JP2003268423A - 銀微粒子コロイド分散液の製造方法 - Google Patents

銀微粒子コロイド分散液の製造方法

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JP2003268423A
JP2003268423A JP2002066303A JP2002066303A JP2003268423A JP 2003268423 A JP2003268423 A JP 2003268423A JP 2002066303 A JP2002066303 A JP 2002066303A JP 2002066303 A JP2002066303 A JP 2002066303A JP 2003268423 A JP2003268423 A JP 2003268423A
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silver
aqueous solution
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ions
water
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Kenji Kato
賢二 加藤
Harumi Nagao
晴美 永尾
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 銀イオンを含有する水溶液に、第一鉄イオン
を含有する水溶液とクエン酸イオンを含有する水溶液を
加え、還元反応により銀微粒子を生成させるCarey
−Lea法を利用しながら、従来よりも高い銀の収率で
銀微粒子コロイド分散液を製造できる方法を提供する。 【解決手段】 銀イオンを含有する水溶液、第一鉄イオ
ンを含有する水溶液、クエン酸イオンを含有する水溶液
の中の少なくとも一つに、水溶性有機溶媒を予め添加す
ることにより反応系内に水溶性有機溶媒を存在させる。
反応系内の水溶性有機溶媒量は1〜50重量部が好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にCarey
−Lea法として知られる銀微粒子コロイド分散液の製
造方法に関し、特にその銀の収率を向上させた銀微粒子
コロイド分散液の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】銀は貴金属類の中では安価であり、優れ
た導電特性や抗菌作用を有することから、電子機器、医
薬など幅広い分野で使用されている。特に粒子をナノサ
イズにまで微細化させると、バルクの状態では見られな
かった機能なども発現するようになるため、その用途は
更に広がりを見せている。
【0003】ナノサイズの銀微粒子を作製する方法には
いろいろあるが、水溶液中において化学的に銀イオンを
還元させることにより銀微粒子コロイド分散液を得る方
法が、簡便且つ安価に製造できることから広く用いられ
ている。
【0004】代表的な銀微粒子コロイド分散液の製造方
法としては、Carey−Lea法[Am. J. Sc
i.,37,47(1889)、Am. J. Sci.,3
8(1889)参照]がよく知られている。この方法に
よれば、例えば硝酸銀水溶液に、硫酸鉄(II)水溶液と
クエン酸ナトリウム水溶液の混合液を加え、撹拌して沈
澱物を生成させる。その後、遠心分離器等を用いて沈降
物を濾過し、洗浄した後、得られた銀微粒子に純水を加
えて銀微粒子のコロイド分散液が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のCarey−L
ea法は、銀微粒子コロイド分散液を簡単に作製するこ
とができるため、広く用いられている。しかし、Car
ey−Lea法により銀微粒子コロイド分散液を作製し
たところ、銀の収率は75〜85%程度しかなく、製造
ロスが多いという問題があった。
【0006】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
Carey−Lea法を利用しながら、従来よりも高い
銀の収率で銀微粒子コロイド分散液を製造できる方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する銀微粒子コロイド分散液の製造方
法は、銀イオンを含有する水溶液に、第一鉄イオンを含
有する水溶液とクエン酸イオンを含有する水溶液を加
え、還元反応により銀微粒子を生成させる工程を有する
銀微粒子コロイド分散液の製造方法において、反応系内
に水溶性有機溶媒を存在させることを特徴とする。
【0008】また、上記本発明の銀微粒子コロイド分散
液の製造方法においては、前記銀イオンを含有する水溶
液、第一鉄イオンを含有する水溶液、クエン酸イオンを
含有する水溶液の中の少なくとも一つの水溶液に、水溶
性有機溶媒を予め添加することを特徴とする。
【0009】更に、上記本発明の銀微粒子コロイド分散
