JP2013184830A - Surface-modified metal oxide nanoparticle and method for producing the same - Google Patents

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Takayuki Nakagawa
孝行 中川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles by which synthesis of surface-modified metal oxide nanoparticle important for high refractive index resins can be performed in a short period of time and under mild conditions, and to provide surface-modified metal oxide nanoparticle obtained by the method.SOLUTION: This method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles is characterized in that a mixture containing a metal oxide precursor and a surface modifier is irradiated with microwaves to generate a metal oxide and to form a portion modified by the surface modifier in at least part of the metal oxide surface. Surface-modified metal oxide nanoparticles are obtained by the method.

Description

本発明は光学用途向けなどに重要な有機無機ハイブリッド材料の原料として有用な表面修飾金属酸化物ナノ粒子およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to surface-modified metal oxide nanoparticles useful as raw materials for organic-inorganic hybrid materials important for optical applications and the like, and a method for producing the same.

近年における電子デバイス類の急速な進化に伴い、従来のガラス等に代表される無機系光学材料に比較して、更に軽量かつ易加工性の高屈折率樹脂系光学部材へのニーズが高まってきている。   With the rapid evolution of electronic devices in recent years, there is an increasing need for light-weight and easy-workable high refractive index resin-based optical members as compared to conventional inorganic optical materials such as glass. Yes.

しかしながら、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート等の所謂汎用透明樹脂の屈折率は1.49〜1.58程度であり、そのまま利用可能な分野は限定されていると言える。また、ポリチオフェン等の特殊な構造を有する樹脂では2以上の屈折率も可能といわれているものの、分子構造に起因する着色や各種溶媒への難溶性、高い軟化温度といった難加工性等から、樹脂単独での屈折率1.8を超える材料設計は実用上困難であるとも言われている。   However, the refractive index of so-called general-purpose transparent resins such as polymethyl methacrylate, polystyrene, and polycarbonate is about 1.49 to 1.58, and it can be said that the fields that can be used as they are are limited. In addition, although it is said that a resin having a special structure such as polythiophene can have a refractive index of 2 or more, the resin is difficult to process due to coloring due to molecular structure, poor solubility in various solvents, high softening temperature, etc. It is said that designing a material with a refractive index exceeding 1.8 alone is difficult in practice.

従って、ベースとする透明樹脂と無機系の高屈折率粒子との有機無機ハイブリッド材料に注目が集まり、その開発が活発化してきている。その際に重要な点は、散乱による光透過性低下を回避する為にナノオーダー粒子径を有する無機粒子を用いる事と樹脂との親和性を高める表面処理技術である。   Therefore, attention has been focused on organic-inorganic hybrid materials of transparent resin as a base and inorganic high refractive index particles, and their development has been activated. In that case, an important point is a surface treatment technique that uses inorganic particles having a nano-order particle size and increases the affinity with the resin in order to avoid a decrease in light transmittance due to scattering.

この様な目的の為に様々な手法が検討されてきている。中でもゾルゲル反応を応用してナノ粒子合成とハイブリッド構造形成を同時に行う手法と、無機ナノ粒子をシランカップリング剤で表面処理した後にベース樹脂と複合化する手法に関する報告例が最も多い。   Various techniques have been studied for this purpose. In particular, there are the most reports on the method of simultaneously performing nanoparticle synthesis and hybrid structure formation by applying the sol-gel reaction, and the method of combining inorganic nanoparticles with a base resin after surface treatment with a silane coupling agent.

非特許文献1〜3は前者のゾルゲル反応を応用したハイブリッド材料の報告例である。本手法では一般的に硬化反応の過程収縮が大きく、アルコールなどの副生物が材料中に残存しやすく、生成する無機ナノ粒子が屈折率の低いアモルファス状態になるという課題があると言われている。   Non-patent documents 1 to 3 are examples of reports of hybrid materials to which the former sol-gel reaction is applied. In this method, it is generally said that the process shrinkage of the curing reaction is large, alcohol and other by-products are likely to remain in the material, and the resulting inorganic nanoparticles are in an amorphous state with a low refractive index. .

また、特許文献1〜3は後者のシランカップリング剤による表面処理手法の報告例である。一般的にシランカップリング剤を用いる場合は原子屈折が低い珪素を含むことから高屈折ハイブリッド材料には必ずしも最適ではないと言われている。また、入手可能なシランカップリング剤の分子構造は現実的には限定されており、必ずしも所望の構造を有する試剤が入手できるわけではない。   Patent Documents 1 to 3 are report examples of the surface treatment technique using the latter silane coupling agent. In general, when a silane coupling agent is used, it is said that it is not necessarily optimal for a high refractive hybrid material because it contains silicon with low atomic refraction. Moreover, the molecular structure of an available silane coupling agent is practically limited, and a reagent having a desired structure is not necessarily available.

更に近年においては、特許文献4〜7に示す様な超臨界水を反応場として、ナノ粒子を合成しつつ同時にナノ粒子の表面修飾を行う合成手法も開発されてきており、大量生産に適した手法であることから注目を浴びてきている。本手法においては修飾剤がより強固に結合するため修飾粒子の安定性に優れていると言われている。但し、超臨界水を用いるため、高温高圧に対応した特殊な設備が必要であり、また修飾剤の分解等の副反応も生じ易いという点が指摘されている。従って、必ずしも所望の構造を有する表面修飾剤による直接修飾が可能とは言えない。   Furthermore, in recent years, a synthesis method has been developed in which supercritical water as shown in Patent Documents 4 to 7 is used as a reaction field to synthesize nanoparticles and simultaneously modify the surface of the nanoparticles, which is suitable for mass production. It is attracting attention because it is a technique. In this method, it is said that the modifier is excellent in stability because the modifier is bonded more firmly. However, it has been pointed out that since supercritical water is used, special equipment corresponding to high temperature and pressure is required, and side reactions such as decomposition of the modifier are likely to occur. Therefore, it cannot always be said that direct modification with a surface modifier having a desired structure is possible.

特開2010−195646号公報JP 2010-195646 A 特開2009−29931号公報JP 2009-29931 A 特開2008−303299号公報JP 2008-303299 A 特許3663408号公報Japanese Patent No. 3663408 特許3925932号公報Japanese Patent No. 3925932 特許3925936号公報Japanese Patent No. 3925936 特開2006−282503号公報JP 2006-282503 A

Chem. Mater., 2010, 22, 3549Chem. Mater., 2010, 22, 3549 Chem. Lett., 2009, 38, 828Chem. Lett., 2009, 38, 828 Eur. Polym. J., 2009, 45, 2749Eur. Polym. J., 2009, 45, 2749

本発明が解決しようとする問題点は、高屈折率樹脂用途向けに重要な表面修飾金属酸化物ナノ粒子の合成を短時間かつ温和な条件下で行うことが困難な点である。   The problem to be solved by the present invention is that it is difficult to synthesize surface-modified metal oxide nanoparticles important for high refractive index resin applications in a short time and under mild conditions.

そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、加熱源としてマイクロ波を用いて、表面修飾剤の共存下で金属酸化物前駆体から金属酸化物ナノ粒子を合成し、同時に当該ナノ粒子の表面処理を行うことが出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。   Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors synthesized metal oxide nanoparticles from a metal oxide precursor using a microwave as a heating source in the presence of a surface modifier. At the same time, the inventors have found that the surface treatment of the nanoparticles can be performed, and have completed the present invention.

本発明に係る表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法は、金属酸化物前駆体と表面修飾剤とを含む混合物に、マイクロ波を照射して、金属酸化物を生成させると共に、金属酸化物表面の少なくとも一部に、表面修飾剤で修飾した部分を形成することを特徴とする。   In the method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention, a mixture containing a metal oxide precursor and a surface modifier is irradiated with microwaves to form a metal oxide, and the surface of the metal oxide A portion modified with a surface modifier is formed on at least a part of the surface.

