JP2010116626A - Method for synthesizing metal nanoparticle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属塩水溶液より金属ナノ粒子を合成する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for synthesizing metal nanoparticles from an aqueous metal salt solution.
従来、粒径が数nm程度の金属ナノ粒子はその融点がバルクのものと劇的に異なるため、低温度焼成によって使用可能な導電性ペーストなどとしての応用が期待されている。そして、このような金属ナノ粒子を製造するために、従来では、溶媒中で金属を還元する方法が知られている。そして、目的の金属ナノ粒子を均一な分散液として調製するには、原料の金属塩(金属化合物)もその液(溶媒)に溶解するものを用いる必要があるといわれており、そのために従来ではその原料が限られてきた。例えば、銀のナノ粒子を得る場合、水系溶媒においては、硝酸銀や過塩素酸銀、また、有機溶媒では、銀錯体などの可溶性化合物が専ら用いられてきた。 Conventionally, metal nanoparticles having a particle size of several nanometers are dramatically different in melting point from those of bulk, and therefore are expected to be applied as conductive pastes that can be used by low-temperature firing. And in order to manufacture such a metal nanoparticle, the method of reducing a metal in a solvent conventionally is known. And, in order to prepare the target metal nanoparticles as a uniform dispersion, it is said that it is necessary to use a raw material metal salt (metal compound) that is soluble in the liquid (solvent). The raw materials have been limited. For example, when silver nanoparticles are obtained, silver nitrate and silver perchlorate have been used exclusively in aqueous solvents, and soluble compounds such as silver complexes have been exclusively used in organic solvents.
しかし、銀の原料としては、ハロゲン化銀が写真原料としてすでに大量に生産されている観点から容易に入手でき、固体として管理も容易であるが、このような難溶性の銀の塩から銀ナノ粒子を製造することができれば好ましい。この観点から、溶媒中で銀の塩を還元することにより銀ナノ粒子を製造する方法であって、銀の塩としてハロゲン化銀を用い、原料となる銀の塩の保護剤として、その溶媒に溶解し銀に配位性の金属配位性化合物を保護材として用い、その化合物から成る保護剤の存在下に還元を行なう方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。これは、特定の保護剤を用いることにより、ハロゲン化銀のような難溶性の銀の塩も溶媒中で効果的に還元されナノ粒子を生成し得ることが見出されたことによるものであり、この方法によれば難溶性の銀の塩から銀ナノ粒子を製造することができるとされている。 However, as a raw material for silver, silver halide can be easily obtained from the viewpoint that it is already produced in large quantities as a photographic raw material, and it is easy to manage as a solid. It is preferable if the particles can be produced. From this point of view, it is a method for producing silver nanoparticles by reducing a silver salt in a solvent, using silver halide as the silver salt, and as a protective agent for the silver salt as a raw material, There has been proposed a method in which a metal coordination compound that dissolves and coordinates to silver is used as a protective material, and reduction is performed in the presence of a protective agent comprising the compound (see, for example, Patent Document 1). This is because it was found that by using a specific protective agent, a poorly soluble silver salt such as silver halide can be effectively reduced in a solvent to form nanoparticles. According to this method, it is said that silver nanoparticles can be produced from a hardly soluble silver salt.
しかし、上記従来の銀の塩としてハロゲン化銀を用いた金属ナノ粒子の製造方法では、原料となるハロゲン化銀が腐食の原因となるハロゲンを含み、硫黄を原料の一部として使用しているため、この製造方法で得られた銀が分散した分散液をペースト等として電子機器配線として使用した場合に、未だ解決すべき長期安定性に欠けるという課題が残存していた。特に、銀ナノ粒子の保護剤としてチオール系の化合物を使用しているため、焼成後も配線中に硫黄が残留することも予想される。また、上記発明では、反応溶媒に有機溶媒であるエタノールを用いることから環境面や安全面に課題があると考えられる。 However, in the conventional method for producing metal nanoparticles using silver halide as the silver salt, the silver halide used as a raw material contains halogen causing corrosion, and sulfur is used as a part of the raw material. For this reason, when the dispersion liquid in which silver obtained by this production method is dispersed is used as an electronic device wiring as a paste or the like, there still remains a problem of lacking long-term stability to be solved. In particular, since a thiol-based compound is used as a protective agent for silver nanoparticles, it is expected that sulfur will remain in the wiring even after firing. Moreover, in the said invention, since ethanol which is an organic solvent is used for a reaction solvent, it is thought that there exists a subject in an environmental aspect or safety | security.
本発明の目的は、腐食性材料を含まずに環境面や安全面に考慮しつつ難溶性の金属塩から金属ナノ粒子を合成し、導電材料として用いるのに好適な金属ナノ粒子を合成し得る金属ナノ粒子の合成方法を提供することにある。 An object of the present invention is to synthesize metal nanoparticles from a hardly soluble metal salt without considering corrosive materials and considering environmental and safety aspects, and synthesize metal nanoparticles suitable for use as a conductive material. The object is to provide a method for synthesizing metal nanoparticles.
本発明の第1の観点は、図1に示すように、カルボン酸金属塩水溶液15を調製する工程と、このカルボン酸金属塩水溶液15にこの水溶液15に含まれるカルボン酸と同種のカルボン酸13を混合して第1カルボン酸塩懸濁液17を調製する工程と、この第1カルボン酸塩懸濁液17にカルボン酸金属塩水溶液15に含まれる金属と同種の金属を含む金属塩水溶液14を混合して第2カルボン酸塩懸濁液19を調製する工程と、この第2カルボン酸塩懸濁液19に還元剤水溶液20を混合して加熱反応させることにより金属ナノ粒子を合成する工程とを含む金属ナノ粒子の合成方法である。
As shown in FIG. 1, the first aspect of the present invention is a step of preparing a carboxylic acid metal salt
この第1の観点の金属ナノ粒子の合成方法では、原料として、原料金属以外は、全てC,H,N,Oの元素で構成されており、腐食性の物質を含まない。このため、難溶性の金属塩から金属ナノ粒子を合成するにもかかわらず、導電材料として用いるのに好適な腐食性材料を含まない金属ナノ粒子を得ることができる。そして、この方法により合成した金属ナノ粒子は低温での焼結が可能であり、例えば銀ナノ粒子の場合、10-6[Ω・cm]オーダーの体積抵抗率を持つ電極や、銀の特徴である高い反射率を持つ導電性の反射膜を低温で形成することが可能となる。 In the method for synthesizing metal nanoparticles according to the first aspect, all of the materials other than the raw material metal are composed of C, H, N, and O elements and do not include corrosive substances. For this reason, although metal nanoparticles are synthesized from a hardly soluble metal salt, metal nanoparticles that do not contain corrosive materials suitable for use as a conductive material can be obtained. The metal nanoparticles synthesized by this method can be sintered at a low temperature. For example, in the case of silver nanoparticles, an electrode having a volume resistivity of the order of 10 −6 [Ω · cm] It becomes possible to form a conductive reflective film having a certain high reflectance at a low temperature.
