JP2018517792A - 紫外線吸収ナノ結晶含有複合物 - Google Patents
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Abstract
非晶質の多孔質材料と、その孔内のナノ結晶材料とを含む複合物材料が、UV吸収剤になることが発見された。多孔質材料は、ナノ結晶材料の足場として作用する孔のマトリックスである。ナノ結晶材料の粒子は切り離されており、このことは、粒子が互いにつながっていないことを意味している。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は、完全に多孔質材料の孔の内側にある。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は、多孔質材料の孔のうちのいくつかまたはすべてから突き出ていてよい。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は酸化セリウム材料である。いくつかの実施形態では、ナノ微結晶のサイズは、その最も長い軸上において2〜約100nmの範囲であり、アスペクト比が約1〜約1.5である。
Description
〔背景〕
紫外線(UV)光は、波長が10〜400nmの、一種の電磁放射線である。UV光は、可視光よりエネルギーが高く、太陽から放射されるすべての光エネルギーの約10%を占める。UV光は、そのエネルギー性質により、化学反応を誘発し、重合を触媒する能力を有している。場合によっては有益であるが、紫外線は、生体および無生物への著しい損傷を誘発することもできる。紫外線照射の吸収は、光酸化による分解を引き起こし、これにより、活発な(energetic)UV光子が、化学結合を不安定にし、照射下の物質の完全性を低下させ得る経路を作り出す。
紫外線(UV)光は、波長が10〜400nmの、一種の電磁放射線である。UV光は、可視光よりエネルギーが高く、太陽から放射されるすべての光エネルギーの約10%を占める。UV光は、そのエネルギー性質により、化学反応を誘発し、重合を触媒する能力を有している。場合によっては有益であるが、紫外線は、生体および無生物への著しい損傷を誘発することもできる。紫外線照射の吸収は、光酸化による分解を引き起こし、これにより、活発な(energetic)UV光子が、化学結合を不安定にし、照射下の物質の完全性を低下させ得る経路を作り出す。
一般に紫外部として表される電磁スペクトルの部分は、100nm超かつ400nm未満の波長の範囲である。この範囲は、315nm〜400nmの波長のUV‐A、280nm〜315nmの波長のUV‐B、100nm〜280nmの波長のUV‐C、として示される部分へと、さらに細分される。太陽から入射するUV‐C光は、大気およびオゾン層をあまり貫通せず、UV‐B光は、大部分が高層大気により吸収されるものの、完全には吸収されない。表面に到達する強度は、季節によって変化し、極よりも赤道付近で高くなる。UV‐Aは、UV‐B光より強度が弱いが、UVスペクトルの、より支配的な領域である。UV‐Aは、雲を貫通し、季節や場所とは無関係に、太陽光があるときは常に存在する。
紫外線照射の破壊的性質の結果として、UV光が誘発し得る潜在的危害を軽減するために無数の分子および物質が開発されてきた。有機UV吸収剤は、最初は有効であるが最終的に分解され、過酷さを増す環境において寿命を改善し得る、特別設計の溶液もしくは追加の添加剤が必要となる。
これらのUV吸収剤は、これを含有する物品、コーティング、プラスチック、もしくはマトリックスの寿命を高めるように機能する。機能的には、これらは、損傷率(spoilage rates)を下げ、パッケージの構造的完全性および透明さを維持することにより、パッケージ、成分、内容物の保護をもたらすように、材料中に利用されることができる。化粧品、クリーム、ローションに添加されるUV吸収剤は、太陽光への暴露の悪影響から肌を守る。装飾された木材着色剤、ビニル製品、床材、もしくは金属コーティング上に組み合わせられると、UV吸収剤は、基質へのコーティング付着の維持を助け、コーティングの層間剥離を最小限に抑え、例えば自動車への適用において、金属の防食に役立つ。UV吸収剤は、有機着色料の耐光性を高め、木質繊維およびポリマーなどの有機マトリックスの分解を遅らせ、かつ、耐久性のビニル、プラスチック、およびポリマー物品、例えば、他にも多くの例があるが、家具、デッキの用材、床材、壁板、屋外用品、家具、防水帆布、農業用布、自動車の内装、繊維、およびフィルムの寿命を延ばす。
無機酸化物は、系の安定性(system stability)の増大に対する解決策を提供するが、屈折率が本質的に高いので、不透明な系で多く利用されている。
無機酸化物のUV吸収剤は、従来は不透明な系で使用されていたが、サイズを小さくして、不透明でないものにすることができる。無機酸化物のサイズが入射光の波長を超えて小さくなると、その不透明度は低くなる。
いくつかの無機種が良好なUV吸収剤として機能することが知られており、TiO2およびZnOは、古典的に日焼け止め剤に使用され、CeO2は、産業的な木材塗装で、より一般的である。TiO2は、350nm未満の波長で十分な保護をもたらすが、350nm〜400nmでは、適切な吸収を行うことができない。ZnOは、350nm〜400nmでより高い保護を行うが、酸性環境では安定性が低くなり得る。いずれの酸化物も光触媒活性を有することができ、また、それらが利用されているマトリックスを分解から保護するために追加の処置を必要とし得る。CeO2は、最も永続的なUV吸収剤として知られ、光触媒活性の減少、高い耐酸性、および高い熱安定性を提供する。
しかしながら、TiO2、ZnO、もしくはCeO2を、最終的に有効なUV吸収剤とし、永続的、透明、かつ広範囲に適用可能なものとするには、活性ナノ微結晶サイズ(active nanocrystallite size)を低減することが必要である。平均直径が150nm未満の粒径が、最も有用である。無機酸化物のUV吸収剤は、従来は不透明な系に使用されていたが、サイズを小さくして、不透明でないものにすることができる。無機酸化物のサイズが入射光の波長を超えて小さくなると、その不透明度は低くなる。
ナノ粒子として分類されるこれらの物質には、独特の課題がある。サイズが小さいと、表面積が大きくなり、凝集力(agglomeration forces)が非常に強くなるので、物質を適切に分散させることが難しく、これらは希釈液体懸濁液として提供されることが多いことである。これらの懸濁液は、UV吸収剤を含有する液体と、これらが使用される媒体との間で適合性を有していなければならない。水で運ばれるかもしくは溶媒で運ばれる系(water-bourne, or solvent-bourne systems)においては、ナノ粒子のUV吸収剤に対して特別な変更が必要とされる。
さらに、粉末のナノ粒子への暴露に関する安全性の問題も、十分に評価されていない。ナノ材料の呼吸による適用、摂取による適用、および局所適用の検討が、多くの規制機関によって継続されている。非常に小さいサイズのナノ粒子は、粒子が皮膚の層、粘膜を通ってマトリックスの外へ移動するか、フィルターを貫通するか、または空気中を遠く離れて拡散することを可能にでき、呼吸器への暴露(respiratory exposure)が増える。これらの問題は、ナノ粒子を含有するUV吸収剤の製造方法、有用性、および適用方法だけでなく、ナノ粒子が最終的には環境中に放出されるためナノ粒子の長期環境影響にも影響を及ぼす。
〔概要〕
UV吸収剤複合物は、ナノ結晶材料と、多孔質材料と、を含む。ナノ結晶材料は、多孔質材料の孔内にあり、切り離されている。ナノ結晶材料は、酸化セリウム材料を含む。オプションとして、追加のナノ結晶材料が多孔質材料中に存在し得るか、複合物が無機酸化物により封入され得るか、またはその両方であってよい。
UV吸収剤複合物は、ナノ結晶材料と、多孔質材料と、を含む。ナノ結晶材料は、多孔質材料の孔内にあり、切り離されている。ナノ結晶材料は、酸化セリウム材料を含む。オプションとして、追加のナノ結晶材料が多孔質材料中に存在し得るか、複合物が無機酸化物により封入され得るか、またはその両方であってよい。
UV吸収剤複合物は、ナノ結晶材料と、多孔質材料と、を含む。ナノ結晶材料は、多孔質材料の孔内にある。ナノ微結晶は、サイズの範囲が、その最も長い軸上で2〜約100nmであり、アスペクト比が約1〜約1.5である。
添付図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものであるが、実施形態を例示しており、前述した概要および後述する実施形態の詳細な説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つ。
〔詳細な説明〕
孔内にナノ結晶材料を有する非晶質の多孔質材料を含む複合物材料が、UV吸収剤になることが分かっている。多孔質材料内部における孔のランダムな分布は、ナノ結晶材料の足場として作用する。これらの孔は隔離されており、このことは、孔がつながっていないことを意味している。孔は、ナノ結晶材料中における粒子の受け皿となり(host)、粒子を切り離したままにする、すなわち、粒子が互いに接触するのを防ぐ。孔は、多孔質材料の表面に通じている。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は、完全に多孔質材料の孔の内側にある。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は、多孔質材料の孔のうちのいくつかまたはすべてから突き出ていてよい。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の大部分が、多孔質材料の孔内部にある。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の大部分が、完全に多孔質材料の孔の内側にある。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は酸化セリウム材料である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料(nanocrystaline material)は、その最も長い軸上で2nm〜約100nmのサイズのナノ微結晶範囲を有し、アスペクト比は約1〜約1.5である。ナノ微結晶は、単結晶である。ナノ結晶材料の粒子は、複数のナノ微結晶から作られ得る。
