JP2009127062A

JP2009127062A - 金属微粒子分散液およびその製造方法

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Publication number: JP2009127062A
Application number: JP2007300696A
Authority: JP
Inventors: N Nair Balagopal; Ｎ．ナイルバラゴパル; Sumuto Sago; 澄人左合
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: JP5210467B2

Abstract

【課題】金属微粒子の粒径分布が狭く且つ製造工程が簡単な金属微粒子分散液およびその製造方法を提供する。
【解決手段】常温で昇華する樟脳が塩化白金酸と共に有機溶媒中に分散させられ、その塩化白金酸が還元させられて白金微粒子が生成されると、樟脳はターピネオールと共に、塩化白金酸を還元する還元剤および還元して生成された白金微粒子を分散させる分散剤として好適に機能するので、凝集等が生ずることなくナノメートルオーダの微細且つ粒径分布の狭い白金微粒子が生成され、白金微粒子分散液が得られる。すなわち、単一ステップの簡単な製造工程で白金微粒子分散液が得られる。しかも、樟脳は常温で昇華することから、白金微粒子分散液中の有機物は全て低温で消失させられる。そのため、本実施例の白金微粒子分散液は、有機物を除去して白金膜を形成するに際して高温で処理する必要がない。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機溶媒中に金属微粒子が分散した分散液およびその製造方法に関する。

例えば、金属(合金を含む)微粒子は、光学材料、電子材料、感圧材料、磁性材料、非線形光電子材料、触媒材料、無機材料原料、インクの色材、ガラス着色剤、ワニスの添加剤等の様々な分野で用いられている(例えば、特許文献１〜４を参照。)。例えば、触媒材料としては白金微粒子やパラジウム微粒子、白金−パラジウム合金微粒子等が広く用いられている。また、インクの色材としては金、銀、白金、銅、アルミニウム等を用いることが提案されている。中でも、粒子の大きさがナノメートルオーダまで小さくされたナノ微粒子は、高活性であることから上記用途に特に好適である。

従来から、上記のような金属微粒子を製造する方法が種々提案されている。例えば、白金ナノ微粒子の製造方法としては、塩化白金酸(H₂PtCl₆)等の白金塩を水溶液中において高ｐＨ下でメタノール、エタノール、ホルムアルデヒドなどによって還元する方法が知られている(例えば、非特許文献１を参照。)。

ところで、上記のような金属微粒子は、一般に、有機溶媒中に分散させた分散液に調製して用いられる。そのため、上記のような合成方法では、金属微粒子を合成した後、濾過および乾燥処理を施し、所定の有機溶媒に分散させることが行われる。塩化物の還元により分散液を得るまでの工程の一例を図１に示す。このように、これらの合成方法では、金属微粉末分散液を得るための工程が多段階に亘ることから、工程が煩雑になって工業的に不利であると共に、合成に用いた有機溶剤が溶剤除去工程(８)において除去されて廃棄される点で環境上好ましくないところがある。なお、上記乾燥処理は、得られるナノ微粒子の平均粒径や粒径分布を決定づけるもので、これら平均粒径および粒径分布は、ナノ微粒子の凝集や低温焼結に影響を及ぼすことが知られている。

これに対して、単一ステップでナノ微粒子を合成する方法が種々提案されている。例えば、HAuCl₄溶液をテトラキスホスホニウム塩化物で還元し、トルエンのドデカンチオール溶液を添加してチオール表面被膜を形成する方法(例えば、非特許文献２を参照。)、クロロホルムおよびテトラクロロ金(III)酸水溶液中でヘキサデシルアニリン(ＨＤＡ)を含む二相混合物を強く攪拌することにより、そのテトラクロロ金(III)酸を還元してＨＤＡで被覆された金ナノ微粒子を合成する方法(例えば、非特許文献３を参照。)、PtCl₆ ^2-イオン水溶液をＨＤＡの存在下で還元して、同様にＨＤＡ被覆された白金ナノ微粒子を合成する方法(例えば、非特許文献４を参照。)等が挙げられる。図２に単一ステップによる合成工程の一例を示す。

