JP2011089156A - Metal fine particle, and method for producing the same - Google Patents

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富也 阿部
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Yamato Hayashi
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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide metal fine particles in which production process is simple and inexpensive, and the separation of the metal fine particles from impurities other than those is facilitated, and further, which can cope with high-mix low-volume production and also can be produced at high efficiency, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The metal fine particles are obtained by cracking a metal lump by ultrasonic cavitation. Further, in the method for producing metal fine particles, a metal lump is arranged in a solvent, ultrasonic waves are emitted to the metal lump using the solvent as a medium, thus the metal lump is cracked by ultrasonic cavitation produced by the emission of the ultrasonic waves so as to obtain metal fine particles. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば化学合成用触媒、自動車用触媒、燃料電池用触媒などに用いられる金属微細粒子、または磁性金属微細粒子、もしくは色材用や塗料用の金属微細粒子、あるいは電子回路形成用やはんだ材料用、電線シールド層形成に使用される金属インクや金属ペースト用、バイオ分野における分子検出用の微細粒子状の素材等として好適な金属微細粒子およびその製造方法に関する。   The present invention is, for example, a metal fine particle used for a catalyst for chemical synthesis, an automobile catalyst, a fuel cell catalyst, or the like, or a magnetic metal fine particle, or a metal fine particle for a coloring material or a paint, or for forming an electronic circuit, The present invention relates to fine metal particles suitable for solder materials, metal inks and metal pastes used for forming a wire shield layer, and fine particle materials for molecular detection in the bio field, and a method for producing the same.

従来、この種の金属微細粒子の製造方法には、大別すると、固相法、気相法、液相法の3種類がある。   Conventionally, there are three types of methods for producing this kind of fine metal particles: a solid phase method, a gas phase method, and a liquid phase method.

固相法は、例えば特許文献1および非特許文献1に開示されているように、金属粉末を原材料として、それに例えばボールミルを用いたメカニカルミリング(mechanical milling)あるいはメカニカルアロイング(mechanical alloying)処理を施すことで金属微細
粒子または合金微細粒子を製造する、というものである。
As disclosed in, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, the solid phase method uses a metal powder as a raw material, and performs mechanical milling or mechanical alloying treatment using, for example, a ball mill. By applying, metal fine particles or alloy fine particles are produced.

気相法は、例えば特許文献2に開示されているように、真空チャンバ内で金属あるいは金属化合物を気化させ、その気体に金属微細粒子どうしの凝集を防ぐために分散剤の蒸気を接触させるなどして金属微細粒子を製造する、というものである。   In the gas phase method, for example, as disclosed in Patent Document 2, a metal or a metal compound is vaporized in a vacuum chamber, and a vapor of a dispersant is brought into contact with the gas to prevent aggregation of metal fine particles. To produce fine metal particles.

液相法は、例えば非特許文献2に記載されているように、溶液中で金属のイオンや錯体を還元して金属原子の核を少しずつ成長させていくことによって金属微細粒子を製造する、というものである。   In the liquid phase method, for example, as described in Non-Patent Document 2, metal ions and complexes are reduced in a solution to grow metal atom nuclei little by little to produce metal fine particles. That's it.

また、液相法のうち、特に超音波液相合成法では、非特許文献3に記載されているように、エネルギ源として超音波を用いて金属イオンを還元し、金属微細粒子を製造するようにしている。   Further, among the liquid phase methods, particularly in the ultrasonic liquid phase synthesis method, as described in Non-Patent Document 3, metal ions are reduced using ultrasonic waves as an energy source to produce metal fine particles. I have to.

また、超音波をエネルギ源として用いる、上記のような金属微細粒子合成法以外の材料加工技術や製造技術としては、例えば非特許文献4に記載されているような洗浄技術や、例えば特許文献3に開示されているような、活性炭や牡蠣殻などを加工対象(原料)とし、28kHz程度の周波数の超音波照射による加工対象物の単純な分散や破砕を利用した、粒径の大きめな粒子を分散してなるスラリーやサスペンションの製造技術がある。   Further, as a material processing technique and manufacturing technique other than the above-described metal fine particle synthesis method using ultrasonic waves as an energy source, for example, a cleaning technique described in Non-Patent Document 4, for example, Patent Document 3 As described above, activated carbon, oyster shells, etc. are processed objects (raw materials), and particles having a large particle size using simple dispersion or crushing of processed objects by ultrasonic irradiation at a frequency of about 28 kHz are used. There is a manufacturing technique of a slurry and suspension formed by dispersion.

特開2005−314806号公報JP-A-2005-314806 特許第2561537号公報Japanese Patent No. 2561537 特開2000−140677号公報JP 2000-140677 A

S.Sheibani et al.,Mater.Lett.,(2006)S. Sheibani et al., Mater. Lett., (2006) 金属ナノ粒子ペーストのインクジェット微細配線(シーエムシー出版、2006年)Inkjet fine wiring of metal nanoparticle paste (CMC Publishing, 2006) R.A.Salkar et al.,J. Mater.Chem.,9,1333(1999).R.A.Salkar et al., J. Mater.Chem., 9, 1333 (1999). 超音波便覧(超音波便覧編集委員会編、1999年)Ultrasound Handbook (Ultrasonic Handbook Editing Committee, 1999)

しかしながら、上記の固相法では、金属微細粒子または合金微細粒子の製造に要する時間が極めて長く掛かり、金属微細粒子等の能率的な製造が困難ないしは不可能であるという問題がある。
メカニカルミリング法とは、一般に、金属粉末を高硬度のボール状セラミックス粉末などと混合し、それらを入れた容器を高速回転またはその内部を攪拌することで、その容器内で粉末粒子同士を衝突させて、その際の機械的なエネルギによって粉末粒子を粉砕して微細粒子化するという、言うなれば機械的に原料を粉砕して微細粒子化する手法であるが、このような機械的な粉砕方法では、金属を十分に微細化するためには、少なくとも数10時間以上ないし200時間程度もの処理時間を要することとなり、実用的とは言い難く、コマーシャルラインでの生産には不適である。また、高速でのミリング処理は高熱を発生するため、耐久性の低い装置では連続運転が難しく、装置破損を引き起こす虞(不都合な事態の生じる可能性;以下同様)も高くなる。また、目的とする金属粉末以外にセラミックス粉末等も一緒に粉砕されるため、その混入を基本的に防ぐことが不可能であるという問題もある。
However, the above solid phase method has a problem that it takes a very long time to produce metal fine particles or alloy fine particles, making it difficult or impossible to efficiently produce metal fine particles.
The mechanical milling method generally involves mixing metal powder with high-hardness ball-shaped ceramic powder, etc., and rotating the container containing them at high speed or stirring the interior to cause the powder particles to collide with each other. In this case, the powder particles are pulverized by the mechanical energy at that time to make fine particles. In other words, the raw material is mechanically pulverized into fine particles. Then, in order to sufficiently miniaturize the metal, a processing time of at least several tens of hours to about 200 hours is required, which is not practical and is not suitable for production on a commercial line. In addition, since high-speed milling generates high heat, continuous operation is difficult with a low-durability device, and there is a high possibility that the device may be damaged (the possibility of an inconvenient situation; the same applies hereinafter). Moreover, since ceramic powder etc. are grind | pulverized together with the metal powder made into the objective, there also exists a problem that the mixing cannot be prevented fundamentally.

また、上記の気相法では、多品種・少量生産には適していないという問題がある。
金属微細粒子は、例えば触媒材料用のものであれば、白金(Pt)やパラジウム(Pd)の微細粒子が要求され、導電性のインクやペースト材料用のものならば金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)などの微細粒子が要求されるなど、工業的な応用例ごとに異なった金属種が求められる。従って、そのような触媒材料用の金属微細粒子の製造に用いられるプロセスとしては、多品種の金属微細粒子をいわゆるオンデマンド(on-demand)で製造
可能であることが望ましい。ところが、気相法は一般に、ロットごとに反応装置内の清掃や部品交換が必要であり、また装置自体が大掛かりなものであることから、製造量が少量であってもランニングコストはそれほど安くならないため、多品種・少量生産の製造には適していない。
さらには、気相法は、設備費用やランニングコストが高価なものとなってしまう傾向にある。気相法の反応を行うためには、真空系や密閉チャンバが必要であり、さらに金属塊もしくは金属化合物を蒸発させるエネルギ源としてプラズマ、電子ビーム、レーザ、誘導加熱といった各種のエネルギビームの照射装置等が必要となるが、これらは一般に、装置自体もランニングコストも高価なものとなる傾向が強いからである。
Further, the above gas phase method has a problem that it is not suitable for multi-product / small-volume production.
For example, if the fine metal particles are for a catalyst material, fine particles of platinum (Pt) or palladium (Pd) are required. If the fine metal particles are for a conductive ink or paste material, gold (Au), silver ( Different metal species are required for each industrial application, for example, fine particles such as Ag) and copper (Cu) are required. Therefore, as a process used for producing such metal fine particles for a catalyst material, it is desirable that various types of metal fine particles can be produced on a so-called on-demand basis. However, in general, the gas phase method requires cleaning and replacement of parts in the reaction apparatus for each lot, and the apparatus itself is large, so even if the production amount is small, the running cost is not so low. Therefore, it is not suitable for the production of a variety of products and a small amount of production.
Furthermore, the vapor phase method tends to be expensive in equipment cost and running cost. In order to perform a gas phase reaction, a vacuum system and a sealed chamber are required, and various energy beam irradiation devices such as plasma, electron beam, laser, induction heating are used as an energy source for evaporating a metal lump or metal compound. In general, these are because the apparatus itself and the running cost tend to be expensive.

また、上記の液相法では、不純物を分離することが困難なものとなるという問題、および製造工程が煩雑なものとなるという問題がある。
液相法は、固相法と比べると、製造時間が短く、装置がより汎用的であり、初期設備やランニングコストも安価である傾向にある。ところが、液相法は金属塩からの金属イオンや金属錯体を原料とし、それらを還元して金属核を析出させるという、言うなれば化学的に金属微細粒子を合成する手法であるため、合成後の液中には金属イオンや金属錯体が残存することは実際上避け難い。また、それ以外にも、原料金属塩由来のアニオン(例えば、塩化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、カルボン酸イオン、炭酸イオンなど)や、過剰量の還元剤、分散剤なども実際上不可避的に残存することとなり、これらは不純物として、金属微細粒子の特性を悪化させる虞がある。このため、上記のような不可避的に残存する不純物を金属微細粒子から完全に分離・除去する必要があるが、そのためには、別途にそれらの不純物を完全除去する処理工程が必要となり、延いてはその金属微細粒子の製造プロセス全体の煩雑化および製造コストの増加を余儀なくされてしまうこととなる。
さらには、液相法は簡易な装置によって多品種の金属微細粒子を合成可能であるが、貴金属以外の金属微細粒子の合成は、必ずしも容易ではないという問題もある。その主な原因としては、標準電極電位(vs.SHE;Standard Hydrogen Electrode基準、以下同様)が正電位側に高い貴金属と称される金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム
(Pd)などの金属微細粒子は、一度生成すると化学的にかなり安定であり、再び酸化することはないが、銅(Cu)、コバルト(Co)、鉄(Fe)などのような、標準電極電位(vs.SHE)が貴金属よりも負電位側にある金属種の場合は、水(HO)、大気中
の酸素(O)や溶媒中の溶存酸素、あるいはその他の各種酸化剤として機能する元素の存在によって容易に酸化されてしまい、所望の金属微細粒子の合成が困難なものとなるということが挙げられる。
In addition, the above liquid phase method has a problem that it is difficult to separate impurities and a problem that a manufacturing process becomes complicated.
Compared with the solid phase method, the liquid phase method tends to have a shorter production time, more versatile equipment, and lower initial equipment and running costs. However, the liquid phase method uses metal ions and metal complexes from metal salts as raw materials and reduces them to deposit metal nuclei, in other words, chemically synthesizing metal fine particles. In practice, it is inevitable that metal ions and metal complexes remain in the liquid. In addition, anions derived from raw metal salts (eg, chloride ions, nitrate ions, sulfate ions, carboxylate ions, carbonate ions, etc.), excessive amounts of reducing agents and dispersants are practically inevitable. Therefore, they may deteriorate the characteristics of the metal fine particles as impurities. For this reason, it is necessary to completely separate and remove impurities inevitably remaining as described above from the metal fine particles, but for that purpose, a separate process step for completely removing these impurities is required, which is extended. This complicates the entire manufacturing process of the metal fine particles and increases the manufacturing cost.
Furthermore, although the liquid phase method can synthesize various kinds of fine metal particles with a simple apparatus, there is a problem that the synthesis of fine metal particles other than noble metals is not always easy. The main causes are gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium, which are called noble metals whose standard electrode potential (vs. SHE; Standard Hydrogen Electrode standard, the same applies hereinafter) is high on the positive potential side. Metal fine particles such as (Pd) are chemically stable once generated and do not oxidize again, but are standard electrodes such as copper (Cu), cobalt (Co), iron (Fe), etc. In the case of a metal species whose potential (vs. SHE) is on the negative potential side of the noble metal, water (H 2 O), atmospheric oxygen (O 2 ), dissolved oxygen in the solvent, or other various oxidizing agents It is easily oxidized by the presence of a functioning element, making it difficult to synthesize desired metal fine particles.

