JP2007031799A - Method for producing metal nanoparticle - Google Patents

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貫 岩木
Tomoaki Urai
智明 浦井
Norimichi Nagai
規道 永井
Kanae Yuasa
香苗 湯浅
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing metal nanoparticles where supersonic waves are emitted to a continuously fed solution comprising a metallic compound and a reducing agent, thus metal nanoparticles are continuously synthesized. <P>SOLUTION: The production method for synthesizing metal nanoparticles using a solution composed of a metal salt by a liquid phase process is characterized in that a precursor is previously prepared, and is continuously transported to a reaction field, and is irradiated with supersonic waves in which irradiation energy at a supersonic irradiation cell in the reaction field is 10 to 1,000 W/ml, thus metal nanoparticles are synthesized. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属ナノ粒子の製造方法に関し、連続的に供給される金属化合物と還元剤とを含有する溶液に超音波を照射することにより、金属ナノ粒子を連続して合成する金属ナノ粒子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing metal nanoparticles, which is a method for producing metal nanoparticles by continuously synthesizing metal nanoparticles by irradiating ultrasonic waves onto a solution containing a continuously supplied metal compound and a reducing agent. It relates to a manufacturing method.

粒子径が数ナノメートルから数十ナノメートルの金属ナノ粒子は量子サイズ効果による新しい特性や、ナノ粒子の本来のもつ単一ドメイン構造と大きな比表面積、さらには粒子径の揃ったナノ粒子が形成する自己組織化膜など従来のサブミクロン微粒子にない新しい機能をもつことから、これらの金属ナノ粒子を用いた新しい電子材料、光学材料、磁性材料、触媒等を中心に情報・通信、ライフサイエンス、エネルギー・環境の分野で新しい材料として注目されている。   Metal nanoparticles with particle diameters of several nanometers to several tens of nanometers are formed with new characteristics due to quantum size effects, nanoparticles with the original single domain structure and large specific surface area of nanoparticles, and with uniform particle diameters Because it has new functions such as self-assembled films that do not exist in conventional submicron fine particles, information / communications, life sciences, focusing on new electronic materials, optical materials, magnetic materials, catalysts, etc. using these metal nanoparticles It is attracting attention as a new material in the field of energy and environment.

例えば、磁性粒子がシングルナノサイズにまで微細化されるとバルクと著しく異なる特性が出現されることが報告されているなかで、磁気異方性の大きい(U>10J/cm)強磁性体はナノ粒子となると1Tbit/cmクラスの超高密度磁気記録媒といった電子情報素子への適用が期待され、多くの研究が行われている。 For example, it has been reported that when magnetic particles are miniaturized to a single nanosize, properties significantly different from those of the bulk appear, and the magnetic anisotropy (U> 10 6 J / cm 3 ) is strong. When a magnetic substance becomes a nanoparticle, it is expected to be applied to an electronic information device such as a 1 Tbit / cm 2 class ultrahigh density magnetic recording medium, and many studies have been conducted.

特に、FePtはL1相の結晶型をもち、著しく大きな磁気異方性(>6×10/Jm−3)を示すため、シングルナノ域でも強磁性を示し、また、高耐食性であるため、将来の磁気記録素子材料として注目されている。 In particular, FePt has a crystal form of L1 0 phase, to indicate a significantly larger magnetic anisotropy (> 6 × 10 6 / Jm -3), shows a ferromagnetic both single nano range, also because of the high corrosion resistance It is attracting attention as a future magnetic recording element material.

金属ナノ粒子の製造方法は一般的には金属イオンや金属錯体ならびに分散剤を含む反応溶液にて温度、濃度、および撹拌速度を均一に保った状態で還元剤等を加えて還元させる化学反応で、しかもバッチ式方法が取られている。   In general, a method for producing metal nanoparticles is a chemical reaction in which a reducing agent is added and reduced in a reaction solution containing a metal ion, a metal complex, and a dispersing agent while maintaining a uniform temperature, concentration, and stirring speed. In addition, a batch method is used.

従来、金属イオンや金属錯体を含有する溶液に超音波を照射してAuとPdとの合金またはPdとPtとの合金のナノ粒子を製造する方法が提案されている。(特許文献1参照)。
また、特許文献2又は3には、連続法によるナノ粒子の合成例として、半導体CdSeなどについての連続製造方法及び連続製造装置が記載されている。
Conventionally, there has been proposed a method for producing nanoparticles of an alloy of Au and Pd or an alloy of Pd and Pt by irradiating a solution containing a metal ion or a metal complex with ultrasonic waves. (See Patent Document 1).
Patent Document 2 or 3 describes a continuous manufacturing method and a continuous manufacturing apparatus for semiconductor CdSe and the like as examples of nanoparticle synthesis by a continuous method.

特開2001−152213号公報JP 2001-152213 A 国際公開第01/46499号パンフレットInternational Publication No. 01/46499 Pamphlet 特開2002−052336号公報JP 2002-052336 A

前出特許文献1による超音波照射合成法はバッチ法で、実施例では超音波照射振動数が200kHz、出力6W/cm2で、反応液60ccに対して還元反応時間は90分である。この方法では、合金のナノ粒子を製造することが出来るものの、バッチ式製造方法であるため、得られる合金のナノ粒子の粒度分布が広くまた大量に製造することが出来ない。   The ultrasonic irradiation synthesis method according to the aforementioned Patent Document 1 is a batch method. In the examples, the ultrasonic irradiation frequency is 200 kHz, the output is 6 W / cm 2, and the reduction reaction time is 90 minutes with respect to 60 cc of the reaction solution. Although this method can produce alloy nanoparticles, since it is a batch production method, the resulting alloy nanoparticles have a wide particle size distribution and cannot be produced in large quantities.

前出特許文献2又は3では、超音波を用いる方法とさらに磁性金属ナノ粒子の合成への適用に関しては未検討である。   In the above-mentioned Patent Document 2 or 3, the method using ultrasonic waves and further application to the synthesis of magnetic metal nanoparticles are not examined.

そこで、本発明は、数ナノメートルから数十ナノメートルの粒子径の揃った金属ナノ粒子を大量に合成するため、工業的に有利な連続式製造方法を提供することにある。   Therefore, the present invention is to provide an industrially advantageous continuous production method for synthesizing a large amount of metal nanoparticles having a particle diameter of several nanometers to several tens of nanometers.

前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。   The technical problem can be achieved by the present invention as follows.

即ち、本発明は、液相法により金属塩からなる溶液を用いて金属ナノ粒子を合成する製造方法において、あらかじめプレカーサーを調製し、該プレカーサーを連続的に超音波照射セルに輸送して、還元剤の存在下で、超音波照射セルでの照射エネルギーが10〜1000W/mlの超音波を照射することにより金属ナノ粒子を合成することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法である(本発明1)。   That is, the present invention relates to a method for synthesizing metal nanoparticles using a solution comprising a metal salt by a liquid phase method, in which a precursor is prepared in advance, the precursor is continuously transported to an ultrasonic irradiation cell, and reduced. A metal nanoparticle production method comprising synthesizing metal nanoparticles by irradiating ultrasonic waves having an irradiation energy of 10 to 1000 W / ml in an ultrasonic irradiation cell in the presence of an agent (this invention) 1).

また、本発明は、液相法により2種以上の金属塩からなる溶液を用いて2種以上の金属からなる金属ナノ粒子を合成する製造方法において、あらかじめ2種以上の金属塩を含有するプレカーサーを調製し、該プレカーサーを連続的に超音波照射セルに輸送して、還元剤の存在下で、超音波照射セルでの照射エネルギーが10〜1000W/mlの超音波を照射することにより金属ナノ粒子を合成することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法である(本発明2)。   The present invention also provides a precursor containing two or more metal salts in advance in a production method for synthesizing metal nanoparticles composed of two or more metals using a solution comprising two or more metal salts by a liquid phase method. The precursor is continuously transported to the ultrasonic irradiation cell, and in the presence of a reducing agent, the irradiation energy in the ultrasonic irradiation cell is irradiated with ultrasonic waves of 10 to 1000 W / ml, thereby forming metal nano-particles. It is a method for producing metal nanoparticles characterized by synthesizing particles (Invention 2).

また、本発明は、液相法により2種類以上の化合物からなる溶液を用いて2種以上の金属からなる金属ナノ粒子を合成する製造方法において、それぞれ単独では目的とするナノ粒子には反応しない2種類のプレカーサーを予め調製し、該各プレカーサーを連続的に超音波照射セルに輸送して混合するとともに、超音波照射セルでの照射エネルギーが10〜1000W/mlの超音波を照射することにより金属ナノ粒子を合成することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法である(本発明3)。   Further, the present invention is a production method for synthesizing metal nanoparticles composed of two or more metals using a solution composed of two or more compounds by a liquid phase method, and each of them does not react with the target nanoparticles alone. By preparing two kinds of precursors in advance, transporting each precursor continuously to the ultrasonic irradiation cell and mixing them, and irradiating ultrasonic waves with an irradiation energy of 10 to 1000 W / ml in the ultrasonic irradiation cell A metal nanoparticle production method characterized by synthesizing metal nanoparticles (Invention 3).

また、本発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の金属ナノ粒子の製造方法において、超音波照射セルのギャップが0.1〜20mmの間であり、また、超音波発振器ヘッドの振幅が1〜50μmであることを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法である(本発明4)。   Further, the present invention provides the method for producing metal nanoparticles according to any one of claims 1 to 3, wherein the gap of the ultrasonic irradiation cell is between 0.1 and 20 mm, and the amplitude of the ultrasonic oscillator head Is a method for producing metal nanoparticles characterized by being 1 to 50 μm (Invention 4).

また、本発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の金属ナノ粒子の製造方法において、各プレカーサー液の温度を室温から300℃の温度範囲に制御することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法である(本発明5)。   Moreover, this invention is a manufacturing method of the metal nanoparticle in any one of Claims 1 thru | or 4, The temperature of each precursor liquid is controlled to the temperature range of room temperature to 300 degreeC, The metal nanoparticle characterized by the above-mentioned. This is a manufacturing method (Invention 5).

また、本発明は、請求項3記載の金属ナノ粒子の製造方法において、各プレカーサー液の輸送ポンプの速度比を0.1〜9.9に制御することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法である(本発明6)。   Further, the present invention provides the method for producing metal nanoparticles according to claim 3, wherein the speed ratio of the transport pump of each precursor liquid is controlled to 0.1 to 9.9. (Invention 6).

本発明に係る金属ナノ粒子の製造法は、効率よく、多量に製造することができるので、金属ナノ粒子の製造方法として好適である。   Since the method for producing metal nanoparticles according to the present invention can be produced efficiently and in large quantities, it is suitable as a method for producing metal nanoparticles.

本発明は、2種類以上の金属イオンや金属錯体、還元剤および分散剤を含む溶液を流通させ、超音波を照射することにより連続的に粒子径の揃った金属ナノ粒子を製造することが可能になった。   In the present invention, it is possible to produce metal nanoparticles having a uniform particle diameter by circulating a solution containing two or more kinds of metal ions, metal complexes, a reducing agent and a dispersing agent and irradiating with ultrasonic waves. Became.

