JP2014148750A - Metal composite superfine particle and its manufacturing method - Google Patents

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Hiroaki Sato
弘章 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal composite superfine particle excellent in reactivity and method of manufacturing the metal composite superfine particle manufacturing the particle in high efficiency.SOLUTION: Metal composite superfine particles are used having an average 1.2 or more of circularity of particles photographed by a transmission electron microscope and an average particle major axis of 1 to 200 nm. There is provided a method of manufacturing the metal composite superfine particle whose metal species are gold, silver and copper, by reacting inorganic metal salts and higher alcohols with heating and stirring the inorganic metal salts and the higher alcohols, including a process of stirring at 20 to 120°C for at least 5 minutes and a process of stirring at 120°C to 300°C for at least 5 minutes, and the stirring processes satisfy a condition represented by the formula (1). 0.05≤Δt/D≤0.8 (1), where D is a radius of a swirl on a surface of a liquid during stirring and Δt is difference of the lowest point and the highest point of the swirl.

Description

本発明は、金属複合超微粒子に関するものであり、更に詳しくは、透過型電子顕微鏡で撮影した粒子における真円度が高い金属複合超微粒子、すなわち多面体等のいびつな形状である金属複合超微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 a metal composite ultrafine particle, and more specifically, a metal composite ultrafine particle having a high roundness in a particle photographed with a transmission electron microscope, that is, a metal composite ultrafine particle having an irregular shape such as a polyhedron, and the like It relates to the manufacturing method.

本発明の金属複合超微粒子は、金属殻を有機物(例えばアルコール、酸、アミン、ケトン、アルデヒド、またはそれら2種以上の混合物である。)で修飾している金属複合超微粒子である。   The metal composite ultrafine particles of the present invention are metal composite ultrafine particles in which the metal shell is modified with an organic substance (for example, alcohol, acid, amine, ketone, aldehyde, or a mixture of two or more thereof).

半導体装置等の電子部品の小形化に伴い、例えば、平均粒径が100nm以下の金属複合超微粒子の電子部品への応用可能性が注目を集めている。上記金属複合超微粒子は、例えば、配線回路の形成材料や、導電性ペースト材料として、半導体装置等の電子部品に応用展開が検討されている。
この金属複合超微粒子の代表的な性質の一つとして、焼結が生起する温度が、通常、工業的に用いられる粉体よりも著しく低い温度で焼結を開始できるといった低温焼結性があげられる。
With the downsizing of electronic parts such as semiconductor devices, for example, the applicability of metal composite ultrafine particles having an average particle size of 100 nm or less to electronic parts is attracting attention. Application development of the above-mentioned metal composite ultrafine particles to an electronic component such as a semiconductor device is being studied as, for example, a wiring circuit forming material or a conductive paste material.
One of the typical properties of this metal composite ultrafine particle is its low-temperature sinterability such that sintering can be started at a temperature that is significantly lower than that of powders that are usually used industrially. It is done.

一般的に金属複合超微粒子は、その粒径が小さくなるにしたがって、その塊としての金属材料とは異なる性質を呈することが知られており、これは、超微粒子に含まれる原子のうち表面に露出しているものの割合が、塊の場合に比べて遙かに大きくなるためであると考えられる。すなわち、金属複合超微粒子は、表面積が大きな立体すなわち真球形であることが、低温焼結性等に寄与する微粒子の反応性の点で好ましいと考えられている。   In general, it is known that the metal composite ultrafine particles exhibit different properties from the metal material as the lump as the particle size becomes smaller. This is probably because the ratio of the exposed material is much larger than that of the lump. That is, it is considered that the metal composite ultrafine particles have a large solid surface, that is, a true spherical shape, from the viewpoint of the reactivity of the fine particles that contribute to low-temperature sinterability and the like.

このような金属複合超微粒子を製造する方法としては、種々検討されており、例えば、無機金属塩と高級アルコール等の有機化合物とを、用いる有機化合物により異なるが100〜230℃の温度で加熱することによって、金属化合物が有機物によって被覆された金属複合超微粒子を製造する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法によると、例えば、平均粒径7〜10nm程度の金属(銀)成分からなる金属核の周囲を、厚み1.5nm程度の有機物で被覆した金属複合超微粒子が製造されている。また、無機金属塩と高級アルコールとを70〜140℃の低温域で一定時間保持することにより、上記無機金属塩が分解して金属成分からなる中心部を生成し、無機金属塩の金属成分と有機物が反応して有機金属化合物を生成することなく、上記中心部の周囲を有機物が被覆された金属複合超微粒子の製造方法が提案されている(特許文献2参照)。   Various methods for producing such metal composite ultrafine particles have been studied. For example, an inorganic metal salt and an organic compound such as a higher alcohol are heated at a temperature of 100 to 230 ° C., depending on the organic compound used. Thus, a method for producing metal composite ultrafine particles in which a metal compound is coated with an organic substance has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to this method, for example, metal composite ultrafine particles in which the periphery of a metal nucleus composed of a metal (silver) component having an average particle diameter of about 7 to 10 nm is coated with an organic substance having a thickness of about 1.5 nm are manufactured. In addition, by holding the inorganic metal salt and the higher alcohol for a certain period of time in a low temperature range of 70 to 140 ° C., the inorganic metal salt is decomposed to generate a central part composed of a metal component, and the metal component of the inorganic metal salt There has been proposed a method for producing metal composite ultrafine particles in which the organic substance is coated around the center without reacting the organic substance to produce an organometallic compound (see Patent Document 2).

国際公開第01/70435号International Publication No. 01/70435 国際公開第05/75132号International Publication No. 05/75132

上記の金属複合超微粒子は、通常一定温度で一段階にて反応させる。しかしながら、反応温度が120℃以下の場合、反応効率が低く、未反応の無機金属塩が残存するという問題を有していた。また、反応温度が120℃超の場合、副生物である無機金属有機塩が界面活性効果を発揮し発泡する傾向があった。かかる発泡状態から得られる金属複合超微粒子は真球形に近い形状となり、このような真球状の上記特許文献記載の金属複合超微粒子は、反応性に改善の余地があることを見出した。   The metal composite ultrafine particles are usually reacted in a single step at a constant temperature. However, when the reaction temperature is 120 ° C. or lower, the reaction efficiency is low and there is a problem that an unreacted inorganic metal salt remains. In addition, when the reaction temperature is higher than 120 ° C., the inorganic metal organic salt as a by-product tends to exhibit a surface active effect and foam. It has been found that the metal composite ultrafine particles obtained from such a foamed state have a shape close to a true sphere, and there is room for improvement in reactivity of the metal composite ultrafine particles described in the above-mentioned patent document having a true spherical shape.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、反応性に優れた金属複合超微粒子の提供および該微粒子を高効率で製造することが可能な金属複合超微粒子の製造方法を提供することをその目的とするものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a metal composite ultrafine particle having excellent reactivity and a method for producing a metal composite ultrafine particle capable of producing the fine particle with high efficiency. Is the purpose.

そこで本発明者は、金属複合超微粒子は、表面積が大きな立体すなわち真球形であるほど反応性が高いという従来の考えを逸脱し、多面体等のむしろ表面積が小さくいびつな超微粒子が、反応性に優れることを見出した。
これは、超微粒子における電子の表面存在率が、いびつな形状の粒子の方が、より電子が局在化し、その部位の活性が上がるためと考えられる。
Therefore, the present inventor deviates from the conventional idea that the higher the surface area of solid, ie, spherical, the higher the reactivity of the metal composite ultrafine particles, and the ultrafine particles with rather small surface area such as polyhedrons become reactive. I found it excellent.
This is thought to be due to the fact that electrons in the ultrafine particles are more localized in the surface with a more distorted shape, and the activity at those sites increases.

