JP2011144421A - Precious-metal-based colloidal solution and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a precious-metal-based colloidal solution that has precious-metal-based fine particles uniformly dispersed therein which have a small particle size and are uniform, and is superior in storability, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The precious-metal-based colloidal solution includes at least one precious-metal-based fine particle selected from the group consisting of a precious-metal fine particle, a precious-metal-alloy fine particle, a precious-metal-compound fine particle and a precious-metal-alloyed compound fine particle, and a polymeric dispersing agent. As for a particle size of the precious-metal-based fine particles, a particle size D<SB>50</SB>at which the accumulated mass in the particle size distribution reaches 50% is 0.8-5.0 nm, and a particle size D<SB>90</SB>at which the accumulated mass reaches 90% is 2.5 times of the particle size D<SB>50</SB>or smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、貴金属系コロイド溶液およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a noble metal colloid solution and a method for producing the same.

貴金属微粒子や貴金属合金微粒子などの貴金属系微粒子は、通常、担体などに担持され、触媒など様々な用途に用いられている。このような貴金属系微粒子は、従来、貴金属系微粒子の原料である貴金属錯体と、酸化物または複合酸化物で構成される数ミクロンの凝集粉末である担体とを混合した後、あるいは酸化物または複合酸化物で構成される数ミクロンの凝集粉末である担体に貴金属錯体を含浸させた後、粒子を形成させることにより担体に担持されていた。しかしながら、この方法では、貴金属錯体が、一次粒子が凝集して形成された担体の表面近傍に吸着されるため、形成される貴金属系微粒子も近接して配置されて分散性が低くなり、使用時に貴金属系微粒子の粒成長が起こりやすく、触媒活性が低下するという問題があった。   Noble metal fine particles such as noble metal fine particles and noble metal alloy fine particles are usually carried on a carrier and used for various applications such as a catalyst. Such noble metal-based fine particles are conventionally obtained by mixing a noble metal complex, which is a raw material of noble metal-based fine particles, with a carrier that is an aggregated powder of several microns composed of an oxide or a composite oxide, or an oxide or a composite. After impregnating a noble metal complex with a carrier, which is an agglomerated powder of several microns composed of an oxide, particles were formed and supported on the carrier. However, in this method, the noble metal complex is adsorbed in the vicinity of the surface of the support formed by agglomeration of the primary particles, so that the formed noble metal fine particles are also arranged close to each other and the dispersibility becomes low. There was a problem that noble metal-based fine particles were likely to grow and the catalytic activity was lowered.

また、担体に貴金属系微粒子を担持させる方法としては、貴金属系微粒子を含有するコロイド溶液を担体に吸着させる方法が開示されている。この方法によれば、貴金属系微粒子を含有するコロイド溶液を一次粒子が凝集して形成された担体に、撹拌しながら加熱して担持させるため、十分に均一に担持させることが困難であった。一方、適切な高分子分散剤を吸着させた水中分散性の高い酸化物または複合酸化物を含有するコロイド溶液と貴金属系微粒子を含有するコロイド溶液とを均一に混合した後、pH調整により高分子分散剤を脱離させて均一に配置された貴金属系微粒子を固定化する方法によって担体に貴金属系微粒子を担持させることができる。しかしながら、貴金属系微粒子などのナノ粒子は水などの溶媒中で凝集しやすく、貴金属系微粒子が高度に分散したコロイド溶液を得ることは容易ではなかった。   In addition, as a method for supporting noble metal-based fine particles on a carrier, a method of adsorbing a colloidal solution containing noble metal-based fine particles on the carrier is disclosed. According to this method, since the colloidal solution containing the noble metal-based fine particles is supported on the support formed by agglomeration of the primary particles by heating with stirring, it is difficult to support the colloid solution sufficiently uniformly. On the other hand, a colloid solution containing a highly dispersible oxide or composite oxide in which an appropriate polymer dispersant is adsorbed and a colloid solution containing noble metal fine particles are uniformly mixed, and then the pH is adjusted to adjust the polymer. The noble metal fine particles can be supported on the carrier by a method of fixing the noble metal fine particles arranged uniformly by removing the dispersant. However, nanoparticles such as noble metal-based fine particles tend to aggregate in a solvent such as water, and it has not been easy to obtain a colloid solution in which noble metal-based fine particles are highly dispersed.

例えば、特開2004−261735号公報(特許文献1)には、水などの溶媒と、貴金属のクラスター粒子と、ポリエチレンイミンなどの高分子分散剤と、からなる貴金属コロイド溶液が開示されている。この貴金属コロイド溶液は水溶性が良好で、使用時に速やかな沈殿は起こらないものの、コロイド溶液中の貴金属微粒子は液中で凝集したものであり、その凝集粒子は貴金属の結晶が高分子分散剤を介して多数集まって形成されたものであり、単分散性は低いものであった。   For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-261735 (Patent Document 1) discloses a noble metal colloid solution comprising a solvent such as water, cluster particles of noble metal, and a polymer dispersant such as polyethyleneimine. Although this noble metal colloid solution has good water solubility and does not cause rapid precipitation during use, the noble metal fine particles in the colloid solution are aggregated in the liquid. The monodispersibility was low.

また、特開2006−183092号公報(特許文献2)には、2種以上の金属イオンを、カルボキシル基を有し且つ分子量が4000〜30000の高分子分散剤の存在下、液相の反応系中で還元剤の作用によって還元させて合金微粒子を析出させる方法が開示されている。この方法によれば、合金微粒子およびそれを含む金属コロイド溶液を効率よく得ることができる。しかしながら、この方法により得られた金属コロイド溶液においても、上記特許文献1に記載の貴金属コロイド溶液に比べて貴金属微粒子の液中分散性は向上するものの、未だ十分なものではなかった。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-183092 (Patent Document 2) discloses a reaction system in a liquid phase containing two or more kinds of metal ions in the presence of a polymer dispersant having a carboxyl group and a molecular weight of 4000 to 30000. Among them, a method is disclosed in which alloy fine particles are precipitated by being reduced by the action of a reducing agent. According to this method, alloy fine particles and a metal colloid solution containing the same can be efficiently obtained. However, even in the metal colloid solution obtained by this method, although the dispersibility of the noble metal fine particles in the liquid is improved as compared with the noble metal colloid solution described in Patent Document 1, it is still not sufficient.

さらに、特開2009−144250号公報(特許文献3)には、近接・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間にできる、薄膜流体中で均一に攪拌・混合する反応装置を用いて、高分子分散剤および金属化合物を含む水溶液を上記の薄膜中で還元剤水溶液と合流させ、薄膜中で均一混合しながら還元反応を行うことにより得られた金属微粒子およびそれを含む金属コロイドが開示されている。この方法によれば、粒子径が均一な金属微粒子を含む金属コロイド溶液を得ることができる。しかしながら、この金属コロイド溶液においても、金属微粒子は液中で凝集しており、その分散性は十分なものではなかった。   Furthermore, in JP 2009-144250 A (Patent Document 3), a thin film fluid is formed between processing surfaces which are disposed so as to be able to approach and separate from each other and at least one of which rotates relative to the other. Obtained by mixing the aqueous solution containing the polymer dispersant and the metal compound with the reducing agent aqueous solution in the above thin film and carrying out the reduction reaction while uniformly mixing in the thin film. Disclosed are metal fine particles and metal colloids containing the same. According to this method, a metal colloid solution containing metal fine particles having a uniform particle diameter can be obtained. However, even in this metal colloid solution, the metal fine particles are aggregated in the liquid, and the dispersibility thereof is not sufficient.

このように、従来のコロイド溶液においては、貴金属微粒子の液中分散性が未だ十分なものではなく、このような貴金属コロイド溶液を用いて貴金属微粒子担体に担持させても、貴金属系微粒子が高度に分散した触媒などを得ることは困難であった。   As described above, in the conventional colloidal solution, the dispersibility of the noble metal fine particles in the liquid is not yet sufficient, and even when the noble metal colloidal solution is supported on the noble metal fine particle carrier, the noble metal-based fine particles are highly advanced. It was difficult to obtain a dispersed catalyst or the like.

また、特開2005−133135号公報(特許文献4)には、反応液を瞬時に混合し、配管内で反応を進行させて金属微粒子を形成させる方法が開示されており、この方法は、特に、界面活性剤を用いた逆ミセル法による金属微粒子形成に好適な方法であることが開示されている。そして、上記特許文献4には、混合方法として、高速撹拌混合方式、微小ギャップ混合方式、高圧混合方式が開示されている。しかしながら、前記高速撹拌混合方式に用いられる混合装置においては、反応液は反応場に滴下した後、混合されており、高い剪断力が付与された反応場に直接導入されて混合されるものではない。また、前記微小ギャップ混合方式に用いられる混合装置においては、狭小な反応場で剪断力を付与しながら反応液が供給されて混合されているが、反応液の供給口が離れており、瞬時の混合という観点においては十分なものではなかった。さらに、上記特許文献4には、高圧混合方式に用いられる混合装置としてY字型やT字型のものが開示されているが、これらにおいては反応液を配管内で衝突させて混合するものであり、剪断力を考慮したものではない。このため、上記特許文献4に記載の方法では、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散している貴金属系コロイド溶液を得ることは困難であった。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-133135 (Patent Document 4) discloses a method in which a reaction liquid is instantaneously mixed and a reaction is allowed to proceed in a pipe to form metal fine particles. It is disclosed that this is a method suitable for forming metal fine particles by a reverse micelle method using a surfactant. And in the said patent document 4, the high-speed stirring mixing system, the fine gap mixing system, and the high pressure mixing system are disclosed as a mixing method. However, in the mixing device used for the high-speed stirring and mixing method, the reaction liquid is mixed after being dropped into the reaction field, and is not directly introduced into the reaction field to which high shear force is applied and mixed. . In the mixing device used for the micro gap mixing method, the reaction liquid is supplied and mixed while applying a shearing force in a narrow reaction field, but the reaction liquid supply port is separated and instantaneous In terms of mixing, it was not sufficient. Furthermore, in Patent Document 4, Y-shaped and T-shaped mixing devices used for the high pressure mixing method are disclosed, but in these devices, the reaction liquid is collided in the pipe and mixed. Yes, it does not consider shear force. For this reason, it has been difficult for the method described in Patent Document 4 to obtain a noble metal colloid solution in which uniform noble metal fine particles having a small particle diameter are uniformly dispersed.

特開2004−261735号公報JP 2004-261735 A 特開2006−183092号公報JP 2006-183092 A 特開2009−144250号公報JP 2009-144250 A 特開2005−133135号公報JP-A-2005-133135

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散している、保存性に優れた貴金属系コロイド溶液およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a noble metal colloid solution having excellent storage stability, in which uniform noble metal fine particles having a small particle diameter are uniformly dispersed, and a method for producing the same. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンおよび高分子分散剤を含有する2種類以上の原料溶液を所定の高剪断速度となっている領域に独立に直接導入して均質混合し、さらに、貴金属系微粒子を析出させると同時に単独の貴金属系微粒子に高分子分散剤を吸着させることにより、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散しているコロイド溶液が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained two or more kinds of raw material solutions containing noble metal ions, which are raw materials of noble metal-based fine particles, and a polymer dispersant, at a predetermined high shear rate. It is introduced directly into the region where it is mixed and homogeneously mixed. Further, by precipitating the noble metal fine particles and adsorbing the polymer dispersant to the single noble metal fine particles, uniform noble metal fine particles with a small particle diameter can be obtained. The inventors have found that a colloidal solution that is uniformly dispersed can be obtained, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の貴金属系コロイド溶液は、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子と、高分子分散剤とを含有し、前記貴金属系微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜5.0nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下のものである、ことを特徴とするものである。このような貴金属系コロイド溶液としては、以下のような本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法により製造されたものが好ましい。 That is, the noble metal colloid solution of the present invention contains at least one kind of noble metal fine particles selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles, and a polymer dispersant. the noble metal particles, the particle diameter D 90 of and cumulative mass is a particle diameter D 50 which cumulative mass in the particle size distribution is 50% 0.8~5.0nm is 90% of the particle diameter D 50 It is characterized by being 2.5 times or less. As such a noble metal colloid solution, one produced by the following method for producing a noble metal colloid solution of the present invention is preferable.

