JP2003159525A - 貴金属コロイドオルガノゾル用材料及び貴金属コロイドオルガノゾルの製造方法 - Google Patents
貴金属コロイドオルガノゾル用材料及び貴金属コロイドオルガノゾルの製造方法Info
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Abstract
00mmol/kg以上であって、且つ、ナノオーダー
サイズの粒子が単分散している貴金属コロイドオルガノ
ゾルを特殊な材料や装置を用いることなく製造する。 【解決手段】 貴金属化合物と該貴金属化合物に対しモ
ル比で1以上を越える割合の界面活性剤とを混合・攪拌
することにより得られる貴金属化合物と界面活性剤とか
らなる複合ゲルであることを特徴とする貴金属コロイド
オルガノゾル用材料及び該複合ゲルを還元することを特
徴とする貴金属コロイドオルガノゾルの製造法。
Description
且つ、微粒子、特に、ナノオーダーのサイズの貴金属コ
ロイド粒子が単分散している貴金属コロイドオルガノゾ
ルを工業的、経済的に有利に提供することを目的とす
る。その主な用途は、電子部品の導電性ペーストや化学
触媒等の材料や人工皮革、繊維等の着色顔料等である。
品の導電性ペースト等の材料や人工皮革等の着色顔料等
各種分野で広く使用されており、特性向上の為の開発が
行なわれている。即ち、導電性ペーストとしては、回路
配線等の特性向上が、着色顔料としては堅牢性や彩度等
の特性向上が要求されている。いずれの分野においても
特性向上の為には貴金属コロイドオルガノゾルが高濃度
であって、且つ、微粒子、殊に、ナノオーダーのサイズ
の貴金属コロイド粒子が単分散していることが強く要求
されている。
する方法としては、貴金属の金属塩水溶液を出発原料と
し、界面活性剤と還元剤を用いてヒドロゾルを作成した
後、このヒドロゾルから水分を分離して有機溶剤に再分
散する方法(例えば、特開昭62−121640号公
報、特開昭63−283743号公報等)、貴金属イオ
ン溶液に還元剤を添加して得られる貴金属コロイドに、
そのコロイドの分散状態を保持するために保護コロイド
剤を用いることを特徴とする方法(特開平10−680
08号公報等)、貴金属化合物を溶媒に溶解し、高分子
量顔料分散剤を加えた後、還元する方法(特開平11−
80647号公報等)及び貴金属からガス中蒸発法によ
り貴金属微粉末を生成し、これを有機溶剤に分散する方
法(例えば、特開昭58−186967号公報等)等が
ある。
つ、ナノオーダーのサイズの貴金属コロイド粒子が単分
散している貴金属コロイドオルガノゾルを特殊な材料や
装置を用いることなく工業的、経済的に有利に得ること
は現在最も要求されているところであるが、未だそのよ
うな貴金属コロイドオルガノゾルは得られていない。
報及び特開昭63−283743号公報記載の貴金属コ
ロイドオルガノゾルは、一旦ヒドロゾルを生成した後に
オルガノゾルへ置換するので工程が長く、得られる貴金
属コロイド溶液の濃度も高々0.5mmol/kg程度
の低い濃度である。
貴金属コロイドオルガノゾルは、10mmol/kg以
上の高濃度オルガノゾルを得ることができるが、コロイ
ドの分散状態を保持するために特殊な保護コロイド剤を
用いるものである。
に10mmol/kg以上の高濃度のオルガノゾルを得
ることができるが、特殊な高分子量顔料分散剤を用いる
ものである。
の貴金属コロイドオルガノゾルは、非常に高濃度(3.5
mol/kg)の貴金属コロイドオルガノゾルが得られ
るが、特殊な装置が必要であり、また、生成貴金属粒子
の粒度及び粒度分布の制御には高度な技術を要し、コス
トが非常に高いものである。
上の高濃度、特に、100mmol/kg以上であっ
て、且つ、ナノオーダーのサイズの粒子が単分散してい
る貴金属コロイドオルガノゾルを特殊な材料や装置を用