孔内にナノ結晶材料を有する非晶質の多孔質材料を含む複合物材料が、UV吸収剤になることが分かっている。多孔質材料内部における孔のランダムな分布は、ナノ結晶材料の足場として作用する。これらの孔は隔離されており、このことは、孔がつながっていないことを意味している。孔は、ナノ結晶材料中における粒子の受け皿となり(host)、粒子を切り離したままにする、すなわち、粒子が互いに接触するのを防ぐ。孔は、多孔質材料の表面に通じている。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は、完全に多孔質材料の孔の内側にある。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は、多孔質材料の孔のうちのいくつかまたはすべてから突き出ていてよい。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の大部分が、多孔質材料の孔内部にある。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の大部分が、完全に多孔質材料の孔の内側にある。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は酸化セリウム材料である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料(nanocrystaline material)は、その最も長い軸上で2nm〜約100nmのサイズのナノ微結晶範囲を有し、アスペクト比は約1〜約1.5である。ナノ微結晶は、単結晶である。ナノ結晶材料の粒子は、複数のナノ微結晶から作られ得る。
多孔質材料は、無機非晶質材料である。いくつかの実施形態では、多孔質材料の孔は、直径が約0.5nm〜約150nm、例えば約0.5nm〜約100nm、約0.5nm〜約80nm、約1nm〜約80nm、約1nm〜約50nm、約2nm〜約50nm、約3nm〜約40nm、約5nm〜約150nm、約5nm〜約100nm、約5nm〜約75nm、約5nm〜約50nm、約10nm〜約150nm、約10nm〜約100nm、約10nm〜約75nm、約10nm〜約50nmである。孔の直径は、多孔質材料の表面における直径である。内径(interior diameter)は、より大きくても、より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、多孔質材料は、約0.1〜約4cm3/g、例えば約0.1〜約2cm3/g、約0.1〜約1cm3/g、約0.1〜約0.8cm3/g、約0.25〜約0.8cm3/g、または約0.25〜約0.7cm3/gの、累積孔容積(cumulative pore volume)を有する。いくつかの実施形態では、多孔質材料は、約0.5μm〜約15μm、例えば約0.5μm〜約10μm、約0.5μm〜約7μm、約0.5μm〜約5μm、または約0.5μm〜約3.5μmの粒径を有する。多孔質材料の孔の直径、累積孔容積、粒径は、記載するいかなる組み合わせのものであってもよい。
多孔質材料は、材料の製造業者およびグレードに応じた孔の分布を含み得る。通常、材料は、孔の直径、例えば16〜24nm直径の分布を含むが、さらに他のグレードは、直径が100nm未満と記載される孔の集団を含んでよく、それでも多くの孔分布は0.5nm〜約150nmである。さらに、非晶質シリカは、25〜750m2/g、例えば100〜390m2/g、80〜190m2/gの比表面積を特徴とする。いくつかの実施形態では、多孔質材料は、約0.5μm〜約350μm、例えば約0.3μm〜約150μm、例えば約0.3μm〜約100μm、例えば約0.3μm〜約50μm、例えば約0.3μm〜約20μm、例えば約5μm〜約150μm、例えば約10μm〜約150μm、例えば約0.3μm〜約0.5μm、約0.8μm〜約1.4μm、約2μm〜約5μmの粒径を有する。任意の数の摩擦、粉砕、または分類工程が、多孔質材料の粒径分布を減らすか、または変更するのに有用となり得る。多孔質材料の孔の直径、比表面積、粒径は、記載するいかなる組み合わせのものであってもよい。
いくつかの実施形態では、多孔質材料はセラミックである。いくつかの実施形態では、多孔質材料は、シリカ、例えば非晶質ヒュームド・シリカ(例えば、Cab‐o‐Sil、Syloid、Tixosil、もしくはAerosil)、非晶質沈降シリカ(例えば、Zeolex、Zeosyl、もしくはUltrasil)、または天然に存在するシリカ(例えば、珪藻土)であるが、これらに制限されない。
ナノ結晶材料は、多孔質材料の孔内にあるので、多孔質材料の表面上またはその近くにあり、完全には多孔質材料で封入されていない。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は、孔内部に取り込まれている。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は酸化セリウム材料である。酸化セリウム材料の例としては、実験式がCexMyOzの材料が含まれるが、これに制限されず、式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、2.0≦z≦7であり、例えば、0.5<x≦1、0≦y<0.5、2.0≦z≦7である。金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物、例えば、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、またはこれらの混合物、あるいはTi4+、Si4+、Zn2+、Co2+、Co3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、またはこれらの混合物、から選択される。例としては、CeO2、Ce0.9Ca0.2O2、Ce0.8Ca0.4O2、Ce2O3、Ce0.9Fe0.13O2、Ce0.6Cr0.53O2、SrTiO3、CeAlO3、および(Co,Zn)2SiO4が含まれるが、これらに制限されない。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料はCeAlO3である。いくつかの実施形態では、Mに関係なく、ナノ結晶材料の結晶性ドメインは、その最も長い軸上でサイズが約2〜約100nmの範囲であり、結晶のアスペクト比は約1〜約1.5である。
いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の結晶性ドメインは、その最も長い軸上でサイズが約2〜約100nm、例えば約2nm〜約100nm、約2nm〜約80nm、約2nm〜約50nm、約2nm〜約40nm、約5nm〜約100nm、約5nm〜約80nm、約5nm〜約75nm、約5nm〜約50nm、約5nm〜約40nm、約5nm〜約30nm、約10nm〜約100nm、約10nm〜約800nm、約10nm〜約75nm、約10nm〜約50nmの範囲である。いくつかの実施形態では、結晶のアスペクト比は、約1〜約1.5である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料は、直径が約2nm〜約10nm、例えば約2nm〜約5nmまたは約5nm〜約10nmである。いくつかの実施形態では、アスペクト比は、約1〜約1.2である。ナノ結晶材料の結晶性ドメインのサイズ、結晶のアスペクト比、および直径は、記載するいずれの組み合わせであってもよい。複数の結晶性ドメイン範囲が存在し得る。いくつかの実施形態では、2つ以上のナノ結晶材料があり、これらは、同じかまたは異なる結晶性ドメイン範囲を有し得る。
いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の構造は、立方晶系の蛍石型構造である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の構造は、正方晶系である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の構造は、六方晶系である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶材料の構造は、ペロブスカイト(pevorskite)である。
いくつかの実施形態では、複合物材料は、第2ナノ結晶材料をさらに含む。第2ナノ結晶材料は、多孔質材料の孔内にあり、切り離されている。第2ナノ結晶材料は、TiO2、ZnO、MoO3、(Co,Zn)2SiO4、SrTiO3、およびこれらの混合物から選択される。いくつかの実施形態では、第2ナノ結晶材料は、酸化セリウムナノ結晶材料の別の組成物であってもよい。いくつかの実施形態では、第2ナノ結晶材料は、その最も長い軸上でサイズが2nm〜約50nm、例えば約2nm〜約100nm、約2nm〜約80nm、約2nm〜約50nm、約2nm〜約40nm、約5nm〜約100nm、約5nm〜約80nm、約5nm〜約75nm、約5nm〜約50nm、約5nm〜約40nm、約5nm〜約30nm、約10nm〜約100nm、約10nm〜約800nm、約10nm〜約75nm、約10nm〜約50nmの、ナノ微結晶範囲を有する。いくつかの実施形態では、結晶のアスペクト比は、約1〜約1.5である。ナノ微結晶は、単結晶である。第2ナノ結晶材料の粒子は、複数のナノ微結晶で構成され得る。いくつかの実施形態では、第2ナノ結晶材料は、酸化セリウムナノ結晶材料も含有する多孔質材料の孔を占めている。