すなわち、本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法は、2種類以上の原料溶液を混合して、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子を含有する貴金属系コロイド溶液を製造する方法であって、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は高分子分散剤を含有するものであり、3000sec−1以上の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合することを特徴とする方法である。 That is, the method for producing a noble metal-based colloidal solution of the present invention comprises at least one selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles by mixing two or more raw material solutions. A noble metal-based colloidal solution containing noble metal-based fine particles, wherein at least one of the two or more kinds of raw material solutions contains a noble metal ion that is a raw material of the noble metal-based fine particles, At least one of the two or more types of raw material solutions contains a polymer dispersant, and each of the raw material solutions is introduced directly and homogeneously into a region having a shear rate of 3000 sec −1 or more. It is a method characterized by mixing.

このような貴金属系コロイド溶液の製造方法においては、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記貴金属イオンを含有するものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記高分子分散剤を含有するものであることが好ましく、前記高分子分散剤を含有する原料溶液が還元剤をさらに含むものであることがより好ましい。また、前記貴金属イオンを含有する原料溶液の陽イオン濃度としては0.0001〜0.5mol/Lが好ましい。   In such a method for producing a noble metal-based colloid solution, at least one of the two or more kinds of raw material solutions contains the noble metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the high-value colloid solution. It is preferable that it contains a molecular dispersant, and it is more preferable that the raw material solution containing the polymer dispersant further contains a reducing agent. The cation concentration of the raw material solution containing the noble metal ions is preferably 0.0001 to 0.5 mol / L.

本発明の貴金属系コロイド溶液およびその製造方法において、前記高分子分散剤の重量平均分子量としては800〜4000が好ましい。また、前記高分子分散剤としては(メタ)アクリル酸系重合体が好ましく、この場合の貴金属系コロイド溶液のpHを5.0〜10.0に調整することがより好ましい。   In the noble metal colloid solution and the method for producing the same of the present invention, the weight average molecular weight of the polymer dispersant is preferably 800 to 4000. The polymer dispersant is preferably a (meth) acrylic acid polymer, and the pH of the noble metal colloid solution in this case is more preferably adjusted to 5.0 to 10.0.

なお、本発明によって、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散しているコロイド溶液が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、貴金属系微粒子などのナノ粒子は水などの水性溶液中では凝集しやすく、通常、高分子分散剤を添加してナノ粒子に吸着させて凝集を抑制している。本発明に用いられる高分子分散剤もナノ粒子に吸着して凝集を抑制するものと推察されるが、高分子分散剤を添加して通常の攪拌を行なっただけでは粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。これは、通常、高分子分散剤が一次粒子よりも大きく、架橋構造を形成しやすいため、高分子分散剤の架橋反応に伴って高分子分散剤が吸着したナノ粒子が凝集するため、また、高分子分散剤が複数の貴金属系微粒子に同時に吸着するためであると推察される。   The reason why a colloidal solution in which uniform noble metal-based fine particles having a small particle size are uniformly dispersed is obtained by the present invention is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, nanoparticles such as noble metal-based fine particles are likely to aggregate in an aqueous solution such as water, and usually a polymer dispersant is added and adsorbed to the nanoparticles to suppress aggregation. It is surmised that the polymer dispersant used in the present invention is also adsorbed to the nanoparticles and suppresses aggregation, but an aggregate having a large particle diameter is formed only by adding the polymer dispersant and performing normal stirring. Tend to form. This is because the polymer dispersant is usually larger than the primary particles and tends to form a crosslinked structure, so that the nanoparticles adsorbed by the polymer dispersant agglomerate with the crosslinking reaction of the polymer dispersant, This is presumably because the polymer dispersant is simultaneously adsorbed on a plurality of noble metal-based fine particles.

また、ジエタノールアミンとポリエチレングリコールを添加した場合にも粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。これは、ポリエチレングリコールのみを添加した場合でも液中で凝集体が形成するが、ジエタノールアミンとポリエチレングリコールを添加すると貴金属系微粒子を生成させるために添加したジエタノールアミンが、生成した貴金属系微粒子に吸着してポリエチレングリコールの吸着を阻害するため、ポリエチレングリコールによる凝集抑制効果がさらに劣るものとなり、また、ジエタノールアミンが貴金属系微粒子に吸着しても液中で十分な立体障害斥力が作用せず、ジエタノールアミンによる凝集抑制効果も十分に発揮されないためであると推察される。また、ポリエチレングリコールの斥力発現作用が小さい上に吸着量が少ないため、斥力の作用が小さくなり、貴金属系コロイド溶液の保存中に凝集体がさらに凝集して液中での分散性が低下するものと推察される。   Further, when diethanolamine and polyethylene glycol are added, aggregates having a large particle size tend to be formed. This is because even when only polyethylene glycol is added, aggregates are formed in the liquid. However, when diethanolamine and polyethylene glycol are added, diethanolamine added to form noble metal-based fine particles is adsorbed to the generated noble metal-based fine particles. Since it inhibits the adsorption of polyethylene glycol, the effect of suppressing the aggregation by polyethylene glycol is further inferior, and even if diethanolamine is adsorbed to noble metal fine particles, sufficient steric hindrance is not exerted in the liquid, and the suppression of aggregation by diethanolamine It is presumed that the effect is not fully exhibited. In addition, the repulsive effect of polyethylene glycol is small and the amount of adsorption is small, so the repulsive effect is small, and the aggregates further agglomerate during storage of the noble metal-based colloid solution and the dispersibility in the liquid decreases. It is guessed.

一方、本発明の製造方法においては、高分子分散剤の添加に加えて反応場に高い剪断力を付与しているため、貴金属系微粒子が析出するのと同時に高分子分散剤が貴金属系微粒子に吸着し、貴金属系微粒子は均一に分散した状態でコロイド溶液中に存在するものと推察される。また、高分子分散剤はコロイド溶液中で安定に存在するため、貴金属系微粒子はほとんど凝集せず、コロイド溶液中で安定に分散しているものと推察される。   On the other hand, in the production method of the present invention, since a high shear force is imparted to the reaction field in addition to the addition of the polymer dispersant, the polymer dispersant is converted into the noble metal particles at the same time as the noble metal particles are precipitated. It is presumed that the noble metal-based fine particles are adsorbed and exist in the colloidal solution in a uniformly dispersed state. In addition, since the polymer dispersant is stably present in the colloidal solution, it is presumed that the noble metal-based fine particles hardly aggregate and are stably dispersed in the colloidal solution.

本発明によれば、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散している、保存性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain a noble metal colloid solution having excellent storage stability in which uniform noble metal fine particles having a small particle diameter are uniformly dispersed.

本発明に用いられる貴金属系コロイド溶液の製造装置の好適な一実施形態を示す模式縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows suitable one Embodiment of the manufacturing apparatus of the noble metal type colloid solution used for this invention. 図1に示すホモジナイザー10の先端部(攪拌部)を示す拡大縦断面図である。FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a tip portion (stirring portion) of the homogenizer 10 shown in FIG. 1. 図1に示す内側ステータ13の側面図である。It is a side view of the inner side stator 13 shown in FIG. 図1に示す内側ステータ13の横断面図である。It is a cross-sectional view of the inner stator 13 shown in FIG. 実施例1で得られた貴金属系微粒子の高角度散乱暗視野像(HAADF像)を示す高分解能走査透過型電子顕微鏡写真(高分解能STEM写真)である。2 is a high-resolution scanning transmission electron microscope photograph (high-resolution STEM photograph) showing a high-angle scattering dark field image (HAADF image) of the noble metal-based fine particles obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた貴金属系微粒子の電子線回折像を示す透過型電子顕微鏡写真(TEM写真)である。2 is a transmission electron micrograph (TEM photograph) showing an electron diffraction pattern of noble metal-based fine particles obtained in Example 1. FIG. 実施例2で得られた貴金属系微粒子の高角度散乱暗視野像(HAADF像)を示す高分解能走査透過型電子顕微鏡写真(高分解能STEM写真)である。4 is a high-resolution scanning transmission electron microscope photograph (high-resolution STEM photograph) showing a high-angle scattering dark field image (HAADF image) of the noble metal-based fine particles obtained in Example 2. FIG. 実施例2で得られた貴金属系微粒子の電子線回折像を示す透過型電子顕微鏡写真(TEM写真)である。3 is a transmission electron micrograph (TEM photograph) showing an electron diffraction pattern of noble metal-based fine particles obtained in Example 2. FIG. 実施例3で得られた貴金属系微粒子の高角度散乱暗視野像(HAADF像)を示す高分解能走査透過型電子顕微鏡写真(高分解能STEM写真)である。6 is a high-resolution scanning transmission electron microscope photograph (high-resolution STEM photograph) showing a high-angle scattering dark field image (HAADF image) of the noble metal-based fine particles obtained in Example 3. FIG. 実施例3で得られた貴金属系微粒子の電子線回折像を示す透過型電子顕微鏡写真(TEM写真)である。6 is a transmission electron micrograph (TEM photograph) showing an electron diffraction pattern of noble metal-based fine particles obtained in Example 3. FIG. 実施例4で得られた貴金属系微粒子の高角度散乱暗視野像(HAADF像)を示す高分解能走査透過型電子顕微鏡写真(高分解能STEM写真)である。6 is a high-resolution scanning transmission electron micrograph (high-resolution STEM photograph) showing a high-angle scattering dark field image (HAADF image) of the noble metal-based fine particles obtained in Example 4. 実施例4で得られた貴金属系微粒子の電子線回折像を示す透過型電子顕微鏡写真(TEM写真)である。6 is a transmission electron micrograph (TEM photograph) showing an electron diffraction pattern of noble metal-based fine particles obtained in Example 4. FIG. 実施例5で得られた貴金属系微粒子の高角度散乱暗視野像(HAADF像)を示す高分解能走査透過型電子顕微鏡写真(高分解能STEM写真)である。6 is a high-resolution scanning transmission electron microscope photograph (high-resolution STEM photograph) showing a high-angle scattering dark field image (HAADF image) of the noble metal-based fine particles obtained in Example 5. FIG. 実施例5で得られた貴金属系微粒子の電子線回折像を示す透過型電子顕微鏡写真(TEM写真)である。6 is a transmission electron micrograph (TEM photograph) showing an electron diffraction pattern of noble metal-based fine particles obtained in Example 5. FIG.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明の貴金属系コロイド溶液について説明する。本発明の貴金属系コロイド溶液は、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子と、高分子分散剤とを含有し、前記貴金属系微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜5.0nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下のものである、ことを特徴とするものである。 First, the noble metal colloid solution of the present invention will be described. The noble metal colloid solution of the present invention contains at least one kind of noble metal fine particles selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles, and a polymer dispersant, 2 noble metal particles, the particle diameter D 90 of and cumulative mass is a particle diameter D 50 which cumulative mass in the particle size distribution is 50% 0.8~5.0nm is 90% of the particle diameter D 50. It is characterized by being 5 times or less.