本発明の第2の観点は、第1の観点に基づく発明であって、更に還元剤水溶液20を25〜95℃の温度範囲で攪拌することにより混合して第2カルボン酸塩懸濁液19と反応させ、得られた反応液を固液分離し、分離された固形分に水と溶媒を加えて金属ナノ粒子分散液21を得ることを特徴とする。
The second aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, and is further mixed by stirring the reducing agent
本発明の第3の観点は、第1又は第2の観点に基づく発明であって、更に金属塩水溶液14に含まれる金属元素が銀を75質量%以上含むことを特徴とする。
A third aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect, wherein the metal element contained in the aqueous
本発明の第4の観点は、第3の観点に基づく発明であって、更に金属塩水溶液14に含まれる金属元素が銀と、銀以外の金、白金、銅、鉄、亜鉛、スズ、パラジウム及びルテニウムからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属を含むことを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is an invention based on the third aspect, wherein the metal element contained in the aqueous
本発明の第5の観点は、第1又は第2の観点に基づく発明であって、更に還元剤水溶液20に含まれる還元剤がヒドラジン、アスコルビン酸、シュウ酸、ギ酸及びこれらの塩類からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物であることを特徴とする。
The fifth aspect of the present invention is the invention based on the first or second aspect, wherein the reducing agent contained in the reducing agent
本発明の第6の観点は、第1又は第2の観点に基づく発明であって、更に還元剤水溶液20に含まれる還元剤が水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム及びグルコースからなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物であることを特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the invention based on the first or second aspect, wherein the reducing agent contained in the reducing agent
本発明の第7の観点は、第1の観点に基づく発明であって、更にカルボン酸13がグリコール酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、コハク酸及び酒石酸からなる群より選ばれた1種又は2種以上からなることを特徴とする。
A seventh aspect of the present invention is the invention based on the first aspect, wherein the
本発明の第8の観点は、第1ないし第7の観点の合成方法により得られた金属ナノ粒子分散液21を金属膜製造用組成物として基材上に湿式塗工法で塗工し、焼成して金属膜を形成する工程とを含む金属膜の製造方法である。
According to an eighth aspect of the present invention, the metal
本発明の第1の観点の金属ナノ粒子の合成方法では、カルボン酸金属塩水溶液に更にカルボン酸を混合した後金属塩水溶液を混合し、そこに還元剤水溶液を混合して反応させるので、原料の金属以外は、全てC,H,N,Oの元素で構成されており、腐食性の物質を含まない。このため、環境面や安全面に考慮しつつ、難溶性の金属塩から金属ナノ粒子を合成するにもかかわらず、導電材料として用いるのに好適な腐食性材料を含まない金属ナノ粒子を得ることができる。 In the method for synthesizing metal nanoparticles according to the first aspect of the present invention, the carboxylic acid is further mixed with the carboxylic acid metal salt aqueous solution, then the metal salt aqueous solution is mixed, and then the reducing agent aqueous solution is mixed and reacted therewith. Except for these metals, they are all composed of C, H, N, and O elements and do not contain corrosive substances. For this reason, it is possible to obtain metal nanoparticles that do not contain corrosive materials suitable for use as conductive materials, even though they are synthesized from poorly soluble metal salts, taking into consideration environmental and safety aspects. Can do.
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
A.金属ナノ粒子の合成方法
図1に示すように、本発明における合成方法は、カルボン酸金属塩水溶液15にカルボン酸13を混合して第1カルボン酸塩懸濁液17を調製する工程を含む。この実施の形態ではそのカルボン酸金属塩水溶液15がカルボン酸金属塩11を塩基性水溶液又は酸性水溶液12に混合してこの水溶液に溶解することにより調製される場合(以下、「第1の調製」という。)と、カルボン酸13を金属塩水溶液14に混合溶解した後、この溶液に塩基性水溶液又は酸性水溶液12を混合してpH調整することにより調製される場合(以下、「第2の調製」という。)について述べる。
Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
A. As shown in FIG. 1, the synthesis method of the present invention includes a step of preparing a
<第1混合工程であるカルボン酸金属塩水溶液の調製工程>
(1) 第1の調製
この調製のために用いられるカルボン酸金属塩11は粉末である。このカルボン酸金属塩11に含まれるカルボン酸は、グリコール酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸、フマル酸、コハク酸、酒石酸などのカルボン酸及びこれらの塩類からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物である。カルボン酸を上記に限定するのは、金属ナノ粒子の表面を修飾する保護材として良好に機能するからである。また、チオール等のように腐食性物質を含まないからである。更に、これらを、ナトリウム、銅、アンモニアなどの塩とすることことにより、合成時のpHを塩基側へ設定できるからである。カルボン酸金属塩11は、例示すれば、クエン酸銀、酢酸銀、酢酸銅、酢酸ルテニウム、酢酸金、マレイン酸スズ、酒石酸亜鉛、酒石酸銅などである。そして金属塩は銀を含むものが好ましい。金属塩に含まれる金属元素全体の質量を100%としたとき、その銀は75質量%以上を占めることが好ましい。銀は100質量%であってもよい。銀以外の金属を含む場合には、銀以外の元素として、金、白金、銅、鉄、亜鉛、スズ、パラジウム及びルテニウムより選ばれた1種又は2種以上の金属が挙げられる。銀と銀以外の金属を含むことにより、異なる金属ナノ粒子同士の混合物、合金、若しくは一方の元素の中心部に他方が外殻を形成するいわゆるコアーシェル構造をとることができ、この場合には、反射率、体積抵抗率を制御する効果が得られる。
<Preparation process of carboxylic acid metal salt aqueous solution which is the first mixing process>
(1) First Preparation The carboxylic acid metal salt 11 used for this preparation is a powder. The carboxylic acid contained in this carboxylic acid metal salt 11 is selected from the group consisting of carboxylic acids such as glycolic acid, citric acid, acetic acid, malic acid, maleic acid, malonic acid, fumaric acid, succinic acid, tartaric acid, and salts thereof. Or one or more compounds. The reason why the carboxylic acid is limited to the above is that it functions well as a protective material for modifying the surface of the metal nanoparticles. Moreover, it is because a corrosive substance like thiol etc. is not included. Furthermore, it is because the pH at the time of synthesis | combination can be set to the base side by making these into salts, such as sodium, copper, and ammonia. Examples of the carboxylic acid metal salt 11 include silver citrate, silver acetate, copper acetate, ruthenium acetate, gold acetate, tin maleate, zinc tartrate, and copper tartrate. The metal salt preferably contains silver. When the mass of the whole metal element contained in the metal salt is 100%, the silver preferably occupies 75% by mass or more. Silver may be 100% by weight. When a metal other than silver is included, the element other than silver includes one or more metals selected from gold, platinum, copper, iron, zinc, tin, palladium, and ruthenium. By including silver and a metal other than silver, a mixture of different metal nanoparticles, an alloy, or a so-called core-shell structure in which the other forms an outer shell at the center of one element, in this case, The effect of controlling the reflectance and volume resistivity can be obtained.