本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。   The configuration of the present invention will be described in more detail as follows.

まず、本発明に係る金属ナノ粒子の製造方法について述べる。   First, a method for producing metal nanoparticles according to the present invention will be described.

本発明においては、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、W、Pt及びAuから選ばれる金属単体、又は前記金属元素から選ばれる2種以上の合金を製造することができる。   In the present invention, a single metal selected from Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Rh, Pd, Ag, W, Pt and Au, or two or more alloys selected from the metal elements are manufactured. Can do.

本発明における金属ナノ粒子の出発原料は、目的とする金属イオンの各種の塩、金属のアルコキシド、有機金属錯体、金属化合物等を用いればよい。
具体的には、
鉄化合物では、塩化鉄(III)、塩化鉄(III)6水和物、塩化鉄(II)4水和物、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(II)7水和物、硫酸鉄(III)アンモニウム、臭化鉄(II)、ヨウ化鉄(II)、硫酸鉄(III)9水和物、硫酸鉄(II)水和物、硝酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、硝酸鉄(III)9水和物、過塩素酸鉄(III)、ピロ燐酸鉄(III)、酢酸鉄(II)、酢酸鉄(III)、リン酸鉄(III)、リン酸鉄(II)8水和物、リン酸鉄(III)n水和物、クエン酸鉄(II)、クエン酸鉄(III)水和物、クエン酸鉄(III)アンモニウム、シュウ酸鉄(II)、シュウ酸鉄(II)水和物、シュウ酸鉄(III)アンモニウム3水和物、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム、ヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム3水和物、ヘキサシアノ鉄(III)酸ナトリウム10水和物、フマル酸鉄(II)、乳酸鉄(II)、乳酸鉄(II)3水和物、グルコン酸鉄(II)2水和物、鉄(II)エトキシド、アセチルアセトン酸鉄(II)、アセチルアセトン酸鉄(III)、トリスジジピバリン酸鉄(III)、カルボニル鉄Fe(CO)、Fe(CO)12、Fe(CO)、硫酸アンモニウム鉄(II)6水和物、ペンタシアノニトロシル鉄(III)酸ナトリウム2水和物等を用いることができる。
コバルト化合物では、塩化コバルト(II)、塩化コバルト(II)6水和物、塩化アンモニウムコバルト(II)6水和物、硫酸コバルト(II)7水和物、炭酸コバルト、臭化コバルト(II)、臭化コバルト(II)6水和物、ヨウ化コバルト(II)、炭酸コバルト(II)、硫酸コバルト(III)9水和物、硫酸コバルト(II)7水和物、硫酸コバルト(II)アンモニウム6水和物、硝酸コバルト(II)、硝酸コバルト(II)6水和物、硝酸コバルト(III)、硝酸コバルト(III)9水和物、亜硝酸コバルト(III)ナトリウム、過塩素酸コバルト(II)、燐酸コバルト(III)、酢酸コバルト(II)、酢酸コバルト(III)、シュウ酸コバルト(II)2水和物、クエン酸コバルト(III)4水和物、シュウ酸アンモニウムコバルト(III)3水和物、ステアリン酸コバルト、オレイン酸コバルト、フマル酸コバルト(II)グルコン酸コバルト(II)2水和物、コバルト(II)エトキシド、アセチルアセトン酸コバルト(II)、アセチルアセトン酸コバルト(III)、アセチルアセトン酸コバルト(II)2水和物、トリスジピバリン酸コバルト(III)、硫酸アンモニウムコバルト(II)6水和、チオシアン酸コバルト(II、ヘキサアミンコバルト(III)塩化物、カルボニルコバルト、ナフテン酸コバルト、ヘキサニトロコバルト(III)酸ナトリウム等を用いることができる。
ニッケル化合物では、塩化ニッケル、塩化ニッケル6水和物、塩化ニッケル4水和物、硫酸ニッケル7水和物、硫酸ニッケルアンモニウム6水和物、炭酸ニッケル、ヨウ化ニッケル、臭化ニッケル、臭化ニッケル3水和物、沃化ニッケル、硫酸ニッケル、硫酸ニッケル6水和物、硝酸ニッケル、硝酸ニッケル6水和物、過塩素酸ニッケル6水和物、燐酸ニッケル、酢酸ニッケル4水和物、酢酸ニッケル、シアン化ニッケルカリウム1水和物、シュウ酸ニッケル2水和物、安息香酸ニッケル、クエン酸ニッケル水和物、アンモニウムシュウ酸ニッケル3水和物、フマル酸ニッケルグルコン酸ニッケル2水和物、アセチルアセトン酸ニッケル、アセチルアセトン酸ニッケル2水和物、ビスジジピバリン酸ニッケル、アンモニウム硫酸ニッケル6水和、ヘキサアミンニッケル塩化物、シクロへキサンブチルニッケル、2−エチルシクロへキサンニッケル、オクタン酸ニッケル、トリフルオロメタンスルホン酸ニッケル、ジ亜リン酸ニッケル6水和物等を用いることができる。
銅化合物では、塩化銅(I)、塩化銅(II)、塩化銅(II)2水和物、塩化アンモニウム銅(II)2水和物、塩化カリウム銅(II)、塩化カリウム銅(II)2水和物、硝酸銅(II)、硝酸銅(II)3水和物、硫酸銅(II)、硫酸銅(II)5水和物、酢酸銅(II)、酢酸銅(II)5水和物、酢酸銅(II)1水和物、臭化銅(I)、臭化銅(II)、ヨウ化銅(II)、シアン化銅(I)、過塩素酸銅(II)、塩基性炭酸銅(II)、塩化銅(I)、塩化銅(II)、塩化銅(II)2水和物、ピロリン酸銅(II)、シクロへキサンブチル銅(II)、シュウ酸銅(II)0.5水和物、蟻酸銅(II)、酒石酸銅(II)、安息香酸銅(II)、クエン酸銅(II)2.5水和物、樹脂酸銅、グルコン酸銅(II)、4アンモニウム硫酸銅(II)1水和物、2−エチルへキサン酸銅(II)、アセチルアセトン酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、銅(II)ジピバロイルメタナート、テトラフルオロホウ酸銅(II)、トリフルオロメタンスルホン酸銅(II)、ビスヘキサフルオロアセチルアセトン酸銅(II)、ナフテン酸銅(II)等を用いることができる。
白金化合物では、塩化白金酸、塩化白金酸6水和物、塩化白金(II)酸カリウム、塩化白金(IV)酸カリウム、塩化白金(IV)酸6水和物、塩化白金(IV)酸2ナトリウム6水和物、塩化白金(IV)酸ナトリウム6水和物、アセチルアセトン酸白金、ヘキサフルオロアセチルアセトン酸白金等を用いることができる。
パラジウム化合物では、塩化パラジウムカリウム、塩化パラジウムナトリウム、塩化パラジウムアンモニウム、塩化パラジウム、硝酸パラジウム、硫酸パラジウム2水和物、酢酸パラジウム、アセチルアセトン酸パラジウム等を用いることができる。
ルテニウム化合物では、塩化ルテニウム、アセチルアセトン酸ルテニウム、トリジピバロン酸ルテニウム等を用いることができる。
ロジウム化合物では、酢酸ロジウム、塩化ロジウム3水和物、硝酸ロジウム、塩化ロジウム酸ナトリウム2水和物等を用いることができる。
金化合物では、塩化金酸4水和物、塩化金酸3水和物、塩化ナトリウム金2水和物、塩化金酸アンモニウム、シアン化金カリウム等である。
銀化合物では、硫酸銀、炭酸銀、硝酸銀、酢酸銀、ヨウ化銀、過塩素酸銀、燐酸銀、安息香酸銀、テトラフルオロホウ酸銀、トリフルオロ酢酸銀、ヘキサフルオロアセチルアセトン酸銀等を用いることができる。
As the starting material for the metal nanoparticles in the present invention, various salts of the target metal ion, metal alkoxides, organometallic complexes, metal compounds and the like may be used.
In particular,
In iron compounds, iron (III) chloride, iron (III) chloride hexahydrate, iron (II) chloride tetrahydrate, iron (II) sulfate, iron (II) sulfate heptahydrate, iron sulfate (III ) Ammonium, iron (II) bromide, iron (II) iodide, iron (III) sulfate nonahydrate, iron (II) sulfate hydrate, iron (II) nitrate, iron (III) nitrate, iron nitrate (III) 9 hydrate, iron (III) perchlorate, iron (III) pyrophosphate, iron (II) acetate, iron (III) acetate, iron (III) phosphate, iron (II) phosphate 8 water Japanese hydrate, iron (III) phosphate n hydrate, iron (II) citrate, iron (III) citrate hydrate, iron (III) ammonium citrate, iron (II) oxalate, iron oxalate ( II) Hydrate, iron (III) oxalate ammonium trihydrate, potassium hexacyanoferrate (III), hexacyanoiron II) Potassium acid trihydrate, sodium hexacyanoferrate (III) decahydrate, iron (II) fumarate, iron (II) lactate, iron (II) lactate trihydrate, iron (II) gluconate dihydrate, iron (II) ethoxide, acetylacetonate iron (II) acetylacetonate, iron (III), tris Gigi pivalic iron (III), carbonyl iron Fe (CO) 5, Fe 3 (CO) 12, Fe 2 (CO) 9 , ammonium iron sulfate (II) hexahydrate, sodium pentacyanonitrosyl iron (III) dihydrate, and the like can be used.
Among the cobalt compounds, cobalt chloride (II), cobalt chloride (II) hexahydrate, ammonium cobalt chloride (II) hexahydrate, cobalt sulfate (II) heptahydrate, cobalt carbonate, cobalt bromide (II) , Cobalt (II) bromide hexahydrate, cobalt (II) iodide, cobalt (II) carbonate, cobalt (III) sulfate nonahydrate, cobalt (II) sulfate heptahydrate, cobalt (II) sulfate Ammonium hexahydrate, cobalt nitrate (II), cobalt nitrate (II) hexahydrate, cobalt nitrate (III), cobalt nitrate (III) nonahydrate, cobalt nitrite sodium (III), cobalt perchlorate (II), cobalt (III) phosphate, cobalt (II) acetate, cobalt (III) acetate, cobalt (II) oxalate dihydrate, cobalt (III) citrate tetrahydrate , Ammonium cobalt oxalate (III) trihydrate, cobalt stearate, cobalt oleate, cobalt fumarate (II) cobalt gluconate (II) dihydrate, cobalt (II) ethoxide, cobalt acetylacetonate (II) , Cobalt acetylacetonate (III), cobalt acetylacetonate (II) dihydrate, cobalt trisdipivalate (III), ammonium cobalt (II) sulfate hexahydrate, cobalt thiocyanate (II, hexaamine cobalt (III) chloride Products, carbonyl cobalt, cobalt naphthenate, sodium hexanitrocobalt (III), and the like can be used.
For nickel compounds, nickel chloride, nickel chloride hexahydrate, nickel chloride tetrahydrate, nickel sulfate heptahydrate, nickel ammonium sulfate hexahydrate, nickel carbonate, nickel iodide, nickel bromide, nickel bromide Trihydrate, nickel iodide, nickel sulfate, nickel sulfate hexahydrate, nickel nitrate, nickel nitrate hexahydrate, nickel perchlorate hexahydrate, nickel phosphate, nickel acetate tetrahydrate, nickel acetate , Nickel cyanide potassium monohydrate, nickel oxalate dihydrate, nickel benzoate, nickel citrate hydrate, nickel oxalate trihydrate, nickel fumarate nickel gluconate dihydrate, acetylacetone Nickel oxide, nickel acetylacetonate dihydrate, nickel bisdidipivalate, nickel ammonium sulfate 6 water , Hexamine nickel chloride can be used hexane butyl nickel cyclohexane, hexane nickel to 2 Echirushikuro, nickel octoate, trifluoromethanesulfonic acid nickel, a hypophosphite nickel hexahydrate like.
Among copper compounds, copper chloride (I), copper chloride (II), copper chloride (II) dihydrate, ammonium chloride copper (II) dihydrate, potassium copper chloride (II), potassium copper chloride (II) Dihydrate, copper nitrate (II), copper nitrate (II) trihydrate, copper sulfate (II), copper sulfate (II) pentahydrate, copper acetate (II), copper acetate (II) 5 water Japanese, Copper (II) acetate monohydrate, Copper (I) bromide, Copper (II) bromide, Copper (II) iodide, Copper (I) cyanide, Copper (II) perchlorate, Base Copper (II) carbonate, copper (I) chloride, copper (II) chloride, copper (II) chloride dihydrate, copper pyrophosphate (II), cyclohexanebutyl copper (II), copper oxalate (II) 0.5 hydrate, copper (II) formate, copper (II) tartrate, copper (II) benzoate, copper (II) citrate 2.5 hydrate, copper resinate, copper gluconate (II) 4-ammonium copper (II) sulfate monohydrate, copper (II) 2-ethylhexanoate, copper (II) acetylacetonate, copper (II) oleate, copper (II) dipivaloylmethanate, tetra Copper (II) fluoroborate, copper (II) trifluoromethanesulfonate, copper (II) bishexafluoroacetylacetonate, copper (II) naphthenate, and the like can be used.
In the case of platinum compounds, chloroplatinic acid, chloroplatinic acid hexahydrate, potassium chloroplatinum (II) acid, potassium chloroplatinum (IV) acid, chloroplatinum (IV) acid hexahydrate, chloroplatinum (IV) acid 2 Sodium hexahydrate, sodium platinum (IV) chloride hexahydrate, platinum acetylacetonate, platinum hexafluoroacetylacetonate and the like can be used.
As the palladium compound, potassium palladium chloride, sodium palladium chloride, palladium ammonium chloride, palladium chloride, palladium nitrate, palladium sulfate dihydrate, palladium acetate, palladium acetylacetonate and the like can be used.
As the ruthenium compound, ruthenium chloride, ruthenium acetylacetonate, ruthenium tridipivalonate, or the like can be used.
As the rhodium compound, rhodium acetate, rhodium chloride trihydrate, rhodium nitrate, sodium rhodium chloride dihydrate and the like can be used.
Examples of the gold compound include chloroauric acid tetrahydrate, chloroauric acid trihydrate, sodium chloride gold dihydrate, ammonium chloroaurate, and potassium cyanide cyanide.
For silver compounds, silver sulfate, silver carbonate, silver nitrate, silver acetate, silver iodide, silver perchlorate, silver phosphate, silver benzoate, silver tetrafluoroborate, silver trifluoroacetate, silver hexafluoroacetylacetonate, etc. are used. be able to.