液の製造方法においては、前記反応系内の水溶性有機溶
媒量が、銀イオンを含有する水溶液、第一鉄イオンを含
有する水溶液、クエン酸イオンを含有する水溶液、及び
水溶性有機溶媒の合計100重量部に対して1〜50重
量部であることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】Carey−Lea法による銀微
粒子コロイド分散液の製造において、銀の収率が75〜
85%程度と低い原因は、銀の還元反応が進行するにし
たがって反応液中の銀イオンや還元剤である鉄イオンの
濃度が低くなり、銀の還元反応が起こり難くなるためで
あると考えられる。
【0011】例えば、硝酸銀水溶液に、硫酸鉄(II)水
溶液とクエン酸ナトリウム水溶液の混合液を加えて反応
させたとき、下記化学式1の還元反応により銀微粒子が
生成する。しかし、反応の進行に伴ってAgやFe
2+の濃度が減少すると、それ以上の還元反応が進み難
くなるため、銀微粒子の生成が抑えられるのである。
【0012】
【化1】Ag+Fe2+→Ag+Fe3+
【0013】上記化学式1の還元反応を十分に進行させ
るには、銀イオンが安定的に存在できない状態を作り出
せば良く、その方法として溶液に対する銀イオンの溶解
度を下げることを考えた。そこで、銀イオンの溶解度が
低く且つ銀イオンと反応しない水溶性有機溶媒を反応系
に加えたところ、従来よりも銀の収率を大幅に改善向上
させることができた。
【0014】使用できる水溶性有機溶媒としては、例え
ば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタ
ノール、ジアセトンアルコール等のアルコール系溶媒、
アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等のケトン系
溶媒、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレ
ングリコールエチルエーテル等のグリコール誘導体、フ
ォルムアミド、N−メチルフォルムアミド、ジメチルホ
ルムアミド(DMF)等が挙げられるが、これらに限定
されるものではない。しかし、メチルチオグリコレート
等の硫黄を含む有機溶媒や、ハロゲンを含む有機溶媒
は、銀イオンと反応するため好ましくない。
【0015】水溶性有機溶媒を反応系内に存在させるに
は、銀イオンを含有する水溶液、第一鉄イオンを含有す
る水溶液、クエン酸イオンを含有する水溶液のうち少な
くとも一つに、予め水溶性有機溶媒を添加する方法が簡
単で且つ有効である。また、銀イオンを含有する水溶
液、第一鉄イオンを含有する水溶液、クエン酸イオンを
含有する水溶液を混合した後、速やかに水溶性有機溶媒
を添加してもよい。
【0016】また、水溶性有機溶媒の添加量は、原料と
して用いる塩の種類や濃度、使用する有機溶媒等によっ
て異なるため、各塩の溶解に影響しないよう注意する必
要がある。最終的に反応系内に含まれる水溶性有機溶媒
の量としては、銀イオンを含有する水溶液、第一鉄イオ
ンを含有する水溶液、クエン酸イオンを含有する水溶
液、及び水溶性有機溶媒の合計100重量部に対して1
〜50重量部が好ましく、5〜20重量部が更に好まし
い。水溶性有機溶媒の量が1重量部より少ないと銀の収
率が向上せず、また50重量部を超えると原料である銀
塩、鉄塩、クエン酸塩などの溶解が困難になるからであ
る。
【0017】尚、銀イオンを含有する水溶液、第一鉄イ
オンを含有する水溶液、クエン酸イオンを含有する水溶
液、及びその原料である銀塩や第一鉄塩などについて
は、従来からCarey−Lea法に使用されているも
のであってよい。
【0018】上記した本発明に係る銀微粒子コロイド分
散液の製造方法により、従来のCarey−Lea法よ
りも更に高い銀の収率で銀微粒子コロイド分散液を得る
ことが可能となり、製造コストの削減に大きな効果が得
られる。
【0019】
【実施例】以下、本発明に係る銀微粒子コロイド分散液
を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実
施例に限定されるものではない。また、実施例中の
「%」は、銀の収率を除き「重量%」を示している。
【0020】[実施例1]エタノールを含む9.1%の
硝酸銀溶液(水:エタノール=25:75)33gに、
23%硫酸鉄(II)溶液39gと37.5%クエン酸ナ
トリウム溶液48gの混合液を加え、沈降物を濾過・洗
浄した後、純水を加えて銀微粒子コロイド分散液(銀濃
度:0.52%)350gを得た。
【0021】この銀微粒子コロイド分散液における銀の
収率は95.5%であった。尚、銀微粒子コロイド分散
液として得られる銀の収率は、以下に示す数式1により
計算される。
【0022】
【数1】銀の収率(%)=(銀微粒子コロイド分散液中
の銀量/銀イオンを含有する溶液中の銀量)×100
【0023】[実施例2]9.1%の硝酸銀水溶液33