また、上記の超音波液相合成法では、エネルギ効率の高い超音波を用いているので、金属微細粒子の高能率な製造が可能となるが、この超音波液相合成法も前述の液相法の場合と同様に、基本的には液相中で化学的に金属微細粒子を生成するものであることから、不純物が残存するという問題や、金属酸化等に起因して所望の金属微細粒子の合成が困難なものとなるという問題がある。   In addition, since the ultrasonic liquid phase synthesis method uses ultrasonic waves with high energy efficiency, high-efficiency production of metal fine particles is possible. This ultrasonic liquid phase synthesis method is also the liquid phase synthesis method described above. As in the case of the method, basically the metal fine particles are chemically generated in the liquid phase, so that the desired metal fine particles are caused by the problem of impurities remaining, metal oxidation, etc. There is a problem that the synthesis of is difficult.

また、上記の超音波をエネルギ源として用いた弾性振動を利用した洗浄、破砕や混合の技術は、活性炭や牡蠣殻などを固体粒子化して液中に懸濁し、スラリーやサスペンションを得るということを目的としたものであり、またそのような目的のみへの利用に留まっていた。また、そのような超音波照射による弾性振動を利用して破砕された固体粒子の粒径は、特許文献3に開示されているように、平均29.2μm程度の比較的大きなものであり、例えば数nm程度の大きさの金属微細粒子のような極めて微細な粒子と比べて桁違いに大きいため、そのような従来技術をそのまま、本発明が目的としているような例えば数nm程度のような極めて微細な金属微細粒子の製造に適用することは、実際上、全く不可能であった。あるいは、そのような超音波照射による弾性振動を利用して原料の金属片等を破砕して金属微細粒子を形成することの可能性についての検討等も従来は行われていなかった。   In addition, the cleaning, crushing, and mixing techniques using elastic vibration using the above ultrasonic wave as an energy source means that activated carbon, oyster shells, etc. are made into solid particles and suspended in the liquid to obtain slurry and suspension. It was intended, and it was used only for that purpose. Moreover, as disclosed in Patent Document 3, the particle size of the solid particles crushed using elastic vibration caused by ultrasonic irradiation is a relatively large one having an average of about 29.2 μm. Since it is an order of magnitude larger than extremely fine particles such as metal fine particles having a size of several nanometers, such a conventional technique is used as it is. It was practically impossible to apply to the production of fine metal fine particles. Or examination about the possibility of crushing the metal piece etc. of a raw material and forming metal fine particles using such elastic vibration by ultrasonic irradiation was not performed conventionally.

本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、製造プロセスが簡易・安価であり、金属微細粒子とそれ以外の不純物との分離が容易で、また多品種・少量生産にも対応可能であり、かつ高能率に製造することが可能である金属微細粒子およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and its object is that the manufacturing process is simple and inexpensive, the metal fine particles can be easily separated from other impurities, and a wide variety and a small amount. An object of the present invention is to provide metal fine particles that can be produced and that can be produced with high efficiency, and a method for producing the same.

本発明の金属微細粒子は、金属塊を超音波キャビテーションによって破砕してなることを特徴としている。
本発明の金属微細粒子の製造方法は、金属塊を溶媒中に配置し、前記溶媒を媒質として用いて前記金属塊に超音波を照射することで、当該超音波の照射によって生じる超音波キャビテーションにより前記金属塊を破砕して金属微細粒子を得る工程を含むことを特徴としている。
The fine metal particles of the present invention are characterized by crushing a metal lump by ultrasonic cavitation.
According to the method for producing fine metal particles of the present invention, a metal lump is disposed in a solvent, and the metal lump is irradiated with ultrasonic waves using the solvent as a medium, thereby ultrasonic cavitation caused by the ultrasonic irradiation. The method includes a step of crushing the metal lump to obtain metal fine particles.

本発明によれば、製造プロセスが簡易・安価であり、金属微細粒子とそれ以外の不純物との分離が容易で、また多品種・少量生産にも対応可能であり、かつ高能率に製造することが可能である金属微細粒子およびその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the manufacturing process is simple and inexpensive, the metal fine particles and other impurities can be easily separated, and can be used for a wide variety and a small amount of production, and can be manufactured with high efficiency. It is possible to provide metal fine particles and a method for producing the same.

本発明の実施例に係る金属微細粒子の粒径の測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement result of the particle size of the metal fine particle which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る金属微細粒子のXRD測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the XRD measurement result of the metal fine particle which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る金属微細粒子の、超音波照射前の金属塊の状態(a)と照射後の金属微細粒子の状態(b)との概観の一例を示す写真をそれぞれ複写した図である。The figure which copied the photograph which shows an example of the general view of the state (a) of the metal lump before ultrasonic irradiation of the metal fine particle which concerns on the Example of this invention, and the state (b) of the metal fine particle after irradiation, respectively. is there. 本発明の実施例に係る金属微細粒子のFE−SEM写真の一例を複写した図である。It is the figure which copied an example of the FE-SEM photograph of the metal fine particle which concerns on the Example of this invention.

以下、本発明の実施の形態に係る金属微細粒子およびその製造方法について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, metal fine particles and a method for producing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施の形態に係る金属微細粒子は、原材料である金属塊を超音波キャビテーションによって破砕してなるものである。
その粒径は、原材料の材質やそれに対して照射する超音波の周波数および強度等に依存して変化するが、安定的な製造が可能であるという観点からは、1nm以上100μm以下とすることが可能である。但し、1nm未満や、100μm超の粒径とすることも不可能ではない。いずれにしても、nmオーダーのような極めて微細な粒径の金属微細粒子の製造が可能である。
The fine metal particles according to the embodiment of the present invention are formed by crushing a metal lump as a raw material by ultrasonic cavitation.
The particle diameter varies depending on the material of the raw material and the frequency and intensity of the ultrasonic wave applied to the raw material, but from the viewpoint that stable production is possible, it may be 1 nm or more and 100 μm or less. Is possible. However, it is not impossible to make the particle diameter less than 1 nm or more than 100 μm. In any case, it is possible to produce metal fine particles having an extremely fine particle size such as nm order.

そのようなnm(ナノメータ)オーダーの粒径の金属微細粒子を、本発明の実施の形態に係る製造方法によれば、原材料である金属塊を超音波キャビテーションによって破砕することにより、簡易で比較的安価な製造装置で、高い生産能率を以て、しかも多品種・少量生産対応でいわゆるオンデマンドに、製造することができる。すなわち、本発明の発明者達は、種々の実験およびその結果に対する検討や考察・調査等を鋭意進めた結果、溶媒中に配置した金属塊に、その溶媒を介して超音波を照射することで、その超音波照射によるキャビテーションによって、高い能率を以て金属塊を微細に破砕して金属微細粒子を生成することが可能である、という新知見を得た。そして、そのような新知見に基づいて、本発明を完成するに到った。   According to the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, such a metal fine particle having a particle size of the nm (nanometer) order is easily and comparatively obtained by crushing a metal lump as a raw material by ultrasonic cavitation. With an inexpensive manufacturing device, it can be manufactured on demand, with high production efficiency, and for high-mix and low-volume production. That is, the inventors of the present invention have intensively studied, considered, and investigated various experiments and their results, and as a result, the metal mass arranged in the solvent is irradiated with ultrasonic waves through the solvent. The new knowledge that it is possible to generate metal fine particles by crushing a metal lump with high efficiency by cavitation by ultrasonic irradiation. And based on such new knowledge, it came to complete this invention.

本発明の実施の形態に係る金属微細粒子の製造方法は、金属塊を溶媒中に配置し、その溶媒を媒質として用いて、原材料の金属塊に超音波を照射することで、その超音波の照射によって生じる超音波キャビテーションにより金属塊を破砕して、例えば粒径1nm以上100μm以下のような、極めて微細な金属微細粒子を得る工程を含んでいる。   In the method for producing fine metal particles according to the embodiment of the present invention, a metal lump is disposed in a solvent, and the ultrasonic wave is irradiated to the metal lump of the raw material using the solvent as a medium. The method includes a step of crushing a metal lump by ultrasonic cavitation generated by irradiation to obtain extremely fine metal fine particles having a particle size of 1 nm to 100 μm, for example.

上記の原材料の金属塊としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、またはこれら金属種からなる合金のうちの、少なくともいずれか1種類からなるものとすることが可能である。
また、上記の原材料の金属塊の形状は、金属箔、金属棒、金属線、金属粒子のうちのいずれか1種類とすることが可能である。
The above-mentioned metal lump of raw material includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), aluminum (Al), zinc (Zn), tin (Sn), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Iron (Fe), Indium (In), Magnesium (Mg), or an alloy composed of these metal species, shall be composed of at least one of them. It is possible.
Moreover, the shape of the metal lump of the raw material can be any one of a metal foil, a metal bar, a metal wire, and a metal particle.

上記の溶媒としては、水、アルコール類、アルデヒド類、アミン類、単糖類、多糖類、直鎖の炭化水素類、脂肪酸類、芳香族類のうちの少なくともいずれか1種類からなるものを用いることが可能である。
上記の溶媒は、超音波を伝えるための媒質(媒体)として用いられるものであるが、超音波キャビテーションによる金属塊の破砕効果は、溶媒の物理的・化学的な特性によって変化することが知られている。例えば沸点や粘度の高い溶媒中では、キャビテーション発生個数(あるは頻度)自体は減少するものの、個々のエネルギは大きくなるので、キャビテーションによる破砕効果はむしろ高くなる。また、溶媒の種類や溶媒中に溶け込んでいる気体の種類に対応して、キャビテーションの圧壊の際の温度や圧力も変化する。また、溶媒によっては、金属塊を破砕して生成された金属微細粒子と反応して金属腐食を引き起こし、またそれに伴って金属錯体を形成してしまう虞もある。このため、溶媒としては、
超音波キャビテーションによる金属塊の破砕効果を高めて金属微細粒子の生成能率を促進せしめることができ、かつ生成される金属微細粒子の金属腐食や金属錯体の形成等を生じる虞のないものを、適宜に選択することが必要である。そのような条件に適合するためには、より具体的には、複数種類の溶媒を組み合わせることや、さらに還元剤や分散剤を添加すること、あるいは雰囲気ガスを用いた置換によって作業雰囲気における熱伝導度や化学的還元能力等を向上させることなどが有効である。
As the above-mentioned solvent, a solvent comprising at least one of water, alcohols, aldehydes, amines, monosaccharides, polysaccharides, linear hydrocarbons, fatty acids and aromatics should be used. Is possible.
The above-mentioned solvent is used as a medium for transmitting ultrasonic waves. However, it is known that the crushing effect of metal lumps by ultrasonic cavitation changes depending on the physical and chemical characteristics of the solvent. ing. For example, in a solvent having a high boiling point or viscosity, although the number of cavitations (or frequency) itself decreases, the individual energy increases, so the crushing effect by cavitation becomes rather high. Further, the temperature and pressure at the time of cavitation collapse also change in accordance with the type of solvent and the type of gas dissolved in the solvent. Further, depending on the solvent, there is a possibility that the metal will react with the fine metal particles generated by crushing the metal lump and cause metal corrosion, and a metal complex may be formed accordingly. For this reason, as a solvent,
The one that can enhance the crushing effect of metal lumps by ultrasonic cavitation to promote the production efficiency of metal fine particles, and does not cause the metal corrosion of the metal fine particles produced or the formation of metal complexes, etc. It is necessary to select In order to meet such conditions, more specifically, heat conduction in the working atmosphere by combining a plurality of types of solvents, further adding a reducing agent or dispersing agent, or substituting with an atmospheric gas. It is effective to improve the degree and chemical reduction ability.

また、上記の溶媒中に、さらに、還元剤として、アルコール類、アルデヒド類、アミン類、水酸化リチウムアルミニウム、チオ硫酸ナトリウム、過酸化水素水、硫化水素、ボラン、ジボラン、ヒドラジン、ヨウ化カリウム、クエン酸、シュウ酸、アスコルビン酸のうちの少なくともいずれか1種類の化学種を添加することは、より望ましい一態様である。このようにすることにより、例えば銅(Cu)のような、還元剤を添加しなければ酸化が進んでしまう虞の高い金属微細粒子を製造する場合などに、その酸化を抑制ないしは抑止することができる。   Further, in the above solvent, as a reducing agent, alcohols, aldehydes, amines, lithium aluminum hydroxide, sodium thiosulfate, hydrogen peroxide, hydrogen sulfide, borane, diborane, hydrazine, potassium iodide, It is a more desirable mode to add at least one chemical species of citric acid, oxalic acid, and ascorbic acid. In this way, for example, when producing fine metal particles such as copper (Cu), which are highly likely to oxidize unless a reducing agent is added, the oxidation can be suppressed or suppressed. it can.

