專(zhuān)利名稱(chēng)：氣體吸附性物質(zhì)、氣體吸附合金及氣體吸附材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體吸附性物質(zhì)、氣體吸附合金、以及含有該氣體吸附性 物質(zhì)和/或氣體吸附合金的氣體吸附材(以下統(tǒng)稱(chēng)為"氣體吸附性物質(zhì)等")。10背景技術(shù)氣體吸附性物質(zhì)等在真空保持、稀有氣體中的微量氣體的除去、熒光 燈中的氣體的除去等各種領(lǐng)域中被使用。在半導(dǎo)體制造工業(yè)中所使用的稀有氣體，期望除去稀有氣體中的氮、 碳?xì)浠衔铩? 一氧化碳、二氧化碳、氧、氫、水蒸氣等而凈化為高純度。 15特別是除去其中作為穩(wěn)定的分子的氮很困難。作為除去稀有氣體中的氮或碳?xì)浠衔锏鹊默F(xiàn)有的方法，例如有使由鋯、釩及鉤構(gòu)成的三元合金的吸氣劑(getter)材和稀有氣體在加熱下接觸 的方法(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)l)。其是通過(guò)使合金在100 60(TC的溫度下與稀有氣體接觸，由此從稀 20 有氣體除去氮等雜質(zhì)。作為現(xiàn)有的其他方法，還有使用含有鋯、鐵、錳、釔、鑭和稀土類(lèi)元 素的1種的元素，并對(duì)于氮具有高氣體吸附效率的非蒸散型吸氣劑合金的 方法(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。其是通過(guò)使合金在300 50(TC之間的溫度下進(jìn)行10 20分鐘活性化 25處理，由此即使是在室溫下也能夠?qū)τ跉?、碳?xì)浠衔?、氮等的吸附發(fā)揮 作用。作為現(xiàn)有的另一方法，還有使用Ba—Li合金的方法，該合金在低溫 下具有吸附氮的性質(zhì)(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。其是在隔熱套(jacket)內(nèi)設(shè)有用于維持真空的裝置，由Ba—Li合金 30構(gòu)成，即使是在室溫下對(duì)于氮等氣體也會(huì)顯示出反應(yīng)性。
其有如下記述載，即，是利用Ba的氮吸附，不用Li，用Na、 K也沒(méi)有問(wèn)題。作為氧吸收劑，其由鐵粉、氧化促進(jìn)物質(zhì)、填料(filler)、水分供給 體構(gòu)成(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)4)。 5 其是被利用在食品、醫(yī)藥品等的質(zhì)保用途上的氧吸收劑，在氧吸收中需要水分。專(zhuān)利文獻(xiàn)l:特開(kāi)平6—135707號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2:特表2003 — 535218號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3:特許第2627703號(hào)公報(bào) io 專(zhuān)利文獻(xiàn)4:特許第3252866號(hào)公報(bào)然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)l中記載的上述現(xiàn)有的技術(shù)中，需要在300 500'C 下持續(xù)加熱，因?yàn)槭窃诟邷叵碌募訜幔阅芎拇?，?duì)環(huán)境也不利，另外 也不能在低溫下進(jìn)行氣體吸附的情況下使用。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的上述現(xiàn)有技術(shù)中，需要300 50(TC的前處理， 15而在高溫下難以進(jìn)行前處理的情況下的氣體除去，例如在常溫下除去塑料 袋中的氣體就很困難。在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載的現(xiàn)有技術(shù)中，雖然不需要用于活性化的熱處理， 而是可以在常溫下進(jìn)行氮吸附，但是因?yàn)槠谕叩幕钚曰⒋笕萘炕?并且Ba是劇毒物指定物質(zhì)，所以在工業(yè)性的使用中還期望對(duì)環(huán)境和人體 20 沒(méi)有危害。另外，為了制作而需要熔化合金，制造消耗的能源變大。在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中記載的上述現(xiàn)有技術(shù)中，氧吸收需要水分，而在有微 量的水分也沒(méi)有的氣氛下則不能使用。25 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明其目的在于，解決上述現(xiàn)有的課題，特別是得到對(duì)于氮和/或氧 的吸附性能高的氣體吸附性物質(zhì)，從而即使在常溫常壓或常溫減壓下，也 可以吸附氮和/或氧。此外其目的在于，提供對(duì)于環(huán)境和人體都沒(méi)有危害的氣體吸附性物30 質(zhì)。
