JP2021188087A - Nickel nanoparticle aggregate, method for producing the same and nickel nanoparticle composite substrate - Google Patents

Nickel nanoparticle aggregate, method for producing the same and nickel nanoparticle composite substrate Download PDF

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Abstract

To provide a nickel nanoparticle aggregate that strongly aggregates at a low temperature of 150°C or lower.SOLUTION: A nickel nanoparticle paste having nickel nanoparticles with an average particle size of 5-100 nm and a binder resin dispersed in a nonpolar solvent is brought into contact with water or 1 wt.% or more hydrogen peroxide solution, thereby causing a coat to form on the nickel nanoparticles and causing the nickel nanoparticles to be aggregated directly or through the coat, resulting in a nickel nanoparticle aggregate.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ニッケルナノ粒子表面に水酸化ニッケルを生成させることで低温接合を可能にしたニッケルナノ粒子凝集体、その製造方法及びニッケルナノ粒子複合基板に関する。 The present invention relates to a nickel nanoparticle agglomerate capable of low temperature bonding by forming nickel hydroxide on the surface of nickel nanoparticles, a method for producing the same, and a nickel nanoparticle composite substrate.

金属ナノ粒子は、バルク金属とは異なる物理的・化学的特性を有していることから、例えば、半導体デバイスなどの接合材料、電磁波シールト材料、光学材料、ろう材など様々な用途に利用されている。 Since metal nanoparticles have different physical and chemical properties from bulk metals, they are used in various applications such as bonding materials such as semiconductor devices, electromagnetic wave shielding materials, optical materials, and brazing materials. There is.

ニッケルナノ粒子は、固相反応又は液相反応によって得られることが知られている。固相反応としては、塩化ニッケルの化学気相蒸着やギ酸ニッケルの熱分解等が知られている。液相反応としては、金属塩を水素化ホウ素ナトリウム等の強力な還元剤で直接還元する方法(例えば、特許文献1)、強アルカリの存在下でヒドラジン等の還元剤を添加して前駆体を形成した後に熱分解する方法(例えば、特許文献2)、金属塩や有機配位子を含有する金属錯体を溶媒とともに圧力容器に入れて熱分解によって合成する方法(例えば、特許文献3)等が挙げられる。 Nickel nanoparticles are known to be obtained by solid phase reaction or liquid phase reaction. Known solid phase reactions include chemical vapor deposition of nickel chloride and thermal decomposition of nickel formate. As a liquid phase reaction, a method of directly reducing a metal salt with a strong reducing agent such as sodium borohydride (for example, Patent Document 1), or adding a reducing agent such as hydrazine in the presence of a strong alkali to prepare a precursor. A method of thermally decomposing after formation (for example, Patent Document 2), a method of putting a metal complex containing a metal salt or an organic ligand in a pressure vessel together with a solvent and synthesizing by thermal decomposition (for example, Patent Document 3), etc. Can be mentioned.

一般的に、ニッケルナノ粒子を用いた場合の接合温度は、爆発限界濃度5%以下の水素ガス(不活性ガスベース)を用いて300℃以上で接合される。10〜50nmの超微粒子を用いたとしても200℃以上でなければ接合が困難であり(例えば、特許文献4)、プラスチック基板を必要とする用途、例えば、電磁波シールド材料、光学材料、接合材料などには適用できない。 Generally, when nickel nanoparticles are used, the bonding temperature is 300 ° C. or higher using hydrogen gas (inert gas base) having an explosion limit concentration of 5% or less. Even if ultrafine particles of 10 to 50 nm are used, bonding is difficult unless the temperature is 200 ° C or higher (for example, Patent Document 4), and applications that require a plastic substrate, such as electromagnetic wave shielding materials, optical materials, and bonding materials, etc. Not applicable to.

また、低温接合方法として、イオン化傾向の異なる金属の錯体を用いて、25℃〜200℃で接合する方法が提案されているが、有機物を多く含むため十分な接合強度が得られないばかりか、金属固有の性能が低下するため好ましくない(例えば、特許文献5)。 Further, as a low-temperature bonding method, a method of bonding at 25 ° C to 200 ° C using a complex of metals having different ionization tendencies has been proposed, but not only is it not possible to obtain sufficient bonding strength because it contains a large amount of organic substances, but also, sufficient bonding strength cannot be obtained. It is not preferable because the performance peculiar to the metal is lowered (for example, Patent Document 5).

