狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法
【課題】基材内部の細孔の直径を維持したまま細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能な狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を提供すること。
【解決手段】多孔質アルミナ基材１にアルミナを物理蒸着させて、該多孔質アルミナ基材の細孔の入口を０．２〜１．５ｎｍと狭小化し、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることを特徴とする狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【解決手段】多孔質アルミナ基材１にアルミナを物理蒸着させて、該多孔質アルミナ基材の細孔の入口を０．２〜１．５ｎｍと狭小化し、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることを特徴とする狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法に関し、より詳しくは、多孔質アルミナ基材の細孔の入口が狭小化された狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多孔質アルミナ基材を製造するために様々な方法が研究されており、アルミニウムの表面にナノオーダーの細孔を形成できる技術として陽極酸化法が知られている。
【０００３】
例えば、１９９１年発行の「表面技術」ｖｏｌ．４２の１３３頁〜１３４頁（非特許文献１）において、アルミニウム板に対して、シュウ酸等の電解液を用いて２Ｖ〜４０Ｖの電圧を印加して電解を行うことで多孔質アルミナ基材を得る方法が開示されている。また、特開２００２−１１９８５６号公報（特許文献１）においては、アルミニウム板又は少なくとも１０μｍのアルミニウム層を有する基板のアルミニウム表面を、陽極酸化槽の液温が５０℃以下となるように陽極酸化し、該陽極酸化終了後、１０分〜７２０分間そのまま陽極酸化槽に基板を浸漬し続けることにより陽極酸化によって形成されたアルマイト表面の細孔の孔径を拡大し、水洗した後、水和処理し、焼成する多孔質アルミナ基材の製造方法が開示されている。更に、特開平９−３１６６９２号公報（特許文献２）においては、アルミニウムの電気分解によって多孔質アルミナ基材を製造する方法であって、微細な細孔を保有せしめるために電圧を間欠的に印加する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１１９８５６号公報
【特許文献２】特開平９−３１６６９２号公報
【非特許文献１】小野幸子、馬場宣良ら著，「アルミニウムアノード酸化被膜の孔径とセル径」，表面技術，１９９１年発行，ｖｏｌ．４２，１３３頁〜１３４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１及び特許文献１〜２に記載のような従来の多孔質アルミナ基材の製造方法においては、得られる多孔質アルミナ基材のガス分離性能が十分なものとはならなかった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、基材内部の細孔の直径を維持したまま細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能な狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることにより、基材内部の細孔の直径を維持したまま基材表面の細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法は、多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させて、該多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化し、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることを特徴とする方法である。
【０００８】
上記本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法においては、前記多孔質アルミナ基材の法線に対して３０〜８５°の方向にアルミナターゲットを配置し、前記アルミナターゲットをスパッタすることにより、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。
【０００９】
また、上記本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法においては、前記細孔の入口の直径の平均値が０．２〜１．５ｎｍとなるように、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。
【００１０】
さらに、上記本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法においては、前記多孔質アルミナ基材に蒸着させるアルミナの量が０．０２〜０．８４ｇ／ｍ２となるように、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。
【００１１】
なお、本発明の狭小化多孔質アルミナ基材によって、上記目的が達成される理由を、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明においては、多孔質アルミナ基材に対して、アルミナを物理蒸着させている。このようにして多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることによって、多孔質アルミナ基材の細孔の入口近傍にアルミナが堆積され、アルミナの柱状構造が細孔を塞ぐようにして成長する。従って、本発明においては、多孔質アルミナ基材の細孔の入口を、蒸着させたアルミナによって狭小化しつつ細孔内部の細孔径を維持することが可能となるもの推察する。そして、本発明においては、細孔の入口の直径をアルミナの蒸着量に応じて容易に制御することが可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基材内部の細孔の直径を維持したまま細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能な狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を提供することが可能となる。
【００１３】
そして、このような本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法によって得られる狭小化多孔質アルミナ基材は、ガス分離材料等として好適に利用できるばかりか、細孔の入口の直径が狭く、細孔内部の直径が広い細孔構造を有するものとなるため、細孔内部の空間を反応場として利用する材料等としても好適に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１５】
本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法は、多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させて、該多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化し、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることを特徴とする方法である。