すなわち、本発明は、透過型電子顕微鏡で撮影した粒子における真円度の平均値が、1.1以上であることを特徴とする金属複合超微粒子である。   That is, the present invention is a metal composite ultrafine particle characterized in that the average value of roundness of particles taken with a transmission electron microscope is 1.1 or more.

また、上記のように表面積が小さくいびつな金属複合超微粒子を製造するにあたり、20〜120℃の無機金属塩と高級アルコールが十分反応しない温度にて攪拌する工程と、120〜300℃の無機金属塩と高級アルコールが十分反応する温度にて攪拌する工程を含み、かかる攪拌が強すぎず弱すぎない特定効率にて行われることで、目的とする上記金属複合超微粒子を高効率で製造することが可能となることを見出した。   In addition, in producing an irregular metal composite ultrafine particle having a small surface area as described above, a step of stirring at a temperature at which the inorganic metal salt at 20 to 120 ° C. and the higher alcohol do not sufficiently react, and an inorganic metal at 120 to 300 ° C. Including the step of stirring at a temperature at which the salt and the higher alcohol sufficiently react, and by performing the stirring at a specific efficiency that is not too strong or too weak, to produce the target metal composite ultrafine particles with high efficiency Found that it would be possible.

すなわち、本発明は、無機金属塩と高級アルコールを反応させることによる金属複合超微粒子の製造方法において、20〜120℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程と、
120℃〜300℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程とを含み、かかる攪拌工程が、下記式(1)で表される条件を満たすことを特徴とする金属複合超微粒子の製造方法である。
0.05 ≦ Δt/D ≦ 0.8 …(1)
[上記式(1)において、D=d/2であり、dは攪拌時の液面に発生する渦の直径を表し、Δtは攪拌時の液面に発生する渦の最も低い点と最も高い点の差を表す。]
That is, the present invention comprises a step of stirring at a temperature of 20 to 120 ° C. for at least 5 minutes in a method for producing metal composite ultrafine particles by reacting an inorganic metal salt with a higher alcohol;
And a step of stirring at a temperature of 120 ° C. to 300 ° C. for at least 5 minutes, wherein the stirring step satisfies the condition represented by the following formula (1). .
0.05 ≦ Δt / D ≦ 0.8 (1)
[In the above formula (1), D = d / 2, d represents the diameter of the vortex generated on the liquid surface during stirring, and Δt is the lowest and highest point of the vortex generated on the liquid surface during stirring. Represents the difference between points. ]

本発明の金属複合超微粒子は、多面体等のいびつな形状であるため、粒子構成原子数における表面金属原子が局在化し、それに伴って電子が表面に局在化するために、反応性に優れている。
本発明の金属複合超微粒子の製造方法は、上記20〜120℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程、120〜300℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程を含み、かかる攪拌が強すぎず弱すぎない特定効率にて行われることで、かかる金属複合超微粒子を高効率で製造することが可能となる。
Since the metal composite ultrafine particle of the present invention has an irregular shape such as a polyhedron, the surface metal atoms in the number of constituent atoms of the particles are localized, and the electrons are localized on the surface accordingly, and thus the reactivity is excellent. ing.
The method for producing metal composite ultrafine particles of the present invention includes a step of stirring at a temperature of 20 to 120 ° C. for at least 5 minutes, a step of stirring at a temperature of 120 to 300 ° C. for at least 5 minutes, and the stirring is too strong. By carrying out with the specific efficiency which is not too weak, it becomes possible to manufacture such metal composite ultrafine particles with high efficiency.

式(1)の説明を表す模式図の一例An example of a schematic diagram showing the description of formula (1) 実施例1において透過型電子顕微鏡で撮影した画像Image taken with a transmission electron microscope in Example 1 実施例2において透過型電子顕微鏡で撮影した画像Image taken with a transmission electron microscope in Example 2 比較例1において透過型電子顕微鏡で撮影した画像Image taken with a transmission electron microscope in Comparative Example 1 実施例3において透過型電子顕微鏡で撮影した画像Image taken with a transmission electron microscope in Example 3

以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの内容に限定されるものではない。
以下、本発明について詳細に説明する。
The description of the constituent requirements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and is not limited to these contents.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

《金属複合超微粒子》
本発明の金属複合超微粒子は、金属殻を有機物(例えばアルコール、酸、アミン、ケトン、アルデヒド、2種である。)で外殻を修飾している金属複合超微粒子である。
かかる金属としては、金、銀、銅等の遷移金属や錫等の金属が挙げられ、好ましくは金、銀、銅である。
<Metal composite ultrafine particles>
The metal composite ultrafine particles of the present invention are metal composite ultrafine particles in which the outer shell is modified with an organic substance (for example, alcohol, acid, amine, ketone, aldehyde, two types).
Examples of the metal include transition metals such as gold, silver, and copper, and metals such as tin, and gold, silver, and copper are preferable.

《無機金属塩》
上記金属殻となる、本発明の原料としては、通常、無機金属塩を用いる。
かかる無機金属塩としては、通常、金、銀、銅等の遷移金属や錫等の炭酸塩、塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩等があげられる。具体的には、炭酸銀、塩化銀、硝酸銀、硫酸銀、炭酸銅、塩化銅、硝酸銅、硫酸銅、炭酸錫、塩化錫、硝酸錫、硫酸錫等があげられる。
本発明においては、上記無機金属塩の中でも、非水系溶媒となじみやすいという点から、金属炭酸塩が好ましく、なかでも、特に炭酸銀または炭酸銅が好ましい。
《Inorganic metal salt》
In general, an inorganic metal salt is used as the raw material of the present invention to form the metal shell.
Such inorganic metal salts usually include transition metals such as gold, silver and copper, carbonates such as tin, hydrochlorides, nitrates and sulfates. Specific examples include silver carbonate, silver chloride, silver nitrate, silver sulfate, copper carbonate, copper chloride, copper nitrate, copper sulfate, tin carbonate, tin chloride, tin nitrate, and tin sulfate.
In the present invention, among the above inorganic metal salts, metal carbonates are preferable because they are easily compatible with non-aqueous solvents, and silver carbonate or copper carbonate is particularly preferable.

なお、上記無機金属塩は、通常、常温で固体粉状のものである。   In addition, the said inorganic metal salt is a solid powder form normally at normal temperature.

《高級アルコール》
本発明において無機金属塩とともに用いられる高級アルコールとしては、通常炭素数6〜22、好ましくは8〜18、特に好ましくは10〜16の脂肪族アルコールがあげられる。具体的には、オクタノール、デカノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール等があげられる。炭素数が少なすぎると安定な被覆層が得られがたくなる傾向があり、多すぎると金属含有率が低くなる傾向がある。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これら高級アルコールの中でも、安定かつ高金属含有率になるという点から、殊に好ましくはテトラデカノールが用いられる。これら高級アルコールは、通常、常温で固体状のものである。また、これら高級アルコールは、固体状のまま混合してもよいが、固体状であると混合し難いことから、上記高級アルコールは、無機金属塩との混合前に、予め溶融処理されることが好ましい。
《Higher alcohol》
Examples of the higher alcohol used together with the inorganic metal salt in the present invention include aliphatic alcohols having 6 to 22 carbon atoms, preferably 8 to 18 carbon atoms, and particularly preferably 10 to 16 carbon atoms. Specific examples include octanol, decanol, dodecanol, tetradecanol, hexadecanol, and octadecanol. If the carbon number is too small, a stable coating layer tends to be difficult to obtain, and if it is too large, the metal content tends to be low. These may be used alone or in combination of two or more. Among these higher alcohols, tetradecanol is particularly preferably used because it is stable and has a high metal content. These higher alcohols are usually solid at room temperature. In addition, these higher alcohols may be mixed in a solid state, but since it is difficult to mix in a solid state, the higher alcohol may be melt-treated in advance before mixing with the inorganic metal salt. preferable.

