JP2010155931A - コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子及びその分散液の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セリウムの塩と高分子を、高沸点有機溶媒に混合して混合物を得る混合工程と、その混合物を、110℃以上の温度で加熱・還流して、酸化セリウムを析出する加熱・還流工程と含む、球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法であって、前記加熱・還流工程において、沸騰現象を生じさせ、かつ、加熱・還流後に、急速に冷却する急速冷却工程を含む球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法、その乾燥粒子の粒径の変動係数が、0.10未満である上記コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子、該ハイブリッドナノ粒子を樹脂に分散させて複合体とした酸化セリウム/樹脂複合体。
【効果】粒径が揃った酸化セリウム微粒子を製造し、提供することができる。
【選択図】図1
Description
(1)セリウムの塩と高分子を、高沸点有機溶媒に混合して混合物を得る工程(混合工程)と、その混合物を、110℃以上の温度で加熱・還流して、酸化セリウムを析出する工程(加熱・還流工程)と含む、球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法であって、前記加熱・還流工程において、沸騰現象を生じさせ、かつ、加熱・還流後に、急速に冷却する工程(急速冷却工程)を含むことを特徴とする球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
(2)酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子を110℃以上の沸騰状態の液中で生成させて粒子の粒径を揃え、次に、急速冷却工程で、沸騰しないが、粒子が成長する温度域を速く通過できるように冷却することにより、粒径の揃った粒子を得る、前記(1)に記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
(3)前記急速冷却工程において、110℃までの冷却速度が、少なくとも0.5℃/sである、前記(1)又は(2)に記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
(4)前記セリウムの塩が、硝酸セリウムであり、前記高分子が、ポリビニルピロリドンであり、前記高沸点有機溶媒が、エチレングリコールである、前記(1)から(3)のいずれかに記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
(5)前記加熱・還流工程において、沸騰現象を生じさせるために、前記混合工程において、水を加える、前記(1)から(4)のいずれかに記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
(6)前記加熱・還流工程において、沸騰現象を生じさせるために、前記セリウムの塩が、硝酸セリウム六水和物である場合、前記加熱・還流工程において、前記混合物を、少なくとも150℃に保持する、前記(1)から(5)のいずれかに記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
(7)前記(1)から(6)のいずれかに記載の製造方法により得られた球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子を、水系又は非水系溶媒に再分散させることを特徴とする球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子分散液の製造方法。
(8)球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子であって、酸化セリウムの一次粒子が球状に集合した二次粒子からなるコア部分と、その二次粒子表面にシェル部分となる高分子の層が存在する構造を有し、その乾燥粒子の粒径の変動係数が、0.10未満であり、二次粒子の大きさは、30から200nmであり、一次粒子の大きさは、1から10nmであり、シェル部分は、15wt%から25wt%の割合で存在しており、密度は、4から5g/cm3であり、比表面積は、10から200m2/gであることを特徴とする球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子。
(9)ポリマーが、ポリビニルピロリドン(PVP)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、又はヒドロキシプロピルメチルセルロース又はこれらによる架橋構造を有するこれらの関連高分子である、前記(8)に記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子。
(10)前記(8)又は(9)に記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子を、樹脂に分散させて複合体としたことを特徴とする酸化セリウム/樹脂複合体。
本発明で云うコアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子とは、金属酸化物の一次粒子が球状に集合した二次粒子がコア部分であり、その二次粒子表面にシェル部分となる高分子の層が存在するコアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子のことである。
(1)本発明により、酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子を沸騰状態の液中で生成させ、次に、冷却工程において、沸騰しないが、粒子が急激に成長する温度域を速く通過させることにより、粒径の揃った粒子を得ることができる。