【００１６】
先ず、本発明に用いられる多孔質アルミナ基材について説明する。このような多孔質アルミナ基材としては特に制限されないが、いわゆる陽極酸化法により少なくとも基材の一方の面の表面に複数の細孔が形成されたアルミナ基材を用いることが好ましい。本発明においては、細孔の入口を狭小化することができ、得られる狭小化多孔質アルミナ基材において、細孔を細孔の入口の直径が狭く且つ細孔内部の直径が広い構造とすることが可能であるため、いわゆる陽極酸化法により製造された多孔質アルミナ基材を用いた場合においても、基材のガス分離性能を十分に向上させることが可能である。
【００１７】
また、このような多孔質アルミニウム基材としては、細孔の直径の平均値が５〜２００ｎｍであることが好ましく、５〜３０ｎｍであることがより好ましい。このような細孔の直径の平均値が前記下限未満では、多孔質アルミナ基材を製造することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、直径の偏差が大きくなり、細孔径を精密に制御することが困難となる傾向にある。なお、細孔が円形でない場合には「直径」は、最大外接円の直径をいう。
【００１８】
また、このような多孔質アルミナ基材としては、細孔の長さが１０〜１０００μｍであることが好ましく、５０〜５００μｍであることがより好ましい。このような細孔の長さが前記下限未満では、得られる狭小化アルミナ基材をガス分離材料等として使用した場合に高度なガス分離性能が得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、多孔質アルミナ基材を製造することが困難となる傾向にある。
【００１９】
また、このような多孔質アルミナ基材としては、前記基材のＢＥＴ比表面積が２〜１００ｍ２／ｇであることが好ましい。このような基材のＢＥＴ比表面積が前記下限未満では、単位重量あたりのガス分離性能が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、細孔壁が薄くなるので実質的な機械強度が得にくくなる傾向にある。
【００２０】
また、このような多孔質アルミナ基材の厚みとしては特に制限されないが、０．０５〜１ｍｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、実用に耐える機械強度が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、単位重量あたりのガス分離性能が低下する傾向にある。
【００２１】
さらに、このような多孔質アルミナ基材としては、得られる狭小化アルミナ基材をガス分離材料として用いるという観点からは、一方の面から他方の面まで細孔が貫通した貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材が好ましい。そのため、例えば、多孔質アルミナ基材を陽極酸化法により製造した場合には、細孔を形成せしめた後に硫酸等を用いて、いわゆるバリア層（基材表面のうちの一方の面に細孔を形成せしめた場合における細孔が形成されていないもう一方の面側の細孔が形成されていない層）を溶解せしめて、細孔を貫通構造とすることが好ましい。
【００２２】
また、このような多孔質アルミナ基材の製造方法としては特に制限されないが、陽極酸化法を採用することが好ましい。なお、陽極酸化法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、アルミニウム板（好ましくは、アルミニウムの含有比率が９９．０質量％以上のアルミニウム板）を電解液に浸し、前記アルミニウム板を陽極とし、白金めっきしたチタン板等を陽極にして直流電流を印加する方法を採用できる。なお、このような陽極酸化法に用いる電解質としては特に制限されず、シュウ酸、硫酸、リン酸等の公知の電解質を適宜用いることができる。また、印加する電流の条件等も特に制限されず、多孔質アルミナ基材の設計に合わせて適宜変更することができる。
【００２３】
次に、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させる工程について説明する。このような工程は、前記多孔質アルミナ基材の細孔が形成されている表面にアルミナを物理蒸着させて多孔質アルミナ基材の細孔の入口近傍にアルミナを堆積させることにより、アルミナ蒸着層が細孔を塞ぐようにして成長することを利用して、多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化する工程である。
【００２４】
このような物理蒸着の方法としては特に制限されず、イオンプレーディング法やスパッタ法等の公知の蒸着方法を適宜採用することができ、高融点の金属酸化物を蒸着する観点から、スパッタ法を採用することが好ましい。また、このようなスパッタ法としては、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ＲＦ（高周波）スパッタ法等の公知のスパッタ方法を適宜採用できるが、絶縁物のターゲットを使用する観点から、ＲＦ（高周波）スパッタ法を採用することが好ましい。また、このような物理蒸着を施す際に用いるターゲットとしては、アルミナを蒸着させることが可能なものを用いればよく、アルミナからなるターゲットを用いることが好ましい。また、このような物理蒸着に際しては、アルミナを物理蒸着させることが可能な公知の装置（例えば公知のスパッタ装置等）を適宜用いることができる。また、物理蒸着の際の雰囲気、温度等の各種条件も特に制限されず、多孔質アルミナ基材にアルミナを蒸着させることが可能な条件であればよい。以下、図面を参照しながら、このような物理蒸着の好適な方法について、より詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
図１は、多孔質アルミナ基材とアルミナターゲットとの配置関係の好適な一実施形態を示す概略断面図であり、図２は、アルミナ蒸着層が形成された多孔質アルミナ基材の好適な一実施形態を示す概略断面図である。
【００２６】
本発明においては、前記物理蒸着の方法として、多孔質アルミナ基材１の法線Ｎに対して３０〜８５°（より好ましくは６５〜７５°）の方向にアルミナターゲット２を配置し、アルミナターゲット２をスパッタする方法を採用することが好ましい。ここで、「多孔質アルミナ基材１の法線Ｎに対して３０〜８５°の方向にアルミナターゲット２を配置する」とは、多孔質アルミナ基材１の中心点Ｃ１及びアルミナターゲット２の中心点Ｃ２を結ぶ線Ａと、多孔質アルミナ基材１の法線Ｎとのなす角度θ１が３０〜８５°となるようにアルミナターゲット２を配置することをいう（図１参照）。このような角度θ１が前記下限未満では、スパッタにより細孔の入口から比較的深い部位にまでアルミナが堆積し、細孔の入口近傍に効率よくアルミナを蒸着させることができないため、細孔の入口を効率よく狭小化することができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、アルミナ基板の微細な凹凸の影になる部分において蒸着が不十分となる傾向にある。また、より効率よく多孔質アルミナ基材１の細孔を狭小化するという観点からは、線Ａとアルミナターゲット２の法線とが平行となることが更に好ましい。
【００２７】
また、このようなスパッタの際の多孔質アルミナ基材１とアルミナターゲット２との配置関係において、多孔質アルミナ基材１の中心点Ｃ１と、アルミナターゲット２の中心点Ｃ２との間の距離は特に制限されないが、７５〜２００ｍｍとすることが好ましい。このような距離が前記下限未満では、アルミナ基材の位置によって蒸着されるアルミナの量にバラツキが生じる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、多孔質アルミナ基材に対して効率よくアルミナを蒸着させることができなくなる傾向にある。
