漿焰24的溫度越高則越容易使二氧化鈦原料還原而為佳，但溫度並無特別限定，亦可因應於二氧化鈦原料被還原的溫度來適當選擇。例如，亦可將熱電漿焰24的溫度設為2000℃，理論上係可推測為達到10000℃左右者。於本發明中，熱電漿焰24的溫度較佳係設為例如4000~10000℃。
又，於產生熱電漿焰24之電漿炬12內中之壓力環境係以大氣壓以下為佳。在此，針對大氣壓以下之環境，雖無特別限定，但可設為例如5Torr~750Torr。
如此一來，在不含氧之熱電漿焰24中漿體26會蒸發，進而，甲醇等之分散介質不被燃燒而分解，而得
到碳。此碳較佳係為了比二氧化鈦原料生成更多，而調整漿體26中之分散介質的量。
接著，於步驟S14中，使藉由此熱電漿焰24所生成的碳與二氧化鈦進行反應而生成無特定比例之氧化鈦。
於熱電漿焰24中所產生的碳與二氧化鈦原料會進行反應，二氧化鈦被還原成無特定比例之氧化鈦，進而藉由由水產生的氧來控制還原而成為無特定比例之氧化鈦。
接著，於步驟S16中，將在步驟S14所生成的無特定比例之氧化鈦進行急速冷卻來生成無特定比例之氧化鈦微粒子(1次微粒子)15。
於步驟S14中所生成之無特定比例之氧化鈦係藉由經由氣體射出口28a朝箭頭Q所示之方向射出的氣體而被急速冷卻，在腔室16內被急速冷卻，藉此而得到由無特定比例之氧化鈦所構成的1次微粒子15。
因而，從上述氣體射出口28a所射出的氣體之量，於生成1次微粒子15的過程中，對將無特定比例之氧化鈦微粒子15進行急速冷卻而言為充分的供給量雖為必要，但較佳係與伴隨此而從氣體射出口28b所射出之氣體的量，進而供給至後述之熱電漿焰24中之氣體的量合計，而得到可將1次微粒子15利用下游的旋風器19以任意的分級點進行分級的流速，且不妨礙熱電漿焰24之安定之程度的量。
另外，從上述之氣體射出口28a所射出之氣
體的量與氣體射出口28b所射出之氣體的量合計之射出量，係以設為供給至熱電漿焰24中之氣體的200%~5000%者為佳。在此，上述之供給至熱電漿焰中的氣體，係指將形成熱電漿焰之電漿氣體、用以形成電漿流之中央氣體(central gas)及噴霧氣體混合而成者。
又，只要不妨礙熱電漿焰24之安定，上述之射出的氣體之供給方法或供給位置等並無特別限定。於本實施形態之微粒子製造裝置10中，雖於頂板17形成圓周狀之狹縫來射出氣體，但只要是在從熱電漿焰至旋風器為止的路徑上，能夠確實地供給氣體的方法或位置，即使其他的方法、位置亦無妨。
最終由在腔室16內所生成的無特定比例之氧化鈦所構成之1次微粒子15，係從旋風器19的入口管19a，與氣流一起沿著外筒19b的內周壁被吹入，藉此，使此氣流沿著如第4圖中箭頭T所示般的外筒19b的內周壁流動，藉此而形成回旋流而下降。接著，此回旋流，係在圓錐台部19c內壁面進一步被加速，其後翻轉，成為上昇流而從內管19e排出至系統外。又，氣流的一部分係在流入粗大粒子回收腔室19d之前，在圓錐台部19c內周壁翻轉，而從內管19e排出至系統外。
對由無特定比例之氧化鈦所構成的1次微粒子15藉由回旋流而賦予離心力，藉由離心力與阻力間的平衡，1次微粒子15當中，粗大粒子會朝壁方向移動。又，1次微粒子15當中，從氣流分離的粒子，係沿著圓
錐台部19c側面下降，而在粗大粒子回收腔室19d被回收。在此，沒被賦予充分離心力的微粒子，係與在圓錐台部19c內周壁的翻轉氣流一起，從內管19e，作為無特定比例之氧化鈦微粒子(2次微粒子)18被排出至系統外。此時往旋風器19內的氣流之流速較佳為10m/sec以上。
被排出的無特定比例之氧化鈦微粒子(2次微粒子)18，係藉由來自回收部20的負壓(吸引力)，而朝向第4圖中之箭頭U所示的方向被吸引，通過內管19e送至回收部20，而被回收部20之過濾器20b所回收。此時之旋風器19內之內壓較佳為大氣壓以下。又，無特定比例之氧化鈦微粒子(2次微粒子)18的粒徑，係因應目的而規定奈米級之任意的粒徑。
如此方式，於本實施形態中，可得到奈米級之無特定比例之氧化鈦微粒子。
又，於本發明之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法中，所使用之旋風器的個數並不限定於1個，亦可為2個以上。