いることなく製造することを技術的課題とする。
の通りの本発明により達成することができる。
化合物に対しモル比で1を越える割合の界面活性剤とを
混合・攪拌することにより得られる貴金属化合物と界面
活性剤とからなる複合ゲルである貴金属コロイドオルガ
ノゾル用材料である。(本発明1)
Pt、Ag、Rh、Ru及びPdから選ばれた貴金属の
1種又は2種以上の塩類化合物である発明1記載の貴金
属コロイドオルガノゾル用材料である。(本発明2)
る発明1又は発明2記載の貴金属コロイドオルガノゾル
用材料である。(本発明3)
れかに記載の貴金属コロイドオルガノゾル用材料を還元
して貴金属コロイド粒子とすることを特徴とする貴金属
コロイドオルガノゾルの製造方法である。(本発明4)
属コロイドオルガノゾル用材料に有機溶剤又は有機溶剤
及び界面活性剤を添加して濃度を調整した後、溶液中の
貴金属化合物を還元して貴金属コロイド粒子とすること
を特徴とする貴金属コロイドオルガノゾルの製造方法で
ある。(本発明5)
発明4又は発明5記載の貴金属コロイドオルガノゾルの
製造方法である。(本発明6)
りである。
ノゾル用材料について述べる。
用材料は、貴金属化合物と界面活性剤とを混合・攪拌す
ることにより得られる貴金属化合物と界面活性剤とから
なる複合ゲルである。
であれば特に限定されることはなく、金(Au)、白金
(Pt)、銀(Ag)、Rh(ロジウム)、Ru(ルテ
ニウム)及びパラジューム(Pd)等から選ばれた貴金
属の塩類化合物が使用でき、具体的には、例えば塩化金
酸、塩化白金酸、過塩素酸銀、塩化ロジウム、塩化ルテ
ニウム、塩化パラジューム等である。ゲルの形成を考慮
すれば、粉末状が好ましく使用できる。
が好ましく、陰イオン系、陽イオン系及び非イオン系の
いずれも使用することができる。
化1乃至化4のそれぞれに示される化合物及びアルキル
アリールスルホン酸塩の1種又は2種以上を使用するこ
とができる。必要により、更に、アルコールや脂肪酸と
併用してもよい。
基、−OSO3H基又は−COOH基を有するアルカリ
金属又はアルカリ土類金属である。)
る。)
る。)
る。)
乃至化7のそれぞれに示される化合物の1種又は2種以
上を使用することができる。
ル基の全炭素数が10〜36のものである。X-はハロ
ゲンイオンである。)
和又は側鎖アルキル基、R5はC1〜C18、好ましくはC
8の飽和、不飽和又は側鎖アルキル基である。)
乃至化13のそれぞれに示される化合物の1種又は2種
以上を使用することができる。
アルキル基であり、とくに好ましくは不飽和アルキル
基、側鎖アルキル基である。nは1〜20、好ましくは
4〜10である。)
0、好ましくは4〜10である。)
ましくは不飽和又は側鎖アルキル基である。)
アルキル基であり、とくに好ましくは不飽和または側鎖
アルキル基である。nは前記化8と同じである。)
10、好ましくは1〜3の整数、mは5〜20、好まし
くは5〜10の整数である。)
剤の量は、貴金属化合物に対しモル比で1を越える量で
ある。1以下の場合には、貴金属化合物と界面活性剤と
の結合が不十分となる。その上限値は、経済性を考慮す
れば3倍モルである。
とを十分に結合させることが出来る装置・条件であれば
特に限定されないが、例えば、マグネチックスターラ、
ボールミル等が使用できる。
活性剤の割合がモル比で1:1〜1:2.5が好まし
い。
の結合サイトの数で決まる。
ノゾルの製造方法について述べる。
の製造方法は、上記貴金属コロイドオルガノゾル用材料
をそのまま用いるか又は該材料に更に有機溶剤又は有機
溶剤及び界面活性剤を追加したものを用い、該溶液中の
貴金属化合物ミセルを還元して貴金属コロイド粒子とす
ることにより得られる。
性剤の存在下で行うことが肝要である。界面活性剤の存
在量により、複合ゲルを溶解した時の溶液の粘度が相違