上記高級アルコールの使用割合は、上記無機金属塩100重量部に対して、通常40〜500重量部、好ましくは50〜400重量部、特に好ましくは60〜300重量部である。上記高級アルコールの使用割合が少な過ぎると、無機金属塩との反応において無機金属塩が残存する傾向がみられ、金属複合超微粒子を高収率にて製造することが困難となる傾向がみられる。また、上記高級アルコールの使用割合が多すぎると、未反応アルコールの除去が困難となる傾向がみられる。   The higher alcohol is used in an amount of usually 40 to 500 parts by weight, preferably 50 to 400 parts by weight, particularly preferably 60 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic metal salt. When the proportion of the higher alcohol used is too small, the inorganic metal salt tends to remain in the reaction with the inorganic metal salt, and it tends to be difficult to produce the metal composite ultrafine particles in a high yield. . Moreover, when there is too much usage-amount of the said higher alcohol, the tendency for the removal of unreacted alcohol to become difficult will be seen.

《反応溶媒》
本発明の反応においては、通常、過剰量の高級アルコールを用い、これを、溶媒を兼ねて反応を進行させることが好ましいが、必要に応じて、不活性な溶媒の存在下で反応を行ってもよい。例えば、その際に用いる溶媒としては、反応条件に近い沸点を持ち、非極性の溶媒であればよく、例えば、1,3,5−トリメチルベンゼン(メシチレン)、1,2,4−トリメチルベンゼン(プソイドクメン)、イソプロピルベンゼン(クメン)、ジエチレングリコールジベンゾエート、ジプロピレングリコールジベンゾエート等があげられる。
<Reaction solvent>
In the reaction of the present invention, it is usually preferable to use an excess amount of a higher alcohol, and this is also allowed to proceed as a solvent. If necessary, the reaction is carried out in the presence of an inert solvent. Also good. For example, the solvent used in that case may be a nonpolar solvent having a boiling point close to the reaction conditions, such as 1,3,5-trimethylbenzene (mesitylene), 1,2,4-trimethylbenzene ( Pseudocumene), isopropylbenzene (cumene), diethylene glycol dibenzoate, dipropylene glycol dibenzoate and the like.

《他の添加剤》
本発明の反応においては、原料となる上記無機金属塩および高級アルコール以外に、反応収率の向上を目的に発泡抑制剤を用いてもよい。例えば、無機金属塩が炭酸塩系のような場合、炭酸ガスが発生し、それにより発生する泡が反応阻害要因となることがある。そのような場合、発泡抑制剤の添加が有効である。上記炭酸塩系以外にも反応の過程で発生ガスに起因する泡が生じるような場合に効果がある。
《Other additives》
In the reaction of the present invention, in addition to the inorganic metal salt and higher alcohol as raw materials, a foam inhibitor may be used for the purpose of improving the reaction yield. For example, when the inorganic metal salt is carbonate-based, carbon dioxide gas is generated, and bubbles generated thereby may be a reaction inhibiting factor. In such a case, the addition of a foam inhibitor is effective. In addition to the carbonate system, it is effective when bubbles resulting from the generated gas are produced during the reaction.

上記発泡抑制剤としては、各種の発泡抑制作用を有するものが用いられ、例えば、イオン液体があげられる。上記イオン液体は、融点が150℃以下でカチオン部とアニオン部からなるイオン性物質であって、反応系におけるガス発生を抑制する効果を奏する。そして、本発明においては金属を含有していないものであれば特に限定するものではなく各種イオン液体が用いられる。   As the foaming inhibitor, those having various foaming inhibiting actions are used, and examples thereof include ionic liquids. The ionic liquid is an ionic substance having a melting point of 150 ° C. or lower and consisting of a cation portion and an anion portion, and has an effect of suppressing gas generation in the reaction system. And in this invention, if it does not contain a metal, it will not specifically limit, Various ionic liquids are used.

上記イオン液体の配合量は、無機金属塩100重量部に対して通常2.5〜100重量部であることが好ましく、より好ましくは5〜50重量部、特に好ましくは10〜30重量部である。   The blending amount of the ionic liquid is preferably 2.5 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 50 parts by weight, and particularly preferably 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic metal salt. .

《製造方法》
本発明の特定物性を有する金属複合超微粒子の製造方法は、通常、上述の無機金属塩と高級アルコールとを加熱攪拌し、反応させることにより行われる。そして、本発明では、かかる製造法において、特に段階的に特定の温度にて混合物を攪拌し、かかる攪拌が強すぎず弱すぎない特定効率にて行うことに注意して製造することにより、多面体等のいびつな微粒子を効率的に得ることができる。
"Production method"
The method for producing metal composite ultrafine particles having specific physical properties according to the present invention is usually performed by heating and stirring the above-described inorganic metal salt and higher alcohol to cause reaction. And in the present invention, the polyhedron is manufactured by paying attention to the fact that, in such a production method, the mixture is stirred stepwise at a specific temperature, and the stirring is performed with a specific efficiency that is not too strong and not too weak. And the like can be obtained efficiently.

上記加熱攪拌とは、まず、20〜120℃の温度にて少なくとも5分攪拌する。好ましくは40〜70℃、特に好ましくは50〜65℃である。時間は通常5〜120分間、好ましくは20〜90分間、殊には30〜60分間である。かかる工程で高級アルコール中に無機金属塩が分散し、上記無機金属塩が微細化される。   First, the heating and stirring is performed at a temperature of 20 to 120 ° C. for at least 5 minutes. Preferably it is 40-70 degreeC, Most preferably, it is 50-65 degreeC. The time is usually 5 to 120 minutes, preferably 20 to 90 minutes, in particular 30 to 60 minutes. In this process, the inorganic metal salt is dispersed in the higher alcohol, and the inorganic metal salt is refined.

次に昇温して120〜300℃とし、少なくとも5分攪拌する。
かかる温度は好ましくは130℃〜180℃、より好ましくは140℃〜180℃、特に好ましくは150〜170℃である。時間は通常5〜300分間、好ましくは20〜240分間、殊に好ましくは30〜180分間である。かかる工程で、微細化された無機金属塩の微粒子と高級アルコールとの反応が高活性で進行する。
The temperature is then raised to 120-300 ° C. and stirred for at least 5 minutes.
Such temperature is preferably 130 to 180 ° C, more preferably 140 to 180 ° C, and particularly preferably 150 to 170 ° C. The time is usually 5 to 300 minutes, preferably 20 to 240 minutes, particularly preferably 30 to 180 minutes. In this process, the reaction between the finely divided fine particles of the inorganic metal salt and the higher alcohol proceeds with high activity.

上記2つの工程における攪拌は、いずれも下記式(1)を満たす条件で行なわれる。
0.05 ≦ Δt/D ≦ 0.8 …(1)
[上記式(1)において、D=d/2であり、dは攪拌時の液面に発生する渦の直径を表し、Δtは攪拌時の液面に発生する渦の最も低い点と最も高い点の差を表す。]
かかる条件は、攪拌時の液面に発生する渦の状態を表しており、Δt/Dが大きい場合(すなわちdは小さいほど、Δtは大きいほど)攪拌が激しいことを示す。また、Δt/Dが小さい場合(すなわちdは大きいほど、Δtは小さいほど)攪拌が穏やかであることを示す。
上記式におけるΔt/Dの下限値として好ましくは0.08、さらに好ましくは0.1である。Δt/Dの下限値として好ましくは0.7、さらに好ましくは0.6である。
本発明の上記式では、攪拌が強すぎず弱すぎない特定効率にて行われることを意味している。
Stirring in the above two steps is performed under conditions that satisfy the following formula (1).
0.05 ≦ Δt / D ≦ 0.8 (1)
[In the above formula (1), D = d / 2, d represents the diameter of the vortex generated on the liquid surface during stirring, and Δt is the lowest and highest point of the vortex generated on the liquid surface during stirring. Represents the difference between points. ]
Such conditions represent the state of vortices generated on the liquid surface during stirring, and indicate that stirring is intense when Δt / D is large (that is, d is smaller and Δt is larger). In addition, when Δt / D is small (that is, d is large, Δt is small), the stirring is gentle.
The lower limit value of Δt / D in the above formula is preferably 0.08, more preferably 0.1. The lower limit value of Δt / D is preferably 0.7, and more preferably 0.6.
The above formula of the present invention means that the stirring is performed at a specific efficiency that is neither too strong nor too weak.