また、更に他の金属微粒子の製造方法として、金属塩とアミンを溶媒中に溶解した溶液を還元して表面がアミンで保護された金属微粒子を形成し、チオールまたはチオール水溶液を添加して、アミンをチオールに置換して表面がチオールで保護された金属微粒子を得るものが挙げられる(例えば、特許文献１を参照。)。この合成方法によれば、チオール等の保護ポリマーの存在下で金属塩を還元する場合に、チオールが金属塩と反応して安定化することが抑制されるため、所望する超微粒子を得ることができる。

また、金属化合物および高分子分散剤を溶媒に溶解して、その金属化合物を化学的に或いは光照射によって還元することによって溶媒体に分散している金属微粒子を得るものがある(例えば、特許文献３を参照。)。

また、メチル基、エチル基、フェニル基等を有する２種以上の金属錯体および有機高分子を有機溶媒中に分散させ、水素と接触させて還元させることにより、合金微粒子を合成するものがある(例えば、特許文献４を参照)。
特開平１０−１９５５０５号公報特開２００３−２８２０７８号公報特開２００３−２９２８３６号公報特開２００４−０８４０４７号公報 Masala O., "Synthesis Routes for Large Volumes of Nanoparticles", Annu. Rev. Mater. Res., 2004, 34, p.41-81 Sarathy K.V., "Thiol-Derivatized Nanocrystalline Arrays of Gold, Silver, and Platinum", J. Phys. Chem.B, 1997, 101, p.9876-9880 Selvakannan PR. et al., "One-step synthesis of hydrophobized gold nanoparticles of controllable size by the reduction of aqueous chloroarateions by hexadecylanilline at the liquid-liquid interface", CHEM. COMMUN., 2002,p.1334-1335 Mandal S. et al., "A new method for the synthesis of hydrophobized, catalytically active Pt nanoparticles", CHEM. COMMUN., 2002, p.3002-3003

しかしながら、非特許文献２〜４に記載されている方法では、非特許文献１等に記載されている方法に比較して工程が簡単になっているものの、得られるナノ微粒子の粒径分布が、例えば平均粒径の１／２〜２倍程度まで広くなる問題があった。例えば、平均粒径が2(nm)程度の微粒子を合成すると、1〜4(nm)程度に粒径分布が広がるのである。しかも、トルエン、クロロホルム、アセトンのような有機溶媒が使用されているため、環境衛生上や安全性の面でも好ましくない問題があった。

また、前記特許文献１〜４等に記載されている金属微粒子分散液の調製方法では、(ａ)アルコールその他の溶媒が用いられているが最終的にスラリーを構成するベヒクルではないため処理の終わりに除去する必要がある、(ｂ)使用され且つ廃棄される溶媒が環境安全性および産業廃棄物の点から好ましくない、(ｃ)処理が直接的ではなく多段階である、(ｄ)硫黄その他の有害な元素が最終生成物であるスラリーに含まれる、(ｅ)最終生成物であるスラリーを作成する段階で溶媒を交換して乾燥および再分散処理が必要な場合には、そのスラリーの特性は、得られたナノ微粒子の特性を必ずしも反映しない、という問題があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、金属微粒子の粒径分布が狭く且つ製造工程が簡単な金属微粒子分散液、および、その製造方法を提供することにある。

斯かる目的を達成するため、第１発明の要旨とするところは、金属微粒子が所定の溶媒中に分散した金属微粒子分散液を製造する方法であって、(ａ)前記金属を含む金属塩と、界面活性作用およびその金属塩に対する還元作用を有し且つ150(℃)以下の温度で昇華する昇華性有機材料とを、所定の有機溶媒中に分散させる分散工程と、(ｂ)前記有機溶媒中で前記金属塩を還元して金属微粒子を生成させる還元工程とを、含むことにある。

