JP2017043520A - ナノ粒子分散液の製造方法、ナノ粒子分散液製造装置およびフラーレン粒子分散液 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)流路内径が0.1〜1.0mmの溶液供給流路から前記溶液を前記混合流路に供給する。
(ii)前記分散用液体を、前記混合流路に、少なくとも前記溶液と前記混合流路が合流するタイミングに、流入速度が0.4〜3L/min、且つレイノルズ数が2300以上となる条件を満たすように供給する。
(iii)前記混合流路から排出される前記貧溶媒と前記良溶媒の体積比が10:1〜200:1の範囲となるように前記分散用液体および前記溶液を供給する。
[2]: 前記貧溶媒が水である[1]に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[3]: 前記ナノ粒子分散液中の前記炭素含有分子の体積平均粒子径が1〜50nmである[1]又は[2]に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[4]: 前記分散用液体は、前記貧溶媒に核粒子が分散されている[1]〜[3]のいずれかに記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[5]: 前記ナノ粒子分散液は、前記核粒子と前記炭素含有分子の複合ナノ粒子からなる分散液である[4]に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[6]: 前記溶液供給流路は、円筒管型流路である[1]〜[5]のいずれかに記載に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[7]: 前記溶液供給流路の流れ方向先端部が少なくとも前記混合流路内まで延在されている[1]〜[6]のいずれかに記載に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[8]: 前記混合流路内での前記分散用液体と前記溶液の走流方向が同一である[1]〜[7]のいずれかに記載に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[9]: 前記ナノ粒子分散液中のナノ粒子の質量パーセント濃度が、1×10−3質量%〜1.0質量%である[1]〜[8]のいずれかに記載に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[10]: 得られる分散液全質量に対する前記良溶媒の質量が1〜20質量%である[1]〜[9]のいずれかに記載に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[11]: 前記炭素含有分子は、フラーレンである[1]〜[10]のいずれかに記載に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[12]: 前記複合ナノ粒子は、pn接合型粒子である[5]に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
[13]: ナノ粒子分散液の製造装置であって、
内径が2〜5mmの混合流路と、前記混合流路内に溶液供給流路を供給する、内径が0.1〜1.0mmの溶液供給流路と、炭素含有分子を良溶媒に溶解した溶液を貯蔵する溶液貯蔵タンクと、前記炭素含有分子の貧溶媒を主成分とする分散用液体を貯蔵する分散用液体貯蔵タンクと、前記分散用液体貯蔵タンクから前記分散用液体を、流入速度が0.4〜3L/min、且つレイノルズ数が2300以上となる条件で前記混合流路に供給する分散用液体供給手段と、前記溶液を前記混合流路に供給する溶液供給手段と、
前記溶液供給流路から排出されたナノ粒子分散液を貯留するナノ粒子分散液貯蔵タンクと、を具備し、前記混合流路が排出される前記貧溶媒と前記良溶媒の体積比が10:1〜200:1の範囲となるように前記混合流路に、前記分散用液体と前記溶液を供給するナノ粒子分散液の製造装置。
[14]: 平均粒子径が1nm以上、10nm未満のフラーレンが分散されたフラーレン粒子分散液。
Re=D<υx>ρ/μ
Dは管の流路内径、<υx>は断面平均速度、ρは流体の密度、μは流体の粘度を表す。
上記式から明らかなように、流路内径が大きいほどレイノルズ数は大きくなる。このため、流路内径をmmサイズとすることにより、過渡状態または乱流を形成しやすくすることができる。また、密度や粘度の液物性もレイノルズ数に影響し、密度が大きく、粘度が小さいほどレイノルズ数は大きくなるので過渡状態または乱流を形成しやすくなる。臨界値を示すレイノルズ数は、臨界レイノルズ数(critical Reynolds number)と呼ばれる。臨界レイノルズ数は、以下のように分類できる。
Re<2300 層流
Re>3000 乱流
3000≧Re≧2300 過渡状態
炭素含有分子は、ナノ粒子分散液を得たい粒子であればよく特に限定されないが、p型半導体化合物、n型半導体化合物、顔料等が好適な例として挙げられる。溶液20中のナノ粒子の質量%濃度は良溶媒に溶解できる範囲であればよいが、粒子回収の観点から10−3質量%〜飽和濃度とすることが好ましい。より好ましくは10−2質量%以上、更に好ましくは10−1質量%以上である。また、上限のより好ましい範囲は飽和濃度の70%以下、更に好ましくは飽和濃度の50%以下である。
