JP2018141235A - 固溶体合金微粒子の製造方法 - Google Patents
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- DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)Cl DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Abstract
Description
項1. 2種以上の金属化合物を含有する溶液と還元剤を含有する溶液とを含む反応溶液を、加圧下に反応させることを特徴とする、2種以上の金属の固溶体合金微粒子の製造方法。
項2. 2種以上の金属化合物を含有する溶液と還元剤を含有する溶液を各々混合部に連続的または断続的に供給し、前記混合部において2種以上の金属化合物を含有する溶液と還元剤を含有する溶液とを混合してなる反応溶液を加圧下に反応させ、生成した固溶体合金微粒子を前記混合部から排出し、連続フロー方式により2種以上の金属の固溶体合金微粒子を製造することを特徴とする、項1に記載の方法。
項3. 2種以上の金属化合物の金属が、互いに合金状態図では固溶しない金属から選ばれる、項1又は2に記載の方法。
項4. 2種以上の金属化合物の金属が貴金属から選ばれる、項1又は2に記載の方法。
項5. 前記金属化合物の金属が、Pd、Ru、Rh、Ag、Os、Ir、Pt、Au、Mo、Re、W、3d金属(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)からなる群から選ばれる、項1又は2に記載の方法。
項6. 2種以上の金属化合物を含有する溶液と還元剤を含有する溶液の一方又は両方に担体を含み、固溶体合金微粒子を担体に担持させる、項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
項7. 担体がアルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、シリカ、シリカアルミナ、カルシア、マグネシア、セリアジルコニア、ランタナ、ランタナアルミナ、酸化スズ、酸化タングステン、アルミノシリケート、アルミノホスフェート、ボロシリケート、リンタングステン酸、ヒドロキシアパタイト、ハイドロタルサイト、ペロブスカイト、コージェライト、ムライト又はこれらの1種もしくは2種以上を含む複合酸化物、シリコンカーバイド、活性炭、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ及びカーボンナノホーンからなる群から選ばれる、項6に記載の方法。
項8. 還元剤がメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールからなる群から選ばれる、項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
項9. 前記還元剤の溶液が水を含む、項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
項10. 金属微粒子の平均粒径が1〜100 nmである、項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
項11. 反応容器の温度が100〜400℃である、項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
項12. 合金微粒子を減圧乾燥または遠心分離により回収する、項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
Au化合物:例えばAuCl3、HAuCl4、K[AuCl4]、Na[AuCl4]、K[Au(CN)2]、K[Au(CN)4]、AuBr3など;
Rh化合物:例えばRh(NO3)2、Rh(NO3)3、RhCl2、RhCl3、Rh(CH3COO)3、Rh(CH3COO)2など;
Ru化合物:例えばRuCl2、RuCl3、Ru(acac)3 (acacはアセチルアセトンである)、Ru(CH3COO)x (xは2〜3の数を示す)、KRuCl5(NO)など;
Pd化合物:例えばH2PdCl4又はそのアルカリ金属塩、PdCl2、PdSO4、Pd(NO3)2など;
Ag化合物:例えばAgNO3、Ag(CH3COO)など;
Ir化合物:例えば塩化イリジウム、イリジウムアセチルアセトナート、イリジウムシアン酸カリウム、イリジウム酸カリウムなど;
Cu化合物:例えばCu(NO3)2、CuSO4、Cu(CH3COO)2、CuCO3、CuCl、CuCl 2など;