本発明にかかる貴金属系微粒子は、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の微粒子である。このような貴金属系微粒子を形成する貴金属としては、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)が挙げられる。これらの貴金属は、1種を単独で貴金属微粒子を形成していてもよいし、2種以上で貴金属合金微粒子を形成していてもよい。これらの貴金属系微粒子の中でも、優れた触媒活性を示すという観点から、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、またはこれらの合金からなる微粒子が好ましい。   The noble metal fine particles according to the present invention are at least one kind of fine particles selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles. Examples of the noble metal that forms such noble metal fine particles include gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium ( Os). These noble metals may be used alone to form noble metal fine particles, or two or more may form noble metal alloy fine particles. Among these noble metal fine particles, fine particles made of gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium, or alloys thereof are preferable from the viewpoint of exhibiting excellent catalytic activity.

また、本発明の貴金属系コロイド溶液においては、前記貴金属と貴金属以外の金属との貴金属合金の微粒子を貴金属系微粒子として使用することも可能である。この貴金属以外の金属としては、鉄、ニッケル、コバルト、銅、マンガン、クロム、亜鉛、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステンなどが挙げられる。これらの金属は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。   Moreover, in the noble metal colloid solution of the present invention, fine particles of a noble metal alloy of the noble metal and a metal other than the noble metal can be used as the noble metal fine particles. Examples of the metal other than the noble metal include iron, nickel, cobalt, copper, manganese, chromium, zinc, niobium, molybdenum, tantalum, and tungsten. These metals may be used alone or in combination of two or more.

さらに、本発明にかかる貴金属系微粒子としては、前記貴金属の酸化物、水酸化物、塩、炭化物、窒化物、硫化物などの貴金属化合物の微粒子;前記貴金属合金の酸化物、水酸化物、塩、炭化物、窒化物、硫化物などの貴金属合金化合物の微粒子も使用することができる。なお、貴金属合金化合物とは、少なくとも1種の貴金属を含有する複合金属酸化物などの複合金属化合物を意味する。   Further, the noble metal fine particles according to the present invention include fine particles of noble metal compounds such as oxides, hydroxides, salts, carbides, nitrides and sulfides of the noble metals; oxides, hydroxides and salts of the noble metal alloys. Fine particles of noble metal alloy compounds such as carbides, nitrides and sulfides can also be used. The noble metal alloy compound means a composite metal compound such as a composite metal oxide containing at least one kind of noble metal.

本発明の貴金属系コロイド溶液は、このような貴金属系微粒子が分散したものである。この貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布は、例えば、動的光散乱法により測定することができる。本発明のコロイド溶液中の微粒子は、このようにして測定された粒度分布において累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜5.0nm(好ましくは0.8〜3.0nm)であり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下(好ましくは2.0倍以下)のものである。このような粒子径D50およびD90を有する貴金属系微粒子はコロイド溶液中において均一に分散している。このような貴金属系コロイド溶液を用いることにより、粒子径が小さく均一な貴金属系触媒粒子を得ることができ、しかも、この貴金属系触媒粒子は触媒として使用する際に粒成長しにくく、触媒活性の低下を抑制することが可能となる。また、前記貴金属系微粒子をアルミナ骨格を有する複合酸化物凝集粒子に担持させた場合、アルミナ骨格を有する複合酸化物凝集粒子の細孔径を変化させることによって、前記複合酸化物凝集粒子(触媒担体)の細孔径分布を任意に制御することが可能となる。したがって、触媒の調製の際に本発明の貴金属系コロイド溶液を用いることによって、触媒の使用温度領域に応じて理想的な形状の触媒を設計することが可能となり、例えば、ガス拡散性に最適な細孔径を有し、貴金属系微粒子が均一に触媒担体の細孔内に配置され、拡散律速領域で理想的な触媒活性を有する高耐熱性の触媒を得ることが可能となる。 The noble metal-based colloid solution of the present invention is a dispersion of such noble metal-based fine particles. The particle size distribution of the fine particles in the noble metal-based colloid solution can be measured by, for example, a dynamic light scattering method. Particles in the colloidal solution of the present invention, the particle diameter D 50 which cumulative mass in measured particle size distribution in this way is 50 percent 0.8~5.0Nm (preferably 0.8~3.0Nm) In addition, the particle diameter D 90 with a cumulative mass of 90% is 2.5 times or less (preferably 2.0 times or less) of the particle diameter D 50 . Such noble metal fine particles having particle diameters D 50 and D 90 are uniformly dispersed in the colloidal solution. By using such a noble metal-based colloidal solution, uniform noble metal-based catalyst particles having a small particle diameter can be obtained, and when the noble metal-based catalyst particles are used as a catalyst, the particle growth is difficult and the catalytic activity is improved. It is possible to suppress the decrease. Further, when the noble metal-based fine particles are supported on the composite oxide aggregated particles having an alumina skeleton, the composite oxide aggregated particles (catalyst support) are changed by changing the pore diameter of the composite oxide aggregated particles having the alumina skeleton. It is possible to arbitrarily control the pore size distribution. Therefore, by using the noble metal colloidal solution of the present invention at the time of catalyst preparation, it becomes possible to design an ideally shaped catalyst according to the operating temperature range of the catalyst, for example, optimal for gas diffusivity. It is possible to obtain a highly heat-resistant catalyst having a pore size, in which noble metal-based fine particles are uniformly arranged in the pores of the catalyst carrier and having ideal catalytic activity in the diffusion-controlled region.

本発明の貴金属系コロイド溶液は高分子分散剤を含むものである。コロイド溶液中に高分子分散剤が存在することによって、前記貴金属系微粒子は、高分子分散剤の種類に応じてその表面が正または負に帯電するため、凝集しにくくなり、均一な状態で安定してコロイド溶液中に分散することが可能となる。例えば、高分子分散剤として後述する(メタ)アクリル酸系重合体を使用した場合、貴金属系微粒子の表面は負に帯電するため、凝集しにくくなり、均一な状態で安定してコロイド溶液中に分散することが可能となる。また、貴金属系微粒子の表面が負に帯電することによって、正に帯電した担体との間では静電引力が作用し、負に帯電した担体との間では斥力が作用することから、所定の担体に貴金属系微粒子を吸着させることが可能となる。   The noble metal colloid solution of the present invention contains a polymer dispersant. Due to the presence of the polymer dispersant in the colloidal solution, the surface of the noble metal-based fine particles is positively or negatively charged depending on the type of the polymer dispersant, so that it is difficult to agglomerate and is stable in a uniform state. Thus, it can be dispersed in the colloidal solution. For example, when a (meth) acrylic acid polymer, which will be described later, is used as the polymer dispersant, the surface of the noble metal fine particles is negatively charged, so that it is difficult to agglomerate and stably in a colloidal solution in a uniform state. It becomes possible to disperse. In addition, since the surface of the noble metal fine particles is negatively charged, an electrostatic attractive force acts on the positively charged carrier and a repulsive force acts on the negatively charged carrier. It is possible to adsorb noble metal-based fine particles.

本発明のコロイド溶液において、前記高分子分散剤の含有量としては、前記貴金属系微粒子の単位表面積に対して30〜500mg/mが好ましく、50〜250mg/mがより好ましい。高分子分散剤の含有量が前記範囲にあると貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、前記高分子分散剤の含有量が前記下限未満になると貴金属系微粒子の表面を高分子分散剤が十分に被覆することができず、貴金属系微粒子が凝集してより大きな凝集体が形成される傾向にあり、他方、前記上限を超えると貴金属系コロイド溶液中に遊離の高分子分散剤が多く存在するため、高分子分散剤の架橋反応が著しく進行し、貴金属系微粒子が凝集して粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。 In the colloidal solution of the present invention, the content of the polymer dispersant is preferably 30 to 500 mg / m 2 and more preferably 50 to 250 mg / m 2 with respect to the unit surface area of the noble metal-based fine particles. When the content of the polymer dispersant is within the above range, the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and obtain a noble metal-based colloid solution with excellent storage stability. Can do. On the other hand, when the content of the polymer dispersant is less than the lower limit, the surface of the noble metal fine particles cannot be sufficiently covered with the polymer dispersant, and the noble metal fine particles aggregate to form larger aggregates. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, since a large amount of free polymer dispersant is present in the noble metal colloid solution, the crosslinking reaction of the polymer dispersant proceeds remarkably and the noble metal fine particles are aggregated to form particles. There is a tendency to form aggregates having a large diameter.

このような高分子分散剤の重量平均分子量としては特に制限はないが、800〜4000が好ましく、800〜3000がより好ましい。高分子分散剤の重量平均分子量が前記範囲にあると貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、高分子分散剤の重量平均分子量が前記下限未満になると高分子分散剤が貴金属系微粒子に吸着しても立体障害や静電反発による斥力が十分に発現せず、貴金属系微粒子が凝集する傾向にあり、他方、前記上限を超えると高分子分散剤が貴金属系微粒子に比べて極端に大きくなり、貴金属系微粒子が凝集して大きな凝集体が形成する傾向にある。なお、前記重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定され、標準ポリスチレンで換算した値である。   Although there is no restriction | limiting in particular as a weight average molecular weight of such a polymer dispersing agent, 800-4000 are preferable and 800-3000 are more preferable. When the weight average molecular weight of the polymer dispersant is in the above range, the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and obtain a noble metal-based colloid solution with excellent storage stability. be able to. On the other hand, when the weight average molecular weight of the polymer dispersant is less than the lower limit, even if the polymer dispersant is adsorbed to the noble metal fine particles, the repulsive force due to steric hindrance or electrostatic repulsion is not sufficiently exhibited, and the noble metal fine particles are aggregated. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the polymer dispersant becomes extremely larger than the noble metal-based fine particles, and the noble metal-based fine particles tend to aggregate to form large aggregates. The weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to standard polystyrene.

本発明に用いられる高分子分散剤としては、(メタ)アクリル酸の単独重合体、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体、(メタ)アクリル酸と他のビニルモノマーとの共重合体といった(メタ)アクリル酸系重合体などが挙げられ、中でも、水溶性を保持するという観点から、(メタ)アクリル酸系重合体が好ましく、(メタ)アクリル酸の単独重合体および(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体がより好ましい。   The polymer dispersant used in the present invention includes a homopolymer of (meth) acrylic acid, a copolymer of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylic acid and other vinyl monomers (Meth) acrylic acid polymers such as copolymers, and (meth) acrylic acid polymers are preferred from the viewpoint of maintaining water solubility, and (meth) acrylic acid homopolymers. A copolymer of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester is more preferred.

また、高分子分散剤として(メタ)アクリル酸系重合体を用いた場合、本発明のコロイド溶液のpHは5.0〜10.0であることが好ましく、6.0〜9.0であることがより好ましい。前記コロイド溶液のpHが前記範囲にあると貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、pHが前記下限未満になると(メタ)アクリル酸系重合体中のカルボキシル基が解離しないため、(メタ)アクリル酸系重合体の貴金属系微粒子への吸着量が少なくなり、貴金属系微粒子が凝集する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、貴金属系微粒子の種類にも依るが、貴金属系微粒子の表面が負にチャージしやすく、カルボキシル基が解離した(メタ)アクリル酸系重合体の吸着量が少なくなり、貴金属系微粒子が凝集する傾向にある。   Moreover, when a (meth) acrylic acid polymer is used as the polymer dispersant, the pH of the colloidal solution of the present invention is preferably 5.0 to 10.0, and 6.0 to 9.0. It is more preferable. When the pH of the colloidal solution is within the above range, the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and can provide a noble metal-based colloid solution with excellent storage stability. . On the other hand, since the carboxyl group in the (meth) acrylic acid polymer does not dissociate when the pH is less than the lower limit, the amount of adsorption of the (meth) acrylic acid polymer to the noble metal fine particles decreases, and the noble metal fine particles On the other hand, when the above upper limit is exceeded, depending on the type of noble metal fine particles, the surface of the noble metal fine particles tends to be negatively charged and the carboxyl group is dissociated. There is a tendency that the amount of adsorption decreases and the noble metal-based fine particles aggregate.