いくつかの実施形態では、第2ナノ結晶材料の結晶性ドメインは、その最も長い軸上でサイズが約2〜約50nm、例えば約2nm〜約100nm、約2nm〜約80nm、約2nm〜約50nm、約2nm〜約40nm、約5nm〜約100nm、約5nm〜約80nm、約5nm〜約75nm、約5nm〜約50nm、約5nm〜約40nm、約5nm〜約30nm、約10nm〜約100nm、約10nm〜約800nm、約10nm〜約75nm、約10nm〜約50nm、の範囲である。いくつかの実施形態では、結晶のアスペクト比は約1〜約1.5である。いくつかの実施形態では、第2ナノ結晶材料は、直径が約2nm〜約10nm、例えば、約2nm〜約5nmまたは約5nm〜約10nmである。いくつかの実施形態では、アスペクト比は、約1〜約1.2である。第2ナノ結晶材料の結晶性ドメインのサイズ、結晶のアスペクト比、および直径は、記載するいずれの組み合わせであってもよい。
いくつかの実施形態では、第2ナノ結晶材料は、ナノ結晶材料とは異なる構造で存在し得る。いくつかの実施形態では、TiO2構造は、鋭錐石、金紅石、またはそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、平均的なTiO2ナノ微結晶は、直径が100nmより小さい。いくつかの実施形態では、ZnO構造は、ウルツ鉱、閃亜鉛鉱(zinc blend)、ロッシェル塩、またはそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、平均的なZnOナノ微結晶は、直径が100nmより小さい。いくつかの実施形態では、MoO3構造は、斜方晶系、六方晶系、またはそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、SrTiO3は、ペロブスカイト構造である。いくつかの実施形態では、(Co,Zn)2SiO4構造は、フェナサイト構造、または六方晶系、菱面体晶系(rhomberhedral)、もしくは正方晶系の形態のケイ酸亜鉛鉱である。
いくつかの実施形態では、(任意の第2ナノ結晶材料を含む)ナノ結晶材料全体の量は、複合物の質量の62.5wt%を超えず、例えば約2〜約62wt%、約5〜約60wt%、約5〜約50wt%、約5〜約43wt%、約5〜約40wt%、約5〜約35wt%であるが、これらに制限されない。
複合物は、不希釈の粉末形態では、200〜375nmの波長の光を約50%〜約100%、例えば約50%〜約75%、約50%〜約70%、約70%〜約80%、約75%〜約100%、吸収する。
いくつかの実施形態では、複合物の平均バルク凝集体サイズは、約0.5μm〜約300μm、例えば約0.5μm〜約200μm、約0.5μm〜約150μm、約0.5μm〜約50μm、または約0.5μm〜約20μmである。いくつかの実施形態では、複合物の平均バルク凝集体サイズは、約0.2μm〜約2μm、例えば約0.2μm〜約1μm、約0.2μm〜約0.8μm、または約0.2μm〜約0.5μmである。
複合物は、インシピエントウェットネス法により形成され得る。例えば、ナノ結晶前駆体材料を、水などの溶媒に溶かす。多孔質材料をこの溶液に添加して、粘着性ゲルを形成する。添加された液体混合物の全体の容積は、多孔質材料の全体の孔容積以下である。粘着性ゲルを十分に混ぜる。溶媒を粘着性ゲルから蒸発させ、乾燥ケーキを生じる。次に、この乾燥ケーキを、ナノ結晶前駆体の分解温度より高い温度でか焼して、複合物を製造する。複合物は、粒径を小さくするか、もしくは集塊を壊すジェット粉砕などの粉砕によって、さらに処理され得る。
ナノ結晶前駆体材料は、溶媒に溶解可能であり、前述した実験式(すなわちCexMyOz)で必要とされる金属を、しばしば相補的なアニオンと共に、含有する。例えば、NO3 −、Cl−、SO4 2−、CH3COO−、C5H7O2 −、C2O4 −、PO4 3−、Br−、I−、CO3 2−、HCO3 −は、極性溶媒または非極性溶媒中、前述した金属のうちの1つ以上を有する溶解可能種を形成し得る、アニオンである。いくつかの実施形態では、2つ以上のナノ結晶前駆体材料を使用して、ナノ結晶材料を形成する。いくつかの実施形態では、ただ1つのナノ結晶前駆体材料を使用する。か焼中、前駆体材料は、構成酸化物(component oxide)へと熱分解される。
複合物を作るためにインシピエントウェットネス法で使用され得る溶媒は、ナノ結晶前駆体材料を少なくとも部分的に溶解させることができ、かつ多孔質材料を破壊しないものである。
第2ナノ結晶材料を含む複合物材料は、酸化セリウムナノ結晶材料を含む複合物材料を製造する同じ方法によって製造され得る。TiO2第2ナノ結晶材料を作る前駆体としては、ホウ化チタン、塩化チタン、臭化チタン、チタンブトキシド、チタンエトキシド、エチルヘキサン酸チタン(titanium ethylhexanoate)、水素化チタン、チタンイソプロポキシド、窒化チタン、チタンプロポキシド、乳酸チタン、硫酸チタン、オキシ硫酸チタン、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに制限されない。ZnO第2ナノ結晶材料を作る前駆体としては、酢酸亜鉛、臭化亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、亜鉛ブトキシド(zinc butoxide)、炭酸亜鉛、クエン酸亜鉛、シュウ酸亜鉛、硫酸亜鉛、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに制限されない。MoO3第2ナノ結晶材料を作る前駆体としては、酢酸モリブデン、モリブデンホウ水素化物(molybdenum borohydride)、塩化モリブデン、モリブデンイソプロポキシド(molybdenum isopropoxide)、硫化モリブデン、モリブデン酸、モリブデニルアセチルアセトナート(molybdenyl acetylacetonate)、モリブドリン酸、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに制限されない。(Co,Zn)2SiO4第2ナノ結晶材料を作る前駆体としては、臭化コバルト、塩化コバルト、グルコン酸コバルト、水酸化コバルト、コバルトイソプロポキシド(cobalt isopropoxide)、硝酸コバルト、およびこれらの混合物、ならびに、酢酸ストロンチウム、臭化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、ストロンチウムイソプロポキシド(strontium isopropoxide)、硝酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、シュウ酸ストロンチウム、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに制限されない。SrTiO3第2ナノ結晶材料を作る前駆体としては、酢酸ストロンチウム、臭化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、ストロンチウムイソプロポキシド、硝酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、シュウ酸ストロンチウム、およびこれらの混合物、ならびにホウ化チタン、塩化チタン、臭化チタン、チタンブトキシド、チタンエトキシド、エチルヘキサン酸チタン、水素化チタン、チタンイソプロポキシド、窒化チタン、チタンプロポキシド、乳酸チタン、硫酸チタン、オキシ硫酸チタン、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに制限されない。これらの前駆体材料は、第2ナノ結晶材料の混合物を作るために、組み合わせて使用され得る。
いくつかの実施形態では、複合物は、コーティングによって、部分的に、または全体が、封入される。複合物が部分的に封入される場合、複合物の少なくとも半分が封入されるが、コーティングは連続している必要はない。例としてのコーティングは、Al、Zr、Si、Bi、およびW(もしくはこれらの混合物)の酸化物およびケイ酸塩、例えば、SiO2、Al2O3、Bi2O3、Bi2SiO5、WO3、ZrO2を含む。いくつかの実施形態では、コーティングは、SiO2およびAl2O3から選択される。コーティングは、ホウ化タングステン、塩化タングステン、タングステンエトキシド、タングステンイソプロポキシド、タングステン酸;酢酸ジルコニウム、ジルコニウムブトキシド、炭酸ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、炭酸水酸化ジルコニウム(zirconium carbonate hydroxide)、塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、水素化ジルコニウム、ジルコニウムイソプロポキシド、乳酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、ジルコニウムプロポキシド、過塩素酸ジルコニル(zirconyl perchlorate);酢酸ビスマス、臭化ビスマス、クエン酸ビスマス、炭酸ビスマス、ビスマスエチルヘキサノエート、水酸化ビスマス、ビスマスイソプロポキシド、リン酸ビスマス、硫酸ビスマス、オキシ塩化ビスマス、塩化ビスマス、硝酸ビスマス、オキシ硝酸ビスマス、過塩素酸ビスマス;ケイ酸、四酢酸ケイ素、塩化ケイ素、臭化ケイ素、ヨードトリメチルシリル(trimethylsilyl iodine)、ケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸テトラエチル、ケイ酸カリウム、コロイドシリカ、シラン、オルトケイ酸テトラエチル;硫酸アンモニウムアルミニウム、酢酸アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミニウムブトキシド(aluminum butoxide)、アルミニウムイソプロポキシド、硝酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム;および関連する化合物、ならびにそれらの混合物から形成され得る。