また、本発明に係る表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法は、好ましくは、金属酸化物に対する表面修飾剤の修飾量が、2〜70重量%であることを特徴とする。   The method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention is preferably characterized in that the modification amount of the surface modifier with respect to the metal oxide is 2 to 70% by weight.

また、本発明に係る表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法は、好ましくは、表面修飾剤が部分構造として下記式(1)を有することを特徴とする。
−Ar−R (1)
〔式中、Arは環骨格を構成する原子数3〜20の芳香環または当該芳香環の複数が直結した構造、Rは炭素数1〜20の脂肪族基を表し、芳香環および脂肪族基は更に置換されていてもよく、芳香環は複素環であってもよい。〕
Moreover, the method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention is preferably characterized in that the surface modifier has the following formula (1) as a partial structure.
-Ar-R (1)
[In the formula, Ar represents an aromatic ring having 3 to 20 atoms constituting the ring skeleton or a structure in which a plurality of the aromatic rings are directly connected, R represents an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, and an aromatic ring and an aliphatic group May be further substituted, and the aromatic ring may be a heterocyclic ring. ]

また、本発明に係る表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法は、好ましくは、表面修飾剤が、金属酸化物と下記式(2)の官能基を介して結合することを特徴とする。
−NH2、−OH、−CO2H、−CONH2、−SH、−SOH、−SO2H、−SO3H、−POH、−PO2H、−PO3H、−B(OH)2 (2)
〔上記式中で、ヘテロ原子は更に置換されていてもよく、また水素はプロトンとして解離した状態であってもよい。〕
In the method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention, preferably, the surface modifier is bonded to the metal oxide via a functional group represented by the following formula (2).
-NH 2, -OH, -CO 2 H , -CONH 2, -SH, -SOH, -SO 2 H, -SO 3 H, -POH, -PO 2 H, -PO 3 H, -B (OH) 2 (2)
[In the above formula, the heteroatom may be further substituted, and hydrogen may be dissociated as a proton. ]

また、本発明に係る表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法は、好ましくは、金属酸化物の屈折率が1.9〜2.6であることを特徴とする。   The method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention is preferably characterized in that the refractive index of the metal oxide is 1.9 to 2.6.

また、本発明は上記表面修飾金属酸化物ナノ粒子を樹脂に混合して屈折率調整材料として使用することを特徴とする。   In addition, the present invention is characterized in that the surface-modified metal oxide nanoparticles are mixed with a resin and used as a refractive index adjusting material.

また、本発明は、上記表面修飾金属酸化物ナノ粒子を樹脂に混合して屈折率が1.65以上になるようにしたことを特徴とする光学材料である。   Moreover, the present invention is an optical material characterized in that the surface-modified metal oxide nanoparticles are mixed with a resin so that the refractive index is 1.65 or more.

本発明により、従来法と比べて低温かつ低圧力下での表面修飾金属酸化物ナノ粒子の合成が可能となる。また、従来に比較してより穏やかな反応条件の適用が可能であることから、ガラス製等の反応容器使用が可能となり、金属容器使用時に見られるような金属腐食による製品中への不純物混入現象の低減が図られる。この様に反応器の金属腐食問題から解放されるため、無機酸化物原料の選択範囲も広がり、より安価な原料などの使用も可能となる。更にマイクロ波照射を用いない通常加熱方法との比較においては、反応時間の大幅な短縮が可能である。   According to the present invention, it is possible to synthesize surface-modified metal oxide nanoparticles at a lower temperature and lower pressure than in the conventional method. In addition, since it is possible to apply milder reaction conditions than before, it is possible to use reaction vessels made of glass, etc., and impurities are mixed into products due to metal corrosion as seen when using metal vessels. Can be reduced. In this way, since it is free from the problem of metal corrosion in the reactor, the selection range of the inorganic oxide raw material is widened, and it is possible to use a cheaper raw material. Furthermore, in comparison with a normal heating method that does not use microwave irradiation, the reaction time can be greatly shortened.

比較例1のTEM像TEM image of Comparative Example 1 比較例1のXRDデータXRD data of Comparative Example 1 比較例2のXRDデータXRD data of Comparative Example 2 実施例1のTEM像TEM image of Example 1 実施例1のXRDデータXRD data of Example 1 実施例1のIRデータIR data of Example 1 実施例1のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 1 実施例2のXRDデータXRD data of Example 2 実施例2のIRデータIR data of Example 2 実施例2のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 2 実施例3のXRDデータXRD data of Example 3 実施例3のIRデータIR data of Example 3 実施例3のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 3 実施例4のXRDデータXRD data of Example 4 実施例4のIRデータIR data of Example 4 実施例4のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 4 実施例5のTEM像TEM image of Example 5 実施例5のXRDデータXRD data of Example 5 実施例5のIRデータIR data of Example 5 実施例5のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 5 実施例6のXRDデータXRD data of Example 6 実施例6のIRデータIR data of Example 6 実施例6のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 6 実施例7のXRDデータXRD data of Example 7 実施例7のIRデータIR data of Example 7 実施例7のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 7 実施例8のXRDデータXRD data of Example 8 実施例8のIRデータIR data of Example 8 実施例8のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 8 実施例9のXRDデータXRD data of Example 9 実施例9のIRデータIR data of Example 9 実施例9のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 9 実施例10のIRデータIR data of Example 10 実施例10のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 10 実施例11のIRデータIR data of Example 11 実施例11のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 11 実施例12のIRデータIR data of Example 12 実施例12のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 12 実施例13のIRデータIR data of Example 13 実施例13のTG−DTAデータTG-DTA data of Example 13

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の構成は、以下の本実施の形態例の内容に限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below. The configuration of the present invention is not limited to the contents of the following embodiment.

本発明に係る表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法は、金属酸化物前駆体と表面修飾剤とを含む混合物に、マイクロ波を照射して、金属酸化物を生成させると同時に、金属酸化物表面の少なくとも一部に、表面修飾剤で修飾した部分を形成することを有する。   In the method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention, a mixture containing a metal oxide precursor and a surface modifier is irradiated with microwaves to form a metal oxide, and at the same time, a metal oxide A portion modified with a surface modifier is formed on at least a part of the surface.

本発明において、使用するマイクロ波は周波数300MHz〜300GHzの電磁波を指し、915MHz〜2.45GHzの使用が好ましい。マイクロ波の照射密度は反応温度に達するのに必要なエネルギーであり、0.1〜100W/cm3であることが好ましい。0.1W/cm3より小さいと反応温度まで加熱することが困難である。また、100W/cm3より大きい場合は反応温度以上に容易に加熱され、反応温度を一定に保つことが困難である。 In the present invention, the microwave to be used refers to an electromagnetic wave having a frequency of 300 MHz to 300 GHz, preferably 915 MHz to 2.45 GHz. The microwave irradiation density is energy required to reach the reaction temperature, and is preferably 0.1 to 100 W / cm 3 . If it is less than 0.1 W / cm 3, it is difficult to heat to the reaction temperature. On the other hand, when it is higher than 100 W / cm 3, it is easily heated to the reaction temperature or higher and it is difficult to keep the reaction temperature constant.