また、前記(メタ)アクリル酸系重合体中の全繰り返し単位のうちの親水基を有するものの割合としては、得られる貴金属系コロイド溶液のpHが5.0以上7.0未満の場合には90%以上100%以下が好ましい。また、貴金属系コロイド溶液のpHが7.0以上10.0以下の場合には親水基を有する繰り返し単位の割合は50%以上100%以下が好ましく、75%以上100%以下がより好ましい。親水基を有する繰り返し単位の割合が前記範囲にあると(メタ)アクリル酸系重合体が貴金属系微粒子にループトレイン型で吸着するため、立体障害による斥力が作用して貴金属系微粒子の凝集が効果的に抑制され、貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、親水基を有する繰り返し単位の割合が前記下限未満になると(メタ)アクリル酸系重合体中の解離したカルボキシル基が不足し、(メタ)アクリル酸系重合体の貴金属系微粒子への吸着量が少なくなり、貴金属系微粒子が凝集する傾向にある。   The ratio of those having a hydrophilic group among all repeating units in the (meth) acrylic acid polymer is 90 when the pH of the resulting noble metal colloid solution is 5.0 or more and less than 7.0. % To 100% is preferable. When the pH of the noble metal colloid solution is 7.0 or more and 10.0 or less, the ratio of the repeating unit having a hydrophilic group is preferably 50% or more and 100% or less, and more preferably 75% or more and 100% or less. When the ratio of the repeating unit having a hydrophilic group is within the above range, the (meth) acrylic acid polymer is adsorbed to the noble metal fine particles in a loop train type, so that the repulsive force due to steric hindrance acts and the aggregation of the noble metal fine particles is effective. The noble metal-based fine particles can be obtained in such a manner that the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and are excellent in storage stability. On the other hand, when the ratio of the repeating unit having a hydrophilic group is less than the lower limit, the dissociated carboxyl group in the (meth) acrylic acid polymer is insufficient, and the adsorption amount of the (meth) acrylic acid polymer to the noble metal fine particles is reduced. , And noble metal-based fine particles tend to aggregate.

本発明に用いられる溶媒としては、水が好ましい。したがって、本発明のコロイド溶液としてはコロイド水溶液が好ましい。   The solvent used in the present invention is preferably water. Accordingly, a colloidal aqueous solution is preferred as the colloidal solution of the present invention.

このような本発明の貴金属系コロイド溶液は、例えば、2種類以上の原料溶液(好ましくは原料水溶液。以下、同様である。)を混合する方法であって、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類として前記貴金属イオンを含有するものを使用し、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類として前記高分子分散剤を含有するものを使用し、これら原料溶液を剪断速度が3000sec−1以上となっている領域に独立に直接導入して均質混合する方法によって製造することができる。この方法によれば、貴金属系微粒子が凝集しやすい水中においても、貴金属系微粒子を凝集させずに均一に分散させることが可能となる。 Such a noble metal-based colloidal solution of the present invention is, for example, a method of mixing two or more kinds of raw material solutions (preferably raw material aqueous solution, the same shall apply hereinafter), and among the two or more kinds of raw material solutions, At least one of the above-mentioned noble metal ions is used, and at least one of the two or more kinds of raw material solutions is used which contains the polymer dispersant, and the raw material solution has a shear rate. It can be manufactured by a method in which it is directly directly introduced into the region of 3000 sec −1 or more and homogeneously mixed. According to this method, it is possible to uniformly disperse the noble metal-based fine particles without agglomerating even in water in which the noble metal-based fine particles easily aggregate.

このような貴金属系コロイド溶液の製造に用いられる装置としては、例えば、図1に示すものが挙げられる。以下、図面を参照しながら、本発明の貴金属系コロイド溶液を製造するための好適な装置ついて詳細に説明する。なお、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。   As an apparatus used for producing such a noble metal colloid solution, for example, the apparatus shown in FIG. Hereinafter, a suitable apparatus for producing the noble metal colloid solution of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions may be omitted.

図1に示す製造装置は、高速攪拌装置としてホモジナイザー10を備えており、ホモジナイザー10の先端部(攪拌部)が反応容器20内に配置されている。ホモジナイザー10の先端部は、図2に示すように、凹型のローター11と、ローター11の外周との間に所定のギャップの領域が形成されるように配置された凹型の外側ステータ12と、ローター11の内周との間に所定のギャップの領域が形成されるように配置された凸型の内側ステータ13とを備えている。さらに、ローター11は、回転シャフト14を介してモーター15に接続されており、高速回転することが可能な構造となっている。   The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a homogenizer 10 as a high-speed stirring device, and the tip (stirring portion) of the homogenizer 10 is disposed in the reaction vessel 20. As shown in FIG. 2, the front end of the homogenizer 10 includes a concave outer stator 12 disposed so that a predetermined gap region is formed between the concave rotor 11 and the outer periphery of the rotor 11, and the rotor. 11 and a convex inner stator 13 arranged so that a predetermined gap region is formed between the inner periphery of the inner stator 11 and the inner periphery. Furthermore, the rotor 11 is connected to a motor 15 via a rotating shaft 14 and has a structure capable of rotating at high speed.

そして、図1に示す製造装置においては、複数のノズル、すなわち、原料溶液Aを導入するためのノズル16Aと原料溶液Bを導入するためのノズル16Bとが、それぞれ内側ステータ13におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられている。また、ノズル16Aには流路17Aを介して原料溶液Aの供給装置(図示せず)が、ノズル16Bには流路17Bを介して原料溶液Bの供給装置(図示せず)がそれぞれ接続されており、ローター11と内側ステータ13との間の領域に原料溶液Aと原料溶液Bとをそれぞれ独立して直接的に導入することが可能な構造となっている。   In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, a plurality of nozzles, that is, a nozzle 16 </ b> A for introducing the raw material solution A and a nozzle 16 </ b> B for introducing the raw material solution B are opposed to the rotor 11 in the inner stator 13. It is provided on each surface. Further, a supply device (not shown) for the raw material solution A is connected to the nozzle 16A via a flow path 17A, and a supply device (not shown) for the raw material solution B is connected to the nozzle 16B via a flow path 17B. The raw material solution A and the raw material solution B can be directly and independently introduced into the region between the rotor 11 and the inner stator 13.

さらに、図1に示す製造装置においては、図3および図4に示すように、ノズル16Aおよびノズル16Bが、内側ステータ13におけるローター11に対向する面において、ローター11の回転軸Xに対して直交する所定の面Yの外周方向に交互に設けられている。   Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, as shown in FIGS. 3 and 4, the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are orthogonal to the rotation axis X of the rotor 11 on the surface facing the rotor 11 in the inner stator 13. The predetermined surfaces Y are alternately provided in the outer peripheral direction.

なお、図3および図4においては、ノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ12個ずつ設けられているが(24孔タイプ)、ノズル16Aおよびノズル16Bの数は特に限定されるものではない。したがって、ノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ1個ずつ設けられていればよいが(2孔タイプ)、原料溶液Aおよび原料溶液Bが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間をより短縮できるという観点から、ノズル16Aおよびノズル16Bの数はそれぞれ10個以上であることが好ましく、20個以上であることがより好ましい。一方、ノズル16Aおよびノズル16Bのそれぞれの数の上限は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、ノズルの詰まりをより確実に防止するという観点から、交互に配置されたノズル16Aおよびノズル16Bの開口部の直径が0.1mm程度以上の寸法を取り得るようにすることが好ましい。このようにノズルの開口部の直径は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、ノズルの詰まりをより確実に防止するという観点から、0.1〜1mm程度であることが好ましい。   3 and 4, 12 nozzles 16A and 12 nozzles 16B are provided (24-hole type), but the number of nozzles 16A and nozzles 16B is not particularly limited. Therefore, it is only necessary to provide one nozzle 16A and one nozzle 16B (two-hole type), but the time from when the raw material solution A and the raw material solution B are introduced into the region until homogeneous mixing is further reduced. From the viewpoint of being able to do so, the number of nozzles 16A and nozzles 16B is preferably 10 or more, and more preferably 20 or more. On the other hand, the upper limit of the number of each of the nozzles 16A and 16B is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus. From the viewpoint of more reliably preventing nozzle clogging, the alternately arranged nozzles 16A It is preferable that the diameter of the opening of the nozzle 16B can be about 0.1 mm or more. As described above, the diameter of the opening of the nozzle is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus, but is preferably about 0.1 to 1 mm from the viewpoint of more reliably preventing nozzle clogging. .

また、図3および図4においては、ノズル16Aおよびノズル16Bが、ローター11の回転軸Xに対して直交する一つの面Yの外周方向に一列に交互に設けられているが、複数の面の外周方向に複数の列において交互に設けられていてもよい。   3 and 4, the nozzles 16A and the nozzles 16B are alternately provided in a row in the outer circumferential direction of one surface Y orthogonal to the rotation axis X of the rotor 11. It may be provided alternately in a plurality of rows in the outer circumferential direction.

以上説明した図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとから原料溶液Aおよび原料溶液Bがそれぞれ導入される領域、すなわち図1および図2においてはローター11の内周と内側ステータ13の外周との間の領域において、剪断速度が3000sec−1以上であることが好ましく、6000sec−1以上であることが特に好ましい。この領域の剪断速度が前記下限未満になると貴金属系微粒子の凝集と複数の貴金属系微粒子に高分子分散剤が吸着した構造が分離されず、より大きな凝集体が形成する傾向にある。 In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 described above, regions where the raw material solution A and the raw material solution B are respectively introduced from the nozzle 16A and the nozzle 16B, that is, the inner periphery of the rotor 11 and the inner stator 13 in FIGS. in the region between the outer periphery of, preferably shear rate is 3000 sec -1 or more, and particularly preferably 6000Sec -1 or more. When the shear rate in this region is less than the lower limit, the aggregation of the noble metal-based fine particles and the structure in which the polymer dispersant is adsorbed on the plurality of noble metal-based fine particles are not separated, and a larger aggregate tends to be formed.

このような範囲の剪断速度を達成するための条件としては、ローターの回転速度およびローターとステータとの間のギャップの大きさが影響するため、前記領域の剪断速度が前記条件を満たすようにそれらを設定する必要がある。具体的なローター11の回転速度は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、例えば、内側ステータ13の外径10mm、ローター11と外側ステータ12との間のギャップ0.2mm、およびローター11と内側ステータ13との間のギャップ0.2mmの場合にはローター11の回転速度を好ましくは3000〜30000rpm、より好ましくは3000〜20000rpmに設定することによって前記範囲の剪断速度を達成することが可能となる。   Conditions for achieving such a range of shear rates are affected by the rotational speed of the rotor and the size of the gap between the rotor and the stator. Need to be set. The specific rotation speed of the rotor 11 is not particularly limited and varies depending on the size of the device. For example, the outer diameter of the inner stator 13 is 10 mm, the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is 0.2 mm, When the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 is 0.2 mm, the rotational speed of the rotor 11 is preferably set to 3000 to 30000 rpm, more preferably 3000 to 20000 rpm, thereby achieving the shear speed in the above range. It becomes possible.

