JP2006183092A - 合金微粒子の製造方法とそれによって製造される合金微粒子および金属コロイド溶液 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 合金微粒子の製造方法は、2種以上の金属のイオンを、活性基としてカルボキシル基を有し、かつ、分子量が4000〜30000である高分子分散剤の存在下、液相の反応系中で、還元剤の作用によって還元して、上記2種以上の金属の合金からなる合金微粒子として析出させる。合金微粒子は、上記の製造方法によって製造され、一次粒子径が200nm以下である。金属コロイド溶液は、上記の合金微粒子を含有する。
【選択図】 なし
Description
本発明の合金微粒子の製造方法は、活性基としてカルボキシル基を有し、かつ、分子量が4000〜30000である高分子分散剤の存在下、液相の反応系中で、2種以上の金属のイオンを、還元剤の作用によって還元して、上記2種以上の金属の合金からなる合金微粒子として析出させることを特徴とするものである。
上記の製造方法で製造される合金微粒子を、特に、導電性インクの導電性フィラーとして、インクジェットプリンタに使用して、導体回路や導電膜を形成する場合には、インクジェットプリンタのノズルでの目詰まりを防止すると共に、印刷の精度を向上し、印刷のより一層の微細化を可能とし、さらには、導電性インクを用いて形成される導体配線や導電膜の構造や導電性を均一化することを考慮して、その一次粒子径を、200nm以下とすればよい。また、合金微粒子の一次粒子径の下限値については、特に限定されず、理論上、金属としての導電性を有しうる最小の粒径のものまで使用可能であるが、実用上は、1nm以上であるのが好ましい。一次粒子径を上記の範囲に調整するためには、先に説明したように、液相の反応系のpHその他の製造条件を調整すればよい。
インクジェットプリンタ用の導電性インクとして使用可能な、本発明の金属コロイド溶液は、上記の、一次粒子径が200nm以下である合金微粒子を含むことを特徴とするものである。かかる本発明の金属コロイド溶液を使用すれば、インクジェットプリンタのノズルでの目詰まりを防止すると共に、印刷の精度を向上し、印刷のより一層の微細化を可能とし、さらには、導電性インクを用いて形成される導体配線や導電膜の構造や導電性を均一化することが可能となる。また、合金微粒子の一次粒子径の下限値については、特に限定されず、理論上、金属としての導電性を有しうる最小の粒径のものまで使用可能であるが、実用上は、1nm以上であるのが好ましい。
2種の金属化合物としての、硝酸銀(I)と硝酸パラジウム(II)硝酸溶液とを純水に溶解させ、アンモニア水を加えて液のpHを10に調整し、次いで、高分子分散剤としてのポリアクリル酸〔和光純薬工業(株)製、分子量:5000、酸価:750mgKOH/g〕を加えて完全に溶解させた後、還元剤としてのアスコルビン酸〔和光純薬工業(株)製〕を純水に溶解した溶液を添加して、液相の反応系を調製した。反応系における、上記各成分の濃度は、硝酸銀(I):25g/リットル、硝酸パラジウム(II):3.8g/リットル、ポリアクリル酸:40g/リットル、アスコルビン酸:26g/リットルとした。また、銀イオンとパラジウムイオンとの配合比率(原子数比)は90:10であった。
表1に示すように、高分子分散剤としてのポリアクリル酸の濃度を20g/リットルとするか、反応系のpHを6.5または9としたこと以外は実施例1と同様にして、液相の反応系中に、合金微粒子をコロイド状に析出させた。そして、実施例1と同様にして、合金微粒子の粒度分布を測定すると共に、組成を分析したところ、表1にみるように、いずれの実施例においても、反応系中に加えた銀イオンおよびパラジウムイオンの配合比率と一致する合金組成を有する合金微粒子を製造できることが確認された。また、ポリアクリル酸の濃度が同じ実施例1、3、5を比較すると、pHを7〜13とすることで、合金微粒子の一次粒子径を200nm以下の範囲にできることが判った。
ポリアクリル酸に代えて、活性基としてカルボキシル基を有するものの、低分子量化合物であるクエン酸〔分子量210〕を分散剤として使用したこと以外は実施例1と同様にして、液相の反応系中に、合金微粒子をコロイド状に析出させた。そして、実施例1と同様にして、合金微粒子の粒度分布を測定すると共に、組成を分析したところ、表1にみるように、合金微粒子の合金組成は、反応系中に加えた銀イオンおよびパラジウムイオンの配合比率からずれてしまった。また、合金微粒子の一次粒子径は2500nmという著しく大きいものとなってしまった。以上の結果を表1にまとめた。