反応温度は、100℃以上250℃未満が好ましく、150℃以上250℃未満が更に好ましい。反応時間は、使用する金属酸化物前駆体の種類、濃度、溶媒、照射エネルギー量にも依存するが、10秒〜60分が好ましく、1分〜10分が更に好ましい。本発明では、ガラス製の反応容器等に金属酸化物前駆体と表面修飾剤とを含んだ混合物を入れ、蓋をするなどして密閉にした状態で反応させるようにすればよく、特に金属製オートクレーブを使用するような高温・高圧条件を必要とせずに、表面修飾金属酸化物ナノ粒子を得ることができる。   The reaction temperature is preferably 100 ° C. or higher and lower than 250 ° C., more preferably 150 ° C. or higher and lower than 250 ° C. The reaction time depends on the type, concentration, solvent, and irradiation energy amount of the metal oxide precursor to be used, but is preferably 10 seconds to 60 minutes, and more preferably 1 minute to 10 minutes. In the present invention, a mixture containing a metal oxide precursor and a surface modifier may be put in a glass reaction vessel or the like, and the reaction may be carried out in a sealed state such as by covering with a metal. Surface-modified metal oxide nanoparticles can be obtained without requiring high-temperature and high-pressure conditions such as using an autoclave.

本発明において、使用可能な金属酸化物前駆体は、水熱反応により金属酸化物類を生成するものであれば使用可能であるが、高屈折を有する金属酸化物類を使用することが、好ましい。具体的には屈折率が2.52〜2.71の酸化チタン、屈折率が2.40の酸化ジルコニウム、屈折率が2.20の酸化セリウム、屈折率が1.95の酸化亜鉛の各金属酸化物前駆体を使用することが特に好ましい。   In the present invention, usable metal oxide precursors can be used as long as they generate metal oxides by a hydrothermal reaction, but it is preferable to use metal oxides having high refraction. . Specifically, titanium oxide having a refractive index of 2.52 to 2.71, zirconium oxide having a refractive index of 2.40, cerium oxide having a refractive index of 2.20, and zinc oxide having a refractive index of 1.95. It is particularly preferred to use an oxide precursor.

酸化チタン合成用途としては、水酸化チタン、チタンアルコキシド、チタンハロゲン化物、チタニウムオキシサルフェート等を用いることが可能である。チタンアルコキシドの有機部としては炭素数6以下が好ましく、具体的にはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトシキ、t−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、シクロペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシ、イソヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ等が好ましい。チタンハロゲン化物としては、4塩化チタン、4臭化チタン、4ヨウ化チタン等を用いることが可能である。   As titanium oxide synthesis applications, titanium hydroxide, titanium alkoxide, titanium halide, titanium oxysulfate, and the like can be used. The organic part of the titanium alkoxide preferably has 6 or less carbon atoms, specifically, methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, t-butoxy, n-pentyloxy, isopentyloxy, cyclopentyloxy, n -Hexyloxy, isohexyloxy, cyclohexyloxy and the like are preferred. As the titanium halide, titanium tetrachloride, titanium bromide, titanium tetraiodide, or the like can be used.

酸化ジルコニウム合成用途としては、水酸化ジルコニウム、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムハロゲン化物、ジルコニウムオキシ塩等を用いることが可能である。ジルコニウムアルコキシドの有機部としては上述のチタンアルコキシドと同様なものが使用可能である。ジルコニウムハロゲン化物としては、4塩化ジルコニウム、4臭化ジルコニウム、4ヨウ化ジルコニウム等を用いることができる。ジルコニウムオキシ塩としては、塩化ジルコニル、臭化ジルコニル、ヨウ化ジルコニル、硝酸ジルコニル、硫酸ジルコニル、酢酸ジルコニル、酸塩化ジルコニウム等を用いることができる。   For zirconium oxide synthesis, zirconium hydroxide, zirconium alkoxide, zirconium halide, zirconium oxy salt, etc. can be used. As the organic part of the zirconium alkoxide, the same one as the above-mentioned titanium alkoxide can be used. As the zirconium halide, zirconium tetrachloride, zirconium bromide, zirconium tetraiodide and the like can be used. As the zirconium oxy salt, zirconyl chloride, zirconyl bromide, zirconyl iodide, zirconyl nitrate, zirconyl sulfate, zirconyl acetate, zirconium oxychloride and the like can be used.

酸化セリウム合成用途としては、水酸化セリウム、硝酸アンモニウムセリウム、硫酸セリウム等を用いることができる。
酸化亜鉛合成用途としては、水酸化亜鉛、亜鉛ハロゲン化物、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛等が使用可能である。
For cerium oxide synthesis, cerium hydroxide, ammonium cerium nitrate, cerium sulfate, and the like can be used.
For zinc oxide synthesis, zinc hydroxide, zinc halide, zinc sulfate, zinc nitrate, etc. can be used.

本発明において、使用可能な表面修飾剤は、金属酸化物ナノ粒子と結合する官能基(X)を有するものであれば使用可能である。その好ましい官能基としては、−NH2、−OH、−CO2H、−CONH2、−SH、−SOH、−SO2H、−SO3H、−POH、−PO2H、−PO3H、−B(OH)2〔前述式中で、ヘテロ原子は更に置換されていてもよく、また水素はプロトンとして解離した状態であってもよい。〕等が挙げられる。 In the present invention, usable surface modifiers can be used as long as they have a functional group (X) that binds to metal oxide nanoparticles. As the preferred functional group, -NH 2, -OH, -CO 2 H, -CONH 2, -SH, -SOH, -SO 2 H, -SO 3 H, -POH, -PO 2 H, -PO 3 H, —B (OH) 2 [In the above formula, the heteroatom may be further substituted, and hydrogen may be dissociated as a proton. ] Etc. are mentioned.

表面修飾剤の部分構造について、高屈折率を発現させるために好ましい部分構造としては下記式(1)で示される構造があげられる。
−Ar−R (1)
As a partial structure of the surface modifier, a preferable partial structure for developing a high refractive index includes a structure represented by the following formula (1).
-Ar-R (1)

式(1)において、Arは環骨格を構成する原子数3〜20の芳香環または当該芳香環の複数が直結した構造、Rは炭素数1〜20の脂肪族基を表し、芳香環および脂肪族基は更に置換されていてもよく、芳香環は複素環であってもよい。   In the formula (1), Ar represents an aromatic ring having 3 to 20 atoms constituting the ring skeleton or a structure in which a plurality of the aromatic rings are directly connected, R represents an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, The group group may be further substituted, and the aromatic ring may be a heterocyclic ring.

更に好ましい部分構造としては、式(1)において、Arは環骨格を構成する原子数5〜12の芳香環または当該芳香環の複数が直結した構造、Rは炭素数1〜10の脂肪族基を表し、芳香環および脂肪族基は更に置換されていてもよく、芳香環は複素環であってもよい構造が挙げられる。   As a more preferable partial structure, in the formula (1), Ar is an aromatic ring having 5 to 12 atoms constituting the ring skeleton or a structure in which a plurality of the aromatic rings are directly connected, and R is an aliphatic group having 1 to 10 carbon atoms. The aromatic ring and the aliphatic group may be further substituted, and the aromatic ring may be a heterocyclic ring.

最も好ましい部分構造としては、式(1)において、Arは環骨格を構成する原子数5〜6の芳香環、Rは炭素数1〜10の脂肪族基を表し、芳香環および脂肪族基は更に置換されていてもよく、芳香環は複素環であってもよい構造が挙げられる。   As the most preferred partial structure, in formula (1), Ar represents an aromatic ring having 5 to 6 atoms constituting the ring skeleton, R represents an aliphatic group having 1 to 10 carbon atoms, and the aromatic ring and the aliphatic group are Furthermore, the structure which may be substituted and the aromatic ring may be a heterocyclic ring is mentioned.