為了達(dá)成上述目的而提供氣體吸附性物質(zhì)、氣體吸附合金、含有上述 氣體吸附物質(zhì)和氣體吸附合金的氣體吸附材，其中，所述氣體吸附性物質(zhì)至少含有Li和硬度為5以上的固體物質(zhì)，且在25。C常壓下至少會(huì)吸附氮 或氧，所述氣體吸附合金，其由相互之間不會(huì)生成金屬間化合物的至少2 5種金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的焓(enthalpy)比0大，另外在所 述2種金屬之間至少一部分會(huì)發(fā)生相溶。


圖1是用于本發(fā)明的實(shí)施方式的氣體吸附性物質(zhì)的吸附特性的評(píng)價(jià)的 io 吸附評(píng)價(jià)裝置的概略構(gòu)成圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例I一l中，試管內(nèi)導(dǎo)入約80000Pa的氮時(shí) 由氣體吸附性物質(zhì)所帶來(lái)的氮的吸附特性的特性圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例I一2中，試管內(nèi)導(dǎo)入約60000Pa的氮時(shí) 的氣體吸附性物質(zhì)所帶來(lái)的氮的吸附特性，和試管內(nèi)導(dǎo)入約60000Pa的氧 15時(shí)由氣體吸附性物質(zhì)所帶來(lái)的氧的吸附特性的特性圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例I一2中，試管內(nèi)導(dǎo)入約55000Pa的氣氛 空氣時(shí)由氣體吸附性物質(zhì)所帶來(lái)的空氣的吸附特性的特性圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例I一3中，試管內(nèi)導(dǎo)入約60000Pa的氮時(shí) 由氣體吸附性物質(zhì)所帶來(lái)的氮的吸附特性的特性圖。 20 圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例1_3中，試管內(nèi)導(dǎo)入約65000Pa的氮約80%、氧約20%的混合空氣時(shí)由氣體吸附性物質(zhì)所帶來(lái)的混合空氣的吸附 特性的特性圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例I一3中，試管內(nèi)為310Pa時(shí)的氣體吸附 性物質(zhì)所帶來(lái)的氮的吸附特性的特性圖。 25 圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例I一4中，試管內(nèi)為96000Pa時(shí)的氣體吸附性物質(zhì)所帶來(lái)的氮的吸附特性的特性圖。 圖9是Mg—Ti的相圖。 圖10是Li一Fe的相圖。 圖11是Ni—Ti的相圖。
具體實(shí)施方式
首先，對(duì)于至少含有Li和硬度為5以上的固體物質(zhì)，且在25'C常壓 下至少會(huì)吸附氮或氧的氣體吸附性物質(zhì)進(jìn)行說(shuō)明。Li通常會(huì)因在表面形成被膜等的理由而呈現(xiàn)惰性，從而不能吸附氮或5氧。然而，相對(duì)于Li為0.6的硬度，使硬度為5以上的固體物質(zhì)與之共存， 由此固體物質(zhì)可以磨碎L(zhǎng)i，從而削磨Li的表面新生成的活性的表面。因 此，在常溫下也能夠快速吸附氮和/或氧。在本發(fā)明的氣體吸附性物質(zhì)中，固體物質(zhì)優(yōu)選為氧化物或至少含有氧 io 化物。通過(guò)使用氧化物，氧化物表面的氧模擬地與Li暫時(shí)結(jié)合，所以認(rèn)為 在進(jìn)行例如破碎、捏合等時(shí)，隨著氧化物的破碎，Li也被有效的粉碎，Li 的活性化得到促進(jìn)。在本發(fā)明的氣體吸附性物質(zhì)中，Li的至少一部分優(yōu)選其粒徑為lmm 15 以下。通過(guò)使粒徑在lmm以下，不僅Li外層部，而且直至Li內(nèi)部也容易 被氮化或氧化，單位Li的氣體吸附量增大，能夠有效地使用材料。在本發(fā)明的氣體吸附物質(zhì)中，優(yōu)選至少Li和固體物質(zhì)的一部分相溶。由于Li和固體物質(zhì)的一部分相溶，界面增大，活性提高。 20 本發(fā)明的氣體吸附性物質(zhì)優(yōu)選為至少是Li和所述固體物質(zhì)通過(guò)機(jī)械合金化(mechanical alloying)混合而成。