し、界面活性剤の存在量が多くなる程、粘度が低下す
る。
ドオルガノゾルを得るためには、界面活性剤の存在量が
可及的に少量であることが好ましい。界面活性剤の存在
量の上限は、経済性を考慮すれば、貴金属コロイドオル
ガノゾル用材料中に残存している界面活性剤と追加の界
面活性剤の合計で3倍モルが好ましい。
る場合、いずれが先でも同時でもよいが、生成貴金属化
合物ミセルの均一性を考慮すると界面活性剤と有機化合
物とをあらかじめ混合した混合溶液を複合ゲルと混合す
ることが好ましい。
い。例えば、灯油、アソパーH(商品名、エッソスタン
ダード石油株式会社製)のごとき石油系炭化水素;ヘキ
サン、オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、ベ
ンゼン、トルエン、キシレン、のごとき炭化水素;四塩
化炭素、トリクロルエチレン、テトラクロルエチレン、
クロルベンゼンのごときハロゲン化炭化水素等が使用で
き、殊に、シクロヘキサンの使用が有効である。これら
溶剤は単独で使用しても二種類以上を併用して使用して
もよい。
合ゲルの製造時に使用した界面活性剤を使用することが
でき、同一種類でも異なる種類でもよい。界面活性剤溶
液の濃度(界面活性剤と溶媒の比)は、ゲルの種類によ
り異なるが、逆ミセルを形成する濃度であればよい。
れの方法であってもよく、例えば、化学還元法による場
合、還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、ヒドラ
ジン、クエン酸ナトリウム及びコハク酸などを使用すれ
ばよく、光照射法による場合は高圧水銀灯を用いればよ
い。
の添加量は貴金属化合物中の貴金属量に対して等モル以
上が好ましい。その上限値は、経済性を考慮すれば、可
溶化時に残存する界面活性剤との合計で3倍モルが好ま
しい。還元剤はそのまま使用しても、また、有機溶剤又
は界面活性剤若しくは有機溶剤及び界面活性剤を添加し
て還元剤を含む溶液として使用してもよい。有機溶剤と
しては、複合ゲルの溶解に使用した前記有機溶剤を使用
することができ、同一種類でも異なる種類でもよい。界
面活性剤としては、複合ゲルの製造時に使用した界面活
性剤を使用することができ同一種類でも異なる種類でも
よい。
金属イオン濃度は、複合ゲル濃度及びこの複合ゲルを溶
解して得られる界面活性剤を含有する有機溶剤中の逆ミ
セル濃度により決まる。
上、殊に、100mmol/kg以上の貴金属イオン濃
度の貴金属コロイドオルガノゾルを容易に調整すること
が出来る。また、貴金属コロイド粒子の平均粒子径が4
〜100nmである貴金属コロイドオルガノゾルを得る
ことができる。
下の通りである。
uCl4・4H2Oを4.94gと非イオン系界面活性剤
ペンタオキシエチレンドデシルグリコールエーテル(前
記化9に相当する。)(日光ケミカルズ株式会社製)
(以下、「DP−5」とする)を9.76g(モル比;
1:2)とを栓付き100mlの試験管に秤採し、遮光
下、25℃の恒温水槽中で240分間、マグネチックス
ターラで攪拌混合して金コロイドオルガノゾル用材料複
合ゲルを得た。この複合ゲル合成中においてHAuCl
4・4H2OによるDP−5の加水分解が生起していない
ことは、得られた複合ゲルの一部を遠心分離機にかけ、
生じた液相を高速ゲルクロマトグラフィーで分析するこ
とにより確認した。また、ゲル相の組成は重量法と可視
・紫外分光法とを併用することにより決定した。その結
果、この複合ゲルはHAuCl4・4H2O/DP−5の
モル比が1:1.12からなる複合ゲル10.4gと残存
界面活性剤4.47gを含んでいた。 2.金コロイドオルガノゾルの合成工程;複合ゲルの合
成工程で得た金コロイドオルガノゾル用材料3.7g
(HAuCl4・4H2O/DP−5のモル比が1:1.