特開2003−193118号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-193118 特開2008−95146号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-95146 特開2010−105149号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-105149 特許第6061427号Patent No. 6061427 特開2010−29871号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-29871

本発明の目的は、例えば150℃以下の低温で強固に凝集するニッケルナノ粒子凝集体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a nickel nanoparticle agglomerate that strongly agglomerates at a low temperature of, for example, 150 ° C. or lower.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、水や水酸基を含む溶剤との接触を極力抑えて製造したニッケルナノ粒子は、極少量の水やアルコールなどの水酸基を有する化学物質の存在により強固な凝集体を形成し易いことを見出した。この挙動は、水やアルコールなどの水酸基が存在した場合、水酸基がニッケルに配位した後、水酸化ニッケルが生成し、さらに、隣接する水酸化ニッケルとの縮合により、生成した水が更に隣接するニッケルに配位することで酸化ニッケルと水酸化ニッケルが生成すると推察される。この反応を繰り返すことで強固な凝集体が形成されるものと推測される。この現象を利用して、上述した方法で製造したニッケルナノ粒子に少量の水や過酸化水素を含浸させて乾燥することで、短時間で強固な凝集体を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research, the present inventors have made nickel nanoparticles produced by minimizing contact with water and solvents containing hydroxyl groups, which are strong due to the presence of a very small amount of chemical substances having hydroxyl groups such as water and alcohol. It was found that it is easy to form an agglomerate. In this behavior, when a hydroxyl group such as water or alcohol is present, nickel hydroxide is generated after the hydroxyl group is coordinated with nickel, and further, the generated water is further adjacent due to condensation with the adjacent nickel hydroxide. It is presumed that nickel oxide and nickel hydroxide are produced by coordinating with nickel. It is presumed that strong aggregates are formed by repeating this reaction. Utilizing this phenomenon, we have found that nickel nanoparticles produced by the above method are impregnated with a small amount of water or hydrogen peroxide and dried to form strong aggregates in a short time, and the present invention has been completed. I came to do.

すなわち、本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、平均粒子径が5〜100nmのニッケルナノ粒子及びバインダー樹脂を非極性溶媒中に分散させたニッケルナノ粒子ペーストに、水又は1wt%以上の過酸化水素水を接触させることによって、前記ニッケルナノ粒子の表面に皮膜を生成させるとともに、ニッケルナノ粒子同士を直接又は前記皮膜を介して凝集させて得られるものである。 That is, the nickel nanoparticle aggregate of the present invention is prepared by adding water or 1 wt% or more hydrogen peroxide to a nickel nanoparticle paste in which nickel nanoparticles having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a binder resin are dispersed in a non-polar solvent. It is obtained by contacting water to form a film on the surface of the nickel nanoparticles and aggregating the nickel nanoparticles directly or through the film.

本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、前記ニッケルナノ粒子ペーストを乾燥させた後、前記水又は1wt%以上の過酸化水素水を接触させることによって得られるものであってよい。 The nickel nanoparticle aggregate of the present invention may be obtained by drying the nickel nanoparticle paste and then contacting it with the water or a hydrogen peroxide solution of 1 wt% or more.

本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、前記ニッケルナノ粒子が、下記式(1)で計算される計算値Vが3以上のニッケルナノ粒子であってもよい。
V=A×D/S/10000000 ・・・(1)
{式中、AはJIS K 0102 59.1に規定するニッケルの測定法で検出されるニッケルジメチルグリオキシムの検出量[ppm]を意味し、Sはガス吸着法で測定されるニッケル粒子の比表面積[m/g]を意味し、Dは走査型電子顕微鏡(SEM)で測定されるニッケル粒子の平均粒子径[nm]を意味する。}
The nickel nanoparticles of the present invention may be nickel nanoparticles having a calculated value V of 3 or more calculated by the following formula (1).
V = A × D 3 / S / 10000000 ・ ・ ・ (1)
{In the formula, A means the amount of nickel dimethylglyoxime detected by the nickel measurement method specified in JIS K 0102 59.1 [ppm], and S is the ratio of nickel particles measured by the gas adsorption method. It means the surface area [m 2 / g], and D means the average particle size [nm] of the nickel particles measured by a scanning electron microscope (SEM). }

本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、前記ニッケルナノ粒子が、ニッケル単独又は、ニッケルと、リチウム、銅、鉄、コバルト、金、白金及びパラジウムから選ばれる1種以上の金属との合金からなるものであってもよい。 In the nickel nanoparticle aggregate of the present invention, the nickel nanoparticles are nickel alone or an alloy of nickel and one or more metals selected from lithium, copper, iron, cobalt, gold, platinum and palladium. May be.