上記攪拌に用いる攪拌装置としては、メカニカルスターラー、マグネティックスターラー等が挙げられる。攪拌効率を向上させやすい点で、メカニカルスターラーを用いることが好ましい。   Examples of the stirring device used for the stirring include a mechanical stirrer and a magnetic stirrer. It is preferable to use a mechanical stirrer because it is easy to improve the stirring efficiency.

上記攪拌装置における攪拌翼は、公知一般の形状を用いることが可能であるが、穏やかに混合される形状が好ましい。例えば、プロペラ翼、パドル翼、タービン翼、コーン翼、リボン翼等が挙げられる。設置数は任意であるが通常1つである。
攪拌速度は上記攪拌翼の種類によって調整する必要がある。通常300〜1500rpm、好ましくは350〜1300rpmである。低すぎる場合、反応効率が低下する傾向があり、高すぎると固体である無機金属塩が沈殿して不均一になる傾向がある。
攪拌効率が高すぎると真球形の粒子が得られる傾向があるため、注意する。
A known general shape can be used for the stirring blade in the stirring device, but a gently mixed shape is preferable. Examples include propeller blades, paddle blades, turbine blades, cone blades, and ribbon blades. Although the number of installations is arbitrary, it is usually one.
The stirring speed needs to be adjusted depending on the type of the stirring blade. Usually, it is 300-1500 rpm, preferably 350-1300 rpm. If it is too low, the reaction efficiency tends to decrease. If it is too high, the solid inorganic metal salt tends to precipitate and become non-uniform.
Note that if the stirring efficiency is too high, spherical particles tend to be obtained.

この過程で無機金属塩の色調は、前段反応の進行により変化(銀の場合、茶褐色に変化)し、また、後段反応の進行により変化(銀の場合、青紫色に変化)する。   In this process, the color tone of the inorganic metal salt changes with the progress of the previous reaction (in the case of silver, changes to brown), and also changes with the progress of the subsequent reaction (in the case of silver, changes to blue-violet).

上記20〜120℃の温度にて攪拌する工程、120〜300℃超の温度にて攪拌する工程は、1つの工程を他段階で行なっても良い。また、かかる2つの工程における温度差は、通常20〜250℃であり、好ましくは40〜150℃である。
従来は無機金属塩と有機物との反応において反応効率が低く、未反応の無機金属塩が残存するという問題があったが、本発明ではかかる多段階の工程を経ることで反応効率が高まると考えられる。
In the step of stirring at a temperature of 20 to 120 ° C. and the step of stirring at a temperature of 120 to 300 ° C. or more, one step may be performed in another stage. Moreover, the temperature difference in these two processes is 20-250 degreeC normally, Preferably it is 40-150 degreeC.
Conventionally, there has been a problem that the reaction efficiency is low in the reaction between an inorganic metal salt and an organic substance, and an unreacted inorganic metal salt remains. In the present invention, however, the reaction efficiency is considered to increase through such a multi-step process. It is done.

本発明の反応では、反応の進行により水および炭酸等が副生するので、これら揮発物を後段反応においては留去しながら、反応を進行させることが好ましい。なお、本発明における反応については、常圧状態でも加圧状態でも可能であるが、通常は常圧状態で行われる。   In the reaction of the present invention, water, carbonic acid and the like are by-produced by the progress of the reaction. Therefore, it is preferable to proceed the reaction while distilling off these volatiles in the subsequent reaction. The reaction in the present invention can be performed under normal pressure or under pressure, but is usually performed under normal pressure.

上記反応によって、金属を中心とし周囲に高級アルコール由来の有機残基により被覆された金属複合超微粒子を含む反応混合物が得られる。   By the above reaction, a reaction mixture containing metal composite ultrafine particles coated around the metal with organic residues derived from higher alcohol is obtained.

上記反応時における攪拌が強すぎず弱すぎない特定効率にて行われることにより、多面体等のいびつな形状の金属複合超微粒子が、反応効率良く得られるものと推測される。   It is presumed that irregularly shaped metal composite ultrafine particles such as polyhedrons can be obtained with high reaction efficiency by carrying out the reaction at a specific efficiency that is neither too strong nor too weak during the reaction.

《冷却》
なお、本発明の反応の停止は、反応混合物を、通常80℃以下、好ましくは60℃以下に冷却することにより行うことができる。そして、上記反応が停止した後、例えば、反応混合物に、炭素数1〜3のアルコールを配合することにより反応混合物中の金属複合超微粒子が凝集しやすくなり、金属複合超微粒子が析出しやすくなる。上記炭素数1〜3の脂肪族アルコールとしては、例えば、エタノール等が好適である。
"cooling"
The reaction of the present invention can be stopped by cooling the reaction mixture to usually 80 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or lower. And after the said reaction stops, for example, by mix | blending a C1-C3 alcohol with a reaction mixture, the metal composite ultrafine particle in a reaction mixture will aggregate easily, and a metal composite ultrafine particle will precipitate easily. . As said C1-C3 aliphatic alcohol, ethanol etc. are suitable, for example.

《洗浄》
上記の反応によって、金属を中心とし周囲に高級アルコール由来の有機残基により被覆された金属複合超微粒子を含む反応混合物が得られるが、かかる反応混合物から金属複合超微粒子を分離した後、この金属複合超微粒子を低級アルコールで洗浄することが好ましい。この低級アルコールとしては、通常、炭素数1〜3の脂肪族アルコールであり、中でもエタノールが好適である。
"Washing"
By the above reaction, a reaction mixture containing metal composite ultrafine particles centered on the metal and coated with organic residues derived from a higher alcohol is obtained. After separating the metal composite ultrafine particles from the reaction mixture, this metal is separated. It is preferable to wash the composite ultrafine particles with a lower alcohol. The lower alcohol is usually an aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms, and ethanol is particularly preferable.

洗浄方法としては、通常、デカンテーション等の懸濁洗浄法が一般的であるが、その他、ふりかけ洗浄や流通洗浄等もあげられる。
ふりかけ洗浄としては、固定ケーキに洗浄液をふりかける方法や、遠心分離を行いながら洗浄液をふりかける方法等があり、また、流通洗浄としては、塔型洗浄機に例えば上方より金属複合超微粒子を投入し下方より洗浄液を投入する方法等がある。
上記懸濁洗浄法としては、例えば、反応混合物に低級アルコールを添加し、撹拌混合した後、静置し、その後沈降した金属複合超微粒子を分離する固液分離操作を繰り返すことにより実施される。この際の低級アルコールの反応混合物への添加は、混合物温度が50℃以下、好ましくは40℃以下となった以降であれば任意の時点で添加しても差し支えない。
As a washing method, a suspension washing method such as decantation is generally used, but other methods include sprinkling washing and distribution washing.
Sprinkling washing includes a method of sprinkling the washing liquid on the fixed cake, a method of sprinkling the washing liquid while centrifuging, and the flow washing is performed by, for example, introducing metal composite ultrafine particles into the tower type washing machine from above and below. There is a method of adding more cleaning liquid.
The suspension washing method is carried out, for example, by adding a lower alcohol to the reaction mixture, stirring and mixing, allowing to stand, and then repeating the solid-liquid separation operation for separating the precipitated metal composite ultrafine particles. In this case, the lower alcohol may be added to the reaction mixture at any time as long as the temperature of the mixture becomes 50 ° C. or lower, preferably 40 ° C. or lower.

