JP2017057488A - ナノ銀粒子製造方法及びナノ銀粒子 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、比較的低温でナノ銀粒子の有機被覆が分解可能であり、溶媒に容易に分散するナノ銀粒子を提供することである。
【解決手段】
本発明は、アルコールに炭酸銀と脂肪酸を分散及び／又は溶解させた分散液を加熱して反応させるナノ銀粒子製造方法であり、前記炭酸銀のモル数をＭｓ、前記脂肪酸のモル数をＭｆとしたとき、Ｍｆ／Ｍｓが２．５以上であるナノ銀粒子製造方法と、このナノ銀粒子製造方法によって製造されたナノ銀粒子であり、前記ナノ銀粒子の質量比が１０ｗｔ％となるようシクロヘキサン溶媒に投入して分散液を作製したとき、前記分散液における上澄みのナノ銀粒子濃度が５ｗｔ％以上となるナノ銀粒子である。
【選択図】図１
【解決手段】
本発明は、アルコールに炭酸銀と脂肪酸を分散及び／又は溶解させた分散液を加熱して反応させるナノ銀粒子製造方法であり、前記炭酸銀のモル数をＭｓ、前記脂肪酸のモル数をＭｆとしたとき、Ｍｆ／Ｍｓが２．５以上であるナノ銀粒子製造方法と、このナノ銀粒子製造方法によって製造されたナノ銀粒子であり、前記ナノ銀粒子の質量比が１０ｗｔ％となるようシクロヘキサン溶媒に投入して分散液を作製したとき、前記分散液における上澄みのナノ銀粒子濃度が５ｗｔ％以上となるナノ銀粒子である。
【選択図】図１
Description
本発明は、溶媒中で炭酸銀を反応させてナノ銀粒子を製造するナノ銀粒子製造方法及びナノ銀粒子に関する。
ナノ銀粒子は比較的低温で焼結させることが可能であり、優れた電気的特性を有することから、電子材料として種々の製法が開発されている。特許文献１（国際公開第ＷＯ０１／７０４３５号公報）及び特許文献２（国際公開第ＷＯ２００９／０９０８４６号公報）には、アルコールと炭酸銀を加熱反応させ、有機被覆層が形成された複合銀ナノ粒子を製造することが記載されている。ここで、アルコールは炭酸銀の分散媒としてだけでなく、還元剤としても機能している。また、特許文献１の実施例２には、飽和脂肪酸であるミリスチン酸と炭酸銀を加熱反応させ、被覆銀超微粒子を生成することが記載されている。
以下、本願明細書では、銀核が有機物によって被覆（有機被覆）されたナノスケールの粒子を、単に「ナノ銀粒子」と称する。
ナノ銀粒子を粉末として取り扱う場合、ナノサイズであることから環境中に拡散することを完全に防止することは困難である。よって、ナノ銀粒子を溶媒中に分散させて取り扱うことが求められていた。溶媒としては、シクロヘキサンやトルエンといった比較的反応性の低い溶媒が適している。しかしながら、特許文献１及び２に記載されるように、アルコールと炭酸銀を反応させてナノ銀粒子を生成しても、十分な量のナノ銀粒子をシクロヘキサン等の溶媒中に分散せることが困難であった。
また、飽和脂肪酸は、アルコールに比べて反応性が弱いため、特許文献１の実施例２に記載されるように、２３０℃以上の高温で反応を行う必要があっため、ナノ銀粒子の有機被覆を分解する温度が高温化するといった問題を有していた。
また、飽和脂肪酸は、アルコールに比べて反応性が弱いため、特許文献１の実施例２に記載されるように、２３０℃以上の高温で反応を行う必要があっため、ナノ銀粒子の有機被覆を分解する温度が高温化するといった問題を有していた。
よって、本発明の目的は、比較的低温でナノ銀粒子の有機被覆が分解可能であり、溶媒に容易に分散するナノ銀粒子を提供することである。
本発明は、上記課題を解決するために完成されたものであり、アルコールに炭酸銀と脂肪酸を分散及び／又は溶解させた分散液を加熱して反応させるナノ銀粒子製造方法であり、前記炭酸銀のモル数をＭｓ、前記脂肪酸のモル数をＭｆとしたとき、Ｍｆ／Ｍｓが２．５以上であるナノ銀粒子製造方法とその製法により製造されたナノ銀粒子であり、前記脂肪酸としてはドデカン酸が好適である。
本発明の第１の形態によれば、溶媒に効率的に分散するナノ銀粒子を製造することができる。更に、アルコール溶媒中で反応させることから、アルコールが炭酸銀の還元剤として機能し、カルボン酸が有機被覆の出発材料となるナノ銀粒子を比較的低温で製造することができる。
更に、シクロヘキサン溶媒に質量比が１０ｗｔ％となるようにナノ銀粒子を投入したとき、分散液中の濃度が５ｗｔ％以上であるから、反応後に単分散性が高く、凝集の少ないナノ銀粒子を効率的に回収することができる。
図１は、本発明に係るナノ銀粒子製造方法の一例を示す工程図である。反応容器にアルコールを充填し（Ｓ１）、脂肪酸と炭酸銀を反応容器に投入し（Ｓ２）、 撹拌しながら加熱して反応を実施し（Ｓ３）、反応生成物を冷却して回収する（Ｓ４）。
Ｓ１において投入されるアルコールは、炭酸銀の還元作用を有し、主として一価アルコールを用いることが好ましい。また、炭素数が６以上のアルコールを用いることが好ましく、炭素数が１０以上のアルコールを用いることがより好ましい。Ｓ２において、アルコールを加熱して脂肪酸と炭酸銀のいずれかを先に投入しても良く、脂肪酸を投入して反応温度近傍まで加熱した後、炭酸銀を投入することがより好ましい。脂肪酸としては、炭素数が６以上の飽和脂肪酸を用いることが好ましく、ドデカン酸を用いることがより好ましい。脂肪酸にドデカン酸を用いる場合、アルコールとしてデカノール及び／又はドデカノールを用いることが好ましい。