藉由本實施形態之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法所製造的無特定比例之氧化鈦微粒子，係其粒度分布寬為窄，亦即，具有均勻的粒徑，且幾乎無1μm以上之粗大粒子的混入，具體而言係其比表面積值為10~100m2/g之奈米級的無特定比例之氧化鈦微粒子。
又，於本實施形態中，由於用於二氧化鈦原料粉末之還原中的碳源使用液體(含碳分散介質)，除此
之外為水，因此可將二氧化鈦原料容易地、均勻地供給於熱電漿焰。進而，由於碳源為液體，因此相較於石墨等之固體的碳源，較容易被分解，而可使二氧化鈦原料有效率地與碳進行反應。藉此，二氧化鈦原料之對無特定比例之氧化鈦的反應效率提高，而可以高生產性製造無特定比例之氧化鈦微粒子。
又，於本實施形態之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法中，係藉由供給氣體，且任意地控制裝置內的流速，而可以設置在裝置內的旋風器將無特定比例之氧化鈦微粒子進行分級。於本實施形態之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法中，係無須改變反應條件，而藉由改變氣體之流速、或者旋風器內徑，而可以任意的分級點分離粗大粒子，因此，成為可以高生產性製造粒徑微細且均勻、品質佳的高純度之無特定比例之氧化鈦微粒子。
進而，於本實施形態之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法中，由於在旋風器內產生回旋流因此滯留時間增長，在旋風器內無特定比例之氧化鈦微粒子會被冷卻，因此，無須設置至今為止作為冷卻機構所使用的散熱片或冷卻路徑。因此，無須為了去除堆積在散熱片內的微粒子而停止裝置的運作，而成為可將裝置的運作時間長期化。進而，藉由將旋風器整體設為水冷套構造，而可更進一步提高冷卻效果。
如上所述，實施本實施形態之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法的微粒子製造裝置10，其特徵
為，具備氣體供給裝置28，該氣體供給裝置28主要目的為將包含氣相狀態之無特定比例之氧化鈦的混合物進行急速冷卻。
於圖示例之氣體供給裝置28中，從氣體供給源28d經由氣體配管28e及頂板17的通氣路17d來輸送至氣體射出口28a的氣體，係為了將熱電漿焰24中之氣相狀態的含無特定比例之氧化鈦的混合物進行急速冷卻，而如上述般地，依第1圖及第3圖中之箭頭Q顯示的方向，朝向熱電漿焰的尾部(終端部)，以特定的供給量及特定的角度射出。
在此，針對上述特定之供給量進行說明。如上述般，在將氣相狀態之含無特定比例之氧化鈦的混合物(以下，僅稱為混合物)進行急速冷卻所生成的量，例如，較佳係將供給至形成將氣相狀態之混合物進行急速冷卻所必要的空間之腔室16內的氣體之腔室16內的平均流速(腔室內流速)設為0.001~60m/sec，更佳係設為0.5~10m/sec。其係對將噴霧至熱電漿焰24中蒸發後之氣相狀態的混合物進行急速冷卻而生成微粒子，並防止所生成之微粒子彼此因碰撞導致之凝聚而言為充分的氣體之供給量。
另外，此供給量，必須是對將氣相狀態之混合物進行急速冷卻使其凝固而言為充分的量，又，對為了避免因剛凝固、生成後之無特定比例之氧化鈦微粒子彼此碰撞而凝聚而將氣相狀態之混合物進行稀釋而言為充分的
量，較佳係依據腔室16的形狀或大小而適當設定該值。
但，此供給量，較佳係被控制成避免妨礙熱電漿焰之安定。
接著，使用第6圖(a)及(b)，針對氣體射出口28a為狹縫形狀的情況之上述特定角度進行說明。於第6圖(a)，顯示通過腔室16之頂板17的中心軸之垂直方向的剖面圖，又，於第6圖(b)，顯示從下方觀看頂板17的圖。另外，於第6圖(b)係顯示與第6圖(a)所示之剖面垂直的方向。在此，第6圖(a)、及(b)中顯示的點X，係經由通氣路17d從氣體供給源28d(參照第1圖)輸送的氣體從氣體射出口28a被射出至腔室16內部的射出點。實際上，由於氣體射出口28a為圓周狀的狹縫，因此射出時之氣體係形成帶狀的氣流。因而，點X係假想的射出點。
