JP2011058064A - 液中プラズマ処理装置、金属ナノ粒子製造方法及び金属担持物製造方法 - Google Patents
液中プラズマ処理装置、金属ナノ粒子製造方法及び金属担持物製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 溶液に所定の処理を行って金属ナノ粒子又は金属担持物を生成する液中プラズマ処理装置1であって、溶液が収められた容器30と、マイクロ波を出力するマイクロ波発振器10と、マイクロ波を溶液に与えて該溶液内にプラズマを励起させる電極42とを備え、この電極42が、プラズマの励起によりナノ粒子となる金属で形成された。
【選択図】 図9
Description
例えば、金、銀、銅などの電気抵抗値が小さい金属のナノ粒子は、分散剤や希釈剤によってペースト状のインクとすることで、IC基板などに電気配線を形成できる。また、金のナノ粒子は、様々な反応に対して触媒活性を示すことが見出されており、例えば、トイレの脱臭触媒として実用化されている。
このように、所望の金属を特定の担体に担持させた触媒を、金属担持触媒という。
この金属担持触媒の他の具体例として、例えば、アルミナナノ粒子を担体とし、白金を担持対象とする白金金属担持触媒などがある。この金属担持触媒は、近年、燃料電池などに使用されている。
例えば、触媒活性成分又は担体からなる物質(触媒成分)が溶けた溶液を、超音波により微細な液滴とし、この液滴をプラズマのエネルギーにより熱分解し、この熱分解により製造した微粒子触媒を水溶液中に沈澱させて捕集するものがある(例えば、特許文献1参照。)。
これによれば、それまでの触媒製造方法に比べて触媒性能の優れた微粒子触媒を製造することができる。また、連続的かつ簡単に、低コストで、微粒子触媒を製造できる。さらに、組成比が一定な合金触媒又は複合酸化物触媒を、製造ロット間のばらつきなく製造できる。
金属ナノ粒子を得る際には担体を使用しなければよく、保護剤を併用してコロイド状にし、多くの金属ナノ粒子の製造に用いられている。
例えば、特許文献1に記載の技術では、一回の処理で生成される触媒の量が非常に少なかった。具体的には、例えば、触媒活性化成分である硝酸ニッケル0.47[g]と、硝酸アルミニウム1.77[g]とを、100[cc]の水に溶かし、十分混合した後、微粒子触媒製造装置を用いて所定の処理を行った結果、得られた完成触媒の量は、0.5[g/h]であった。
加えて、化学還元法では使用した還元剤が酸化された状態で残留したり、用いた金属塩の対イオンや金属錯体の配位子が残留するなどし、不純物として金属ナノ粒子および金属担持物の表面に吸着してしまう問題が解決されていない。
電子線、ガンマ線、超音波などを使用する場合においても、還元剤こそ使用しないものの、金属塩もしくは錯体を使用するため不純物の混入は不可避である。
また、金属塩、錯体、還元剤を使用しないため、これらに由来する対イオン、配位子、酸化された還元剤等の不純物を含まず、きわめて高純度の金属ナノ粒子や金属担持物を得ることができる。
さらに、液中プラズマ源により溶液中にプラズマを発生させる方法のため、高速で、短時間に、十分な量で金属ナノ粒子や金属担持物を得ることができる。
まず、本発明の液中プラズマ処理装置の実施形態について、図1を参照して説明する。
同図は、本実施形態の液中プラズマ処理装置の構成を示す正面図である。
ここで、マイクロ波発振器10は、マグネトロンボックス11と、マイクロ波電源12と、マイクロ波電源コントローラ13とを有している。
マグネトロンボックス11は、マイクロ波を生成して出力する。
マイクロ波電源12は、マグネトロンボックス11にマイクロ波生成用の電力を供給する。
マイクロ波電源コントローラ13は、マイクロ波電源12に信号を送って、マイクロ波の出力などを調整・制御する。
また、マイクロ波は、一般に、波長が100μm〜1m、周波数が300MHz〜3THzの電磁波をいう。
導波管20には、アイソレータ21、パワーメータ22、チューナ23などの立体回路を取り付けることができる。