上記の超音波は、周波数が15kHz以上200kHz以下で、かつ強度が0.5W/cm以上であるように設定することが望ましい。これは、このように設定することより、より微細な所望の粒径の金属微細粒子を、より高い生成能率を以て、製造することが可能となるからである。 The ultrasonic waves are desirably set so that the frequency is 15 kHz or more and 200 kHz or less and the intensity is 0.5 W / cm 3 or more. This is because, by setting in this way, it is possible to produce finer metal fine particles having a desired particle diameter with higher generation efficiency.

本発明の実施の形態に係る金属微細粒子およびその製造方法は、さらに詳細には、次のようなものである。   The metal fine particles and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention are as follows in more detail.

原材料の金属塊としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、あるいはこれら金属種からなる合金金属のうちから選択可能であり、また必要に応じて、それらのうちの複数種を選択することも可能である。   As the metal lump of the raw material, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), aluminum (Al), zinc (Zn), tin (Sn ), Cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), indium (In), magnesium (Mg), or an alloy metal composed of these metal species, and if necessary, It is also possible to select a plurality of types.

また、金属塊の形状については、特に限定されないが、典型的な形状としては、金属箔、金属棒、金属線、金属粒子などが可能である。箔や素線などの、アスペクト比の高い形状を有するものは、超音波のキャビテーションを受ける面積も大きいので、より好適である。また、箔の場合には、その厚みを20μm以下とし、素線の場合には、その直径を20μm以下とすることによって、超音波による破砕をさらに効果的に短時間で進行させることが可能となる。   Further, the shape of the metal lump is not particularly limited, but typical shapes include a metal foil, a metal rod, a metal wire, a metal particle, and the like. A material having a shape with a high aspect ratio, such as a foil or a wire, is more suitable because it has a large area to receive ultrasonic cavitation. Moreover, in the case of foil, the thickness is 20 μm or less, and in the case of a strand, the diameter is 20 μm or less, so that the crushing by ultrasonic waves can be further effectively advanced in a short time. Become.

また、金属塊の金属純度や合金組成についても、特に限定されないが、強度や硬度が著しく高い金属種または合金の場合には、超音波による破砕に要する時間が長くなる傾向にある。そのような場合には、超音波の照射条件や溶媒組成などを適宜に再調整して、超音波キャビテーションによる破砕をさらに促進させるようにすることが望ましい。
あるいは逆に、ある超音波の設定条件において破砕されない材料を反応系内に敢えて入れておくことで、その破砕されない材料に金属微細粒子が担持されるようにすることや、その破砕されない材料を金属微細粒子でコーティングすること、その破砕されない材料と金属微細粒子とを複合化または合金化させるようにすることなども可能である。そのような破砕されない材料としては、超音波反応で微細化しないものであれば何でもよいが、より具体的な例としては、各種金属や合金、セラミックス、ポリマー、ゴムなどが利用可能である。また、その形状についても、特には限定されない。また、コーティング性を向上させることが要請される場合には、電気めっきや各種表面処理などを併用することも可能である。
Also, the metal purity and alloy composition of the metal lump are not particularly limited, but in the case of a metal species or alloy having extremely high strength and hardness, the time required for crushing by ultrasonic waves tends to be long. In such a case, it is desirable to further adjust the ultrasonic irradiation conditions, the solvent composition, and the like to further promote crushing by ultrasonic cavitation.
Or conversely, by putting a material that is not crushed under a certain ultrasonic setting condition into the reaction system, the fine material is supported on the material that is not crushed, or the material that is not crushed is a metal. It is also possible to coat with fine particles, or to combine or alloy the non-crushed material and metal fine particles. Such a material that is not crushed may be anything as long as it is not miniaturized by an ultrasonic reaction, but more specific examples include various metals, alloys, ceramics, polymers, and rubbers. Further, the shape is not particularly limited. Moreover, when it is requested | required that coating property should be improved, it is also possible to use electroplating, various surface treatments, etc. together.

超音波の媒質(媒体)として用いられる溶媒は、水、アルコール類、アルデヒド類、アミン類、単糖類、多糖類、直鎖の炭化水素類、脂肪酸類、芳香族類のうちから選択可能である。また、必要に応じて、それらのうちの複数種類を選択し、それらを混合して用いることも可能である。
また、その超音波の媒質として用いられる際の溶媒の粘度は、高過ぎないようにすることが望ましい。具体的には、10c・P以下であることが望ましい。粘度が高くなり過ぎると、超音波照射によるキャビテーションが生成し難くなって、金属塊の破砕〜金属微細粒子の生成の進行が鈍化してしまうからである。
また、溶媒は、金属塊およびそれを破砕してなる金属微細粒子をできるだけ酸化させないものであることが望ましい。より具体的には、破砕対象の金属塊の金属種よりも標準電極電位(vs.SHE)が負電位側に高い位置にある溶媒であり、かつその金属種に対して
還元性を有するものであることが望ましい。
The solvent used as the ultrasonic medium can be selected from water, alcohols, aldehydes, amines, monosaccharides, polysaccharides, linear hydrocarbons, fatty acids, and aromatics. . Moreover, if necessary, it is also possible to select a plurality of types and mix and use them.
Further, it is desirable that the viscosity of the solvent when used as the ultrasonic medium is not too high. Specifically, it is preferably 10 c · P or less. If the viscosity becomes too high, cavitation due to ultrasonic irradiation becomes difficult to be generated, and the progress of crushing of the metal mass to generation of the metal fine particles is slowed down.
Moreover, it is desirable that the solvent is one that does not oxidize the metal mass and the metal fine particles obtained by crushing the metal mass as much as possible. More specifically, it is a solvent in which the standard electrode potential (vs. SHE) is higher on the negative potential side than the metal species of the metal mass to be crushed and has reducibility to the metal species. It is desirable to be.

また、貴金属以外の金属種からなる金属塊を超音波キャビテーションで破砕する場合、その破砕によって得られる金属微細粒子の酸化を防ぐために、金属塊を溶媒中に浸して破砕を行う前に、溶媒に対して超音波を照射することで十分に脱気を行って、その溶媒中の溶存酸素を取り除くようにすることが望ましい。さらに、その後の金属塊の破砕の際には、不活性ガスもしくは還元性ガスで溶媒をパージしながら超音波照射を行うようにすることなども望ましい一態様である。   In addition, when crushing a metal lump composed of a metal species other than a noble metal by ultrasonic cavitation, in order to prevent oxidation of metal fine particles obtained by the crushing, the metal lump is immersed in a solvent before crushing. On the other hand, it is desirable to sufficiently deaerate by irradiating ultrasonic waves to remove dissolved oxygen in the solvent. Further, in the subsequent crushing of the metal lump, it is also a desirable aspect that ultrasonic irradiation is performed while purging the solvent with an inert gas or a reducing gas.

還元剤としては、アルコール類、アルデヒド類、アミン類、水酸化リチウムアルミニウム、チオ硫酸ナトリウム、過酸化水素水、硫化水素、ボラン、ジボラン、ヒドラジン、ヨウ化カリウム、クエン酸、シュウ酸、アスコルビン酸のうちから選択可能であり、また必要に応じて、複数種類を選択し、それらを混合するなどして用いることも可能である。
還元剤の添加量は、破砕する金属塊の金属種に対応して適宜に選択可能であり、特に制限されるものではない。また、貴金属と称される銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)などからなる金属塊の場合には、元より化学的に安定なので、上記のような還元剤は必ずしも添加しなくともよい。また、破砕によって得られた金属微細粒子が大気雰囲気中で酸化する虞もほとんどない。
しかし、銅(Cu)よりも標準電極電位(vs.SHE)が負電位側にある金属の場合に
は、還元剤を添加しなければ、酸化してしまう虞がある。従って、そのような金属種またはそれらの金属種の合金からなる金属塊を原材料として金属微細粒子を製造する場合には、還元剤を添加することが望ましい。その場合の還元剤の添加量は、金属に対する濃度比(還元剤/金属)で、0.001〜5とすることが望ましい。還元剤の濃度が0.001よりも低いと、超音波キャビテーションによる破砕の途中あるいは破砕後における金属微細粒子の酸化を抑制することが困難になる。また、還元剤の濃度が5よりも高いと、超音波キャビテーションによる破砕の際に、金属塩や沈殿、金属錯体等のような、目的外の副生成物を生成してしまう虞が高くなる。よって、還元剤の添加量は、金属に対する濃度比(還元剤/金属)で0.001〜5とすることが望ましいのである。
Examples of reducing agents include alcohols, aldehydes, amines, lithium aluminum hydroxide, sodium thiosulfate, hydrogen peroxide, hydrogen sulfide, borane, diborane, hydrazine, potassium iodide, citric acid, oxalic acid, and ascorbic acid. It is possible to select from among them, and if necessary, a plurality of types can be selected and used by mixing them.
The amount of the reducing agent added can be appropriately selected according to the metal species of the metal lump to be crushed, and is not particularly limited. Further, in the case of a metal lump made of silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), etc., which is called a noble metal, it is chemically stable from the beginning, so the reducing agent as described above. May not necessarily be added. Moreover, there is almost no possibility that the metal fine particles obtained by crushing are oxidized in the air atmosphere.
However, in the case of a metal whose standard electrode potential (vs. SHE) is on the negative potential side with respect to copper (Cu), there is a risk of oxidation unless a reducing agent is added. Therefore, it is desirable to add a reducing agent when producing metal fine particles using a metal lump comprising such a metal species or an alloy of those metal species as a raw material. In this case, the amount of addition of the reducing agent is preferably 0.001 to 5 in terms of the concentration ratio to the metal (reducing agent / metal). When the concentration of the reducing agent is lower than 0.001, it becomes difficult to suppress oxidation of metal fine particles during or after crushing by ultrasonic cavitation. On the other hand, when the concentration of the reducing agent is higher than 5, there is a high possibility that undesired by-products such as metal salts, precipitates, metal complexes and the like are generated during crushing by ultrasonic cavitation. Therefore, it is desirable that the addition amount of the reducing agent is 0.001 to 5 in terms of the concentration ratio to the metal (reducing agent / metal).

上記の溶媒と還元剤との混合の割合は、破砕の対象となる金属塊の金属種に対応して適宜に調整することが望ましい。また、得られた金属微細粒子を溶媒中に効率良く分散させるために、界面活性剤や保護ポリマー等を、さらに添加するようにしてもよい。これら界面活性剤や保護ポリマーについては、いわゆる分散剤として用いられている一般的なものを使用することが可能であるが、その分散の対象となる金属微細粒子や合金微細粒子に対して化学的親和性を示して吸着するものであることが、より望ましい。   It is desirable that the mixing ratio of the solvent and the reducing agent is appropriately adjusted in accordance with the metal species of the metal mass to be crushed. Further, in order to efficiently disperse the obtained metal fine particles in the solvent, a surfactant, a protective polymer or the like may be further added. As these surfactants and protective polymers, general materials used as so-called dispersants can be used, but they are chemically used for metal fine particles and alloy fine particles to be dispersed. It is more desirable that it exhibits affinity and adsorbs.

金属塊に対して照射する超音波の周波数は、15kHz以上〜200kHz以下とすることが望ましい。これは、周波数が15kHz未満では、溶媒中での波長が長くなって金属塊を通り抜けてしまい、nmオーダーのような所望の微細な粒径の金属微細粒子を得る
ことが困難となり、また逆に周波数が200kHzを超えると、超音波によって発生する個々のキャビティのエネルギが小さくなって、金属塊を破砕して微細な金属微細粒子を生成せしめる能力が著しく低下するためである。よって、超音波の周波数を上記のような15kHz以上〜200kHz以下という範囲内(周波数領域内)に設定することで、より微細な所望の粒径の金属微細粒子を、より高い能率を以て、製造することが可能となる。また、そのような周波数領域内で、適宜に超音波の周波数や強度を調節することにより、金属塊の破砕速度や得られる金属微細粒子の粒径を変更することができる。具体的には、金属微細粒子の粒径は、数nm以上〜数10μm(より具体的な数値としては、1nm以上100μm以下)というような広範囲に亘って制御することが可能である。
As for the frequency of the ultrasonic wave irradiated with respect to a metal lump, it is desirable to set it as 15 kHz-200 kHz. This is because if the frequency is less than 15 kHz, the wavelength in the solvent becomes long and passes through the metal block, making it difficult to obtain metal fine particles having a desired fine particle size such as nm order. This is because, when the frequency exceeds 200 kHz, the energy of individual cavities generated by ultrasonic waves is reduced, and the ability to crush the metal lump and generate fine metal fine particles is significantly reduced. Therefore, by setting the frequency of the ultrasonic wave within the above range of 15 kHz to 200 kHz (within the frequency region), finer metal fine particles having a desired particle diameter are produced with higher efficiency. It becomes possible. Moreover, by appropriately adjusting the frequency and intensity of the ultrasonic wave within such a frequency region, the crushing speed of the metal mass and the particle diameter of the obtained metal fine particles can be changed. Specifically, the particle diameter of the metal fine particles can be controlled over a wide range such as several nm to several tens of μm (more specific numerical value is 1 nm to 100 μm).

