JP2014507562A - ナノワイヤの調製方法、組成物および物品 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の還元性金属イオンとは原子番号が異なる、少なくとも1つの第2の金属または金属イオン、少なくとも1つの第1の保護剤、少なくとも1つの第1の溶媒、および種粒子を含む少なくとも1つの第2の組成物の存在下で、少なくとも1つの第1の還元性金属イオンを少なくとも1つの第1の金属に還元することと、を含む方法であって、
種粒子の少なくとも約75番号パーセントが多重双晶である方法。
B. 少なくとも1つの第1の還元性金属イオンが、少なくとも1つの貨幣金属イオンを含む、実施形態Aに記載の方法。
C. 少なくとも1つの第1の還元性金属イオンが、IUPACの第11族に属する、少なくとも1つのイオンを含む、実施形態Aに記載の方法。
D. 少なくとも1つの第1の還元性金属イオンが、銀の少なくとも1つのイオンを含む、実施形態Aに記載の方法。
E. 少なくとも1つの第1の化合物が、硝酸銀を含む、実施形態Aに記載の方法。
F. 少なくとも1つの第2の金属または金属イオンが、IUPACの第8族に属する少なくとも1つの元素を含む、実施形態Aに記載の方法。
G. 少なくとも1つの第2の金属または金属イオンが、鉄または鉄のイオンを含む、実施形態Aに記載の方法。
H. 少なくとも1つの第1の保護剤が、1つもしくは複数の界面活性剤、1つもしくは複数の酸、または1つもしくは複数の極性溶媒のうちの少なくとも1つを含む、実施形態Aに記載の方法。
J. 少なくとも1つの第1の保護剤が、ポリビニルピロリジノンを含む、実施形態Aに記載の方法。
K. 少なくとも1つの第1の溶媒が、少なくとも1つのポリオールを含む、実施形態Aに記載の方法。
L. 少なくとも1つの第1の溶媒が、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、1種もしくは複数種の糖、または1種もしくは複数種の炭水化物のうちの少なくとも1つを含む、実施形態Aに記載の方法。
M. 化合物が、約0.0001から約0.1の、少なくとも1つの第2の金属または金属イオンの総モル数対少なくとも1つの第1の還元性金属イオンのモル数の比を有する、実施形態Aに記載の方法。
N. 還元が、約120℃から約190℃までの1つまたは複数の温度で実施される、実施形態Aに記載の方法。
P. 第2の組成物が、少なくとも1つの貨幣金属または貨幣金属イオンを含む、実施形態Aに記載の方法。
Q. 少なくとも1つの第2の組成物が、IUPACの第11族に属する、少なくとも1つの元素を含む、実施形態Aに記載の方法。
R. 少なくとも1つの第2の組成物が、銀または銀のイオンを含む、実施形態Aに記載の方法。
S. 実施形態Aに記載の方法により形成される少なくとも1つの第1の金属生成物。
T. ナノワイヤ、ナノキューブ、ナノロッド、ナノピラミッド、またはナノチューブのうちの1つまたは複数を含む、実施形態Sに記載の生成物。
U. 少なくとも1つのナノワイヤを含む、実施形態Sに記載の生成物。
V. 実施形態Uに記載の少なくとも1つのナノワイヤを含む、少なくとも1つの物品。
W. 種粒子の形成が、
少なくとも1つの第3の金属イオンを提供することと、
前記少なくとも1つの第3の金属イオンを少なくとも1つの第2の保護剤および少なくとも1つの第2の溶媒に接触させることと、
を含む方法により行われる、実施形態Aに記載の方法。
X. 少なくとも1つの生成物幾何学パラメータを選択することと、
第1の量の少なくとも1つの第1の還元性金属イオンを含む、少なくとも1つの第1の組成物を提供することと、
第2の量の少なくとも1つの第2の金属または金属イオンを含む、少なくとも1つの第2の組成物を提供することと、
第2の量の少なくとも1つの第2の金属または金属イオンの存在下で、第1の量の少なくとも1つの第1の還元性金属の少なくとも一部を少なくとも1つの第1の金属に還元することと、を含み、
第2の量対第1の量の比率が、少なくとも1つの生成物の幾何学パラメータに基づいて特定される方法。
Y. 少なくとも1つの生成物の幾何学パラメータが、長さ、直径、容積または表面積のうちの1つまたは複数を含む、実施形態Xに記載の方法。
Z. 第2の量対第1の量の比率が、生成物の長さの関数になるように選択される、実施形態Xに記載の方法。
AA. 第2の量対第1の量の比率が、生成物の長さを生成物の直径の2乗で乗算した関数になるように選択される、実施形態Xに記載の方法。
AB. 第2の量対第1の量の比率が、生成物の容積の関数になるように選択される、実施形態Xに記載の方法。
AC. 第2の量対第1の量の比率が、生成物の表面積の2分の3乗の関数になるように選択される、実施形態Xに記載の方法。
AD. 少なくとも1つの第1の還元性金属イオンが、銀イオンを含む、実施形態Xに記載の方法。
AE. 少なくとも1つの第1の還元性金属イオンが、第1の元素を含み、かつ少なくとも1つの第2の金属または金属イオンが、第2の元素を含み、第1の元素が、第2の元素と同一である、実施形態Xに記載の方法。