アイソレータ21は、負荷から反射してきたマイクロ波が再びマグネトロンへ戻らないように、ダミーロードで吸収し、熱に変換する。
パワーメータ22は、出射、反射それぞれのマイクロ波電力を測定する。
チューナ23には、スリースタブチューナと、EHチューナがある。
スリースタブチューナは、三本のスタブを調整して、負荷の消費電力を最大にする。
EHチューナは、導波管20のE分岐とH分岐にプランジャを設け、これを出し入れすることで、チューニングをとる。
なお、液中プラズマ処理装置1を実施する場合は、スリースタブチューナとEHチューナのいずれを用いてもよい。
さらに、導波管20は、同軸導波管変換器26を有している。
この同軸導波管変換器26の構造については、後記の(液中プラズマ源)で詳述する。
この容器30の側面32(図5参照)の一部には、液中プラズマ源40の支持体43(後述)を取り付けるための孔31(図5参照)が穿設されている。
支持体43は、後述するように、キャップ状に形成されており、スカート部43−1と天板部43−2とを有している。孔31は、天板部43−2とスカート部43−1の一部(天板部43−2の近傍)が嵌合可能な大きさに穿設されている。
なお、テフロン製の容器30の外側に、ステンレス容器を備えたり、金属製の容器の内側にテフロン塗装を施して使用することもできる。金属製の容器を使うことにより、マイクロ波の漏洩を防止できる。
金属ナノ粒子を製造する場合、溶液には、水などの溶媒を使用する。
これに対し、金属担持物を製造する場合、上記の溶媒に担体粒子を分散させたものを使用する。担体は、各種セラミック、ガラス、あるいはカーボン材料などがあり、目的に応じて、適宜選ぶことが可能であり必要である。担体の濃度は、溶媒に対し、0.1〜10重量%といった範囲に設定できる。
この状態で、マイクロ波液中プラズマを発生させると、プラズマの熱と電界などにより、電極金属は溶融、電気分解などの反応により破砕され金属ナノ粒子や金属担持物が生成される。
次に、液体(溶液)に供給される電力について、説明する。
液体には、この液中にプラズマを発生させて金属ナノ粒子又は金属担持物を生成するための電力が供給される。
この電力は、直流パルスではなく、2.45GHz、5.8GHz、9.5GHz帯などの周波数スペクトルが単一のマイクロ波である。このため、共振構造、伝送路インピーダンスの最適化などにより、高い電力供給効率が可能となる。
直流パルスは、基本周波数およびその奇数倍のきわめて広範囲の周波数成分を含むので、伝送路および負荷(液体のインピーダンス)との完全な整合が難しく、結果として反射電力が大きく、負荷への電力供給効率は低くなる。
一方、駆動電力をマイクロ波にすることで、電極42への負荷を小さくできる。
すなわち、マイクロ波は単周波数なので、極めて効率的に電力を供給すること、および電極を誘電体で覆うなど無電極化することが可能になる。
マイクロ波は、理論的には無反射にすることも可能であり、この場合の負荷への電力供給効率は、マグネトロンの発振効率のみが最も大きな損失となるだけなので、電力効率は、70%近くになる。この数値は、他の方法と比較して極めて高い効率である。
これに対して、マイクロ波は、水の大きな比誘電率(約80)と大きな誘電正接(約10)によりエネルギーを吸収させてプラズマを生じさせるので、このような導電率の制御は不要であり、よって、不純物を入れる必要もなく、多くの物質に適用できる。液体として、水が適当であることも、他方式に対する特長となる。
定常的にプラズマ放電可能なマイクロ波電力をプラズマ源に投入すると、その電力により激しい発熱が生じ、電極42が破壊する。しかるに、プラズマが生じるための電力は高く、試作機では、2kW以上のピークパワーを必要とした。この相反する要求を同時に実現するためには、電力供給はマイクロ波パルスであることが必要になる。
一方、マイクロ波パルスのパルス幅を1μ秒よりも短くすれば、プラズマはコロナ放電すなわち非熱平衡プラズマとなり、温度上昇が抑えられ、電極42の損耗は著しく少なくなる。しかし、液体に与えられるエネルギーは小さくなるため、反応速度が遅くなるか、または条件によっては金属担持物が生成されない可能性がある。