複合物は、ナノ結晶材料を含有する多孔質材料を、可溶化出発物質のうちの1つ以上の水性または溶媒ベースの金属塩もしくは複合溶液と混合することによって、コーティングされ得る。オプションとして、溶液のpHは、例えば、3M NaOH、3M H2SO4、リン酸、アンモニア、水酸化アンモニウム、もしくは酢酸により、適切なpHまたは化学量論比に調節され得る。pHは、金属塩溶液の不安定化を誘発するように選択される。
いくつかの実施形態では、コーティングは、可溶化原料のうちの1つ以上を含有する水性もしくは溶媒ベースの金属塩もしくは複合溶液の存在下でUV吸収剤複合物を混合することによって、UV吸収剤複合物上に形成され得る。オプションとして、溶液のpHは、例えば、3M NaOH、3M H2SO4、リン酸、アンモニア、水酸化アンモニウム、もしくは酢酸により、適切なpHまたは化学量論比に調節され得る。pHは、UV吸収剤複合物への添加時に金属塩溶液の不安定化を誘発するように選択される。
いくつかの実施形態では、コーティングは、攪拌中に、溶解金属塩を含有する溶液を、UV吸収剤複合物の0.5〜50重量%溶液に添加することによって、形成され得る。この溶液は、金属塩の沈殿前に平衡に達することができる。コロイドシリカを利用する反応が、同様に開始される。一般的に、作用物質が金属アルコキシドの加水分解および金属水酸化物もしくは金属酸化物の形成を進める、アルコール溶液から、金属アルコキシド原料が沈積する。全ての反応は、追加の錯体形成助剤を含有していても、していなくてもよく、また、UV吸収剤複合物上へのシェルの沈殿および凝縮をさらに誘発するために、高い温度で行われ得る。
沈殿反応は、コロイド粒子の沈積のための粒子の等電点に、または金属酸化物種の瞬間沈殿が起こるpHより下に、注意深く調節することによって、制御され得る。酸もしくは塩基をゆっくり添加することは、少量の酸もしくは塩基中において既知の速度で滴定すること(tittering)によって達成される。反応速度は、酸もしくは塩基の濃度、溶液の緩衝力(buffering power)、反応温度、および添加速度によって、大きく変化する。いくつかの実施形態では、沈殿した物質は、多孔質粒子上に沈積し、測定可能な厚さの均一なシェルを生じる。いくつかの実施形態では、シェル材料の粗さおよび密度は、組成と共に変化する。いくつかの実施形態では、無機酸化物封入材料は、非晶質材料の残りの孔構造の一部を占めるか、または残りの孔構造を完全に満たすことができる。
いくつかの実施形態では、封入物(encapsulation)は、2つ以上の材料の複合物である。封入物は、水もしくは溶媒中に金属錯体を溶媒和すると同時に、前述したようにUV吸収剤複合物に暴露することによって、沈積され得る。例えば、オキシ塩化ジルコニウムおよびケイ酸ナトリウムの溶液は、pHを3M H2SO4によって12からpH8までゆっくりと調節することによって、同時に沈積され得る。いくつかの実施形態では、交差反応および錯体形成が可能であり、前駆体材料が、多孔質基質上もしくは中に沈積した副生成物を提供する。
いくつかの実施形態では、封入材料がUV吸収剤複合物を完全に包むことは必要ではない。いくつかの実施形態では、金属酸化物は、ナノ結晶材料を収容する孔を覆う。いくつかの実施形態では、封入材料の沈積後、新たなハイブリッド化合物が加えられてよく、これらの化合物は、取り込まれた有機もしくは無機材料を収容する封入物をもたらすものである。同様に、封入材料の沈積は、多孔質材料または暴露されたナノ結晶材料上に行われてもよい。
いくつかの実施形態では、コーティングされたコア材料のか焼は、シェル材料の結晶化、高密度化、脱水、もしくは凝固、または任意の表面ペンダントヒドロキシル基の濃縮を促進して、酸化し、封入物を形成するために必要とされ得る。温度および時間は、組成物の材料によって決まるが、例としての範囲は、約150〜約1000℃で、ドエル時間は約30〜約600分である。結晶材料の形成は、ガラス様シェルもしくは非晶質の金属酸化物の形成のために凝縮のみを促進するよう、か焼温度を訂正することにより、調節され得る。さらに、この工程は、UV吸収ナノ微結晶材料の形成と同時に、または別個に、単独で、もしくは温度を上げるために複数の工程で、完了され得る。
複合物は、塗料、ラッカー、ワニスなどのコーティング;プラスチック;繊維;ゴム;エラストマー;フィルム;インク;化粧品;ほうろう、ガラスエナメルなどのセラミック;生地;コンクリート;デッキ;金属コーティング;家具;セメント;アスファルト;木材塗装;類似物品に使用され得る。複合物は、熱硬化性マトリックスおよび熱可塑性マトリックスなどであるが、これらに制限されないポリマーマトリックスにおいて、また、プラスチックおよびボール紙のパッケージ、食品と接する適用、自動車の内装品、自動車の外装品のために、使用され得る。
レーザーマーキングは、アイテムをレーザービームに暴露することにより、アイテム上に不可逆性の対比色変化を生じる機能である。この色変化が、文字、絵、もしくはパターンへとパターン化されるか、もしくは刻みつけられる場合に、これは特に有用である。このテクノロジーは、識別もしくは装飾の目的で、いくつかの分野で用いられている。
レーザーマーキング添加剤は、選択的波長のレーザー光を、観察可能な対比をもたらす化学変化に変換することにより、機能する。有効量のレーザーマーキング添加剤を含有する物品は、レーザービームと衝突し、そのエリア内の添加剤は、照明下で検査されると物品の照射エリアと非照射エリアとの間に識別可能な対比を生じる、化学的変換を受ける。可視光による照明下での物品の検査が最も一般的であるが、レーザーマーカーの解像度(definition)は、可視光を、物品の照射領域と非照射領域との間で光の一部のスペクトルによって検出可能な対比ができるようにのみ使用することを必要としない。
プラスチックおよびパッケージといった多くの材料のレーザーマーキングは、レーザー照射への暴露に感受性のある添加材料を添加することによって達成される。レーザーへの暴露は、材料の基調色と対照をなす色変化を生じる。UV吸収剤複合物は、レーザーマーキング添加剤として使用され得る。
多数のレーザー波長が、添加剤の化学的性質に応じて好結果のマーキングに使用され得る。UV吸収剤複合物は、UVレーザーで処理される場合に特に有用である。しかしながら、UV吸収剤複合物のレーザーマーキングにおいて他のレーザー波長も有用となり得る。
実施例1は、非晶質シリカマトリックスに埋め込まれた酸化セリウムである。図1aの、透過電子顕微鏡法によって明らかになったシリカマトリックス内のCeO2ナノ微結晶のサイズおよび分布は、ほぼ等しいサイズのナノ微結晶のランダムな分布を示している。明らかに、非晶質シリカおよびCeO2の別々の領域が存在している。非晶質シリカの微細な構造および多孔性は、ここでもまた、ランダムに集まったドメインとして説明することができる。
いくつかの実施例は、実施例1の非晶質シリカ中のCeO2を、実施例2および実施例3でそれぞれ示されたカルシウムもしくはアルミニウムで改質させることを含む、複数の機能的なUV吸収化学作用を説明する。これらの変形は、実施例1の複合物と比較した、色の変化(表1を参照)、UV反射率の変化(図4を参照)を示している。
図1bに示すように、非晶質シリカの孔をふさぎ、別々のドメインを統合している、非晶質シリカによる実施例1の封入物は、実施例4の、表面積が小さい改質材料をもたらす。同様の構造の材料が、実施例1の材料を、非晶質シリカで(実施例4、5、6)、酸化ジルコニウムで(実施例7)、非晶質の酸化アルミニウムで(実施例8)、コーティングすることにより得られる。これらの材料は、ポリカーボネートもしくはポリスチレンなどのプラスチックマトリックス内部に分散されると、実施例1と比べて、プラスチックマトリックスの光触媒活性の低下を示す。
CeO2と、実施例9のZnOおよび実施例10のTiO2などの第2ナノ結晶材料と、を含有する複合物材料は、UV吸収剤としての適用を有している。CeO2を有する非晶質シリカに第2ナノ結晶材料を取り込むと、個々の金属酸化物とは異なるハイブリッド特性が生じる。さらに、非晶質シリカは、金属酸化物を酸浸出から保護する手段を提供し、非晶質シリカを有するUV吸収金属酸化物を有機マトリックスから分離することにより光触媒活性を最小化する。MoO3(実施例11)、(Co,Zn)2SiO4(実施例12)、SrTiO3(実施例13)の複合物材料は、さらなる色空間を得るUV吸収剤として、さらに利点を与える。表1を参照のこと。
各実施例の材料の粒径、元素組成、結晶構造を表2、表3に示す。これらの実施例は、教育的なものとすることを意図しているが、請求項の包括的もしくは網羅的な(exhausted)実施例ではない。表2の粒径は、CeO2を含有する非晶質シリカ材料(amorphous silica containing CeO2 materials)のものであり、CeO2もしくは他の実施例のUV吸収剤の酸化物のサイズではない。適切な非晶質の多孔質シリカを選択し、典型的なすりつぶしおよび摩耗工程を用いることによって、直径が100nm〜400μmのほぼあらゆる粒径を達成することができる。
表2に示す化学組成は、表3に示すそれらの結晶構造と併せて、UV吸収複合物の典型的な結果である。データは以下を示している:CeO2ナノ微結晶が、非晶質シリカにより形成され得ること(実施例1);追加の金属が溶解して非晶質シリカ内のCeO2結晶構造になり得ること(実施例3);CeO2非晶質シリカ材料が、他の金属の非晶質酸化物と組み込まれ得ること(実施例6〜8);複数の金属酸化物が、非晶質シリカ材料内に含有され得ること(実施例9〜13);複数の金属酸化物が、異なる結晶構造の複数のナノ微結晶へ加工され得ること(実施例9、11、12、13);非晶質シリカが、結晶シリカに変換され得ること(実施例4、11)。非晶質シリカが結晶シリカに変換されると、複合物は、その透明性を失う。