また、前記目的を達成するための第２発明の金属微粒子分散液の要旨とするところは、金属微粒子と、界面活性作用およびその金属の塩に対する還元作用を有し且つ150(℃)以下の温度で昇華する昇華性有機材料とが所定の有機溶媒中に分散させられたことにある。

前記第１発明によれば、分散工程において、界面活性作用および還元作用を有し150(℃)以下の比較的低い温度で昇華する昇華性有機材料が金属塩と共に有機溶媒中に分散させられ、還元工程において、その金属塩がその昇華性有機材料の還元作用等によって還元させられて金属微粒子が生成されると、その昇華性有機材料は有機溶剤と共に、金属塩を還元する還元剤および還元して生成された金属微粒子を分散させる分散剤として好適に機能するので、凝集等が生ずることなく例えばナノメートルオーダの微細且つ粒径分布の狭い金属微粒子が生成され、金属微粒子分散液が得られる。すなわち、単一ステップの簡単な製造工程で金属微粒子分散液が得られる。

しかも、昇華性有機材料は、150(℃)程度の低温で昇華することから、金属微粒子分散液中の有機物は全て低温で消失させられる。そのため、前記第１発明の製造方法によって製造された金属微粒子分散液は、有機物を除去して金属膜を形成するに際して高温で処理する必要がない利点もある。

また、前記第２発明によれば、金属微粒子分散液は、有機溶媒中に金属微粒子と、界面活性作用および還元作用を有し150(℃)以下で昇華する昇華性有機材料が分散させられていることから、前記第１発明の製造方法により製造される金属微粒子分散液の場合と同様に、金属微粒子分散液中の有機物が低温で消失させられる。そのため、高温で処理することなく、有機物を除去して金属膜を形成できる。

上記のように低温で金属膜を形成し得る金属微粒子分散液は、高温を加えることが好ましくない種々の用途に好適に用いられる。例えば、フレキシブル基板等の有機化合物製基板上に金属膜を形成できる利点がある。

なお、第１、第２発明においては、昇華性有機材料を必須とする。低温で容易に除去できる材料としては、揮発性の高い溶剤も考えられるが、このような溶剤を用いた場合には、分散工程中や保管中に揮発して分散性や保存性が得られない。昇華性有機材料は、150(℃)以下で昇華する有機物であれば特に限定されないが、常温〜150(℃)の温度範囲で昇華するものが好ましく、常温で昇華するものが特に好ましい。このような昇華性有機材料としては、樟脳(合成樟脳を含む)、ナフタレン、パラジクロロベンゼン、無水マレイン酸等が挙げられる。この中でも特に樟脳が好ましい。

また、昇華性有機材料は、上述したように金属微粒子分散液の使用時に容易に除去できるものであるから、分散液中に多量に存在しても何ら不都合は無い。すなわち、前記金属塩全量を還元させるのに十分な量が用いられていれば足り、過剰に用いられていても差し支えない。但し、昇華性有機材料の量は、金属量に対してモル比で３０：１以下に留めることが好ましい。

ここで、好適には、前記第１発明の製造方法は、前記金属塩を還元するための所定の還元剤が前記還元工程において前記有機溶媒中に添加されるものである。このようにすれば、前記昇華性有機材料および有機溶剤に加えて還元剤が添加されることから、有機溶媒中の金属塩が一層容易に還元されて金属微粒子分散液が得られる。上記還元剤は金属塩の種類に応じて定められるもので、これを還元できる限りにおいて特に限定されない。例えば白金塩を還元する場合には、水素化硼素ナトリウム(NaBH₄)等が好適に用いられる。また、還元剤は、還元工程の開始段階で添加されても、その進行中に添加されても、或いは終期に添加されてもよい。