次に、液中プラズマ源の構成について、図3〜図5を参照して説明する。
図3は、液中プラズマ源の構成を示す断面図である。図4は、液中プラズマ源を構成する支持部材を示した斜視図である。図5は、液中プラズマ源を構成する電極及びその周囲を拡大した要部拡大図である。
なお、本実施形態においては、同軸導波管変換器26の同軸管41が液中プラズマ源40に含まれるものとする。
この液中プラズマ源40は、図3に示すように、同軸管41と、電極42と、支持体43と、封止部材44と、絶縁部材45とを有している。
同軸管41は、同軸導波管変換器26の一部を構成しており、導波管20からマイクロ波を受けて伝搬させる。
一般に、同軸導波管変換器26では、導波管20(管体26−1)と同軸管41とが垂直に接続されている。このため、マイクロ波は、管体26−1から同軸管41に伝わるときに、その伝搬方向を垂直方向に変えて伝わっていく。
同軸管外部導体41−1は、同軸導波管変換器26の管体26−1の表面から外方に向かって突設された管状部材である。この同軸管外部導体41−1の中心軸方向は、同軸導波管変換器26の管体26−1の中心軸に対して垂直方向である。
この同軸管外部導体41−1の内径は、特性インピーダンスが50Ωとなるような寸法にしてある。
特性インピーダンスは、管の内外径比により変更できる。負荷(プラズマ)に整合するよう調整することも可能である。
この同軸管内部導体41−2の一方の端部は、同軸導波管変換器26の管体26−1の内面(同軸管外部導体41−1が取り付けられている部分に対向する面)に当接している。また、他方の端部には電極42が延設されている。
なお、同軸管内部導体41−2の直径は、試作機においては10mmとしたが、必ずしも10mmが最適であるわけではなく、前述したように、適宜変更可能である。
支持部材50は、図3及び図4に示すように、第一支持部材51と、第二支持部材52とを有している。
第一支持部材51は、頂部が截断された截頭錐体の形状に形成されており、底部51−1が管体26−1の孔26−2に嵌合している。また、底部51−1の中央から頂部截断面(截頭面51−2)の中央に向かって直線状に貫通孔51−3が穿設されている。この貫通孔51−3には、同軸管内部導体41−2の一方の端部が嵌合する。
方形導波管の伝送基本モードは、TEモードまたはTMモードである。一方、同軸線路の伝送基本モードは、TEMモードである。このように、方形導波管と同軸線路では、伝送モードが異なるが、同軸導波管変換器26は、それらの整合をとって、マイクロ波を伝搬可能にしている。
整合の手法には様々なものがあるが、本実施形態の同軸導波管変換器26は、第一支持部材51の形状により整合をとっている。
第一支持部材に関する公知の形状としてワイングラス形があるが、その曲線形状が複雑なために加工が困難であるという欠点がある。これに対し、本実施形態の第一支持部材51は、截頭錐体であり、加工が容易である。
さらに、他の利点としては、第一支持部材51の表面にエッジがないことから、放電を防止できることが挙げられる。
しかも、スリースタブチューナ23を設けることで、さらに整合させることができる。
截頭錐体部52−1は、頂部が截断された截頭錐体の形状に形成されており、底部52−3の中心から頂部截断面(截頭面)の中央に向かって直線状に貫通孔52−4が穿設されている。
また、截頭錐体部52−1には、傾斜(テーパ)に沿って複数のスリット52−5が形成されており、一種のコレットチャックとなっている。スリット間にある歯部52−6は、貫通孔52−4に嵌合された同軸管内部導体41−2を支持する。
一方、第一支持部材51の截頭面51−2の中央には貫通孔51−3が穿設されており、この貫通孔51−3には、雌ネジ51−4が形成されている。これにより、第二支持部材52の雄ネジ52−7が、第一支持部材51の雌ネジ51−4に螺入することができ、この螺入により、第二支持部材52の貫通孔52−4及び中空52−8と、第一支持部材51の貫通孔51−3が連通する。