また、金属塊に対して照射する超音波の強度および照射時間を、破砕の対象の金属塊の硬度、仕込量、目的とする金属微細粒子の粒径などに対応して適宜に設定することにより、得られる金属微細粒子の粒径を、上記のような範囲内で所望の大きさに調節することができる。
超音波の照射は、一般に、破砕、分散、混合といった機能以外にも、分散質や粒子の衝突による凝集を生じせしめる機能や、ホットスポットにおける粒子の溶融や粒子同士の融着などを生じせしめる機能なども有している。これら複数の機能は、同時に現れるため、そのうちのどれを最も主要なものとして期待するかによって、強度や照射時間などの各種プロセス条件の設定が、異なったものとなる。一般に、超音波の強度を高くして行くと、金属塊の破砕は促進されるが、ある強度以上になると反応率が飽和することがある。あるいは、途中に最適の強度が存在するという場合も多い。そのような各種特性を考慮して、適宜に超音波照射の各種プロセス条件を設定・変更することが望ましい。
In addition, by appropriately setting the intensity and irradiation time of the ultrasonic wave applied to the metal lump according to the hardness of the metal lump to be crushed, the amount charged, the particle size of the desired metal fine particles, etc. The particle diameter of the metal fine particles obtained can be adjusted to a desired size within the above range.
In general, in addition to functions such as crushing, dispersing, and mixing, ultrasonic irradiation has the function of causing agglomeration due to dispersoids and particle collisions, and the function of causing melting of particles in hot spots and fusion of particles. Etc. Since these multiple functions appear simultaneously, the setting of various process conditions such as intensity and irradiation time differs depending on which one is expected to be the most important one. Generally, when the intensity of ultrasonic waves is increased, the crushing of the metal mass is promoted, but when the intensity exceeds a certain intensity, the reaction rate may be saturated. Alternatively, there are many cases where an optimum intensity exists on the way. In consideration of such various characteristics, it is desirable to appropriately set and change various process conditions for ultrasonic irradiation.

本発明の実施の形態に係る金属微細粒子の製造方法では、超音波の強度は0.5W/cm以上とすることか望ましい。これは、超音波の強度が0.5W/cm未満では、金属の種類や形状にもよるが、十分な破砕の効果が得られず、また破砕速度も低下して、製造能率が悪化するからである。 In the method for producing fine metal particles according to the embodiment of the present invention, it is desirable that the intensity of ultrasonic waves be 0.5 W / cm 3 or more. This is because if the intensity of the ultrasonic wave is less than 0.5 W / cm 3 , although depending on the type and shape of the metal, sufficient crushing effect cannot be obtained, and the crushing speed is reduced, resulting in deterioration in production efficiency. Because.

超音波の照射時間については、一般に、短時間であると、破砕や分散・混合の機能が強く現れ、長時間であると凝集の機能が強く現れる。従って、超音波の照射時間は、目的とする金属微細粒子の粒径に対応して制御すればよい。さらに詳細には、金属塊の破砕が進行するにつれて、金属粒子は微細化して行くが、やがて粒径は最小値に達する。そしてその後は、凝集の進行が支配的となり、それにつれて粒径は再び粗大化して行く。よって、超音波の照射時間を上記の粒径が最小値に達する時間よりも短い時間に設定した場合には、その時間内では微細化が進行途中の段階にあるので、その照射時間に対応した粒径の微細な金属微細粒子が得られる。そして、超音波の照射時間を上記の最小値に達する時間丁度に設定することで、最小の粒径の金属微細粒子を得ることができる。また、超音波の照射時間を上記の粒径が最小値に達する時間よりも長い時間に設定した場合には、凝集が支配的に進行するので、その設定時間に対応した粒径の大きめな金属微細粒子が得られることになる。この傾向は、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、金(Au)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)などのような比較的軟らかい金属種において顕著である。このような超音波照射時間に対応して得られる金属微細粒子の粒径が変化する現象を利用して、本発明の実施の形態に係る金属微細粒子およびその製造方法では、製造される金属微細粒子の粒径を制御することが可能である。   As for the irradiation time of ultrasonic waves, generally, when it is a short time, the function of crushing, dispersing and mixing appears strongly, and when it is a long time, the function of aggregation appears strongly. Therefore, the ultrasonic irradiation time may be controlled in accordance with the target particle size of the metal fine particles. More specifically, as the crushing of the metal mass proceeds, the metal particles become finer, but eventually the particle size reaches a minimum value. After that, the progress of aggregation becomes dominant, and the particle size becomes coarser again as it progresses. Therefore, when the ultrasonic irradiation time is set to a time shorter than the time when the particle size reaches the minimum value, since the miniaturization is in the process of progressing within that time, it corresponds to the irradiation time. Metal fine particles having a fine particle size can be obtained. Then, by setting the ultrasonic irradiation time exactly to the time when the above minimum value is reached, fine metal particles having a minimum particle size can be obtained. In addition, when the irradiation time of ultrasonic waves is set to a time longer than the time when the above particle size reaches the minimum value, the aggregation proceeds dominantly, so a metal having a large particle size corresponding to the set time. Fine particles will be obtained. This tendency is similar to that of silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), indium (In), magnesium (Mg), palladium (Pd), platinum (Pt), tin (Sn), zinc (Zn), etc. This is particularly true for such relatively soft metal species. Using the phenomenon that the particle size of the metal fine particles obtained corresponding to the ultrasonic irradiation time changes, the metal fine particles and the method for producing the same according to the embodiment of the present invention are manufactured. It is possible to control the particle size of the particles.

超音波を照射する際の温度条件については、特に制限されないが、溶媒や還元剤、分散剤の沸点温度以下であることが好ましい。これは、沸点を超えた温度では還流装置等が必要となり、また高温における超音波照射は一般に、その照射の際に用いられている製造装置系に超音波が与える負荷が大きくなる虞も高いからである。   The temperature condition for irradiating with ultrasonic waves is not particularly limited, but is preferably equal to or lower than the boiling point of the solvent, reducing agent, or dispersant. This is because a reflux device or the like is required at a temperature exceeding the boiling point, and ultrasonic irradiation at high temperatures generally has a high risk of increasing the load of ultrasonic waves on the manufacturing system used at the time of irradiation. It is.

また、超音波照射装置の発振・出力方式や装置構造等については、上記のように超音波を照射して金属塊を微細粒子状態にまで破砕可能なものであって、かつ周波数、強度、照射時間等の各種プロセス条件の設定や調節等が可能なものであれば、例えば市販の超音波発生装置等を適宜にアレンジして用いることなどが可能である。   In addition, the oscillation / output method and device structure of the ultrasonic irradiation device can irradiate ultrasonic waves as described above to crush the metal lump to a fine particle state, and the frequency, intensity, irradiation As long as various process conditions such as time can be set and adjusted, for example, a commercially available ultrasonic generator can be appropriately arranged and used.

また、さらに高い能率を以て金属微細粒子を製造することができるようにするためには、撹伴装置を用いるなどして、溶媒中で金属塊にキャビテーションが均一に分散して発生するように配慮することが望ましい。   Also, in order to be able to produce fine metal particles with higher efficiency, consideration is given so that cavitation is uniformly dispersed in the metal mass in a solvent by using a stirring device or the like. It is desirable.

次に、本発明の実施の形態に係る金属微細粒子およびその製造方法における作用について説明する。   Next, the effect | action in the metal fine particle which concerns on embodiment of this invention, and its manufacturing method is demonstrated.

溶媒中に原材料である金属塊を配置しておき、上記に説明したような超音波を照射すると、超音波キャビテーションと呼ばれる微小な気泡が発生する。その超音波キャビテーションとは、溶媒中に生じた超音波キャビテーションの界面と金属塊の表面との間で生じる異種界面反応であり、準断熱的な圧縮/膨張のサイクルを繰り返して、最終的に圧壊する。その超音波キャビテーションの発生から圧壊に到る一連の過程では、超音波キャビテーションそれ自体は極めて高温・高圧となっており、さらに圧壊の際には衝撃波やジェット流も生じる。このような超音波キャビテーションの挙動によって、溶媒中に配置された金属塊の表面には、極めて微小な規模の、而してエネルギ密度の高い、物理的な破砕が進行する。つまり、金属塊の表面における破砕に寄与する超音波キャビテーションは数μm以下と極めて微小な規模のものであるため、その大きさ以下の破砕を金属塊の表面にて生じせしめて、極めて微小な粒径の金属微細粒子を得ることが可能となる。しかも、エネルギ密度の高い超音波キャビテーションによる破砕によって、高い能率を以て、金属微細粒子を生成することが可能となるのである。
実際に、本発明者達による実験の結果、そのような超音波キャビテーションを利用した金属塊の破砕によって、nm(ナノメータ)オーダーの粒径の金属微細粒子を、数時間程度の短時間のプロセスで、高能率に生成することが可能であることが確認されている(その詳細については後述の実施例で説明する)。
When a metal lump, which is a raw material, is placed in a solvent and irradiated with ultrasonic waves as described above, minute bubbles called ultrasonic cavitation are generated. The ultrasonic cavitation is a heterogeneous interfacial reaction that occurs between the interface of ultrasonic cavitation generated in the solvent and the surface of the metal mass, and finally the crushing is repeated by repeating a quasi-adiabatic compression / expansion cycle. To do. In a series of processes from the generation of the ultrasonic cavitation to the collapse, the ultrasonic cavitation itself is extremely high temperature and high pressure, and a shock wave and a jet flow are also generated during the collapse. Due to the behavior of ultrasonic cavitation, physical crushing of a very small scale and thus high energy density proceeds on the surface of the metal block disposed in the solvent. In other words, the ultrasonic cavitation that contributes to crushing on the surface of the metal lump is a very small scale of several μm or less. It becomes possible to obtain metal fine particles having a diameter. Moreover, metal fine particles can be generated with high efficiency by crushing by ultrasonic cavitation with high energy density.
In fact, as a result of experiments by the present inventors, metal fine particles having a particle size of nm (nanometer) order can be obtained in a short process of about several hours by crushing a metal lump using such ultrasonic cavitation. It has been confirmed that it can be generated with high efficiency (details thereof will be described in the examples described later).

また、さらには、超音波は生成した粒子を溶媒中に分散する作用も有しているので、金属微細粒子の生成と分散化とを同時に行うことができる。この作用を生かして、金属微細粒子の製造能率を、さらに高いものとすることが可能となる。
また、超音波キャビテーションの大きさに対応して、得られる金属微細粒子の粒径も変化するので、照射する超音波の周波数や出力を調節することによって、反応サイトであるキャビテーションの個数や大きさ、エネルギなどを制御して、最終的に得られる金属微細粒子の生成速度や生成量、粒径などを制御することができる。さらには、超音波の照射時間を調節することによっても、金属微細粒子の粒径を制御することが可能である。
Furthermore, since the ultrasonic wave has a function of dispersing the generated particles in a solvent, it is possible to simultaneously generate and disperse the metal fine particles. Taking advantage of this effect, the production efficiency of fine metal particles can be further increased.
In addition, since the particle size of the metal fine particles obtained changes according to the size of ultrasonic cavitation, the number and size of cavitations that are reaction sites can be adjusted by adjusting the frequency and output of the ultrasonic waves to be irradiated. In addition, by controlling energy and the like, it is possible to control the production rate, production amount, particle size, and the like of the finally obtained fine metal particles. Furthermore, the particle size of the metal fine particles can be controlled by adjusting the irradiation time of the ultrasonic waves.

また、原材料である金属塊は固体として存在するため、従来のイオンソースの液相法に比べて、イオンの拡散に起因した粒子析出や粒子粗大化が起こらず、原料濃度を高濃度で仕込むことも可能であるので、超音波キャビテーションを利用した本発明の実施の形態に係る製造方法によれば、金属微細粒子の高能率な製造が可能となる。   In addition, the metal lump that is the raw material exists as a solid, so that compared to the conventional ion source liquid phase method, particle precipitation and particle coarsening due to ion diffusion do not occur, and the raw material concentration is charged at a high concentration. Therefore, according to the manufacturing method according to the embodiment of the present invention using ultrasonic cavitation, it is possible to manufacture metal fine particles with high efficiency.