本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、前記ニッケルナノ粒子が、ニッケルナノ粒子中に含まれる金属成分の99wt%以上がニッケルであってもよい。 In the nickel nanoparticle aggregate of the present invention, the nickel nanoparticles may contain 99 wt% or more of the metal component contained in the nickel nanoparticles.

本発明のニッケルナノ粒子複合基板は、基板と、前記基板上に積層されている上記ニッケルナノ粒子凝集体と、を備えている。 The nickel nanoparticle composite substrate of the present invention includes a substrate and the nickel nanoparticle aggregates laminated on the substrate.

本発明のニッケルナノ粒子凝集体の製造方法は、平均粒子径が5〜100nmのニッケルナノ粒子及びバインダー樹脂を非極性溶媒中に分散させたニッケルナノ粒子ペーストを準備する工程と、
前記ニッケルナノ粒子ペーストに、水又は1wt%以上の過酸化水素水を接触させることによって、ニッケルナノ粒子の表面に皮膜を生成させるとともに、ニッケルナノ粒子同士を直接又は前記皮膜を介して凝集させる工程と、
を含む。
The method for producing a nickel nanoparticle aggregate of the present invention includes a step of preparing a nickel nanoparticle paste in which nickel nanoparticles having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a binder resin are dispersed in a non-polar solvent.
A step of contacting the nickel nanoparticles paste with water or 1 wt% or more of hydrogen peroxide solution to form a film on the surface of the nickel nanoparticles and agglomerate the nickel nanoparticles directly or through the film. When,
including.

本発明で用いるニッケルナノ粒子は、少量の水分や水酸基を含む溶液でニッケルナノ粒子表面にニッケルカチオンが生成し易いように製造することで、容易に水や水酸基と反応し、例えば150℃以下の低温での乾燥で強固な凝集体を形成する。そのため、本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、従来技術と比較して凝集温度が低いことから、例えば、金属基板、ガラス基板、セラミック基板等の耐熱性の高い無機基板だけでなく、無機基板より耐熱性の劣る、樹脂基板上にも形成可能である。
したがって、本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、各種部材を接合するための接合材料として有用である。また、本発明のニッケルナノ粒子凝集体を用いることによって、ニッケルナノ粒子と基板との複合基板を低温で得ることができるため、各種の電子部品の材料としても幅広く利用できる。
The nickel nanoparticles used in the present invention can easily react with water or hydroxyl groups by producing them in a solution containing a small amount of water or a hydroxyl group so that nickel cations can be easily generated on the surface of the nickel nanoparticles, and the temperature is, for example, 150 ° C. or lower. Drying at low temperatures forms strong aggregates. Therefore, the nickel nanoparticle agglomerates of the present invention have a lower agglomeration temperature than the prior art, and therefore, for example, not only an inorganic substrate having high heat resistance such as a metal substrate, a glass substrate, or a ceramic substrate, but also an inorganic substrate. It can also be formed on a resin substrate, which has poor heat resistance.
Therefore, the nickel nanoparticle aggregate of the present invention is useful as a bonding material for bonding various members. Further, by using the nickel nanoparticle aggregate of the present invention, a composite substrate of nickel nanoparticles and a substrate can be obtained at a low temperature, so that it can be widely used as a material for various electronic components.