洗浄温度は、通常、20〜40℃であり、低級アルコールの使用量は、通常、金属複合超微粒子に対して1〜50重量倍である。また、洗浄回数は、目的とする純度の金属複合超微粒子となるまで繰り返し行われるが、通常、2〜10回である。   The washing temperature is usually 20 to 40 ° C., and the amount of lower alcohol used is usually 1 to 50 times the weight of the metal composite ultrafine particles. The number of washings is repeated until the desired purity of the metal composite ultrafine particles is obtained, but is usually 2 to 10 times.

《固液分離》
上記洗浄後、通常、固液分離により、金属複合超微粒子と洗浄廃液とを分離させ、洗浄廃液の除去が行われる。上記固液分離法としては、濾過、遠心分離等の手法で行うことができる。
《Solid-liquid separation》
After the washing, the metal composite ultrafine particles and the washing waste liquid are usually separated by solid-liquid separation, and the washing waste liquid is removed. As said solid-liquid separation method, it can carry out by methods, such as filtration and centrifugation.

《乾燥》
洗浄後の金属複合超微粒子は、通常、乾燥処理を行う。乾燥温度は、通常、20〜80℃程度で行われる。また、乾燥後の固形物は、凝集している場合でも、摩砕等により容易に粉末状とすることができる。
《Dry》
The metal composite ultrafine particles after washing are usually subjected to a drying treatment. The drying temperature is usually about 20 to 80 ° C. Moreover, even if the solid after drying is agglomerated, it can be easily powdered by grinding or the like.

《金属複合超微粒子》
得られた本発明の金属複合超微粒子は、上記無機金属塩が反応分解して生じた金属を中心とし、その周囲に上記高級アルコール由来の有機残基により被覆された構成からなる超微粒子(ナノ粒子)である。
<Metal composite ultrafine particles>
The obtained metal composite ultrafine particles of the present invention are ultrafine particles (nanoparticles) having a structure in which a metal produced by reaction decomposition of the inorganic metal salt is mainly covered with an organic residue derived from the higher alcohol. Particle).

本発明の金属複合超微粒子は多面体等の表面積が小さくいびつな超微粒子である。したがって、本発明の金属複合超微粒子は透過型電子顕微鏡で撮影した粒子における真円度の平均値が、1.1以上であり、好ましくは1.1〜1.5、特に好ましくは1.1〜1.3である。   The metal composite ultrafine particles of the present invention are irregular ultrafine particles having a small surface area such as a polyhedron. Therefore, the metal composite ultrafine particles of the present invention have an average roundness of 1.1 or more, preferably 1.1 to 1.5, particularly preferably 1.1, in particles photographed with a transmission electron microscope. ~ 1.3.

かかる透過型電子顕微鏡による金属複合超微粒子の撮影には、測定対象となる金属複合超微粒子の母集団から任意の測定試料を取り出し、市販の透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定する。
測定試料は、通常、一般の炭化水素系有機溶媒に金属複合超微粒子を分散させたものを用いることができ、かかる溶媒としては例えば炭素数5〜10の飽和炭化水素が挙げられ、シクロへキサン溶液が好ましい。測定試料は撮影直前に超音波で浸透することが好ましい。
In photographing the metal composite ultrafine particles with the transmission electron microscope, an arbitrary measurement sample is taken out from the population of the metal composite ultrafine particles to be measured, and measured using a commercially available transmission electron microscope (TEM).
As a measurement sample, a general hydrocarbon-based organic solvent in which metal composite ultrafine particles are dispersed can be used. Examples of the solvent include saturated hydrocarbons having 5 to 10 carbon atoms, and cyclohexane. A solution is preferred. It is preferable that the measurement sample penetrates with ultrasonic waves immediately before photographing.

撮影して得られた粒子の画像を用いて真円度を測定する。このとき、独立して輪郭が確認できる粒子を用いて測定する。粒子同士が重なり、輪郭が確認できない粒子は除外する。
測定対象とする粒子の数は任意であるが、通常100個以上であり、好ましくは100〜1000個、さらに好ましくは150〜500個である。
真円度および平均粒子長径の測定には、システム イン フロンティア社製 画像解析ソフト“Region Adviser”を用いるのが好ましい。
The roundness is measured using an image of particles obtained by photographing. At this time, measurement is performed using particles whose contour can be independently confirmed. Particles that overlap each other and whose outline cannot be confirmed are excluded.
The number of particles to be measured is arbitrary, but is usually 100 or more, preferably 100 to 1000, and more preferably 150 to 500.
For measurement of roundness and average particle length, it is preferable to use image analysis software “Region Advisor” manufactured by System In Frontier.

本発明の金属複合超微粒子の平均粒子長径は1〜200nmである。これは金属複合超微粒子として通常一般の大きさを意味する数値である。好ましくは2〜100nm、特に好ましくは3〜50nmである。上記金属複合超微粒子の平均粒子長径は、上記のようにして透過型電子顕微鏡にて撮影した、一定面積あたりの粒子の長径を、スケールバーを参考にして測定することができる。   The average particle length of the metal composite ultrafine particles of the present invention is 1 to 200 nm. This is a numerical value which usually means a general size as a metal composite ultrafine particle. Preferably it is 2-100 nm, Most preferably, it is 3-50 nm. The average particle long diameter of the metal composite ultrafine particles can be measured with reference to a scale bar as the long diameter of particles per fixed area taken with a transmission electron microscope as described above.

また、上記で得られる金属複合超微粒子は、例えば、熱重量分析(TG)測定および赤外吸収分析(IR)測定を行うことにより同定することができる。   Moreover, the metal composite ultrafine particles obtained above can be identified by performing, for example, thermogravimetric analysis (TG) measurement and infrared absorption analysis (IR) measurement.

本発明で製造された金属複合超微粒子は、反応性が高く、そのため、これを用いて焼成する場合の焼成温度が低く、しかも、均一で良好な金属面を得ることができる。   The metal composite ultrafine particles produced in the present invention have high reactivity, and therefore, the firing temperature when firing using this is low, and a uniform and good metal surface can be obtained.

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えな
い限り以下の実施例に限定されるものではない。
実施例中の「テフロン」は登録商標である。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
“Teflon” in the examples is a registered trademark.

〔実施例1〕
加熱装置、還流凝縮器、および攪拌径25mmのテフロン3枚翼からなる撹拌翼を備えた1リットル反応器に、まず、60℃に加温し溶融した1−テトラデカノール(和光純薬社製)(融点38℃)600gを供給し、つぎに、紛状炭酸銀(鶯色)(日進化学社製)300gを添加した。
[Example 1]
In a 1 liter reactor equipped with a heating device, a reflux condenser, and a stirring blade composed of three Teflon blades with a stirring diameter of 25 mm, first, 1-tetradecanol (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was heated to 60 ° C. and melted. ) (Melting point: 38 ° C.) (600 g) was added, and then powdered silver carbonate (dark blue) (manufactured by Nisshin Chemical Co., Ltd.) (300 g) was added.