還元剤としては、低沸点の還元剤が好ましく、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノールなどの低級アルコール、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールが挙げられ、好ましくはメタノール、エタノールが挙げられる。好ましい還元剤である低級アルコールの沸点は、室温から130℃程度、より好ましくは40〜120℃程度、さらに好ましくは60〜100℃程度である。これらの還元剤は常圧下では沸点が低い為、金属化合物を還元して合金状態図では固溶しない金属から構成される固溶体合金微粒子を得ることはできず、本発明のように加圧下に高温で反応させることにより還元性を獲得し、合金状態図では固溶しない金属から構成される固溶体合金微粒子を得るための還元剤として機能することができる。
10mlの水にPVP(0.5mmol)、K2PdCl4(0.05mmol)、RuCl3・3H2O (0.05mmol)を加え、超音波処理により溶解し、金属化合物溶液を調製した。還元剤溶液としてエタノールを使用した。
・装置条件
ヒーター(オイルバス)温度 230℃設定
ポンプA(還元剤溶液) 設定流量 50ml/min
ポンプB(金属塩水溶液) 設定流量 5ml/min
背圧計 5.0 MPa
平均粒径4nmの合金微粒子約10mgが約4分で作製できた。
得られた合金微粒子のXRD及びTEM像を図2に示し、HAADF-STEM像及び元素マップを図3に示す。合金微粒子の平均粒径は4.1±2.2 nmであった。
2.5mlの水にPVP(0.5mmol)、K2PdCl4(0.05mmol)、RuCl3・3H2O (0.05mmol)を加え、超音波処理により溶解し、金属化合物溶液を調製した。還元剤溶液としてエタノールを使用した。
・装置条件
ヒーター(オイルバス)温度 230℃設定
ポンプA(還元剤溶液) 設定流量 50ml/min
ポンプB(金属塩水溶液) 設定流量 5ml/min
背圧計 5.0 MPa
平均粒径5nmの合金微粒子約10mgが約1分で作製できた。
得られた合金微粒子のXRD及びTEM像を図4に示す。合金微粒子の平均粒径は5.0±2.4 nmであった。
本発明の方法(還元剤EtOH)でPdRu固溶合金の作製に成功した。
25mlの水にPVP(3mmol)を完全に溶解させてPVP水溶液を調製した。K2PdCl4(0.15mmol)、RuCl3・3H2O (0.15mmol)を各々5mlの水に加え、超音波処理により溶解し、K2PdCl4水溶液、RuCl3水溶液を調製した。上記PVP水溶液にK2PdCl4水溶液とRuCl3水溶液を加え、さらに水を加えて合計を50mlに調製し、金属塩水溶液とした。還元剤溶液として容量比でエタノール:水=1:1のエタノール水溶液を使用した。
・装置条件
ヒーター(ブロックヒーター)温度(実測値):表1に記載
ポンプA(還元剤溶液) 設定流量:表1に記載
ポンプB(金属塩水溶液) 設定流量:表1に記載
背圧計 4〜7 MPa
25mlの水にPVP(3mmol)を完全に溶解させてPVP水溶液を調製した。K2PdCl4(0.15mmol)、RuCl3・3H2O (0.15mmol)を各々5mlの水に加え、超音波処理により溶解し、K2PdCl4水溶液、RuCl3水溶液を調製した。上記PVP水溶液にK2PdCl4水溶液とRuCl3水溶液を加え、さらに水を加えて合計を50mlに調製し、金属塩水溶液とした。還元剤溶液としてエタノール水溶液(実施例8はエタノール20%、実施例9はエタノール5%)を使用した。
・装置条件
ヒーター(ブロックヒーター)温度(実測値):表2に記載
ポンプA(還元剤溶液) 設定流量:表2に記載
ポンプB(金属塩水溶液) 設定流量:表2に記載
背圧計 7.0 MPa
得られた合金微粒子のXRDパターンを図9に示し、TEM画像を図10に示す。
25mlの水にPVP(3mmol)を完全に溶解させてPVP水溶液を調製した。K2PdCl4(0.75mmol)、RuCl3・3H2O (0.75mmol)を各々25mlの水に加え、超音波処理により溶解し、K2PdCl4水溶液、RuCl3水溶液を調製した。上記PVP水溶液にK2PdCl4水溶液とRuCl3水溶液を加え、さらに水を加えて合計を100mlに調製し、金属塩水溶液とした。還元剤溶液としてエタノール20%水溶液を使用した。
・装置条件
ヒーター(ブロックヒーター)温度(実測値):220-221℃
ポンプA(還元剤溶液) 設定流量:50ml/min
ポンプB(金属塩水溶液) 設定流量:5ml/min
背圧計 7.0 MPa
得られた合金微粒子のXRDパターンを図9に示し、TEM画像を図10に示す。