Ｓ３において設定される加熱の目標温度は１００℃〜２００℃の範囲に設定されることが好ましく、１５０℃〜２００℃の範囲に設定されることがより好ましい。加熱反応は、アルコールと脂肪酸の種類に依存し、１５０℃以上で炭酸銀の還元反応を開始するアルコールと脂肪酸を選択することが好ましい。投入する炭酸銀のモル数をＭｓ、脂肪酸のモル数をＭｆとしたとき、Ｍｆ／Ｍｓが２．５以上であるとき、シクロヘキサン等の分散媒に効率的に分散するナノ銀粒子を生成することができ、Ｍｆ／Ｍｓが３以上であることがより好ましい。Ｍｆ／Ｍｓを２．５まで低下させることにより反応温度を低下させることが可能である。
Ｓ４における反応液の冷却は、反応が停止するまで冷却可能であれば種々の方法を用いることができ、反応容器の水冷または反応液を冷却された溶媒中に投入して急冷しても良い。反応液は、ろ過乾燥することにより回収することができる。さらに、ろ過においてイソプロピルアルコールにより洗浄して残留するアルコールや脂肪酸を除去することが好ましい。
実施例１のナノ銀粒子は、ドデカノール９ｍｏｌを加熱し、ドデカン酸１ｍｏｌを投入して溶解させ、１６０℃で炭酸銀０．３３ｍｏｌを投入し、撹拌しながら２０分間加熱反応させて生成されている。よって、モル比Ｍｆ／Ｍｓは、３．０３である。加熱反応の終了時、反応液は、０℃以下のイソプロピルアルコールに投入することにより急冷され、反応を停止させている。また、ろ過乾燥によりナノ銀粒子を回収しており、ろ過時に６０℃程度に加熱されたイソプロピルアルコールにより洗浄を行っている。
実施例２のナノ銀粒子は、ドデカノール６．７６ｍｏｌ、ドデカン酸０．７５ｍｏｌ、炭酸銀０．２４ｍｏｌを原料として生成され、炭酸銀は１７０℃で投入されている。すなわち、モル比Ｍｆ／Ｍｓは３．１３に設定されている。それら以外は、実施例１と同一の条件で生成されている。
＜比較例１〜４＞
比較例１〜４は、表１に示すモル比Ｍｆ／Ｍｓでドデカン酸と炭酸銀が投入されており、炭酸銀の投入温度は１５５℃である。
＜比較例１〜４＞
比較例１〜４は、表１に示すモル比Ｍｆ／Ｍｓでドデカン酸と炭酸銀が投入されており、炭酸銀の投入温度は１５５℃である。
表１には、上記の比較例１〜４、実施例１、２のナノ銀粒子粉末を１０ｗｔ％の仕込み濃度でシクロヘキサン中に投入して３０秒間撹拌し、５時間静置したたとき、沈殿せずに上澄みに分散するナノ銀粒子の濃度を乾燥重量から測定した結果を記載している。また、熱分析装置により測定されたナノ銀粒子の有機被覆量も記載している。
表１に示した結果から、モル比Ｍｆ／Ｍｓが３以上では上澄み濃度が５ｗｔ％以上となることわかる。また、比較例４と実施例２を比較すると有機被覆量は同程度であるが、上澄み濃度が大きく異なっており、モル比Ｍｆ／Ｍｓが３以上となることにより、有機被覆の質的な変化が生じていることが推量される。すなわち、モル比Ｍｆ／Ｍｓを３以上に設定することにより、より分散性の高いナノ銀粒子を製造できることがわかる。モル比Ｍｆ／Ｍｓは、反応温度を調整して２．５まで低下させても良く、分散性の良いナノ銀粒子を生成することが可能である。
Claims (3)
- アルコールに炭酸銀と脂肪酸を分散及び／又は溶解させた分散液を加熱して反応させるナノ銀粒子製造方法であり、
前記炭酸銀のモル数をＭｓ、前記脂肪酸のモル数をＭｆとしたとき、Ｍｆ／Ｍｓが２．５以上であることを特徴とするナノ銀粒子製造方法。 - 前記アルコールの炭素数が６以上であり、前記脂肪酸がドデカン酸である請求項１に記載のナノ銀粒子製造方法。
- 請求項１又は２に記載のナノ銀粒子製造方法によって製造されたナノ銀粒子であり、前記ナノ銀粒子の質量比が１０ｗｔ％となるようシクロヘキサン溶媒に投入して分散液を作製したとき、前記分散液における上澄みのナノ銀粒子濃度が５ｗｔ％以上であることを特徴とするナノ銀粒子。
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| JP6713120B1 (ja) * | 2019-12-27 | 2020-06-24 | 小松 晃雄 | 銅焼結基板ナノ銀含浸型接合シート、製法及び接合方法 |
| CN114131035A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 一种银粉的制备方法及银粉 |
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| JP2012046779A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Toyota Central R&D Labs Inc | 表面被覆金属ナノ粒子、その製造方法、およびそれを含む金属ナノ粒子ペースト |
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