また、本発明の実施の形態に係る金属微細粒子およびその製造方法では、溶媒中で、銅箔のような金属塊を、超音波キャビテーションによって、言うなれば物理的に破砕して微細化するようにしているので、金属イオンや金属錯体などの化学種が発生することはない。よって、従来の液相法では省略ないしは簡易化が不可能であった、金属微細粒子の製造後に溶液を精製・高純度化するプロセスを、省略することが可能となる。また、それと共
に、製造装置および溶媒の容器等についても汎用的なものを用いることが可能となるので、この点からも、多品種・小量生産に適応することが可能となる。
Further, in the metal fine particles and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention, a metal lump such as a copper foil is crushed and refined by ultrasonic cavitation, in other words, in a solvent. Therefore, chemical species such as metal ions and metal complexes are not generated. Therefore, it is possible to omit the process of purifying and purifying the solution after the production of fine metal particles, which could not be omitted or simplified by the conventional liquid phase method. At the same time, it is possible to use general-purpose manufacturing apparatuses and solvent containers, and therefore, from this point, it is possible to adapt to multi-product / small-volume production.

また、溶媒および還元剤の種類は、目的とする金属微細粒子の種類に応じて適宜に選択可能であり、これらの条件と超音波の条件を適切に組み合わせることで、原材料の金属塊の破砕を促進することや、得られる金属微細粒子の粒径を制御することができる。さらには、生成する金属微細粒子どうしや、その他の材料を組み合わせることで、さらに多様な金属微細粒子や、さらに高機能な金属微細粒子を製造することも可能である。   In addition, the type of solvent and reducing agent can be appropriately selected according to the type of metal fine particles of interest, and by appropriately combining these conditions and ultrasonic conditions, the metal lump of the raw material can be crushed. It can be promoted and the particle size of the metal fine particles obtained can be controlled. Furthermore, by combining metal fine particles to be generated and other materials, it is possible to produce more various metal fine particles and more highly functional metal fine particles.

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る金属微細粒子およびその製造方法によれば、例えばnmオーダーのような極めて微細な粒径の金属微細粒子を、高い生産能率を以て、製造することが可能となる。しかも、その製造プロセスを簡易・安価なものとすることができ、目的の金属微細粒子とそれ以外の不純物との分離を容易なものとすることができ、また多品種・少量生産にも対応することが可能となる。   As described above, according to the metal fine particles and the method for producing the same according to the embodiment of the present invention, for example, metal fine particles having an extremely fine particle size such as nm order can be produced with high production efficiency. Is possible. In addition, the manufacturing process can be simplified and inexpensive, the target fine metal particles can be easily separated from other impurities, and it can be used for various types and small-scale production. It becomes possible.

なお、本発明の実施の形態に係る金属微細粒子およびその製造方法は、例えば化学合成用触媒、自動車用触媒、燃料電池用触媒などに用いられる金属微細粒子、または磁性金属微細粒子、もしくは色材用や塗料用の金属微細粒子、あるいは電子回路形成用やはんだ材料用、電線シールド層形成に使用される金属インクや金属ペースト用、バイオ分野における分子検出用などの金属微細粒子およびその製造方法として適用することが可能である。   The fine metal particles and the production method thereof according to the embodiment of the present invention are, for example, fine metal particles, magnetic fine metal particles, or coloring materials used in catalysts for chemical synthesis, automobile catalysts, fuel cell catalysts, etc. Fine metal particles for use in coatings and coatings, or for metal circuit formation and solder materials, metal inks and metal pastes used for wire shield layer formation, and molecular detection in bio fields It is possible to apply.

上記の実施の形態で説明したような製造方法によって金属微細粒子を製造し、それを実施例1〜12に係る金属微細粒子の試料とした。また、それとの比較対照のために、従来の固相法および液相法によって金属微細粒子を製造し、それを比較例1〜12に係る金属微細粒子の試料とした。実施例に係る試料についての製造方法および製造(生成)プロセスに要した時間ならびに粒径等のデータ・情報等を纏めて表1に示す。また、比較例に係る試料についての製造方法および製造(生成)プロセスに要した時間ならびに粒径等のデータ・情報等を纏めて表2に示す。   Metal fine particles were produced by the production method as described in the above embodiment, and used as samples of metal fine particles according to Examples 1-12. For comparison with the above, metal fine particles were produced by a conventional solid phase method and liquid phase method, and used as samples of metal fine particles according to Comparative Examples 1-12. Table 1 summarizes the time required for the manufacturing method and the manufacturing (generation) process for the sample according to the example, data and information such as particle size, and the like. Further, Table 2 summarizes data, information, etc. such as the time and particle size required for the manufacturing method and manufacturing (generation) process for the sample according to the comparative example.

各試料における各種物性の測定・分析は、次のようにして実施した。
(1)定性分析
金属微細粒子の相同定は、粉末X線回折装置「RlNT2000」(株式会社リガク製)を用いた。
(2)平均粒子径の測定
金属微細粒子の粒子観察には、FE−SEM(Field Emission-Scanning Electron Microscope;以下同様)として日立製作所製「S-5000」を用いて行った。また、平均粒子径
の測定には、レーザドップラー動的光散乱装置「UPA-EX150型」(日機装製)を用いて行
った。
(3)プラズモン吸収
数nm〜100nm程度の粒径の金属ナノ粒子は一般に、局在表面フラズモン共鳴により、特定の波長に対応して偏在する顕著な吸収を有することが知られている。このプラズモン吸収は、紫外・可視吸光光度計(V-550;日本分光製)を用いて測定した。
(4)金属成分の含有量
示差熱熱重量同時測定装置(TG8120;株式会社リガク製)を用い、TG-DTA分析することによって各金属成分の含有量を求めた。その測定中の雰囲気には窒素ガス(N)を用いた。
Various physical properties of each sample were measured and analyzed as follows.
(1) Qualitative analysis
For the phase identification of the metal fine particles, a powder X-ray diffractometer “RlNT2000” (manufactured by Rigaku Corporation) was used.
(2) Measurement of average particle size
The metal fine particles were observed using “S-5000” manufactured by Hitachi, Ltd. as an FE-SEM (Field Emission-Scanning Electron Microscope; hereinafter the same). The average particle size was measured using a laser Doppler dynamic light scattering apparatus “UPA-EX150 type” (manufactured by Nikkiso).
(3) Plasmon absorption
It is known that metal nanoparticles having a particle size of about several nanometers to 100 nm generally have a remarkable absorption unevenly distributed corresponding to a specific wavelength by localized surface plasmon resonance. The plasmon absorption was measured using an ultraviolet / visible absorptiometer (V-550; manufactured by JASCO Corporation).
(4) Content of metal component
Using a differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement apparatus (TG8120; manufactured by Rigaku Corporation), the content of each metal component was determined by TG-DTA analysis. Nitrogen gas (N 2 ) was used as the atmosphere during the measurement.

(実施例1)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mL(ミリリットル;以下同様)とトルエン溶媒20mLとを混合し、原材料の金属塊として厚さ11μmの銅箔(銅(Cu)の純度=99.9%)1gを加えた。その一例を図3(a)に示す。そして、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、窒素(N2)雰囲気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約15W
/cmで、5時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。その一例を図3(b)に示す。
そして、その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。さらに、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、この実施例1に係る微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
この金属微細粒子のXRD(X-Ray Diffraction Spectroscopy;以下同様)測定を行ったところ、図2に示したような測定結果が得られた。この測定結果から、実施例1に係る金属微細粒子は、fcc構造を有する金属銅からなるものであることが確認された。
また、熱重量測定の結果、銅(Cu)の含有率は96.5wt%であった。
また、FE−SEMによる観察を行ったところ、図4に一例を示したように、粒径が約200nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
また、この実施例1に係る金属微細粒子をトルエン溶媒中に再分散して超音波を照射し、その分散液の粒度分布測定を行ったところ、図1に示したような測定結果となり、平均体積粒子径は約220nmであることが確認された。
Example 1
In a container, 21.9 mL of triethylamine (milliliter; the same applies hereinafter) and 20 mL of a toluene solvent are mixed, and 1 g of copper foil having a thickness of 11 μm (purity of copper (Cu) = 99.9%) is obtained as a metal lump of raw material. added. An example is shown in FIG. Then, while maintaining the temperature of the solvent at about 40 ° C., an ultrasonic wave with a frequency of 28 kHz in an atmosphere of nitrogen (N 2 ) is output at about 15 W.
By irradiating at / cm 3 for 5 hours, the metal lump was crushed by the ultrasonic cavitation to obtain a solution in which fine metal particles were dispersed. An example is shown in FIG.
Then, an acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Further, the metal fine particles were washed with acetone, and then dried at room temperature to obtain a sample of metal fine particles in the form of fine particle powder according to Example 1.
When XRD (X-Ray Diffraction Spectroscopy; hereinafter the same) measurement was performed on the fine metal particles, the measurement results shown in FIG. 2 were obtained. From this measurement result, it was confirmed that the metal fine particle which concerns on Example 1 consists of metal copper which has fcc structure.
As a result of thermogravimetry, the content of copper (Cu) was 96.5 wt%.
Further, when observation was performed by FE-SEM, it was observed that the metal fine particles had a particle size of about 200 nm as shown in FIG.
Further, when the fine metal particles according to Example 1 were redispersed in a toluene solvent and irradiated with ultrasonic waves, and the particle size distribution of the dispersion was measured, the measurement results shown in FIG. The volume particle diameter was confirmed to be about 220 nm.

(実施例2)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mLとトルエン溶媒20mLとを混合し、原材料の金属塊として直径20μmの銅線(銅(Cu)の純度=99.9%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、窒素(N)雰囲気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約15W/cmで、5時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。
そして、その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。さらに、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
このようにして得られた試料のXRD測定を行ったところ、この実施例2に係る金属微
細粒子は、fcc構造を有する金属銅からなるものであることが確認された。
また、熱重量測定の結果、銅(Cu)の含有率は98.5wt%であった。
また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約170nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
また、この実施例2に係る金属微細粒子をトルエン溶媒中に再分散して超音波を照射し、その分散液の粒度分布測定を行ったところ、平均体積粒子径は約175nmであることが確認された。
(Example 2)
In a container, 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of toluene solvent are mixed, and 1 g of copper wire having a diameter of 20 μm (copper (Cu) purity = 99.9%) is added as a raw material metal lump. While maintaining the temperature at 40 ° C., an ultrasonic wave with a frequency of 28 kHz is irradiated in an atmosphere of nitrogen (N 2 ) at an output of about 15 W / cm 3 for 5 hours, so that the metal lump is crushed by the ultrasonic cavitation. Thus, a solution in which fine metal particles were dispersed was obtained.
Then, an acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Further, the metal fine particles were washed with acetone and then dried at room temperature to obtain a sample of metal fine particles in the form of fine particle powder.
When XRD measurement was performed on the sample thus obtained, it was confirmed that the metal fine particles according to Example 2 were made of metal copper having an fcc structure.
As a result of thermogravimetry, the content of copper (Cu) was 98.5 wt%.
Moreover, when observation was performed by FE-SEM, it was observed that the metal fine particles had a particle size of about 170 nm.
Further, when the fine metal particles according to Example 2 were redispersed in a toluene solvent and irradiated with ultrasonic waves, and the particle size distribution of the dispersion was measured, it was confirmed that the average volume particle diameter was about 175 nm. It was done.

(実施例3)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mLとトルエン溶媒20mLとを混合し、原材料の金属塊として厚さ100μmの銅箔(銅(Cu)の純度=99.9%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、窒素(N)雰囲気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約15W/cmで、5時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。
この実施例3に係る試料では、溶液中に銅箔の一部が残存しており、原材料である銅箔の全てが破砕されたわけではないことが確認された。
その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。また、残存した銅箔を除去した。そして、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
この試料のFE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約200nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
(Example 3)
In a container, 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of toluene solvent are mixed, and 1 g of 100 μm thick copper foil (copper (Cu) purity = 99.9%) is added as a raw material metal lump, and the temperature of the solvent is adjusted. While maintaining the temperature at about 40 ° C., an ultrasonic wave with a frequency of 28 kHz is irradiated in an atmosphere of nitrogen (N 2 ) at an output of about 15 W / cm 3 for 5 hours. Thus, a solution in which fine metal particles were dispersed was obtained.
In the sample according to Example 3, a part of the copper foil remained in the solution, and it was confirmed that not all the copper foil as the raw material was crushed.
An acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Moreover, the remaining copper foil was removed. The fine metal particles were washed with acetone and then dried at room temperature to obtain a fine metal powder sample of fine metal particles.
When this sample was observed by FE-SEM, it was observed that the sample was fine metal particles having a particle size of about 200 nm.