本発明における還元剤としては、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、ジ亜リン酸ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、亜硫酸ナトリウム、ホスフィン酸ナトリウム等を用いることができる。
なお、貴金属単体の場合には、還元作用が緩やかなヒドラジンや、水素化ホウ素ナトリウムを好適に用いることができる。
また、遷移金属単体の場合には、上記の還元剤に加え、ジ亜リン酸ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、亜硫酸ナトリウム、ホスフィン酸ナトリウム等の還元作用の強いものを好適に用いられる。
また、合金の場合には、貴金属と貴金属および貴金属と遷移金系では貴金属系で用いる還元剤をもちい、遷移金属と遷移金属系では遷移金属系で用いる還元剤が用いられる。
As the reducing agent in the present invention, hydrazine, sodium borohydride, sodium diphosphite, lithium aluminum hydride, sodium sulfite, sodium phosphinate and the like can be used.
In the case of a single noble metal, hydrazine or sodium borohydride, which has a slow reducing action, can be preferably used.
In the case of a transition metal alone, in addition to the above reducing agent, those having a strong reducing action such as sodium diphosphite, lithium aluminum hydride, sodium sulfite and sodium phosphinate are preferably used.
In the case of an alloy, a noble metal and noble metal, and a noble metal and transition gold system use a reducing agent used in a noble metal system, and a transition metal and transition metal system use a reducing agent used in a transition metal system.

一方、ポリオール法では、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−ヘキサデカンジオールなどの1,2−アルカンジオールを用い、これらのポリオールが加熱下で熱分解して酸化される際に還元作用を示す。   On the other hand, in the polyol method, 1,2-alkanediols such as ethylene glycol, diethylene glycol, trimethylene glycol, propylene glycol, tetraethylene glycol, and 1,2-hexadecanediol are used, and these polyols are thermally decomposed under heating. When oxidized, it exhibits a reducing action.

金属に対する還元剤の添加量は、同等〜10倍が好ましい。   The amount of the reducing agent added to the metal is preferably equivalent to 10 times.

本発明においては、必要により分散剤を併用してもよい。分散剤としては、アミン系、ジアミン系、エタノールアミン系、アルコキシアミン系、ジアミンアルコール系、ジアミノアルコキシ系、環状アミン系、アルキルチオール系、カルボン酸系又は高分子系分散剤から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。
具体的には、アミン系ではプロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、イソブチルアミン、ジイソブチルアミン、ヘキシルアミン、N−メチルヘキシルアミン、ジ−N−オクチルアミン、トリ−N−オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ジ(2−エチルヘキシル)アミン、アリルアミン、ジアリルアミン、3−ペンチルアミン、2−オクチルアミン、オレイルアミン等を用いることができる。
ジアミンでは、ジメチルアミノエチルアミン、エチルアミノエチルアミン、ジエチルアミノエチルアミン、N,N−ジイソプロピルアミノエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、1,2,−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、メチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン、テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、1,2−ジアミノブタン、1,4−ジアミノブタン、ラウリルアミノプロピルアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N−アミノエチルピペリジン、N−アミノエチル−4−ンピペコリン、N−アミノプロピルピペリジン、N−アミノプロピル−2−ピペコリン等を用いることができる。
エタノールアミン系では、モノエタノールアミン、2−アミノプロパノール、3−アミノプロパノール、3−ジメチルアミノプロパノール、4−アミノブタノール、4−メチルアミノブタノール、2−アミノ−1,3,−プロパンジオールオギザレート、2−ヒドロキシルメチルアミノエタノール、4−ピペリジノール等を用いることができる。
アルコキシアミン系では、3−メトキシプロピルアミン、3エトキシプロピルアミン、3−プロポキシプロピルアミン、3−イソプロポキシプロピルアミン、3−ブトキシプロピルアミン、3−イソブトキシプロピルアミン、2−エチルヘキシルオキシプロピルアミン、3−デシルオキシプロピルアミン、3−ラウリルオキシプロピルアミン、3−ミリスチルオキシプロピルアミン等を用いることができる。
ジアミンアルコール系では、2−ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン、N,N’−ジメチルアミノエトキシエタノール等を用いることができる。
ジアミノアルコキシ系では、ビス(3−アミノプロピル)エーテル、ジメチルアミノエトキシプロピルアミン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリエチレングリコールエーテル、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ジエチレングリコールエーテル等を用いることができる。
環状アミン系では、N−アミノプロピルピペリジン、N−アミノプロピル−4−ピペコリン、N−アミノプロピルモルフォリン、アミノプロピルピペラジン、1、4−ビスアミノプロピルピペラジン等を用いることができる。
アルキルチオール系ではドデシルメルカプタン、ステアリルメルカプタン等を用いることができる。
カルボン酸系ではポリカルボン酸、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸ナトリウム塩、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸クエン酸等を用いることができる。
チオール系ではドデカンチオール、メルカプトクエン酸等を用いことができる。
高分子系分散剤としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリビニールピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸系ポリマー等を用いることができる。
その他、ナフタリンスルフォン酸・フォルマリン縮合物ナトリウム、ポリカルボン酸、ポリオキシエチエレンラウリルエーテル硫酸ソーダ、トリフェニールフォスフィン等を用いることができる。
In the present invention, a dispersant may be used in combination as necessary. As the dispersant, one or more selected from amine, diamine, ethanolamine, alkoxyamine, diamine alcohol, diaminoalkoxy, cyclic amine, alkylthiol, carboxylic acid or polymer dispersant Two or more kinds can be used.
Specifically, for amine systems, propylamine, dipropylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine, isobutylamine, diisobutylamine, hexylamine, N-methylhexylamine, di-N-octylamine, tri-N-octyl Amine, 2-ethylhexylamine, di (2-ethylhexyl) amine, allylamine, diallylamine, 3-pentylamine, 2-octylamine, oleylamine and the like can be used.
In diamine, dimethylaminoethylamine, ethylaminoethylamine, diethylaminoethylamine, N, N-diisopropylaminoethylamine, tetramethylethylenediamine, 1,2, -diaminopropane, 1,3-diaminopropane, methylaminopropylamine, dimethylaminopropylamine , Dibutylaminopropylamine, tetramethyl-1,3-diaminopropane, 1,2-diaminobutane, 1,4-diaminobutane, laurylaminopropylamine, tetramethylhexamethylenediamine, N-aminoethylpiperidine, N-amino Ethyl-4-n-pipecoline, N-aminopropylpiperidine, N-aminopropyl-2-pipecoline and the like can be used.
In ethanolamine system, monoethanolamine, 2-aminopropanol, 3-aminopropanol, 3-dimethylaminopropanol, 4-aminobutanol, 4-methylaminobutanol, 2-amino-1,3-propanediol oxalate 2-hydroxymethylaminoethanol, 4-piperidinol, and the like can be used.
In the alkoxyamine system, 3-methoxypropylamine, 3ethoxypropylamine, 3-propoxypropylamine, 3-isopropoxypropylamine, 3-butoxypropylamine, 3-isobutoxypropylamine, 2-ethylhexyloxypropylamine, 3 -Decyloxypropylamine, 3-lauryloxypropylamine, 3-myristyloxypropylamine, etc. can be used.
In the diamine alcohol system, 2-hydroxyethylaminopropylamine, N, N′-dimethylaminoethoxyethanol or the like can be used.
In the diaminoalkoxy system, bis (3-aminopropyl) ether, dimethylaminoethoxypropylamine, 1,2-bis (3-aminopropoxy) ethane, α, ω-bis (3-aminopropyl) polyethylene glycol ether, α, ω-bis (3-aminopropyl) diethylene glycol ether or the like can be used.
In the cyclic amine system, N-aminopropylpiperidine, N-aminopropyl-4-pipecholine, N-aminopropylmorpholine, aminopropylpiperazine, 1,4-bisaminopropylpiperazine and the like can be used.
In the alkylthiol system, dodecyl mercaptan, stearyl mercaptan, or the like can be used.
In the carboxylic acid system, polycarboxylic acid, polycarboxylic acid ammonium salt, polycarboxylic acid sodium salt, oleic acid, lauric acid, stearic acid citric acid and the like can be used.
In the thiol system, dodecanethiol, mercaptocitric acid and the like can be used.
As the polymer dispersant, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyacrylamide, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene imine, polyacrylic acid polymer and the like can be used.
In addition, naphthalene sulfonic acid / formalin condensate sodium, polycarboxylic acid, polyoxyethylene lauryl ether sodium sulfate, triphenylphosphine and the like can be used.