実施例1で調製した乾燥ペーストの走査型電子顕微鏡(SEM)画像(5万倍)である。It is a scanning electron microscope (SEM) image (50,000 times) of the dry paste prepared in Example 1. FIG. 実施例1で調製した凝集体のSEM画像(5万倍)である。It is an SEM image (50,000 times) of the aggregate prepared in Example 1. FIG. 実施例2で調製した乾燥ペーストのSEM画像(5万倍)である。It is an SEM image (50,000 times) of the dry paste prepared in Example 2. FIG. 実施例2で調製した凝集体のSEM画像(5万倍)である。It is an SEM image (50,000 times) of the aggregate prepared in Example 2. FIG. 実施例3で調製した乾燥ペーストのSEM画像(10万倍)である。It is an SEM image (100,000 times) of the dry paste prepared in Example 3. FIG. 実施例3で調製した凝集体のSEM画像(11万倍)である。3 is an SEM image (110,000 times) of the aggregate prepared in Example 3. 実施例4で調製した凝集体のSEM画像(5万倍)である。It is an SEM image (50,000 times) of the aggregate prepared in Example 4. FIG. 実施例5で調製した凝集体のSEM画像(5万倍)である。6 is an SEM image (50,000 times) of the aggregate prepared in Example 5. 比較例1で調製した乾燥ペーストのSEM画像(5万倍)である。6 is an SEM image (50,000 times) of the dried paste prepared in Comparative Example 1. 比較例1で調製した過酸化水素水処理後のペーストのSEM画像(5万倍)である。6 is an SEM image (50,000 times) of the paste prepared in Comparative Example 1 after the hydrogen peroxide solution treatment. 比較例2で調製した乾燥ペーストのSEM画像(5万倍)である。6 is an SEM image (50,000 times) of the dried paste prepared in Comparative Example 2. 比較例2で調製した過酸化水素水処理後のペーストのSEM画像(5万倍)である。6 is an SEM image (50,000 times) of the paste prepared in Comparative Example 2 after the hydrogen peroxide solution treatment.

本発明の実施の形態について、以下に説明する。
本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、平均粒子径が5〜100nmのニッケルナノ粒子及びバインダー樹脂を非極性溶媒中に分散させたニッケルナノ粒子ペーストに、水又は1wt%以上の過酸化水素水を接触させることによって、前記ニッケルナノ粒子の表面に皮膜を生成させるとともに、ニッケルナノ粒子同士を直接又は前記皮膜を介して凝集させて得られるものである。
Embodiments of the present invention will be described below.
In the nickel nanoparticle aggregate of the present invention, water or 1 wt% or more hydrogen peroxide solution is added to a nickel nanoparticle paste in which nickel nanoparticles having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a binder resin are dispersed in a non-polar solvent. By contacting them, a film is formed on the surface of the nickel nanoparticles, and the nickel nanoparticles are agglomerated directly or through the film.

ここで、上記ニッケルナノ粒子は、上記平均粒子径のものであれば、気相法で合成された粒子、液相法で合成された粒子等、公知の製法で製造された粒子を適用することができるが、好ましくは、ニッケルカチオンが生成し易いという理由から、液相法で合成された粒子である。 Here, as long as the nickel nanoparticles have the average particle size, particles produced by a known production method such as particles synthesized by the vapor phase method and particles synthesized by the liquid phase method shall be applied. However, the particles are preferably synthesized by the liquid phase method because nickel cations are easily generated.

また、下記式(1)で計算される計算値Vが3以上のニッケルナノ粒子であることが好ましい。
V=A×D/S/10000000 ・・・(1)
{式中、AはJIS K 0102 59.1に規定するニッケルの測定法で検出されるニッケルジメチルグリオキシムの検出量[ppm]を意味し、Sはガス吸着法で測定されるニッケル粒子の比表面積[m/g]を意味し、Dは走査型電子顕微鏡(SEM)で測定されるニッケル粒子の平均粒子径[nm]を意味する。}
この範囲であれば、皮膜を形成するニッケルカチオンが十分に生成するという利点があり、凝集体を形成しやすくなる。
Further, it is preferable that the nickel nanoparticles have a calculated value V calculated by the following formula (1) of 3 or more.
V = A × D 3 / S / 10000000 ・ ・ ・ (1)
{In the formula, A means the amount of nickel dimethylglyoxime detected by the nickel measurement method specified in JIS K 0102 59.1 [ppm], and S is the ratio of nickel particles measured by the gas adsorption method. It means the surface area [m 2 / g], and D means the average particle size [nm] of the nickel particles measured by a scanning electron microscope (SEM). }
Within this range, there is an advantage that nickel cations forming a film are sufficiently generated, and aggregates are easily formed.