(実施例4)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mLとエチレングリコール溶媒20mLとを混合し、原材料の金属塊として厚さ11μmの銅箔(銅(Cu)の純度=99.9%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、窒素(N)雰囲気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約5W/cmで、24時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。
この実施例4に係る試料では、溶液中に銅箔の一部が残存しており、原材料である銅箔の全てが破砕されたわけではないことが確認された。
その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。また、残存した銅箔を除去した。そして、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
このようにして得られた試料のFE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約300nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
Example 4
In a container, 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of ethylene glycol solvent are mixed, and 1 g of 11 μm-thick copper foil (purity of copper (Cu) = 99.9%) is added as a metal lump of the raw material, and the temperature of the solvent Is kept at about 40 ° C., and an ultrasonic wave with a frequency of 28 kHz is irradiated for 24 hours in an atmosphere of nitrogen (N 2 ) at an output of about 5 W / cm 3 , so that a metal lump is formed by the ultrasonic cavitation. By crushing, a solution in which fine metal particles were dispersed was obtained.
In the sample according to Example 4, it was confirmed that part of the copper foil remained in the solution, and not all of the copper foil as the raw material was crushed.
An acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Moreover, the remaining copper foil was removed. The fine metal particles were washed with acetone and then dried at room temperature to obtain a fine metal powder sample of fine metal particles.
When the sample thus obtained was observed by FE-SEM, it was observed that the sample was a fine metal particle having a particle size of about 300 nm.

(実施例5)
容器内にて、トルエン溶媒40mLに、原材料の金属塊として厚さ11μmの銅箔(銅(Cu)の純度=99.9%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、窒素(N)雰囲気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約15W/cmで、5時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。
そして、その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。さらに、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
このようにして得られた試料のXRD測定を行ったところ、この実施例5に係る金属微細粒子は、fcc構造を有する金属銅からなるものであることが確認された。
また、熱重量測定の結果、銅(Cu)の含有率は99.2wt%であった。
また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約1000nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
また、この実施例5に係る金属微細粒子をトルエン溶媒中に再分散して超音波を照射し、その分散液の粒度分布測定を行ったところ、平均体積粒子径は約1040nmであることが確認された。
(Example 5)
In a container, 1 g of 11 μm thick copper foil (purity of copper (Cu) = 99.9%) as a metal lump of raw material was added to 40 mL of toluene solvent, and nitrogen was maintained while maintaining the temperature of the solvent at about 40 ° C. (N 2 ) Ultrasonic waves with a frequency of 28 kHz are irradiated in an atmosphere at an output of about 15 W / cm 3 for 5 hours, whereby the metal lump is crushed by the ultrasonic cavitation and the metal fine particles are dispersed. Solution was obtained.
Then, an acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Further, the metal fine particles were washed with acetone and then dried at room temperature to obtain a sample of metal fine particles in the form of fine particle powder.
When XRD measurement of the sample thus obtained was performed, it was confirmed that the metal fine particles according to Example 5 were made of metallic copper having an fcc structure.
As a result of thermogravimetry, the content of copper (Cu) was 99.2 wt%.
Moreover, when it observed by FE-SEM, it was observed that it is a metal fine particle whose particle size is about 1000 nm.
Further, when the fine metal particles according to Example 5 were redispersed in a toluene solvent and irradiated with ultrasonic waves, and the particle size distribution of the dispersion was measured, it was confirmed that the average volume particle diameter was about 1040 nm. It was done.

(実施例6)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mLとトルエン溶媒20mLとを混合し、原材料の金属塊として厚さ10μmの銀箔(銀(Ag)の純度=99.98%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、大気中にて周波数50kHzの超音波を、出力約5W/cmで、5時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した橙色の溶液を得た。
その溶液の吸光度測定を行ったところ、銀(Ag)からなる微細粒子であることを示す430nm付近に明確なプラズモン吸収が確認された。
そして、その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。さらに、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、この実施例6に係る微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
この金属微細粒子のXRD測定を行ったところ、この金属微細粒子は、fcc構造を有する金属銀からなるものであることが確認された。
また、熱重量測定の結果、銀(Ag)の含有率は98.0wt%であった。
また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約75nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
また、この実施例6に係る金属微細粒子をトルエン溶媒中に再分散して超音波を照射し、その分散液の粒度分布測定を行ったところ、平均体積粒子径は約80nmであることが確認された。
(Example 6)
In a container, 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of toluene solvent are mixed, and 1 g of 10 μm-thick silver foil (purity of silver (Ag) = 99.98%) is added as a raw material metal lump. While maintaining the temperature at 40 ° C., an ultrasonic wave with a frequency of 50 kHz is irradiated in the atmosphere at an output of about 5 W / cm 3 for 5 hours, so that the metal lump is crushed by the ultrasonic cavitation, and the metal fine particles An orange solution in which was dispersed was obtained.
When the absorbance of the solution was measured, clear plasmon absorption was confirmed in the vicinity of 430 nm indicating fine particles made of silver (Ag).
Then, an acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Furthermore, the metal fine particles were washed with acetone, and then dried at room temperature to obtain a sample of fine metal powder metal fine particles according to Example 6.
When the XRD measurement of this metal fine particle was performed, it was confirmed that this metal fine particle consists of metal silver which has fcc structure.
As a result of thermogravimetry, the silver (Ag) content was 98.0 wt%.
Moreover, when observation by FE-SEM was performed, it was observed that it was a metal fine particle with a particle size of about 75 nm.
Further, when the fine metal particles according to Example 6 were redispersed in a toluene solvent and irradiated with ultrasonic waves, and the particle size distribution of the dispersion was measured, it was confirmed that the average volume particle diameter was about 80 nm. It was done.

(実施例7)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mLとエチレングリコール溶媒20mLとを混合し、原材料の金属塊として厚さ10μmの銀箔(銀(Ag)の純度=99.98%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、大気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約5W/cmで、24時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。
この実施例7に係る試料では、溶液中に銀箔の一部が残存しており、原材料である銀箔の全てが破砕されたわけではないことが確認された。
その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。また、残存した銅箔を除去した。そして、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
この試料のFE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約150nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
(Example 7)
In a container, mix 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of ethylene glycol solvent, add 1 g of 10 μm-thick silver foil (purity of silver (Ag) = 99.98%) as a raw material metal lump, and adjust the temperature of the solvent. While maintaining the temperature at about 40 ° C., an ultrasonic wave with a frequency of 28 kHz is irradiated in the atmosphere at an output of about 5 W / cm 3 for 24 hours. A solution in which the particles were dispersed was obtained.
In the sample according to Example 7, a part of the silver foil remained in the solution, and it was confirmed that not all of the silver foil as the raw material was crushed.
An acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Moreover, the remaining copper foil was removed. The fine metal particles were washed with acetone and then dried at room temperature to obtain a fine metal powder sample of fine metal particles.
When this sample was observed by FE-SEM, it was observed that the sample was fine metal particles having a particle size of about 150 nm.

(実施例8)
容器内にて、トルエン溶媒40mLに、原材料の金属塊として厚さ10μmの銀箔(銀(Ag)の純度=99.98%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、大気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約15W/cmで、5時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。
そして、その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。さらに、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、この実施例8に係る微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
この金属微細粒子のXRD測定を行ったところ、この金属微細粒子は、fcc構造を有する金属銀からなるものであることが確認された。
また、熱重量測定の結果、銀(Ag)の含有率は99.0wt%であった。
また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約800nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
また、この実施例8に係る金属微細粒子をトルエン溶媒中に再分散して超音波を照射し、その分散液の粒度分布測定を行ったところ、平均体積粒子径は約820nmであることが確認された。
(Example 8)
In a container, 1 g of 10 μm-thick silver foil (purity of silver (Ag) = 99.98%) as a metal lump of raw material is added to 40 mL of toluene solvent, and the solvent temperature is kept at about 40 ° C. in the atmosphere. By irradiating an ultrasonic wave having a frequency of 28 kHz with an output of about 15 W / cm 3 for 5 hours, the metal lump was crushed by the ultrasonic cavitation to obtain a solution in which fine metal particles were dispersed.
Then, an acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Further, the metal fine particles were washed with acetone, and then dried at room temperature to obtain a sample of metal fine particles in the form of fine particle powder according to Example 8.
When the XRD measurement of this metal fine particle was performed, it was confirmed that this metal fine particle consists of metal silver which has fcc structure.
As a result of thermogravimetry, the silver (Ag) content was 99.0 wt%.
Moreover, when observation by FE-SEM was performed, it was observed that it was a metal fine particle with a particle size of about 800 nm.
Further, when the fine metal particles according to Example 8 were redispersed in a toluene solvent and irradiated with ultrasonic waves, and the particle size distribution of the dispersion was measured, it was confirmed that the average volume particle diameter was about 820 nm. It was done.

(実施例9)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mLとトルエン溶媒20mLとを混合し、原材料の金属塊として厚さ2.5μmの金箔(金(Au)の純度=99.9%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、大気中にて周波数50kHzの超音波を、出力約5W/cmで、5時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した赤色の溶液を得た。
その溶液の吸光度測定を行ったところ、金(Au)からなる微細粒子であることを示す530nm付近に明確なプラズモン吸収が確認された。
そして、その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。さらに、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、この実施例9に係る微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
この金属微細粒子のXRD測定を行ったところ、この金属微細粒子は、fcc構造を有する金属金からなるものであることが確認された。
また、熱重量測定の結果、金(Au)の含有率は98.5wt%であった。
また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約40nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
また、この実施例9に係る金属微細粒子をトルエン溶媒中に再分散して超音波を照射し、その分散液の粒度分布測定を行ったところ、平均体積粒子径は約40nmであることが確認された。
Example 9
In a container, 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of a toluene solvent are mixed, and 1 g of a 2.5 μm-thick gold foil (gold (Au) purity = 99.9%) is added as a raw material metal lump. By irradiating ultrasonic waves with a frequency of 50 kHz in the atmosphere at an output of about 5 W / cm 3 for 5 hours while maintaining the temperature at about 40 ° C., the metal lumps are crushed by the ultrasonic cavitation, and the metal A red solution in which fine particles were dispersed was obtained.
When the absorbance of the solution was measured, clear plasmon absorption was confirmed in the vicinity of 530 nm indicating fine particles made of gold (Au).
Then, an acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Furthermore, the metal fine particles were washed with acetone, and then dried at room temperature to obtain a sample of fine metal powder metal fine particles according to Example 9.
As a result of XRD measurement of the metal fine particles, it was confirmed that the metal fine particles were made of metal gold having an fcc structure.
As a result of thermogravimetry, the content of gold (Au) was 98.5 wt%.
Moreover, when observation by FE-SEM was performed, it was observed that it was a metal fine particle with a particle size of about 40 nm.
Further, when the fine metal particles according to Example 9 were redispersed in a toluene solvent and irradiated with ultrasonic waves, and the particle size distribution of the dispersion was measured, it was confirmed that the average volume particle diameter was about 40 nm. It was done.

(実施例10)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mLとエチレングリコール溶媒20mLとを混合し、原材料の金属塊として厚さ2.5μmの金箔(金(Au)の純度=99.9%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、大気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約5W/cmで、24時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。
この実施例10に係る試料では、溶液中に金箔の一部が残存しており、原材料である金箔の全てが破砕されたわけではないことが確認された。
その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。また、残存した金箔を除去した。そして、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
このようにして得られた試料のFE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約120nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
(Example 10)
In a container, 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of an ethylene glycol solvent are mixed, and 1 g of a 2.5 μm-thick gold foil (gold (Au) purity = 99.9%) is added as a raw material metal lump. While maintaining the temperature at about 40 ° C., an ultrasonic wave with a frequency of 28 kHz is irradiated in the atmosphere at an output of about 5 W / cm 3 for 24 hours, thereby crushing the metal mass by the ultrasonic cavitation, A solution in which metal fine particles were dispersed was obtained.
In the sample according to Example 10, a part of the gold foil remained in the solution, and it was confirmed that not all the gold foil as the raw material was crushed.
An acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Further, the remaining gold foil was removed. The fine metal particles were washed with acetone and then dried at room temperature to obtain a fine metal powder sample of fine metal particles.
When the sample thus obtained was observed with an FE-SEM, it was observed that the sample was fine metal particles having a particle size of about 120 nm.