通過(guò)進(jìn)行機(jī)械合金化，能夠由高能磨碎、混合Li和固體物質(zhì)，由固 體物質(zhì)產(chǎn)生的對(duì)Li的削磨效果增大，Li新生面露出和細(xì)分化效果增大。 另外，因?yàn)楣腆w物質(zhì)也被削磨和細(xì)分化，所以相對(duì)于細(xì)分化Li來(lái)說(shuō)更為25 有效果。另外，通過(guò)進(jìn)行機(jī)械合金化，機(jī)械能蓄積于Li和固體物質(zhì)中，比起在出發(fā)點(diǎn)所具有的能量，在機(jī)械合金化后所具有的能量增大，活性化進(jìn)一步提高。根據(jù)上述方法進(jìn)行制作，因?yàn)闊o(wú)需熔融等所需要的熱能，所以在環(huán)境30 或成本方面也優(yōu)異。
本發(fā)明的氣體吸附性物質(zhì)，能夠得到的合金特別針對(duì)氮和/或氧有高吸 附活性。氣體吸附性物質(zhì)的第一項(xiàng)發(fā)明，其中，至少含有Li和硬度為5以上 的固體物質(zhì)，且在25'C常壓下至少會(huì)吸附氮和/或氧。 5 這里，作為硬度為5以上的固體物質(zhì)，可列舉Si、 B、 c一C (金剛石)、Si〇2、 SiC、 c一BN (立方晶氮化硼)、A1203、 MgO、 Ti02。 也可以添加其他的成分。這里所說(shuō)的所謂硬度是指IO級(jí)的莫氏硬度(Mohs hardness)。 作為上述固體物質(zhì)的確認(rèn)方法，例如也可以通過(guò)以X射線衍射，從而 io使Li和固體物質(zhì)的峰值能夠確認(rèn)等的方法進(jìn)行，但并沒(méi)有特別指定。固體物質(zhì)的含有率優(yōu)選為5moP/。以上、95moP/。以下。這是由于相對(duì) 于氣體吸附性物質(zhì)100mol%，若固體物質(zhì)比5moin/。少，則延性高的Li變 多，由此難以與固體物質(zhì)均勻地混合，另外若比95mol。/。多，則活性高的 Li減少，氣體吸附活性變小。 15 優(yōu)選為固體物質(zhì)的密度在5g/cm3以下。通過(guò)采用這樣的固體物質(zhì)，即使與密度為0.53g/cmS的Li組合時(shí)，密度上升也很少，另外，能夠增大每 單位重量的氮吸附量。因此，例如即使將本氣體吸附性物質(zhì)組含于制品中時(shí)，其重量增加也 很少，且能夠確保氮等的吸附量。 20 本發(fā)明的氣體吸附性物質(zhì)，在25'C常壓下至少可以吸附氮和/或氧，但是氮或氧以外的氣體，也可以吸附例如氫、水蒸氣、 一氧化碳、二氧化 碳、氧化氮、氧化硫、碳?xì)浠衔?。關(guān)于除氮或氧以外吸附的氣體沒(méi)特別 指定。在本發(fā)明中關(guān)于吸附量的測(cè)定方法沒(méi)有特別指定，能夠利用吸附容量25 法、重量法等公知的方法，只要至少能夠確認(rèn)氮和/或氧的吸附即可。本發(fā)明的氣體吸附性物質(zhì)，優(yōu)選每lg可以吸附氮和/或氧lcm3以上， 優(yōu)選可以吸附3cr^以上，更優(yōu)選可以吸附5ci^以上。其吸附量的測(cè)定， 例如可以在吸附的過(guò)程中，取出一部分進(jìn)行了吸附的氣體吸附性物質(zhì)，針 對(duì)該氣體吸附性物質(zhì)測(cè)定氮吸附量，另外，也可以對(duì)于喪失了一部分吸附 30或吸附活性的氣體吸附性物質(zhì)，通過(guò)加熱等的方法排出氮，根據(jù)該氮量和加熱后的氣體吸附性物質(zhì)求得每lg的氮吸附量。這里所說(shuō)的所謂吸附，除了吸附到表面以外，還包括吸收到內(nèi)部或吸著。本發(fā)明的氣體吸附物質(zhì)，可以進(jìn)行在常溫或約80'C以下的氣氛中，在常壓以下，特別是在低壓區(qū)域內(nèi)的吸附。作為氣體吸附性物質(zhì)的使用形態(tài)，可列舉如下使用方法粉體、壓縮 成形、丸化、片狀、薄膜狀或收容到其他容器、蒸鍍到其他物質(zhì)，但沒(méi)有 特別指定。氣體吸附性物質(zhì)的第二項(xiàng)發(fā)明，其中，第一項(xiàng)發(fā)明中的固體物質(zhì)至少 10 包含氧化物。這里，所謂氧化物是八1203、 MgO、 Si02、 Ti02等。或者也可以是含有三種元素以上的氧化物。 氣體吸附性物質(zhì)的第三項(xiàng)發(fā)明，在第一項(xiàng)或第二項(xiàng)的任一項(xiàng)發(fā)明中，Li的至少一部分處于粒徑lmm以下。 15 所謂粒徑lmm以下，是至少一部分的粒徑處于lmm以下即可，可以由一般的確認(rèn)方法進(jìn)行確認(rèn)。另外，可以是氣體吸附前的粒徑，也可以是吸附后的粒徑，這沒(méi)有特別指定。氣體吸附性物質(zhì)的第四項(xiàng)發(fā)明，是在第一至第三項(xiàng)的任一項(xiàng)發(fā)明中，至少Li和固體物質(zhì)的至少一部分相溶。 