AF. 実施形態Xに記載の方法に従って形成される、少なくとも1つの第1の金属生成物。
AG. 実勢形態AFに記載の少なくとも1つの第1の金属生成物を含む物品。
Silvert(P.−Y. Silvertら、J. Mater Chem,1996,6(4),573−577,Experiment 1)のプロセスと同様の方法で銀種を調製した。したがって、150mLのエチレングリコール(EG)中の12.0gのポリビニルピロリドン(PVP)(分子量55,000)溶液に、198.7mgの硝酸銀を添加した。混合物を22℃にて12分撹拌した後、温度を1℃/分の速度で115℃まで上昇させた。次に混合物を115℃で10分ないし2時間保持し、銀種溶液を得た。
500mLの反応槽に、EG 280mLおよびEG中6mM FeCl2を1.28mL装填した。100rpmで機械的に撹拌しながら、室温にてガラス製のピペットを使って、少なくとも2時間、溶液内をN2でバブリングし、溶解ガスの少なくとも一部を溶液から除去した(この操作は以下では「脱ガス」と称される)。その間に、N2を使って、EG中のPVPの溶液0.846MおよびEG中のAgNO3溶液0.282Mが脱ガスされた。60分間、継続してN2バブリングしながら、この反応混合物を145℃まで加熱し、次にこのN2バブラを凝縮器の上部にある通常のN2注入口と交換し、ブランケッティングを提供し、機械的撹拌を開始した。次に、実施例1の銀種溶液を、表Iに示す量に従って添加した後、AgNO3溶液およびPVP溶液の各々20mLを直ちに添加したが、これはデュアル注射器ポンプを使って、表Iに示すように、25〜50分をかけて、一定の速度で添加した。反応混合物を、表Iに示すように、60〜90分間、145℃に保持した後、氷浴で冷却した。得られた溶液を、実施例2について、それぞれ図3および図4に示すように、光学顕微鏡法および走査電子顕微鏡法(SEM)を使って調べた。表Iに、ナノワイヤ生成物の直径(SEMによる)および長さ(光学顕微鏡による)の要約を示す。
ナノワイヤ合成中に供給される銀の量対種溶液で供給される量の比率を、以下の等式に基づいて、標的としたナノワイヤ長から計算した。
比率=55.1μm−1・(ナノワイヤ長、μm) (1)
ナノワイヤ合成中に供給される銀の量対種溶液で供給される量の比率を、以下の等式に基づいて、標的としたナノワイヤ長および直径から計算した。
比率=4010μm−3・(ナノワイヤ長、μm)・(ナノワイヤ直径、μm)2 (2)
ナノワイヤ合成中に供給される銀の量対種溶液で供給される量の比率を、以下の等式に基づいて、標的としたナノワイヤ長および直径から計算した。
比率=472μm−2・(ナノワイヤ長、μm)・(ナノワイヤ直径、μm) (3)
Claims (9)
- 少なくとも1つの生成物の幾何学パラメータを選択することと、
第1の量の少なくとも1つの第1の還元性金属イオンを含む、少なくとも1つの第1の組成物を提供することと、
第2の量の前記少なくとも1つの第1の金属または金属イオンを含む、少なくとも1つの第2の組成物を提供することと、
前記第2の量の前記少なくとも1つの第1の金属または金属イオンの存在下で、前記第1の量の前記少なくとも1つの第1の還元性金属の少なくとも一部を少なくとも1つの第一の金属に還元することと、
を含む方法であって、
前記第2の量対前記第1の量の比率が、前記少なくとも1つの生成物の幾何学パラメータに基づいて特定される、方法。 - 前記少なくとも1つの生成物の幾何学パラメータが、生成物の長さ、生成物の直径、生成物の容積、または生成物の表面積のうちの1つまたは複数を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の量対前記第1の量の前記比率が、前記生成物の長さの関数になるように選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の量対前記第1の量の前記比率が、前記生成物の直径の関数になるように選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の量対前記第1の量の前記比率が、前記生成物の直径により乗算される前記生成物の長さの関数になるように選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の量対前記第1の量の前記比率が、前記生成物の直径の2乗により乗算される前記生成物の長さの関数になるように選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の量対前記第1の量の前記比率が、生成物の前記容積の関数になるように選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの第1の還元性金属イオンが、銀イオンを含む、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法に従って形成される前記第1の金属生成物を含む、少なくとも1つのナノワイヤ。
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