(実施例11)
容器内にて、トルエン溶媒40mLに、原材料の金属塊として厚さ2.5μmの金箔(金(Au)の純度=99.9%)1gを加え、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、大気中にて周波数50kHzの超音波を、出力約15W/cmで、5時間に亘って照射することで、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して、金属微細粒子が分散した溶液を得た。
そして、その溶液にアセトン溶媒を加えて金属微細粒子を沈殿させ、上澄みを除去した。さらに、金属微細粒子をアセトンで洗浄し、その後、室温で乾燥させて、この実施例11に係る微細粒子粉末状の金属微細粒子の試料を得た。
この金属微細粒子のXRD測定を行ったところ、この金属微細粒子は、fcc構造を有
する金属金からなるものであることが確認された。
また、熱重量測定の結果、金(Au)の含有率は99.2wt%であった。
また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が約700nm程度の金属微細粒子であることが観察された。
また、この実施例11に係る金属微細粒子をトルエン溶媒中に再分散して超音波を照射し、その分散液の粒度分布測定を行ったところ、平均体積粒子径は約710nmであることが確認された。
(Example 11)
In a container, 1 g of 2.5 μm-thick gold foil (purity of gold (Au) = 99.9%) was added as a metal lump of raw material to 40 mL of toluene solvent, while maintaining the temperature of the solvent at about 40 ° C., By irradiating an ultrasonic wave with a frequency of 50 kHz in the atmosphere at an output of about 15 W / cm 3 for 5 hours, the metal lumps are crushed by the ultrasonic cavitation to obtain a solution in which fine metal particles are dispersed. It was.
Then, an acetone solvent was added to the solution to precipitate metal fine particles, and the supernatant was removed. Further, the metal fine particles were washed with acetone, and then dried at room temperature to obtain a sample of metal fine particles in the form of fine particles according to Example 11.
As a result of XRD measurement of the metal fine particles, it was confirmed that the metal fine particles were made of metal gold having an fcc structure.
As a result of thermogravimetry, the content of gold (Au) was 99.2 wt%.
Moreover, when observation was performed by FE-SEM, it was observed that the metal fine particles had a particle size of about 700 nm.
Further, when the fine metal particles according to Example 11 were redispersed in a toluene solvent and irradiated with ultrasonic waves, and the particle size distribution of the dispersion was measured, it was confirmed that the average volume particle diameter was about 710 nm. It was done.

(実施例12)
容器内にて、トリエチルアミン21.9mLとトルエン溶媒150mLとを混合し、原材料の金属塊として厚さ10μmの銀箔1gを加えると共に、ニトリルゴムシート(4cm×2cm×3cm)を加えて、溶媒の温度を約40℃に保ちながら、大気中にて周波数28kHzの超音波を、出力約5W/cmで、10時間に亘って照射した。その結果、その超音波キャビテーションによって金属塊を破砕して銀(Ag)からなる金属微粒子を生成し、それをニトリルゴムシートの表面にコーティングすることができた。
(Example 12)
Inside the container, 21.9 mL of triethylamine and 150 mL of toluene solvent are mixed, and 1 g of silver foil having a thickness of 10 μm is added as a metal lump of raw material, and a nitrile rubber sheet (4 cm × 2 cm × 3 cm) is added to the temperature of the solvent. Was maintained at about 40 ° C., and an ultrasonic wave having a frequency of 28 kHz was irradiated in the atmosphere at an output of about 5 W / cm 3 for 10 hours. As a result, the metal lumps were crushed by the ultrasonic cavitation to produce fine metal particles made of silver (Ag), which could be coated on the surface of the nitrile rubber sheet.

(比較例1)
厚さ11μmの銅箔(銅(Cu)の純度=99.9%)5gと、直径5mmのAlからなる多数個のボール50gとを混合し、卓上ボールミル装置によって、室温20℃〜30℃で48時間に亘って、回転速度200rpmで、機械的な乾式粉砕処理を行った。そして、処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、未粉砕の銅箔が確認されたが、金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 1)
5 g of 11 μm-thick copper foil (purity of copper (Cu) = 99.9%) and 50 g of a large number of balls made of Al 2 O 3 having a diameter of 5 mm were mixed, and a room temperature of 20 ° C. to A mechanical dry grinding process was performed at 30 ° C. for 48 hours at a rotational speed of 200 rpm. Then, Al 2 O 3 balls were separated from the treated solution.
As a result, unground copper foil was confirmed in the solution, but metal fine particles were not generated.

(比較例2)
トリエチルアミン109.5mLとトルエン溶媒50mLとを混合して溶液を作り、それに厚さ11μmの銅箔(銅(Cu)の純度=99.9%)5gおよび直径5mmのAlからなる多数個のボール50gを加えた。そして、卓上ボールミル装置を用いて、
室温(20℃〜30℃)で48時間に亘って、攪拌速度200rpmで、湿式粉砕処理を行った。その処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、未粉砕の銅箔が確認されたが、金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 2)
A mixture of 109.5 mL of triethylamine and 50 mL of toluene solvent to prepare a solution, and a large number of them consisting of 5 g of 11 μm thick copper foil (copper (Cu) purity = 99.9%) and 5 mm diameter Al 2 O 3 Of balls was added. And using the tabletop ball mill device,
Wet grinding was performed at room temperature (20 ° C. to 30 ° C.) for 48 hours at a stirring speed of 200 rpm. Al 2 O 3 balls were separated from the solution after the treatment.
As a result, unground copper foil was confirmed in the solution, but metal fine particles were not generated.

(比較例3)
トリエチルアミン109.5mLとトルエン溶媒50mLとを混合して溶液を作り、それに厚さ11μmの銅箔(銅(Cu)の純度=99.9%)5gおよび直径5mmのAlからなる多数個のボール50gを加えた。そして、遊星式の卓上ボールミル装置を用いて、室温(20℃〜30℃)で5分間に亘って、攪拌速度500rpmで、湿式遊星粉砕処理を行った。その処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、粉砕途中の銅箔が確認された。そして、その銅箔を除去し、溶液中に沈殿した銅(Cu)の粒子を回収し、アセトンで洗浄した後、室温で乾燥して、銅(Cu)の粉末を得た。この粉末のXRD測定を行ったところ、fcc構造を有する金属銅であることが確認された。また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が10μm〜5000μmであることが確認されたが、そのようなμmオーダーの粒径よりも小さい、本発明の実施例に係る金属微細粒子のようなnmオーダーの粒径の微細粒子の生成は確認されなかった。
(Comparative Example 3)
A mixture of 109.5 mL of triethylamine and 50 mL of toluene solvent to prepare a solution, and a large number of them consisting of 5 g of 11 μm thick copper foil (copper (Cu) purity = 99.9%) and 5 mm diameter Al 2 O 3 Of balls was added. Then, using a planetary table-top ball mill apparatus, wet planetary pulverization was performed at room temperature (20 ° C. to 30 ° C.) for 5 minutes at a stirring speed of 500 rpm. Al 2 O 3 balls were separated from the solution after the treatment.
As a result, copper foil in the middle of pulverization was confirmed in the solution. Then, the copper foil was removed, and the copper (Cu) particles precipitated in the solution were collected, washed with acetone, and then dried at room temperature to obtain a copper (Cu) powder. When XRD measurement of this powder was performed, it was confirmed to be metallic copper having an fcc structure. Moreover, when observation was performed by FE-SEM, it was confirmed that the particle size was 10 μm to 5000 μm, but the metal fine particles according to the examples of the present invention having a particle size smaller than such a μm order particle size were used. Generation of such fine particles having a particle size of the order of nm was not confirmed.

(比較例4)
トリエチルアミン21.9mLとトルエン溶媒20mLとを混合し、それに厚さ11μmの銅箔(銅(Cu)の純度=99.9%)5gを加え、溶媒の温度を40℃に保ちながら窒素(N)雰囲気中で、マグネティックステアラーにより、24時間に亘って、攪拌速度100rpmで、攪拌処理を伴った液相法による金属微細粒子の生成プロセスを実施した。
その結果、溶液中には、未粉砕の銅箔が確認されたが、金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 4)
21.9 mL of triethylamine and 20 mL of toluene solvent were mixed, 5 g of 11 μm thick copper foil (copper (Cu) purity = 99.9%) was added thereto, and nitrogen (N 2) was maintained while maintaining the temperature of the solvent at 40 ° C. ) In the atmosphere, the production process of the metal fine particle by the liquid phase method accompanied by a stirring process was carried out with a magnetic steerer at a stirring speed of 100 rpm for 24 hours.
As a result, unground copper foil was confirmed in the solution, but metal fine particles were not generated.

(比較例5)
厚さ10μmの銀箔(銀(Ag)の純度=99.98%)5gと、直径5mmのAlからなる多数個のボール50gとを混合し、卓上ボールミル装置によって、室温20℃〜30℃で48時間に亘って、回転速度200rpmで、機械的な乾式粉砕処理を行った。そして、処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、未粉砕の銀箔が確認されたが、銀(Ag)からなる金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 5)
5 g of silver foil having a thickness of 10 μm (purity of silver (Ag) = 99.98%) and 50 g of a large number of balls made of Al 2 O 3 having a diameter of 5 mm were mixed, and a room temperature of 20 ° C. to 30 ° C. was measured using a table-top ball mill apparatus. Mechanical dry pulverization was performed at a rotational speed of 200 rpm for 48 hours at 0C. Then, Al 2 O 3 balls were separated from the treated solution.
As a result, uncrushed silver foil was confirmed in the solution, but metal fine particles composed of silver (Ag) were not generated.

(比較例6)
トリエチルアミン109.5mLとトルエン溶媒50mLとを混合し、それに厚さ10μmの銀箔(銀(Ag)の純度=99.98%)5gおよび直径5mmのAlからなる多数個のボール50gを加え、卓上ボールミルを用いて、20℃〜30℃の室温で、48時間に亘って、攪拌速度200rpmで、湿式粉砕処理を行った。その処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、未粉砕の銀箔が確認されたが、金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 6)
Mix 109.5 mL of triethylamine and 50 mL of toluene solvent, and add 50 g of 10 g thick silver foil (purity of silver (Ag) = 99.98%) and a large number of balls of 5 g of Al 2 O 3 having a diameter of 5 mm. Using a table-top ball mill, wet pulverization was performed at a room temperature of 20 ° C. to 30 ° C. for 48 hours at a stirring speed of 200 rpm. Al 2 O 3 balls were separated from the solution after the treatment.
As a result, uncrushed silver foil was confirmed in the solution, but metal fine particles were not generated.

(比較例7)
トリエチルアミン109.5mLとトルエン溶媒50mLとを混合して溶液を作り、それに厚さ10μmの銀箔(銀(Ag)の純度=99.98%)5gおよび直径5mmのAlからなる多数個のボール50gを加えた。そして、遊星式の卓上ボールミル装置を用いて、室温(20℃〜30℃)で5分間に亘って、攪拌速度500rpmで、湿式遊
星粉砕処理を行った。その処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、粉砕途中の銀箔が確認された。そして、その銀箔を除去し、溶液中に沈殿した銀(Ag)の粒子を回収し、アセトンで洗浄した後、室温で乾燥して、銀(Ag)の粉末を得た。この粉末のXRD測定を行ったところ、fcc構造を有する金属銀であることが確認された。また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が10μm〜3000μmであることが確認されたが、そのようなμmオーダーの粒径よりも小さい、本発明の実施例に係る金属微粒子のようなnmオーダーの粒径の微細粒子の生成は確認されなかった。
(Comparative Example 7)
A solution was prepared by mixing 109.5 mL of triethylamine and 50 mL of toluene solvent, and a plurality of silver foil having a thickness of 10 μm (purity of silver (Ag) = 99.98%) and a large number of Al 2 O 3 having a diameter of 5 mm. 50 g of balls were added. Then, using a planetary table-top ball mill apparatus, wet planetary pulverization was performed at room temperature (20 ° C. to 30 ° C.) for 5 minutes at a stirring speed of 500 rpm. Al 2 O 3 balls were separated from the solution after the treatment.
As a result, a silver foil in the middle of pulverization was confirmed in the solution. Then, the silver foil was removed, and silver (Ag) particles precipitated in the solution were collected, washed with acetone, and then dried at room temperature to obtain silver (Ag) powder. When XRD measurement of this powder was performed, it was confirmed to be metallic silver having an fcc structure. Further, when observed by FE-SEM, it was confirmed that the particle size was 10 μm to 3000 μm, but it was smaller than such a particle size on the order of μm, like the metal fine particles according to the example of the present invention. Formation of fine particles having a particle size on the order of nm was not confirmed.

(比較例8)
トリエチルアミン21.9mLとトルエン溶媒20mLとを混合し、それに厚さ10μmの銀箔(銀(Ag)の純度=99.98%)1gを加え、溶媒の温度を40℃に保ちながら大気中で、マグネティックステアラーにより、24時間に亘って、攪拌速度100rpmで、攪拌処理を伴った液相法による金属微細粒子の生成プロセスを実施した。
その結果、溶液中には、未粉砕の銀箔が確認されたが、金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 8)
A mixture of 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of toluene solvent, 1 g of 10 μm-thick silver foil (purity of silver (Ag) = 99.98%) was added thereto, and the magnetic temperature was maintained in the atmosphere while maintaining the temperature of the solvent at 40 ° C. A process for producing fine metal particles by a liquid phase method accompanied by a stirring process was carried out by a steerer at a stirring speed of 100 rpm for 24 hours.
As a result, uncrushed silver foil was confirmed in the solution, but metal fine particles were not generated.