(2)粒径の変動係数が、0.10未満である粒子を製造することができる。
(3)本発明の製造方法で得られる球状の酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子は、粒径が揃っているのでフォトニック結晶光学素子等に使うことができるコロイド結晶に応用することができる。
(4)液中での分散性が良好な、酸化セリウム微粒子又は酸化セリウム微粒子分散液を提供することができる。
(5)上記酸化セリウム微粒子を樹脂に分散させた紫外線遮蔽繊維などに有用な酸化セリウム/樹脂複合体を提供することができる。
(6)高感度ガスセンサ用の多孔質厚膜を作製するためのペーストを提供できる。
(7)ガスとの接触面積が大きい触媒を形成するためのスラリーを提供できる。
冷却方法以外は、実施例1と全く同じ方法で、ナノ粒子の乾燥粉体を得た。比較例1では、自然放冷とした。このときの冷却曲線を、図2に示す。110℃までの平均冷却速度は、0.02℃/sであった。
冷却方法と還流時間以外は、実施例1と全く同じ方法で、ナノ粒子の乾燥粉体を得た。110℃までの冷却速度は、実施例1よりも速く、還流時間は、表1に示す条件である。変動係数の平均値は、0.082であった。
還流時間は、表1に示した時間で、その他の条件は、比較例1と同じ方法で、ナノ粒子の乾燥粉体を得た。変動係数の平均値は、0.104であった。
加熱還流の設定温度と実際の液温度の関係、及び加熱還流の設定温度と得られるコアシェル型ナノ粒子の粒径の関係を、図6に示す。実験方法は、実施例2とほぼ同じである。異なるのは、加熱還流時の設定温度、還流時間である。還流時間は、設定温度が異なると、大きく変化させた。
実施例11
Claims (10)
- セリウムの塩と高分子を、高沸点有機溶媒に混合して混合物を得る工程(混合工程)と、その混合物を、110℃以上の温度で加熱・還流して、酸化セリウムを析出する工程(加熱・還流工程)と含む、球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法であって、前記加熱・還流工程において、沸騰現象を生じさせ、かつ、加熱・還流後に、急速に冷却する工程(急速冷却工程)を含むことを特徴とする球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
- 酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子を110℃以上の沸騰状態の液中で生成させて粒子の粒径を揃え、次に、急速冷却工程で、沸騰しないが、粒子が成長する温度域を速く通過できるように冷却することにより、粒径の揃った粒子を得る、請求項1に記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
- 前記急速冷却工程において、110℃までの冷却速度が、少なくとも0.5℃/sである、請求項1又は2に記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
- 前記セリウムの塩が、硝酸セリウムであり、前記高分子が、ポリビニルピロリドンであり、前記高沸点有機溶媒が、エチレングリコールである、請求項1から3のいずれかに記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
- 前記加熱・還流工程において、沸騰現象を生じさせるために、前記混合工程において、水を加える、請求項1から4のいずれかに記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
- 前記加熱・還流工程において、沸騰現象を生じさせるために、前記セリウムの塩が、硝酸セリウム六水和物である場合、前記加熱・還流工程において、前記混合物を、少なくとも150℃に保持する、請求項1から5のいずれかに記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子の製造方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の製造方法により得られた球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子を、水系又は非水系溶媒に再分散させることを特徴とする球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子分散液の製造方法。
- 球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子であって、酸化セリウムの一次粒子が球状に集合した二次粒子からなるコア部分と、その二次粒子表面にシェル部分となる高分子の層が存在する構造を有し、その乾燥粒子の粒径の変動係数が、0.10未満であり、二次粒子の大きさは、30から200nmであり、一次粒子の大きさは、1から10nmであり、シェル部分は、15wt%から25wt%の割合で存在しており、密度は、4から5g/cm3であり、比表面積は、10から200m2/gであることを特徴とする球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子。
- ポリマーが、ポリビニルピロリドン(PVP)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、又はヒドロキシプロピルメチルセルロース又はこれらによる架橋構造を有するこれらの関連高分子である、請求項8に記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子。
- 請求項8又は9に記載の球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子を、樹脂に分散させて複合体としたことを特徴とする酸化セリウム/樹脂複合体。
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