また、本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、ニッケルナノ粒子表面に水酸化ニッケルが生成することが、凝集体形成のために必要である。従って、ニッケルナノ粒子の材質は、粒子表面に水酸化ニッケルが生成し得る、ニッケル単独又は、ニッケルと、リチウム、銅、鉄、コバルト、金、白金及びパラジウムから選ばれる1種以上の金属との合金であることが好ましい。
また、上記理由から、ニッケルナノ粒子中のニッケル濃度が高い方が好ましく、具体的には、ニッケルナノ粒子中に含まれる金属成分の99wt%以上がニッケルであることが好ましい。
Further, in the nickel nanoparticles agglomerates of the present invention, it is necessary for nickel hydroxide to be formed on the surface of the nickel nanoparticles in order to form the agglomerates. Therefore, the material of the nickel nanoparticles is nickel alone or nickel capable of producing nickel hydroxide on the particle surface, and one or more metals selected from lithium, copper, iron, cobalt, gold, platinum and palladium. It is preferably an alloy.
Further, for the above reason, it is preferable that the nickel concentration in the nickel nanoparticles is high, and specifically, it is preferable that 99 wt% or more of the metal component contained in the nickel nanoparticles is nickel.

以下に、ニッケルナノ粒子の好ましい製造方法について例示する。
本実施の形態で用いるニッケルナノ粒子は、下記の工程A及び工程B;
A)ニッケル塩及び還元剤を混合して錯化反応液を得る工程、
B)錯化反応液を加熱して、該錯化反応液中のニッケル成分を還元し、ニッケルナノ粒子のスラリーを得る工程、
を含む方法によって製造できる。好ましくは、さらに、次の工程C;
C)ニッケルナノ粒子スラリーを洗浄溶媒にて洗浄する工程、
を実施してもよい。そして、合成するニッケルナノ粒子の粒子径を制御することを目的として、工程Aから、工程Bで錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで有機金属化合物を所定量添加しても良い。
The following is an example of a preferred method for producing nickel nanoparticles.
The nickel nanoparticles used in this embodiment are the following steps A and B;
A) A step of mixing a nickel salt and a reducing agent to obtain a complexing reaction solution.
B) A step of heating the complexing reaction solution to reduce the nickel component in the complexing reaction solution to obtain a slurry of nickel nanoparticles.
It can be manufactured by a method including. Preferably, the next step C;
C) A step of cleaning the nickel nanoparticle slurry with a cleaning solvent,
May be carried out. Then, for the purpose of controlling the particle size of the nickel nanoparticles to be synthesized, a predetermined amount of the organometallic compound is added at any timing between the step A and the heating of the complexing reaction solution in the step B. Is also good.

[工程A]
工程Aは、ニッケル塩及び還元剤を混合してニッケル錯化反応液を得る工程である。
[Step A]
Step A is a step of mixing a nickel salt and a reducing agent to obtain a nickel complexing reaction solution.

<ニッケル塩>
ニッケル塩としては、公知のニッケル塩を挙げることができる。ここで、ニッケル塩としては、例えば、カルボン酸ニッケル塩などの有機酸ニッケル塩や、塩化ニッケル塩、硫酸ニッケル塩、硝酸ニッケル塩、炭酸ニッケル塩などの無機金属塩を挙げられ、これら一種以上の金属塩から選択される。この中でも、粒子径や粒子径分布を制御し易い、COOH基を除く部分の炭素数が1〜12のカルボン酸ニッケル塩が好ましく、酢酸ニッケルとギ酸ニッケルが好ましい。
<Nickel salt>
Examples of the nickel salt include known nickel salts. Here, examples of the nickel salt include organic acid nickel salts such as carboxylic acid nickel salt and inorganic metal salts such as nickel chloride salt, nickel sulfate salt, nickel nitrate salt and nickel carbonate salt, and one or more of these. Selected from metal salts. Among these, nickel carboxylic acid salts having 1 to 12 carbon atoms in the portion excluding the COOH group, which can easily control the particle size and particle size distribution, are preferable, and nickel acetate and nickel formate are preferable.

