JP2015501387A - 中空金属ナノ粒子 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願の一実施状態は、中空コア;および第1金属および第2金属を含む少なくとも1つのシェルを含む中空金属ナノ粒子を提供する。
前記溶液を形成するステップは、前記界面活性剤がミセルを形成し、前記ミセルの外部に前記第1金属塩および前記第2金属塩が囲むことを含み、
前記中空金属ナノ粒子を形成するステップは、前記ミセル領域が中空に形成されることを含むものである中空金属ナノ粒子の製造方法を提供する。
または、本出願の一実現例によれば、前記シェル部は、第1金属および第2金属がグラデーションになった状態で存在してもよく、シェル部において中空コアと隣接する部分には、第1金属が50体積%以上、または70体積%以上で存在してもよく、シェル部においてナノ粒子の外部と接する表面部分には、第2金属が50体積%以上、または70体積%以上で存在してもよい。
本出願の一実現例によれば、前記アニオン性界面活性剤がミセルを形成する領域は、前記カチオン性を帯びる第1金属塩および前記アニオン性を帯びる第2金属塩が存在しなくなるので中空を形成することができる。すなわち、還元剤によって前記第1金属塩および前記第2金属塩が第1金属および第2金属を含むシェル部に形成される場合、前記ミセルをなす領域は金属を含まない中空コアとなることができる。
本出願の一実現例において、前記溶液に還元剤を添加して中空金属ナノ粒子を形成するステップも常温、具体的には4℃以上35℃以下の範囲の温度、より具体的には15℃以上28℃以下で行うことができる。本出願は常温で製造することができるため、製造方法が単純であるので工程上の利点があり、費用節減の効果が大きい。
前記非イオン性界面活性剤はセルの表面に吸着され、溶液内で形成された中空金属ナノ粒子が均一に分散できるようにする役割を果たす。そのため、中空金属粒子が塊になったり凝集したりして沈殿することを防止し、中空金属ナノ粒子が均一な大きさに形成されるようにする。
本出願の前記製造方法によって製造された前記中空金属ナノ粒子は、一般的にナノ粒子を用いることができる分野において従来のナノ粒子の代わりに用いられることができる。本出願の前記中空金属ナノ粒子は、従来のナノ粒子に比べ、大きさが非常に小さく、比表面積がより広いため、従来のナノ粒子に比べて優れた活性を示すことができる。具体的には、本出願の前記中空金属ナノ粒子は、触媒、ドラッグ・デリバリー(drug delivery)、ガスセンサなどの様々な分野に用いられることができる。前記中空金属ナノ粒子は、触媒として化粧品、殺虫剤、動物栄養剤または食品補充剤において活性物質製剤として用いられることができ、電子製品、光学用品または重合体において顔料として用いられることもできる。
第1金属塩としてK2PtCl4 0.01mmol、第2金属塩としてNiCl2 0.01mmol、界面活性剤としてセチルトリメチルアンモニウムブロミド(Cetyltrimethylammonium bromide:CTAB)0.02mmolを蒸留水20mlに添加し、溶解させて溶液を形成し、30分間攪拌した。この時、K2PtCl4とNi(NO3)2のモル比は1:1であり、この時、測定された前記CTABの濃度は水に対する臨界ミセル濃度(CMC)の約1倍であった。
第1金属塩としてNi(NO3)2 0.07mmol、第2金属塩としてK2PtCl4 0.03mmol、安定化剤としてクエン酸三ナトリウム(Trisodium Citrate)0.12mmol、界面活性剤としてナトリウムドデシルスルフェート(Sodium dodecylsulfate、SDS)1.21mmolを水26mlに添加し、溶解させて溶液を形成し、30分間攪拌した。この時、Ni(NO3)2とK2PtCl4のモル比は2:1であり、この時、測定された前記SDSの濃度は水に対する臨界ミセル濃度(CMC)の約5倍であった。
第1金属塩としてNi(NO3)2 0.03mmol、第2金属塩としてK2PtCl4 0.01mmol、安定化剤としてクエン酸三ナトリウム(Trisodium Citrate)0.1mmol、界面活性剤として30%アンモニウムラウリルスルフェート(Ammonium laurylsulfate、ALS)1mlを水26mlに添加し、溶解させて溶液を形成し、30分間攪拌した。この時、Ni(NO3)2とK2PtCl4のモル比は3:1であり、この時、測定された前記ALSの濃度は水に対する臨界ミセル濃度(CMC)の約2倍であった。
前記実施例3によって得られた中空金属ナノ粒子の平均粒径は15nmであった。
第1金属塩としてK2PtCl4 0.05mmol、第2金属塩としてNiCl2 0.05mmol、カチオン性界面活性剤としてセチルトリメチルアンモニウムブロミド(Cetyltrimethylammonium bromide:CTAB)0.56mmolを蒸留水80mlに添加し、溶解させて溶液を形成し、30分間攪拌した。この時、K2PtCl4とNi(NO3)2のモル比は1:1であり、この時、測定された前記CTABの濃度は水に対する臨界ミセル濃度(CMC)の約7倍であった。
Claims (32)
- 中空コア(core)部;および
第1金属および第2金属を含むシェル(shell)部を含み、
粒子の元素分析データにおいて、第1金属および第2金属のうち少なくともいずれか1つの原子百分率を示すメジャーピークが少なくとも2つ存在する中空金属ナノ粒子。 - 前記中空金属ナノ粒子の粒径を100%とする時、
粒径の一方の終点から0%〜30%の領域内に第1金属の原子百分率を示す少なくとも1つのメジャーピークが存在し、
粒径の他方の終点から0%〜30%の領域内に第1金属の原子百分率を示す他の少なくとも1つのメジャーピークが存在することを特徴とする、請求項1に記載の中空金属ナノ粒子。 - 前記中空金属ナノ粒子の粒径を100%とする時、
粒径の一方の終点から0%〜30%の領域内に第2金属の原子百分率を示す少なくとも1つのメジャーピークが存在し、
粒径の他方の終点から0%〜30%の領域内に第2金属の原子百分率を示す他の少なくとも1つのメジャーピークが存在することを特徴とする、請求項1に記載の中空金属ナノ粒子。 - 第1金属または第2金属の原子百分率を示すピークが粒径の全領域において複数存在することを特徴とする、請求項1に記載の中空金属ナノ粒子。
- 第1金属の原子百分率を示すメジャーピークが少なくとも2つ存在し、
第2金属の原子百分率を示すメジャーピークが少なくとも2つ存在することを特徴とする、請求項1に記載の中空金属ナノ粒子。 - 前記第1金属の原子百分率を示すメジャーピークが少なくとも2つ存在し、
前記第2金属の原子百分率を示すピークが粒径の全領域において複数存在することを特徴とする、請求項1に記載の中空金属ナノ粒子。 - 前記第2金属の原子百分率を示すメジャーピークが少なくとも2つ存在し、