20 這里，所謂至少一部分相溶，是指至少有一部分不能物理性地分離成2種物質(zhì)的狀態(tài)。例如指2種物質(zhì)的邊界面的一部分其物質(zhì)之間以原子級(jí)混合等的狀態(tài)，但并不限定于此。氣體吸附性物質(zhì)的第五項(xiàng)發(fā)明，是在第一 第四的任一項(xiàng)發(fā)明中，至少Li和固體物質(zhì)通過(guò)機(jī)械合金化被混合。 25 這里，所謂由機(jī)械合金化混合，是指機(jī)械性地混合的方法，并沒(méi)有特別指定。為了制作高活性的氣體吸附合金，優(yōu)選在惰性氣體中，例如Ar、He等的氣氛中或真空下進(jìn)行機(jī)械合金化。進(jìn)行機(jī)械合金化時(shí)，另行添加C并在冷卻下進(jìn)行，也可以少量滴下醇等，以防附著到容器上。 30 其次，對(duì)于如下這種氣體吸附合金進(jìn)行說(shuō)明，其由相互不生成金屬間化合物的至少2種金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的焓比0大，另外在 所述2種金屬之間至少一部分發(fā)生相溶。是一種相互不生成金屬間化合物的金屬，且是所述2種金屬的混合的 焓比O大的金屬，通過(guò)采用通常情況下不會(huì)相互作用的這種金屬，可以使 5基中所含的金屬的活性提高。因此，金屬和氣體的反應(yīng)性提高，氣體吸附 活性變高。作為其理由，若進(jìn)行模式化地闡述，則被認(rèn)為是因?yàn)樵诶鏛i—Fe 系合金中，Li原子和Fe原子不發(fā)生穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)合，因此若強(qiáng)制性地使 這些原子鄰接，則其與另外第三元素相互結(jié)合的這種作用進(jìn)一步變大，吸 io 附活性變高。在2種金屬之間至少一部分越是發(fā)生相溶，則通過(guò)混合越能進(jìn)一步提 高金屬間的斥力，使其中所含的金屬的活性提高。因此，與氣體的反應(yīng)性 提高，氣體吸附活性變高。本發(fā)明的氣體吸附合金，優(yōu)選至少由Li和不會(huì)與Li生成金屬間化合 15物的過(guò)渡金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的烚比0大。由此，能夠使可以吸附氮的Li的活性提高。因此， 一般來(lái)說(shuō)能夠得 到針對(duì)氮這種難以吸附的氣體的氣體吸附性非常高的合金。本發(fā)明的氣體吸附合金，優(yōu)選通過(guò)機(jī)械合金化混合而成。為了對(duì)相互不會(huì)生成金屬間化合物，另外混合焓比0大的金屬之間進(jìn) 20行合金化，以提高活性，以機(jī)械合金化進(jìn)行混合是最佳的方法。本發(fā)明的氣體吸附合金，由相互不會(huì)生成金屬間化合物的2種金屬構(gòu) 成，2種金屬的混合的焓比0大，另外至少一部分發(fā)生相溶，由此能夠得 到對(duì)于氮、氧、氫、二氧化碳、 一氧化碳、水分等的氣體，其中特別對(duì)于 氮的活性非常高的合金。 25 氣體吸附合金的第一項(xiàng)發(fā)明，其中，由相互不會(huì)生成金屬化合物的至少2種金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的焓比0大。這里所說(shuō)的所謂合金，是指由2種以上的金屬構(gòu)成的物質(zhì)。金屬彼此不會(huì)生成金屬間化合物，這能夠通過(guò)例如X射線衍射進(jìn)行確認(rèn)。30 至少2種金屬不會(huì)生成金屬間化合物即可，例如可以再添加1成分以 上的元素，另外該元素與所述金屬可能生成化合物?；旌系撵时?大，例如能夠根據(jù)相圖確認(rèn)，例如如圖9所示，即使使 溫度上升一定程度線也沒(méi)有交叉，根據(jù)這些就能夠確認(rèn)。在混合的烚比0大的金屬種類(lèi)的相圖中，包含表示如圖9所示的非固 5溶型或共晶型的相圖。作為可以吸附的氣體，可列舉氮、氧、氫、水蒸氣、 一氧化碳、二氧 化碳、氧化氮、氧化硫、碳?xì)浠衔锏龋珱](méi)有特別指定。這里說(shuō)的所謂吸附，除了吸附到表面，還包括吸收到內(nèi)部。因?yàn)楸景l(fā)明的氣體吸附性合金有高活性，所以可以在常溫或約8(TC以 io 下的氣氛中，在常壓下，特別在低壓區(qū)域進(jìn)行吸附。作為合金的使用形態(tài)，可列舉如下使用方法粉體、壓縮成形、丸化、 片狀、薄膜狀或收容到其他容器、蒸鍍到其他物質(zhì)上，但沒(méi)有特別指定。氣體吸附合金的第二項(xiàng)發(fā)明，其中，在所述2種金屬之間至少有一部 分發(fā)生相溶。15 所謂至少有一部分發(fā)生相溶，是指至少有一部分不能物理性地分離成2種金屬的狀態(tài)。例如指2種金屬的邊界面的一部分其金屬之間以原子級(jí) 混合等的狀態(tài)，但并不限定于此。