また、ローター11と内側ステータ13との間のギャップの大きさも特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.2〜0.5mmであることがより好ましい。さらに、ローター11と外側ステータ12との間のギャップの大きさも特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.2〜0.5mmであることがより好ましい。このギャップの大きさの変化に対応してローター11の回転速度を調整することにより前記範囲の剪断速度を達成することが可能となる。これらのギャップが前記下限未満になるとギャップの詰まりが発生し易くなる傾向にあり、前記上限を超えると高い剪断速度を達成できなくなる傾向にある。   Further, the size of the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 is not particularly limited and varies depending on the size of the device, but is preferably 0.2 to 1.0 mm, and preferably 0.2 to 0 mm. More preferably, it is 5 mm. Further, the size of the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is not particularly limited, and varies depending on the size of the device, but is preferably 0.2 to 1.0 mm, and preferably 0.2 to 0 mm. More preferably, it is 5 mm. By adjusting the rotational speed of the rotor 11 in response to the change in the size of the gap, it becomes possible to achieve the shear speed in the above range. When these gaps are less than the lower limit, clogging of the gaps tends to occur, and when the upper limit is exceeded, high shear rates tend not to be achieved.

また、図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとからそれぞれ供給された原料溶液Aおよび原料溶液Bが、前記領域に導入されてから1msec以内(特に好ましくは0.5msec以内)に均質混合されるようにノズル16Aおよびノズル16Bが配置されていることが好ましい。なお、ここでいう原料溶液が前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間とは、ノズル16A(またはノズル16B)から導入された原料溶液A(または原料溶液B)がローター11の回転につれて移動し、隣接するノズル16B(またはノズル16A)の位置に到達してノズル16B(またはノズル16A)から導入された原料溶液B(または原料溶液A)と混合されるまでの時間をいう。   Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the raw material solution A and the raw material solution B respectively supplied from the nozzle 16A and the nozzle 16B are introduced within 1 msec (particularly preferably within 0.5 msec) after being introduced into the region. It is preferable that the nozzle 16A and the nozzle 16B are arranged so as to be homogeneously mixed. Here, the time from when the raw material solution is introduced into the region until it is homogeneously mixed is the time when the raw material solution A (or raw material solution B) introduced from the nozzle 16A (or nozzle 16B) rotates the rotor 11. It is a time until the position of the adjacent nozzle 16B (or nozzle 16A) is reached and mixed with the raw material solution B (or raw material solution A) introduced from the nozzle 16B (or nozzle 16A).

以上、本発明の貴金属系コロイド溶液の製造に用いられる装置について説明したが、本発明のコロイド溶液の製造方法は、図1に示す製造装置を用いる方法に限定されるものではない。例えば、図1に示す製造装置においては、2種類の原料溶液が導入できるように構成されているが、3種類以上の原料溶液が導入できるようにノズルや原料溶液供給装置等を構成してもよい。   As mentioned above, although the apparatus used for manufacture of the noble metal system colloid solution of this invention was demonstrated, the manufacturing method of the colloid solution of this invention is not limited to the method of using the manufacturing apparatus shown in FIG. For example, the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is configured so that two kinds of raw material solutions can be introduced, but a nozzle, a raw material solution supply apparatus, or the like may be configured so that three or more kinds of raw material solutions can be introduced. Good.

また、図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとがそれぞれ内側ステータ13におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられているが、ノズル16Aとノズル16Bとがそれぞれ外側ステータ12におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられていてもよい。そのように構成すれば、ローター11と外側ステータ12との間の領域に原料溶液Aと原料溶液Bとをそれぞれ独立して直接的に導入することが可能となる。なお、その領域における剪断速度は前記条件を満たすように設定する必要がある。   Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are respectively provided on the surface facing the rotor 11 in the inner stator 13, but the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are respectively rotors in the outer stator 12. 11 may be provided respectively on the surface facing 11. If comprised in that way, it will become possible to introduce the raw material solution A and the raw material solution B directly into the area | region between the rotor 11 and the outer side stator 12, respectively independently. Note that the shear rate in that region needs to be set so as to satisfy the above condition.

次に、本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法の好適な一実施形態について説明する。本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法においては、原料溶液を導入する領域の剪断速度を前記範囲に設定し、前記各原料溶液を前記領域に独立して直接的に導入する。例えば、図1に示す製造装置を用いる場合には、ノズル16Aとノズル16Bとから原料溶液Aおよび原料溶液Bがそれぞれ導入される領域、すなわち図1および図2においてはローター11と内側ステータ13との間の領域の剪断速度が前記範囲となるようにローター11を高速回転させ、原料溶液Aおよび原料溶液Bをそれぞれノズル16Aおよびノズル16Bから前記領域に独立して直接的に導入する。このように極めて高い剪断速度となっている領域に直接導入された各原料溶液は、極めて短時間の間に均質混合されて反応が終了し、貴金属系微粒子が形成される。これと同時に、高分子分散剤が、極めて高い剪断速度となった反応場において瞬時に効果的に貴金属系微粒子の表面に吸着する。その結果、貴金属系微粒子が高分散したコロイド溶液を得ることができる。   Next, a preferred embodiment of the method for producing a noble metal colloid solution of the present invention will be described. In the method for producing a noble metal colloid solution of the present invention, the shear rate of the region into which the raw material solution is introduced is set in the above range, and each of the raw material solutions is directly and independently introduced into the region. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is used, regions where the raw material solution A and the raw material solution B are respectively introduced from the nozzle 16A and the nozzle 16B, that is, the rotor 11 and the inner stator 13 in FIG. 1 and FIG. The rotor 11 is rotated at a high speed so that the shear rate in the region between is within the above range, and the raw material solution A and the raw material solution B are directly introduced into the region independently from the nozzle 16A and the nozzle 16B, respectively. Thus, each raw material solution directly introduced into the region where the shear rate is extremely high is homogeneously mixed in a very short time to complete the reaction, and noble metal-based fine particles are formed. At the same time, the polymer dispersant is instantaneously and effectively adsorbed on the surface of the noble metal-based fine particles in the reaction field at an extremely high shear rate. As a result, a colloidal solution in which noble metal fine particles are highly dispersed can be obtained.

本発明のコロイド溶液の製造方法においては、前記貴金属イオンと前記高分子分散剤は、同じ原料溶液に含まれていてもよいし、各々別の原料溶液に含まれていてもよいが、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記貴金属イオンを含むものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記高分子分散剤を含むものであることが好ましい。さらに、ヒドラジンおよび水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤は貴金属イオンと同一の原料溶液には含まれず、前記高分子分散剤と同一の原料溶液には含まれていてもよい。例えば、図1に示す製造装置を用いる場合には、前記貴金属イオンと前記高分子分散剤がともに原料溶液Aに含まれていてもよいし、原料溶液Aに前記貴金属イオンが含まれ、原料溶液Bに前記高分子分散剤が含まれていてもよいが、後者が好ましい。   In the method for producing a colloidal solution of the present invention, the noble metal ion and the polymer dispersant may be contained in the same raw material solution or in different raw material solutions. It is preferable that at least one of the plurality of raw material solutions contains the noble metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polymer dispersant. Furthermore, reducing agents such as hydrazine and sodium borohydride may not be included in the same raw material solution as the noble metal ion, but may be included in the same raw material solution as the polymer dispersant. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is used, both the noble metal ions and the polymer dispersant may be contained in the raw material solution A, or the raw solution A contains the noble metal ions. The polymer dispersant may be contained in B, but the latter is preferable.

また、本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法においては、前記貴金属イオンを含む原料溶液(例えば前記原料溶液A)の陽イオン濃度としては0.0001〜0.5mol/Lが好ましく、0.001〜0.2mol/Lがより好ましい。陽イオン濃度が前記範囲にあると貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、陽イオン濃度が前記下限未満になると貴金属系微粒子の収率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると貴金属系コロイド溶液中の貴金属系微粒子の粒子間距離が短くなるため、貴金属系微粒子に吸着した高分子分散剤が多数の貴金属系微粒子に吸着しやすくなり、貴金属系微粒子が凝集する傾向にある。   In the method for producing a noble metal colloid solution of the present invention, the cation concentration of the raw material solution containing the noble metal ions (for example, the raw material solution A) is preferably 0.0001 to 0.5 mol / L, 0.001 -0.2 mol / L is more preferable. When the cation concentration is in the above-mentioned range, the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and a noble metal-based colloid solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the cation concentration is less than the lower limit, the yield of the noble metal fine particles tends to decrease. On the other hand, when the cation concentration exceeds the upper limit, the interparticle distance of the noble metal fine particles in the noble metal colloid solution is shortened. The polymer dispersant adsorbed on the system fine particles tends to be adsorbed on a large number of noble metal based fine particles, and the noble metal based fine particles tend to aggregate.

本発明のコロイド溶液の製造方法において高分子分散剤として(メタ)アクリル酸系重合体を用いた場合には、コロイド溶液のpHを5.0〜10.0に調整することが好ましく、6.0〜9.0に調整することがより好ましい。特に、前記(メタ)アクリル酸系重合体として全繰り返し単位のうちの親水基を有するものの割合が90%以上100%以下のものを用いる場合には、コロイド溶液のpHを5.0以上10.0以下に調整することがさらに好ましい。また、親水基を有する繰り返し単位の割合が50%以上90%未満(より好ましくは75%以上90%未満)のものを用いる場合には、コロイド溶液のpHを7.0以上10.0以下に調整することがさらに好ましい。コロイド溶液のpHを前記範囲に調整することにより粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子を得ることができ、保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、pHが前記下限未満になると(メタ)アクリル酸系重合体中のカルボキシル基が解離しないため、(メタ)アクリル酸系重合体の貴金属系微粒子への吸着量が少なくなり、貴金属系微粒子が凝集する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、貴金属系微粒子の種類にも依るが、貴金属系微粒子の表面が負にチャージしやすく、カルボキシル基が解離した(メタ)アクリル酸系重合体の吸着量が少なくなり、貴金属系微粒子が凝集する傾向にある。   When a (meth) acrylic acid polymer is used as a polymer dispersant in the method for producing a colloidal solution of the present invention, it is preferable to adjust the pH of the colloidal solution to 5.0 to 10.0. It is more preferable to adjust to 0-9.0. In particular, when the (meth) acrylic acid-based polymer having a hydrophilic group among all repeating units of 90% to 100% is used, the colloidal solution has a pH of 5.0 to 10. More preferably, it is adjusted to 0 or less. In addition, when the ratio of the repeating unit having a hydrophilic group is 50% or more and less than 90% (more preferably 75% or more and less than 90%), the pH of the colloidal solution is 7.0 or more and 10.0 or less. It is more preferable to adjust. By adjusting the pH of the colloidal solution to the above range, uniform noble metal-based fine particles having a small particle diameter can be obtained, and a noble metal-based colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, since the carboxyl group in the (meth) acrylic acid polymer does not dissociate when the pH is less than the lower limit, the amount of adsorption of the (meth) acrylic acid polymer to the noble metal fine particles decreases, and the noble metal fine particles On the other hand, when the above upper limit is exceeded, depending on the type of noble metal fine particles, the surface of the noble metal fine particles tends to be negatively charged and the carboxyl group is dissociated. There is a tendency that the amount of adsorption decreases and the noble metal-based fine particles aggregate.