12換算)を栓付き100mlの試験管に秤採し、室
温、遮光下でマグネチックスターラを用い攪拌しながら
還元剤N2H44.6gを室温、遮光下で加え、さらに2
40分間攪拌混合して赤紫色の金コロイドオルガノゾル
を得た。得られた金コロイドオルガノゾルは、金粒子の
平均粒子径が約7nmの粒子であってゾル濃度が354
mmol/kgである単分散性に優れた金コロイドオル
ガノゾルであった。図1に得られた金ナノ粒子の電子顕
微鏡写真(×200,000)を示す。
と界面活性剤とを特定の割合で混合・攪拌して得られた
複合ゲルを用いて製造した貴金属コロイドオルガノゾル
は、高濃度であって、且つ、ナノオーダーサイズの粒子
が単分散しているという事実である。
明者は、貴金属化合物の貴金属イオンと界面活性剤とが
水素結合、イオン結合又はイオン対を形成してゲル化し
たものと考えている。
な粒子が単分散状に分散する理由について、本発明者
は、複合ゲルを界面活性剤の存在下で混合・攪拌すると
溶解してナノサイズの逆ミセルを形成し、これを還元す
ることによって逆ミセル中の貴金属化合物が還元され
て、界面活性剤で粒子表面が保護されている単分散貴金
属コロイド粒子が得られていることによるものと考えて
いる。
2PtCl6・6H2Oを1.94gと非イオン系界面活性
剤(DP−5)を3.90g(モル比;1:2) とを栓付
き100mlの試験管に秤採し、遮光下、25℃の恒温
水槽中で240分間、マグネチックスターラで攪拌混合
し、白金コロイドオルガノゾル用材料複合ゲルを得た。
この複合ゲルは前出発明の実施の形態で示した方法によ
り、界面活性剤の加水分解が生起していないことを確認
した。そして、生成ゲル相の組成分析行った結果、この
複合ゲルはH2PtCl6・6H2O/DP−5のモル比
が1:1.33からなる複合ゲル4.5gと残存界面活性
剤1.87gを含んでいた。 2.白金コロイドオルガノゾルの合成工程:複合ゲルの
合成工程で得た白金コロイドオルガノゾル用材料2.5
6g(H2PtCl6・6H2O/DP−5のモル比が
1:1.33換算)を栓付き100mlの試験管Aに秤
採し、さらに「DP−5」0.15mol/Kgを含有す
る有機溶剤シクロヘキサン30gを加え、室温、遮光下
でマグネチックスターラを用い攪拌して複合ゲルを溶解
した。一方別の栓付き100mlの試験管Bに還元剤N
2H43.6gを秤採し、さらに、「DP−5」0.15m
ol/Kgを含有する有機溶剤シクロヘキサン10gを
加え、次に、試験管Aの複合ゲルに試験管Bの還元剤含
有溶液を室温、遮光下で加え、マグネチックスターラで
120分間攪拌混合し、黒褐色の白金コロイドオルガノ
ゾルを得た。得られたオルガノゾルは、白金粒子の平均
粒子径が6nmの粒子でありゾル濃度が52mmol/
kgである単分散性に優れた白金コロイドオルガノゾル
であった。
ClO4を2.73gと非イオン系界面活性剤(DP−
5)10.69g(モル比;1:2)とを栓付き100m
lの試験管に秤採し、遮光下、25℃の恒温水槽中で2
40分間、マグネチックスターラで攪拌混合し、無色透
明な銀コロイドオルガノゾル用材料複合ゲルを得た。こ
の複合ゲルは前出発明の実施の形態で示した方法によ
り、界面活性剤の加水分解が生起していないことを確認
した。そして、生成ゲル相の組成分析行った結果、この
複合ゲルはAgClO4/DP−5のモル比が1:1.3
4からなる複合ゲル9.9gと残存界面活性剤3.37g
を含んでいた。 2.銀コロイドオルガノゾルの合成工程:複合ゲルの合
成工程で得た銀コロイドオルガノゾル用材料1.9g
(AgClO4/DP−5のモル比が1:1.34換算)
を栓付き100mlの試験管Aに秤採し、さらに「DP
−5」0.15mol/Kgを含有する有機溶剤シクロヘ
キサン30gを加え、室温、遮光下でマグネチックスタ
ーラを用い攪拌して複合ゲルを溶解した。一方別の栓付
き100mlの試験管Bに還元剤N2H45.08gを秤
採し、次に、試験管Aの複合ゲルに試験管Bの還元剤含
有溶液を室温、遮光下で加え、マグネチックスターラで
120分間攪拌混合し、黄褐色の銀コロイドオルガノゾ
ルを得た。得られたオルガノゾルは、銀粒子の平均粒子
径が32nmであってゾル濃度が130mmol/kg
である単分散性に優れた銀コロイドオルガノゾルであっ
た。
イドオルガノゾル用材料1.0g(HAuCl4・4H2
O/DP−5のモル比が1:1.12換算)を栓付き1
00mlの試験管Aに秤採し、さらに陰イオン系界面活
性剤1,2−ビス(ジー2エチルヘキシル)スルホコハ
ク酸ナトリウム(前記、化1に相当)「Aerosol
OT」(商品名、ナカライテクノス株式会社製)(以
下、「AOT」とする)0.15mol/Kgを含有す
る有機溶剤シロキサン溶液10gを加え、室温、遮光下
でマグネチックスターラを用い攪拌して複合ゲルを溶解
した。 一方、別の栓付き100mlの試験管Bに還元