またこの調製のために用いられる塩基性水溶液又は酸性水溶液は取扱いを容易にするため1〜5Mの濃度範囲にあることが好ましい。塩基性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水などが挙げられる。酸性水溶液としては、硝酸、塩酸、酢酸などが挙げられる。カルボン酸金属塩11を塩基性水溶液又は酸性水溶液12に混合する第1混合はカルボン酸金属塩が完全に溶解する割合で25〜50℃で行われる。
(2) 第2の調製
この調製のために用いられるカルボン酸13は第1の調製で述べたカルボン酸金属塩に含まれるカルボン酸と同じである。また金属塩水溶液14は金属塩を室温で脱イオン水に溶解し調製される。この金属塩を例示すれば、硝酸白金、塩化白金、硝酸銀、硝酸亜鉛、酢酸銀、硫化銀などである。この金属塩に含まれる金属は、第1の調製で述べた金属と同じである。更にこの調製のために用いられる塩基性水溶液又は酸性水溶液は第1の調製で述べたものと同じである。粉末状のカルボン酸13を金属塩水溶液14に添加混合し撹拌すると、混合液中で金属イオンがカルボン酸金属塩を形成する。混合する割合は、カルボン酸1当量に対して、金属塩水溶液に含まれる金属元素がカルボン酸と塩化物を構成する化学当量と同量となる割合か、もしくはその1〜2割倍量となる割合が好ましい。下限値未満では、カルボン酸金属塩の生成が不十分となり収率の低下を招く。上限値を越えると、生成されるナノ粒子の大きさが不揃いになる。またカルボン酸を金属塩水溶液に混合し攪拌する作業は大気圧下において25〜95℃の温度範囲にて行うことが好ましく、30〜50℃の温度範囲で行うことが更に好ましい。カルボン酸13を金属塩水溶液14に添加混合して溶解した後、この溶液に塩基性水溶液又は酸性水溶液12を混合する第2混合は、上記溶液を塩基性水溶液又は酸性水溶液12により溶液のpHを7〜9に調整して、溶液中に析出したカルボン酸金属塩を溶解するために行われる。
The basic aqueous solution or acidic aqueous solution used for this preparation is preferably in the concentration range of 1 to 5M in order to facilitate handling. Examples of the basic aqueous solution include an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, and aqueous ammonia. Examples of the acidic aqueous solution include nitric acid, hydrochloric acid, and acetic acid. The 1st mixing which mixes carboxylic acid metal salt 11 with basic aqueous solution or acidic
(2) Second Preparation The
第1の調製方法は、第2の調製方法と比べて工程数が少なく、簡便である利点がある。一方、第2の調製方法は、高価なカルボン酸金属塩を出発原料として用いないため、安価である利点がある。 The first preparation method has the advantage of being simple and having fewer steps than the second preparation method. On the other hand, since the second preparation method does not use an expensive metal carboxylate as a starting material, there is an advantage that it is inexpensive.
<第2混合工程>
この工程では、第1混合工程において得られたカルボン酸金属塩水溶液15に、その水溶液に含まれるカルボン酸と同種のカルボン酸、即ち上記第2の調製で用いたカルボン酸13を混合して第1カルボン酸塩懸濁液17を調製する。カルボン酸金属塩水溶液15にカルボン酸を混合するとカルボン酸金属塩水溶液15中の金属塩の溶解度が低下し、水溶液中にカルボン酸塩の大半が析出する。この混合は、カルボン酸金属塩水溶液15にカルボン酸13を添加しつつ撹拌することにより行われる。添加する割合は、カルボン酸金属塩水溶液15に含まれるカルボン酸1当量に対して、カルボン酸金属塩水溶液に含まれる金属元素が0.2〜5当量となることが好ましい。下限値未満では、カルボン酸金属塩の生成が不十分となり収率の低下を招く。上限値を越えると、反応系内のpHが下がることにより合成時のpHを塩基側に調整する際に大量のpH調整液が必要となる不具合を生じる。またカルボン酸金属塩水溶液15にカルボン酸13を添加し攪拌する作業は大気圧下において25〜95℃の温度範囲にて行うことが好ましく、30〜50℃の温度範囲で行うことが更に好ましい。
<Second mixing step>
In this step, the carboxylic acid metal salt
<第3混合工程>
この工程では、第2混合工程において得られた第1カルボン酸塩懸濁液17にカルボン酸金属塩水溶液15に含まれる金属と同種の金属を含む金属塩水溶液、即ち上記第2の調製で用いた金属塩水溶液14を混合して第2カルボン酸塩懸濁液19を調製する。この混合は、第1カルボン酸塩懸濁液17に金属塩水溶液14を滴下しつつ撹拌することにより行われる。滴下する割合は、第1カルボン酸塩懸濁液17に含まれる金属1当量に対して、金属塩水溶液14に含まれる金属元素が0.6〜2当量となる割合が好ましい。下限値未満では、カルボン酸金属塩が十分に生成しないため収率の低下を招く不具合を生じ、上限値を越えると、粒径の不揃いなナノ粒子が生成し比抵抗が高まる不具合を生じる。また、第1カルボン酸塩懸濁液17に金属塩水溶液を滴下し攪拌する作業は大気圧下において25〜95℃の温度範囲にて行うことが好ましく、30〜50℃の温度範囲で行うことが更に好ましい。
<Third mixing step>
In this step, the
<第4混合工程>
この工程では、上記第3混合工程において得られた第2カルボン酸塩懸濁液19に還元剤水溶液20を滴下しつつ撹拌して、懸濁液19中に析出したカルボン酸金属塩が還元されて金属ナノ粒子が生成する。ここで、還元剤水溶液20は溶媒である水に還元剤を溶解させることにより調製される。好ましくは還元剤水溶液は還元剤を脱イオン水に溶解し室温で調製される。ここで溶解させる還元剤は、ヒドラジン、アスコルビン酸、シュウ酸、ギ酸及びこれらの塩類からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物又は水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム及びグルコースからなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物であることが好ましい。これにより腐食性物質を含まず、製品であるペースト内に残留しても、焼成によって容易に分解することが可能という効果が得られる。
<4th mixing process>
In this process, the reducing agent
この第4混合工程では、第2カルボン酸塩懸濁液19に還元剤水溶液20を滴下しつつ撹拌することで、第2カルボン酸塩懸濁液19中に析出したカルボン酸金属塩が還元されて金属ナノ粒子が生成する。滴下する割合は、第2カルボン酸塩懸濁液19に含まれる金属1当量に対して、還元剤水溶液20に含まれる還元剤が0.4〜1.5当量となる割合が好ましい。下限値未満では、収率が低下する不具合を生じ、上限値を越えると、生成するナノ粒子の粒径が増大して比抵抗が高くなる不具合を生じる。また、第2カルボン酸塩懸濁液19に還元剤水溶液20を滴下し攪拌する作業は大気圧下において25〜60℃、好ましくは30〜50℃の温度範囲にて行われる。この温度範囲で攪拌すると、生成した粒子の平均粒径を30nm以下とすることができ、得られた金属ナノ粒子を使用した分散液を電極形成用組成物として用いて成膜した際に、低温で低い体積抵抗率を達成することができる。また、第2カルボン酸塩懸濁液19に対する還元剤水溶液20の滴下は、10分以内にて行うことが好ましい。滴下時間が上限値を越えると、生成するナノ粒子の粒径が増大して比抵抗が増大する不具合を生じる。
In the fourth mixing step, the metal carboxylate precipitated in the