各原料溶液の送液速度としては特に制限はないが、1.0〜30ml/minが好ましい。原料溶液の送液速度が前記下限未満になると貴金属系微粒子の製造効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると貴金属系微粒子の液中における凝集粒子径が大きくなる傾向にある。   Although there is no restriction | limiting in particular as a liquid feeding rate of each raw material solution, 1.0-30 ml / min is preferable. When the feed rate of the raw material solution is less than the lower limit, the production efficiency of the noble metal-based fine particles tends to decrease, and when the upper limit is exceeded, the aggregate particle diameter of the noble metal-based fine particles in the liquid tends to increase.

このような本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法に適用できる反応系は特に制限されず、アルコキシドの加水分解反応や貧溶媒を用いた溶解度変化を利用する析出反応などが挙げられるが、中和反応や酸化還元反応といった核生成速度や反応速度が極めて早い反応においても前記製造方法によれば貴金属系微粒子は粒子径が小さく均一なものとなり、保存安定性に優れたコロイド溶液が得られるため、本発明の製造方法はこのような核生成速度や反応速度が極めて早い反応系に対して特に有用である。   The reaction system applicable to the method for producing the noble metal-based colloidal solution of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a hydrolysis reaction of alkoxide and a precipitation reaction utilizing a change in solubility using a poor solvent. Even in reactions with very fast nucleation rate and reaction rate such as reaction and oxidation-reduction reaction, noble metal fine particles have a small particle size and uniform according to the above production method, and a colloidal solution with excellent storage stability can be obtained. The production method of the present invention is particularly useful for such a reaction system having a very high nucleation rate and reaction rate.

このような中和反応、酸化還元反応などにおける具体的な反応系は特に制限されるものではないが、酸化還元反応系が好ましく、例えば、2種類の原料溶液を用いる場合には以下のような原料溶液AおよびBを用いる酸化還元反応系がより好ましい。
原料溶液A(貴金属イオン含有溶液):硝酸銀、硝酸パラジウム、塩化白金酸、硝酸ロジウム、ジニトロジアンミン白金硝酸(以下、「硝酸白金」という)などを含有する溶液。
原料溶液B(還元剤):アセトアルデヒド溶液、水素化ホウ素ナトリウム溶液、ヒドラジン、エタノールなど。
A specific reaction system in such neutralization reaction, oxidation-reduction reaction, etc. is not particularly limited, but an oxidation-reduction reaction system is preferable. For example, when two kinds of raw material solutions are used, the following reaction system is used. A redox reaction system using raw material solutions A and B is more preferable.
Raw material solution A (precious metal ion-containing solution): A solution containing silver nitrate, palladium nitrate, chloroplatinic acid, rhodium nitrate, dinitrodiammine platinum nitrate (hereinafter referred to as “platinum nitrate”), and the like.
Raw material solution B (reducing agent): acetaldehyde solution, sodium borohydride solution, hydrazine, ethanol and the like.

なお、高分子分散剤は、上記いずれの反応においても原料溶液Aおよび原料溶液Bの少なくとも一方に含まれていればよいが、原料溶液Bに含まれていることが好ましい。例えば、前記酸化還元反応においては、貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンを含有する原料溶液Aと、還元剤と高分子分散剤とを含有する原料溶液Bとを用いることが好ましい。   The polymer dispersant may be contained in at least one of the raw material solution A and the raw material solution B in any of the above reactions, but is preferably contained in the raw material solution B. For example, in the oxidation-reduction reaction, it is preferable to use a raw material solution A containing noble metal ions, which are raw materials for noble metal-based fine particles, and a raw material solution B containing a reducing agent and a polymer dispersant.

このような原料溶液の組成や組み合わせは、目的とする貴金属系コロイド溶液の種類や使用する原料の種類などに応じて適宜設定することができる。   The composition and combination of such raw material solutions can be appropriately set according to the type of the target noble metal colloid solution and the type of raw material used.

以上説明した本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法においては、2種類以上の原料溶液は事前に緩い攪拌条件下で混合されることなく、また各原料溶液に対して攪拌条件が相違することなく、極めて短時間の間に高剪断力下で均質混合され、且つ貴金属系微粒子の析出と同時に高分子分散剤が表面に吸着し、分散状態が安定化されるため、生成する貴金属系微粒子は粒子径が小さく均一なものとなり、保存安定性に優れたコロイド溶液を得ることが可能となる。   In the method for producing a noble metal colloid solution of the present invention described above, two or more kinds of raw material solutions are not mixed in advance under a gentle stirring condition, and the stirring conditions are not different for each raw material solution. The noble metal fine particles produced are mixed in a very short time under a high shear force, and the precipitating metal fine particles are adsorbed on the surface simultaneously with the precipitation of the noble metal fine particles, and the dispersion state is stabilized. It becomes possible to obtain a colloidal solution having a small diameter and a uniform diameter and having excellent storage stability.

本発明のコロイド溶液の製造方法によって得られる貴金属系コロイド溶液の組成は特に限定されず、様々な原料溶液を用いることによって、貴金属、貴金属合金、貴金属化合物、貴金属合金化合物といった種々の組成の貴金属系コロイド溶液を得ることが可能となる。   The composition of the noble metal-based colloidal solution obtained by the method for producing a colloidal solution of the present invention is not particularly limited. By using various raw material solutions, noble metal-based noble metals, noble metal alloys, noble metal compounds, noble metal alloy compounds, and the like are used. A colloidal solution can be obtained.

また、本発明の貴金属系コロイド溶液は液中で非常に分散性が高く、高分散性の触媒担体コロイド溶液と均質混合することによって高度に分散した状態で貴金属系微粒子を触媒担体に担持させることができる。さらに、本発明の貴金属系コロイド溶液においては、pH調整を行うことによって貴金属微粒子から高分子分散剤を瞬時に脱着させることができるため、触媒担体へ貴金属系微粒子を均一に配置した状態で容易に担持させることが可能となる。また、本発明の貴金属系コロイド溶液と同様にして調製した金属酸化物または複合金属酸化物のコロイド溶液を用いて前記触媒担体を調製した場合には、触媒担体である金属酸化物粒子または複合金属酸化物粒子から高分子分散剤を瞬時に脱着させることができるため、さらに均一な状態で貴金属系微粒子を担持させることが可能となる。   In addition, the noble metal colloid solution of the present invention is highly dispersible in the liquid, and the noble metal fine particles are supported on the catalyst carrier in a highly dispersed state by being homogeneously mixed with the highly dispersible catalyst carrier colloid solution. Can do. Furthermore, in the noble metal colloid solution of the present invention, the polymer dispersant can be instantaneously desorbed from the noble metal fine particles by adjusting the pH, so that the noble metal fine particles can be easily arranged uniformly on the catalyst carrier. It can be supported. In addition, when the catalyst carrier is prepared using a metal oxide or composite metal oxide colloidal solution prepared in the same manner as the noble metal colloid solution of the present invention, the metal oxide particles or composite metal which is the catalyst carrier. Since the polymer dispersant can be instantaneously desorbed from the oxide particles, the noble metal-based fine particles can be supported in a more uniform state.

以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
先ず、Pt含有量が4.565質量%の硝酸白金溶液4.85gにイオン交換水を添加して、陽イオン(Ptイオン)濃度が0.0025mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液(原料溶液A)125mlを調製した。また、ヒドラジン一水和物0.95gおよびポリアクリル酸ナトリウム塩(重量平均分子量:1200、全繰り返し単位のうちの親水基を有するものの割合:100%)6.4gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、高分子分散剤水溶液(原料溶液B)125mlを調製した。この高分子分散剤水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが6.0となるように微量の硝酸を添加した。
Example 1
First, ion-exchanged water is added to 4.85 g of a platinum nitrate solution having a Pt content of 4.565% by mass, and a noble metal ion-containing raw material aqueous solution (raw material solution A) having a cation (Pt ion) concentration of 0.0025 mol / L. ) 125 ml was prepared. Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of hydrazine monohydrate and 6.4 g of polyacrylic acid sodium salt (weight average molecular weight: 1200, ratio of those having a hydrophilic group among all repeating units: 100%). These were dissolved to prepare 125 ml of an aqueous polymer dispersant solution (raw material solution B). A small amount of nitric acid was added to the aqueous polymer dispersant solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 6.0.

次に、図1に示す製造装置(スーパーアジテーションリアクター)を用いて貴金属系コロイド溶液を作製した。なお、ステータ13としてはノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ24個ずつ設けられている48孔タイプのものを使用した。   Next, a noble metal colloid solution was prepared using the manufacturing apparatus (super agitation reactor) shown in FIG. The stator 13 was a 48-hole type in which 24 nozzles 16A and 24 nozzles 16B were provided.

図1に示すように、ホモジナイザー10の先端を100mlビーカー20の中に浸るようにセットし、ホモジナイザー10におけるローター11を10000rpmの回転速度で回転させながら、前記原料溶液Aと前記原料溶液Bとをそれぞれ2.5ml/minの供給速度でチューブポンプ(図示せず)を用いてノズル16Aおよびノズル16Bからローター11と内側ステータ13との間の領域に送液して混合し、貴金属系コロイド溶液を作製した。   As shown in FIG. 1, the tip of the homogenizer 10 is set so as to be immersed in a 100 ml beaker 20, and the raw material solution A and the raw material solution B are mixed while rotating the rotor 11 of the homogenizer 10 at a rotational speed of 10,000 rpm. Using a tube pump (not shown) at a supply rate of 2.5 ml / min, the solution is fed from the nozzle 16A and the nozzle 16B to the region between the rotor 11 and the inner stator 13 and mixed to obtain a noble metal colloid solution. Produced.

なお、ローター11の外径は17.8mm、ローター11と外側ステータ12との間のギャップは0.5mmであり、それらの間の領域における剪断速度は18730sec−1であった。また、内側ステータ13の外径は12.2mm、ローター11と内側ステータ13との間のギャップは0.2mmであり、それらの間の領域における剪断速度は18730sec−1であった。さらに、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は0.126msecであった。ここで、均質混合されるまでの時間とは、ノズル16Aまたはノズル16Bから吐出された原料溶液Aまたは原料溶液Bがローター11の回転によって隣接するノズル16Bまたはノズル16Aに到達するまでの時間と定義されるものである。 The outer diameter of the rotor 11 was 17.8 mm, the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 was 0.5 mm, and the shear rate in the region between them was 18730 sec −1 . The outer diameter of the inner stator 13 was 12.2 mm, the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 was 0.2 mm, and the shear rate in the region between them was 18730 sec −1 . Furthermore, the time from the introduction of the raw material solution A and the raw material solution B into the region until the homogeneous mixing was 0.126 msec. Here, the time until homogeneous mixing is defined as the time until the raw material solution A or the raw material solution B discharged from the nozzle 16A or the nozzle 16B reaches the adjacent nozzle 16B or the nozzle 16A by the rotation of the rotor 11. It is what is done.

ビーカー20からあふれて出てくる貴金属系コロイド溶液を、上記ビーカー20のさらに下に1Lビーカー(図示せず)をセットして受け止めた。   The noble metal colloidal solution overflowing from the beaker 20 was received by setting a 1 L beaker (not shown) further below the beaker 20.