UV吸収金属酸化物と改質金属酸化物との組み合わせから構築された複合UV吸収剤の微細構造(実施例9〜13)は、実施例1の材料、および封入の実施例4〜8とは異なる。ナノ微結晶の濃度が高くなると考えられている。実施例1、図2aと比べて、実施例9、図2bを参照のこと。ナノ結晶密度の増加は、色およびUV吸収に影響を及ぼす。付加的な吸収剤の濃度は、実施例1と比べて、より高いUV吸収度およびより低い反射率をもたらし得る。UV反射率は、純粋な粉末サンプル(neat powdered sample)から測定した(実施例14)。これを実施例13において説明する。
実施例1のUV吸収剤複合物は、実施例15において、アクリル樹脂中に分散させられる。UVスペクトル(図3を参照)は、370nm未満の波長で、強い吸収(16%未満の透過率)を示す。狭い遷移領域が、370nm〜450nmで発生し、この領域で、透過率が急激に増加し、75%の透過率を超える。大部分吸収からほぼ透明へと遷移する急激さは、材料の外観および色、ならびにUV吸収剤を含有する物品の透明さを示す。
金属酸化物をCeO2結晶構造内に添加すると、結晶格子がわずかにゆがみ、光学的特性が変化すると考えられている。この添加は、材料をか焼する前にドーパントである金属塩を少量、同時添加すること(co-adding)によって、元素スケールで(on the elemental scale)行われて、ドーパントがCeO2構造内に含有されることを確実にする。UV吸収の改善は、実施例1と比べて、実施例2ではCaを、実施例3ではAlを添加することで、見ることができる。表1を参照のこと。これら3つの実施例のUVスペクトルを、図4に示す。実施例2の反射率特性は、実施例1と比べて材料の吸収が増加した結果として、UV領域で減少する。さらなる望ましい特性は、420nm超の波長での反射率の増加である。実施例3は、実施例1と比べて420nm超の波長で光学的特性の変化を示さないが、365nm未満の波長では、実施例1および2と比べてUV吸収率の増加を示している。この改善は、光学的特性を微調整するためのCeO2構造内のわずかなドーパントの有用性を示している。材料の光学的特性を調整し得る他の金属ドーパントを用いることによって、UV吸収剤複合物に対する多くの追加的改良が可能である。
封入されたUV吸収剤複合物は、耐候性能の改善、光触媒活性の低下、物理的特性の改善;小さい比表面積、低い吸油量、均一な界面化学を示すことが、分かっている。複合物を、無機酸化物であるシリカ(実施例4〜6)、ジルコニウム(実施例7)、またはアルミニウム(実施例8)で封入すると、図5に示すように光学的特性が変化する。
複数のナノ結晶材料を含有する複合物は、UV吸収特性および可視特性などの光学的特性を微調整することを可能にする。CeO2ナノ結晶材料を含有するUV吸収剤複合物に添加される第2ナノ結晶材料の例は、ZnO(実施例9);TiO2(実施例10);MoO3(実施例11);(Co,Zn)SiO4(実施例12);SrTiO2(実施例13)である。図6は、吸収および透過または反射の間での遷移領域に対する変化を示している。実施例9および10では、吸収から反射への遷移は、実施例1に比べて赤方偏移しており、UV吸収率の上昇を引き起こすが、これらの遷移は、十分に可視スペクトルとなる450nmまでは、80%を超える透過率に完全には遷移しない。
実施例11は、実施例1と比較して、360nm〜400nmで望ましい急激な遷移を示している。実施例11、12、13は、実施例1の材料と比べて、UVスペクトルに青方偏移を導入している。実施例11および13は、実施例1と比べ、400nm超の波長で、UV吸収性能が改善され、可視吸収度(visible absorbance)が減少しており、これらはいずれも望ましい特性である。
実施例12は、青色の材料である。図6のスペクトル、および表1の色座標を参照されたい。これは、着色材料にUV吸収度を与える能力を示しており、非晶質シリカから得られる同じ利点を、これらの無機着色組成物(color inorganic compositions)に与える。
UV吸収剤複合物を物品に使用することができる。ポリスチレンのようなプラスチックは、UV吸収剤を包含することによる恩恵を得る物品の一例である。実施例1〜13は、実施例16に示すように、ポリスチレンチップに包含され、光透過率特性が、図8および図9に示すように測定されている。CaおよびAlで改質したCeO2UV吸収剤複合物は、透明なポリスチレンと比べて、375nm未満のUV光の透過率を低下させる。〜50%に近い透過率のパーセンテージは、UV吸収剤を包含することによって、1%未満まで下がる。透過率における類似の低下は、図8に示す、封入されたCeO2非晶質シリカ材料で測定される。複数のナノ結晶材料を有する材料は、同じような傾向を示すが、UV吸収材料の差によって、実施例9〜13のそれぞれは、わずかに変化した光応答を有していた。光学的特性において測定された差は、実施例14に示す原末のスペクトル(bulk powder spectrum)の観察に十分に対応している。
これらの複合物の外観は重要であり、理想的には多くの適用で透明であり、また、無色の添加剤が重要である。さらに、これらは、これらが保護するように設計されているマトリックスもしくは物品の組成とマイナスに相互作用してはならない。表1のような色数は、実施例17の写真と組み合わせて、物品において使用された際の、実施例材料の視覚的特性を調べるのに使用される。図10の、ポリカーボネート中に分散されたいくつかの実施例は、熱劣化プロセスの促進による変色を示している。UV吸収剤の変色は、実施例1で顕著である。実施例4〜6のシリカで封入された材料は、変色が著しく減少しており、好都合なことに、外観が非晶質シリカ含有チップに匹敵する。
図11は、ポリスチレン中のいくつかの実施例の外観を示しており、表1の実施例の色価をよく反映している。
本開示は、いくつかの実施形態の説明により例証しており、例示的な実施形態を相当詳細に説明しているが、請求項の範囲をこのような細目に制限したり、何らかの形で限定したりすることは、出願人の意図するところではない。追加の利点および変更が、当業者には容易に明らかとなるであろう。
〔実施例〕
実施例1‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCeO2の複合物
非晶質ヒュームド・シリカ(50g、0.2mL/gの孔容積)を、10mLの脱イオン水中に溶解した50gの硝酸セリウム(III)六水和物を含有する溶液の存在下で、均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を砕いて、微細粉末とした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも30分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。完成した製品を、その後、約2μmの最終粒径まで微粉化した。この複合物の色を表1に示す。この色は、純粋な複合物のサンプルを、拡散反射球(diffuse reflectance sphere)を備えたUV‐Vis分光光度計内に装備することによって、測定した。
実施例1‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCeO2の複合物
非晶質ヒュームド・シリカ(50g、0.2mL/gの孔容積)を、10mLの脱イオン水中に溶解した50gの硝酸セリウム(III)六水和物を含有する溶液の存在下で、均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を砕いて、微細粉末とした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも30分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。完成した製品を、その後、約2μmの最終粒径まで微粉化した。この複合物の色を表1に示す。この色は、純粋な複合物のサンプルを、拡散反射球(diffuse reflectance sphere)を備えたUV‐Vis分光光度計内に装備することによって、測定した。
実施例2‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCe0.9Ca0.2O2の複合物
非晶質ヒュームド・シリカ(30g、0.2mL/gの孔容積)を、6mLの脱イオン水に溶解した0.83gの硝酸カルシウム四水和物および29.17gの硝酸セリウム(III)六水和物を含有する溶液の存在下で、均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を砕いて、微細粉末とした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも30分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。完成した製品を、その後、約2μmの最終粒径まで微粉化した。この複合物の色を表1に示す。
非晶質ヒュームド・シリカ(30g、0.2mL/gの孔容積)を、6mLの脱イオン水に溶解した0.83gの硝酸カルシウム四水和物および29.17gの硝酸セリウム(III)六水和物を含有する溶液の存在下で、均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を砕いて、微細粉末とした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも30分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。完成した製品を、その後、約2μmの最終粒径まで微粉化した。この複合物の色を表1に示す。
実施例3‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCeAlO3の複合物