還元後の金属ナノ粒子を含む反応液から、各種の分離手法を用いて余剰の塩類を除くことで、分散安定性を増すことができる。余剰の塩類の分離手法としては、遠心分離や、限外ろ過、又はイオン交換膜や、イオン交換樹脂などが挙げられる。そして、この金属ナノ粒子を塗布した後、焼成することで得られる電極の体積抵抗率は、一般に余剰の塩類を除くほど、バルクの金属の値に近づく傾向を示すことになる。 Dispersion stability can be increased by removing excess salts from the reaction solution containing the metal nanoparticles after reduction using various separation techniques. Examples of the method for separating excess salts include centrifugation, ultrafiltration, ion exchange membranes, ion exchange resins, and the like. And after apply | coating this metal nanoparticle, the volume resistivity of the electrode obtained by baking generally tends to approach the value of a bulk metal, so that excess salts are removed.
このような工程からなる本発明の金属ナノ粒子の合成方法では、難溶性の金属塩から金属ナノ粒子を合成することができる。そして、本発明では、原料として、原料金属とカルボン酸等に塩を形成させるのに用いたり、塩基性水溶液の塩基化合物となるナトリウム、カルシウム等、還元剤としてホウ素化水素ナトリウム等を用いる場合に含まれるホウ素以外は、全てC,H,N,Oの元素で構成されており、腐食性の物質を含まない。このため、腐食性材料を含まずに導電材料として用いるのに好適な金属ナノ粒子を得ることが可能になる。また、本発明の方法により合成した金属ナノ粒子は低温での焼結が可能である。例えば銀ナノ粒子の場合、10-6[Ω・cm]オーダーの体積抵抗率を持つ電極や、銀の特徴である高い反射率を持つ導電性の反射膜を低温で形成することが可能となる。
B.金属膜の製造方法
次に、上記金属ナノ粒子の合成方法により得られた金属ナノ粒子を用いた金属膜の製造方法について説明する。具体的に、この金属膜の製造方法は、その合成方法により得られた金属ナノ粒子を分散媒に分散させて金属ナノ粒子分散液を得る分散工程と、その金属ナノ粒子分散液を金属膜製造用組成物として基材上に湿式塗工法で塗工して金属膜を形成する金属膜形成工程とを含む。これらの工程の詳細を以下に説明する。
In the method for synthesizing metal nanoparticles of the present invention comprising such steps, metal nanoparticles can be synthesized from a hardly soluble metal salt. In the present invention, the raw material is used to form a salt with a raw material metal and carboxylic acid, or when sodium borohydride or the like is used as a reducing agent, such as sodium or calcium as a basic compound in a basic aqueous solution. Except for boron, it is composed of C, H, N, and O elements and does not contain corrosive substances. For this reason, it becomes possible to obtain metal nanoparticles suitable for use as a conductive material without containing corrosive materials. Moreover, the metal nanoparticles synthesized by the method of the present invention can be sintered at a low temperature. For example, in the case of silver nanoparticles, it is possible to form an electrode having a volume resistivity of the order of 10 −6 [Ω · cm] and a conductive reflective film having a high reflectance that is characteristic of silver at a low temperature. .
B. Next, a method for producing a metal film using the metal nanoparticles obtained by the method for synthesizing metal nanoparticles will be described. Specifically, the metal film production method includes a dispersion step of dispersing metal nanoparticles obtained by the synthesis method in a dispersion medium to obtain a metal nanoparticle dispersion liquid, and producing the metal nanoparticle dispersion liquid from a metal film. And a metal film forming step of forming a metal film by applying a wet coating method on a substrate as a composition for use. Details of these steps will be described below.
<分散工程>
この工程では、上記合成方法により得られた金属ナノ粒子を分散媒に添加混合して、分散媒中に粒子を分散させることにより金属ナノ粒子分散液を調製する。分散液中の銀ナノ粒子を含む金属ナノ粒子の含有量は、金属ナノ粒子及び分散媒からなる組成物100質量%に対して2.5〜95.0質量%、好ましくは3.5〜90.0質量%含有するように調製される。分散媒は、全ての分散媒100質量%に対して、1質量%以上、好ましくは2質量%以上の水と、2質量%以上、好ましくは3質量%以上のアルコール類とを含有することが好適である。例えば、分散媒が水及びアルコール類のみからなる場合、水を2質量%含有するときはアルコール類を98質量%含有し、アルコール類を2質量%含有するときは水を98質量%含有する。
<Dispersing process>
In this step, a metal nanoparticle dispersion is prepared by adding and mixing the metal nanoparticles obtained by the above synthesis method into a dispersion medium and dispersing the particles in the dispersion medium. The content of the metal nanoparticles including silver nanoparticles in the dispersion is 2.5 to 95.0% by mass, preferably 3.5 to 90% with respect to 100% by mass of the composition comprising the metal nanoparticles and the dispersion medium. It is prepared so that it may contain 0.0 mass%. The dispersion medium may contain 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more of water and 2% by mass or more, preferably 3% by mass or more of alcohols with respect to 100% by mass of all the dispersion media. Is preferred. For example, when the dispersion medium is composed of only water and alcohols, it contains 98% by mass of alcohol when it contains 2% by mass of water, and 98% by mass of water when it contains 2% by mass of alcohol.