上記内容物を60℃で40分間、800rpmにて撹拌し、次いで、内容物を加温し、11分かけて140℃に昇温し、同温度で180分保持して反応を継続した。なお、上記反応の進行に伴い、反応後期は還流状態となった。この時、d(液面の直径)は100mmであり、Δt(攪拌時の液面の最も低い点と最も高い点の差)は8mmであった。したがって、上記式(1)におけるΔt/Dは0.16となり、上記式(1)を満たす結果であった。
上記の前段工程において、混合物の色調は茶褐色に変化し、また、後段反応工程においては、青紫色に変化した。
The above contents were stirred at 60 ° C. for 40 minutes at 800 rpm, then the contents were heated, heated to 140 ° C. over 11 minutes, and kept at the same temperature for 180 minutes to continue the reaction. In addition, with the progress of the above reaction, the reaction was in a reflux state in the later stage. At this time, d (diameter of the liquid level) was 100 mm, and Δt (difference between the lowest point and the highest point of the liquid level during stirring) was 8 mm. Therefore, Δt / D in the above formula (1) was 0.16, which was a result satisfying the above formula (1).
In the preceding step, the color tone of the mixture changed to brown, and in the latter reaction step, it changed to blue-violet.

その後、内温を80℃以下に冷却し、これにエタノール50mlを徐々に添加し(撹拌条件:500rpm)、さらに、冷却を継続し、内温を50℃以下とし、3リットルビーカーに移液した。1リットル反応器もエタノールで洗浄し、その洗浄液も3リットルビーカーに加えた。   Thereafter, the internal temperature was cooled to 80 ° C. or lower, and 50 ml of ethanol was gradually added thereto (stirring condition: 500 rpm). Further cooling was continued, the internal temperature was reduced to 50 ° C. or lower, and the solution was transferred to a 3 liter beaker. . The 1 liter reactor was also washed with ethanol and the wash was added to a 3 liter beaker.

洗浄処理は、分離された金属複合超微粒子に対してエタノール1リットルを加え、ガラス棒で撹拌した後、25℃条件下にて静置した。6時間程静置すると、反応混合物は、黄色透明な上澄み液と濃灰色の沈降部に分離した。つぎに、デカンテーションにて上澄み液を可能な限り排出した後、新たにエタノール1リットルをビーカーに加え、ガラス棒で良く撹拌した後、静置した。3時間程静置すると、ほぼ無色透明な上澄み液と、やや青みがかった濃灰色の沈降部に分離した。つぎに、デカンテーションにて上澄み液を可能な限り排出した。   In the washing treatment, 1 liter of ethanol was added to the separated metal composite ultrafine particles, and the mixture was stirred with a glass rod and allowed to stand at 25 ° C. After standing for about 6 hours, the reaction mixture was separated into a yellow transparent supernatant and a dark gray sediment. Next, after draining as much of the supernatant as possible by decantation, 1 liter of ethanol was newly added to the beaker, and after stirring well with a glass rod, it was allowed to stand. After standing for about 3 hours, it was separated into an almost colorless and transparent supernatant and a slightly grayish, dark gray sediment. Next, the supernatant liquid was discharged as much as possible by decantation.

次いで、上記上澄み液を取り除いた残分である濃灰色の沈降部分(固形分)を、新たなエタノールを用いて、準備した桐山ロートに移し、吸引濾過を行った。なお、この桐山ロートによる吸引濾過により、充分に濾過が進むと、ロート上に残った固体(青色のケーキ)に亀裂が生じた。   Subsequently, the dark gray sedimentation part (solid content) which is the residue which remove | eliminated the said supernatant liquid was moved to the prepared Kiriyama funnel using fresh ethanol, and suction filtration was performed. In addition, when the filtration progressed sufficiently by suction filtration using the Kiriyama funnel, a solid (blue cake) remaining on the funnel was cracked.

上記亀裂が生じた固体(青色のケーキ)が収縮し、スパチラを用いて割れるようになるまで乾燥し(約24時間)、さらに、ガラス棒にて粉砕できる程度になるまで乾燥を行った(約48時間)後、得られたケーキを粉砕し、粉末状とした。   The cracked solid (blue cake) was shrunk and dried with a spatula until it cracked (about 24 hours), and further dried until it could be crushed with a glass rod (about 48 hours), the obtained cake was pulverized into powder.

<同定>
上記乾燥し粉砕することにより得られた金属複合超微粒子粉末に関して、下記の装置を用いて熱重量分析(TG)測定および赤外吸収分析(IR)測定およびを行った。これら測定の結果、得られた金属複合超微粒子は、上記炭酸銀が反応分解して生じた銀を中心とした周囲に上記1−テトラデカノール由来の有機残基(主にC1429COO−とC1327COO−)により被覆された金属複合超微粒子であることが確認された。なお、未反応炭酸銀由来のピークは検出されなかった。
真円度および平均粒子長径は透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した画像を元に測定した。対象となる粒子は211個であり、真円度の平均値は1.25であり、標準偏差は0.37であった。平均粒子長径は9.7nmであり、標準偏差は2.65であった。
<Identification>
With respect to the metal composite ultrafine particle powder obtained by drying and pulverization, thermogravimetric analysis (TG) measurement and infrared absorption analysis (IR) measurement were performed using the following apparatus. As a result of these measurements, the obtained metal composite ultrafine particles had an organic residue (mainly C 14 H 29 COO derived from 1-tetradecanol) around the silver produced by the reaction decomposition of the silver carbonate. - and it was confirmed that the coated metal composite ultrafine particles by C 13 H 27 COO-). A peak derived from unreacted silver carbonate was not detected.
Roundness and average particle length were measured based on images taken with a transmission electron microscope (TEM). The number of target particles was 211, the average value of roundness was 1.25, and the standard deviation was 0.37. The average particle major axis was 9.7 nm and the standard deviation was 2.65.

《熱重量分析(TG)測定》
測定機器:Perkin Elmer社製、「Thermal Analysis TG−7」
《赤外吸収分析(IR)測定》
測定機器:Nicolet社製、「Avatar360」
《透過型電子顕微鏡(TEM)撮影》
測定機器:日立製作所社製、「透過型電子顕微鏡 H−7100FA型」
加速電圧:100kv
測定試料:金属複合超微粒子とシクロヘキサン溶媒を用いて0.1重量%溶液を作成した
測定条件:撮影直前に超音波にて6分間浸透し、TEM用試料台を用いた。独立して輪郭が確認できる粒子のみを対象とした
倍率:773000倍
真円度および平均粒子長径の測定:システム イン フロンティア社製 画像解析ソフト“Region Adviser”
<< Thermogravimetric analysis (TG) measurement >>
Measuring device: “Thermal Analysis TG-7” manufactured by Perkin Elmer
<< Infrared absorption analysis (IR) measurement >>
Measuring instrument: “Avatar 360” manufactured by Nicolet
<< Transmission electron microscope (TEM) photography >>
Measuring equipment: “Transmission electron microscope H-7100FA type” manufactured by Hitachi, Ltd.
Acceleration voltage: 100 kv
Measurement sample: 0.1 wt% solution prepared using metal composite ultrafine particles and cyclohexane solvent Measurement conditions: Immediately before imaging, the sample was permeated with ultrasonic waves for 6 minutes, and a TEM sample stage was used. Magnification for only particles whose contours can be confirmed independently: 773,000 times Measurement of roundness and average particle length: Image analysis software “Region Advisor” manufactured by System in Frontier

<反応性評価>
予め150℃に加温したジプロピレングリコ−ルジベンゾエート95gに12−ヒドロキシステアリン酸5gを溶解させた後、室温に冷やすことによりゲル状のペーストを得た。かかるペースト50gに得られた金属複合超微粒子を50g混合し、3本ロールにて均一にしたものを、200℃に加温したホットスターラー上で加温したガラス基板上に直径20mm程度になるよう塗布し、白色変化するまでの時間を測定すると共に、生成した膜の10mm間の電気抵抗をテスターで測定した。
その結果、白色変化するまでに30分かかり、膜の抵抗は0.5Ωであった。
<Reactivity evaluation>
A gel-like paste was obtained by dissolving 5 g of 12-hydroxystearic acid in 95 g of dipropylene glycol dibenzoate previously heated to 150 ° C. and then cooling to room temperature. A mixture of 50 g of the obtained metal composite ultrafine particles in 50 g of the paste and made uniform by three rolls is about 20 mm in diameter on a glass substrate heated on a hot stirrer heated to 200 ° C. It was applied and the time until the white color changed was measured, and the electrical resistance between 10 mm of the formed film was measured with a tester.
As a result, it took 30 minutes to turn white, and the resistance of the film was 0.5Ω.