非晶質ヒュームド・シリカ(15.7g)を、Ce(NO3)3とAl(NO3)3(13% CeAlO3 w/w)の水溶液19.9gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、1000℃で、最低でも240分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、その後、ワーリングブレンダー(warring blender)内でブレンドした。この複合物の色を表1に示す。
非晶質ヒュームド・シリカ(15.7g)を、Ce(NO3)3とAl(NO3)3(13% CeAlO3 w/w)の水溶液19.9gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、1000℃で、最低でも240分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、その後、ワーリングブレンダー(warring blender)内でブレンドした。この複合物の色を表1に示す。
実施例4‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCeO2の、シリカコーティングされた複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、10.78g)を、ケイ酸ナトリウム(29% SiO2 w/w)の水溶液32.21gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、その後、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、10.78g)を、ケイ酸ナトリウム(29% SiO2 w/w)の水溶液32.21gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、その後、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
実施例5‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCeO2の、シリカコーティングされた複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、9.98g)を、15.8gのオルトケイ酸テトラエチル(29% SiO2 w/w)の存在下で、均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、その後、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、9.98g)を、15.8gのオルトケイ酸テトラエチル(29% SiO2 w/w)の存在下で、均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、その後、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
実施例6‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCeO2の、シリカコーティングされた複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、58.61g)を、1Lの水中に懸濁させ、懸濁駅のpHを、水酸化ナトリウムの添加により、9.5まで上昇させた。このスラリーを90℃まで加熱し、スラリーのpHをほぼ9.5に維持するためにさまざまな速度で希硫酸を添加する間に、ケイ酸ナトリウム(6.5g SiO2)の水溶液172.5gを、0.7g/分の速度で添加した。スラリーを室温まで冷却し、pHを約7に調節した。次に、スラリーを遠心分離により洗浄し、空気中で乾燥させた。その後、乾燥サンプルを、ワーリングブレンダーを用いてブレンドした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、58.61g)を、1Lの水中に懸濁させ、懸濁駅のpHを、水酸化ナトリウムの添加により、9.5まで上昇させた。このスラリーを90℃まで加熱し、スラリーのpHをほぼ9.5に維持するためにさまざまな速度で希硫酸を添加する間に、ケイ酸ナトリウム(6.5g SiO2)の水溶液172.5gを、0.7g/分の速度で添加した。スラリーを室温まで冷却し、pHを約7に調節した。次に、スラリーを遠心分離により洗浄し、空気中で乾燥させた。その後、乾燥サンプルを、ワーリングブレンダーを用いてブレンドした。この複合物の色を表1に示す。
実施例7‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCeO2の、ジルコニアコーティングされた複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、15.89g)を、22.75gのジルコニウムブトキシド(80%w/w 1‐ブタノール)の存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、15.89g)を、22.75gのジルコニウムブトキシド(80%w/w 1‐ブタノール)の存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
実施例8‐非晶質ヒュームド・シリカおよびCeO2の、アルミナコーティングされた複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、15.89g)を、25.26gのアルミニウムイソプロポキシド(11%w/w イソプロパノール)の存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、その後、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、15.89g)を、25.26gのアルミニウムイソプロポキシド(11%w/w イソプロパノール)の存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、その後、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
実施例9‐非晶質ヒュームド・シリカ、ZnO、およびCeO2の複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、10.00g)を、Zn(NO3)2(7% ZnO w/w)の水溶液22.89gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、10.00g)を、Zn(NO3)2(7% ZnO w/w)の水溶液22.89gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
実施例10‐非晶質ヒュームド・シリカ、TiO2、およびCeO2の複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、9.98g)を、TiOSO4(7% TiO2 w/w)の水溶液16.18gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、9.98g)を、TiOSO4(7% TiO2 w/w)の水溶液16.18gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、500℃で、最低でも60分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
実施例11‐非晶質ヒュームド・シリカ、MoO3、およびCeO2の複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、13.9g)を、NaMoO4(20% MoO3 w/w)の水溶液18.5gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、1000℃で、最低でも240分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、13.9g)を、NaMoO4(20% MoO3 w/w)の水溶液18.5gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、1000℃で、最低でも240分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
実施例12‐非晶質ヒュームド・シリカ、(Co,Zn)2SiO4、およびCeO2の複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、16.7g)を、Co(NO3)2およびZn(NO3)2(0.001 CoZn mol/g)の水溶液20.7gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、1000℃で、最低でも240分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、16.7g)を、Co(NO3)2およびZn(NO3)2(0.001 CoZn mol/g)の水溶液20.7gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、1000℃で、最低でも240分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。この複合物の色を表1に示す。
実施例13‐非晶質ヒュームド・シリカ、SrTiO3、およびCeO2の複合物
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、10.0g)を、TiOSO4(7% TiO2 w/w)の水溶液12.08gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、Sr(NO3)2(22% SrCO3 w/w)の水溶液15.8gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、1000℃で、最低でも240分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。複合物の色を表1に示す。
