JP2012211342A - 高分子材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】還元剤の存在下に、高分子、好ましくは、高分子粒子の表面に1nmから10nmの金微粒子を付着させた高分子材料であり、例えば、水または有機溶媒に溶解する金の化合物と還元剤を含む溶液に、高分子を縣濁または浸漬し、溶液中では金化合物の還元が起こらない条件を設定して、高分子の表面に金微粒子を付着させることにより製造することができる。
【選択図】図2
Description
しかし、後者の方法では、瞬時に反応が終了しないので、粒度が不揃いとなり、触媒活性が低下する。
従って、これらに限らず、多くの展開が望まれるところである。
ジエン系高分子、例えば、ポリブタジエン(PBd)、ポリイソプレン(PIP)、
エーテル系高分子、例えば、ポリオキシメチレン(POM);
縮合系エステル型高分子、例えば、ポリラクトン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC);
縮合系アミド型高分子、例えば、ナイロン6、ナイロン66;
硫黄系高分子、例えば、ポリ環状チオエーテル;
および天然高分子、例えば、セルロース、蛋白質、DNA;
から選択される有機高分子であることが好ましく、通常、用いられるのは、ポリ塩化ビニル)、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、硫黄系高分子などを含む有機高分子であり、粉末(平均粒子径10μmから10mm)、微粒子(平均粒子径10nmから10μm)、薄膜(平均膜厚10μmから10mm)、中空粒子(平均粒子径10nmから10mm)、デンドリマー(樹枝状構造体)、多孔体などの形態を持つものが挙げられる。なかでも、触媒などの種々の用途を考えれば、高分子粒子が好ましく、その粒子径は目的・用途によって異なるが、平均粒子径10nmから10μmであることが好ましい。ここで、平均粒子径は、球状粒子の場合は直径、楕円形粒子の場合は長径であり、走査型電子顕微鏡(SEM)観察あるいは透過型電子顕微鏡(TEM)観察から、粒子径分布を作り、平均値を求めたものである。
その選定方法として、高分子の担持体を分離した上澄み液において金コロイドの生成(赤から紫色に発色)が見られないことを判定基準とする。
このように、粒度分布の狭い金微粒子を表面に付着させることによって、ナノオーダーの金微粒子を用いる触媒のような用途においては、性能の向上を図ることができる。
PVC粉末への金の担持
粒子径100μm前後のPVC粉末10gを蒸留水400mLに加え、超音波をかけて分散させた。次に、四塩化金酸・四水塩20.6mg(0.05mmol)をこれに溶解させた後、60℃に加温した。別に、クエン酸三ナトリウム・二水塩1.47g(5mmol)を溶解した水溶液100mlを60℃に加温し、これを塩化金酸水溶液に一気に加え、60℃に保ちながら攪拌を1時間続けた。このとき溶液のpHは10である。室温になるまで放冷し、分液ロートを用いて淡いピンク色のPVC粉末と水溶液を分離した。PVC粉末は蒸留水で何度も洗浄し、ナトリウムや塩素のイオンを除去した。ろ液はほぼ無色透明で、液相で金錯イオンが還元されて金コロイドが生成してはいないことを示唆した。試しに、ろ液に水素化ホウ素ナトリウムを大過剰に室温で加えると、数10秒後に僅かにピンク色の着色が見られたことから、金錯イオンのごく一部は還元されずに残存することが判明した。PVC粉末を90℃で半日間乾燥して得た淡いピンク色をした粉末試料について、ICP元素分析を行ったところ金が0.085質量%含有されており、溶液中の金0.10質量%の85%が析出したことがわかった。SEMで観察したところ、板状の100nm前後の金が密集してほぼ均一にPVC粉末の表面上に分散・固定化されていることが判明した(図1参照)。
PMMA微粒子への金の担持
平均粒子径2.6μmのPMMA微粒子1.0gを蒸留水200mLに加え、超音波をかけて分散させた。次に、四塩化金酸・四水塩10.3mg(0.025mmol)とPVP(poly vinylpyrrolidone)300mgをこれに溶解させた後、水素化ホウ素ナトリウム1.89mg(0.05mmol)の水溶液50mLを一気に加え、室温で攪拌を1時間続けた。このとき溶液のpHは9である。分液ロートを用いて僅かにピンク色のPMMA粉末と水溶液を分離した。PMMA粉末は蒸留水で何度も洗浄し、ナトリウム,ホウ素、塩素のイオンを除去した。ろ液はほぼ無色透明で、液相で金錯イオンが還元されて金コロイドが生成してはいないことを示唆した。試しに、ろ液に水酸化ナトリウムを加えてpHを12にしてからホルマリンを大過剰に加え、加温すると、数10秒後に僅かにピンク色の着色が見られたことから、金錯イオンのごく一部は還元されずに残存することが判明した。PMMA粉末を90℃で半日間乾燥して得た淡いピンク色をした粉末試料について、ICP元素分析を行ったところ金が0.40質量%含有されており、溶液中の金0.49質量%の80%以上が析出したことがわかった。TEMで観察したところ、10nm前後の球状、半球状金ナノ粒子が離散してPMMA粉末の表面上に分散・固定化されていることが判明した(図2参照;なお、図中の線の長さは20nmである)。
PMMA微粒子への金の担持
実施例1において、PMMA微粒子を1.0g用い、四塩化金酸・四水塩を10.3mg(0.025mmol)含む濃度0.1mmol/Lの水溶液とし、この溶液にPMMA微粒子を添加して分散させ、還元剤としてNaBH4を1.89mg用い、PVPを添加しないほかは、同様にして、粉末試料を得た。同様にして分析を行ったところ、金が0.47質量%含有されていた。TEMで観察したところ、10nm前後の球状、半球状の多量の金ナノ粒子がPMMA粉末の表面上に分散・固定化されていることが判明した(図3参照;なお、図中の線の長さは20nmである)。
PVC微粒子への金の担持(ポリオール法)