次に、第1実施形態とは異なる別の実施形態について説明する。第2実施形態においては、貧溶媒にナノ粒子が分散されたナノ粒子分散液を用いている点において、貧溶媒のみを用いた第1実施形態と相違する。
以下、本発明を具体的実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
実施例1に係るナノ粒子分散液の製造装置として、図6に示す装置を用いた。また、図7に、実施例に係るナノ粒子分散液製造ユニット1の正面図と側面図を示す。混合流路10の流路内径を4.0mm、溶液供給流路40の流路内径を0.42mm(流路外径は1.7mm)、分散用液体供給流路50の流路内径を0.3mm(流路外径は1.8mm)とした。混合流路10の流路長は、15cmとし、混合流路10内への溶液供給流路40の挿入長さは5cmとした。混合流路10の材質はガラス管、溶液供給流路40および分散用液体供給流路50の材質は真鍮管とした。
分散用液体、即ち貧溶媒の流入速度およびレイノルズ数の条件を表1の条件に代えて実験を行った以外の条件は実施例1と同様とした。
分散用液体、即ち貧溶媒の流入速度およびレイノルズ数の条件を表3の条件に代えて実験を行った以外の条件は実施例1と同様とした。
Claims (14)
- 炭素含有分子をその良溶媒に溶解させた溶液と、前記炭素含有分子の貧溶媒であって、且つ前記良溶媒と相溶する溶媒を主成分とする分散用液体を其々用意し、
流路内径が2〜5mmの混合流路に前記溶液および前記分散用液体を供給して、混合時に過飽和となるように、且つ以下の(i)〜(iii)の条件を満たすようにして、前記炭素含有分子のナノ粒子分散液を調製するナノ粒子分散液の製造方法。
(i)流路内径が0.1〜1.0mmの溶液供給流路から前記溶液を前記混合流路に供給する。
(ii)前記分散用液体を、前記混合流路に、少なくとも前記溶液と前記混合流路が合流するタイミングに、流入速度が0.4〜3L/min、且つレイノルズ数が2300以上となる条件を満たすように供給する。
(iii)前記混合流路から排出される前記貧溶媒と前記良溶媒の体積比が10:1〜200:1の範囲となるように前記分散用液体および前記溶液を供給する。 - 前記貧溶媒が水である請求項1に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記ナノ粒子分散液中の前記炭素含有分子の体積平均粒子径が1〜50nmである請求項1又は2に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記分散用液体は、前記貧溶媒に核粒子が分散されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記ナノ粒子分散液は、前記核粒子と前記炭素含有分子の複合ナノ粒子からなる分散液である請求項4に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記混合流路は、円筒管型流路である請求項1〜5のいずれか1項に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記溶液供給流路の流れ方向先端部が少なくとも前記混合流路内まで延在されている請求項1〜6のいずれか1項に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記混合流路内での前記分散用液体と前記溶液の走流方向が同一である請求項1〜7のいずれか1項に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記ナノ粒子分散液中のナノ粒子の質量パーセント濃度が、1×10−3質量%〜1.0質量%である請求項1〜8のいずれか1項に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 得られる分散液全質量に対する前記良溶媒の質量が1〜20質量%である請求項1〜9のいずれか1項に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記炭素含有分子は、フラーレンである請求項1〜10のいずれか1項に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- 前記複合ナノ粒子は、pn接合型粒子である請求項5に記載のナノ粒子分散液の製造方法。
- ナノ粒子分散液の製造装置であって、
内径が2〜5mmの混合流路と、
前記混合流路内に溶液供給流路を供給する、内径が0.1〜1.0mmの溶液供給流路と、
炭素含有分子を良溶媒に溶解した溶液を貯蔵する溶液貯蔵タンクと、
前記炭素含有分子の貧溶媒を主成分とする分散用液体を貯蔵する分散用液体貯蔵タンクと、
前記分散用液体貯蔵タンクから前記分散用液体を、流入速度が0.4〜3L/min、且つレイノルズ数が2300以上となる条件で前記混合流路に供給する分散用液体供給手段と、
前記溶液を前記混合流路に供給する溶液供給手段と、
前記溶液供給流路から排出されたナノ粒子分散液を貯留するナノ粒子分散液貯蔵タンクと、を具備し、
前記混合流路が排出される前記貧溶媒と前記良溶媒の体積比が10:1〜200:1の範囲となるように前記混合流路に、前記分散用液体と前記溶液を供給するナノ粒子分散液の製造装置。 - 平均粒子径が1nm以上、10nm未満のフラーレンが分散されたフラーレン粒子分散液。
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