不希釈複合物材料のサンプル(実施例1、10.0g)を、TiOSO4(7% TiO2 w/w)の水溶液12.08gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、Sr(NO3)2(22% SrCO3 w/w)の水溶液15.8gの存在下で均質化した。完全な均質化の後、混合物を、すべての水分が除去されるまで、100℃で乾燥させた。このとき、乾燥した、きめの粗い固体を、乳棒と乳鉢ですりつぶして粉末にした。次に、オフホワイトの粉末を、1000℃で、最低でも240分間、または完全な前駆体の分解まで、か焼した。か焼された粉末を、乳棒と乳鉢ですりつぶした。複合物の色を表1に示す。
実施例14‐実施例1〜13のUV反射率の測定
キュベット内の粉末になった不希釈複合物材料のサンプルのUV反射率を、拡散反射球を備えたUV‐Vis分光光度計を用いて測定した(正反射率を含む)。スペクトルを図4、図5、図6に示す。
キュベット内の粉末になった不希釈複合物材料のサンプルのUV反射率を、拡散反射球を備えたUV‐Vis分光光度計を用いて測定した(正反射率を含む)。スペクトルを図4、図5、図6に示す。
実施例15‐実施例1の視覚的不透明度
実施例1(24%w/w)を、透明アクリル樹脂系(Delstar DMR499)中に分散させ、ガラスもしくはクォーツなどの不活性な透明基板上に塗布した。乾燥フィルムは、最小厚さが35μmであった。475〜750nmで70%超透明である場合に、複合物を、視覚的に不透明でないとみなした。スペクトルを図3に示す。
実施例1(24%w/w)を、透明アクリル樹脂系(Delstar DMR499)中に分散させ、ガラスもしくはクォーツなどの不活性な透明基板上に塗布した。乾燥フィルムは、最小厚さが35μmであった。475〜750nmで70%超透明である場合に、複合物を、視覚的に不透明でないとみなした。スペクトルを図3に示す。
実施例16‐実施例1、3〜13の透過率
複合物材料のサンプル(1%w/w)を、ポリスチレン樹脂中に分散させ、215.56℃(420°F)の射出成形機内でプラスチックチップへと成型した。各チップの透過率を測定し、図7、図8、図9に示す。
複合物材料のサンプル(1%w/w)を、ポリスチレン樹脂中に分散させ、215.56℃(420°F)の射出成形機内でプラスチックチップへと成型した。各チップの透過率を測定し、図7、図8、図9に示す。
実施例17‐コーティングされたサンプルの塑性安定性
複合物材料のサンプル(1%w/w)を、ポリカーボネート(PC)樹脂中に分散させ、273.89℃(525°F)の射出成形機内でプラスチックチップへと成型した。チップの写真を図10および図11に示す。
複合物材料のサンプル(1%w/w)を、ポリカーボネート(PC)樹脂中に分散させ、273.89℃(525°F)の射出成形機内でプラスチックチップへと成型した。チップの写真を図10および図11に示す。
〔実施の態様〕
(1) ナノ結晶材料と非晶質の多孔質材料とを含むUV吸収剤複合物において、
前記ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記ナノ結晶材料は、酸化セリウム材料を含む、UV吸収剤複合物。
(2) 実施態様1に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、その最も長い軸上においてサイズが約2nm〜約100nmの結晶性ドメイン範囲を有し、結晶のアスペクト比は、約1〜約1.5である、複合物。
(3) 実施態様1または2に記載の複合物において、
前記酸化セリウム材料は、式:
CexMyOz
を有し、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。
(4) 実施態様1〜3のいずれかに記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、TiO2、ZnO、MoO3、(Co,Zn)2SiO4、SrTiO3、およびこれらの混合物から選択されている、複合物。
(5) 実施態様3に記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、式:
CexMyOz、
を有し、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。
(1) ナノ結晶材料と非晶質の多孔質材料とを含むUV吸収剤複合物において、
前記ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記ナノ結晶材料は、酸化セリウム材料を含む、UV吸収剤複合物。
(2) 実施態様1に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、その最も長い軸上においてサイズが約2nm〜約100nmの結晶性ドメイン範囲を有し、結晶のアスペクト比は、約1〜約1.5である、複合物。
(3) 実施態様1または2に記載の複合物において、
前記酸化セリウム材料は、式:
CexMyOz
を有し、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。
(4) 実施態様1〜3のいずれかに記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、TiO2、ZnO、MoO3、(Co,Zn)2SiO4、SrTiO3、およびこれらの混合物から選択されている、複合物。
(5) 実施態様3に記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、式:
CexMyOz、
を有し、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。
(6) 実施態様1〜5のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物の材料は、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ビスマス、酸化タングステン、およびこれらの混合物から選択される1つ以上の層によって、少なくとも部分的に封入されている、複合物。
(7) 実施態様1〜6のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物のバルク凝集体サイズは、約0.2μm〜約300μmである、複合物。
(8) 実施態様1〜7のいずれかに記載の複合物において、
前記多孔質材料は、非晶質ヒュームド・シリカ、非晶質沈降シリカ、天然起源のシリカ、およびこれらの組み合わせから選択されている、複合物。
(9) 実施態様1〜8のいずれかに記載の複合物において、
ナノ結晶材料の量は、前記複合物の質量の62.5wt%を超えない、複合物。
(10) 実施態様1〜9のいずれかに記載の複合物において、
ナノ結晶材料の量は、前記複合物の質量の約5〜約35wt%である、複合物。
前記複合物の材料は、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ビスマス、酸化タングステン、およびこれらの混合物から選択される1つ以上の層によって、少なくとも部分的に封入されている、複合物。
(7) 実施態様1〜6のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物のバルク凝集体サイズは、約0.2μm〜約300μmである、複合物。
(8) 実施態様1〜7のいずれかに記載の複合物において、
前記多孔質材料は、非晶質ヒュームド・シリカ、非晶質沈降シリカ、天然起源のシリカ、およびこれらの組み合わせから選択されている、複合物。
(9) 実施態様1〜8のいずれかに記載の複合物において、
ナノ結晶材料の量は、前記複合物の質量の62.5wt%を超えない、複合物。
(10) 実施態様1〜9のいずれかに記載の複合物において、
ナノ結晶材料の量は、前記複合物の質量の約5〜約35wt%である、複合物。
(11) 実施態様1〜10のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物は、その不希釈の粉末形態において、200〜375nmの波長を有する入射光の約50〜約100%を吸収する、複合物。
(12) ナノ結晶材料と、非晶質の多孔質材料と、を含むUV吸収剤複合物において、
前記ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、
前記ナノ結晶材料は、その最も長い軸上においてサイズが2nm〜約100nmの結晶性ドメイン範囲を有し、結晶のアスペクト比は、約1〜約1.5である、UV吸収剤複合物。
(13) 実施態様12に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、酸化セリウムを含む、複合物。
(14) 実施態様12または13に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、式:
CexMyOz、
を含み、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。
(15) 実施態様12〜14のいずれかに記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、TiO2、ZnO、MoO3、SrTiO3、(Co,Zn)2SiO4、およびこれらの混合物から選択されている、複合物。
前記複合物は、その不希釈の粉末形態において、200〜375nmの波長を有する入射光の約50〜約100%を吸収する、複合物。
(12) ナノ結晶材料と、非晶質の多孔質材料と、を含むUV吸収剤複合物において、