<還元剤>
本実施の形態に用いられる還元剤としては、金属との錯体を形成できるものであれば特に制限はないが、例えば、1級アミンが好適に用いられる。1級アミンは、金属との錯体を形成することができ、ニッケル錯体に対する還元能を効果的に発揮できるため好ましい。一方、2級アミンは立体障害が大きいため、ニッケル錯体の良好な形成を阻害するおそれがあり、3級アミンは金属の還元能を有しないため、いずれも単独では使用できないが、1級アミンを使用する上で、生成するニッケルナノ粒子の形状に支障を与えない範囲でこれらを併用することは差し支えない。
<Reducing agent>
The reducing agent used in the present embodiment is not particularly limited as long as it can form a complex with a metal, but for example, a primary amine is preferably used. Primary amines are preferable because they can form a complex with a metal and can effectively exert a reducing ability on a nickel complex. On the other hand, since the secondary amine has a large steric hindrance, it may hinder the good formation of the nickel complex, and since the tertiary amine does not have the reducing ability of the metal, neither of them can be used alone, but the primary amine can be used. In use, it is permissible to use them in combination as long as they do not affect the shape of the generated nickel nanoparticles.

還元剤は、常温で固体又は液体のものが使用できる。ここで、常温とは、20℃±15℃をいう。常温で液体の1級アミンは、金属錯体を形成する際の有機溶媒としても機能する。なお、常温で固体の1級アミンであっても、100℃以上の加熱によって液体であるか、又は有機溶媒を用いて溶解するものであれば、特に問題はない。 The reducing agent can be solid or liquid at room temperature. Here, the normal temperature means 20 ° C ± 15 ° C. The primary amine, which is liquid at room temperature, also functions as an organic solvent when forming a metal complex. Even if it is a primary amine that is solid at room temperature, there is no particular problem as long as it is a liquid by heating at 100 ° C. or higher or is dissolved by using an organic solvent.

1級アミンは、芳香族1級アミンであってもよいが、反応液におけるニッケル錯体形成の容易性の観点からは脂肪族1級アミンが好適である。脂肪族1級アミンは、例えばその炭素鎖の長さを調整することによって生成するニッケルナノ粒子の分散性を制御することができ、分散性が要求される用途において有利である。ニッケルナノ粒子のスラリー状態での凝集を制御する観点から、脂肪族1級アミンは、その炭素数が6〜20程度のものから選択して用いることが好適である。このようなアミンとして、例えばオクチルアミン、トリオクチルアミン、ジオクチルアミン、ヘキサデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ミリスチルアミン、ラウリルアミンを挙げることができる。オレイルアミン及びドデシルアミンは、ニッケルナノ粒子生成過程に於ける温度条件下において液体状態として存在するため均一溶液で反応を効率的に進行できるので特に好ましい。さらに好ましくは、オレイルアミンである。 The primary amine may be an aromatic primary amine, but an aliphatic primary amine is preferable from the viewpoint of easiness of forming a nickel complex in the reaction solution. Aliphatic primary amines can control the dispersibility of nickel nanoparticles produced, for example, by adjusting the length of their carbon chains, which is advantageous in applications where dispersibility is required. From the viewpoint of controlling the aggregation of nickel nanoparticles in the slurry state, it is preferable to select and use the aliphatic primary amine having a carbon number of about 6 to 20. Examples of such amines include octylamine, trioctylamine, dioctylamine, hexadecylamine, dodecylamine, tetradecylamine, stearylamine, oleylamine, myristylamine, and laurylamine. Oleylamine and dodecylamine are particularly preferable because they exist in a liquid state under the temperature conditions in the nickel nanoparticle formation process and can efficiently proceed with the reaction in a uniform solution. More preferably, it is oleylamine.

1級アミンは、ニッケルナノ粒子の生成時に表面修飾剤として機能するため、当該1級アミンの除去後においてもスラリー状態での二次凝集を抑制できる。また、1級アミンは、工程Bにおける還元反応後に、生成したニッケルナノ粒子の固体成分と溶剤または未反応の1級アミンを分離する洗浄工程における処理操作の容易性の観点からは室温で液体のものが好ましい。1級アミンの量は、金属の1molに対して、金属の価数×1倍mol以上の倍率で用いることが好ましく、価数×1.1倍mol以上用いることがより好ましく、価数×2倍mol以上用いることがさらに好ましい。1級アミンの量が、金属の価数×1倍mol未満では、得られるニッケルナノ粒子の粒子径の制御が困難となり、粒子径がばらつきやすくなる。また、1級アミンの量の上限は特にはないが、例えば生産性の観点からは、金属の価数×10倍mol以下とすることが好ましい。 Since the primary amine functions as a surface modifier during the formation of nickel nanoparticles, secondary aggregation in the slurry state can be suppressed even after the primary amine is removed. Further, the primary amine is a liquid at room temperature from the viewpoint of ease of treatment in the washing step of separating the solid component of the produced nickel nanoparticles from the solvent or the unreacted primary amine after the reduction reaction in step B. Those are preferable. The amount of the primary amine is preferably used at a magnification of the valence of the metal × 1 times mol or more, more preferably the valence × 1.1 times mol or more, and the valence × 2 with respect to 1 mol of the metal. It is more preferable to use twice mol or more. If the amount of the primary amine is less than the valence of the metal × 1 times mol, it becomes difficult to control the particle size of the obtained nickel nanoparticles, and the particle size tends to vary. The upper limit of the amount of the primary amine is not particularly limited, but for example, from the viewpoint of productivity, it is preferably the valence of the metal × 10 times mol or less.