【００２８】
また、前記物理蒸着の方法としてスパッタ法を採用する場合においては、多孔質アルミナ基材１に対するスパッタ粒子Ｐの到達角度θ２（粒子Ｐが基材１へ到達する際の粒子Ｐの進行方向Ｄと基材１の法線Ｎとのなす角度）が３０〜７０°（より好ましくは４０〜５０°）となるようにしてスパッタを行うことが好ましい（図２参照）。このような角度θ２が前記下限未満では、スパッタにより細孔の入口から比較的深い部位にまでアルミナが堆積し、細孔の入口を効率よく狭小化することができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、蒸着したアルミナの影になる部分が生じるため細孔径を制御し難くなる傾向にある。
【００２９】
また、本発明においては、アルミナ蒸着後の細孔の入口の直径の平均値が０．２〜１．５ｎｍ（より好ましくは０．３〜０．６ｎｍ）となるように、多孔質アルミナ基材１にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。このような細孔入口の直径の平均値が前記下限未満となると、細孔が閉塞した部分が生じ易くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる多孔質アルミナ基材をガス分離材量として用いた場合に、十分なガス分離性能が得られなくなる傾向にある。
【００３０】
さらに、多孔質アルミナ基材１に蒸着させる前記アルミナの量としては、アルミナの蒸着量が多孔質アルミナ基材１に対して０．０２〜０．８４ｇ／ｍ２（より好ましくは０．０５〜０．２４ｇ／ｍ２）となるようにすることが好ましい。このような蒸着量が前記下限未満では、多孔質アルミナ基材１の細孔をガス分離できる程度にまで狭小化できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、蒸着量の精度誤差が大きくなる傾向にある。
【００３１】
本発明においては、アルミナ蒸着層３の高さｈが多孔質アルミナ基材１の細孔径に対して０．３〜１．７倍（より好ましくは０．７〜１．０倍）となるようにして、多孔質アルミナ基材１にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。このような高さｈが前記下限未満では、得られる狭小化多孔質アルミナ基材のガス分離性能が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、細孔を閉塞し易くなる傾向にある。
【００３２】
このようにして多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることで、多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化することができ、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることができる。また、このような本発明の狭小化アルミナ基材の製造方法を採用して得られる狭小化アルミナ基材としては、細孔の入口の直径の平均値が０．２〜１．５ｎｍ（より好ましくは０．３〜０．６ｎｍ）であることが好ましい。また、このような狭小化アルミナ基材としては、アルミナが蒸着していない細孔内部の直径の平均値が５〜３０ｎｍであることが好ましく、細孔の長さが５０〜５００μｍであることが好ましい。また、このような狭小化アルミナ基材は、細孔の入口の直径が狭く、細孔内部の直径が広い細孔構造を有するものとなるため、ガス分離材料や、細孔内部の空間を反応場として利用する材料等として好適に利用できる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
先ず、図３に示す装置を用いて、いわゆる陽極酸化法により多孔質アルミナ基材を製造した。すなわち、陰極に白金をめっきしたチタン板電極１０を用い、陽極に厚さ０．２ミリのアルミニウム板１１（５センチ角）を用い、電解質液１２として４質量％シュウ酸溶液を用い、恒温槽１３により製造時の温度が１０℃未満となるように制御しながら、電源１４を用いて電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２で一定となるようにして１０時間通電し、厚みが０．１ミリの多孔質アルミナ基材（Ａ）を製造した。なお、得られた多孔質アルミナ基材（Ａ）においては、基材の両方の面に複数の細孔が形成されており、その細孔の直径の平均値は３０ｎｍであり、細孔の長さは１００μｍであった。次に、このようにして得られた多孔質アルミナ基材（Ａ）の一方の面を、３５℃の温度条件下において、１３．７質量％の硫酸に１０時間浸し、表面からバリア層までを溶解して、厚みが１００μｍで且つ貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材（Ｂ）を製造した。
【００３５】
次に、前記多孔質アルミナ基材（Ｂ）に対してスパッタ蒸着法を採用してアルミナを蒸着せしめ、狭小化多孔質アルミナ基材を得た。すなわち、図１に示す角度θ１が７０°で且つ多孔質アルミナ基材１の中心点とアルミナターゲット２の中心点との間の距離が１２０ｍｍとなるようにして多孔質アルミナ基材（Ｂ）とアルミナターゲットとを設置し、１０容量％のＯ２と、Ａｒガスとの混合ガス雰囲気、雰囲気圧０．３Ｐａ、温度２５℃の条件下において、蒸着速度を０．９ｎｍ／分とし、アルミナ蒸着層の高さｈが約３０ｎｍとなるようにして、ＲＦスパッタ法により多孔質アルミナ基材（Ｂ）に対してアルミナを蒸着し、多孔質アルミナ基材（Ｂ）の表面近傍の細孔の口径（細孔の入口の直径）を狭小化して、狭小化アルミナ基材を得た。
【００３６】
（実施例２）
先ず、４質量％シュウ酸溶液の代わりに３．８質量％のリン酸溶液を電解質液１２として用いた以外は実施例１と同様にして、厚みが１００μｍの貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材（Ｃ）を製造した。なお、得られた多孔質アルミナ基材（Ｃ）においては、細孔の直径の平均値が２００ｎｍであり、細孔の長さが１００μｍであった。
【００３７】
次に、前記多孔質アルミナ基材（Ｃ）を用い且つアルミナ蒸着層の高さｈが約２００ｎｍとなるようにした以外は実施例１と同様にして、狭小化アルミナ基材を得た。
【００３８】
（比較例１）
アルミナを蒸着しなかった以外は実施例１と同様にして、貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材を得た。
【００３９】
（比較例２）
アルミナを蒸着しなかった以外は実施例２と同様にして、貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材を得た。
【００４０】
［実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた基材の特性の評価］
〈走査型電子顕微鏡による観察〉
実施例１〜２で得られた狭小化アルミナ基材及び比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材を走査型電子顕微鏡により観察した。実施例１で得られた狭小化アルミナ基材の表面近傍の電子顕微鏡写真を図４に示し、比較例１で得られた多孔質アルミナ基材の表面近傍の電子顕微鏡写真を図５に示す。
【００４１】