如第6圖(a)所示般，將通氣路17d之開口部的圖中上下方向之中心作為原點，使垂直上方為0°，在紙面上以逆時針轉動為正的方向，將朝箭頭Q所示之方向從氣體射出口28a所射出的氣體之角度以角度α表示。此角度α，係相對於上述之從熱電漿焰24的初部至尾部(終端部)之方向的角部。
又，如第6圖(b)所示般，將上述之假想的射出點X作為原點，朝向熱電漿焰24之中心的方向為0°，在紙面上將逆時針轉動作為正的方向，將朝相對於從熱電漿焰24之初部至尾部(終端部)之方向而為垂直的
面方向之箭頭Q顯示的方向從氣體射出口28a所射出之氣體的角度以角度β表示。此角度β，係在相對於上述之從熱電漿焰24的初部至尾部(終端部)之方向為垂直之面內，相對於熱電漿焰24之中心部的角度。
若使用上述之角度α(通常為垂直方向的角度)及角度β(通常為水平方向的角度)，則上述之特定的角度，亦即，氣體之對於腔室16內的供給方向，係以於腔室16內，相對於熱電漿焰24的尾部(終端部)，而角度α為90°<α<240°(更佳為100°<α<180°之範圍，最佳為α=135°)，角度β為-90°<β<90°(更佳為-45°<β<45°之範圍，最佳為β=0°)為佳。
如上述般，藉由朝向熱電漿焰24以特定的供給量及特定的角度所射出的氣體，上述之氣相狀態之混合物會被急速冷卻，而生成微粒子15。以上述特定的角度射出至腔室16內部的氣體，雖會因腔室16內部產生的亂流等之影響而不一定會以其射出的角度到達熱電漿焰24的尾部，但為了有效地進行氣相狀態之混合物的冷卻，且使熱電漿焰24安定而使微粒子製造裝置10效率佳地動作，較佳係決定為上述角度。另外，上述角度係只要考慮裝置的尺寸、熱電漿焰的大小等之條件，來實驗性決定即可。
若因剛生成的微粒子彼此發生碰撞，形成凝聚物而產生粒徑的不均勻，則會成為品質降低的要因。相對於此，於本發明之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方
法中，經由氣體射出口28a以特定的角度及供給量朝向熱電漿焰的尾部(終端部)依箭頭Q顯示的方向射出之氣體，係藉由將微粒子15稀釋而防止微粒子彼此碰撞、凝聚。也就是說，從氣體射出口28a所射出的氣體，會將上述之氣相狀態的混合物進行急速冷卻，進而，防止所生成之無特定比例之氧化鈦微粒子的凝聚，藉此而對於無特定比例之氧化鈦微粒子的粒徑之微細化、及無特定比例之氧化鈦微粒子的粒徑之均勻化的兩方面發揮作用。
因此，從氣體射出口28a所射出的氣體，會對熱電漿焰24之安定性造成不少不良影響。但，為了將裝置全體連續地運轉，必須使熱電漿焰安定。因此，本實施形態之微粒子製造裝置10中的氣體射出口28a，係形成為圓周狀的狹縫，藉由調節該狹縫，而可調節氣體的供給量，且可在中心方向射出均勻的氣體，因此，可說是具有對使熱電漿焰安定而言為較佳的形狀。又，此調節亦可藉由改變所射出之氣體的供給量而進行。
以上，雖針對本發明之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法詳細地進行說明，但本發明並不限定於上述實施形態，在不脫離本發明之主旨的範圍內，當然可進行各種的改良或者變更。
以下，針對本發明之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法的實施例具體地進行說明。
於實施例1中，使用第1圖所示之微粒子製造裝置10，以使作為原料之二氧化鈦的粉末、與作為含碳分散介質之醇的質量比(百分率)成為50%：50%的方式，使二氧化鈦的粉末分散於醇進行漿體化，進而，以使二氧化鈦及醇之總質量與水之質量比成為78.4%：21.6%(醇與水之質量比(醇/水)為1.82)的方式來添加水，而製作水分量調整後的漿體26。
又，作為原料使用之二氧化鈦的粉末係平均粒徑為4μm。作為醇係使用乙醇。
於本實施形態中，於第1圖所示之微粒子製造裝置10中，對電漿炬12的高頻振盪用線圈12b施加約4MHz、約80kVA的高頻電壓，從電漿氣體供給源22供給氬氣(Ar)及氫氣(H2)作為電漿氣體，而於電漿炬12內產生熱電漿焰24。
於熱電漿焰24之電漿氣體中之氫氣、及氬氣的比例，相對於氬氣的量，將氫氣的量調整為0~20vol%。
另外，針對電漿氣體之供給量，氬氣係調整為10~300升/min。
將本實施例所得之漿體26與作為噴霧氣體之氬氣一起以液滴化後的狀態，供給至電漿炬12內之不含氧的熱電漿焰24中。