参考例1において、乳化重合で合成したPVC微粒子(平均粒子径300nm)を1.0g、四塩化金酸・四水塩を10.3mg、還元剤としてエチレングリコールを15ml用いるほかは、同様にして、粉末試料を得た。但し、四塩化金酸・四水塩の溶解時にPVPを300mg加えてともに溶解させた。同様にして、分析を行ったところ、金が0.45質量%含有されており、TEMで観察したところ、板状の100nm前後の金粒子が密集してほぼ均一にPVC粉末の表面上に分散・固定化されていることが判明した(図4参照;なお、図中の線の長さは100nmである)。
PVC微粒子への金の担持(ポリオール法)
参考例2において、PVCを1.0g、金エチレンジアミン錯体を9.8mg、還元剤として、エチレングリコールを15ml、PVPを300mg用いるほかは、同様にして、粉末試料を得た。同様にして分析を行ったところ、金が0.43質量%含有されていた。TEMで観察したところ、10nm前後の球状の金ナノ粒子がPVC粉末の表面上に分散・固定化されていることが判明した(図5参照;なお、図中の線の長さは100nmである)。
PVC微粒子への金の担持
参考例2において、PVCを1.0g、金エチレンジアミン錯体を2.0mg(0.005mmol)、還元剤としてNaBH4を0.38mg(0.01mmol)、PVPを60mg用いるほかは、同様にして、粉末試料を得た。同様にして分析を行ったところ、金が0.90質量%含有されていた。TEMで観察したところ、2nm前後の球状金クラスターがPVC粉末の表面上に分散・固定化されていることが判明した(図6参照;なお、図中の線の長さは20nmである)。
PVC微粒子への金の担持
参考例2において、PVCを1.0g、金エチレンジアミン錯体を9.8mg(0.025mmol)、還元剤として、クエン酸三ナトリウム・二水塩を47mg(0.15mmol)、PVPを300mg用いるほかは、同様にして、粉末試料を得た。同様にして分析を行ったところ、金が0.40質量%含有されていた。TEMで観察したところ、2nm前後と5−20nmの球状金クラスターとその凝集体がPVC粉末の表面上に分散・固定化されていることが判明した(図7参照;なお、図中の線の長さは50nmである)。
金微粒子を担持したPMMAの触媒特性
PMMA微粒子(平均粒子径2.6μm)の代わりに、PMMA微粒子(平均粒子径200nm)を使用した他は実施例1と同様にして粉末試料Aを調製した。TEMで観察したところ、金微粒子の平均粒子径は10nmであった。次に、PMMA微粒子(平均粒子径2.6μm)の代わりに、PMMA微粒子(平均粒子径200nm)を使用し、四塩化金酸・四水塩10.3mgの代わりに金エチレンジアミン錯体9.8mgを使用した他は実施例1と同様にして粉末試料Bを調製した。TEMで観察したところ、金微粒子の平均粒子径は4nmであった。いずれの試料の場合も、金を析出還元した後液相に残った金化合物は極少量であったので、金微粒子は0.45質量%程度担持されていると推定される。
Claims (1)
- 還元剤の存在下に、表面に平均粒子径が1nmから10nmの金微粒子を付着させたことを特徴とする高分子材料。
Priority Applications (1)
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JP2012173780A JP2012211342A (ja) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | 高分子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2012173780A JP2012211342A (ja) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | 高分子材料 |
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JP2012173780A Pending JP2012211342A (ja) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | 高分子材料 |
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JP (1) | JP2012211342A (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6487639A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Furukawa Electric Co Ltd | Production of electrically conductive organic film |
JPH04285604A (ja) * | 1991-03-13 | 1992-10-09 | Nippon Shokubai Co Ltd | 金属担持微粒子およびその製造方法 |
JP2002166672A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-11 | Fuji Photo Film Co Ltd | 平版印刷用原板 |
JP2002201284A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-19 | Nippon Paint Co Ltd | 金属微粒子担持樹脂粒子およびその製造方法 |
JP2005536665A (ja) * | 2002-08-21 | 2005-12-02 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 微小管の金属化 |
-
2012
- 2012-08-06 JP JP2012173780A patent/JP2012211342A/ja active Pending
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