このような走査型電子顕微鏡による観察の結果、実施例１〜２で得られた狭小化アルミナ基材においては、アルミナを蒸着させることにより多孔質アルミナ基材の表面近傍の細孔の直径が狭小化されていることが確認され（図４参照）、各狭小化アルミナ基材の細孔の入口の直径の平均値が、それぞれ０．５ｎｍ（実施例１）、０．６ｎｍ（実施例２）となっていることが確認された。一方、アルミナを蒸着させていない比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材においては、細孔の入口の直径と基材内部の細孔の直径はほとんど変化がないことが確認され（図５参照）、各多孔質アルミナ基材の細孔の直径の平均値は、それぞれ３０ｎｍ（比較例１）、２００ｎｍ（比較例２）であることが分かった。
【００４２】
〈ガス分離性能の評価〉
実施例１〜２で得られた狭小化アルミナ基材及び比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材のガス分離性能を測定した。すなわち、先ず、実施例１〜２で得られた狭小化アルミナ基材及び比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材を用いて、それぞれ、直径１８ｍｍ、厚み０．１ｍｍの大きさの試料を調製した。次に、得られた各試料を、それぞれ直径が１８ｍｍのガス供給管中に設置し、各試料の温度が１００℃となるように加温した。次いで、各ガス供給管内に、Ｃ１０Ｈ２２とＮ２ガスとＣＯとの混合ガスを、３００ｃｃ／分の流通速度で流通させた。そして、前記ガス供給管内の各試料を通過する前の混合ガスと、各試料を通過した後の混合ガスとを、それぞれ質量分析し、各試料を通過する前後の混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２の強度比（ＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２）を求め、各基材のガス分離性能を測定した。なお、前記混合ガスは、Ｃ１０Ｈ２２溶液を７０℃に加熱しながらＮ２（窒素）ガスをバブリングして得たガスと、Ｎ２中に１．５容量％のＣＯ（一酸化炭素）を含むガスとを混合することにより調製した。また、このようにして調製した混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２との質量分析による強度比は１：１であった。
【００４３】
このような測定の結果、実施例１で得られた狭小化アルミナ基材からなる試料を利用した場合においては、試料を通過した後の混合ガス中のＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２比が、試料を通過する前の混合ガス中のＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２比に対して２．２倍の値となっていることが確認された。そのため、実施例１で得られた狭小化アルミナ基材においては、Ｃ１０Ｈ２２を選別し、ＣＯを優先して透過する性能を有していることが確認された。
【００４４】
また、実施例２で得られた狭小化アルミナ基材からなる試料を利用した場合においては、試料を通過した後の混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２の強度比（ＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２）が、基材を通過する前の混合ガス中のＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２比に対して１．６倍の値となっていることが確認された。そのため、実施例２で得られた狭小化アルミナ基材においては、Ｃ１０Ｈ２２を選別し、ＣＯを優先して透過する性能を有していることが確認された。
【００４５】
一方、比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材からなる各試料においては、試料の通過前の混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２の強度比（ＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２）と、試料通過後の混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２の強度比（ＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２）が同一の値となり、各試料に混合ガスを通過させても混合ガスの組成に変化がないことが確認された。
【００４６】
このような結果から、本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を採用して得られた狭小化アルミナ基材は、十分に高いガス分離性能を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、基材内部の細孔の直径を維持したまま細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能な狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を提供することが可能となる。
【００４８】
そして、このような本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法によって得られる狭小化多孔質アルミナ基材は、ガス分離材料や、細孔内部の空間を反応場として利用する材料等として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】多孔質アルミナ基材とアルミナターゲットとの配置関係の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】アルミナ蒸着層が形成された多孔質アルミナ基材の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図３】多孔質アルミナ基材を陽極酸化法により製造するために実施例１で利用した装置の概略縦断面図である。
【図４】実施例１で得られた狭小化アルミナ基材の表面近傍の電子顕微鏡写真である。
【図５】比較例１で得られた多孔質アルミナ基材の表面近傍の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５０】
１…多孔質アルミナ基材、１ａ…多孔質アルミナ基材に形成されている細孔の細孔壁、２…アルミナターゲット、３…アルミナ蒸着層、Ｃ１…多孔質アルミナ基材の中心点、Ｃ２…アルミナターゲットの中心点、Ａ…中心点Ｃ１と中心点Ｃ２を結ぶ線、Ｎ…多孔質アルミナ基材の法線、θ１…線Ａと線Ｎとのなす角度、Ｄ…スパッタ粒子の進行方向、Ｐ…スパッタ粒子、θ２…線Ｄと線Ｎとのなす角度、ｈ…蒸着層の高さ、１０…白金をめっきしたチタン板電極（陰極）、１１…アルミニウム板（陽極）、１２…電解質液、１３…恒温槽、１４…電源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法に関し、より詳しくは、多孔質アルミナ基材の細孔の入口が狭小化された狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多孔質アルミナ基材を製造するために様々な方法が研究されており、アルミニウムの表面にナノオーダーの細孔を形成できる技術として陽極酸化法が知られている。
【０００３】
例えば、１９９１年発行の「表面技術」ｖｏｌ．４２の１３３頁〜１３４頁（非特許文献１）において、アルミニウム板に対して、シュウ酸等の電解液を用いて２Ｖ〜４０Ｖの電圧を印加して電解を行うことで多孔質アルミナ基材を得る方法が開示されている。また、特開２００２−１１９８５６号公報（特許文献１）においては、アルミニウム板又は少なくとも１０μｍのアルミニウム層を有する基板のアルミニウム表面を、陽極酸化槽の液温が５０℃以下となるように陽極酸化し、該陽極酸化終了後、１０分〜７２０分間そのまま陽極酸化槽に基板を浸漬し続けることにより陽極酸化によって形成されたアルマイト表面の細孔の孔径を拡大し、水洗した後、水和処理し、焼成する多孔質アルミナ基材の製造方法が開示されている。更に、特開平９−３１６６９２号公報（特許文献２）においては、アルミニウムの電気分解によって多孔質アルミナ基材を製造する方法であって、微細な細孔を保有せしめるために電圧を間欠的に印加する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１１９８５６号公報