(比較例9)
厚さ2.5μmの金箔(金(Au)の純度=99.9%)5gと、直径5mmのAlからなる多数個のボール50gとを混合し、卓上ボールミル装置によって、室温20℃〜30℃で48時間に亘って、回転速度200rpmで、機械的な乾式粉砕処理を行った。そして、処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、未粉砕の金箔が確認されたが、金(Au)からなる金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 9)
5 g of gold foil with a thickness of 2.5 μm (purity of gold (Au) = 99.9%) and a large number of balls of 50 g made of Al 2 O 3 with a diameter of 5 mm were mixed, and a room temperature of 20 ° C. was measured by a table-top ball mill apparatus. Mechanical dry pulverization was performed at ˜30 ° C. for 48 hours at a rotational speed of 200 rpm. Then, Al 2 O 3 balls were separated from the treated solution.
As a result, uncrushed gold foil was confirmed in the solution, but metal fine particles made of gold (Au) were not generated.

(比較例10)
トリエチルアミン109.5mLとトルエン溶媒50mLとを混合し、それに厚さ2.5μmの金箔(金(Au)の純度=99.9%)5gおよび直径5mmのAlからなる多数個のボール50gを加え、卓上ボールミルを用いて、20℃〜30℃の室温で、48時間に亘って、攪拌速度200rpmで、湿式粉砕処理を行った。その処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、未粉砕の金箔が確認されたが、金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 10)
A mixture of 109.5 mL of triethylamine and 50 mL of toluene solvent, and 50 g of a large number of balls made of 5 g of gold foil (purity of gold (Au) = 99.9%) having a thickness of 2.5 μm and Al 2 O 3 having a diameter of 5 mm And a wet pulverization treatment was performed at a room temperature of 20 ° C. to 30 ° C. for 48 hours at a stirring speed of 200 rpm using a table-top ball mill. Al 2 O 3 balls were separated from the solution after the treatment.
As a result, uncrushed gold foil was confirmed in the solution, but metal fine particles were not generated.

(比較例11)
トリエチルアミン109.5mLとトルエン溶媒50mLとを混合して溶液を作り、それに厚さ2.5μmの金箔(金(Au)の純度=99.9%)5gおよび直径5mmのAlからなる多数個のボール50gを加えた。そして、遊星式の卓上ボールミル装置を用いて、室温(20℃〜30℃)で5分間に亘って、攪拌速度500rpmで、湿式遊星粉砕処理を行った。その処理後の溶液からAlボールを分離した。
その結果、溶液中には、粉砕途中の金箔が確認された。そして、その金箔を除去し、溶液中に沈殿した金(Au)の粒子を回収し、アセトンで洗浄した後、室温で乾燥して、金(Au)の粉末を得た。この粉末のXRD測定を行ったところ、fcc構造を有する金属金であることが確認された。また、FE−SEMによる観察を行ったところ、粒径が10μm〜3000μmであることが確認されたが、そのようなμmオーダーの粒径よりも小さい、本発明の実施例に係る金属微粒子のようなnmオーダーの粒径の微細粒子の生成は確認されなかった。
(Comparative Example 11)
A solution was prepared by mixing 109.5 mL of triethylamine and 50 mL of toluene solvent, and consisting of 5 g of gold foil (purity of gold (Au) = 99.9%) 5 g and Al 2 O 3 having a diameter of 5 mm. 50 g of balls were added. Then, using a planetary table-top ball mill apparatus, wet planetary pulverization was performed at room temperature (20 ° C. to 30 ° C.) for 5 minutes at a stirring speed of 500 rpm. Al 2 O 3 balls were separated from the solution after the treatment.
As a result, a gold foil in the middle of pulverization was confirmed in the solution. Then, the gold foil was removed, and gold (Au) particles precipitated in the solution were collected, washed with acetone, and then dried at room temperature to obtain gold (Au) powder. When XRD measurement of this powder was performed, it was confirmed that it was metal gold having an fcc structure. Further, when observed by FE-SEM, it was confirmed that the particle size was 10 μm to 3000 μm, but it was smaller than such a particle size on the order of μm, like the metal fine particles according to the example of the present invention. Formation of fine particles having a particle size on the order of nm was not confirmed.

(比較例12)
トリエチルアミン21.9mLとトルエン溶媒20mLとを混合し、それに厚さ2.5
μmの金箔(金(Au)の純度=99.9%)1gを加え、溶媒の温度を40℃に保ちながら、大気中で、マグネティックステアラーにより、24時間に亘って、攪拌速度100rpmで、液相法による金属微細粒子の生成プロセスを実施した。
その結果、溶液中には、未粉砕の金箔が確認されたが、金属微細粒子は生成されていなかった。
(Comparative Example 12)
Mix 21.9 mL of triethylamine and 20 mL of toluene solvent, and add 2.5
1 g of a gold foil (purity of gold (Au) = 99.9%) was added, and while maintaining the temperature of the solvent at 40 ° C., the magnetic stirrer was used in the atmosphere at a stirring speed of 100 rpm for 24 hours. The production process of metal fine particles by liquid phase method was carried out.
As a result, uncrushed gold foil was confirmed in the solution, but metal fine particles were not generated.

以上のような実施例に係る試料および比較例に係る試料を生成し分析・評価した結果から、本発明によれば、金属塊を溶媒中に配置し、その溶媒を媒質として用いて金属塊に超音波を照射することで、その超音波の照射によって生じる超音波キャビテーションにより金属塊を破砕して金属微細粒子を得るようにしたので、粒径がnmオーダーの金属微細粒子を、数時間程度の処理時間で高能率に製造することができることが確認された。そして、これとは対照的に、従来の機械的破砕方法(固相法)や化学的還元合成法(液相法)等では、そのようなnmオーダーの金属微細粒子を高能率に製造することは実際上困難であることが確認された。   From the results of generating, analyzing and evaluating the samples according to the examples and the comparative examples as described above, according to the present invention, the metal mass is placed in a solvent, and the solvent is used as a medium to form the metal mass. By irradiating with ultrasonic waves, the metal lumps were crushed by ultrasonic cavitation generated by the irradiation of the ultrasonic waves to obtain fine metal particles. It was confirmed that it can be produced with high efficiency in the processing time. In contrast to this, conventional mechanical crushing methods (solid phase method), chemical reduction synthesis methods (liquid phase method), etc., produce such fine metal particles of nm order with high efficiency. Was found to be difficult in practice.

なお、上記の実施の形態および各実施例では、原材料の金属塊として、純度の高い銅(Cu)や銀(Ag)やその他の各種金属を用いる場合について説明したが、原材料としては、その他にも、例えば使用済みの金属材料や合金材料などを用いることも可能であることは言うまでもない。
また、本発明は、例えば電線材料などのような複合金属材料から各金属種を金属微細粒子として回収するためのプロセスや、いわゆるリサイクルシステムにおける金属資源の微細粉体化のためのプロセスなどへの適用も可能である。
また、本発明は、特にnmオーダーのような極めて微細な粒径の金属微細粒子の製造に好適なものであるが、製造可能な金属微粒子の粒径としては、そのようなnmオーダーの粒径のみには限定されないことは勿論である。その他にも、例えば1μm〜100μm程度、あるいはさらにそれ以上の、例えば1000nm程度までのような、大きめの粒径の金属微細粒子の製造などにも適用可能である。もしくは、例えば1nm未満のような、さらに微細な粒径の金属微細粒子を製造することも可能である。
また、金属材料の表面上や、各種ポリマーのような非金属材料の表面上への、金属微細粒子のコーティングなどにも、本発明は適用可能である。
In the above-described embodiment and each example, the case where high purity copper (Cu), silver (Ag), and other various metals are used as the metal lump of the raw material has been described. However, it goes without saying that, for example, used metal materials or alloy materials can be used.
In addition, the present invention can be applied to a process for recovering each metal species as metal fine particles from a composite metal material such as an electric wire material, or a process for making fine powder of metal resources in a so-called recycling system. Application is also possible.
Further, the present invention is particularly suitable for the production of metal fine particles having an extremely fine particle size such as nm order, and the particle size of the metal fine particles that can be produced is such a particle size of nm order. Of course, it is not limited to only. In addition, the present invention can be applied to the production of fine metal particles having a large particle size, for example, about 1 μm to 100 μm, or more, for example, up to about 1000 nm. Alternatively, it is also possible to produce fine metal particles having a finer particle size, for example, less than 1 nm.
The present invention can also be applied to the coating of metal fine particles on the surface of a metal material or the surface of a non-metal material such as various polymers.

Claims (8)

金属塊を超音波キャビテーションによって破砕してなる
ことを特徴とする金属微細粒子。
Metal fine particles obtained by crushing a metal lump by ultrasonic cavitation.
請求項1記載の金属微細粒子において、
当該金属微細粒子の粒径が、1nm以上100μm以下である
ことを特徴とする金属微細粒子。
In the metal fine particle of Claim 1,
A metal fine particle, wherein the metal fine particle has a particle size of 1 nm or more and 100 μm or less.
金属塊を溶媒中に配置し、前記溶媒を媒質として用いて前記金属塊に超音波を照射することで、当該超音波の照射によって生じる超音波キャビテーションにより前記金属塊を破砕して金属微細粒子を得る工程を含む
ことを特徴とする金属微細粒子の製造方法。
By placing the metal mass in a solvent and irradiating the metal mass with ultrasonic waves using the solvent as a medium, the metal mass is crushed by ultrasonic cavitation generated by the irradiation of the ultrasonic waves, and fine metal particles are obtained. The manufacturing method of the metal fine particle characterized by including the process to obtain.
請求項3記載の金属微細粒子の製造方法において、
前記金属塊が、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、またはこれら金属種からなる合金のうちの、少なくともいずれか1種類からなるものである
ことを特徴とする金属微細粒子の製造方法。
In the manufacturing method of the metal fine particle of Claim 3,
The metal mass is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), aluminum (Al), zinc (Zn), tin (Sn), Cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), indium (In), magnesium (Mg), or an alloy composed of these metal species, characterized in that it is composed of at least one of them A method for producing fine metal particles.
請求項3または4記載の金属微細粒子の製造方法において、
前記金属塊の形状が、金属箔、金属棒、金属線、金属粒子のうちのいずれか1種類である
ことを特徴とする金属微細粒子の製造方法。
In the manufacturing method of the metal fine particle of Claim 3 or 4,
The shape of the metal lump is any one of a metal foil, a metal rod, a metal wire, and a metal particle.
請求項3ないし5のうちいずれか1つの項に記載の金属微細粒子の製造方法において、
前記溶媒が、水、アルコール類、アルデヒド類、アミン類、単糖類、多糖類、直鎖の炭化水素類、脂肪酸類、芳香族類のうちの少なくともいずれか1種類からなるものである
ことを特徴とする金属微細粒子の製造方法。
In the method for producing fine metal particles according to any one of claims 3 to 5,
The solvent is composed of at least one of water, alcohols, aldehydes, amines, monosaccharides, polysaccharides, linear hydrocarbons, fatty acids, and aromatics. A method for producing fine metal particles.
請求項3ないし6のうちいずれか1つの項に記載の金属微細粒子の製造方法において、
前記溶媒中に、さらに、還元剤として、アルコール類、アルデヒド類、アミン類、水酸化リチウムアルミニウム、チオ硫酸ナトリウム、過酸化水素水、硫化水素、ボラン、ジボラン、ヒドラジン、ヨウ化カリウム、クエン酸、シュウ酸、アスコルビン酸のうちの少なくともいずれか1種類の化学種を添加する
ことを特徴とする金属微細粒子の製造方法。
In the method for producing fine metal particles according to any one of claims 3 to 6,
In the solvent, alcohols, aldehydes, amines, lithium aluminum hydroxide, sodium thiosulfate, hydrogen peroxide, hydrogen sulfide, borane, diborane, hydrazine, potassium iodide, citric acid, A method for producing fine metal particles, comprising adding at least one chemical species of oxalic acid and ascorbic acid.
請求項3ないし7のうちいずれか1つの項に記載の金属微細粒子の製造方法において、
前記超音波は、周波数が15kHz以上200kHz以下で、かつ強度が0.5W/cm以上である
ことを特徴とする金属微細粒子の製造方法。
In the method for producing fine metal particles according to any one of claims 3 to 7,
The method for producing fine metal particles, wherein the ultrasonic wave has a frequency of 15 kHz or more and 200 kHz or less and an intensity of 0.5 W / cm 3 or more.
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