得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属系コロイド溶液を数滴、カーボン支持膜に滴下して高分解能走査透過型電子顕微鏡(高分解能STEM、日本電子(株)製「JEM2100F−Csコレクター」)による観察を行なった。その結果を図5Aに示す。また、透過型電子顕微鏡を用いて電子線回折パターンを測定した。図5Bには貴金属系微粒子の電子線回折像を示す。hkl面間距離について、この電子線回折像から求められる測定値を理論値と比較したところ、前記貴金属系コロイド溶液に含まれる微粒子は白金微粒子であることが確認された(表2参照)。   The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. In addition, several drops of the noble metal colloid solution were dropped on the carbon support film and observed with a high resolution scanning transmission electron microscope (high resolution STEM, “JEM2100F-Cs collector” manufactured by JEOL Ltd.). The result is shown in FIG. 5A. Moreover, the electron beam diffraction pattern was measured using the transmission electron microscope. FIG. 5B shows an electron diffraction image of the noble metal-based fine particles. When the measured value obtained from this electron beam diffraction image was compared with the theoretical value for the distance between hkl planes, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal colloid solution were platinum fine particles (see Table 2).

次に、この貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を動的光散乱法(日機装(株)製「Nanotrac250」を使用)により測定した。この貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布から累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液について上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Next, the particle size distribution of the fine particles in this noble metal colloid solution was measured by a dynamic light scattering method (using “Nanotrac 250” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The noble metal particle diameter D 50 cumulative mass from the particle size distribution of the particles in the colloidal solution is 50% (average particle diameter) and cumulative mass was determined particle diameter D 90 which is 90%. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal-based colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle size D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(実施例2)
先ず、Pd含有量が8.2質量%の硝酸パラジウム溶液2.71gに硝酸とイオン交換水を添加して、陽イオン(Pdイオン)濃度が0.0025mol/L、pHが6.0の貴金属イオン含有原料水溶液125mlを調製した。また、ヒドラジン一水和物0.95gおよびポリアクリル酸ナトリウム塩(重量平均分子量:1200、全繰り返し単位のうちの親水基を有するものの割合:100%)6.4gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、高分子分散剤水溶液125mlを調製した。この高分子分散剤水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが6.0となるように微量の硝酸を添加した。
(Example 2)
First, nitric acid and ion-exchanged water are added to 2.71 g of a palladium nitrate solution having a Pd content of 8.2% by mass to obtain a noble metal having a cation (Pd ion) concentration of 0.0025 mol / L and a pH of 6.0. 125 ml of ion-containing raw material aqueous solution was prepared. Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of hydrazine monohydrate and 6.4 g of polyacrylic acid sodium salt (weight average molecular weight: 1200, ratio of those having a hydrophilic group among all repeating units: 100%). These were dissolved to prepare 125 ml of an aqueous polymer dispersant solution. A small amount of nitric acid was added to the aqueous polymer dispersant solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 6.0.

次に、原料溶液AおよびBとして、それぞれ前記貴金属イオン含有原料水溶液および前記高分子分散剤水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして図1に示す製造装置を用いて貴金属系コロイド溶液を作製した。   Next, a noble metal colloid solution was prepared using the production apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the noble metal ion-containing raw material aqueous solution and the polymer dispersant aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. Produced.

得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属系コロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして高分解能STEMによる観察と電子線回折パターンによる同定を行なった。その結果を図6A〜6Bに示す。実施例1と同様にしてhkl面間距離の測定値と理論値を比較したところ、前記貴金属系コロイド溶液に含まれる微粒子はパラジウム微粒子であることが確認された(表3参照)。   The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. The fine particles in the noble metal colloid solution were observed with a high resolution STEM and identified with an electron diffraction pattern in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. When the measured value and the theoretical value of the hkl interplane distance were compared in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal colloid solution were palladium fine particles (see Table 3).

さらに、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。また、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution is measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass becomes 50% and the particle diameter at which the cumulative mass becomes 90%. D 90 was determined. In addition, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal-based colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(実施例3)
先ず、Rh含有量が2.75質量%の硝酸ロジウム溶液8.07gに硝酸とイオン交換水を添加して、陽イオン(Rhイオン)濃度が0.0025mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液125mlを調製した。また、ヒドラジン一水和物0.95gおよびポリアクリル酸ナトリウム塩(重量平均分子量:1200、全繰り返し単位のうちの親水基を有するものの割合:100%)6.4gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、高分子分散剤水溶液125mlを調製した。この高分子分散剤水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが6.0となるように微量の硝酸を添加した。
(Example 3)
First, nitric acid and ion-exchanged water were added to 8.07 g of a rhodium nitrate solution having an Rh content of 2.75% by mass, and 125 ml of a noble metal ion-containing raw material aqueous solution having a cation (Rh ion) concentration of 0.0025 mol / L. Prepared. Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of hydrazine monohydrate and 6.4 g of polyacrylic acid sodium salt (weight average molecular weight: 1200, ratio of those having a hydrophilic group among all repeating units: 100%). These were dissolved to prepare 125 ml of an aqueous polymer dispersant solution. A small amount of nitric acid was added to the aqueous polymer dispersant solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 6.0.

次に、原料溶液AおよびBとして、それぞれ前記貴金属イオン含有原料水溶液および前記高分子分散剤水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして図1に示す製造装置を用いて貴金属系コロイド溶液を作製した。   Next, a noble metal colloid solution was prepared using the production apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the noble metal ion-containing raw material aqueous solution and the polymer dispersant aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. Produced.

得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属系コロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして高分解能STEMによる観察と電子線回折パターンによる同定を行なった。その結果を図7A〜7Bに示す。実施例1と同様にしてhkl面間距離の測定値と理論値を比較したところ、前記貴金属系コロイド溶液に含まれる微粒子はロジウム微粒子であることが確認された(表4参照)。   The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. The fine particles in the noble metal colloid solution were observed with a high resolution STEM and identified with an electron diffraction pattern in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. When the measured value and the theoretical value of the hkl interplane distance were compared in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal colloid solution were rhodium fine particles (see Table 4).

さらに、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。また、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution is measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass becomes 50% and the particle diameter at which the cumulative mass becomes 90%. D 90 was determined. In addition, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal-based colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(実施例4)
先ず、硝酸銀0.106gに硝酸とイオン交換水を添加して、陽イオン(Agイオン)濃度が0.0025mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液125mlを調製した。また、ヒドラジン一水和物0.95gおよびポリアクリル酸ナトリウム塩(重量平均分子量:1200、全繰り返し単位のうちの親水基を有するものの割合:100%)6.4gの混合物にイオン交換水添加してこれらを溶解させ、高分子分散剤水溶液125mlを調製した。この高分子分散剤水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが6.0となるように微量の硝酸を添加した。
Example 4
First, nitric acid and ion-exchanged water were added to 0.106 g of silver nitrate to prepare 125 ml of a noble metal ion-containing raw material aqueous solution having a cation (Ag ion) concentration of 0.0025 mol / L. Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of hydrazine monohydrate and 6.4 g of polyacrylic acid sodium salt (weight average molecular weight: 1200, ratio of those having a hydrophilic group among all repeating units: 100%). These were dissolved to prepare 125 ml of an aqueous polymer dispersant solution. A small amount of nitric acid was added to the aqueous polymer dispersant solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 6.0.

次に、原料溶液AおよびBとして、それぞれ前記貴金属イオン含有原料水溶液および前記高分子分散剤水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして図1に示す製造装置を用いて貴金属系コロイド溶液を作製した。   Next, a noble metal colloid solution was prepared using the production apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the noble metal ion-containing raw material aqueous solution and the polymer dispersant aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. Produced.

得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属系コロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして高分解能STEMによる観察と電子線回折パターンによる同定を行なった。その結果を図8A〜8Bに示す。実施例1と同様にしてhkl面間距離の測定値と理論値を比較したところ、前記貴金属系コロイド溶液に含まれる微粒子は酸化銀微粒子であることが確認された(表5参照)。   The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. The fine particles in the noble metal colloid solution were observed with a high resolution STEM and identified with an electron diffraction pattern in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. When the measured value and the theoretical value of the hkl interplane distance were compared in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal colloid solution were silver oxide fine particles (see Table 5).

さらに、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。また、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution is measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass becomes 50% and the particle diameter at which the cumulative mass becomes 90%. D 90 was determined. In addition, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal-based colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(実施例5)
先ず、Pt含有量が4.565質量%の硝酸白金溶液4.85gおよびRh含有量が2.75質量%の硝酸ロジウム溶液8.07gの混合物にイオン交換水を添加して、陽イオン(Ptイオン/Rhイオン=5:1)濃度が0.0030mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液125mlを調製した。また、ヒドラジン一水和物0.95gおよびポリアクリル酸ナトリウム塩(重量平均分子量:1200、全繰り返し単位のうちの親水基を有するものの割合:100%)6.4gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、高分子分散剤水溶液125mlを調製した。この高分子分散剤水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが6.0となるように微量の硝酸を添加した。
(Example 5)
First, ion-exchanged water was added to a mixture of 4.85 g of a platinum nitrate solution having a Pt content of 4.565% by mass and 8.07 g of a rhodium nitrate solution having an Rh content of 2.75% by mass to obtain a cation (Pt Ion / Rh ion = 5: 1) 125 ml of a noble metal ion-containing raw material aqueous solution having a concentration of 0.0030 mol / L was prepared. Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of hydrazine monohydrate and 6.4 g of polyacrylic acid sodium salt (weight average molecular weight: 1200, ratio of those having a hydrophilic group among all repeating units: 100%). These were dissolved to prepare 125 ml of an aqueous polymer dispersant solution. A small amount of nitric acid was added to the aqueous polymer dispersant solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 6.0.

次に、原料溶液AおよびBとして、それぞれ前記貴金属イオン含有原料水溶液および前記高分子分散剤水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして図1に示す製造装置を用いて貴金属合金コロイド溶液を作製した。   Next, a noble metal alloy colloid solution was prepared using the production apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the noble metal ion-containing raw material aqueous solution and the polymer dispersant aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. Produced.

得られた貴金属合金コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属合金コロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして高分解能STEMによる観察と電子線回折パターンによる同定を行なった。その結果を図9A〜9Bに示す。実施例1と同様にしてhkl面間距離の測定値と理論値を比較したところ、前記貴金属合金コロイド溶液に含まれる微粒子は白金/ロジウム合金微粒子であることが確認された(表6参照)。   Table 1 shows the pH of the obtained noble metal alloy colloid solution. Further, the fine particles in the noble metal alloy colloid solution were observed with a high resolution STEM and identified with an electron diffraction pattern in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. When the measured value and the theoretical value of the hkl interplane distance were compared in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal alloy colloid solution were platinum / rhodium alloy fine particles (see Table 6).

さらに、実施例1と同様にして、貴金属合金コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。また、30日間静置した貴金属合金コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal alloy colloid solution is measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass becomes 50% and the particle diameter at which the cumulative mass becomes 90%. D 90 was determined. In addition, the particle size distribution of the fine particles of the noble metal alloy colloid solution that was allowed to stand for 30 days was measured in the same manner as described above, and the particle size D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(実施例6)
ローター11の回転速度を5000rpmに変更した以外は実施例1と同様にして貴金属系コロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は9365sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は9365sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は0.252msecであった。
Example 6
A noble metal colloid solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 5000 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 9365 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 9365 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 0.252 msec.