第1金属の原子百分率を示すメジャーピークが少なくとも2つ存在することを特徴とする、請求項1に記載の中空金属ナノ粒子。 - 前記粒子の断面の元素分析データは、エネルギー分散型スペクトロメータ(Energy Dispersive Spectrometer:EDS)を利用して得られることを特徴とする、請求項1に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子の平均粒径は、30nm以下であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子の平均粒径は、20nm以下であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子の平均粒径は、10nm以下であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子の平均粒径は、6nm以下であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記シェル部の厚さは、5nm以下であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記シェル部の厚さは、3nm以下であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空コアの体積は、前記中空金属ナノ粒子の全体体積の50体積%以上であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子の粒径は、中空金属ナノ粒子の平均粒径の80%〜120%の範囲内であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記シェル部は、第1金属および第2金属をいずれも含むシェルを含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記シェル部の第1金属と第2金属の原子百分率比は1:5〜10:1であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記シェル部は、第1金属を含む第1シェル;および第2金属を含む第2シェルを含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記シェル部は、前記中空コア部の外側面の全体に形成されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記第1金属および第2金属は、各々独立して、周期律表上の3〜15族に属する金属、半金属(metalloid)、ランタノイド金属およびアクチノイド金属からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記第1金属および第2金属は、各々独立して、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、モリブデン(Mo)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、バナジウム(V)、タングステン(W)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、セレニウム(Se)、ニッケル(Ni)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、チタニウム(Ti)、金(Au)、セリウム(Ce)、銀(Ag)および銅(Cu)からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記第1金属は、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)および金(Au)からなる群から選択され、
前記第2金属は、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、モリブデン(Mo)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、バナジウム(V)、タングステン(W)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、セレニウム(Se)、ニッケル(Ni)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、チタニウム(Ti)、セリウム(Ce)、銀(Ag)および銅(Cu)からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。 - 前記第1金属は、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、モリブデン(Mo)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、レニウム(Re)、パラジウム(Pd)、バナジウム(V)、タングステン(W)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、セレニウム(Se)、ニッケル(Ni)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、チタニウム(Ti)、セリウム(Ce)、銀(Ag)および銅(Cu)からなる群から選択され、
前記第2金属は、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)および金(Au)からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。 - 前記中空金属ナノ粒子は、球形状であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中空金属ナノ粒子。
- 中空コア;
第1金属を含む少なくとも1つの第1シェル;および
第2金属を含む少なくとも1つの第2シェルを含む中空金属ナノ粒子。 - 中空コア;および
第1金属および第2金属を含む少なくとも1つのシェルを含む中空金属ナノ粒子。 - 前記中空金属ナノ粒子の平均粒径は、30nm以下であることを特徴とする、請求項26または27に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子の平均粒径は、20nm以下であることを特徴とする、請求項26または27に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子の平均粒径は、10nm以下であることを特徴とする、請求項26または27に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子の平均粒径は、6nm以下であることを特徴とする、請求項26または27に記載の中空金属ナノ粒子。
- 前記中空金属ナノ粒子は、中空コアの内部にアニオン性界面活性剤またはカチオン性界面活性剤を含むことを特徴とする、請求項26または27に記載の中空金属ナノ粒子。
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