此時，從材料供給裝置14之噴霧氣體供給源14e，以10升/min供給氬氣作為噴霧氣體。
其後，藉由使從在熱電漿焰24中被液滴化來供給的漿體26中之醇不燃燒而生成之碳與漿體26中之二氧化鈦原料進行反應，進行一部分還原而生成無特定比例之氧化鈦，將所生成之無特定比例之氧化鈦，藉由從氣體供給裝置28所供給，並從氣體射出口28a所射出的氣體在腔室16內進行急速冷卻，而得到由無特定比例之氧化鈦所構成的1次微粒子15。
在此，藉由氣體供給裝置28，作為供給至腔室16內的氣體，係使用氬氣。此時之腔室16內的流速係5m/sec，且供給量係1m3/min。
將如此所得到的無特定比例之氧化鈦的1次微粒子15導入旋風器19內，將粗大粒子去除，而得到比表面積值52.8m2/g的粒徑均勻的奈米級之無特定比例之氧化鈦的2次微粒子之無特定比例之氧化鈦微粒子18。
另外，旋風器19內的壓力係設為50kPa，從腔室16至旋風器19的微粒子之供給速度係設為10m/sec(平均值)。
接著，針對所得之生成物的實施例1之無特定比例之氧化鈦微粒子18，使用X射線繞射(XRD)來調查結晶構造。將該結果顯示於第7圖。另外，將4種無特定比例之氧化鈦的各結晶相之參考顯示於第8圖。另外，第8圖係顯示以ICSD(無機結晶構造資料庫)之PDF號碼所特
定之4種無特定比例之氧化鈦Ti4O7、Ti3O5、Ti2O3、及TiO的各結晶相之結晶構造解析結果的峰值位置。
又，將實施例1之無特定比例之氧化鈦微粒子18成形為50MPa壓粉成形品，並計測其薄片電阻。其結果，薄片電阻為0.258×105Ω/□。
與實施例1相同地，使用第1圖所示之微粒子製造裝置10，以使二氧化鈦及醇之總質量與水之質量比成為80%：20%(醇與水之質量比(醇/水)為2.00)的方式進行添加，除此之外，以與實施例1相同方式，製作水分量調整後的實施例2之漿體26。
將如此所得之實施例2的漿體26以與實施例1相同方式供給至微粒子製造裝置10之電漿炬12內的不含氧之熱電漿焰24中，在腔室16內進行急速冷卻，而得到由無特定比例之氧化鈦所構成之1次微粒子15，將如此所得到的無特定比例之氧化鈦的1次微粒子15導入旋風器19內，而得到比表面積值53.9m2/g的粒徑均勻的奈米級之無特定比例之氧化鈦的2次微粒子之實施例2之無特定比例之氧化鈦微粒子18。
針對所得到的實施例2之無特定比例之氧化鈦微粒子18，與實施例1相同地，使用X射線繞射(XRD)來調查結晶構造。將該結果顯示於第7圖。又，以與實施例1相同方式，計測實施例2之無特定比例之氧化鈦微粒子18的50MPa壓粉成形品之薄片電阻的結果，薄片電阻為0.820×104Ω/□。
與實施例1相同地，使用第1圖所示之微粒子製造裝置10，以使二氧化鈦及醇之總質量與水之質量比成為86.4%：13.6%(醇與水之質量比(醇/水)為3.17)的方式進行添加，除此之外，以與實施例1相同方式，製作水分量調整後的實施例3之漿體26。
從將如此所得到的實施例3之漿體26，與實施例1相同地，使用微粒子製造裝置10，而得到比表面積值58.7m2/g的粒徑均勻的奈米級之無特定比例之氧化鈦的2次微粒子之實施例3的無特定比例之氧化鈦微粒子18。
將如此所得之實施例3的無特定比例之氧化鈦微粒子18的結晶構造之測定結果顯示於第7圖。又，以與實施例1相同方式，計測實施例2之無特定比例之氧化鈦微粒子18的50MPa壓粉成形品之薄片電阻的結果，薄片電阻為1.632×102Ω/□。
與實施例1相同地，使用第1圖所示之微粒子製造裝置10，以使二氧化鈦及醇之總質量與水之質量比成為87%：13%(醇與水之質量比(醇/水)為3.33)的方式進行添加，除此之外，以與實施例1相同方式，製作水分量
調整後的實施例4之漿體26。
從將如此所得到的實施例4之漿體26，與實施例1相同地，使用微粒子製造裝置10，而得到比表面積值71.8m2/g的粒徑均勻的奈米級之無特定比例之氧化鈦的2次微粒子之實施例4的無特定比例之氧化鈦微粒子18。
將如此所得之實施例4的無特定比例之氧化鈦微粒子18的結晶構造之測定結果顯示於第7圖。
於實施例1~4中，係得到碳化鈦(TiC)幾乎無生成而生成之無特定比例之氧化鈦(TiOx(1<x<2))微粒子，如第7圖所示般，與Ti2O3、Ti3O5、及Ti4O7等，進而Ti5O9等之混相，該比表面積值為52.8m2/g~71.8m2/g。