分散剤の添加量は、金属塩に対するモル比で0.1〜10が好ましい。   As for the addition amount of a dispersing agent, 0.1-10 are preferable at the molar ratio with respect to a metal salt.

本発明においては、溶媒としては、水、極性溶剤としてアルコール、ジオキサン、エチレングリコール等、非極性溶剤としてn−ヘキサン、シクロへキサン、オクタン、デカン、ドデカン等、芳香族系溶剤としてトルエン、キシレン等、高沸点系溶剤としてジオクチルエーテル等である。   In the present invention, as the solvent, water, alcohol, dioxane, ethylene glycol, etc. as polar solvents, n-hexane, cyclohexane, octane, decane, dodecane, etc. as nonpolar solvents, toluene, xylene, etc. as aromatic solvents Dioctyl ether or the like as a high-boiling solvent.

プレカーサーの輸送速度は、反応場(超音波照射セル)の大きさにも依存するが、流速0.1〜10cc/秒が好ましい。   The transport speed of the precursor depends on the size of the reaction field (ultrasound irradiation cell), but a flow rate of 0.1 to 10 cc / sec is preferable.

また、合金の組成比を制御した合金ナノ粒子の連続製造において、合成する合金を構成する各金属イオンを含む2種類のプレカーサー液を超音波照射セル(反応場)の直前で混合する場合には、各金属イオンを含む2種類のプレカーサー液を作製し、該プレカーサー液を輸送するための輸送ポンプの輸送速度比を調整してもよい。析出する合金ナノ粒子の各金属の組成比とプレカーサー中のそれぞれの金属イオンとの組成は異なるため、析出する合金の組成比を検出することにより、輸送ポンプの輸送速度比を適正に制御することが可能で、製造プロセスのオンライン上で合金ナノ粒子のそれぞれの金属の組成比を制御することが可能となる。   In addition, in the continuous production of alloy nanoparticles with a controlled alloy composition ratio, when two kinds of precursor liquids containing each metal ion constituting the alloy to be synthesized are mixed immediately before the ultrasonic irradiation cell (reaction field). Two kinds of precursor liquids containing each metal ion may be prepared, and the transport speed ratio of a transport pump for transporting the precursor liquid may be adjusted. Since the composition ratio of each metal of the alloy nanoparticles to be deposited differs from the composition of each metal ion in the precursor, the transport speed ratio of the transport pump can be appropriately controlled by detecting the composition ratio of the alloy to be deposited. It is possible to control the composition ratio of each metal of the alloy nanoparticles on the production process online.

合金の製造には、好ましくは、各プレカーサー液の輸送ポンプの速度比を0.01〜0.99に制御することが好ましい。   For the production of the alloy, it is preferable to control the speed ratio of the transport pump for each precursor liquid to 0.01 to 0.99.

還元反応は超音波照射によって反応液が局部的に高温高圧な状態になることにより加速され短時間で反応が終了する。   The reduction reaction is accelerated when the reaction solution is locally brought into a high temperature and high pressure state by ultrasonic irradiation, and the reaction is completed in a short time.

本発明においては、超音波照射セル(反応場)に対し、照射エネルギーが10〜1000W/mlとなるように調整する。10W/ml未満の場合には、照射する超音波のエネルギーが小さいので、還元反応を十分に加速させることができない。1000W/mlを超えるエネルギーを照射することは工業的ではない。好ましくは100〜600W/mlである。   In this invention, it adjusts so that irradiation energy may be 10-1000 W / ml with respect to an ultrasonic irradiation cell (reaction field). In the case of less than 10 W / ml, since the energy of the ultrasonic wave to be irradiated is small, the reduction reaction cannot be accelerated sufficiently. Irradiating energy exceeding 1000 W / ml is not industrial. Preferably, it is 100-600 W / ml.

本発明において、超音波照射セルでの流動する反応液への超音波照射により反応液の還元反応を瞬時に引き起こし反応を完結させるためには、反応液の流動速度が遅い時には低出力での照射で十分であるが、大量製造を行うための早い流動速度で還元反応を完結させるためには、高出力の超音波照射エネルギーが必要である。   In the present invention, in order to complete the reaction by instantaneously causing the reduction reaction of the reaction liquid by ultrasonic irradiation to the flowing reaction liquid in the ultrasonic irradiation cell, irradiation at a low output is performed when the flow speed of the reaction liquid is slow. However, in order to complete the reduction reaction at a high flow rate for mass production, high-power ultrasonic irradiation energy is required.

本発明においては照射する超音波の周波数は20〜100kHzの間から選択すればよい。超音波の周波数が高くなると、液体中でのキャビテーションが起こり難くなることは良く知られており、数10kHzの超音波周波数のとき、振動子の振幅が大きくなり、従ってキャビテーション発生が最大となる。数100kHではキャビテーションを引き起こすためには音強度を大きくする必要があり、そのため、超音波発振子の出力も数10kHzの発振にくらべて、さらに大きな出力を必要とするため、このような発振子の素材の製造は困難で、実用的には好ましくない。   In this invention, what is necessary is just to select the frequency of the ultrasonic wave to irradiate between 20-100kHz. It is well known that cavitation is less likely to occur in a liquid when the frequency of the ultrasonic wave is high. When the ultrasonic frequency is several tens of kHz, the amplitude of the vibrator increases, and thus cavitation is maximized. In order to cause cavitation at several hundreds of kilohertz, it is necessary to increase the sound intensity. For this reason, the output of the ultrasonic oscillator also requires a larger output than the oscillation of several tens of kHz. It is difficult to manufacture the material, which is not preferable for practical use.

本発明においては、流動する反応液を大気圧から30気圧までの加圧状態を維持することが好ましい。加圧状態では、反応分子のブラウン運動による衝突が緩和され、また、還元反応により生成した核同士の衝突も少なくなるため均一な粒子が生成されやすく、特に、高濃度下におけるナノ粒子の製造には高圧雰囲気は有効である。
前記圧力範囲内であれば、超音波発振子チップの振動による振幅が取れるため、キャビテーションが充分に発生し金属イオンあるいは金属錯体を含む溶液の還元反応が進行し、粒子径の揃った金属ナノ粒子が合成される。より好ましくは10気圧までの加圧状態を維持することが好ましい。
In the present invention, it is preferable to maintain the pressure of the flowing reaction solution from atmospheric pressure to 30 atm. In the pressurized state, collisions due to Brownian motion of the reaction molecules are mitigated, and collisions between the nuclei generated by the reduction reaction are reduced, so that uniform particles are likely to be produced, especially for the production of nanoparticles at high concentrations. High pressure atmosphere is effective.
If the pressure is within the above range, the amplitude due to the vibration of the ultrasonic oscillator chip can be obtained, so that the cavitation is sufficiently generated, the reduction reaction of the solution containing metal ions or metal complexes proceeds, and the metal nanoparticles having a uniform particle size Is synthesized. More preferably, it is preferable to maintain a pressurized state up to 10 atm.

本発明の反応温度は合成する反応スキームによって異なる。そのため、本発明においては、流通させる反応液の温度、及び、超音波を照射する反応セル室の温度は室温から300℃までの間で制御することが好ましい。   The reaction temperature of the present invention varies depending on the reaction scheme to be synthesized. Therefore, in this invention, it is preferable to control the temperature of the reaction liquid to distribute | circulate and the temperature of the reaction cell chamber which irradiates an ultrasonic wave between room temperature and 300 degreeC.

本発明において2種類以上の金属元素からなる合金粒子を製造する際は、各金属元素の反応性を考慮することが好ましい。
例えば、容易に合金化しやすい金属元素同士であれば、あらかじめ、2種以上の金属元素からなる混合溶液を作成し、超音波照射セル(反応場)に輸送して、還元剤の存在下で、超音波を照射して2種以上の金属元素から金属ナノ粒子を得ることができる。
一方、合金化が困難な金属元素の組み合わせの場合には、それぞれ単独では目的とするナノ粒子には反応しない2種類のプレカーサーを予め調製し、それぞれのプレカーサーを連続的に輸送し、混合・反応させて合成する際、混合直後に高エネルギーの超音波を照射し、キャビテーション発生により生じる衝撃波の高エネルギーを受けることによって反応液中の金属イオンあるいは金属錯体の還元反応が誘起され、金属ナノ粒子を合成することが可能となる。
In the present invention, when producing alloy particles composed of two or more kinds of metal elements, it is preferable to consider the reactivity of each metal element.
For example, if the metal elements are easily alloyed, a mixed solution composed of two or more metal elements is prepared in advance and transported to an ultrasonic irradiation cell (reaction field). In the presence of a reducing agent, Metal nanoparticles can be obtained from two or more metal elements by irradiation with ultrasonic waves.
On the other hand, in the case of a combination of metal elements that are difficult to be alloyed, two types of precursors that do not react with the target nanoparticles alone are prepared in advance, and each precursor is transported continuously for mixing and reaction. When synthesizing, a high energy ultrasonic wave is irradiated immediately after mixing, and a reduction reaction of the metal ion or metal complex in the reaction solution is induced by receiving the high energy of the shock wave generated by cavitation generation. It is possible to synthesize.

磁性ナノ粒子として合金系のFePtナノ粒子は種々の方法で合成されるが、Fe錯体とPt錯体を用いるポリオール還元法が良く知られている。ポリオール還元法は、金属錯体等をエチレングリコールなどのポリオールを含む溶液に溶解し、加熱することによって、ポリオールが分解する際、酸化されるため、還元剤としての機能を発現し、分散剤の存在下で金属イオンが金属に還元され金属ナノ粒子が得られる。   Alloy-based FePt nanoparticles as magnetic nanoparticles are synthesized by various methods, and a polyol reduction method using an Fe complex and a Pt complex is well known. In the polyol reduction method, a metal complex or the like is dissolved in a solution containing a polyol such as ethylene glycol and heated to oxidize when the polyol is decomposed, so that it functions as a reducing agent and the presence of a dispersant. Below, metal ions are reduced to metal to obtain metal nanoparticles.