工程Aにおける錯化反応液の形成条件、すなわち、ニッケル塩及び還元剤の混合条件は、ニッケル塩としてカルボン酸ニッケル、還元剤として1級アミンを用いる場合を例に挙げて説明する。この場合、錯形成反応は、室温に於いても進行することができるが、十分且つ、より効率の良い錯形成反応を行うために、例えば100℃〜165℃の範囲内の温度に加熱して反応を行うことが好ましい。加熱温度は、好ましくは100℃を超える温度とし、より好ましくは105℃以上の温度とすることで、カルボン酸ニッケルに配位した配位水と1級アミンとの配位子置換反応が効率よく行われ、錯体配位子としての水分子を解離させることができ、さらにその水を系外に出すことができるので、効率よくアミンとの錯体を形成させることができる。また、カルボン酸ニッケルとしてギ酸ニッケル2水和物を用いる場合は、室温では2個の配位水と2座配位子である2個のギ酸が存在した錯体構造をとっているため、この2つの配位水と1級アミンの配位子置換により効率よく錯形成させるには、100℃より高い温度で加熱し、錯体配位子としての水分子を解離させることが好ましい。加熱時間は、加熱温度や、各原料の含有量に応じて適宜決定することができる。加熱時間の上限は特にないが、不必要に長時間熱処理することはエネルギー消費及び工程時間を節約する観点から無駄である。 The conditions for forming the complexing reaction solution in the step A, that is, the mixing conditions for the nickel salt and the reducing agent, will be described by taking as an example the case where nickel carboxylate is used as the nickel salt and primary amine is used as the reducing agent. In this case, the complex formation reaction can proceed even at room temperature, but in order to carry out a sufficient and more efficient complex formation reaction, it is heated to a temperature in the range of, for example, 100 ° C to 165 ° C. It is preferable to carry out the reaction. The heating temperature is preferably a temperature exceeding 100 ° C., more preferably a temperature of 105 ° C. or higher, so that the ligand substitution reaction between the coordinated water coordinated to nickel carboxylate and the primary amine is efficient. This is done, the water molecule as a complex ligand can be dissociated, and the water can be taken out of the system, so that a complex with an amine can be efficiently formed. In addition, when nickel formate dihydrate is used as nickel carboxylate, it has a complex structure in which two coordinated waters and two formicic acids, which are bidentate ligands, are present at room temperature. In order to efficiently form a complex by the ligand substitution of one coordinated water and the primary amine, it is preferable to heat at a temperature higher than 100 ° C. to dissociate the water molecule as a complex ligand. The heating time can be appropriately determined according to the heating temperature and the content of each raw material. There is no particular upper limit to the heating time, but unnecessarily long heat treatment is wasteful from the viewpoint of saving energy consumption and process time.

工程Aにおける加熱の方法は、特に制限されず、例えばオイル温調などの熱媒体や電気ヒーターによる加熱であっても、マイクロ波照射や超音波照射による加熱であってもよい。 The heating method in the step A is not particularly limited, and may be heating by a heat medium such as oil temperature control or an electric heater, or heating by microwave irradiation or ultrasonic irradiation.