そして、電極42の先端46を液中に露出させることで、この部分にプラズマを発生させることができる。
この金属は、溶媒と反応せず、融点が高すぎない金属が適応する。例を挙げれば、金、白金などの貴金属があり、これらは水を含む各種溶媒に反応を示さない。金属の融点が高い場合、金属ナノ粒子の生成速度は低下する。もし、これらの金属と反応する溶媒を使用すれば、金属の化合物が生じ、ナノ粒子が生成されないおそれがある。
この支持体43は、スカート部43−1と、天板部43−2とを有している。
スカート部43−1の裾部43−3は、同軸管外部導体41−1の一端に接続している。
スカート部43−1のうち天板部43−2の近傍は、容器30の孔31に嵌合されたときに、天板部43−2とともに容器30の内部に露出する。この露出したスカート部43−1の外周にはネジ溝43−4が形成されている。ここに止めリング43−5を螺合することで、支持体43が容器30の側面32に固定される。
この孔31から露出した天板部43−2及びスカート部43−1の一部は、液体に浸される。
この中空部43−6は、スカート部43−1の内面から天板部43−2の中央に向かって次第に内径が小さくなるように、先細りのテーパ状に形成されている。そして、天板部43−2の中央には、小さい孔43−7が穿設されている。これにより、この孔43−7から電極42の先端46が少し突出する。
耐熱部材43−8は、プラズマ熱により支持体43が損耗し、孔43−7の径が大きくなるのを防ぐ。この耐熱部材43−8は、電極42と同様、ナノ粒子を作成したい金属(例えば、金や白金など)で形成することができる。
この封止部材44は、電極42を支持するとともに、同軸管41の内部に液体が流入するのを防止する。
絶縁部材45は、支持体43の中空部43−6の側面と電極42との間であって、封止部材44と天板部43−2の孔43−7との間(つまり、容器30に液体を入れたときの封止部材44と液体との間)に設けられた環状部材である。
この絶縁部材45は、電極42を支持する機能と、液体が同軸管41や導波管20に侵入しないように封止する機能と、封止部材44がプラズマに直接暴露して熱的損傷を受けるのを防止する機能とを有している。これにより、封止部材44の寿命を延ばして、液中プラズマ源40の延命を可能とする。
封止部材44の材質は、変形して周囲の金属と密着する程度の弾力性があり、かつマイクロ波によって発熱しないように誘電損が小さい材質を使う必要がある。また、プラズマからの熱を多少受けるためにある程度の耐熱性を有することが望ましい。
そこで、弾力性のある柔らかい材料として、例えば、ゴム、PTFE(Polytetrafluoroethylene:ポリテトラフルオロエチレン)あるいは軟らかいプラスチック材料などが考えられる。しかし、これらの材料は一般に耐熱温度が低い。これらの耐熱温度が低い材料を本目的で使用すると、プラズマからの輻射熱、表面を走る沿面放電、中心電極の高温化などにより短時間で破壊され、水漏れ、酸性水への不純物混入などが生じる。一方、耐熱温度が高い材料は、ガラス、セラミックなどを代表として、固い材料が多く、金属と密着させて、水を封止するのには不向きである。
その理由として、中心電極42は、高温になるために熱膨張が大きく、通常のろう付けではひずみにより破壊してしまう。この熱膨張による形状変化を吸収するためには複雑な構造を必要とするが、中心電極42が消耗品となるために、これは本目的には適さない。
さらに、封止部材44としてPTFEを用い、これをプラズマの放電部分から導波管20の方へ後退させれば、熱の問題は緩和できる。ただし、マイクロ波は、表皮効果により電極42の表面を伝わり、結果的に水へも伝播するため、電極42の先端46に伝播する前に減衰してしまう。
プラスチックは、PTFEを使用する。これは、マイクロ波帯における誘電損が少なく、過大な誘電率がなく、なるべく高い耐熱性があるからである。ただし、これらの条件を満たす材料であれば、PTFEに限るものではない。