ポリオールとしてはエチレングリコールやテトラエチレングリコール、1,2ヘキサドデカンジオールなどが用いられる。
Fe錯体としてはFe(ACAC)、Pt錯体としてはPt(ACAC)が用いられる。
これらの錯体はポリオール中では120℃以上の温度で溶解し、さらにFe錯体とPt錯体の共存するポリオール溶液系では140℃以上になるとFeよりもPtが優先的に還元反応による核発生が生じ、Feの還元反応はPtの反応に遅れて生じ、その後、合金組成ができると考えられている。
そのため、本発明では、FeおよびPtのそれぞれのプレカーサーを調製し、それぞれを120〜140℃の温度に維持したまま流動させ、超音波反応セルの直前にて混合して反応セル内にてポリオール液の沸点温度に上昇させ、超音波を照射することにより、瞬時に還元反応を誘発し、FePtナノ粒子を合成することが可能となる。
As the polyol, ethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,2 hexadodecanediol, or the like is used.
Fe (ACAC) 3 is used as the Fe complex, and Pt (ACAC) 2 is used as the Pt complex.
These complexes dissolve at a temperature of 120 ° C. or higher in the polyol, and in a polyol solution system in which an Fe complex and a Pt complex coexist, when Pt is 140 ° C. or higher, Pt preferentially undergoes nucleation due to a reduction reaction over Fe, It is believed that the reduction reaction of Fe occurs after the reaction of Pt, and thereafter an alloy composition is formed.
Therefore, in the present invention, the respective precursors of Fe and Pt are prepared, and each of them is flowed while being maintained at a temperature of 120 to 140 ° C., mixed immediately before the ultrasonic reaction cell, and the polyol solution in the reaction cell. It is possible to synthesize FePt nanoparticles instantaneously by inducing a reduction reaction by raising the boiling point of the solution to an ultrasonic wave and irradiating ultrasonic waves.

該FePtナノ粒子のポリオール還元反応による製造において分散剤としては特にエチレングリコール(沸点198℃)を用いる反応では従来PVPが用いられてきたが、本発明のFePtのポリオール合成法にては2種類以上のエトシキアミンを用いることで、100mM以上の高濃度系での還元反応を可能とし、粒子径の揃った均一なFePtナノ粒子の合成が可能となった。   In the production of the FePt nanoparticles by the polyol reduction reaction, PVP has been conventionally used in the reaction using ethylene glycol (boiling point 198 ° C.) as a dispersant, but in the FePt polyol synthesis method of the present invention, two or more types are used. By using ethoxyamine, it was possible to perform a reduction reaction in a high concentration system of 100 mM or more, and it was possible to synthesize uniform FePt nanoparticles with a uniform particle diameter.

反応温度は、ポリオール還元法では還元反応はポリオール等溶剤の沸点温度で反応するものであり、エチレングリコールでは198℃、ジオールでは298℃で還元反応が生じるため、本発明における流通液の温度は室温から300℃の温度範囲内で制御すればよい。   With respect to the reaction temperature, in the polyol reduction method, the reduction reaction is performed at the boiling temperature of a solvent such as polyol, and the reduction reaction occurs at 198 ° C. with ethylene glycol and 298 ° C. with diol. To 300 ° C.

本発明に係る金属ナノ粒子の製造方法によって得られる金属ナノ粒子は、平均粒子径1〜100nm程度である。
粒度分布はσ値で10%〜30%である。
The metal nanoparticles obtained by the method for producing metal nanoparticles according to the present invention have an average particle diameter of about 1 to 100 nm.
The particle size distribution is 10% to 30% in σ value.

次に、本発明に係る金属ナノ粒子の製造方法に用いる製造装置について述べる。   Next, the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of the metal nanoparticle which concerns on this invention is described.

本発明における製造装置は、図1に示すとおり、次に構成されるユニットからなる。
即ち、原液調製用2液調製槽(図1の1)、2液輸送ユニット(図1の2)、2液ミキサー(図1の3)、反応セル(超音波照射セル:図1の4)、滞留ゾーン(図1の5)、冷却ユニット(図1の6)、合成スラリー溶液貯蔵槽(図1の7)からなる。
プレカーサーの調製槽から、輸送ユニット、超音波照射セル(反応場)にいたるまでの反応系全体について、温度および圧力を制御することで、超音波照射により加速される還元反応によって、金属ナノ粒子の粒子径や粒度分布および結晶性などの粒子性状を制御することが可能となる。
The manufacturing apparatus according to the present invention includes the following units as shown in FIG.
That is, a two-component preparation tank (1 in FIG. 1), a two-component transport unit (2 in FIG. 1), a two-component mixer (3 in FIG. 1), a reaction cell (ultrasonic irradiation cell: 4 in FIG. 1) , A residence zone (5 in FIG. 1), a cooling unit (6 in FIG. 1), and a synthetic slurry solution storage tank (7 in FIG. 1).
By controlling the temperature and pressure of the entire reaction system from the precursor preparation tank to the transport unit and the ultrasonic irradiation cell (reaction field), the reduction reaction accelerated by ultrasonic irradiation causes the metal nanoparticles to It becomes possible to control particle properties such as particle size, particle size distribution and crystallinity.

また、反応系に窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスをパージさせておいてもよい。   Further, the reaction system may be purged with an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.

使用した連続式の超音波合成装置(図1)は、反応ラインに超音波照射セルを組込み、超音波照射セルに反応液が通過する際に直接超音波照射を受けて、還元反応と同時に生成したナノ粒子の分散が行なわれることである。   The continuous ultrasonic synthesizer used (Fig. 1) incorporates an ultrasonic irradiation cell in the reaction line, and when the reaction solution passes through the ultrasonic irradiation cell, it receives direct ultrasonic irradiation and is generated simultaneously with the reduction reaction. The dispersion of the nanoparticles is performed.

反応ラインに多段式の超音波照射セルを設けることも可能である。   It is also possible to provide a multistage ultrasonic irradiation cell in the reaction line.

また、本発明においては、超音波照射を受ける反応セル部において照射される超音波が流動する反応液全体に均一に照射されるように、超音波発振子の先端部の平面板と該平面板に対面する平面板との間に均一なギャップをもつスリット板構造をもつセル構造が有効である。前記平面板の間に反応液が流動する際に超音波照射を受けて還元反応が生じるが、その反応セルの平面板のギャップは0.5〜20mmの間であることが好ましい。平面板のギャップが0.5mm未満の場合には、反応液の流通が困難となる。20mmを超える場合は均一な反応場を維持することが困難となる。より好ましくは1.0〜10mmの間にある。
また、超音波発振子ヘッドの振幅は1〜50μmであることが望ましい。
Further, in the present invention, the flat plate at the tip of the ultrasonic oscillator and the flat plate so that the ultrasonic wave irradiated in the reaction cell portion that receives the ultrasonic irradiation is uniformly irradiated to the entire flowing reaction liquid. A cell structure having a slit plate structure with a uniform gap between the flat plate and the flat plate is effective. When the reaction liquid flows between the flat plates, a reduction reaction occurs due to ultrasonic irradiation, and the flat plate gap of the reaction cell is preferably between 0.5 and 20 mm. When the gap between the flat plates is less than 0.5 mm, it is difficult to distribute the reaction solution. When it exceeds 20 mm, it becomes difficult to maintain a uniform reaction field. More preferably, it is between 1.0 and 10 mm.
The amplitude of the ultrasonic oscillator head is preferably 1 to 50 μm.

なお、超音波照射セル(反応セル)に対して超音波エネルギーを0.1〜50kW照射することが好ましい。   In addition, it is preferable to irradiate 0.1-50 kW of ultrasonic energy with respect to an ultrasonic irradiation cell (reaction cell).

超音波照射セル中の反応液の流速は、1ml/秒〜20ml/秒が好ましい。長時間の反応では粒度分布が広くなり好ましくない。   The flow rate of the reaction solution in the ultrasonic irradiation cell is preferably 1 ml / second to 20 ml / second. A long-time reaction is not preferable because the particle size distribution becomes wide.

超音波照射を行って得られた金属ナノ粒子は、熟成過程を必要とする反応系では滞留ゾーンを設けて流通させることが好ましい。   The metal nanoparticles obtained by ultrasonic irradiation are preferably provided with a residence zone in a reaction system that requires an aging process.

バッチ法での合成量は1lクラスの反応容器を用いた場合には時間あたり数g程度であるが、粒子径の分布が広いものである。本発明の製造方法によれば、一つのナノ粒子製造プロセスあたり単位時間あたり粒子径の揃った金属ナノ粒子100g以上を生産することが可能である。   The amount of synthesis by the batch method is about several grams per hour when a 1 l class reaction vessel is used, but the particle size distribution is wide. According to the production method of the present invention, it is possible to produce 100 g or more of metal nanoparticles having a uniform particle size per unit time per one nanoparticle production process.

<作用>
従来の金属ナノ粒子の製造方法は、金属イオンあるいは金属錯体を分散剤の存在下で還元剤によって化学的に還元作用を行う方法や、物理的に超音波などの高エネルギーを加えることによって還元反応を起こさせる方法があり、粒子径の揃った金属ナノ粒子を合成するためには、数十mlから数lの少量スケールでのバッチ法による手法が取られている。金属ナノ粒子の大量製造のためには、少量スケールで合成する反応条件のスケールアップ法は、バッチ法では反応容器内にて反応する金属イオンや金属錯体あるいは添加剤等の濃度むらや温度むら又は撹拌速度の不均一性によって、還元反応により瞬時に引き起こされる核発生や核成長に不均一性が生じ、合成されるナノ粒子が数ナノメートルから数十ナノメートルの大きさとなって粒子径の分布が広くなり、粒子径の揃ったナノ粒子の製造が困難であった。
<Action>
Conventional methods for producing metal nanoparticles include a method in which a metal ion or metal complex is chemically reduced by a reducing agent in the presence of a dispersant, or a reduction reaction by physically applying high energy such as ultrasonic waves. In order to synthesize metal nanoparticles having a uniform particle diameter, a batch method with a small scale of several tens to several liters is used. For mass production of metal nanoparticles, the scale-up method for reaction conditions synthesized on a small scale is a batch method where the concentration of metal ions, metal complexes or additives reacting in the reaction vessel is uneven or temperature or Due to the nonuniformity of the stirring speed, nonuniformity occurs in the nucleation and growth that are instantaneously caused by the reduction reaction, and the synthesized nanoparticles are sized from several nanometers to several tens of nanometers in size distribution However, it was difficult to produce nanoparticles having a uniform particle size.