なお、前記金属塩は特に限定されないが、例えば、白金、ロジウム、金、パラジウム、ルテニウム、銀等の貴金属、或いはニッケル等の塩である。例えば、白金塩としては、塩化白金酸溶液、白金(IV)塩化物、白金(II)ヘキサフルオロアセチルアセトナト錯体、白金(II)アセチルアセトナト錯体、白金(II)臭化物、白金(II)ヨウ化物、白金(IV)硫化物、テトラクロロ白金(II)酸カリウム、テトラクロロ白金(II)酸アンモニウム、ヘキサクロロ白金(IV)酸ナトリウム６水和物等が挙げられるが、これらに限られず、一層複雑な塩も利用できる。また、他の金属塩についても、上記と同様に構成されるものを利用できる。

また、本発明は、上記の中でも、特に白金ナノ微粒子分散液の製造に好適に適用される。白金塩は、例えば、白金インゴットを王水等の適当な酸で溶解したものを用い得る。

また、前記有機溶媒は特に限定されず、ターピネオール、ローズマリーオイル等の植物油ベースの溶剤、ヘキサン等のパラフィン炭化水素、アセトン等のケトン、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等のグリコール溶剤が挙げられる。

また、好適には、前記分散工程は、前記金属塩の水溶液を、前記昇華性有機材料と前記有機溶媒との混合物中に加えるものである。すなわち、分散工程では適量の水が混合されることが好ましいが、この水の混合は、予め金属塩の水溶液を調製し、これを有機溶媒に分散させることで同時に成されることが好ましい。このようにすれば、金属塩の凝集を抑制して有機溶媒中に好適に分散させることが容易になる。金属塩の水溶液は、適当な液性、例えば酸性に調製されるが、これは、例えば前述したようにインゴットを酸で溶解するに際して水を混合することで容易に得ることができる。

また、好適には、前記分散工程において水が混合される場合において、前記金属微粒子分散液の製造方法は、分散工程および還元工程の後に、混合された水を除去する水除去工程を含むものである。金属微粒子分散液は、還元工程を終えた状態のまま保存することもでき、例えば、そのまま印刷して乾燥処理を施すことで金属膜を形成できる。しかしながら、上記のようにすれば、水を殆ど或いは全く含まない金属微粒子分散液を得ることができ、適当な有機化合物を添加してスラリーを調製できる。また、前記有機溶媒の揮発性が高い場合には、水を除去した分散液中の有機溶媒が昇華性有機材料と共に容易に失われるので金属微粒子を得ることができる。

なお、金属塩の水溶液が用いられ且つ還元剤が添加される場合には、その還元剤は水溶性のものが好ましい。このようにすれば、金属微粒子分散液が水溶液および溶剤等の２層に分離する場合には、還元剤が水溶液中に含まれることになるので、水溶液を除去して金属微粒子を回収する際に還元剤も同時に除去される。すなわち、不純物混入の原因になりにくい。また、２層に分離しない場合にも、水に溶解するものは濾過によって容易に金属微粒子と分離できる。

また、好適には、前記有機溶媒は水と相溶性の低いものが用いられる。このようにすれば、分散工程において攪拌した後に静置すると、有機溶媒と水とが層状に分離させられることから、その水だけを選択的に除去することが容易である。前述した有機溶媒は一般的に水との相溶性が低く好適である。なお、この観点から、アルコールを溶媒として用いる場合には、炭素原子数の多いものが好ましい。

なお、上記のように層状に分離する際に有機溶媒および水の何れが上層に位置するかは、例えば、溶媒濃度、アミン基を有する有機高分子の密度、有機高分子／金属の値等によって異なる。したがって、金属微粒子分散液の層形成状態に応じ、下層を回収し、或いは下層を捨てて上層を回収すればよい。

また、好適には、前記金属微粒子分散液は、平均粒径がナノメートルオーダ〜十数ナノメートルオーダの金属微粒子が有機溶媒中に分散させられたものである。本発明は、このような平均粒径が極めて微細な金属微粒子分散液の調製に好適に適用される。