これら部分構造の具体例は以下の通りである。
式(1)において、Arとしては、シクロプロペニルカチオン環等の環骨格を構成する原子数3の芳香環、シクロペンタジエニルアニオン環、チオフェン環、フラン環、2H−ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、イソチアゾール環、イソキサゾール環、フラザン環等の環骨格を構成する原子数5の芳香環、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環等の環骨格を構成する原子数6の芳香環、シクロヘプタトリエニルカチオン環等の環骨格を構成する原子数7の芳香環、ペンタレン環、チエノフラン環、ピラゾロオキサゾール環、イミダゾチアゾール環、オキサチオロピロール環、ジオクソロイミダゾール環等の環骨格を構成する原子数8の芳香環、インデン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、インドリジン環、イソインドール環、インドール環、3H−インドール環、1H−インダゾール環、プリン環、インドリン環、イソインドリン環、2,3−ジチア−1,5−ジアザインダン等の環骨格を構成する原子数9の芳香環、ナフタレン環、クロメン環、4H−キノリジン環、イソキノリン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、イソクロマン環、クロマン環、ピリドオキサジン環、ピラジノピリダジン環、モノチアナフタレン環、ジチアナフタレン環、トリチアナフタレン環、テトラチアナフタレン環、モノアザナフタレン環、ジアザナフタレン環、トリアザナフタレン環、テトラアザナフタレン環、モノオクサナフタレン環、ジオクサナフタレン環、トリオクサナフタレン環、テトラオクサナフタレン環、モノホスファナフタレン環、ジホスファナフタレン環、トリホスファナフタレン環、テトラホスファナフタレン環等の環骨格を構成する原子数10の芳香環、アズレン環、ベンゾキセピン環等の環骨格を構成する原子数11の芳香環、ヘプタレン環、ビフェニレン環、インダセン環、アセナフテン環等の環骨格を構成する原子数12の芳香環、フルオレン環、ナフトチオフェン環、ナフトフラン環、カルバゾール環、ペリミジン環、フロシンノリン環等の環骨格を構成する原子数13の芳香環、フェナンスレン環、アントラセン環、チアンスレン環、キサンテン環、フェノキサリン環、フェナンスリジン環、アクリジン環、フェナンスロリン環、フェナジン環、フェノチアジン環、フェノキサジン環等の環骨格を構成する原子数14の芳香環、アセフェナンスリレン環、オクサアセフェナンスリレン環、チアアセフェナンスリレン環、アザアセフェナンスリレン環等の環骨格を構成する原子数15の芳香環、フルオランセン環、アセアンスリレン環、ピレン環、オクサフルオランセン環、オクサアセアンスリレン環、オクサピレン環、チアフルオランセン環、チアアセアンスリレン環、チアピレン環、アザフルオランセン環、アザアセアンスリレン環、アザピレン環等の環骨格を構成する原子数16の芳香環、ベンゾフルオレン環、ピリドカルバゾール環、ピリドイミダゾキノキサリン環等の環骨格を構成する原子数17の芳香環、トリフェニレン環、クリセン環、ナフタセン環、プレイダセン環、ターフェニル環、オクサトリフェニレン環、オクサクリセン環、オクサナフタセン環、オクサプレイダセン環、オクサターフェニル環、チアトリフェニレン環、チアクリセン環、チアナフタセン環、チアプレイダセン環、チアターフェニル環、アザトリフェニレン環、アザクリセン環、アザナフタセン環、アザプレイダセン環、アザターフェニル環等の環骨格を構成する原子数18の芳香環、ナフチルインデン環、ナフチルインドール環、ナフチルインダゾール環、ナフチルプリン環、ナフチルベンゾフラン環、ナフチルベンゾフラン環、ナフチルベンゾフラン環、ナフチルベンゾフラン環、ナフチルベンゾチオフェン環、ナフチルベンゾオフェン環、ナフチルベンゾオフェン環、ナフチルベンゾオフェン環、キノリルインデン環、キノリルインドール環、キノリルインダゾール環、キノリルプリン環、キノリルベンゾフラン環、キノリルベンゾフラン環、キノリルベンゾフラン環、キノリルベンゾフラン環、キノリルベンゾチオフェン環、キノリルベンゾオフェン環、キノリルベンゾオフェン環、キノリルベンゾオフェン環等の環骨格を構成する原子数19の芳香環、ペリレン環、ビナフタレン環、ナフチルアズレン環、オクソペリレン環、オクソビナフタレン環、オクソナフチルアズレン環、チアペリレン環、チアビナフタレン環、チアナフチルアズレン環、アザペリレン環、アザビナフタレン環、アザナフチルアズレン環等の環骨格を構成する原子数20の芳香環等が挙げられる。
Specific examples of these partial structures are as follows.
In the formula (1), Ar is an aromatic ring having 3 atoms constituting a cyclic skeleton such as a cyclopropenyl cation ring, a cyclopentadienyl anion ring, a thiophene ring, a furan ring, a 2H-pyrrole ring, an imidazole ring, or a pyrazole. 6 ring atoms constituting a ring skeleton such as an aromatic ring having 5 atoms constituting a ring skeleton such as a ring, isothiazole ring, isoxazole ring, and furazane ring, a benzene ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, and a pyridazine ring. Aromatic ring, aromatic ring having 7 atoms constituting a ring skeleton such as cycloheptatrienyl cation ring, pentalene ring, thienofuran ring, pyrazolooxazole ring, imidazothiazole ring, oxathiolopyrrole ring, dioxoloimidazole ring, etc. Aromatic ring having 8 atoms constituting the ring skeleton, indene ring, benzothiophene ring, benzofuran ring, Ring skeletons such as benzofuran ring, indolizine ring, isoindole ring, indole ring, 3H-indole ring, 1H-indazole ring, purine ring, indoline ring, isoindoline ring, 2,3-dithia-1,5-diazaindane Aromatic ring having 9 atoms, naphthalene ring, chromene ring, 4H-quinolidine ring, isoquinoline ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, pteridine ring, isochroman ring, chroman ring, Pyridooxazine ring, pyrazinopyridazine ring, monothiaphthalene ring, dithianaphthalene ring, trithiaphthalene ring, tetrathiaphthalene ring, monoazanaphthalene ring, diazanaphthalene ring, triazanaphthalene ring, tetraazanaphthalene ring, Monooxanaphthalene ring, dioxa Aromatic ring with 10 atoms that constitutes the ring skeleton such as phthalene ring, trioxanaphthalene ring, tetraoxanaphthalene ring, monophosphanaphthalene ring, diphosphanaphthalene ring, triphosphanaphthalene ring, tetraphosphanaphthalene ring, azulene ring , Aromatic ring having 11 atoms constituting a ring skeleton such as benzoxepin ring, aromatic ring having 12 atoms constituting a ring skeleton such as heptalene ring, biphenylene ring, indacene ring, acenaphthene ring, fluorene ring, naphthothiophene ring, naphthofuran Ring, carbazole ring, perimidine ring, furocinoline ring, and other aromatic rings, phenanthrene rings, anthracene rings, thianthrene rings, xanthene rings, phenoxaline rings, phenanthridine rings, acridine rings, phenance rings Lorin ring, phenazine ring, phenothia Ring skeletons such as aromatic ring having 14 atoms constituting ring skeleton such as gin ring and phenoxazine ring, acephenanthrylene ring, oxaacephenanthrylene ring, thiaacephenanthrylene ring, azaacephenanthrylene ring An aromatic ring having 15 atoms, fluoranthene ring, aceanthrylene ring, pyrene ring, oxafluoranthene ring, oxaaceanthrylene ring, oxaspirene ring, thiafluoranthene ring, thiaaceanthrylene ring, thiapyrene ring, Atoms constituting a ring skeleton such as an aromatic ring having 16 atoms constituting a ring skeleton such as an azafluoranthene ring, an azaacethrylene ring, an azapyrene ring, a benzofluorene ring, a pyridocarbazole ring, a pyridoimidazoquinoxaline ring Number 17 aromatic ring, triphenylene ring, chrysene ring, naphthacene ring, pradacene ring, terphenyl , Oxatriphenylene ring, oxacrysene ring, oxananaphthacene ring, oxapredacene ring, oxaterphenyl ring, thiatriphenylene ring, thiachrysene ring, thianaphthacene ring, thiapredacene ring, thiaterphenyl ring, azatriphenylene ring, azachrysene ring, An aromatic ring having 18 atoms constituting a ring skeleton such as azanaphthacene ring, azapredacene ring, azaterphenyl ring, naphthylindene ring, naphthylindole ring, naphthylindazole ring, naphthylpurine ring, naphthylbenzofuran ring, naphthylbenzofuran ring, Naphtyl benzofuran ring, naphthyl benzofuran ring, naphthyl benzothiophene ring, naphthyl benzoofen ring, naphthyl benzoofen ring, naphthyl benzoofen ring, quinolyl indene ring, quinolyl indole ring Quinolyl indazole ring, quinolyl purine ring, quinolyl benzofuran ring, quinolyl benzofuran ring, quinolyl benzofuran ring, quinolyl benzofuran ring, quinolyl benzothiophene ring, quinolyl benzoofen ring, quinolyl benzoofen ring, quinolyl benzoofen ring 19-membered aromatic ring, perylene ring, binaphthalene ring, naphthylazulene ring, oxoperylene ring, oxobinaphthalene ring, oxonaphthylazulene ring, thiaperylene ring, thiabinaphthalene ring, thianaphthylazulene ring constituting a ring skeleton such as a ring , An aromatic ring having 20 atoms constituting a ring skeleton such as an azaperylene ring, an azabinaphthalene ring and an azanaphthylazulene ring.