前記ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、
前記ナノ結晶材料は、その最も長い軸上においてサイズが2nm〜約100nmの結晶性ドメイン範囲を有し、結晶のアスペクト比は、約1〜約1.5である、UV吸収剤複合物。
(13) 実施態様12に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、酸化セリウムを含む、複合物。
(14) 実施態様12または13に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、式:
CexMyOz、
を含み、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。
(15) 実施態様12〜14のいずれかに記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、TiO2、ZnO、MoO3、SrTiO3、(Co,Zn)2SiO4、およびこれらの混合物から選択されている、複合物。
(16) 実施態様12〜15のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物の材料は、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ビスマス、酸化タングステン、およびこれらの混合物から選択される1つ以上の層によって、少なくとも部分的に封入されている、複合物。
(17) 実施態様12〜16のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物のバルク凝集体サイズは、約0.2μm〜約300μmである、複合物。
(18) 実施態様12〜17のいずれかに記載の複合物において、
前記多孔質材料は、非晶質ヒュームド・シリカ、非晶質沈降シリカ、天然起源のシリカ、およびこれらの組み合わせから選択されている、複合物。
(19) 実施態様12〜18のいずれかに記載の複合物において、
多孔質材料に対するナノ結晶材料の比率は、約5〜約35wt%である、複合物。
(20) 実施態様1〜19のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物は、プラスチック、塗料、インク、化粧品、エラストマー、ゴム、包装紙もしくは包装用プラスチック、木材塗装もしくは木材着色剤に添加されるか、あるいは、金属製品、有機製品、ポリマー製品、もしくは天然産物の存在下で、またはこれらの保護のために、利用される、複合物。
前記複合物の材料は、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ビスマス、酸化タングステン、およびこれらの混合物から選択される1つ以上の層によって、少なくとも部分的に封入されている、複合物。
(17) 実施態様12〜16のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物のバルク凝集体サイズは、約0.2μm〜約300μmである、複合物。
(18) 実施態様12〜17のいずれかに記載の複合物において、
前記多孔質材料は、非晶質ヒュームド・シリカ、非晶質沈降シリカ、天然起源のシリカ、およびこれらの組み合わせから選択されている、複合物。
(19) 実施態様12〜18のいずれかに記載の複合物において、
多孔質材料に対するナノ結晶材料の比率は、約5〜約35wt%である、複合物。
(20) 実施態様1〜19のいずれかに記載の複合物において、
前記複合物は、プラスチック、塗料、インク、化粧品、エラストマー、ゴム、包装紙もしくは包装用プラスチック、木材塗装もしくは木材着色剤に添加されるか、あるいは、金属製品、有機製品、ポリマー製品、もしくは天然産物の存在下で、またはこれらの保護のために、利用される、複合物。
Claims (20)
- ナノ結晶材料と非晶質の多孔質材料とを含むUV吸収剤複合物において、
前記ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記ナノ結晶材料は、酸化セリウム材料を含む、UV吸収剤複合物。 - 請求項1に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、その最も長い軸上においてサイズが約2nm〜約100nmの結晶性ドメイン範囲を有し、結晶のアスペクト比は、約1〜約1.5である、複合物。 - 請求項1または2に記載の複合物において、
前記酸化セリウム材料は、式:
CexMyOz
を有し、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、TiO2、ZnO、MoO3、(Co,Zn)2SiO4、SrTiO3、およびこれらの混合物から選択されている、複合物。 - 請求項3に記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、式:
CexMyOz、
を有し、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合物において、
前記複合物の材料は、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ビスマス、酸化タングステン、およびこれらの混合物から選択される1つ以上の層によって、少なくとも部分的に封入されている、複合物。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合物において、
前記複合物のバルク凝集体サイズは、約0.2μm〜約300μmである、複合物。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合物において、
前記多孔質材料は、非晶質ヒュームド・シリカ、非晶質沈降シリカ、天然起源のシリカ、およびこれらの組み合わせから選択されている、複合物。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合物において、
ナノ結晶材料の量は、前記複合物の質量の62.5wt%を超えない、複合物。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の複合物において、
ナノ結晶材料の量は、前記複合物の質量の約5〜約35wt%である、複合物。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の複合物において、
前記複合物は、その不希釈の粉末形態において、200〜375nmの波長を有する入射光の約50〜約100%を吸収する、複合物。 - ナノ結晶材料と、非晶質の多孔質材料と、を含むUV吸収剤複合物において、
前記ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、
前記ナノ結晶材料は、その最も長い軸上においてサイズが2nm〜約100nmの結晶性ドメイン範囲を有し、結晶のアスペクト比は、約1〜約1.5である、UV吸収剤複合物。 - 請求項12に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、酸化セリウムを含む、複合物。 - 請求項12または13に記載の複合物において、
前記ナノ結晶材料は、式:
CexMyOz、
を含み、
式中、0.5<x≦1、0≦y≦1、かつ2.0≦z≦7であり、
金属Mは、Hf4+、Ta5+、W4+、Pr3+、Pr4+、Nd3+、Pm3+、Sm2+、Sm3+、Eu2+、Eu3+、Gd3+、Tb3+、Tb4+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm2+、Tm3+、Yb2+、Yb3+、Lu3+、V3+、V4+、V5+、Bi3+、Bi5+、Mo4+、Mo6+、Mg2+、Ti3+、Ti4+、Si4+、Zn2+、Al3+、Zr4+、La3+、Sb5+、Nb5+、Co2+、Co3+、Mn2+、Mn3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe4+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Sn4+、Y3+、Cu2+、Cu3+、またはこれらの混合物から選択されている、複合物。 - 請求項12〜14のいずれか1項に記載の複合物において、
第2ナノ結晶材料を含み、
前記第2ナノ結晶材料は、前記多孔質材料の孔内にあり、切り離されており、
前記第2ナノ結晶材料は、TiO2、ZnO、MoO3、SrTiO3、(Co,Zn)2SiO4、およびこれらの混合物から選択されている、複合物。 - 請求項12〜15のいずれか1項に記載の複合物において、
前記複合物の材料は、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ビスマス、酸化タングステン、およびこれらの混合物から選択される1つ以上の層によって、少なくとも部分的に封入されている、複合物。 - 請求項12〜16のいずれか1項に記載の複合物において、
前記複合物のバルク凝集体サイズは、約0.2μm〜約300μmである、複合物。 - 請求項12〜17のいずれか1項に記載の複合物において、
前記多孔質材料は、非晶質ヒュームド・シリカ、非晶質沈降シリカ、天然起源のシリカ、およびこれらの組み合わせから選択されている、複合物。 - 請求項12〜18のいずれか1項に記載の複合物において、
多孔質材料に対するナノ結晶材料の比率は、約5〜約35wt%である、複合物。 - 請求項1〜19のいずれか1項に記載の複合物において、
前記複合物は、プラスチック、塗料、インク、化粧品、エラストマー、ゴム、包装紙もしくは包装用プラスチック、木材塗装もしくは木材着色剤に添加されるか、あるいは、金属製品、有機製品、ポリマー製品、もしくは天然産物の存在下で、またはこれらの保護のために、利用される、複合物。
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