なお、本発明の金属微粒子分散液は、前述したフレキシブル基板への金属膜形成に用いられる他、例えば、触媒、センサー、電気接点、その他の電子或いは光電子アプリケーション、医学およびバイオ医学アプリケーション等に好適に用いられる。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施例の白金ナノ粒子分散液の製造方法を説明するための工程図である。図３において、金属塩溶解工程１では、例えば耐酸性を有する適当な容器内で、例えば、塩化白金酸(H₂PtCl₆)等の白金塩を王水に溶解すると共に、これに適量の蒸留水を加える。

次いで、混合工程２においては、図４に構造式を示す樟脳(1,7,7-トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2-オン；C₁₀H₁₆O)を、ターピネオール等の有機溶媒に溶解して溶液を用意し、白金塩を溶解した溶液にこれを混合する。上記樟脳は、例えば、純度99.9(％)の合成樟脳であり、常温でも昇華し易い特性を有している。本実施例においては、樟脳が昇華性有機材料に相当し、樟脳をターピネオールに溶解した溶液は界面活性剤、還元剤および分散剤として機能する。

次いで、攪拌工程３では、混合液を適当な攪拌装置を用いて攪拌する。これにより、白金塩が有機溶媒中に分散され、樟脳の還元作用によって白金塩の還元が緩やかに進行する。

次いで、還元剤添加工程４では、上記の混合液に水素化硼素ナトリウム(NaBH₄)を添加し、還元・沈殿工程５では、混合液を更に撹拌する。これにより、白金塩が還元されてナノメートルオーダーの白金微粒子が生じ、白金微粒子が有機溶媒中に分散させられた白金微粒子分散液が得られる。次いで、撹拌を停止すると、生成した白金微粒子が沈殿する。白金分散液は、攪拌を停止して僅かな時間、例えば１〜２分だけ静置すると、白金微粒子を含む溶剤層と、水層の２層に分離する。上記の水素化硼素ナトリウムは白金塩の還元作用も有しており、これを添加することで還元が完了する。すなわち、水素化硼素ナトリウムは、樟脳をターピネオールに溶解した溶液の還元作用を補うものでもある。なお、上記の還元剤添加工程３では、水素化硼素ナトリウムに代えて他の還元剤を添加しても良い。なお、上記攪拌工程３〜還元・沈殿工程５は常温で実施される。

次いで、水分離工程６においては、上記のように２層に分離している白金分散液から水を除去する。この水の分離は、例えば、良く知られた分液漏斗等を用いて行えばよい。これにより、溶剤層のみを回収し、工程７に示されるように白金分散スラリーが得られる。この白金分散スラリーは、平均粒径が5(nm)以下、好適には3(nm)程度の白金ナノ粒子が有機溶媒に分散したものである。

なお、上記の水分離工程は必須のものではなく、用いた有機溶剤の種類や分散液の用途等に応じ、必要な場合に実施される。すなわち、攪拌工程３によって得られた２層状態の液のまま保存し、これをそのまま印刷に用いることもできる。また、上記のように水を除去して保存することもできる。なお、ヘキサンやアセトン等を溶剤として用いることもできるが、これらは容易に揮発するので、水を分離して白金微粒子を得る場合に用いることが好ましい。

また、分散液或いはスラリーの状態で有機基板等に印刷した場合には、例えば200(℃)以下の適当な温度で乾燥処理を施すことによって白金膜を形成することができる。ターピネオール、樟脳、および水素化硼素ナトリウムは、このような低温で容易に除去できるので、有機基板上に膜形成する場合にも、その有機基板を物性が変化するような高温に曝すことなく白金膜を得ることができる。このとき、分散液およびスラリーは白金微粒子が好適に分散させられた状態にあるので、欠陥の少ない良好な白金膜が得られる。