得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(比較例1)
Pt含有量が4.565質量%の硝酸白金溶液4.85g、ヒドラジン一水和物0.95g、および前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリビニルピロリドン3.2gをイオン交換水250mlに添加し、プロペラ撹拌を300rpmで12時間行ない、貴金属系コロイド溶液を作製した。なお、硝酸白金溶液の添加量はコロイド形成前の陽イオン(Ptイオン)濃度が0.0025mol/Lとなる量である。
(Comparative Example 1)
4.85 g of platinum nitrate solution having a Pt content of 4.565% by mass, 0.95 g of hydrazine monohydrate, and 3.2 g of polyvinylpyrrolidone having a weight average molecular weight of 10,000 represented by the above formula (1) are ion-exchanged water. The mixture was added to 250 ml, and propeller stirring was performed at 300 rpm for 12 hours to prepare a noble metal colloid solution. The amount of platinum nitrate solution added is such that the cation (Pt ion) concentration before colloid formation is 0.0025 mol / L.

得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(比較例2)
ポリビニルピロリドンを使用しなかった以外は比較例1と同様にして貴金属系コロイド溶液を作製した。得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A noble metal colloid solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that polyvinylpyrrolidone was not used. The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(比較例3)
ローター11の回転速度を1000rpmに変更した以外は実施例1と同様にして貴金属系コロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は1873sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は1873sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は1.25msecであった。
(Comparative Example 3)
A noble metal-based colloidal solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 1000 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 1873 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 1873 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 1.25 msec.

得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

(参考例1)
重量平均分子量1200のポリアクリル酸ナトリウム塩の代わりに重量平均分子量8000のポリアクリル酸ナトリウム塩(全繰り返し単位のうちの親水基を有するものの割合:100%)6.4gを用いた以外は実施例1と同様にして貴金属系コロイド溶液を作製した。得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。
(Reference Example 1)
Example except that 6.4 g of polyacrylic acid sodium salt having a weight average molecular weight of 8000 (ratio of those having a hydrophilic group among all repeating units: 100%) was used instead of polyacrylic acid sodium salt having a weight average molecular weight of 1200 In the same manner as in No. 1, a noble metal colloid solution was prepared. The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.

表1に示した結果から明らかなように、本発明の製造方法により高剪断力下で原料溶液を混合して得られた貴金属系コロイド溶液(実施例1〜6)においては、平均粒子径がナノオーダーで粒径分布も狭い貴金属系微粒子が分散していることが確認された。また、この貴金属系コロイド溶液は、30日間保存しても前記貴金属系微粒子の平均粒子径に変化は見られず、保存性に優れたものであった。   As is clear from the results shown in Table 1, in the noble metal colloid solutions (Examples 1 to 6) obtained by mixing the raw material solutions under high shear force by the production method of the present invention, the average particle size is It was confirmed that noble metal fine particles having a narrow particle size distribution in the nano order are dispersed. Further, this noble metal colloid solution was excellent in storability without any change in the average particle diameter of the noble metal fine particles even after being stored for 30 days.

一方、高分子分散剤を添加しない場合(比較例1)、プロペラ攪拌した場合(比較例2)においては、平均粒子径がナノオーダーではあるが大きく、しかも粒径分布が広い貴金属系微粒子が形成されることが分かった。また、30日間保存した場合には貴金属系微粒子の平均粒子径が大きくなり、保存性に劣るものであった。   On the other hand, when the polymer dispersant is not added (Comparative Example 1) and when the propeller is stirred (Comparative Example 2), noble metal-based fine particles having a large average particle diameter of nano-order and a wide particle size distribution are formed. I found out that Moreover, when it preserve | saved for 30 days, the average particle diameter of noble metal type fine particles became large, and it was inferior to preservability.

さらに、剪断速度が3000sec−1未満となっている領域で原料溶液を混合した場合(比較例3)および高分子分散剤であるポリアクリル酸ナトリウム塩の重量平均分子量が4000を超える場合(参考例1)には、水中での平均粒子径が増大し、しかも粒径分布が広い貴金属系微粒子が形成されることが分かった。また、30日間保存した場合には貴金属系微粒子の平均粒子径が大きくなり、保存性に劣るものであった。 Furthermore, when the raw material solution is mixed in a region where the shear rate is less than 3000 sec −1 (Comparative Example 3), and when the weight average molecular weight of the polyacrylic acid sodium salt as the polymer dispersant exceeds 4000 (Reference Example) In 1), it was found that noble metal fine particles having an increased average particle size in water and a wide particle size distribution were formed. Moreover, when it preserve | saved for 30 days, the average particle diameter of noble metal type fine particles became large, and it was inferior to preservability.

以上説明したように、本発明によれば、粒子径が小さく粒度分布が狭い貴金属系微粒子が均一に分散している、保存性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ること可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a noble metal-based colloid solution excellent in storage stability in which noble metal-based fine particles having a small particle size and a narrow particle size distribution are uniformly dispersed.

したがって、本発明の貴金属系コロイド溶液は、貴金属系微粒子がナノサイズで高度に分散したものであるため、例えば、このような貴金属系コロイド溶液を用いて貴金属系微粒子を触媒担体に担持させることによって、貴金属系微粒子が高度に分散した状態で担持された貴金属系触媒を得ることができる。このような貴金属系微粒子が高度に分散した触媒は、ナノサイズ効果の発現が期待され、触媒活性に優れた貴金属系触媒などとして有用である。   Therefore, since the noble metal-based colloid solution of the present invention is a nano-sized highly dispersed noble metal-based fine particle, for example, by supporting the noble metal-based fine particle on the catalyst carrier using such a noble metal-based colloid solution. In addition, it is possible to obtain a noble metal catalyst supported in a state in which noble metal fine particles are highly dispersed. A catalyst in which such noble metal-based fine particles are highly dispersed is expected to exhibit a nano-size effect and is useful as a noble metal-based catalyst having excellent catalytic activity.

10…ホモジナイザー、11…ローター、12…外側ステータ、13…内側ステータ、14…回転シャフト、15…モーター、16A,16B…ノズル、17A,17B…流路(供給管)、20…反応容器、A,B…反応溶液、X…回転軸、Y…回転軸Xに対して直交する面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Homogenizer, 11 ... Rotor, 12 ... Outer stator, 13 ... Inner stator, 14 ... Rotating shaft, 15 ... Motor, 16A, 16B ... Nozzle, 17A, 17B ... Flow path (supply pipe), 20 ... Reaction vessel, A , B ... reaction solution, X ... rotation axis, Y ... surface perpendicular to the rotation axis X.

Claims (15)

貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子と、高分子分散剤とを含有し、
前記貴金属系微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜5.0nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下のものである、
ことを特徴とする貴金属系コロイド溶液。
Containing at least one kind of noble metal fine particles selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles, and a polymer dispersant;
The noble metal particles, 2 the particle diameter D 90 of the particle diameter D 50 of and cumulative mass is a particle diameter D 50 which cumulative mass in the particle size distribution is 50% 0.8~5.0nm becomes 90% .5 times or less,
A noble metal-based colloidal solution.
前記高分子分散剤の重量平均分子量が800〜4000であることを特徴とする請求項1に記載の貴金属系コロイド溶液。   2. The noble metal colloid solution according to claim 1, wherein the polymer dispersant has a weight average molecular weight of 800 to 4000. 前記高分子分散剤が(メタ)アクリル酸系重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の貴金属系コロイド溶液。   The noble metal colloid solution according to claim 1 or 2, wherein the polymer dispersant is a (meth) acrylic acid polymer. pHが5.0〜10.0であることを特徴とする請求項3に記載の貴金属系コロイド溶液。   The noble metal-based colloidal solution according to claim 3, wherein the pH is 5.0 to 10.0. 2種類以上の原料溶液を混合することにより製造された前記貴金属系微粒子を含有する貴金属系コロイド溶液であり、
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記高分子分散剤を含有するものであり、
3000sec−1以上の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合することにより得られたものであることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の貴金属系コロイド溶液。
A noble metal colloid solution containing the noble metal fine particles produced by mixing two or more kinds of raw material solutions;
At least one of the two or more raw material solutions contains a noble metal ion that is a raw material of the noble metal-based fine particles, and at least one of the two or more raw material solutions is the polymer dispersant. Containing
5. The method according to claim 1 , wherein each raw material solution is directly and independently introduced into a region having a shear rate of 3000 sec −1 or more and is homogeneously mixed. The noble metal-based colloidal solution according to one item.
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記貴金属イオンを含有するものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記高分子分散剤を含有するものであることを特徴とする請求項5に記載の貴金属系コロイド溶液。   At least one of the two or more types of raw material solutions contains the noble metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polymer dispersant. The noble metal colloid solution according to claim 5. 前記高分子分散剤を含有する原料溶液が還元剤をさらに含むものであることを特徴とする請求項6に記載の貴金属系コロイド溶液。   The noble metal-based colloidal solution according to claim 6, wherein the raw material solution containing the polymer dispersant further contains a reducing agent. 前記貴金属イオンを含有する原料溶液の陽イオン濃度が0.0001〜0.5mol/Lであることを特徴とする請求項5〜7のうちのいずれか一項に記載の貴金属系コロイド溶液。   The noble metal colloid solution according to any one of claims 5 to 7, wherein a cation concentration of the raw material solution containing the noble metal ions is 0.0001 to 0.5 mol / L. 2種類以上の原料溶液を混合して、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子を含有する貴金属系コロイド溶液を製造する方法であって、
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は高分子分散剤を含有するものであり、
3000sec−1以上の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合することを特徴とする貴金属系コロイド溶液の製造方法。
Two or more raw material solutions are mixed to produce a noble metal colloid solution containing at least one noble metal fine particle selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles. A method,
At least one of the two or more kinds of raw material solutions contains a noble metal ion that is a raw material of the noble metal-based fine particles, and at least one of the two or more kinds of raw material solutions contains a polymer dispersant. Contains
A method for producing a noble metal-based colloidal solution, wherein each of the raw material solutions is directly and independently introduced into a region having a shear rate of 3000 sec −1 or more and is homogeneously mixed.
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記貴金属イオンを含有するものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記高分子分散剤を含有するものであることを特徴とする請求項9に記載の貴金属系コロイド溶液の製造方法。   At least one of the two or more types of raw material solutions contains the noble metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polymer dispersant. The method for producing a noble metal-based colloid solution according to claim 9. 前記高分子分散剤を含有する原料溶液が還元剤をさらに含むものであることを特徴とする請求項10に記載の貴金属系コロイド溶液の製造方法。   The method for producing a noble metal colloid solution according to claim 10, wherein the raw material solution containing the polymer dispersant further contains a reducing agent. 前記貴金属イオンを含有する原料溶液の陽イオン濃度が0.0001〜0.5mol/Lであることを特徴とする請求項9〜11のうちのいずれか一項に記載の貴金属系コロイド溶液の製造方法。   The cation concentration of the raw material solution containing the noble metal ions is 0.0001 to 0.5 mol / L, The production of a noble metal colloid solution according to any one of claims 9 to 11 Method. 前記高分子分散剤の重量平均分子量が800〜4000であることを特徴とする請求項9〜12のうちのいずれか一項に記載の貴金属系コロイド溶液の製造方法。   The method for producing a noble metal-based colloidal solution according to any one of claims 9 to 12, wherein the polymer dispersant has a weight average molecular weight of 800 to 4000. 前記高分子分散剤が(メタ)アクリル酸系重合体であることを特徴とする請求項9〜13のうちのいずれか一項に記載の貴金属系コロイド溶液の製造方法。   The method for producing a noble metal colloid solution according to any one of claims 9 to 13, wherein the polymer dispersant is a (meth) acrylic acid polymer. pHを5.0〜10.0に調整することを特徴とする請求項14に記載の貴金属系コロイド溶液の製造方法。   The method for producing a noble metal colloid solution according to claim 14, wherein the pH is adjusted to 5.0 to 10.0.
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