剤N2H4 1.24gを秤採し、そこへ試験管Aの可溶
化した複合ゲル含有溶液を室温、遮光下で加え、さらに
マグネチックスターラで120分間攪拌混合して赤紫色
の金コロイドオルガノゾルを得た。得られた金コロイド
オルガノゾルは、金粒子の平均粒子径が約4nmの粒子
であってゾル濃度が114mmol/kgである単分散
性に優れた金コロイドオルガノゾルであった。
イドオルガノゾル用材料1.85g(HAuCl4・4H
2O/DP−5のモル比が1:1.12換算)を栓付き1
00mlの試験管Aに秤採し、さらに陰イオン系界面活
性剤「AOT」0.15mol/Kgを含有する有機溶
剤シロキサン溶液30gを加え、室温、遮光下でマグネ
チックスターラを用い攪拌して複合ゲルを溶解した。一
方、別の栓付き100mlの試験管Bに還元剤N2H4
2.3gを秤採し、さらに、「AOT」0.15mol/
Kgを含有する有機溶剤シクロヘキサン30gを加えた
環元剤溶液に、試験管Aの可溶化した複合ゲル含有溶液
を室温、遮光下で加え、さらにマグネチックスターラで
240分間攪拌混合することにより赤紫色の金コロイド
オルガノゾルを得た。得られた金コロイドオルガノゾル
は、金粒子の平均粒子径が約3.8nmの粒子であって
ゾル濃度が35mmol/kgである単分散性に優れた
金コロイドオルガノゾルであった。
装置と一般市販の原料及び副資材等の材料を用いて、高
濃度であって、且つ、粒度分布が均斉なナノオーダーサ
イズの単分散性に優れた貴金属コロイド粒子を得ること
ができるので、電子部品の導電性ペースト用材及び着色
顔料として好適である。
顕微鏡写真(×200、000)である。
Claims (6)
- 【請求項1】 貴金属化合物と該貴金属化合物に対しモ
ル比で1を越える割合の界面活性剤とを混合・攪拌する
ことにより得られる貴金属化合物と界面活性剤とからな
る複合ゲルであることを特徴とする貴金属コロイドオル
ガノゾル用材料。 - 【請求項2】 貴金属化合物が、Au、Pt、Ag、R
h、Ru及びPdから選ばれた貴金属の1種又は2種以
上の塩類化合物である請求項1記載の貴金属コロイドオ
ルガノゾル用材料。 - 【請求項3】 界面活性剤が油溶性である請求項1又は
請求項2記載の貴金属コロイドオルガノゾル用材料。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の貴金属コロイドオルガノゾル用材料を還元して貴金属
コロイド粒子とすることを特徴とする貴金属コロイドオ
ルガノゾルの製造方法。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の貴金属コロイドオルガノゾル用材料に有機溶剤又は有
機溶剤及び界面活性剤を添加して濃度を調整した後、溶
液中の貴金属化合物を還元して貴金属コロイド粒子とす
ることを特徴とする貴金属コロイドオルガノゾルの製造
方法。 - 【請求項6】 有機溶剤が無極性である請求項4又は請
求項5記載の貴金属コロイドオルガノゾルの製造方法。
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---|---|---|---|
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US8039107B2 (en) | 2005-05-27 | 2011-10-18 | Neomax Materials Co., Ltd. | Silver-coated ball and method for manufacturing same |
RU2821522C1 (ru) * | 2023-10-27 | 2024-06-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Способ получения высококонцентрированного органозоля наночастиц серебра |
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- 2002-03-05 JP JP2002058139A patent/JP4169994B2/ja not_active Expired - Fee Related
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RU2821522C1 (ru) * | 2023-10-27 | 2024-06-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Способ получения высококонцентрированного органозоля наночастиц серебра |
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