本実施例によれば、常温で昇華する樟脳が塩化白金酸と共に有機溶媒中に分散させられ、その塩化白金酸が還元させられて白金微粒子が生成されると、樟脳はターピネオールと共に、塩化白金酸を還元する還元剤および還元して生成された白金微粒子を分散させる分散剤として好適に機能するので、凝集等が生ずることなくナノメートルオーダの微細且つ粒径分布の狭い白金微粒子が生成され、白金微粒子分散液が得られる。すなわち、単一ステップの簡単な製造工程で白金微粒子分散液が得られる。

しかも、樟脳は常温で昇華することから、白金微粒子分散液中の有機物は全て低温で消失させられる。そのため、本実施例の白金微粒子分散液は、有機物を除去して白金膜を形成するに際して高温で処理する必要がない利点もある。すなわち、前述したように有機基板上に膜形成することができるので、例えばフレキシブルディスプレイ等を構成するためのフレキシブル基板に導体形成する場合に好適に用い得る。

また、本実施例によれば、ターピネオールおよび樟脳に加えて水素化硼素ナトリウムが添加されるので、塩化白金酸の還元を常温で完了させることができる。

以下、前記図３に従って白金微粒子分散液を製造する場合の更に具体的な実施例について説明する。先ず、混合工程２において、例えば、ヘキサンを15(g)とターピネオールを1.6(g)とを混合して溶剤を調製し、この混合溶剤中に樟脳を1.2(g)溶解する。

次いで、この溶液に別途用意した塩化白金酸水溶液を加え、撹拌工程３において、例えば室温で２０時間程度撹拌する。これにより、塩化白金酸が還元されて白金ナノ微粒子が生成され、白金微粒子分散液が得られる。次いで、この白金微粒子分散液に1(M)の水素化硼素ナトリウムを1.4(ml)加える。これにより、生成した白金ナノ微粒子が沈殿し、分散液が水層と沈殿層とに分離する。

次いで、上記の沈殿層を例えば遠心分離によって回収し、これを適当な溶剤中に分散させることで白金ナノスラリーが得られる。次いで、室温において、この白金ナノスラリーを有機基板上に薄く塗布し、乾燥させて溶剤を除去することにより、所謂キャスト法で薄膜を形成した。形成された薄膜は導電性を測定するために用いた。

また、別途、ガラス基板上にも同様にして薄膜を形成した。この薄膜は、ＸＲＤ解析に用いると共に、膜形成後の熱処理温度による導電性の変化を測定するために用いた。後者の測定に際しては、薄膜を共通の炉で目標温度の熱処理を施し、その目標温度で30分間保持した。

また、前記水分離工程５によって得られた白金ナノ微粒子をヘキサンに再分散させ、この分散液をカーボンフィルムで覆って透過型電子顕微鏡(ＴＥＭ)で分析した。

上記のＸＲＤ解析結果を図５に示す。図５に現れている(111)、(200)、(220)、(311)の各ピークは、何れも面心立方構造の結晶の場合に得られるものである。この解析結果によれば、得られた白金ナノ微粒子は全て結晶化しており、ピークの幅寸法から算出される結晶の平均寸法は9.8(nm)程度である。但し、この値は、後述するＴＥＭ観察結果に照らしてみると、実際の値よりも大きめの値であるものと考えられ、参考値として扱う。

また、図６、図７にＴＥＭ写真の一例を示す。これらは、互いに異なる試料を分析したものであるが、何れも前記図３の工程に従って同様な条件で作製した白金ナノ微粒子分散液である。何れも5(nm)以下、例えば2〜4(nm)程度の大きさのナノ微粒子が認められる。なお、同時にエネルギー分散形Ｘ線分光分析(ＥＤＳ分析)を行ったところ、ナノ微粒子中にNa、O、Cl等の不純物は認められず、前記図５に示すＸＲＤ解析結果を確かめることができた。