【特許文献２】特開平９−３１６６９２号公報
【非特許文献１】小野幸子、馬場宣良ら著，「アルミニウムアノード酸化被膜の孔径とセル径」，表面技術，１９９１年発行，ｖｏｌ．４２，１３３頁〜１３４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１及び特許文献１〜２に記載のような従来の多孔質アルミナ基材の製造方法においては、得られる多孔質アルミナ基材のガス分離性能が十分なものとはならなかった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、基材内部の細孔の直径を維持したまま細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能な狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることにより、基材内部の細孔の直径を維持したまま基材表面の細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法は、多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させて、該多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化し、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることを特徴とする方法である。
【０００８】
上記本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法においては、前記多孔質アルミナ基材の法線に対して３０〜８５°の方向にアルミナターゲットを配置し、前記アルミナターゲットをスパッタすることにより、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。
【０００９】
また、上記本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法においては、前記細孔の入口の直径の平均値が０．２〜１．５ｎｍとなるように、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。
【００１０】
さらに、上記本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法においては、前記多孔質アルミナ基材に蒸着させるアルミナの量が０．０２〜０．８４ｇ／ｍ２となるように、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。
【００１１】
なお、本発明の狭小化多孔質アルミナ基材によって、上記目的が達成される理由を、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明においては、多孔質アルミナ基材に対して、アルミナを物理蒸着させている。このようにして多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることによって、多孔質アルミナ基材の細孔の入口近傍にアルミナが堆積され、アルミナの柱状構造が細孔を塞ぐようにして成長する。従って、本発明においては、多孔質アルミナ基材の細孔の入口を、蒸着させたアルミナによって狭小化しつつ細孔内部の細孔径を維持することが可能となるもの推察する。そして、本発明においては、細孔の入口の直径をアルミナの蒸着量に応じて容易に制御することが可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基材内部の細孔の直径を維持したまま細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能な狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を提供することが可能となる。
【００１３】
そして、このような本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法によって得られる狭小化多孔質アルミナ基材は、ガス分離材料等として好適に利用できるばかりか、細孔の入口の直径が狭く、細孔内部の直径が広い細孔構造を有するものとなるため、細孔内部の空間を反応場として利用する材料等としても好適に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００１５】
本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法は、多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させて、該多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化し、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることを特徴とする方法である。
【００１６】
先ず、本発明に用いられる多孔質アルミナ基材について説明する。このような多孔質アルミナ基材としては特に制限されないが、いわゆる陽極酸化法により少なくとも基材の一方の面の表面に複数の細孔が形成されたアルミナ基材を用いることが好ましい。本発明においては、細孔の入口を狭小化することができ、得られる狭小化多孔質アルミナ基材において、細孔を細孔の入口の直径が狭く且つ細孔内部の直径が広い構造とすることが可能であるため、いわゆる陽極酸化法により製造された多孔質アルミナ基材を用いた場合においても、基材のガス分離性能を十分に向上させることが可能である。
【００１７】
また、このような多孔質アルミニウム基材としては、細孔の直径の平均値が５〜２００ｎｍであることが好ましく、５〜３０ｎｍであることがより好ましい。このような細孔の直径の平均値が前記下限未満では、多孔質アルミナ基材を製造することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、直径の偏差が大きくなり、細孔径を精密に制御することが困難となる傾向にある。なお、細孔が円形でない場合には「直径」は、最大外接円の直径をいう。
【００１８】
また、このような多孔質アルミナ基材としては、細孔の長さが１０〜１０００μｍであることが好ましく、５０〜５００μｍであることがより好ましい。このような細孔の長さが前記下限未満では、得られる狭小化アルミナ基材をガス分離材料等として使用した場合に高度なガス分離性能が得られなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、多孔質アルミナ基材を製造することが困難となる傾向にある。
【００１９】
また、このような多孔質アルミナ基材としては、前記基材のＢＥＴ比表面積が２〜１００ｍ２／ｇであることが好ましい。このような基材のＢＥＴ比表面積が前記下限未満では、単位重量あたりのガス分離性能が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、細孔壁が薄くなるので実質的な機械強度が得にくくなる傾向にある。
【００２０】