式(1)において、Rとしては、メチル基、エチル基、プロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘプチル基、オクチル基、シクロオクチル基、ノニル基、シクロノニル基、デシル基、シクロデシル基、ウンデシル基、シクロウンデシル基、ドデシル基、シクロドデシル基、トリデシル基、シクロトリデシル基、テトラデシル基、シクロテトラデシル基、ペンタデシル基、シクロペンタデシル基、ヘキサデシル基、シクロヘキサデシル基、ヘプタデシル基、シクロヘプタデシル基、オクタデシル基、シクロオクタデシル基、ノナデシル基、シクロノナデシル基、エイコサニル基、シクロエイコサニル基等およびこれらが部分的に脱水素された脂肪族基類が挙げられる。これらは更に、メチル基、エチル基、プロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘプチル基、オクチル基、シクロオクチル基、ノニル基、シクロノニル基、デシル基、シクロデシル基、ウンデシル基、シクロウンデシル基、ドデシル基、シクロドデシル基、トリデシル基、シクロトリデシル基、テトラデシル基、シクロテトラデシル基、ペンタデシル基、シクロペンタデシル基、ヘキサデシル基、シクロヘキサデシル基、ヘプタデシル基、シクロヘプタデシル基、オクタデシル基、シクロオクタデシル基、ノナデシル基、シクロノナデシル基等およびこれらが部分的に脱水素された脂肪族基類、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、アリールオキシ基、チオール基、アルケニルチオ基、アルキニルチオ基、アリールチオ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルケニルアミノ基、アルキニルアミノ基、アリールアミノ基等で置換されていてもよい。   In the formula (1), R is methyl group, ethyl group, propyl group, cyclopropyl group, butyl group, cyclobutyl group, pentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, heptyl group, cycloheptyl group, octyl group. , Cyclooctyl group, nonyl group, cyclononyl group, decyl group, cyclodecyl group, undecyl group, cycloundecyl group, dodecyl group, cyclododecyl group, tridecyl group, cyclotridecyl group, tetradecyl group, cyclotetradecyl group, pentadecyl group , Cyclopentadecyl group, hexadecyl group, cyclohexadecyl group, heptadecyl group, cycloheptadecyl group, octadecyl group, cyclooctadecyl group, nonadecyl group, cyclononadecyl group, eicosanyl group, cycloeicosanyl group, etc. Dehydrogenation Aliphatic group such like. These are further methyl, ethyl, propyl, cyclopropyl, butyl, cyclobutyl, pentyl, cyclopentyl, hexyl, cyclohexyl, heptyl, cycloheptyl, octyl, cyclooctyl, nonyl Group, cyclononyl group, decyl group, cyclodecyl group, undecyl group, cycloundecyl group, dodecyl group, cyclododecyl group, tridecyl group, cyclotridecyl group, tetradecyl group, cyclotetradecyl group, pentadecyl group, cyclopentadecyl group, A hexadecyl group, a cyclohexadecyl group, a heptadecyl group, a cycloheptadecyl group, an octadecyl group, a cyclooctadecyl group, a nonadecyl group, a cyclononadecyl group and the like, and a partially dehydrogenated aliphatic group, fluorine, chlorine, bromine, Halogens such as iodine Atom, hydroxyl group, alkoxy group, alkenyloxy group, alkynyloxy group, aryloxy group, thiol group, alkenylthio group, alkynylthio group, arylthio group, amino group, alkylamino group, alkenylamino group, alkynylamino group, arylamino It may be substituted with a group or the like.

上述した内容から、本発明における表面修飾剤はX−Ar−Rとして表記することができ、上記式(2)で示したような官能基Xを介して金属酸化物の表面の少なくとも一部を修飾する。この表面修飾剤の修飾原理については十分解明されていないが、官能基Xの水素がプロトンとして解離して金属酸化物表面のルイス酸点に配位するような状態で修飾したり、プロトンとして解離せずに金属酸化物表面の水酸基との間で水素結合するような状態で修飾すると考えられる。   From the above description, the surface modifier in the present invention can be expressed as X-Ar-R, and at least a part of the surface of the metal oxide is bonded via the functional group X as shown in the above formula (2). Qualify. Although the modification principle of this surface modifier has not been fully elucidated, it can be modified in a state in which the hydrogen of the functional group X dissociates as a proton and coordinates to the Lewis acid point on the surface of the metal oxide, or as a proton. It is considered that the modification is performed in such a state that a hydrogen bond is formed with the hydroxyl group on the surface of the metal oxide without separation.

本発明において、金属酸化物ナノ粒子に対する表面修飾剤の修飾量が、2〜70重量%であることが好ましい。また、金属酸化物ナノ粒子が部分的に露出して弊害を生じない限り、金属酸化物ナノ粒子の全表面を完全に被覆するものでなくてもよい。なお、表面修飾剤の修飾量は、熱重量分析により求めることが出来る。   In this invention, it is preferable that the modification amount of the surface modifier with respect to a metal oxide nanoparticle is 2-70 weight%. Further, as long as the metal oxide nanoparticles are not partially exposed and cause a harmful effect, the entire surface of the metal oxide nanoparticles may not be completely covered. The modification amount of the surface modifier can be determined by thermogravimetric analysis.

本発明による表面修飾金属酸化物ナノ粒子は種々の樹脂類と相溶性が高く、良好な有機無機ナノハイブリッド材料の製造に有用である。利用可能な樹脂は当該表面修飾金属酸化物ナノ粒子の表面修飾基に依存するが、一般的には以下の様な樹脂類が利用可能である。   The surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention are highly compatible with various resins and are useful for producing good organic-inorganic nanohybrid materials. The resin that can be used depends on the surface modification group of the surface-modified metal oxide nanoparticles, but in general, the following resins can be used.