セラミックは、アルミナ(Al203)を使用する。これは、PTFEと同様にマイクロ波帯における誘電損が少なく、過大な誘電率がなく、高い耐熱性と機械的強度があるからである。このような構造にすることによって、電極42の先端46のみが液体に露出し、かつプラズマを長時間維持できる耐熱構造を実現することが可能となる。ただし、これらの条件を満たす材料であれば、アルミナに限るものではない。
次に、電極の繰り出し機構について、図6を参照して説明する。
同図は、繰り出し機構の構成を示す断面図である。
前述したように、電極42は、プラズマの発生により先端が破砕する。ここで、金属ナノ粒子の製造量が少量の場合は、電極42の破砕量も少ないため、特に問題はないが、金属ナノ粒子の製造量が多くなり、何度もプラズマを発生させると、破砕量が多くなって、電極42の先端が支持体43の孔43−7よりも中へ入り込んでしまい、マイクロ波の供給が不十分となって、溶液中でプラズマが発生しなくなるか、その発生に時間がかかってしまうという課題があった。
そこで、この課題を解消するために、発明者は、電極42の繰り出し機構を発明した。
同軸管内部導体41−2は、同図に示すように、円筒形状に形成されている。そして、先端(容器30側)が、先細りの円錐形状に形成されており、他端が、支持部材50の貫通孔52−4、51−3を通って管体突部26−3に達している。
電極42は、円柱形状に形成されており、同軸管内部導体41−2の内部に、同軸管内部導体41−2と同軸で備えられている。
この電極42は、一端が支持体43の孔43−7から突出し、容器30に入れられた溶液中に露出している。一方、電極42の他端は、同軸管内部導体41−2の内部で終端している。
また、電極42は、図3に示す電極42よりも中心軸方向の長さを長くしてある。これにより、一つの電極42で製造できる金属ナノ粒子の量を増やすことができ、さらに、電極42の取り替え時期を延ばすことができる。
この支持部材41−3を配置することで、電極42が、孔43−7に対して垂直方向にまっすぐ繰り出すようにすることができる。
このプランジャ41−4は、一端が電極42の他端に当接し、他端が管体突部26−3から突出している。
この管体突部26−3は、管状に形成されており、一方の開口が管体26に接合している。そして、この管体突部26−3の中空と第一支持部材51の貫通孔51−3と第二支持部材52の貫通孔52−4が連通している。
このため、同軸管内部導体41−2の他端が貫通孔51−3、52−4を通して管体突部26−3の内部に嵌合している。また、プランジャ41−4が貫通孔51−3、52−4を通して管体突部26−3の内部を貫通している。
これら管体突部26−3の雌ネジ26−4とプランジャ41−4の雄ネジ41−5が螺合することで、プランジャ41−4を同軸管内部導体41−2の内部へ捻じ込むことができる。
プランジャ41−4を捻じ込むと、このプランジャ41−4の一端に当接している電極42が、そのプランジャ41−4に押されて、捻じ込み方向(電極42の中心軸方向)に移動する。これにより、電極42の先端が支持部材43の孔43−7から突出する。こうして、電極42を溶液のある方向に向かって送り出すことができる。
また、電極42の繰り出しを捻じ込みにより行うことで、電極42を支持体43の孔43−7から突出させる長さを微調整することができる。
ツマミ部41−6は、電極42の繰り出しを行う者がプランジャ41−4をまわす際につまんで持つ部分である。このツマミ部41−6は、例えば、角柱形状に形成したり、外周にギザを形成したり、ラバーを取り付けたりすることができる。これにより、ツマミ部41−6がつまみ易くなり、滑らなくなるので、プランジャ41−4の捻じ込みが容易になる。
次に、本実施形態の液中プラズマ処理装置の動作(液中プラズマ処理方法)について、図7、図8を参照して説明する。
図7は、本実施形態の液中プラズマ処理装置を用いてナノ粒子を生成する手順を示すフローチャートである。図8は、本実施形態の液中プラズマ処理装置を用いて金属担持物を生成する手順を示すフローチャートである。