ここで、銀ナノ粒子を含む金属ナノ粒子の含有量を金属ナノ粒子及び分散媒からなる組成物100質量%に対して2.5〜95.0質量%の範囲に限定したのは、2.5質量%未満では特に焼成後の金属膜の特性には影響はないけれども、必要な厚さの金属膜を得ることが難しく、95.0質量%を越えると組成物の湿式塗工時にインク或いはペーストとしての必要な流動性を失ってしまうからである。また水の含有量を全ての分散媒100質量%に対して1質量%以上の範囲に限定したのは、1質量%未満では、組成物を湿式塗工法により塗工して得られた膜を低温で焼結し難く、また焼成後の金属膜の導電性と反射率が低下してしまい、アルコール類の含有量を全ての分散媒100質量%に対して2質量%以上の範囲に限定したのは、2質量%未満では、上記と同様に組成物を湿式塗工法により塗工して得られた膜を低温で焼結し難く、また焼成後の金属膜の導電性と反射率が低下してしまうからである。 Here, the content of the metal nanoparticles including the silver nanoparticles was limited to the range of 2.5 to 95.0% by mass with respect to 100% by mass of the composition composed of the metal nanoparticles and the dispersion medium. If it is less than 5% by mass, the properties of the metal film after firing are not particularly affected, but it is difficult to obtain a metal film having a required thickness. If it exceeds 95.0% by mass, ink or This is because the necessary fluidity as a paste is lost. In addition, the content of water is limited to a range of 1% by mass or more with respect to 100% by mass of all the dispersion media. When the content is less than 1% by mass, a film obtained by applying the composition by a wet coating method is used. It is difficult to sinter at low temperatures, and the conductivity and reflectance of the fired metal film are reduced, so that the content of alcohols is limited to a range of 2% by mass or more with respect to 100% by mass of all dispersion media. If it is less than 2% by mass, it is difficult to sinter the film obtained by applying the composition by the wet coating method at a low temperature in the same manner as described above, and the conductivity and reflectance of the fired metal film are reduced. Because it will do.
また上記アルコール類は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセロール、イソボニルヘキサノール及びエリトリトールからなる群より選ばれた1種又は2種以上であることが好ましい。上記工程を経ることで、形状や粒径の揃った金属ナノ粒子の分散液が得られる。 The alcohols are preferably one or more selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, glycerol, isobornyl hexanol and erythritol. By passing through the above steps, a dispersion of metal nanoparticles having a uniform shape and particle size can be obtained.
<金属膜形成工程>
この工程では、上述した金属ナノ粒子分散液を用いて金属膜を形成する工程である。それには先ず、上記金属ナノ粒子分散液を金属膜形成用組成物とし、この金属膜形成用組成物を基材上に湿式塗工法で塗工する。この湿式塗工法での塗工は、焼成後の厚さが0.1〜2.0μm、好ましくは0.3〜1.5μmの範囲内となるように成膜する。上記基材は、シリコン、ガラス、透明導電材料を含むセラミックス、高分子材料又は金属からなる基板のいずれか、或いはシリコン、ガラス、透明導電材料を含むセラミックス、高分子材料及び金属からなる群より選ばれた2種以上の積層体であることができる。また基材は太陽電池素子又は透明金属膜付き太陽電池素子のいずれかであることが好ましい。透明金属膜としては、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)、アンチモンドープ酸化錫(Antimony Tin Oxide:ATO)、ネサ(酸化錫SnO2)、IZO(Indium Zic Oxide)、AZO(アルミドープZnO)等などが挙げられる。上記金属膜形成用組成物は太陽電池素子の光電変換半導体層の表面や、透明金属膜付き太陽電池素子の透明金属膜の表面に塗布されることが好ましい。
<Metal film formation process>
This step is a step of forming a metal film using the metal nanoparticle dispersion described above. First, the metal nanoparticle dispersion is used as a metal film-forming composition, and this metal film-forming composition is applied onto a substrate by a wet coating method. Coating by this wet coating method is performed so that the thickness after firing is in the range of 0.1 to 2.0 μm, preferably 0.3 to 1.5 μm. The substrate is selected from the group consisting of silicon, glass, ceramics containing a transparent conductive material, a polymer material or a metal substrate, or silicon, glass, ceramics containing a transparent conductive material, a polymer material and a metal. It can be a laminate of two or more types. Moreover, it is preferable that a base material is either a solar cell element or a solar cell element with a transparent metal film. As the transparent metal film, indium tin oxide (ITO), antimony-doped tin oxide (ATO), Nesa (tin oxide SnO 2 ), IZO (Indium Zic Oxide), AZO (aluminum-doped ZnO) ) And the like. It is preferable that the said metal film formation composition is apply | coated to the surface of the photoelectric conversion semiconductor layer of a solar cell element, or the surface of the transparent metal film of a solar cell element with a transparent metal film.