氣體吸附合金的第三項(xiàng)發(fā)明，是一種氣體吸附合金，其由至少在298K 的氮化物生成焓比0小的金屬，和與所述金屬不會(huì)生成金屬間化合物的第 20二金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的焓比0大。作為氮化物生成焓比O大的金屬，有Li、 Mg、 Al、 Ca、 Si等。 氣體吸附合金的第四項(xiàng)發(fā)明，是所述2種金屬之間至少有一部分發(fā)生 相溶。所謂"至少一部分發(fā)生相溶"與上述同義。氣體吸附合金的第五項(xiàng)發(fā)明，至少由Li和不會(huì)與Li生成金屬間化合 25物的過(guò)渡金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的焓比0大。作為與Li的混合焓比0大的過(guò)渡金屬，有Co、 Cr、 Cu、 Fe、 Hf、 Mn、 Mo、 Nb、 Ni、 Ta、 Ti、 V、 W、 Y、 Zr等。本發(fā)明的氣體吸附合金對(duì)于氮的活性高，但此外對(duì)于氧、氫、水蒸氣、 一氧化碳、二氧化碳、氧化氮、氧化硫、碳?xì)浠衔锏鹊臍怏w也有高活性。 30 過(guò)渡金屬的含有率優(yōu)選為5mol。/。以上、95mol。/。以下。
這是由于相對(duì)于合金100mol。/。而言，若過(guò)渡金屬比5mol。/。少，則延性 高的Li變多，由此難以與過(guò)渡金屬均勻地混合，另外若比95mol。/。多，則 活性高的Li減少，氣體吸附活性變小。氣體吸附合金的第六項(xiàng)發(fā)明，其中，在所述2種金屬之間至少有一部 5分發(fā)生相溶。所謂"至少一部分發(fā)生相溶"與上述同義。氣體吸附合金的第七項(xiàng)發(fā)明是通過(guò)機(jī)械合金化混合第1 6項(xiàng)發(fā)明中 的至少2種金屬的氣體吸附合金。所謂通過(guò)機(jī)械合金化進(jìn)行混合是指機(jī)械地進(jìn)行混合的方法，但沒(méi)有特 別指定。另外，為了制作高性的氣體吸附合金，優(yōu)選在惰性氣體中，例如 io在Ar、 He等的氣氛中進(jìn)行機(jī)械合金化。在本發(fā)明中，還提供含有上述氣體吸附合金和氣體吸附性物質(zhì)的氣體 吸附材。如此，通過(guò)具有不同的氣體吸附活性，并組合所述氣體吸附合金和本 發(fā)明的氣體吸附性物質(zhì)，能夠得到速度性和吸附活性維持均優(yōu)異的氣體吸 15附材，其在暴露到吸附對(duì)象氣體中之后，活性的部分會(huì)急速地吸附氣體， 活性較低的部分會(huì)相對(duì)前者較慢地吸附氣體。含有氣體吸附合金和氣體吸附物質(zhì)的氣體吸附材，能夠通過(guò)如下等的 方法制造先混合前者和后者，或者預(yù)先分別制作前者的氣體吸附合金和 氣體吸附物質(zhì)，并在同一氣氛中使用，或者分別制作并在其后加以混合另 20外壓縮成形該混合物，或者各自分別進(jìn)行顆?；⒃谕瑲夥罩惺梗蛘哂?一種被覆另一種。因?yàn)楸景l(fā)明的吸附材有高活性，所以可以在常溫或約8(TC以下的氣氛 中，在常壓下，特別在低壓區(qū)域進(jìn)行吸附。下面，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。還有，本發(fā)明并不受該實(shí)施 25 方式限定。實(shí)施例1(實(shí)施的方式l:氣體吸附性物質(zhì))本發(fā)明的氣體吸附性物質(zhì)，由Li和固體物質(zhì)這2種物質(zhì)構(gòu)成。所采用的該固體物質(zhì)對(duì)于環(huán)境等沒(méi)有危害。30 改變固體物質(zhì)的種類(lèi)的氣體吸附性物質(zhì)對(duì)氮、氧、空氣吸附的評(píng)價(jià)結(jié)
果顯示于實(shí)施例I一1 I一3。(實(shí)施例I一1)使用Si作為固體物質(zhì)。在Ar氣氛中，使用用了不銹鋼制球的行星式 球磨機(jī)，對(duì)lmol的Li和5mol的Si進(jìn)行機(jī)械合金化使其混合，得到氣體 5吸附性物質(zhì)(Li—Si)。還有，Si的硬度為6.4，密度為2.3g/cm3。通過(guò)利用機(jī)械合金化進(jìn)行混合，2種物質(zhì)的邊界面的一部分以毫微級(jí) 混合，可以認(rèn)為在2種物質(zhì)之間的邊界面發(fā)生相溶。確認(rèn)Li的至少一部分成為lmm以下的粉末。接著，在Ar氣氛下用圖1的吸附材評(píng)價(jià)裝置對(duì)氣體吸附性物質(zhì)(Li io—SO的吸附特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。吸附材評(píng)價(jià)裝置1，其儲(chǔ)氣瓶4 (gasbombe)通過(guò)第一閥5，另外真空 泵6通過(guò)第二閥7，而被連接于具有規(guī)定容積的氣體供給部8上。