また、このような多孔質アルミナ基材の厚みとしては特に制限されないが、０．０５〜１ｍｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、実用に耐える機械強度が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、単位重量あたりのガス分離性能が低下する傾向にある。
【００２１】
さらに、このような多孔質アルミナ基材としては、得られる狭小化アルミナ基材をガス分離材料として用いるという観点からは、一方の面から他方の面まで細孔が貫通した貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材が好ましい。そのため、例えば、多孔質アルミナ基材を陽極酸化法により製造した場合には、細孔を形成せしめた後に硫酸等を用いて、いわゆるバリア層（基材表面のうちの一方の面に細孔を形成せしめた場合における細孔が形成されていないもう一方の面側の細孔が形成されていない層）を溶解せしめて、細孔を貫通構造とすることが好ましい。
【００２２】
また、このような多孔質アルミナ基材の製造方法としては特に制限されないが、陽極酸化法を採用することが好ましい。なお、陽極酸化法としては特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、アルミニウム板（好ましくは、アルミニウムの含有比率が９９．０質量％以上のアルミニウム板）を電解液に浸し、前記アルミニウム板を陽極とし、白金めっきしたチタン板等を陽極にして直流電流を印加する方法を採用できる。なお、このような陽極酸化法に用いる電解質としては特に制限されず、シュウ酸、硫酸、リン酸等の公知の電解質を適宜用いることができる。また、印加する電流の条件等も特に制限されず、多孔質アルミナ基材の設計に合わせて適宜変更することができる。
【００２３】
次に、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させる工程について説明する。このような工程は、前記多孔質アルミナ基材の細孔が形成されている表面にアルミナを物理蒸着させて多孔質アルミナ基材の細孔の入口近傍にアルミナを堆積させることにより、アルミナ蒸着層が細孔を塞ぐようにして成長することを利用して、多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化する工程である。
【００２４】
このような物理蒸着の方法としては特に制限されず、イオンプレーディング法やスパッタ法等の公知の蒸着方法を適宜採用することができ、高融点の金属酸化物を蒸着する観点から、スパッタ法を採用することが好ましい。また、このようなスパッタ法としては、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ＲＦ（高周波）スパッタ法等の公知のスパッタ方法を適宜採用できるが、絶縁物のターゲットを使用する観点から、ＲＦ（高周波）スパッタ法を採用することが好ましい。また、このような物理蒸着を施す際に用いるターゲットとしては、アルミナを蒸着させることが可能なものを用いればよく、アルミナからなるターゲットを用いることが好ましい。また、このような物理蒸着に際しては、アルミナを物理蒸着させることが可能な公知の装置（例えば公知のスパッタ装置等）を適宜用いることができる。また、物理蒸着の際の雰囲気、温度等の各種条件も特に制限されず、多孔質アルミナ基材にアルミナを蒸着させることが可能な条件であればよい。以下、図面を参照しながら、このような物理蒸着の好適な方法について、より詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
図１は、多孔質アルミナ基材とアルミナターゲットとの配置関係の好適な一実施形態を示す概略断面図であり、図２は、アルミナ蒸着層が形成された多孔質アルミナ基材の好適な一実施形態を示す概略断面図である。
【００２６】
本発明においては、前記物理蒸着の方法として、多孔質アルミナ基材１の法線Ｎに対して３０〜８５°（より好ましくは６５〜７５°）の方向にアルミナターゲット２を配置し、アルミナターゲット２をスパッタする方法を採用することが好ましい。ここで、「多孔質アルミナ基材１の法線Ｎに対して３０〜８５°の方向にアルミナターゲット２を配置する」とは、多孔質アルミナ基材１の中心点Ｃ１及びアルミナターゲット２の中心点Ｃ２を結ぶ線Ａと、多孔質アルミナ基材１の法線Ｎとのなす角度θ１が３０〜８５°となるようにアルミナターゲット２を配置することをいう（図１参照）。このような角度θ１が前記下限未満では、スパッタにより細孔の入口から比較的深い部位にまでアルミナが堆積し、細孔の入口近傍に効率よくアルミナを蒸着させることができないため、細孔の入口を効率よく狭小化することができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、アルミナ基板の微細な凹凸の影になる部分において蒸着が不十分となる傾向にある。また、より効率よく多孔質アルミナ基材１の細孔を狭小化するという観点からは、線Ａとアルミナターゲット２の法線とが平行となることが更に好ましい。
【００２７】
また、このようなスパッタの際の多孔質アルミナ基材１とアルミナターゲット２との配置関係において、多孔質アルミナ基材１の中心点Ｃ１と、アルミナターゲット２の中心点Ｃ２との間の距離は特に制限されないが、７５〜２００ｍｍとすることが好ましい。このような距離が前記下限未満では、アルミナ基材の位置によって蒸着されるアルミナの量にバラツキが生じる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、多孔質アルミナ基材に対して効率よくアルミナを蒸着させることができなくなる傾向にある。
【００２８】
また、前記物理蒸着の方法としてスパッタ法を採用する場合においては、多孔質アルミナ基材１に対するスパッタ粒子Ｐの到達角度θ２（粒子Ｐが基材１へ到達する際の粒子Ｐの進行方向Ｄと基材１の法線Ｎとのなす角度）が３０〜７０°（より好ましくは４０〜５０°）となるようにしてスパッタを行うことが好ましい（図２参照）。このような角度θ２が前記下限未満では、スパッタにより細孔の入口から比較的深い部位にまでアルミナが堆積し、細孔の入口を効率よく狭小化することができなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、蒸着したアルミナの影になる部分が生じるため細孔径を制御し難くなる傾向にある。
【００２９】
また、本発明においては、アルミナ蒸着後の細孔の入口の直径の平均値が０．２〜１．５ｎｍ（より好ましくは０．３〜０．６ｎｍ）となるように、多孔質アルミナ基材１にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。このような細孔入口の直径の平均値が前記下限未満となると、細孔が閉塞した部分が生じ易くなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる多孔質アルミナ基材をガス分離材量として用いた場合に、十分なガス分離性能が得られなくなる傾向にある。
【００３０】
さらに、多孔質アルミナ基材１に蒸着させる前記アルミナの量としては、アルミナの蒸着量が多孔質アルミナ基材１に対して０．０２〜０．８４ｇ／ｍ２（より好ましくは０．０５〜０．２４ｇ／ｍ２）となるようにすることが好ましい。このような蒸着量が前記下限未満では、多孔質アルミナ基材１の細孔をガス分離できる程度にまで狭小化できなくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、蒸着量の精度誤差が大きくなる傾向にある。
【００３１】