上記湿式塗工法は、スプレーコーティング法、ディスペンサコーティング法、スピンコーティング法、ナイフコーティング法、スリットコーティング法、インクジェットコーティング法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法又はダイコーティング法のいずれかであることが特に好ましいが、これに限られるものではなく、あらゆる方法を利用できる。スプレーコーティング法は金属膜形成用組成物を圧縮エアにより霧状にして基材に塗布したり、或いは金属膜形成用組成物自体を加圧し霧状にして基材に塗布する方法であり、ディスペンサコーティング法は例えば金属膜形成用組成物を注射器に入れこの注射器のピストンを押すことにより注射器先端の微細ノズルから金属膜形成用組成物を吐出させて基材に塗布する方法である。スピンコーティング法は金属膜形成用組成物を回転している基材上に滴下し、この滴下した金属膜形成用組成物をその遠心力により基材周縁に拡げる方法であり、ナイフコーティング法はナイフの先端と所定の隙間をあけた基材を水平方向に移動可能に設け、このナイフより上流側の基材上に金属膜形成用組成物を供給して基材を下流側に向って水平移動させる方法である。 The wet coating method is particularly preferably a spray coating method, a dispenser coating method, a spin coating method, a knife coating method, a slit coating method, an inkjet coating method, a screen printing method, an offset printing method or a die coating method. However, the present invention is not limited to this, and any method can be used. The spray coating method is a method in which the metal film forming composition is made into a mist form with compressed air and applied to the substrate, or the metal film forming composition itself is pressurized into a mist form and applied to the substrate. The coating method is, for example, a method in which a metal film forming composition is placed in a syringe and a piston of the syringe is pushed to discharge the metal film forming composition from a fine nozzle at the tip of the syringe and apply it to a substrate. The spin coating method is a method in which a metal film forming composition is dropped on a rotating substrate, and the dropped metal film forming composition is spread on the periphery of the substrate by its centrifugal force. The knife coating method is a knife coating method. A base material with a predetermined gap is provided so as to be movable in the horizontal direction, and the metal film forming composition is supplied onto the base material upstream of this knife, and the base material is moved horizontally toward the downstream side. It is a method to make it.
スリットコーティング法は金属膜形成用組成物を狭いスリットから流出させて基材上に塗布する方法であり、インクジェットコーティング法は市販のインクジェットプリンタのインクカートリッジに金属膜形成用組成物を充填し、基材上にインクジェット印刷する方法である。スクリーン印刷法は、パターン指示材として紗を用い、その上に作られた版画像を通して金属膜形成用組成物を基材に転移させる方法である。オフセット印刷法は、版に付けた金属膜形成用組成物を直接基材に付着させず、版から一度ゴムシートに転写させ、ゴムシートから改めて基材に転移させる、インクの撥水性を利用した印刷方法である。ダイコーティング法は、ダイ内に供給された金属膜形成用組成物をマニホールドで分配させてスリットより基材上に押し出し、走行する基材の表面を塗工する方法である。ダイコーティング法には、スロットコート方式やスライドコート方式、カーテンコート方式がある。 The slit coating method is a method in which a metal film forming composition is allowed to flow out of a narrow slit and applied onto a substrate. The ink jet coating method is performed by filling a metal film forming composition into an ink cartridge of a commercially available ink jet printer, This is a method of ink-jet printing on a material. The screen printing method is a method in which a metal film forming composition is transferred to a substrate through a plate image formed thereon using wrinkles as a pattern indicating material. The offset printing method utilizes the water repellency of the ink so that the metal film forming composition attached to the plate is not directly attached to the substrate, but is transferred from the plate to the rubber sheet and then transferred again from the rubber sheet to the substrate. It is a printing method. The die coating method is a method in which a metal film forming composition supplied into a die is distributed by a manifold and extruded from a slit onto a substrate, and the surface of the traveling substrate is applied. The die coating method includes a slot coat method, a slide coat method, and a curtain coat method.
次に上面に成膜された基材を大気中で130〜400℃、好ましくは140〜200℃の温度に、10分間〜1時間、好ましくは15〜40分間保持して焼成する。ここで、基材上に形成された塗膜の膜厚を、焼成後の厚さが0.1〜2.0μmの範囲内となるように限定したのは、0.1μm未満では、例えば太陽電池であればそれに必要な金属膜の表面抵抗値が不十分となり、2.0μmを越えると特性上の不具合はないけれども、材料の使用量が必要以上に多くなって材料が無駄になるからである。また基材上に形成された塗膜の焼成温度を130〜400℃の範囲に限定したのは、130℃未満では金属ナノ粒子同士の焼結が不十分になり、400℃を越えると低温プロセスという生産上のメリットを生かせない、即ち製造コストが増大し生産性が低下してしまうからである。更に基材上に形成された塗膜の焼成時間を10分間〜1時間の範囲に限定したのは、10分間未満では金属ナノ粒子同士の焼結が不十分になり、1時間を越えると特性には影響しないけれども、必要以上に製造コストが増大して生産性が低下してしまうからである。 Next, the base material formed on the upper surface is fired in the air at a temperature of 130 to 400 ° C., preferably 140 to 200 ° C., for 10 minutes to 1 hour, preferably 15 to 40 minutes. Here, the film thickness of the coating film formed on the substrate is limited so that the thickness after firing is in the range of 0.1 to 2.0 μm. If it is a battery, the surface resistance value of the metal film required for it will be insufficient, and if it exceeds 2.0 μm, there will be no problem in characteristics, but the amount of material used will be more than necessary and the material will be wasted. is there. Moreover, the reason for limiting the firing temperature of the coating film formed on the substrate to the range of 130 to 400 ° C. is that the sintering between metal nanoparticles becomes insufficient when the temperature is lower than 130 ° C., and the low temperature process when the temperature exceeds 400 ° C. This is because the production merit cannot be utilized, that is, the manufacturing cost increases and the productivity decreases. Furthermore, the firing time of the coating film formed on the base material was limited to the range of 10 minutes to 1 hour because the sintering between the metal nanoparticles became insufficient when the time was less than 10 minutes, and the property was exceeded when the time exceeded 1 hour. This is because the manufacturing cost increases more than necessary and the productivity decreases.
上記金属膜形成用組成物である金属ナノ粒子分散液では、一次粒径10〜50nmとサイズの比較的大きい金属ナノ粒子を多く含むため、金属ナノ粒子の比表面積が減少する。この結果、上記金属膜形成用組成物を用いて太陽電池の金属膜を形成すると、実質的に有機物を含有しない銀を主成分とする金属膜が得られる。従って、上記金属膜の形成された太陽電池を長年使用しても、有機物が変質又は劣化するということがなく、金属膜の導電率及び反射率が高い状態に維持されるので、経年安定性に優れた金属膜を得ることができる。具体的には、上記金属膜を、温度を100℃に保ちかつ湿度を50%に保った恒温恒湿槽に1000時間収容した後であっても、波長750〜1500nmの電磁波、即ち可視光領域から赤外線領域までの電磁波を80%以上金属膜により反射できるとともに、金属膜の導電性、即ち金属膜の体積抵抗率を2×10-5Ω・cm(20×10-6Ω・cm)未満と極めて低い値に維持できる。このようにして形成された金属膜を用いた太陽電池は、長年使用しても高導電率及び高反射率を維持することができ、経年安定性に優れる。 The metal nanoparticle dispersion liquid that is the metal film forming composition contains a large amount of metal nanoparticles having a primary particle size of 10 to 50 nm and a relatively large size, so that the specific surface area of the metal nanoparticles is reduced. As a result, when a metal film of a solar cell is formed using the metal film forming composition, a metal film containing silver as a main component and containing substantially no organic substance can be obtained. Therefore, even if the solar cell on which the metal film is formed is used for many years, the organic matter is not deteriorated or deteriorated, and the conductivity and reflectance of the metal film are maintained in a high state. An excellent metal film can be obtained. Specifically, an electromagnetic wave having a wavelength of 750 to 1500 nm, that is, a visible light region even after the metal film is accommodated in a constant temperature and humidity chamber having a temperature of 100 ° C. and a humidity of 50%. 80% or more of the electromagnetic wave from the infrared region to the infrared region can be reflected by the metal film, and the conductivity of the metal film, that is, the volume resistivity of the metal film is less than 2 × 10 −5 Ω · cm (20 × 10 −6 Ω · cm) And can be maintained at a very low value. The solar cell using the metal film formed in this way can maintain high conductivity and high reflectance even when used for many years, and is excellent in aging stability.