本発明は、種々の検討を重ねた結果、下記のような知見を得た。すなわち、金属ナノ粒子の合成をバッチ法から流通法に変更し、その際、流通する反応液あたりに照射する超音波エネルギーを10〜1000W/mlとすることによって、粒子サイズが小さな金属ナノ粒子を大量に製造することが可能となった。
また、照射する超音波エネルギーを0.1〜50kW、超音波発振子の振幅を1〜50μm、圧力を1.5〜30気圧の条件下で特定構造の超音波セルに金属イオンおよび金属錯体を含む溶液を流速0.1〜10cm/秒で流通させることにより、シャープな粒度分布を有する金属ナノ粒子を得ることができたものである。
As a result of various studies, the present invention has obtained the following knowledge. That is, the synthesis of metal nanoparticles is changed from a batch method to a distribution method, and at that time, by setting the ultrasonic energy irradiated per reaction solution to be distributed to 10 to 1000 W / ml, metal nanoparticles having a small particle size can be obtained. It became possible to manufacture in large quantities.
Moreover, the metal ion and the metal complex are applied to the ultrasonic cell having a specific structure under the condition that the ultrasonic energy to be irradiated is 0.1 to 50 kW, the amplitude of the ultrasonic oscillator is 1 to 50 μm, and the pressure is 1.5 to 30 atm. The metal nanoparticle which has a sharp particle size distribution was able to be obtained by distribute | circulating the solution which contains it with the flow rate of 0.1-10 cm / sec.

本発明の代表的な実施の形態は、次の通りである。   A typical embodiment of the present invention is as follows.

金属ナノ粒子の粒子径は日本電子製JEOL JEM−2010電子顕微鏡で確認した。   The particle diameter of the metal nanoparticles was confirmed with a JEOL JEM-2010 electron microscope manufactured by JEOL.

金属ナノ粒子の組成分析は、セイコー電子製 SPS−4000のICP分析装置で行った。   The composition analysis of the metal nanoparticles was performed with an SPS-4000 ICP analyzer manufactured by Seiko Denshi.

比較例1:FePtの高濃度系のバッチ法による合成例
還流装置付きガラス製の四つ口1000mlフラスコにFePtナノ粒子合成用プレカーサーとして、Fe(ACAC)(添川理化学株式会社製)17.66gおよびPt(ACAC)(添川理化学株式会社製)19.67gをEtGL(関東化学製 特級試薬)1000mLと共に加えて溶解し、それぞれの濃度を50mMとし、さらに分散剤としてそれぞれ2種類のエトキシアミンとして、N、N−ジメチルアミノエトキシエタノール(花王株式会社製)35ml及びN、N−ジメチルアミノエトキシエトキシエタノール(花王株式会社製)26mlを添加した。Arガスを流通させながら反応液を撹拌・加熱し、反応液が160℃付近になると反応液は黒褐色を呈し、その後、しだいに黒色に変色し、温度がエチレングリコールの沸点である198℃に到達すると、その温度で2時間反応を継続させた。析出したFePtナノ粒子を精製し回収するため、反応液を蒸留してエチレングリコール液を留出させて濃縮し、分散剤としてエトキシアミンを加えたエチルアルコールを加えて再分散させ、遠心分離を行い、分離したFePtナノ粒子を再びアルコールに再分散し、この操作を繰り返した。精製回収したFePtナノ粒子の大きさは数nmから数十nmにわたり粒度分布が広いFePtナノ粒子12gが得られ、また凝集物も含まれていた。得られたFePtナノ粒子の電子顕微鏡写真を図2に示す。
Comparative Example 1: Example of synthesis of FePt by high-concentration batch method Fe (ACAC) 3 (manufactured by Soekawa Riken Co., Ltd.) as a precursor for FePt nanoparticle synthesis in a glass four-necked 1000 ml flask equipped with a reflux device And Pt (ACAC) 2 (manufactured by Soekawa Rikagaku Co., Ltd.) 19.67 g with EtGL (special grade reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 1000 mL are added and dissolved to make each concentration 50 mM, and as a dispersant, two types of ethoxyamine each. 35 ml of N, N-dimethylaminoethoxyethoxyethanol (Kao Corporation) and 26 ml of N, N-dimethylaminoethoxyethoxyethanol (Kao Corporation) were added. The reaction solution is stirred and heated while flowing Ar gas. When the reaction solution reaches around 160 ° C, the reaction solution turns blackish brown and then gradually turns black, and the temperature reaches 198 ° C, the boiling point of ethylene glycol. The reaction was then continued for 2 hours at that temperature. In order to purify and collect the precipitated FePt nanoparticles, the reaction solution is distilled, and the ethylene glycol solution is distilled and concentrated. Then, ethyl alcohol with ethoxyamine added as a dispersant is redispersed and centrifuged. The separated FePt nanoparticles were redispersed in alcohol again, and this operation was repeated. The size of the purified and recovered FePt nanoparticles was 12 g of FePt nanoparticles having a wide particle size distribution ranging from several nanometers to several tens of nanometers, and contained aggregates. An electron micrograph of the obtained FePt nanoparticles is shown in FIG.

比較例2:低濃度でのFePt合成
還流装置付きガラス製の四つ口1000mLフラスコにFePtナノ粒子合成用プレカーサーとして、Fe(ACAC)0.883gおよびPt(ACAC)0.983gをEtGL1000mLと共に加えて溶解し、それぞれの濃度を2.5mMとし、さらに分散剤としてシグマアルドリッチ社製ポリビニールピロリドン(分子量10000)14gを添加した。
Arガスを流通させながら反応液を撹拌・加熱し、反応液が160℃付近になると反応液は黒褐色を呈し、その後しだいに黒色に変色し、温度がエチレングリコールの沸点である198℃に到達すると、その温度で2時間反応を継続させた。析出したFePtナノ粒子の精製・回収は前記比較例2の操作手順に従って行った。精製回収したFePtナノ粒子の大きさは数nmにわたり、シャープな分布のFePtナノ粒子0.6gが得られた。
得られたFePtナノ粒子の粒度分布は揃っているが、合成量は1g/時間以下となる。得られたFePtナノ粒子の電子顕微鏡写真を図3に示す。
Comparative Example 2 Synthesis of FePt at Low Concentration As a precursor for synthesizing FePt nanoparticles in a glass four-necked 1000 mL flask equipped with a reflux apparatus, 0.883 g Fe (ACAC) 3 and 0.983 g Pt (ACAC) 2 together with 1000 mL EtGL In addition, each was dissolved to a concentration of 2.5 mM, and 14 g of polyvinyl pyrrolidone (molecular weight 10,000) manufactured by Sigma-Aldrich was added as a dispersant.
When the reaction solution is stirred and heated while circulating Ar gas, and the reaction solution reaches around 160 ° C., the reaction solution becomes blackish brown and then gradually changes to black, and when the temperature reaches 198 ° C., the boiling point of ethylene glycol. The reaction was continued for 2 hours at that temperature. The precipitated FePt nanoparticles were purified and recovered according to the operation procedure of Comparative Example 2. The size of the purified and recovered FePt nanoparticles was several nm, and 0.6 g of FePt nanoparticles with a sharp distribution was obtained.
Although the particle size distribution of the obtained FePt nanoparticles is uniform, the synthesis amount is 1 g / hour or less. An electron micrograph of the obtained FePt nanoparticles is shown in FIG.

実施例1:FePt粒子の製造
FePtナノ粒子合成用プレカーサーとしてFe(ACAC)およびPt(ACAC)をEtGLにそれぞれ溶解して濃度を50mMとし、さらに分散剤としてそれぞれ2種類のエトキシアミン、N、N−ジメチルアミノエトキシエトキシエタノールおよびN、N−ジメチルアミノエトキシエトキシエトキシエタノールをそれぞれに添加し、120℃以上に高温加熱し、20Lプレカーサー調製槽にN2雰囲気下で充填し120℃に保ち、それぞれ輸送ポンプにて140℃の配管ラインから200℃に加熱した超音波反応セルへ導入してナノ粒子を合成した。超音波出力は1.2kW×2段、周波数20kHz、反応系内の圧力は最高10気圧である。これらの反応は全て不活性ガス中で進行させた。
超音波照射セルのギャップを2mmとし、超音波発振器ヘッドの振幅を50μmとした。このときの照射エネルギーは600W/mlであった。Pt原料を輸送する流速は8.3ml/秒であり、Fe原料とPt原料との流速の比はFe/Ptは1.15/1であった。
Example 1 Production of FePt Particles Fe (ACAC) 3 and Pt (ACAC) 2 were dissolved in EtGL as precursors for synthesizing FePt nanoparticles, respectively, to a concentration of 50 mM, and two types of ethoxyamine, N as a dispersant, respectively. , N-dimethylaminoethoxyethoxyethoxyethanol and N, N-dimethylaminoethoxyethoxyethoxyethanol were added to each, heated to 120 ° C or higher, filled in a 20 L precursor preparation tank under N2 atmosphere and kept at 120 ° C, Nanoparticles were synthesized by introduction into an ultrasonic reaction cell heated to 200 ° C. from a 140 ° C. piping line with a transport pump. The ultrasonic output is 1.2 kW × 2 stages, the frequency is 20 kHz, and the pressure in the reaction system is a maximum of 10 atm. All these reactions proceeded in an inert gas.
The gap of the ultrasonic irradiation cell was 2 mm, and the amplitude of the ultrasonic oscillator head was 50 μm. The irradiation energy at this time was 600 W / ml. The flow rate for transporting the Pt raw material was 8.3 ml / second, and the ratio of the flow rate of the Fe raw material to the Pt raw material was Fe / Pt of 1.15 / 1.

使用した2液混合超音波連続式合成試験装置(図1)の特徴は、反応ラインに多段式超音波照射セルを組み込み、反応液が通過する際に直接、超音波照射を受けて、還元反応と同時に生成したナノ粒子の分散が行なわれることである。   The feature of the two-component mixed ultrasonic continuous synthesis test equipment used (Fig. 1) is that a multistage ultrasonic irradiation cell is installed in the reaction line, and when the reaction liquid passes, it receives direct ultrasonic irradiation to reduce the reaction. At the same time, the generated nanoparticles are dispersed.

超音波連続合成試験装置によって合成されたFePtナノ粒子のTEM観察結果を図4に示す。この結果、平均粒径が4nmの粒度分布の良い合金であるFePtシングルナノ粒子の大量合成に適用可能であることが明確となった。この際のFePt合成速度は100g/hrに相当する。   The TEM observation result of the FePt nanoparticles synthesized by the ultrasonic continuous synthesis test apparatus is shown in FIG. As a result, it was clarified that the present invention can be applied to mass synthesis of FePt single nanoparticles, which is an alloy having an average particle size of 4 nm and a good particle size distribution. The FePt synthesis rate at this time corresponds to 100 g / hr.

プレカーサーのFeおよびPtの組成と合成されたFePtナノ粒子のFeとPtの各元素の組成をICP分析から調べた結果、図5示す関係が得られ、Feの還元反応はPtに比べて低いことを示している。   As a result of examining the composition of Fe and Pt of the precursor and the composition of each element of Fe and Pt of the synthesized FePt nanoparticles from ICP analysis, the relationship shown in FIG. 5 is obtained, and the reduction reaction of Fe is lower than that of Pt. Is shown.