また、前記薄膜の導電性の測定は、室温において４端子法で行った。薄膜形成直後の抵抗値は1(mΩ・cm)程度以下の値であった。また、別途、400(℃)までの温度範囲で熱処理を施して熱処理後の導電性を測定したところ、以下の結果が得られた。室温における抵抗値がやや大きいが試料のばらつきに起因するものであると考えられる。この結果によれば、熱処理を施すことによる有意な導電性の変化は認められない。
室温：1.3(mΩ・cm)
150(℃)：0.9(mΩ・cm)
300(℃)：0.8(mΩ・cm)
400(℃)：0.8(mΩ・cm)

なお、有機基板の上に前記スラリーを塗布し、室温にて真空乾燥を施して抵抗値を測定したところ、0.8(mΩ・cm)の値が得られた。すなわち、ガラス基板上に膜形成した場合と同等の値が得られた。

15(g)のヘキサンと1.6(g)のターピネオールとを混合した溶媒に1.5(g)の樟脳を溶解し、この混合液に塩化白金酸水溶液を加え、室温にて8時間撹拌した。これにより、塩化白金酸が還元された白金微粒子が生成された。この混合物に1(M)の水素化硼素ナトリウムを1.53(ml)加え、白金ナノ粒子を沈殿させた。沈殿した白金ナノ粒子を遠心分離法によって回収し、別途用意した溶剤に再分散して白金ナノスラリーを得た。この白金ナノスラリーから薄膜を作製し、光学顕微鏡で観察した。得られた膜は、多孔質ではあるが良好な連続膜となっていた。

この実施例では、樟脳の添加量が実施例１に比較して多いため、短い撹拌時間で還元を行うことができる。なお、水素化硼素ナトリウムの量が実施例１に比較して多いのは、樟脳の添加量を多くしたことに対応したものである。このように、撹拌時間や水素化硼素ナトリウムの添加量は、昇華性有機材料である樟脳の量に応じて適宜定めればよい。

上記の実施例においては、ヘキサンとターピネオールとの混合液が溶剤として用いられていたが、ヘキサン、アセトンや、アセトンとヘキサンとの混合液を用いることもできる。ヘキサンを用いる場合には、例えば、15(g)のヘキサンに3.85(g)の樟脳を溶解する。この溶液に塩化白金酸水溶液を加え、室温で例えば１９時間撹拌する。この混合物に1(M)の水素化硼素ナトリウムを1(ml)加えて３時間撹拌すると、白金ナノ粒子の沈殿が得られる。このようにして得られた白金ナノスラリーを用いて作製した膜も良好な導電性を示した。

アセトンを用いる場合には、例えば、15(g)のアセトンに4.14(g)の樟脳を溶解する。この溶液に塩化白金酸水溶液を加え、室温で例えば１９時間撹拌する。この混合物に1(M)の水素化硼素ナトリウムを1(ml)加えて３時間撹拌すると、白金ナノ粒子の沈殿が得られる。このとき、アセトンは水との相溶性が高いことから、この調合例ではスラリーは２層に分離しない。凝集は全く認められず、ペトリ皿上で高品質の膜を得ることができた。

ヘキサンとアセトンの混合液を用いる場合には、例えば、10.1(g)のヘキサンと10.1(g)のアセトンとを混合した溶媒を用意し、これに3.38(g)の樟脳を溶解する。この溶液に塩化白金酸水溶液を加え、室温で例えば１８．５時間撹拌する。この混合物に1(M)の水素化硼素ナトリウムを1(ml)加えて３時間撹拌すると、白金ナノ粒子の沈殿が得られる。このようにして得られた白金ナノスラリーを用いて作製した膜も良好な導電性を示した。

なお、キャスト法などによる膜形成では、一般に、膜を形成する基板の表面状態の影響を受ける。そこで、ＰＴＦＥ製ペトリ皿と超撥水層を設けたガラス基板とにそれぞれ膜を形成してこの影響を検証した。溶剤は何れもアセトンを用いた。何れも高品質の膜を形成することができた。