另外， 從氣體供給部8經(jīng)過(guò)第三閥9被連接在試管3上。另外，在試管3上，連 接有壓力計(jì)IO。另外，氣體供給部8和第三閥9之間可以拆卸。 15 首先，氣體吸附性物質(zhì)2，在Ar氣氛中密封在呈取下?tīng)顟B(tài)的試管3(未圖示)中，并以關(guān)閉第三閥9的狀態(tài)連接在氣體供給部8上。然后，在第一閥5關(guān)閉的狀態(tài)下，打開(kāi)第二閥7，其后再打開(kāi)第三閥 9，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行真空排氣。其后，在系統(tǒng)內(nèi)處于充分低壓時(shí)，關(guān)閉第三 閥9，第二閥7，打開(kāi)第一閥5，以使試管3內(nèi)處于規(guī)定壓的方式從儲(chǔ)氣瓶 20 4向氣體供給部8導(dǎo)入氣體，并關(guān)閉第一閥5。然后，打開(kāi)第三閥9，使氣 體吸附性物質(zhì)2暴露在氣體中，由此評(píng)價(jià)氣體吸附性。使試管內(nèi)成為約80000Pa，如此導(dǎo)入氮時(shí)的時(shí)間和壓力變化的關(guān)系顯 示在圖2中。如圖2所示，約40分鐘基本成為0Pa。 25 (實(shí)施例I一2)使用八1203作為固體物質(zhì)。在Ar氣氛中，使用用了不銹鋼制球的振 動(dòng)球磨機(jī)，對(duì)lmol的Li和l.lmol的A1203進(jìn)行機(jī)械合金化而使其混合， 得到氣體吸附性物質(zhì)(Li —A1203)。還有，A1203的硬度為9，密度為 3.97g/cm3。30 確認(rèn)Li的至少一部分成為lmm以下的粉末。
接著，在Ar氣氛下將氣體吸附性物質(zhì)(Li—Al203)密封在試管3中， 根據(jù)與實(shí)施例I一l相同的方法，用吸附材評(píng)價(jià)裝置評(píng)價(jià)吸附特性。使試管內(nèi)成為約60000Pa，如此導(dǎo)入氮時(shí)的時(shí)間和壓力變化的關(guān)系顯 示在圖3中。5 在吸附初期，與實(shí)施例I一l相比，可知盡管初期壓低，但是吸附速度快，活性高。使試管內(nèi)成為約60000Pa，如此導(dǎo)入氧時(shí)的時(shí)間和壓力變化的關(guān)系顯 示在圖3中。在試管內(nèi)，從第一閥5導(dǎo)入氣氛空氣(濕度63%)，約55000Pa。這 io時(shí)的時(shí)間和壓力的關(guān)系顯示在圖4中。此外，為了測(cè)定吸附量，利用Quantachrome社制Autosorb—l一C對(duì) 氣體吸附性物質(zhì)(Li—Al203)進(jìn)行氮、氧吸附量評(píng)價(jià)。通過(guò)評(píng)價(jià)氮吸附量，確認(rèn)了在約5300Pa吸附21.98cmVgSTP，在約 92000Pa吸附30.45cmVgSTP。另夕卜，通過(guò)評(píng)價(jià)氧吸附量，確認(rèn)了在約900Pa 15吸附1.98cm3/gSTP，在約92000Pa吸附6.31cmVgSTP。 (實(shí)施例I一3)使用MgO作為固體物質(zhì)。使用用了不銹鋼制球的振動(dòng)球磨機(jī)，對(duì)lmo1 的Li和2mo1的MgO進(jìn)行機(jī)械合金化而使其混合，得到氣體吸附性物質(zhì) (Li—MgO)。還有，MgO的硬度為5.5，密度為3.6g/cm3。 20 確認(rèn)到Li的至少一部分成為lmm以下的粉末。接著，在Ar氣氛下將氣體吸附性物質(zhì)(Li一MgO)密封在試管3中， 根據(jù)與實(shí)施例I一l相同的方法，用吸附材評(píng)價(jià)裝置評(píng)價(jià)吸附特性。使試管內(nèi)成為約60000Pa，如此導(dǎo)入氮時(shí)的時(shí)間和壓力的關(guān)系顯示在 圖5中。25 使試管內(nèi)成為約65000Pa，如此導(dǎo)入氮約80%、氧約20°/。的混合空氣時(shí)的時(shí)間和壓力的關(guān)系顯示在圖6中。使試管內(nèi)成為氮約310Pa時(shí)的時(shí)間和壓力變化的關(guān)系顯示在圖7中。 根據(jù)圖7，約6.5分鐘達(dá)到50Pa，并地一步顯示出壓力降低的傾向。 此外，為了測(cè)定吸附量，利用Quantachrome社制Autosorb— 1 一C對(duì)30氣體吸附性物質(zhì)(Li一MgO)進(jìn)行氮、氧吸附量評(píng)價(jià)。