又，得知在水的添加量為少的實施例3中係薄片電阻為高，在水的添加量比實施例3更多的實施例2中係薄片電阻變低，在水的添加量最多的實施例1中薄片電阻為最低。亦即，得知只要增加水的添加量，則可降低薄片電阻。
基於此，得知於本發明之實施例中，藉由使用於醇中混合二氧化鈦原料所得到的漿體中添加水調整出的漿體，可改變所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子的氧化還原程度，而可降低所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子的薄片電阻。
又，得知於本發明之實施例中，藉由調整製作漿體時的水量，而可因應於所添加之水量，來調整所製造之無特
定比例之氧化鈦微粒子的氧化還原程度，而可改變所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子的薄片電阻。
基於以上內容，可明瞭本發明之效果。
Claims (8)
- 一種無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其係使用二氧化鈦的粉末來製造無特定比例之氧化鈦微粒子(TiOx，1<x<2)的方法，其特徵為，使前述二氧化鈦的粉末分散於包含碳源之液體狀的物質中，進一步添加水成為漿體，使該漿體液滴化來供給至不含氧的熱電漿焰中，使藉由該熱電漿焰由前述物質所生成的碳與前述二氧化鈦的粉末進行反應而生成氣相狀態之無特定比例之氧化鈦，及將所生成的氣相狀態的之前述無特定比例之氧化鈦進行急速冷卻，而生成無特定比例之氧化鈦微粒子。
- 如請求項1之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其中，前述二氧化鈦的粉末之量，相對於前述二氧化鈦的粉末與前述包含碳源之液體狀的物質之總量，為10~65質量%，前述包含碳源之液體狀的物質之量，相對於前述二氧化鈦的粉末與前述包含碳源之液體狀的物質之總量，為90~35質量%，前述水之量，相對於前述二氧化鈦的粉末與前述包含碳源之液體狀的物質之總量，為5~40質量%。
- 如請求項1或2之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其係調整前述水之添加量，而調整所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子之還原程度。
- 如請求項1或2之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其中，前述包含碳源之液體狀的物質係醇、酮、煤油、辛烷或石油。
- 如請求項1或2之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其中，前述熱電漿焰係來自於氫、氦及氬之至少1種氣體。
- 如請求項1或2之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其係調整前述水之添加量，而調整所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子之還原程度，前述包含碳源之液體狀的物質係醇、酮、煤油、辛烷或石油。
- 如請求項1或2之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其係調整前述水之添加量，而調整所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子之還原程度，前述熱電漿焰係來自於氫、氦及氬之至少1種氣體。
- 如請求項1或2之無特定比例之氧化鈦微粒子之製造方法，其係調整前述水之添加量，而調整所製造之無特定比例之氧化鈦微粒子之還原程度，前述包含碳源之液體狀的物質係醇、酮、煤油、辛烷或石油，前述熱電漿焰係來自於氫、氦及氬之至少1種氣體。
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