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。 Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.
<実施例1〜14>
先ず、図1に示す流れ図に従って、第2の調製方法により、カルボン酸金属塩水溶液15を調製した。具体的には、次の表1に示すAg,Au,Pt,Pd,Ruを含む金属塩(硝酸銀、塩化金、塩化白金、硝酸パラジウム、硝酸ルテニウム)の水溶液14に表1に示すカルボン酸13を混合溶解した後、塩基性水溶液又は酸性水溶液としてアンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液、硝酸を1種又は2種混合してpHを8.0に調整することによりカルボン酸金属塩水溶液15を調製した(第1混合)。金属塩水溶液は金属塩を脱イオン水に溶解し、室温で飽和水溶液として調製した。次いでこのカルボン酸金属塩水溶液15に上記と同一のカルボン酸13を混合して第1カルボン酸塩懸濁液17を調製した(第2混合)。次にこの第1カルボン酸塩懸濁液17に上記と同一の金属塩水溶液14を混合して第2カルボン酸塩懸濁液19を調製した(第3混合)。更にこの第2カルボン酸塩懸濁液19に表1に示す還元剤の水溶液20を混合し、ウォーターバスを用いて表1に示す反応温度(55〜65℃)まで加熱した。還元剤水溶液は還元剤を脱イオン水に溶解し、室温で飽和水溶液として調製した。反応温度に到達した後、還流しながら更に4時間にわたって、マグネチックスターラで400rpmの速度で撹拌を続けた(第4混合)。これにより金属ナノ粒子分散液を得た。
<Examples 1 to 14>
First, according to the flowchart shown in FIG. 1, the carboxylic acid metal salt
上述したように第1混合と第2混合と第3混合で金属塩水溶液とカルボン酸をそれぞれ2回に分けて混合した。表1において、カルボン酸の混合比の欄に示す「混合1」と「混合3」の比は、この方法で混合する全てのカルボン酸のモル量を1としたときの第1混合時に混合したカルボン酸と第3混合時に混合したカルボン酸の割合をモル比で換算したものである。同様に金属塩の混合比の欄に示す「混合1」と「混合2」の比は、この方法で混合する全ての金属塩のモル量を1としたときの第1混合時に混合した金属塩と第2混合時に混合した金属塩の割合をモル比で換算したものである。更に還元剤の欄に示すモル比は第2カルボン酸塩懸濁液19中に含まれるカルボン酸塩に対する還元剤のモル比をいう。
As described above, the metal salt aqueous solution and the carboxylic acid were mixed twice in the first mixing, the second mixing, and the third mixing. In Table 1, the ratio of “mixing 1” and “mixing 3” shown in the column of the mixing ratio of carboxylic acids was mixed at the time of the first mixing when the molar amount of all carboxylic acids mixed by this method was 1. The ratio of the carboxylic acid mixed with the carboxylic acid during the third mixing is converted by molar ratio. Similarly, the ratio of “mixing 1” and “mixing 2” shown in the column of the mixing ratio of the metal salts is the same as that of the metal salt mixed at the first mixing when the molar amount of all the metal salts mixed by this method is 1. And the ratio of the metal salt mixed at the time of the second mixing in terms of molar ratio. Furthermore, the molar ratio shown in the column of the reducing agent refers to the molar ratio of the reducing agent to the carboxylate contained in the
<比較例1〜3>
図2に示す流れ図に従って、表1に示すAg,Au,Ptを含む金属塩(硝酸銀、塩化金、塩化白金)の水溶液に表1に示すカルボン酸水溶液を混合溶解した(第1混合)。この混合液に塩基性水溶液又は酸性水溶液としてアンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液、硝酸を1種又は2種混合溶解した(第2混合)。得られたカルボン酸塩懸濁液に表1に示す還元剤の水溶液を混合し(第3混合)、実施例1〜14と同様に加熱反応させて金属ナノ粒子分散液を得た。即ち比較例1〜3では金属塩水溶液とカルボン酸水溶液とをそれぞれ1回混合した。
<Comparative Examples 1-3>
According to the flow chart shown in FIG. 2, the carboxylic acid aqueous solution shown in Table 1 was mixed and dissolved in the aqueous solution of the metal salt (silver nitrate, gold chloride, platinum chloride) containing Ag, Au, and Pt shown in Table 1 (first mixing). One or two types of aqueous ammonia, aqueous sodium hydroxide, and nitric acid were mixed and dissolved in this mixed solution as a basic aqueous solution or an acidic aqueous solution (second mixing). An aqueous solution of a reducing agent shown in Table 1 was mixed with the obtained carboxylate suspension (third mixing), and a heat reaction was performed in the same manner as in Examples 1 to 14 to obtain a metal nanoparticle dispersion. That is, in Comparative Examples 1 to 3, the metal salt aqueous solution and the carboxylic acid aqueous solution were each mixed once.
なお、実施例1〜14及び比較例1〜3において、4時間の反応後、反応液の乾燥物をX線回折法で評価した。いずれの反応液の乾燥物にも添加した金属のカルボン酸塩は検出されなかった。表1において、還元剤のモル比は全金属元素投入量を1モルとした場合のモル比である。 In Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 3, after the reaction for 4 hours, the dried product of the reaction solution was evaluated by an X-ray diffraction method. The metal carboxylate added to the dried product of any reaction solution was not detected. In Table 1, the molar ratio of the reducing agent is the molar ratio when the total metal element input amount is 1 mole.