即ち、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などである。   That is, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyamide, polyester, polyimide, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetheretherketone, polyarylate, liquid crystal polymer, polyamide Examples thereof include imide, polyether imide, polyphenylene ether, polybenzoxazole, polybenzimidazole, epoxy resin, silicone resin, and fluorine resin.

更に樹脂が以下に例示する様な透明樹脂類であれば、本発明による表面修飾金属酸化物ナノ粒子を屈折率調整材料として使用することで、光学用途に利用可能な屈折率が1.65以上の屈折率が高い光学特性を有した光学材料を得ることが出来る。なお、この光学材料の屈折率は使用する表面修飾金属酸化物ナノ粒子の屈折率とその配合比に依存するため、その上限は理論的には金属酸化物ナノ粒子自体の屈折率である。   Further, if the resin is a transparent resin as exemplified below, the surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention are used as a refractive index adjusting material, so that the refractive index usable for optical applications is 1.65 or more. An optical material having an optical characteristic with a high refractive index can be obtained. Since the refractive index of this optical material depends on the refractive index of the surface-modified metal oxide nanoparticles used and the blending ratio thereof, the upper limit is theoretically the refractive index of the metal oxide nanoparticles themselves.

即ち、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、MS樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂、ポリ塩化ビニル、環状ポリオレフィン、脂環式アクリル樹脂、脂環式エポキシ樹脂、カルド型エポキシ樹脂、カルド型エポキシアクリレート樹脂、ポリ−4−メチルペンテン、シクロヘキサジエン系樹脂、非晶ポリエステル樹脂、透明ポリイミド、透明ポリアミド、透明ポリウレタン、透明フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリ乳酸などである。   That is, polycarbonate, polymethyl methacrylate, MS resin, polystyrene, ABS resin, AS resin, polyvinyl chloride, cyclic polyolefin, alicyclic acrylic resin, alicyclic epoxy resin, cardo type epoxy resin, cardo type epoxy acrylate resin, poly -4-methylpentene, cyclohexadiene resin, amorphous polyester resin, transparent polyimide, transparent polyamide, transparent polyurethane, transparent fluororesin, thermoplastic elastomer, polylactic acid and the like.

これら屈折率が高い光学特性を有した光学材料の製造に用いる手法としては、本発明による表面修飾金属酸化物ナノ粒子を混練機等を使用して樹脂と直接混合する方法、溶媒中に本発明による表面修飾金属酸化物ナノ粒子と樹脂を溶解分散させた後に溶媒除去による方法ともに利用可能である。これら手法の利用に際しては、樹脂自体の代わりに樹脂モノマーまたは前駆体を用いて、本発明による表面修飾金属酸化物ナノ粒子と均一分散した後に重合反応を行なってもよい。また、樹脂に対する表面修飾金属酸化物ナノ粒子の添加量は、樹脂に完全混合した際の屈折率に合わせて、適宜調整すればよい。   As a method for producing optical materials having optical characteristics having a high refractive index, a method in which the surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention are directly mixed with a resin using a kneader or the like, or the present invention in a solvent. It is possible to use both the method of removing the solvent after dissolving and dispersing the surface-modified metal oxide nanoparticles and the resin. In using these techniques, a polymerization reaction may be performed after uniformly dispersing the surface-modified metal oxide nanoparticles according to the present invention using a resin monomer or precursor instead of the resin itself. Moreover, what is necessary is just to adjust suitably the addition amount of the surface modification metal oxide nanoparticle with respect to resin according to the refractive index at the time of mixing with resin completely.

以下に実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(比較例1)
耐圧硝子株式会社製のステンレス製の200mLオートクレーブにテフロン(登録商標)内筒をセットし、その内部に0.1MのZrOCl2水溶液40.54g、及びステアリン酸2.36gを入れて、内温190℃で60分間加熱攪拌した。冷却後に内容物を取り出し、アセトン等の貧溶媒を洗浄溶媒として未変の修飾剤等を除去した。
(Comparative Example 1)
A Teflon (registered trademark) inner cylinder is set in a stainless steel 200 mL autoclave manufactured by Pressure Glass Co., Ltd., and 40.54 g of 0.1 M ZrOCl 2 aqueous solution and 2.36 g of stearic acid are placed therein, and the inner temperature is 190. The mixture was stirred at 60 ° C. for 60 minutes. After cooling, the contents were taken out, and unmodified modifiers and the like were removed using a poor solvent such as acetone as a washing solvent.

得られた粗製粒子をトルエン等の良溶媒中に再分散させ、遠心分離機で粗大粒子を除去した後に減圧乾燥することにより、表面修飾ナノ粒子1.04gを得た。その粒子のTEM像を図1、XRDデータを図2に示す。XRDの結果からジルコニア結晶は確認されなかった。   The obtained crude particles were redispersed in a good solvent such as toluene, and after removing the coarse particles with a centrifugal separator, drying was performed under reduced pressure to obtain 1.04 g of surface-modified nanoparticles. A TEM image of the particles is shown in FIG. 1, and XRD data is shown in FIG. From the XRD results, zirconia crystals were not confirmed.

(比較例2)
耐圧硝子株式会社製のステンレス製の200mLオートクレーブにテフロン(登録商標)内筒をセットし、その内部に0.1MのZrO(OH)2水溶液40.09g、及びステアリン酸2.32gを入れて、内温190℃で60分間加熱攪拌した。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子0.24gを得た。その粒子のXRDデータを図3に示す。XRDの結果からジルコニア結晶は確認されなかった。
(Comparative Example 2)
A Teflon (registered trademark) inner cylinder is set in a stainless steel 200 mL autoclave manufactured by Pressure Glass Co., Ltd., and 40.09 g of a 0.1 M ZrO (OH) 2 aqueous solution and 2.32 g of stearic acid are placed therein. The mixture was heated and stirred at an internal temperature of 190 ° C. for 60 minutes. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.24 g of surface-modified nanoparticles. The XRD data of the particles is shown in FIG. From the XRD results, zirconia crystals were not confirmed.

(実施例1)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrOCl2水溶液19.93g、及びステアリン酸1.15gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で1時間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾金属酸化物ナノ粒子0.20gを得た。その粒子のTEM像を図4、XRDデータを図5、IRデータを図6、TG−DTAデータを図7に示す。TEM像から粒子径は約10nmであった。また、単離後の本ナノ粒子は白色粉末状態であり、トルエン等の良溶媒には容易に再分散させることが可能であり、再分散させた際には約10nmの1次粒子状態で分散していた。
Example 1
Put 19.93 g of 0.1M ZrOCl 2 aqueous solution and 1.15 g of stearic acid in a 20 mL glass reaction vessel, and irradiate microwaves with a frequency of 2.45 GHz using Biotage's microwave heating synthesizer Initiator 60. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 1 hour in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.20 g of surface-modified metal oxide nanoparticles. FIG. 4 shows a TEM image of the particles, FIG. 5 shows XRD data, FIG. 6 shows IR data, and FIG. 7 shows TG-DTA data. From the TEM image, the particle size was about 10 nm. In addition, the isolated nanoparticles are in a white powder state and can be easily redispersed in a good solvent such as toluene. When redispersed, the nanoparticles are dispersed in a primary particle state of about 10 nm. Was.

XRDの結果からは単斜晶ジルコニアと立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は31質量%であった。   XRD results confirmed the presence of monoclinic zirconia and cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface modification metal oxide nanoparticle was 31 mass% from TG-DTA data.