上記FePtナノ粒子を還元雰囲気下、600℃でアニーリング処理を行いFePt(fcc)からFePt(L1)に結晶変態させて強磁体とし、SQUID(24KOe)により磁化ヒステレシス曲線を得た。一例として室温におけるFe0.6Pt0.4に関して得たヒステレシシ曲線の結果を図6に示す。
さらに、図7に合成したFePt中のFeとPtの組成比と保磁力との関係を示すグラフを示す。横軸のxはFePt(100−x)で示されるFeの組成比である。図7に示すとおり、FeとPtの合金組成にてFe0.55Pt0.45のものが極大値(Hc>10,000Oe)を示すことが確認された。
The FePt nanoparticles were annealed at 600 ° C. in a reducing atmosphere to cause crystal transformation from FePt (fcc) to FePt (L1 0 ) to obtain a ferromagnetic material, and a magnetization hysteresis curve was obtained by SQUID (24 KOe). As an example, the hysteresis curve obtained for Fe 0.6 Pt 0.4 at room temperature is shown in FIG.
Furthermore, the graph which shows the relationship between the composition ratio of Fe and Pt in the synthesized FePt and the coercive force is shown in FIG. X on the horizontal axis represents the composition ratio of Fe represented by Fe x Pt (100−x) . As shown in FIG. 7, it was confirmed that the alloy composition of Fe and Pt with Fe 0.55 Pt 0.45 shows a maximum value (Hc> 10,000 Oe).

実施例2:Pd粒子の製造
超音波連続合成装置にてそれぞれPd塩化物を50mMとPVPを200mMとを含む水溶液プレカーサーと、ヒドラジン100mMを含む水溶液の2液をプレカーサーとして調製し、流速250ml/分でそれぞれのプレカーサーを流動させ、超音波照射セルでの超音波の照射を行った。流動させた圧力は3気圧である。装置は実施例1で用いた装置と同様であり、超音波照射セルのギャップ、超音波発振器ヘッドの振幅は実施例1と同様にした。このときの照射エネルギーは600W/mlであった。反応液の流速は8ml/秒であった。
図8に超音波照射した場合のPdナノ粒子のSEM写真を示す。
平均粒径は7nmであって、シャープな粒度分布をしめす。
Example 2 Production of Pd Particles Two solutions of an aqueous solution precursor containing 50 mM Pd chloride and 200 mM PVP and an aqueous solution containing 100 mM hydrazine were prepared as precursors in a continuous ultrasonic synthesizer, and the flow rate was 250 ml / min. Each precursor was made to flow, and ultrasonic irradiation was performed in the ultrasonic irradiation cell. The flowed pressure is 3 atm. The apparatus was the same as that used in Example 1, and the gap of the ultrasonic irradiation cell and the amplitude of the ultrasonic oscillator head were the same as in Example 1. The irradiation energy at this time was 600 W / ml. The flow rate of the reaction solution was 8 ml / second.
FIG. 8 shows an SEM photograph of Pd nanoparticles when irradiated with ultrasonic waves.
The average particle size is 7 nm, indicating a sharp particle size distribution.

比較例3:Pd粒子の製造
超音波照射を作動させない以外は、前記実施例2と同様にしてPd粒子を製造した。合成されたPdナノ粒子のSEM写真を図9に示す。
Pdシングルナノ粒子の形成以外に70nm以上の粗大粒子が形成されていて、超音波照射プロセスがないと粒度分布が極めて大きいことが観測された。
これらの結果から、本発明に係る超音波照射を取り入れた連続式合成方法では、粒子径の揃ったPd粒子が生成され得ることが確認された。
本試験条件によるPdナノ粒子の合成速度は60g/hrであった。
Comparative Example 3 Production of Pd Particles Pd particles were produced in the same manner as in Example 2 except that the ultrasonic irradiation was not activated. An SEM photograph of the synthesized Pd nanoparticles is shown in FIG.
In addition to the formation of Pd single nanoparticles, coarse particles of 70 nm or more were formed, and it was observed that the particle size distribution was extremely large without an ultrasonic irradiation process.
From these results, it was confirmed that the continuous synthesis method incorporating ultrasonic irradiation according to the present invention can generate Pd particles having a uniform particle diameter.
The synthesis rate of Pd nanoparticles under the test conditions was 60 g / hr.

実施例3:CoPd粒子の製造
CoPdナノ粒子合成用プレカーサーとして、アセチルアセトン酸コバルト(II):Co(ACAC)の51.4gをエチレングリコール10lに溶解し、分散剤としてN,N’−ジメチルアミノエトキシエタノールを20ml添加し、NaOHを添加してpHを10〜11とした溶液と、他方、塩化パラジウム(II)PdCl 17.7gをエチレングリコール20lに溶解し、分散剤としてN,N’−ジメチルアミノエトキシエタノールを20ml添加し、NaOHを添加してpHを10〜11とした溶液とそれぞれ120℃に保ち、Nガスでパージしたプレカーサー調製槽に保ち、それぞれの二液を混合し超音波照射て反応された後、冷却し、貯蔵槽に捕集した。装置は実施例1で用いた装置と同様であり、超音波照射セルのギャップ、超音波発振器ヘッドの振幅は実施例1と同様にした。このときの照射エネルギーは、600W/mlであった。原料を輸送する流速はいずれも8.3ml/秒であった。
合成されたCoPdは平均粒径が4nmの均一粒子が得られた。
Example 3 Production of CoPd Particles As a precursor for synthesizing CoPd nanoparticles, 51.4 g of cobalt (II) acetylacetonate: Co (ACAC) 2 was dissolved in 10 l of ethylene glycol, and N, N′-dimethylamino was used as a dispersant. 20 ml of ethoxyethanol was added, and NaOH was added to adjust the pH to 10-11. On the other hand, 17.7 g of palladium (II) chloride PdCl 2 was dissolved in 20 l of ethylene glycol, and N, N′- Add 20 ml of dimethylaminoethoxyethanol, add NaOH to a pH of 10-11, and keep each at 120 ° C., keep in a precursor preparation tank purged with N 2 gas, mix each two liquids and ultrasonic After reacting by irradiation, it was cooled and collected in a storage tank. The apparatus was the same as that used in Example 1, and the gap of the ultrasonic irradiation cell and the amplitude of the ultrasonic oscillator head were the same as in Example 1. The irradiation energy at this time was 600 W / ml. The flow rate for transporting the raw materials was 8.3 ml / sec.
The synthesized CoPd gave uniform particles with an average particle size of 4 nm.

実施例4:PtRu粒子の製造
PtRuナノ粒子合成用プレカーサーとして、アセチルアセトン酸白金(II):Pt(ACAC)の39.3gをエチレングリコール10lに溶解し、分散剤としてN,N’−ジメチルアミノエトキシエタノールを20ml添加し、NaOHを添加してpHを10〜11とした溶液と、他方、アセチルアセトン酸ルテニウム(III):Ru(ACAC) 39.8gをエチレングリコール20lに溶解し、分散剤としてN,N’−ジメチルアミノエトキシエタノールを20ml添加し、NaOHを添加してpHを10〜11とした溶液とそれぞれ120℃に保ち、Nガスでパージしたプレカーサー調製槽に保ち、それぞれの二液を混合し超音波照射て反応された後、冷却し、貯蔵槽に捕集した。
装置は実施例1で用いた装置と同様であり、超音波照射セルのギャップ、超音波発振器ヘッドの振幅は実施例1と同様にした。このときの照射エネルギーは、600W/mlであった。原料を輸送する流速はいずれも8.3ml/秒であった。
合成されたPtRuは平均粒径が4nmの均一粒子が得られた。
Example 4 Production of PtRu Particles 39.3 g of platinum (II) acetylacetonate: Pt (ACAC) 2 was dissolved in 10 l of ethylene glycol as a precursor for synthesizing PtRu nanoparticles, and N, N′-dimethylamino was used as a dispersant. A solution in which 20 ml of ethoxyethanol was added and pH was adjusted to 10 to 11 by adding NaOH, and 39.8 g of ruthenium acetylacetonate (III): Ru (ACAC) 3 was dissolved in 20 l of ethylene glycol as a dispersant. 20 ml of N, N′-dimethylaminoethoxyethanol was added, NaOH was added to adjust the pH to 10 to 11, and each was kept at 120 ° C., kept in a precursor preparation tank purged with N 2 gas, After being mixed and reacted by irradiating with ultrasonic waves, it was cooled and collected in a storage tank.
The apparatus was the same as that used in Example 1, and the gap of the ultrasonic irradiation cell and the amplitude of the ultrasonic oscillator head were the same as in Example 1. The irradiation energy at this time was 600 W / ml. The flow rate for transporting the raw materials was 8.3 ml / sec.
The synthesized PtRu gave uniform particles with an average particle size of 4 nm.

以上に説明したとおり、本発明は、1種類以上の金属イオンや金属錯体、還元剤および分散剤を含む溶液を流通させ、超音波を照射することにより連続的に粒子径の揃った金属ナノ粒子を製造することが可能になる。   As described above, the present invention is a metal nanoparticle having a uniform particle diameter by circulating a solution containing one or more kinds of metal ions, metal complexes, a reducing agent and a dispersing agent and irradiating ultrasonic waves. Can be manufactured.

本発明で用いた実験装置の図である。It is a figure of the experimental apparatus used by this invention. 比較例1で得られたFePt金属粒子の電子顕微鏡写真である。(倍率50万倍)2 is an electron micrograph of FePt metal particles obtained in Comparative Example 1. (Magnification 500,000 times) 比較例2で得られたFePt金属粒子の電子顕微鏡写真である。(倍率50万倍)4 is an electron micrograph of FePt metal particles obtained in Comparative Example 2. (Magnification 500,000 times) 実施例1で得られたFePt金属粒子の電子顕微鏡写真である。(倍率50万倍)2 is an electron micrograph of FePt metal particles obtained in Example 1. FIG. (Magnification 500,000 times) プレカーサーの流動速度と合成FePt中のFeとPtの組成比を示すグラフである。速度比はPtプレカーサー速度/(Ptプレカーサー速度+Feプレカーサー速度)。It is a graph which shows the flow rate of a precursor, and the composition ratio of Fe and Pt in synthetic FePt. The speed ratio is Pt precursor speed / (Pt precursor speed + Fe precursor speed). 合成したFe0.6Pt0.4の室温におけるSQUID(2.4T)による磁化ヒステリシス曲線Magnetization hysteresis curve of synthesized Fe 0.6 Pt 0.4 by SQUID (2.4T) at room temperature 合成したFePt中のFeとPtの組成比と保磁力との関係を示すグラフである。xはFePt(100−x)で示されるFeの組成比It is a graph which shows the relationship between the composition ratio of Fe and Pt in the synthesized FePt, and the coercive force. x is the composition ratio of Fe represented by Fe x Pt (100-x) 実施例2(超音波照射あり)で連続合成されたPdナノ粒子のSEM写真。The SEM photograph of the Pd nanoparticle continuously synthesize | combined in Example 2 (with ultrasonic irradiation). 比較例3(超音波照射無し)で連続合成されたPdナノ粒子のSEM写真。The SEM photograph of the Pd nanoparticle continuously synthesized by the comparative example 3 (no ultrasonic irradiation).

