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酸化ランタンについての概要、用途、原理などをご説明します。また、酸化ランタンのメーカー12社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。
酸化ランタンとは、白色～ほとんど白色をした粉末で、化学式La2O3、分子量325.81、CAS登録番号1312-81-8の無機化合物です。
酸化ランタンの主な物理的および化学的性質は、融点／凝固点が2315℃で、沸点または初留点および沸騰範囲が4200℃です。そして、塩酸および硝酸に溶け、水にはほとんど溶けないといった性質を有しています。
また、酸化ランタンは、吸湿性があるうえ、空気中の炭酸ガスを吸収しやすいという性質もあります。酸化ランタンは、主な国内法規上の適用法令はありません。
酸化ランタンは、光学分野で光学レンズの原料として使用されています。そのほか、PLC (光平面回路) への利用で、脚光を浴びているPLZT (ジルコン酸チタン酸鉛ランタン) の原料としても知られています。電子部品の分野では、セラミックスコンデンサーや電池材の原料としても利用可能です。
自動車排ガス触媒の担体として知られているジルコニウム (Zr) 酸化物に、担持 (たんじ:付着) させる材料としても使われています。
酸化ランタンは無臭の白色固体です。化合物のpHによって、異なる結晶構造が得られます。
酸化ランタンは吸湿性があるため、大気中では時間の経過とともに水分を吸収して、水酸化ランタンに変化します。酸化ランタンにはp型の半導体特性があり、バンドギャップはおよそ5.8eVです。
平均室温抵抗率は10kΩ·cmで、温度の上昇とともに低下します。酸化ランタンはε = 27という非常に高い比誘電率を有し、希土類酸化物の中で最も低い格子エネルギーを持っています。
低温でのLa2O3は、A-M2O3の六方晶構造を持っています。La3+金属原子は7つのO2−原子の配位基に囲まれていて、金属原子の周りの酸素イオンは八面体形です。八面体の1つの面上に、酸素イオンが1つあります。
それに対して、高温ではLa2O3はC-M2O3の立方晶構造に変化します。La3+イオンはO2−イオン6つに囲まれていて、六角形の形状です。
酸化ランタンは、多形に結晶化することが可能です。六角形のLa2O3を生成するためには、通常金属カルコゲナイドで作成された基板を予熱したものに、0.1MのLaCl3溶液を噴きかけます。この過程では、加水分解と脱水の2段階が発生しています。
界面活性剤のラウリル硫酸ナトリウムと2.5%のNH3を組み合わせて、六角形のLa2O3を得ることも可能です。この水溶液からわずかにLa(OH)3を沈殿させ、その後80°Cで24時間加熱して攪拌することで、La2O3が生成します。
LaをドープしたBi4Ti3O12 (BLT) を代表として、特定の強誘電材料を開発するために、添加剤として酸化ランタンが使われています。光学材料に使用される光学ガラスには、La2O3がしばしばドープされているため、ガラスの屈折率、力学的強度、化学的耐久性などの向上が可能です。
B2O3とLa2O3の3:1の反応をガラス複合材料に混合することで、ランタンの高い分子量によって、均一な溶融物の混合物が増えるため、融点が低くなります。溶融したガラスにLa2O3を添加すると、ガラス転移温度が658°Cから679°Cまで上昇します。La2O3の添加によって、ガラスの密度、屈折率、微小硬さなどを高くすることも可能です。
長期にわたるガドリン石という鉱石の分析や分解の結果によって、いくつかの元素が発見されました。ガドリン石の分析が進むと、残留物にまずセリア、次に酸化ランタン、その次にイットリア、エルビアの順にラベルが付けられました。
これらのいくつかの新しい元素は、カール・グスタフ・モサンデル (英: Carl Gustaf Mosander) によって発見・分離されています。
参考文献
https://labchem-wako.fujifilm.com/sds/W01W0112-0638JGHEJP.pdf
https://www.nite.go.jp/chem/chrip/chrip_search/dt/html/GI_10_001/GI_10_001_1312-81-8.html
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
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