25mlの水にPVP(3mmol)を完全に溶解させ、HCl(0.3ml)を加えてPVP水溶液を調製した。K2PdCl4(0.1mmol)、RuCl3・3H2O (0.1mmol)、IrCl4・H2O (0.1mmol)を各々5mlの水に加え、超音波処理により溶解し、K2PdCl4水溶液、RuCl3水溶液、IrCl4水溶液を調製した。上記PVP水溶液にK2PdCl4水溶液とRuCl3水溶液とIrCl4水溶液をこの順に加え、さらに水を加えて合計を50mlに調製して金属塩水溶液とした。還元剤溶液として容量比でエタノール:水=1:1のエタノール水溶液(エタノール50%)を使用した。
・装置条件
ヒーター(オイルバス)温度(実測値):224〜225℃
ポンプA(還元剤溶液) 設定流量:50ml/min
ポンプB(金属塩水溶液) 設定流量:5ml/min
背圧計 6.5 MPa
得られた合金微粒子のXRDパターンを図11に示す。
25mlの水にPVP(3mmol)を完全に溶解させ、HCl(0.6ml)を加えてPVP水溶液を調製した。K2PdCl4(0.5mmol)、RuCl3・3H2O (0.5mmol)、IrCl4・H2O (0.5mmol)を各々5mlの水に加え、超音波処理により溶解し、K2PdCl4水溶液、RuCl3水溶液、IrCl4水溶液を調製した。上記PVP水溶液にK2PdCl4水溶液とRuCl3水溶液とIrCl4水溶液をこの順に加え、さらに水を加えて合計を50mlに調製した。還元剤溶液としてトリエチレングリコールを使用した。
Claims (12)
- 2種以上の金属化合物を含有する溶液と還元剤を含有する溶液とを含む反応溶液を、加圧下に反応させることを特徴とする、2種以上の金属の固溶体合金微粒子の製造方法。
- 2種以上の金属化合物を含有する溶液と還元剤を含有する溶液を各々混合部に連続的または断続的に供給し、前記混合部において2種以上の金属化合物を含有する溶液と還元剤を含有する溶液とを混合してなる反応溶液を加圧下に反応させ、生成した固溶体合金微粒子を前記混合部から排出し、連続フロー方式により2種以上の金属の固溶体合金微粒子を製造することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 2種以上の金属化合物の金属が、互いに合金状態図では固溶しない金属から選ばれる、請求項1又は2に記載の方法。
- 2種以上の金属化合物の金属が貴金属から選ばれる、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記金属化合物の金属が、Pd、Ru、Rh、Ag、Os、Ir、Pt、Au、Mo、Re、W、3d金属(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)からなる群から選ばれる、請求項1又は2に記載の方法。
- 2種以上の金属化合物を含有する溶液と還元剤を含有する溶液の一方又は両方に担体を含み、固溶体合金微粒子を担体に担持させる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 担体がアルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、シリカ、シリカアルミナ、カルシア、マグネシア、セリアジルコニア、ランタナ、ランタナアルミナ、酸化スズ、酸化タングステン、アルミノシリケート、アルミノホスフェート、ボロシリケート、リンタングステン酸、ヒドロキシアパタイト、ハイドロタルサイト、ペロブスカイト、コージェライト、ムライト又はこれらの1種もしくは2種以上を含む複合酸化物、シリコンカーバイド、活性炭、カーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ及びカーボンナノホーンからなる群から選ばれる、請求項6に記載の方法。
- 還元剤がメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールからなる群から選ばれる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記還元剤を含有する溶液が水を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 固溶体合金微粒子の平均粒径が1〜100 nmである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 反応溶液の温度を100〜400℃で反応させる、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 固溶体合金微粒子を減圧乾燥または遠心分離により回収する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
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