図7に示すように、液中プラズマ処理装置1には、ナノ粒子を作成したい金属で形成された電極42と、同じくナノ粒子を作成したい金属で形成された耐熱部材43−8が取り付けられている(ステップ10)。
液中プラズマ処理装置1の容器30に、溶媒のみを投入する(ステップ11)。
マイクロ波発振器10の電源を入れ、マグネトロンボックス11でマイクロ波を発生させる。この発生したマイクロ波は、導波管20を伝搬し、液中プラズマ源40から容器30の溶媒へ供給される。これにより、溶媒の中では、電極42の先端46の近傍で液中プラズマが発生する(ステップ12)。
この液中プラズマの熱と電界などにより、電極42を形成する金属は、溶融、電気分解などの反応により破砕され、溶媒中にナノ粒子が生成される(ステップ13)。
図8に示すように、液中プラズマ処理装置1には、ナノ粒子を作成したい金属電極42と、同じくナノ粒子を作成したい金属で形成された耐熱部材43−8が取り付けられている(ステップ20)。
担体粒子が分散した溶媒を容器30に投入する(ステップ21)。担体の濃度は、溶媒に対し、0.1〜10重量%といった範囲に設定する。
マイクロ波発振器10の電源を入れ、マグネトロンボックス11でマイクロ波を発生させる。この発生したマイクロ波は、導波管20を伝搬し、液中プラズマ源40から容器30の溶媒へ供給される。これにより、溶媒の中では、電極42の先端46の近傍で液中プラズマが発生する(ステップ22)。
この液中プラズマの熱と電界などにより、電極42を形成する金属は、溶融、電気分解などの反応により破砕され、これが溶媒中に分散した担体上に付着・成長し、金属担持物が生成される(ステップ23)。
次に、本実施形態の実施例について説明する。
装置は、図1に示す液中プラズマ処理装置1を用意した。
この液中プラズマ処理装置1には、白金で形成された電極42と、同じく白金で形成された耐熱部材43−8を取り付けた。
また、マイクロ波発振器10のマグネトロンボックス11とマイクロ波電源12は、1セット構成であって、ミクロ電子(株)製、UM-1500EC-B、製造番号0101-1569のものを使用した。マイクロ波電源コントローラ13は、発明者が独自に製作したものを使用した。
次いで、マイクロ波発振器10の電源を入れ、マイクロ波を発生させた。
マイクロ波は、導波管20を伝搬し、同軸導波管変換器26、そして液中プラズマ源40を介して精製水に与えられた。これにより、精製水の内部にプラズマが発生した(液中プラズマの放電)。
このときのマイクロ波電力は、600W、時間は、600secであった。
なお、照射時間が600secとなった時点で、液温が80℃を突破したため、マイクロ波の照射を終了した。これは、液温が80℃以上になると、導電性が高いために沸騰が起こりやすくなるからである。ちなみに、マイクロ波の照射をさらに続けると、液温が90℃を超過し、溶液は完全に沸騰状態となる。
この溶液をポリビンに入れ、1日放置したが、液は、一様に黒く濁ったままであり、沈殿物は無かった。これは、生成されたナノ粒子が数十nm以下であり、かつ一様であることを意味する。
同図は、透過電子顕微鏡(TEM)により溶液を30万倍の倍率で撮影したものである。
同図に示すように、溶液内には、2〜5nmの白金ナノ粒子が生成されたことがわかった。
装置は、図1に示す液中プラズマ処理装置1を用意した。
この液中プラズマ処理装置1には、白金で形成された電極42と、同じく白金で形成された耐熱部材43−8を取り付けた。
マイクロ波発振器10のマグネトロンボックス11,マイクロ波電源12,マイクロ波電源コントローラ13は、実施例1で使用したものと同じものを使用した。
次いで、マイクロ波発振器10の電源を投入し、マグネトロンボックス11からマイクロ波を出力させた。マイクロ波は、導波管20を伝搬し、液中プラズマ源40を介して溶液に与えられた。これにより、溶液内にプラズマが発生した(液中プラズマの放電)。このときのマイクロ波電力は600W、時間は600secであった。