反応終了後における実施例1〜14,比較例1〜3の反応液を1000Gで3分間遠心分離した。得られた沈殿物に、沈殿物質量の50倍の0.1Mアンモニア水を加えて10分間撹拌した後、再度1000Gで3分間遠心分離した。この沈殿物に水を加え、更に限外ろ過法を用いて脱塩した後、エタノールやメタノール等の溶媒を加えて撹拌し、金属ナノ粒子分散液を得た。得られた実施例1〜14,比較例1〜3における分散液の組成を表2に示す。
After completion of the reaction, the reaction solutions of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 3 were centrifuged at 1000 G for 3 minutes. To the obtained precipitate, 0.1 M ammonia water 50 times the amount of the precipitated substance was added and stirred for 10 minutes, and then centrifuged again at 1000 G for 3 minutes. Water was added to the precipitate and further desalted using an ultrafiltration method, and then a solvent such as ethanol or methanol was added and stirred to obtain a metal nanoparticle dispersion. Table 2 shows the compositions of the dispersions obtained in Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 3.
この実施例1〜14,比較例1〜3における分散液を、表2に示す塗工法を用いて表2に示す基材上に塗布し、大気中、表2に示す焼成温度で30分にわたってそれぞれ焼成した。金属ナノ粒子の平均粒径、分散体の組成、塗工法、基材の種類、焼成後の膜厚、焼成温度、得られた塗膜の体積抵抗率を表2に示す。金属ナノ粒子の平均粒径の測定方法は、先ず、得られた金属ナノ粒子をTEM(Transmission Electron Microscope、透過型電子顕微鏡)により約50万倍程度の倍率で撮影する。次いで、得られた画像から金属ナノ粒子200個について一次粒径を測定し、この測定結果をもとに粒径分布を作成する。次に、作成した粒径分布から得られた平均値を平均粒径とした。また、体積抵抗率は、四端子法により測定して算出し、膜厚はマイクロメータにより測定した。 The dispersions in Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 3 were applied on the base material shown in Table 2 using the coating method shown in Table 2, and in the atmosphere at the firing temperature shown in Table 2 for 30 minutes. Each was fired. Table 2 shows the average particle size of the metal nanoparticles, the composition of the dispersion, the coating method, the type of the substrate, the film thickness after firing, the firing temperature, and the volume resistivity of the obtained coating film. As a method for measuring the average particle diameter of metal nanoparticles, first, the obtained metal nanoparticles are photographed with a TEM (Transmission Electron Microscope) at a magnification of about 500,000 times. Next, a primary particle size is measured for 200 metal nanoparticles from the obtained image, and a particle size distribution is created based on the measurement result. Next, the average value obtained from the created particle size distribution was defined as the average particle size. The volume resistivity was measured and calculated by the four probe method, and the film thickness was measured with a micrometer.
なお、表2のアルコール類の欄において、『ME』はメタノールを示し、『ET』はエタノールを示し、『EG』はエチレングリコールを示し、『BU』はブタノールを示し、『PG』はプロピレングリコールを示し、『DEG』はジエチレングリコールを示し、『GL』はグリセロースを示し、『ER』はエリトリトールを示し、『IH』はイソボニルヘキサノールを示し、『PR』はプロパノールを示す。 In the column of alcohols in Table 2, “ME” represents methanol, “ET” represents ethanol, “EG” represents ethylene glycol, “BU” represents butanol, and “PG” represents propylene glycol. “DEG” indicates diethylene glycol, “GL” indicates glycerose, “ER” indicates erythritol, “IH” indicates isobornylhexanol, and “PR” indicates propanol.
また、表2の他の溶剤の欄において、『A』はアセトンとイソプロピルグリコールとを質量比で1:1に混合した混合液を示し、『B』はシクロヘキサンとメチルエチルケトンとを質量比で1:1に混合した混合液を示し、『C』はトルエンとヘキサンとを質量比で1:1に混合した混合液を示す。
Further, in the column of other solvents in Table 2, “A” represents a mixed solution of acetone and isopropyl glycol mixed at a mass ratio of 1: 1, and “B” represents cyclohexane and methyl ethyl ketone at a mass ratio of 1: 1 indicates a mixed liquid, and “C” indicates a mixed liquid in which toluene and hexane are mixed at a mass ratio of 1: 1.
一方、原料のカルボン酸と金属塩を2回に分けずに混合した比較例1〜3では、平均粒径が約50nmで実施例と比較して粒径が大きく、また体積抵抗率は8.7〜10.4×10-6Ωcmと実施例1〜14の3.9〜7.7×10-6Ωcmより高く、導電材料として好適とはいえなかった。
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 in which the raw carboxylic acid and the metal salt were mixed without being divided into two, the average particle size was about 50 nm, the particle size was larger than that of the Example, and the volume resistivity was 8. 7 to 10.4 × 10 −6 Ωcm, which is higher than 3.9 to 7.7 × 10 −6 Ωcm of Examples 1 to 14, and was not suitable as a conductive material.
11 カルボン酸金属塩
12 塩基性水溶液又は酸性水溶液
13 カルボン酸
14 金属塩水溶液
15 カルボン酸金属塩水溶液
17 第1カルボン酸塩懸濁液
19 第2カルボン酸塩懸濁液
20 還元剤水溶液
21 金属ナノ粒子分散液
11 Carboxylic
Claims (8)
前記カルボン酸金属塩水溶液(15)に前記水溶液(15)に含まれるカルボン酸と同種のカルボン酸(13)を混合して第1カルボン酸塩懸濁液(17)を調製する工程と、
前記第1カルボン酸塩懸濁液(17)に前記カルボン酸金属塩水溶液(15)に含まれる金属と同種の金属を含む金属塩水溶液(14)を混合して第2カルボン酸塩懸濁液(19)を調製する工程と、
前記第2カルボン酸塩懸濁液(19)に還元剤水溶液(20)を混合して加熱反応させることにより金属ナノ粒子を合成する工程と
を含む金属ナノ粒子の合成方法。 Preparing a carboxylic acid metal salt aqueous solution (15);
Mixing the carboxylic acid metal salt aqueous solution (15) with the carboxylic acid (13) of the same kind as the carboxylic acid contained in the aqueous solution (15) to prepare a first carboxylate suspension (17);
The first carboxylate suspension (17) is mixed with the metal salt aqueous solution (14) containing the same metal as the metal contained in the carboxylic acid metal salt aqueous solution (15) to obtain the second carboxylate suspension. Preparing (19);
Synthesizing metal nanoparticles by mixing the second carboxylate suspension (19) with a reducing agent aqueous solution (20) and reacting with heating.
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