本発明においては、アルミナ蒸着層３の高さｈが多孔質アルミナ基材１の細孔径に対して０．３〜１．７倍（より好ましくは０．７〜１．０倍）となるようにして、多孔質アルミナ基材１にアルミナを物理蒸着させることが好ましい。このような高さｈが前記下限未満では、得られる狭小化多孔質アルミナ基材のガス分離性能が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、細孔を閉塞し易くなる傾向にある。
【００３２】
このようにして多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることで、多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化することができ、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることができる。また、このような本発明の狭小化アルミナ基材の製造方法を採用して得られる狭小化アルミナ基材としては、細孔の入口の直径の平均値が０．２〜１．５ｎｍ（より好ましくは０．３〜０．６ｎｍ）であることが好ましい。また、このような狭小化アルミナ基材としては、アルミナが蒸着していない細孔内部の直径の平均値が５〜３０ｎｍであることが好ましく、細孔の長さが５０〜５００μｍであることが好ましい。また、このような狭小化アルミナ基材は、細孔の入口の直径が狭く、細孔内部の直径が広い細孔構造を有するものとなるため、ガス分離材料や、細孔内部の空間を反応場として利用する材料等として好適に利用できる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
先ず、図３に示す装置を用いて、いわゆる陽極酸化法により多孔質アルミナ基材を製造した。すなわち、陰極に白金をめっきしたチタン板電極１０を用い、陽極に厚さ０．２ミリのアルミニウム板１１（５センチ角）を用い、電解質液１２として４質量％シュウ酸溶液を用い、恒温槽１３により製造時の温度が１０℃未満となるように制御しながら、電源１４を用いて電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２で一定となるようにして１０時間通電し、厚みが０．１ミリの多孔質アルミナ基材（Ａ）を製造した。なお、得られた多孔質アルミナ基材（Ａ）においては、基材の両方の面に複数の細孔が形成されており、その細孔の直径の平均値は３０ｎｍであり、細孔の長さは１００μｍであった。次に、このようにして得られた多孔質アルミナ基材（Ａ）の一方の面を、３５℃の温度条件下において、１３．７質量％の硫酸に１０時間浸し、表面からバリア層までを溶解して、厚みが１００μｍで且つ貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材（Ｂ）を製造した。
【００３５】
次に、前記多孔質アルミナ基材（Ｂ）に対してスパッタ蒸着法を採用してアルミナを蒸着せしめ、狭小化多孔質アルミナ基材を得た。すなわち、図１に示す角度θ１が７０°で且つ多孔質アルミナ基材１の中心点とアルミナターゲット２の中心点との間の距離が１２０ｍｍとなるようにして多孔質アルミナ基材（Ｂ）とアルミナターゲットとを設置し、１０容量％のＯ２と、Ａｒガスとの混合ガス雰囲気、雰囲気圧０．３Ｐａ、温度２５℃の条件下において、蒸着速度を０．９ｎｍ／分とし、アルミナ蒸着層の高さｈが約３０ｎｍとなるようにして、ＲＦスパッタ法により多孔質アルミナ基材（Ｂ）に対してアルミナを蒸着し、多孔質アルミナ基材（Ｂ）の表面近傍の細孔の口径（細孔の入口の直径）を狭小化して、狭小化アルミナ基材を得た。
【００３６】
（実施例２）
先ず、４質量％シュウ酸溶液の代わりに３．８質量％のリン酸溶液を電解質液１２として用いた以外は実施例１と同様にして、厚みが１００μｍの貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材（Ｃ）を製造した。なお、得られた多孔質アルミナ基材（Ｃ）においては、細孔の直径の平均値が２００ｎｍであり、細孔の長さが１００μｍであった。
【００３７】
次に、前記多孔質アルミナ基材（Ｃ）を用い且つアルミナ蒸着層の高さｈが約２００ｎｍとなるようにした以外は実施例１と同様にして、狭小化アルミナ基材を得た。
【００３８】
（比較例１）
アルミナを蒸着しなかった以外は実施例１と同様にして、貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材を得た。
【００３９】
（比較例２）
アルミナを蒸着しなかった以外は実施例２と同様にして、貫通構造の細孔を有する多孔質アルミナ基材を得た。
【００４０】
［実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた基材の特性の評価］
〈走査型電子顕微鏡による観察〉
実施例１〜２で得られた狭小化アルミナ基材及び比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材を走査型電子顕微鏡により観察した。実施例１で得られた狭小化アルミナ基材の表面近傍の電子顕微鏡写真を図４に示し、比較例１で得られた多孔質アルミナ基材の表面近傍の電子顕微鏡写真を図５に示す。
【００４１】
このような走査型電子顕微鏡による観察の結果、実施例１〜２で得られた狭小化アルミナ基材においては、アルミナを蒸着させることにより多孔質アルミナ基材の表面近傍の細孔の直径が狭小化されていることが確認され（図４参照）、各狭小化アルミナ基材の細孔の入口の直径の平均値が、それぞれ０．５ｎｍ（実施例１）、０．６ｎｍ（実施例２）となっていることが確認された。一方、アルミナを蒸着させていない比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材においては、細孔の入口の直径と基材内部の細孔の直径はほとんど変化がないことが確認され（図５参照）、各多孔質アルミナ基材の細孔の直径の平均値は、それぞれ３０ｎｍ（比較例１）、２００ｎｍ（比較例２）であることが分かった。
【００４２】
〈ガス分離性能の評価〉
実施例１〜２で得られた狭小化アルミナ基材及び比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材のガス分離性能を測定した。すなわち、先ず、実施例１〜２で得られた狭小化アルミナ基材及び比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材を用いて、それぞれ、直径１８ｍｍ、厚み０．１ｍｍの大きさの試料を調製した。次に、得られた各試料を、それぞれ直径が１８ｍｍのガス供給管中に設置し、各試料の温度が１００℃となるように加温した。次いで、各ガス供給管内に、Ｃ１０Ｈ２２とＮ２ガスとＣＯとの混合ガスを、３００ｃｃ／分の流通速度で流通させた。そして、前記ガス供給管内の各試料を通過する前の混合ガスと、各試料を通過した後の混合ガスとを、それぞれ質量分析し、各試料を通過する前後の混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２の強度比（ＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２）を求め、各基材のガス分離性能を測定した。なお、前記混合ガスは、Ｃ１０Ｈ２２溶液を７０℃に加熱しながらＮ２（窒素）ガスをバブリングして得たガスと、Ｎ２中に１．５容量％のＣＯ（一酸化炭素）を含むガスとを混合することにより調製した。また、このようにして調製した混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２との質量分析による強度比は１：１であった。
【００４３】