〔実施例2〕
以下の事項以外は、実施例1と同様にして行なった。
まず、1−テトラデカノールに代えて1−ドデカノールを用いた。1−ドデカノール(キシダ化学社製)(融点24℃)を準備し、これを50℃にて5時間加温し溶融した。つぎに、実施例1と同様の加熱装置、還流凝縮器及び撹拌翼を備えた1リットル反応器に、上記溶融した。1−ドデカノール500gを供給し、これに、粉状炭酸銀(鶯色)(日進化学社製)300gを添加した。
[Example 2]
The procedure was the same as in Example 1 except for the following items.
First, 1-dodecanol was used instead of 1-tetradecanol. 1-Dodecanol (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) (melting point: 24 ° C.) was prepared, and this was heated at 50 ° C. for 5 hours to melt. Next, the above-mentioned melting was carried out in a 1 liter reactor equipped with the same heating apparatus, reflux condenser and stirring blade as in Example 1. 500 g of 1-dodecanol was supplied, and 300 g of powdered silver carbonate (dark blue) (manufactured by Nisshin Chemical Co., Ltd.) was added thereto.

実施例1と同様に、上記内容物を60℃で40分間、800rpmの撹拌をし、次いで、内容物を加温し、15分かけて160℃に昇温し、同温度で120分保持して反応を継続した。なお、上記反応の進行に伴い、反応後期は還流状態となった。この時d値は110mmとなり、Δtは8mmであった。したがって、上記式(1)におけるΔt/Dは0.14となり、上記式(1)を満たす結果であった。
その後は、実施例1と同様の操作を行い、金属複合超微粒子の粉末を得た。
As in Example 1, the contents were stirred at 60 ° C. for 40 minutes at 800 rpm, then the contents were heated, heated to 160 ° C. over 15 minutes, and held at that temperature for 120 minutes. The reaction was continued. In addition, with the progress of the above reaction, the reaction was in a reflux state in the later stage. At this time, the d value was 110 mm, and Δt was 8 mm. Therefore, Δt / D in the above formula (1) was 0.14, which was a result satisfying the above formula (1).
Thereafter, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a metal composite ultrafine particle powder.

得られた金属複合超微粒子粉末に関して、実施例1と同様にして熱重量分析(TG)測定および赤外吸収分析(IR)測定を行った結果、上記炭酸銀が反応分解して生じた銀を中心とした周囲に上記。1−ドデカノール由来の有機残基(主にC1225COO−とC1123COO−)により被覆された金属複合超微粒子であることが確認された。なお、未反応炭酸銀由来のピークは検出されなかった。 The obtained metal composite ultrafine particle powder was subjected to thermogravimetric analysis (TG) measurement and infrared absorption analysis (IR) measurement in the same manner as in Example 1. As a result, the silver produced by reaction decomposition of the silver carbonate was obtained. Above around the center. It was confirmed to be a metal composite ultrafine particle coated with an organic residue derived from 1-dodecanol (mainly C 12 H 25 COO— and C 11 H 23 COO—). A peak derived from unreacted silver carbonate was not detected.

真円度および平均粒子長径は透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した画像を元に測定した。対象となる粒子は173個であり、真円度の平均値は1.25であり、標準偏差は0.23であった。平均粒子長径は10.8nmであり、標準偏差は3.06であった。   Roundness and average particle length were measured based on images taken with a transmission electron microscope (TEM). The target particles were 173, the average roundness was 1.25, and the standard deviation was 0.23. The average particle major axis was 10.8 nm and the standard deviation was 3.06.

反応性評価の結果、白色変化するまでに25分かかり、膜の抵抗は0.4Ωであった。   As a result of the reactivity evaluation, it took 25 minutes to change to white, and the resistance of the film was 0.4Ω.

〔実施例3〕
実施例1において、1−テトラデカノールと炭酸銀との反応の際に、ダマ溶解撹拌翼(中央理化工業製:簡易型NCR100−CB5−D)を用いて撹拌を行った。
Example 3
In Example 1, in the reaction of 1-tetradecanol and silver carbonate, stirring was performed using a dama dissolving stirring blade (manufactured by Chuo Rika Kogyo Co., Ltd .: simplified NCR100-CB5-D).

実施例1と同様に、上記内容物を60℃で40分間、300rpmの撹拌をし、次いで、内容物を加温し、30分かけて200℃に昇温し、同温度で15分保持して反応を継続した。なお、上記反応の進行に伴い、反応後期は還流状態となった。 この時d値は100mmとなり、Δtは25mmであった。上記式(1)におけるΔt/Dは0.5となり、上記式(1)満たす結果となった。
それ以外は、実施例1と同様にして、サンプルである固体物を製造した。得られたサンプルについて、実施例1と同様にして同定、真円度と平均粒子長径を測定した。
As in Example 1, the contents were stirred at 60 ° C. for 40 minutes at 300 rpm, then the contents were heated, heated to 200 ° C. over 30 minutes, and held at that temperature for 15 minutes. The reaction was continued. In addition, with the progress of the above reaction, the reaction was in a reflux state in the later stage. At this time, the d value was 100 mm, and Δt was 25 mm. Δt / D in the above formula (1) is 0.5, which satisfies the above formula (1).
Other than that was carried out similarly to Example 1, and manufactured the solid substance which is a sample. About the obtained sample, it carried out similarly to Example 1, and measured the roundness and average particle length.

得られた金属複合超微粒子粉末に関して、実施例1と同様にして熱重量分析(TG)測定および赤外吸収分析(IR)測定を行った結果、得られた金属複合超微粒子は、上記炭酸銀が反応分解して生じた銀を中心とした周囲に上記1−テトラデカノール由来の有機残基(主にC1429COO−とC1327COO−)により被覆された金属複合超微粒子であることが確認された。なお、未反応炭酸銀由来のピークは検出されなかった。 The obtained metal composite ultrafine particle powder was subjected to thermogravimetric analysis (TG) measurement and infrared absorption analysis (IR) measurement in the same manner as in Example 1. As a result, the obtained metal composite ultrafine particle was obtained from the above silver carbonate. metal composite ultrafine particles but coated with organic residues from the 1-tetradecanol around around the silver produced by the reaction decomposition (mainly C 14 H 29 COO- and C 13 H 27 COO-) It was confirmed that. A peak derived from unreacted silver carbonate was not detected.

真円度および平均粒子長径は透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した画像を元に測定した。対象となる粒子は273個であり、真円度の平均値は1.16であり、標準偏差は0.16であった。平均粒子長径は8.1nmであり、標準偏差は2.30であった   Roundness and average particle length were measured based on images taken with a transmission electron microscope (TEM). The target particles were 273, the average roundness was 1.16, and the standard deviation was 0.16. The average particle length was 8.1 nm and the standard deviation was 2.30.

反応性評価の結果、白色変化するまでに30分かかり、膜の抵抗は0.5Ωであった。   As a result of the reactivity evaluation, it took 30 minutes for the color to change to white, and the resistance of the film was 0.5Ω.

〔比較例1〕
実施例1において、1−テトラデカノールと炭酸銀との反応の際に、ダマ溶解撹拌翼(中央理化工業製:簡易型NCR100−CB5−D)を用いて撹拌を行った。
[Comparative Example 1]
In Example 1, in the reaction of 1-tetradecanol and silver carbonate, stirring was performed using a dama dissolving stirring blade (manufactured by Chuo Rika Kogyo Co., Ltd .: simplified NCR100-CB5-D).