符号の説明Explanation of symbols

1 プレカーサー調製槽
2 輸送ポンプ
3 ミキサー
4 超音波照射セル
5 滞留ゾーン
6 冷却ライン
7 貯蔵槽
1 Precursor preparation tank 2 Transport pump 3 Mixer 4 Ultrasonic irradiation cell 5 Residence zone 6 Cooling line 7 Storage tank

Claims (6)

液相法により金属塩からなる溶液を用いて金属ナノ粒子を合成する製造方法において、あらかじめプレカーサーを調製し、該プレカーサーを連続的に超音波照射セルに輸送して、還元剤の存在下で、超音波照射セルでの照射エネルギーが10〜1000W/mlの超音波を照射することにより金属ナノ粒子を合成することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法。 In the production method of synthesizing metal nanoparticles using a solution comprising a metal salt by a liquid phase method, a precursor is prepared in advance, the precursor is continuously transported to an ultrasonic irradiation cell, and in the presence of a reducing agent, A method for producing metal nanoparticles, comprising synthesizing metal nanoparticles by irradiating ultrasonic waves having an irradiation energy of 10 to 1000 W / ml in an ultrasonic irradiation cell. 液相法により2種以上の金属塩からなる溶液を用いて2種以上の金属からなる金属ナノ粒子を合成する製造方法において、あらかじめ2種以上の金属塩を含有するプレカーサーを調製し、該プレカーサーを連続的に超音波照射セルに輸送して、還元剤の存在下で、超音波照射セルでの照射エネルギーが10〜1000W/mlの超音波を照射することにより金属ナノ粒子を合成することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法。 In a production method for synthesizing metal nanoparticles comprising two or more metals using a solution comprising two or more metal salts by a liquid phase method, a precursor containing two or more metal salts is prepared in advance, and the precursor Is continuously transported to an ultrasonic irradiation cell, and in the presence of a reducing agent, the irradiation energy in the ultrasonic irradiation cell is irradiated with ultrasonic waves of 10 to 1000 W / ml to synthesize metal nanoparticles. A method for producing metal nanoparticles. 液相法により2種類以上の化合物からなる溶液を用いて2種以上の金属からなる金属ナノ粒子を合成する製造方法において、それぞれ単独では目的とするナノ粒子には反応しない2種類のプレカーサーを予め調製し、該各プレカーサーを連続的に超音波照射セルに輸送して混合するとともに、超音波照射セルでの照射エネルギーが10〜1000W/mlの超音波を照射することにより金属ナノ粒子を合成することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法。 In a production method for synthesizing metal nanoparticles composed of two or more metals using a solution composed of two or more compounds by a liquid phase method, two kinds of precursors that do not react with the target nanoparticles alone are previously prepared. Prepare and synthesize each metal precursor by continuously transporting and mixing each precursor to an ultrasonic irradiation cell and irradiating ultrasonic waves with an irradiation energy of 10 to 1000 W / ml in the ultrasonic irradiation cell. The manufacturing method of the metal nanoparticle characterized by the above-mentioned. 請求項1乃至3のいずれかに記載の金属ナノ粒子の製造方法において、超音波照射セルのギャップが0.1〜20mmの間であり、また、超音波発振器ヘッドの振幅が1〜50μmであることを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法。 The method for producing metal nanoparticles according to any one of claims 1 to 3, wherein the gap of the ultrasonic irradiation cell is between 0.1 and 20 mm, and the amplitude of the ultrasonic oscillator head is between 1 and 50 µm. The manufacturing method of the metal nanoparticle characterized by the above-mentioned. 請求項1乃至4のいずれかに記載の金属ナノ粒子の製造方法において、各プレカーサー液の温度を室温から300℃の温度範囲に制御することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法。 The method for producing metal nanoparticles according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature of each precursor liquid is controlled in a temperature range from room temperature to 300 ° C. 請求項3記載の金属ナノ粒子の製造方法において、各プレカーサー液の輸送ポンプの速度比を0.1〜9.9に制御することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法。
The method for producing metal nanoparticles according to claim 3, wherein the speed ratio of the transport pump for each precursor liquid is controlled to 0.1 to 9.9.
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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008163404A (en) * 2006-12-28 2008-07-17 Hoya Corp Alloy nanocrystal, method for producing alloy nanocrystal and fluid dispersion of alloy nanocrystal
JP2008221121A (en) * 2007-03-12 2008-09-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Cavitation reaction acceleration method and method of producing metallic nanoparticle using the same
JP2009097038A (en) * 2007-10-17 2009-05-07 Univ Waseda PRODUCTION METHOD OF FePt NANOPARTICLE
JP2009270128A (en) * 2008-04-30 2009-11-19 Osaka Prefecture Univ Method for producing gold nanorod
JP2010090443A (en) * 2008-10-08 2010-04-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Method for producing fine particle of copper alloy
JP2010137183A (en) * 2008-12-12 2010-06-24 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Method for manufacturing particle and conductive particle obtained from the same
WO2010079843A1 (en) * 2009-01-07 2010-07-15 独立行政法人産業技術総合研究所 Nanocrystal aggregate and method for producing the same
JP2010184162A (en) * 2009-02-10 2010-08-26 Hitachi Ltd Apparatus for producing particle
US8197717B2 (en) 2007-12-18 2012-06-12 Lg Chem, Ltd. Metal ink for ink-jet printing
JP2013503260A (en) * 2009-08-25 2013-01-31 カンブリオス テクノロジーズ コーポレイション Method for controlling the morphology of metal nanowires
JP2014084486A (en) * 2012-10-22 2014-05-12 Toyota Motor Corp Method for synthesizing particulates
JP2017171974A (en) * 2016-03-23 2017-09-28 株式会社豊田中央研究所 Polymer coated iron nickel alloy fine particle, manufacturing method therefor, composition for printing and magnetic body film using the same
CN107837770A (en) * 2017-12-08 2018-03-27 中国科学院大连化学物理研究所 A kind of production method of full-automatic single channel precipitation method continuous production nano-powder
JP2018141235A (en) * 2017-02-27 2018-09-13 国立大学法人京都大学 Method for producing solid-solution alloy particulate
CN109078592A (en) * 2018-09-25 2018-12-25 北京工业职业技术学院 Reactor tank is used in a kind of preparation of nano-sized magnesium hydroxide
KR20190023692A (en) * 2017-08-30 2019-03-08 한국과학기술연구원 A method for preparing solid electrolytes using a sonochemical process
KR101931663B1 (en) * 2017-09-07 2019-03-15 미프테크 씨오., 엘티디. Method for Manufacturing Filter Membrane for Inhibiting Microorganisms
JP2019148003A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 公立大学法人大阪市立大学 Automation method of manufacturing nano-silver particle
CN114160165A (en) * 2021-12-13 2022-03-11 中国矿业大学 High-entropy alloy/NiIn2S4Preparation method of composite photocatalyst

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56136904A (en) * 1980-03-31 1981-10-26 Toshiba Corp Production of platinum group particle
JP2004292948A (en) * 2003-03-05 2004-10-21 Fuji Photo Film Co Ltd Method for manufacturing magnetic particle, magnetic particle and magnetic recording medium
JP2005023417A (en) * 2003-07-04 2005-01-27 Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd Production method of ultra-fine copper powder
JP2005036316A (en) * 2003-06-23 2005-02-10 Mitsubishi Materials Corp Metal particulate and production method therefor
JP2005097642A (en) * 2003-09-22 2005-04-14 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Noble metal-metal oxide composite cluster

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56136904A (en) * 1980-03-31 1981-10-26 Toshiba Corp Production of platinum group particle
JP2004292948A (en) * 2003-03-05 2004-10-21 Fuji Photo Film Co Ltd Method for manufacturing magnetic particle, magnetic particle and magnetic recording medium
JP2005036316A (en) * 2003-06-23 2005-02-10 Mitsubishi Materials Corp Metal particulate and production method therefor
JP2005023417A (en) * 2003-07-04 2005-01-27 Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd Production method of ultra-fine copper powder
JP2005097642A (en) * 2003-09-22 2005-04-14 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Noble metal-metal oxide composite cluster

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008163404A (en) * 2006-12-28 2008-07-17 Hoya Corp Alloy nanocrystal, method for producing alloy nanocrystal and fluid dispersion of alloy nanocrystal
JP2008221121A (en) * 2007-03-12 2008-09-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Cavitation reaction acceleration method and method of producing metallic nanoparticle using the same
JP2009097038A (en) * 2007-10-17 2009-05-07 Univ Waseda PRODUCTION METHOD OF FePt NANOPARTICLE
US8197717B2 (en) 2007-12-18 2012-06-12 Lg Chem, Ltd. Metal ink for ink-jet printing
JP2009270128A (en) * 2008-04-30 2009-11-19 Osaka Prefecture Univ Method for producing gold nanorod
JP2010090443A (en) * 2008-10-08 2010-04-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Method for producing fine particle of copper alloy
JP2010137183A (en) * 2008-12-12 2010-06-24 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Method for manufacturing particle and conductive particle obtained from the same
WO2010079843A1 (en) * 2009-01-07 2010-07-15 独立行政法人産業技術総合研究所 Nanocrystal aggregate and method for producing the same
JP2010159177A (en) * 2009-01-07 2010-07-22 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Nanocrystal aggregate and method for producing the same
JP2010184162A (en) * 2009-02-10 2010-08-26 Hitachi Ltd Apparatus for producing particle
JP2013503260A (en) * 2009-08-25 2013-01-31 カンブリオス テクノロジーズ コーポレイション Method for controlling the morphology of metal nanowires
JP2014084486A (en) * 2012-10-22 2014-05-12 Toyota Motor Corp Method for synthesizing particulates
JP2017171974A (en) * 2016-03-23 2017-09-28 株式会社豊田中央研究所 Polymer coated iron nickel alloy fine particle, manufacturing method therefor, composition for printing and magnetic body film using the same
JP2018141235A (en) * 2017-02-27 2018-09-13 国立大学法人京都大学 Method for producing solid-solution alloy particulate
KR20190023692A (en) * 2017-08-30 2019-03-08 한국과학기술연구원 A method for preparing solid electrolytes using a sonochemical process
KR102006619B1 (en) * 2017-08-30 2019-08-02 한국과학기술연구원 A method for preparing solid electrolytes using a sonochemical process
KR101931663B1 (en) * 2017-09-07 2019-03-15 미프테크 씨오., 엘티디. Method for Manufacturing Filter Membrane for Inhibiting Microorganisms
CN107837770A (en) * 2017-12-08 2018-03-27 中国科学院大连化学物理研究所 A kind of production method of full-automatic single channel precipitation method continuous production nano-powder
JP2019148003A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 公立大学法人大阪市立大学 Automation method of manufacturing nano-silver particle
JP7018628B2 (en) 2018-02-28 2022-02-14 公立大学法人大阪 How to automate the production of nano-silver particles
CN109078592A (en) * 2018-09-25 2018-12-25 北京工业职业技术学院 Reactor tank is used in a kind of preparation of nano-sized magnesium hydroxide
CN114160165A (en) * 2021-12-13 2022-03-11 中国矿业大学 High-entropy alloy/NiIn2S4Preparation method of composite photocatalyst
CN114160165B (en) * 2021-12-13 2024-02-27 中国矿业大学 High-entropy alloy/NiIn 2 S 4 Preparation method of composite photocatalyst

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