通過(guò)評(píng)價(jià)氮吸附量，確認(rèn)到在約45Pa吸附5.44cm3/gSTP，在約92000Pa 吸附26.64cm3/gSTP。另外，通過(guò)評(píng)價(jià)氧吸附量，確認(rèn)了在約45Pa吸附 1.94cmVgSTP，在約92000Pa吸附11.93cmVg。 (實(shí)施例I—4)5 使用MgO作為固體物質(zhì)。使用用了不銹鋼制球的振動(dòng)球磨機(jī)，對(duì)lmo1 的Li和lmol的MgO進(jìn)行機(jī)械合金化而使其混合，得到氣體吸附性物質(zhì) (Li—MgO)。接著，在Ar氣氛下將氣體吸附性物質(zhì)(Li一MgO)密封在試管3中， 根據(jù)與實(shí)施例1—1相同的方法，用吸附材評(píng)價(jià)裝置評(píng)價(jià)吸附特性。 io 使試管內(nèi)成為氮約96000Pa時(shí)的時(shí)間和壓力的關(guān)系，顯示在圖8中。在暴露在氮中的同時(shí)，確認(rèn)到快速地吸附氮。 (實(shí)施例I一5)使用Si02作為固體物質(zhì)。在Ar氣氛中，使用用了不銹鋼制球的行星 式球磨機(jī)，對(duì)lmol的Li和3mol的Si02進(jìn)行機(jī)械合金化而使其混合，得 15到氣體吸附性物質(zhì)(Li —Si02)。還有，Si02的硬度為6.4，密度為2.3g/cm3。 通過(guò)機(jī)械合金化進(jìn)行混合，由此2種物質(zhì)的邊界面的一部分以毫微級(jí) 混合，可以認(rèn)為在2種物質(zhì)之間的邊界面發(fā)生相溶。接著，在Ar氣氛下將氣體吸附性物質(zhì)(Li一Si02)密封在20cr^的容 器中，對(duì)容器內(nèi)進(jìn)行真空排氣，其后約為0.05MPa的氮?dú)夥諘r(shí)，氣氛壓力 20從0.05MPa變成15Pa。這時(shí)，氣體吸附性物質(zhì)(Li—Si02)每lg吸附約12cm3。 接下來(lái)展示相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式1的氣體吸附性物質(zhì)的比較例。 (比較例I一 1)作為氣體吸附性物質(zhì)，準(zhǔn)備對(duì)Li單體進(jìn)行機(jī)械合金化，但是直接利 25用機(jī)械合金化不能進(jìn)行均勻的細(xì)分化。 (比較例I一2)作為氣體吸附性物質(zhì)，評(píng)價(jià)粒徑約lcm的Li的吸附特性。使試管內(nèi) 成為氮約80000Pa。結(jié)果是經(jīng)過(guò)2小時(shí)之后壓力才開(kāi)始減少。 (比較例I—3)30 作為氣體吸附性物質(zhì)，對(duì)lmol的Li和5mo1的Au進(jìn)行機(jī)械合金化，
但是不能均勻的細(xì)分化。還有，Au的硬度為2.5，密度為19.3g/cm3。根據(jù)與實(shí)施例I一l相同的方法，用吸附材評(píng)價(jià)裝置1評(píng)價(jià)吸附特性。 使試管內(nèi)成為約50000Pa的氧氣氛時(shí)，氣氛壓力稍微減少，但未見(jiàn)大幅度 減少。5 (實(shí)施的方式2:氣體吸附合金)本發(fā)明的氣體吸附合金由金屬a和金屬b這2種構(gòu)成。采用的這些金 屬的對(duì)于環(huán)境等沒(méi)有危害的金屬。改變金屬的種類(lèi)的氣體吸附性合金對(duì)氮、氧、空氣吸附的評(píng)價(jià)結(jié)果顯 示于實(shí)施例II一1 II一2中。評(píng)價(jià)是在密封系統(tǒng)內(nèi)靜置氣體吸附合金，成 io為約0.08MPa的氮?dú)夥眨^察該系統(tǒng)內(nèi)的壓力變化。 (實(shí)施例II一1)使用Mg作為金屬a，使用Ti作為金屬b。在Ar氣氛中，用球磨機(jī)對(duì) Mg和Ti進(jìn)行機(jī)械合金化而使其混合。根據(jù)圖9的Mg—Ti的相圖的形狀確認(rèn)混合焓比0大。 15 這樣的金屬之間通常即使提高溫度也不會(huì)相互作用，但是通過(guò)機(jī)械合金化加以混合則能夠相互混合。在此之所以能夠相互混合，被認(rèn)為是由于 2種金屬的邊界面的一部分其金屬這間以毫微級(jí)混合，在2種金屬之間的 邊界面發(fā)生相溶。將Mg—Ti靜置于密封系統(tǒng)中，約為0.08MPa的氮?dú)夥諘r(shí)，氣氛壓力 20從0.08MPa變成10Pa。 (實(shí)施例II一2)使用Li作為金屬a，使用Fe作為金屬b。在Ar氣氛中，用球磨機(jī)對(duì) Li和Fe進(jìn)行機(jī)械合金化而使其混合。根據(jù)圖10的Li一Fe的相圖的形狀確認(rèn)混合焓比0大。 25 這樣的金屬之間通常即使提高溫度也不會(huì)相互作用，但是通過(guò)機(jī)械合金化加以混合則能夠相互混合。將Li一Fe靜置于密封系統(tǒng)中，約為0.08MPa的氮?dú)夥諘r(shí)，氣氛壓力 從0.08MPa變成6Pa。接著展示相對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施的方式2的氣體吸附合金的比較例。3o (比較例n—i)