実施例1と同様に、上記内容物を60℃で40分間、500rpmの撹拌をし、次いで、内容物を加温し、15分かけて160℃に昇温し、同温度で120分保持して反応を継続した。なお、上記反応の進行に伴い、反応後期は還流状態となった。 この時d値は95mmとなり、Δtは40mmであった。したがって、上記式(1)におけるΔt/Dは0.84となり、上記式(1)を満たさなかった。
それ以外は、実施例1と同様にして、サンプルである固体物を製造した。得られたサンプルについて、実施例1と同様にして同定、真円度と平均粒子長径を測定した。
As in Example 1, the contents were stirred at 60 ° C. for 40 minutes at 500 rpm, then the contents were heated, heated to 160 ° C. over 15 minutes, and held at that temperature for 120 minutes. The reaction was continued. In addition, with the progress of the above reaction, the reaction was in a reflux state in the later stage. At this time, the d value was 95 mm, and Δt was 40 mm. Therefore, Δt / D in the above formula (1) was 0.84, which did not satisfy the above formula (1).
Other than that was carried out similarly to Example 1, and manufactured the solid substance which is a sample. About the obtained sample, it carried out similarly to Example 1, and measured the roundness and average particle length.

得られた金属複合超微粒子粉末に関して、実施例1と同様にして熱重量分析(TG)測定および赤外吸収分析(IR)測定を行った結果、得られた金属複合超微粒子は、上記炭酸銀が反応分解して生じた銀を中心とした周囲に上記1−テトラデカノール由来の有機残基(主にC1429COO−とC1327COO−)により被覆された金属複合超微粒子であることが確認された。なお、未反応炭酸銀由来のピークは検出されなかった。 The obtained metal composite ultrafine particle powder was subjected to thermogravimetric analysis (TG) measurement and infrared absorption analysis (IR) measurement in the same manner as in Example 1. As a result, the obtained metal composite ultrafine particle was obtained from the above silver carbonate. metal composite ultrafine particles but coated with organic residues from the 1-tetradecanol around around the silver produced by the reaction decomposition (mainly C 14 H 29 COO- and C 13 H 27 COO-) It was confirmed that. A peak derived from unreacted silver carbonate was not detected.

真円度および平均粒子長径は透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した画像を元に測定した。対象となる粒子は570個であり、真円度の平均値は1.07であり、標準偏差は0.08であった。平均粒子長径は5.8nmであり、標準偏差は0.74であった。   Roundness and average particle length were measured based on images taken with a transmission electron microscope (TEM). The number of target particles was 570, the average roundness was 1.07, and the standard deviation was 0.08. The average particle major axis was 5.8 nm, and the standard deviation was 0.74.

反応性評価の結果、白色変化するまでに40分かかり、膜の抵抗は0.7Ωであった。   As a result of the reactivity evaluation, it took 40 minutes for the color to change to white, and the resistance of the film was 0.7Ω.

実施例および比較例の結果を表1に示す。

Figure 2014148750
The results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.
Figure 2014148750

以上の結果より、式(1)を満たす条件にて攪拌し、20〜120℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程、120〜300℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程を採用した実施例1および2では、多面体等の表面積が小さくいびつな本発明の金属複合超微粒子が得られた。かかる微粒子を皮膜とした場合、抵抗値が0.5Ωや0.4Ωと低く、導電性が優れていたことから、反応性に優れることがわかる。   Based on the above results, a step of stirring under conditions satisfying the formula (1), a step of stirring at a temperature of 20 to 120 ° C. for at least 5 minutes, a step of stirring at a temperature of 120 to 300 ° C. for at least 5 minutes was adopted. In Examples 1 and 2, metal composite ultrafine particles of the present invention having a small surface area such as a polyhedron were obtained. When such a fine particle is used as a film, the resistance value is as low as 0.5Ω or 0.4Ω, and the conductivity is excellent.

これに対し、式(1)を満たさない条件にて、20〜120℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程、120〜300℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程を採用した比較例1では、透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した画像における真円度がより1に近く、真球形に近い粒子が得られた。かかる微粒子を皮膜とした場合、抵抗値が0.7Ωと高く、導電性が低いことから、反応性に改善の余地が残ることがわかる。   On the other hand, the comparative example 1 which employ | adopted the process stirred at least for 5 minutes at the temperature of 20-120 degreeC and the process stirred for at least 5 minutes at the temperature of 20-120 degreeC on the conditions which do not satisfy | fill Formula (1). Then, the roundness in the image image | photographed with the transmission electron microscope (TEM) was closer to 1, and the particle | grains close | similar to a perfect sphere were obtained. When such fine particles are used as a film, the resistance value is as high as 0.7Ω and the conductivity is low, so that it is clear that there is room for improvement in reactivity.

なお、無機金属塩の代表例として炭酸銀を用いているが、反応性の低い金属である銀で本願特有の効果が確認できたため、他の無機金属塩においても同様の効果が得られるものである。   Although silver carbonate is used as a representative example of the inorganic metal salt, an effect peculiar to the present application was confirmed with silver, which is a metal having low reactivity, and the same effect can be obtained with other inorganic metal salts. is there.

本発明の金属複合超微粒子は、反応性に優れるため、焼成する場合の焼成温度を低くすることができる。そして、例えば、半導体装置等の電子部品の微細配線等の形成材料や、半導体装置等の電子部品の電極間を電気的に接合する際に使用される導通材料等に有用である。   Since the metal composite ultrafine particles of the present invention are excellent in reactivity, the firing temperature in firing can be lowered. For example, it is useful as a forming material for fine wiring of an electronic component such as a semiconductor device or a conductive material used when electrically connecting electrodes of an electronic component such as a semiconductor device.

1:反応器
2:液面
1: Reactor 2: Liquid level

Claims (3)

透過型電子顕微鏡で撮影した粒子における真円度の平均値が、1.1以上であり、平均粒子長径が1〜200nmであることを特徴とする金属複合超微粒子。 Metal composite ultrafine particles characterized in that the average roundness of particles photographed with a transmission electron microscope is 1.1 or more and the average particle major axis is 1 to 200 nm. 金属複合超微粒子の金属種が、金、銀、銅である請求項1記載の金属複合超微粒子。 The metal composite ultrafine particle according to claim 1, wherein the metal species of the metal composite ultrafine particle is gold, silver, or copper. 無機金属塩と高級アルコールを加熱攪拌して無機金属塩と高級アルコールを反応させることによる金属複合超微粒子の製造方法において、20〜120℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程と、120℃〜300℃の温度にて少なくとも5分攪拌する工程、
とを含み、かかる攪拌工程が、下記式(1)で表される条件を満たすことを特徴とする金属複合超微粒子の製造方法。
0.05 ≦ Δt/D ≦ 0.8 …(1)
[上記式(1)において、D=d/2であり、dは攪拌時の液面に発生する渦の直径を表し、Δtは攪拌時の液面に発生する渦の最も低い点と最も高い点の差を表す。]
In the method for producing metal composite ultrafine particles by reacting an inorganic metal salt and a higher alcohol by heating and stirring the inorganic metal salt and the higher alcohol, a step of stirring at a temperature of 20 to 120 ° C. for at least 5 minutes; Stirring for at least 5 minutes at a temperature of 300 ° C.
And the stirring step satisfies the condition represented by the following formula (1).
0.05 ≦ Δt / D ≦ 0.8 (1)
[In the above formula (1), D = d / 2, d represents the diameter of the vortex generated on the liquid surface during stirring, and Δt is the lowest and highest point of the vortex generated on the liquid surface during stirring. Represents the difference between points. ]
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