gに、アセトンを含む23%の硫酸鉄(II)溶液(水:
アセトン=90:10)39gと、37.5%クエン酸ナ
トリウム溶液48gとの混合液を加え、沈降物を濾過・
洗浄した後、純水を加えて銀微粒子コロイド分散液(銀
濃度:0.50%)350gを得た。この銀微粒子コロ
イド分散液として得られる銀の収率は91.9%であっ
た。
【0024】[実施例3]エタノールを含む9.1%の
硝酸銀溶液(水:エタノール=25:75)33gに、
23%硫酸鉄(II)溶液39gと、エタノールを含む3
7.5%クエン酸ナトリウム溶液(水:エタノール=9
5:5)48gとの混合液を加え、沈降物を濾過・洗浄
した後、純水を加えて銀微粒子コロイド分散液(銀濃
度:0.52%)350gを得た。この銀微粒子コロイ
ド分散液として得られる銀の収率は95.5%であっ
た。
【0025】[実施例4]DMFを含む9.1%の硝酸
銀溶液(水:DMF=50:50)33gに、23%硫
酸鉄(II)溶液39gと37.5%クエン酸ナトリウム
溶液48gとの混合液を加え、沈降物を濾過・洗浄した
後、純水を加えて銀微粒子コロイド分散液(銀濃度:
0.51%)350gを得た。この銀微粒子コロイド分
散液として得られる銀の収率は93.7%であった。
【0026】[実施例5]プロピレングリコールメチル
エーテルを含む9.1%の硝酸銀溶液(水:プロピレン
グリコールメチルエーテル=50:50)33gに、2
3%硫酸鉄(II)溶液39gと37.5%クエン酸ナト
リウム溶液48gとの混合液を加え、沈降物を濾過・洗
浄した後、純水を加えて銀微粒子コロイド分散液(銀濃
度:0.51%)350gを得た。この銀微粒子コロイ
ド分散液として得られる銀の収率は93.7%であっ
た。
【0027】[実施例6]ジアセトンアルコールを含む
9.1%の硝酸銀溶液(水:ジアセトンアルコール=5
0:50)33gに、23%硫酸鉄(II)溶液39gと
37.5%クエン酸ナトリウム溶液48gの混合液を加
え、沈降物を濾過・洗浄した後、純水を加えて、銀微粒
子コロイド分散液(銀濃度:0.52%)350gを得
た。この銀微粒子コロイド分散液として得られる銀の収
率は95.5%であった。
【0028】[比較例1]9.1%の硝酸銀溶液33g
に、23%硫酸鉄(II)溶液39gと37.5%クエン
酸ナトリウム溶液48gとの混合物を加え、得られた沈
殿物を濾過洗浄した後、純水を加えることより銀微粒子
コロイド分散液(銀濃度:0.44%)350gを得
た。この銀微粒子コロイド分散液として得られる銀の収
率は80.8%であった。
【0029】この比較例1と比較して、上記各実施例に
おける銀微粒子コロイド分散液として得られる銀の収率
は、いずれも10%以上向上していることが分かる。ま
た、各実施例及び比較例より得られる銀微粒子の粒径は
1〜15nmの範囲にあり、その特性に差は認められな
い。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、Carey−Lea法
を利用して、従来と同等のナノサイズの粒径と特性を有
する銀微粒子コロイド分散液を、従来よりも高い銀の収
率で製造することができる。従って、銀の製造ロスを少
なくして、銀微粒子コロイド分散液の生産効率を大幅に
改善向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K001 AA01 CA05 DB11 DB18 DB26 HA10 4K017 AA08 CA08 DA01 DA09 EJ01 FB07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銀イオンを含有する水溶液に、第一鉄イ
    オンを含有する水溶液とクエン酸イオンを含有する水溶
    液を加え、還元反応により銀微粒子を生成させる工程を
    有する銀微粒子コロイド分散液の製造方法において、反
    応系内に水溶性有機溶媒を存在させることを特徴とする
    銀微粒子コロイド分散液の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記銀イオンを含有する水溶液、第一鉄
    イオンを含有する水溶液、クエン酸イオンを含有する水
    溶液の中の少なくとも一つの水溶液に、水溶性有機溶媒
    を予め添加することを特徴とする、請求項1に記載の銀
    微粒子コロイド分散液の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記反応系内の水溶性有機溶媒量が、銀
    イオンを含有する水溶液、第一鉄イオンを含有する水溶
    液、クエン酸イオンを含有する水溶液、及び水溶性有機
    溶媒の合計100重量部に対して1〜50重量部である
    ことを特徴とする、請求項1に記載の銀微粒子コロイド
    分散液の製造方法。
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