なお、照射時間が600secとなった時点で、液温が80℃を突破したため、マイクロ波の照射を終了した。これは、液温が80℃以上になると、導電性が高いために沸騰が起こりやすくなるからである。ちなみに、マイクロ波の照射をさらに続けると、液温が90℃を超過し、溶液は完全に沸騰状態となる。
この溶液をポリビンに入れ、1日放置したが、液は一様に黒く濁ったままであった。また、沈殿物はなかった。
この金属担持物が生成された溶液の電子顕微鏡像を図10に示す。同図は、透過電子顕微鏡(TEM)により溶液を15万倍の倍率で撮影したものである。
同図に示すように、溶液内では、シリカナノ粒子に白金が担持されていた(同図中、白い矢印で指し示した部分)。
また、溶媒中に金属塩、錯体、還元剤に由来する不純物を含まないため、きわめて純度の高い金属ナノ粒子及び金属担持物を製造することが可能となり、これにより期待される高活性表面により、高い触媒能が得られる。
さらに、電子加速器のような大きな装置を必要としないため、低コストで小型の装置により金属ナノ粒子や金属担持物を、十分な量で製造できる。
例えば、上述した実施形態では、容器を一つのみ備えた構成としたが、容器は、一つに限るものではなく、二つ以上備えることもできる。
また、上述した実施形態では、導波管の構成は、図1に示した構成としたが、この構成に限るものではなく、溶液にマイクロ波を伝搬できるものであれば、任意の構成とすることができる。
10 マイクロ波発振器
20 導波管
30 容器
31 孔
32 側面
40 液中プログラム源
42 電極
42−8 耐熱部材
44 封止部材
45 絶縁部材
46 先端
Claims (7)
- 溶液にマイクロ波を与えて金属ナノ粒子又は金属担持物を生成する液中プラズマ処理装置であって、
前記溶液が収められた容器と、
マイクロ波を出力するマイクロ波発振器と、
前記マイクロ波を前記溶液に与えて該溶液内にプラズマを励起させる電極とを備え、
この電極が、前記プラズマの励起により前記金属ナノ粒子となる金属で形成された
ことを特徴とする液中プラズマ処理装置。 - 前記電極の一部が、円錐形状に形成されており、
この円錐形状の先端が、前記溶液に接触した
ことを特徴とする請求項1記載の液中プラズマ処理装置。 - 前記容器の側面であって前記溶液を収めたときの水面よりも下方に、前記電極を通す孔を有し、
前記電極と前記孔との間に、封止部材を配置し、
この封止部材の前記溶液側に、絶縁部材を配置した
ことを特徴とする請求項1又は2記載の液中プラズマ処理装置。 - 前記電極を支持するとともに前記孔に通される支持体と、
この支持体のうち前記溶液に接する面に取り付けられた耐熱部材とを有し、
この耐熱部材が、前記プラズマの励起により前記金属ナノ粒子となる金属で形成された
ことを特徴とする請求項3記載の液中プラズマ処理装置。 - 前記電極を前記溶液に向けて送り出す繰り出し機構を備えた
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液中プラズマ処理装置。 - 溶液にマイクロ波を与えて金属ナノ粒子を生成する金属ナノ粒子製造方法であって、
溶液を容器に収める工程と、
前記容器の側面に配置されるとともに先端が前記溶液中に突出した電極に、パルス状のマイクロ波を供給する工程と、
前記電極の先端で前記マイクロ波によりプラズマを励起させて、前記電極を破砕し、この破砕した前記電極の形成材料を金属ナノ粒子として生成する工程とを有した
ことを特徴とする金属ナノ粒子製造方法。 - 溶液にマイクロ波を与えて金属担持物を生成する金属担持物製造方法であって、
担体が分散した溶液を容器に収める工程と、
前記容器の側面に配置されるとともに先端が前記溶液中に突出した電極に、パルス状のマイクロ波を供給する工程と、
前記電極の先端で前記マイクロ波によりプラズマを励起させて、前記電極を破砕し、この破砕した前記電極の形成材料を金属ナノ粒子として前記担体に担持させる工程とを有した
ことを特徴とする金属担持物製造方法。
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