2種の金属化合物としての、硝酸銀(I)と硝酸パラジウム(II)硝酸溶液とを純水に溶解させ、アンモニア水を加えて液のpHを10に調整し、次いで、高分子分散剤としてのマレイン酸共重合体〔中京油脂(株)製のセルナD−735、分子量:15000、酸価:80mgKOH/g〕を加えて完全に溶解させた後、還元剤としてのガラクトース〔和光純薬工業(株)製〕を純水に溶解した溶液を添加して、液相の反応系を調製した。反応系における、上記各成分の濃度は、硝酸銀(I):25g/リットル、硝酸パラジウム(II):1.9g/リットル、マレイン酸共重合体:20g/リットル(実施例6)、5g/リットル(実施例7)、ガラクトース:50g/リットルとした。また、銀イオンとパラジウムイオンとの配合比率(原子数比)は95:5であった。
マレイン酸共重合体として、日本化成(株)製のクロバックス400−21S(分子量:9000、酸価:100〜200mgKOH/g)を使用すると共に、その濃度を20g/リットル(実施例8)、または10g/リットル(実施例9)とし、かつ液のpHを9としたこと以外は実施例6、7と同様にして、液相の反応系中に、合金微粒子をコロイド状に析出させた。そして、実施例6、7と同様にして、合金微粒子の粒度分布を測定したところ、実施例8は24nmの位置に、また、実施例9は180nmの位置に、それぞれ鋭いピークが見られた。
2種の金属化合物としての、硝酸銀(I)とテトラクロロ金(III)酸四水和物とを純水に溶解させ、アンモニア水を加えて液のpHを8(実施例10)、または10(実施例11)に調整し、次いで、高分子分散剤としてのポリアクリル酸〔和光純薬工業(株)製、分子量:12000、酸価:750mgKOH/g〕を加えて完全に溶解させた後、還元剤としてのエチレングリコール〔和光純薬工業(株)製〕を純水に溶解した溶液を添加して、液相の反応系を調製した。反応系における、上記各成分の濃度は、硝酸銀(I):50g/リットル、テトラクロロ金(III)酸:54g/リットル、ポリアクリル酸:15g/リットル、エチレングリコール:15g/リットルとした。また、銀イオンと金イオンとの配合比率(原子数比)は70:30であった。
2種の金属化合物としての、硝酸銀(I)と硝酸銅(II)とを純水に溶解させ、アンモニア水を加えて液のpHを7(実施例12)、または12(実施例13)に調整し、次いで、高分子分散剤としてのポリアクリル酸〔和光純薬工業(株)製、分子量:8000、酸価:750mgKOH/g〕を加えて完全に溶解させた後、還元剤としてのヒドラジン〔和光純薬工業(株)製〕を純水に溶解した溶液を添加して、液相の反応系を調製した。反応系における、上記各成分の濃度は、硝酸銀(I):13g/リットル、硝酸銅(II):16g/リットル、ポリアクリル酸:5g/リットル、ヒドラジン:5g/リットルとした。また、銀イオンと銅イオンとの配合比率(原子数比)は55:45であった。
Claims (9)
- 2種以上の金属のイオンを、液相の反応系中で、還元剤の作用によって還元して、上記2種以上の金属の合金からなる合金微粒子として析出させる合金微粒子の製造方法であって、活性基としてカルボキシル基を有し、かつ、分子量が4000〜30000である高分子分散剤の存在下で、上記還元、析出反応を行うことを特徴とする合金微粒子の製造方法。
- 反応系のpHを7〜13に調整して還元、析出反応を行う請求項1記載の合金微粒子の製造方法。
- 反応系のpHを調整するpH調整剤として、アンモニアを用いる請求項2記載の合金微粒子の製造方法。
- マレイン酸から誘導される繰り返し単位を含む高分子分散剤を用いる請求項1記載の合金微粒子の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法によって製造され、一次粒子径が200nm以下であることを特徴とする合金微粒子。
- 銀の含有割合が50原子%以上である請求項5記載の合金微粒子。
- 銀と、銀以外の他の貴金属元素および銅のうちの少なくとも1種との合金からなる請求項6記載の合金微粒子。
- 請求項5記載の合金微粒子を含むことを特徴とする金属コロイド溶液。
- 合金微粒子を、析出させた液相から完全に分離する工程を経ることなしに製造される請求項8記載の金属コロイド溶液。
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