作為比較例的合金，采用Ni—Ti合金。在Ar氣氛中，用球磨機(jī)對(duì) Ni和Ti進(jìn)行機(jī)械合金化而使其混合。圖11中顯示Ni—Ti的相圖。根據(jù) 圖11可知，Ni—Ti合金會(huì)生成金屬間化合物。將Ni—Ti合金靜置于密封系統(tǒng)中，約為0.08MPa的氮?dú)夥諘r(shí)，壓力 5 減少幾乎沒(méi)有發(fā)生。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上，本發(fā)明的這種氣體吸附性物質(zhì)，由于氣體吸附活性高，特別對(duì) 于氮或氧的吸附性能高，因此能夠在熒光燈中的氣體的除去、隔熱等的真 空保持、稀有氣體中的微量氣體的除去、氣體分離等各種領(lǐng)域中運(yùn)用。
權(quán)利要求
1. 一種氣體吸附性物質(zhì)，其特征在于，至少含有Li和硬度為5以上 5的固體物質(zhì)，且在25'C常壓下至少吸附氮和/或氧。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體吸附性物質(zhì)，其特征在于，所述固體物質(zhì)至少含有氧化物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體吸附性物質(zhì)，其特征在于，所述Li的至少一部分形成為粒徑lmm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的氣體吸附性物質(zhì)，其特征在于，至少所述Li和所述固體物質(zhì)的至少一部分相溶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的氣體吸附性物質(zhì)，其特征在于， 至少所述Li和所述固體物質(zhì)通過(guò)機(jī)械合金化混合。
6. —種氣體吸附性物質(zhì)，其特征在于，至少含有Li和25'C時(shí)的硬度 15為5以上且密度為4g/cm3以下的固體物質(zhì)，且在25'C常壓下能夠吸附5cmVg以上的氮。
7. —種氣體吸附合金，其特征在于，由相互不會(huì)生成金屬間化合物 的至少2種金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的焓比0大。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體吸附合金，其特征在于，在2種金屬 20 之間至少有一部分發(fā)生相溶。
9. 一種氣體吸附合金，其特征在于，由至少在298K的氮化物生成焓 比0小的金屬、和與所述金屬不會(huì)生成金屬間化合物的第二金屬構(gòu)成，且 所述2種金屬的混合的焓比0大。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣體吸附合金，其特征在于，在2種金屬 25 之間至少有一部分發(fā)生相溶。
11. 一種氣體吸附合金，其特征在于，至少由Li和不會(huì)與Li生成金 屬間化合物的過(guò)渡金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的焓比0大。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣體吸附合金，其特征在于，在過(guò)渡金 屬和Li之間至少有一部分發(fā)生相溶。
13.根據(jù)權(quán)利要求7 12中任一項(xiàng)所述的氣體吸附合金，其特征在于， 通過(guò)機(jī)械合金化混合至少2種金屬。
14. 一種氣體吸附材，其特征在于，含有權(quán)利要求7 13中任一項(xiàng)所 述的氣體吸附合金、和權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的氣體吸附性物質(zhì)。
全文摘要
提供一種至少含有Li和硬度為5以上的固體物質(zhì)，且在25℃常壓下至少會(huì)吸附氮或氧的氣體吸附性物質(zhì)，提供一種氣體吸附合金，其由相互不會(huì)生成金屬間化合物的至少2種金屬構(gòu)成，且所述2種金屬的混合的焓比0大，另外在所述2種金屬之間至少一部分會(huì)發(fā)生相溶，并且提供一種含有上述氣體吸附物質(zhì)和氣體吸附合金的氣體吸附材。
文檔編號(hào)B01J20/04GK101146608SQ20068000816
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者上門(mén)一登, 奧村英之, 山末英嗣, 平井千惠, 湯淺明子, 石原慶一, 野末章浩 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社;國(guó)立大學(xué)法人京都大學(xué)