このような測定の結果、実施例１で得られた狭小化アルミナ基材からなる試料を利用した場合においては、試料を通過した後の混合ガス中のＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２比が、試料を通過する前の混合ガス中のＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２比に対して２．２倍の値となっていることが確認された。そのため、実施例１で得られた狭小化アルミナ基材においては、Ｃ１０Ｈ２２を選別し、ＣＯを優先して透過する性能を有していることが確認された。
【００４４】
また、実施例２で得られた狭小化アルミナ基材からなる試料を利用した場合においては、試料を通過した後の混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２の強度比（ＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２）が、基材を通過する前の混合ガス中のＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２比に対して１．６倍の値となっていることが確認された。そのため、実施例２で得られた狭小化アルミナ基材においては、Ｃ１０Ｈ２２を選別し、ＣＯを優先して透過する性能を有していることが確認された。
【００４５】
一方、比較例１〜２で得られた多孔質アルミナ基材からなる各試料においては、試料の通過前の混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２の強度比（ＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２）と、試料通過後の混合ガス中のＣＯとＣ１０Ｈ２２の強度比（ＣＯ／Ｃ１０Ｈ２２）が同一の値となり、各試料に混合ガスを通過させても混合ガスの組成に変化がないことが確認された。
【００４６】
このような結果から、本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を採用して得られた狭小化アルミナ基材は、十分に高いガス分離性能を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、基材内部の細孔の直径を維持したまま細孔の入口の直径を容易に狭小化することができ、ガス分離性能が十分に高い狭小化多孔質アルミナ基材を製造することが可能な狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法を提供することが可能となる。
【００４８】
そして、このような本発明の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法によって得られる狭小化多孔質アルミナ基材は、ガス分離材料や、細孔内部の空間を反応場として利用する材料等として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】多孔質アルミナ基材とアルミナターゲットとの配置関係の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】アルミナ蒸着層が形成された多孔質アルミナ基材の好適な一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図３】多孔質アルミナ基材を陽極酸化法により製造するために実施例１で利用した装置の概略縦断面図である。
【図４】実施例１で得られた狭小化アルミナ基材の表面近傍の電子顕微鏡写真である。
【図５】比較例１で得られた多孔質アルミナ基材の表面近傍の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５０】
１…多孔質アルミナ基材、１ａ…多孔質アルミナ基材に形成されている細孔の細孔壁、２…アルミナターゲット、３…アルミナ蒸着層、Ｃ１…多孔質アルミナ基材の中心点、Ｃ２…アルミナターゲットの中心点、Ａ…中心点Ｃ１と中心点Ｃ２を結ぶ線、Ｎ…多孔質アルミナ基材の法線、θ１…線Ａと線Ｎとのなす角度、Ｄ…スパッタ粒子の進行方向、Ｐ…スパッタ粒子、θ２…線Ｄと線Ｎとのなす角度、ｈ…蒸着層の高さ、１０…白金をめっきしたチタン板電極（陰極）、１１…アルミニウム板（陽極）、１２…電解質液、１３…恒温槽、１４…電源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させて、該多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化し、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることを特徴とする狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【請求項２】
前記多孔質アルミナ基材の法線に対して３０〜８５°の方向にアルミナターゲットを配置し、前記アルミナターゲットをスパッタすることにより、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることを特徴とする請求項１に記載の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【請求項３】
前記細孔の入口の直径の平均値が０．２〜１．５ｎｍとなるように、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることを特徴とする請求項１又は２に記載の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【請求項４】
前記多孔質アルミナ基材に蒸着させるアルミナの量が０．０２〜０．８４ｇ／ｍ２となるように、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【請求項１】
多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させて、該多孔質アルミナ基材の細孔の入口を狭小化し、狭小化多孔質アルミナ基材を得ることを特徴とする狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【請求項２】
前記多孔質アルミナ基材の法線に対して３０〜８５°の方向にアルミナターゲットを配置し、前記アルミナターゲットをスパッタすることにより、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることを特徴とする請求項１に記載の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【請求項３】
前記細孔の入口の直径の平均値が０．２〜１．５ｎｍとなるように、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることを特徴とする請求項１又は２に記載の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【請求項４】
前記多孔質アルミナ基材に蒸着させるアルミナの量が０．０２〜０．８４ｇ／ｍ２となるように、前記多孔質アルミナ基材にアルミナを物理蒸着させることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の狭小化多孔質アルミナ基材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−６８０３８（Ｐ２００９−６８０３８Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３５０８５（Ｐ２００７−２３５０８５）
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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