アセトン21(g)に樟脳2.03(g)を溶解し、この溶液に塩化白金酸水溶液を加えて、室温にて２２時間撹拌した。この混合物にヒドラジン一水和物(NH₂NH₂・H₂O)を10(ml)添加し、３時間撹拌して白金ナノ微粒子を沈殿させた。このようにして得られた白金ナノスラリーを用いることにより、ガラス製ペトリ皿上に高品質の膜を形成することができた。形成された膜の抵抗値を４端子法で測定したところ、10(mΩ・cm)の値が得られた。このように、水素化硼素ナトリウムに代えてヒドラジン一水和物等の他の還元剤を用いても、良好な膜を得ることができる。

アセトン22(g)にナフタレン1.36(g)を溶解し、この溶液に塩化白金酸水溶液を加えて、室温にて２２時間撹拌した。この混合物に1(M)の水素化硼素ナトリウムを1.36(ml)添加し、３時間撹拌して白金ナノ微粒子を沈殿させた。この白金ナノ微粒子を他の溶剤中に再分散し、ガラス製ペトリ皿上に膜形成したところ、高品質の膜を得ることができた。このように、ナフタレン等の他の昇華性有機材料を用いても、樟脳を用いた場合と同様に白金ナノ微粒子を得ることができ、延いては良好な膜を形成することができる。

ヘキサン15(g)とターピネオール1.6(g)とを混合した溶剤を用意し、これに樟脳を1.5(g)溶解する。この溶液に硝酸銀(AgNO₃)水溶液を加え、室温で８時間撹拌した。この混合物に、銀ナノ粒子を沈殿させるために1(M)の水素化硼素ナトリウムを1.9(ml)添加した。このスラリーを適当な基板上に塗布し、60(℃)で乾燥して銀ナノ粒子の膜を得た。形成された膜の抵抗値は10(mΩ・cm)以下で高い導電性を有することが確かめられた。また、形成された膜のＸＲＤ分析を行ったところ、銀ナノ粒子は全て結晶化していることが確かめられた。得られた銀ナノ粒子の粒径は、ＸＲＤチャートから求めた値で10〜20(nm)で、十分に狭い粒径分布であった。なお、この算出した粒径は、白金ナノ粒子の場合と同様に実際の粒径よりも大きい値になっているものと考えられる。

このように、ナノ粒子分散液を構成する金属は白金に限られず、銀であってもよく、更には、これら以外の他の金属や合金でも良いのである。

以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。

従来の金属微粒子分散液の調製方法の一例を説明する工程図である。従来の金属微粒子分散液の調製方法の他の例を説明する工程図である。本発明の金属微粒子分散液の調製方法の一例を説明する工程図である。図３の製造工程において用いられる昇華性有機材料の一例の樟脳の構造式を示す図である。図３の製造工程で作製した白金ナノ微粒子のＸＲＤチャートである。図３の製造工程で作製した白金ナノ微粒子の透過型電子顕微鏡写真を示す図である。図３の製造工程で作製した白金ナノ微粒子の透過型電子顕微鏡写真を示す図である。

Claims

金属微粒子が所定の溶媒中に分散した金属微粒子分散液を製造する方法であって、
前記金属を含む金属塩と、界面活性作用およびその金属塩に対する還元作用を有し且つ150(℃)以下の温度で昇華する昇華性有機材料とを、所定の有機溶媒中に分散させる分散工程と、
前記有機溶媒中で前記金属塩を還元して金属微粒子を生成させる還元工程と
を、含むことを特徴とする金属微粒子分散液の製造方法。
前記金属塩を還元するための所定の還元剤が前記還元工程において前記有機溶媒中に添加されるものである請求項１の金属微粒子分散液の製造方法。
金属微粒子と、界面活性作用およびその金属の塩に対する還元作用を有し且つ150(℃)以下の温度で昇華する昇華性有機材料とが所定の有機溶媒中に分散させられたことを特徴とする金属微粒子分散液。