(実施例2)
5mLガラス製反応容器に0.1MのZrOCl2水溶液5.10g、及びステアリン酸0.30gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で30分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾金属酸化物ナノ粒子0.24gを得た。XRDデータを図8、IRデータを図9、TG−DTAデータを図10に示す。
(Example 2)
A 0.1 mL ZrOCl 2 aqueous solution (5.10 g) and stearic acid (0.30 g) were placed in a 5 mL glass reaction vessel, and microwaves with a frequency of 2.45 GHz were irradiated using the Biotage microwave heating synthesizer Initiator 60. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 30 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.24 g of surface-modified metal oxide nanoparticles. FIG. 8 shows XRD data, FIG. 9 shows IR data, and FIG. 10 shows TG-DTA data.

XRDの結果からは立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は63質量%であった。   XRD results confirmed the presence of cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 63% by mass.

(実施例3)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrOCl2水溶液19.79g、及びステアリン酸1.13gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で10分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾金属酸化物ナノ粒子0.27gを得た。その粒子のXRDデータを図11、IRデータを図12、TG−DTAデータを図13に示す。
(Example 3)
Put 19.79 g of 0.1M ZrOCl 2 aqueous solution and 1.13 g of stearic acid in a 20 mL glass reaction vessel, and irradiate microwaves with a frequency of 2.45 GHz using Biotage's microwave heating synthesizer Initiator 60. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 10 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.27 g of surface-modified metal oxide nanoparticles. FIG. 11 shows XRD data of the particles, FIG. 12 shows IR data, and FIG. 13 shows TG-DTA data.

XRDの結果からは単斜晶ジルコニアと立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は41質量%であった。   XRD results confirmed the presence of monoclinic zirconia and cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface modification metal oxide nanoparticle was 41 mass% from TG-DTA data.

(実施例4)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrOCl2水溶液20.00g、及びステアリン酸1.16gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で5分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子0.26gを得た。その粒子のXRDデータを図14、IRデータを図15、TG−DTAデータを図16に示す。
Example 4
Put 20.00 g of 0.1M ZrOCl 2 aqueous solution and 1.16 g of stearic acid in a 20 mL glass reaction vessel, and irradiate microwaves with a frequency of 2.45 GHz using Biotage's microwave heating synthesizer Initiator 60. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 5 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.26 g of surface-modified nanoparticles. FIG. 14 shows XRD data of the particles, FIG. 15 shows IR data, and FIG. 16 shows TG-DTA data.

XRDの結果からは単斜晶ジルコニアと立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は41質量%であった。   XRD results confirmed the presence of monoclinic zirconia and cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface modification metal oxide nanoparticle was 41 mass% from TG-DTA data.

(実施例5)
20mLガラス製反応容器に0.02MのZrOCl2水溶液19.98g、及びステアリン酸0.27gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で60分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子0.10gを得た。その粒子のTEM像を図17、XRDデータを図18、IRデータを図19、TG−DTAデータを図20に示す。
(Example 5)
Put 20.98 g of 0.02M ZrOCl 2 aqueous solution and 0.27 g of stearic acid in a 20 mL glass reaction vessel, and irradiate microwaves with a frequency of 2.45 GHz using Biotage's microwave heating synthesizer Initiator 60. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 60 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.10 g of surface-modified nanoparticles. FIG. 17 shows a TEM image of the particles, FIG. 18 shows XRD data, FIG. 19 shows IR data, and FIG. 20 shows TG-DTA data.

TEM像から粒子径は約5nmであった。XRDの結果からは単斜晶ジルコニアと立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は58質量%であった。   From the TEM image, the particle diameter was about 5 nm. XRD results confirmed the presence of monoclinic zirconia and cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 58% by mass.

(実施例6)
20mLガラス製反応容器に0.02MのZrOCl2水溶液20.07g、及びステアリン酸0.23gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で30分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子0.10gを得た。その粒子のXRDデータを図21、IRデータを図22、TG−DTAデータを図23に示す。
(Example 6)
Put 20.07 g of 0.02M ZrOCl 2 aqueous solution and 0.23 g of stearic acid in a 20 mL glass reaction vessel, and irradiate microwaves with a frequency of 2.45 GHz using Biotage's microwave heating synthesizer Initiator 60. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 30 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.10 g of surface-modified nanoparticles. FIG. 21 shows XRD data of the particles, FIG. 22 shows IR data, and FIG. 23 shows TG-DTA data.

XRDの結果からは単斜晶ジルコニアと立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は58質量%であった。   XRD results confirmed the presence of monoclinic zirconia and cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 58% by mass.

(実施例7)
20mLガラス製反応容器に0.02MのZrO(OH)2水溶液20.22g、及びステアリン酸1.23gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で30分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子0.26gを得た。その粒子のXRDデータを図24、IRデータを図25、TG−DTAデータを図26に示す。
(Example 7)
A 20 mL glass reaction vessel was charged with 20.22 g of a 0.02 M ZrO (OH) 2 aqueous solution and 1.23 g of stearic acid, and a microwave with a frequency of 2.45 GHz was used using a microwave heating synthesizer Initiator 60 manufactured by Biotage. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 30 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.26 g of surface-modified nanoparticles. FIG. 24 shows XRD data of the particles, FIG. 25 shows IR data, and FIG. 26 shows TG-DTA data.

XRDの結果からは単斜晶ジルコニアと立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は75質量%であった。   XRD results confirmed the presence of monoclinic zirconia and cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 75% by mass.

(実施例8)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrO(OH)2水溶液20.25g、及びオレイン酸1.26gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で10分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子0.48gを得た。その粒子のXRDデータを図27、IRデータを図28、TG−DTAデータを図29に示す。
(Example 8)
A 20 mL glass reaction vessel was charged with 20.25 g of a 0.1 M ZrO (OH) 2 aqueous solution and 1.26 g of oleic acid, and a microwave with a frequency of 2.45 GHz was used using the Biotage microwave heating synthesizer Initiator 60. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 10 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.48 g of surface-modified nanoparticles. FIG. 27 shows the XRD data of the particles, FIG. 28 shows the IR data, and FIG. 29 shows the TG-DTA data.

XRDの結果からは単斜晶ジルコニアと立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は60質量%であった。   XRD results confirmed the presence of monoclinic zirconia and cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 60% by mass.

(実施例9)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrO(OH)2水溶液20.21g、及び4−オクチル安息香酸0.95gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で10分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子0.50gを得た。その粒子のXRDデータを図30、IRデータを図31、TG−DTAデータを図32に示す。
Example 9
A 20 mL glass reaction vessel is charged with 20.21 g of a 0.1 M ZrO (OH) 2 aqueous solution and 0.95 g of 4-octylbenzoic acid, and a frequency of 2.45 GHz using a microwave heating synthesizer Initiator 60 manufactured by Biotage. Were heated and stirred at 190 ° C. for 10 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.50 g of surface-modified nanoparticles. FIG. 30 shows XRD data of the particles, FIG. 31 shows IR data, and FIG. 32 shows TG-DTA data.

XRDの結果からは単斜晶ジルコニアと立方晶または正方晶ジルコニアの存在が確認された。IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は63質量%であった。   XRD results confirmed the presence of monoclinic zirconia and cubic or tetragonal zirconia. From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 63% by mass.

(実施例10)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrOCl2水溶液20.34g、及び4−ブロモ安息香酸0.83gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で10分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子を得た。その粒子のIRデータを図33、TG−DTAデータを図34に示す。
(Example 10)
A 20 mL glass reaction vessel was charged with 20.34 g of a 0.1 M ZrOCl 2 aqueous solution and 0.83 g of 4-bromobenzoic acid, and a microwave with a frequency of 2.45 GHz using a microwave heating synthesizer Initiator 60 manufactured by Biotage. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 10 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain surface-modified nanoparticles. FIG. 33 shows IR data of the particles and FIG. 34 shows TG-DTA data.

IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は48質量%であった。   From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. From the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 48% by mass.

(実施例11)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrOCl2水溶液20.33g、及び4−ヨード安息香酸1.01gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で10分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子を得た。その粒子のIRデータを図35、TG−DTAデータを図36に示す。
(Example 11)
A 20 mL glass reaction vessel was charged with 20.33 g of a 0.1 M ZrOCl 2 aqueous solution and 1.01 g of 4-iodobenzoic acid, and a microwave having a frequency of 2.45 GHz using a microwave heating synthesizer Initiator 60 manufactured by Biotage. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 10 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain surface-modified nanoparticles. FIG. 35 shows IR data of the particles, and FIG. 36 shows TG-DTA data.

IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は60質量%であった。   From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 60% by mass.

(実施例12)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrOCl2水溶液20.29g、及び4−ビニル安息香酸0.61gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で10分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子を得た。その粒子のIRデータを図37、TG−DTAデータを図38に示す。
(Example 12)
A 20 mL glass reaction vessel was charged with 20.29 g of a 0.1 M ZrOCl 2 aqueous solution and 0.61 g of 4-vinylbenzoic acid, and a microwave with a frequency of 2.45 GHz was used using a microwave heating synthesizer Initiator 60 manufactured by Biotage. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 10 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain surface-modified nanoparticles. FIG. 37 shows IR data of the particles, and FIG. 38 shows TG-DTA data.

IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は58質量%であった。   From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 58% by mass.

(実施例13)
20mLガラス製反応容器に0.1MのZrOCl2水溶液20.48g、及び4−ヒドロキシ安息香酸0.56gを入れて、バイオタージ社のマイクロ波加熱合成装置Initiator60を用いて周波数2.45GHzのマイクロ波を照射し、蓋をした密閉状態でもって190℃で10分間加熱攪拌を行った。後処理は比較例1と同様に行い、表面修飾ナノ粒子0.42gを得た。その粒子のIRデータを図39、TG−DTAデータを図40に示す。
(Example 13)
A 20 mL glass reaction vessel was charged with 20.48 g of a 0.1 M ZrOCl 2 aqueous solution and 0.56 g of 4-hydroxybenzoic acid, and a microwave with a frequency of 2.45 GHz was used using a microwave heating synthesizer Initiator 60 manufactured by Biotage. The mixture was heated and stirred at 190 ° C. for 10 minutes in a sealed state with a lid. Post-treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain 0.42 g of surface-modified nanoparticles. FIG. 39 shows IR data of the particles, and FIG. 40 shows TG-DTA data.

IRデータからは表面修飾剤に由来するCH伸縮振動とカルボキシアニオンの吸収が見られ、ジルコニア粒子に有機修飾基が結合していることが確認された。また、TG−DTAデータから、得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子における表面修飾剤の修飾量は43質量%であった。   From the IR data, CH stretching vibration and carboxy anion absorption derived from the surface modifier were observed, and it was confirmed that the organic modifying group was bonded to the zirconia particles. Moreover, from the TG-DTA data, the modification amount of the surface modifier in the obtained surface-modified metal oxide nanoparticles was 43% by mass.

(実施例14)
実施例9により得られた4−オクチル安息香酸修飾ZrO2粒子0.75gとMS樹脂0.25gをトルエン10gに溶解分散させ、スピンコーターでシリコンウエハー上に薄膜塗布した後に、120℃で乾燥させて膜厚が約1μmのナノハイブリッド膜を形成した。Metricon社製プリズムカップラーModel2010/Mを用いて評価した594nmにおける屈折率は1.66であった。
(Example 14)
0.75 g of 4-octylbenzoic acid-modified ZrO2 particles obtained in Example 9 and 0.25 g of MS resin were dissolved and dispersed in 10 g of toluene, and a thin film was applied onto a silicon wafer with a spin coater, followed by drying at 120 ° C. A nanohybrid film having a thickness of about 1 μm was formed. The refractive index at 594 nm evaluated using a prism coupler Model 2010 / M manufactured by Metricon was 1.66.

本発明によって得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子は種々の樹脂類と相溶性が高いため、良好な有機無機ナノハイブリッド材料の製造に利用でき、例えば、高屈折率が必要とされるレンズ、LED封止材、反射防止膜等の光学部材向けに有効に用いることができる。   Since the surface-modified metal oxide nanoparticles obtained by the present invention are highly compatible with various resins, they can be used for producing a good organic-inorganic nanohybrid material, for example, a lens that requires a high refractive index, It can be effectively used for optical members such as LED sealing materials and antireflection films.

Claims (8)

金属酸化物前駆体と表面修飾剤とを含む混合物に、マイクロ波を照射して、金属酸化物を生成させると共に、金属酸化物表面の少なくとも一部に、表面修飾剤で修飾した部分を形成することを特徴とする、表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法。   The mixture containing the metal oxide precursor and the surface modifier is irradiated with microwaves to form a metal oxide, and at least a part of the surface of the metal oxide is modified with the surface modifier. A method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles, wherein: 金属酸化物に対する表面修飾剤の修飾量が、2〜70重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法。   The method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to claim 1, wherein the modification amount of the surface modifier with respect to the metal oxide is 2 to 70% by weight. 表面修飾剤が部分構造として下記式(1)を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法。
−Ar−R (1)
〔式中、Arは環骨格を構成する原子数3〜20の芳香環または当該芳香環の複数が直結した構造、Rは炭素数1〜20の脂肪族基を表し、芳香環および脂肪族基は更に置換されていてもよく、芳香環は複素環であってもよい。〕
The method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to claim 1 or 2, wherein the surface modifier has the following formula (1) as a partial structure.
-Ar-R (1)
[In the formula, Ar represents an aromatic ring having 3 to 20 atoms constituting the ring skeleton or a structure in which a plurality of the aromatic rings are directly connected, R represents an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, and an aromatic ring and an aliphatic group May be further substituted, and the aromatic ring may be a heterocyclic ring. ]
表面修飾剤が、金属酸化物と下記式(2)の官能基を介して結合することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法。
−NH2、−OH、−CO2H、−CONH2、−SH、−SOH、−SO2H、−SO3H、−POH、−PO2H、−PO3H、−B(OH)2 (2)
〔上記式中で、ヘテロ原子は更に置換されていてもよく、また水素はプロトンとして解離した状態であってもよい。〕
The method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface modifier is bonded to the metal oxide via a functional group represented by the following formula (2).
-NH 2, -OH, -CO 2 H , -CONH 2, -SH, -SOH, -SO 2 H, -SO 3 H, -POH, -PO 2 H, -PO 3 H, -B (OH) 2 (2)
[In the above formula, the heteroatom may be further substituted, and hydrogen may be dissociated as a proton. ]
金属酸化物の屈折率が1.9〜2.6であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の表面修飾金属酸化物ナノ粒子の製造方法。   The method for producing surface-modified metal oxide nanoparticles according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal oxide has a refractive index of 1.9 to 2.6. 請求項1〜5のいずれかの方法により得られた表面修飾金属酸化物ナノ粒子。   Surface-modified metal oxide nanoparticles obtained by the method according to claim 1. 樹脂に混合して屈折率調整材料として使用する、請求項6に記載の表面修飾金属酸化物ナノ粒子。   The surface-modified metal oxide nanoparticles according to claim 6, which are mixed with a resin and used as a refractive index adjusting material. 請求項7に記載の表面修飾金属酸化物ナノ粒子を樹脂と混合して屈折率が1.65以上になるようにしたことを特徴とする、光学材料。   8. An optical material, wherein the surface-modified metal oxide nanoparticles according to claim 7 are mixed with a resin so that the refractive index is 1.65 or more.
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