工程Aでは、均一溶液での反応をより効率的に進行させるために、1級アミンとは別の有機溶媒を新たに添加してもよい。有機溶媒を用いる場合、有機溶媒をニッケル塩及び還元剤と同時に混合してもよいが、ニッケル塩及び還元剤を先ず混合し錯形成した後に有機溶媒を加えると、還元剤が効率的にニッケル原子に配位するので、より好ましい。使用できる有機溶媒としては、ニッケル塩と還元剤との錯形成を阻害しないもので生成したニッケルを酸化しないものであれば、特に限定するものではなく、例えば炭素数7〜30の飽和又は不飽和の炭化水素系有機溶媒等を使用することができる。また、加熱条件下でも使用を可能とする観点から、使用する有機溶媒は、沸点が170℃以上のものを選択することが好ましい。このような有機溶媒の具体例としては、パラフィン油が挙げられる。 In step A, an organic solvent other than the primary amine may be newly added in order to allow the reaction in the uniform solution to proceed more efficiently. When an organic solvent is used, the organic solvent may be mixed at the same time as the nickel salt and the reducing agent, but if the nickel salt and the reducing agent are first mixed to form a complex and then the organic solvent is added, the reducing agent efficiently produces nickel atoms. It is more preferable because it coordinates with. The organic solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not inhibit the complex formation between the nickel salt and the reducing agent and does not oxidize the produced nickel, and is not particularly limited, and is, for example, saturated or unsaturated with 7 to 30 carbon atoms. Hydrocarbon-based organic solvents and the like can be used. Further, from the viewpoint of enabling use even under heating conditions, it is preferable to select an organic solvent having a boiling point of 170 ° C. or higher. Specific examples of such an organic solvent include paraffin oil.

[工程B]
工程Bでは、錯形成反応によって得られたニッケル錯化反応液を加熱し、錯化反応液中のニッケルを還元してニッケルナノ粒子のスラリーを得る。工程Bにおける加熱温度は、得られるニッケルナノ粒子の粒子径、粒子径分布等によって異なるが、吸熱が伴う反応が生じる温度で保持することが好ましい。反応温度を大幅に超えて十分に加熱すると生成したニッケルの触媒作用により炭化水素が分解され、ニッケルナノ粒子表面に炭素が析出し覆うようになるため、ニッケル表面でのニッケルイオンの生成が抑制され、接合性が低下するため好ましくない。
[Step B]
In step B, the nickel complexing reaction solution obtained by the complexing reaction is heated and the nickel in the complexing reaction solution is reduced to obtain a slurry of nickel nanoparticles. The heating temperature in step B varies depending on the particle size, particle size distribution, etc. of the obtained nickel nanoparticles, but is preferably maintained at a temperature at which a reaction accompanied by endothermic occurs. When the reaction temperature is significantly exceeded and the nickel is sufficiently heated, the hydrocarbon is decomposed by the catalytic action of the generated nickel, and carbon is deposited and covered on the surface of the nickel nanoparticles, so that the generation of nickel ions on the nickel surface is suppressed. , It is not preferable because the bondability is lowered.

加熱時間は特に制限はないが、例えば笠原理化工業株式会社製のニッケル濃度計Ni−5Zを用いて反応液のニッケル濃度を測定して、ニッケルが検出されなくなる時間まで加熱することが好ましい。加熱時間がこれより短いと目的とする粒子径の粒子が得られ難く、更に分散性が低下し易いので好ましくない。また、加熱時間の上限は、粒子径によって加熱時間が変化するため制限は特にないが、反応が終了した後の長時間の加熱は、ニッケル表面に炭素が析出して、ニッケルイオンの生成が抑制され、凝集性が低下するため好ましくない。 The heating time is not particularly limited, but it is preferable to measure the nickel concentration of the reaction solution using, for example, a nickel densitometer Ni-5Z manufactured by Kasahara Kagaku Kogyo Co., Ltd., and heat until nickel is no longer detected. If the heating time is shorter than this, it is difficult to obtain particles having the desired particle size, and the dispersibility tends to decrease, which is not preferable. The upper limit of the heating time is not particularly limited because the heating time changes depending on the particle size, but when the reaction is completed for a long time, carbon is deposited on the nickel surface and the generation of nickel ions is suppressed. This is not preferable because the cohesiveness is reduced.

工程Bにおける生産プロセスとしては、ステンレス製容器を加熱するバッチ方式や連続反応機が用いられ、加熱手段としては、オイル温調などの熱媒体、電気、マイクロ波、超音波を用いた加熱法などが挙げられる。生産コストの観点からオイル温調などの熱媒体、電気を用いた加熱方式が好適に用いられる。また、マイクロ波照射や超音波照射による加熱であってもよい。 As a production process in step B, a batch method for heating a stainless steel container or a continuous reactor is used, and as a heating means, a heat medium such as oil temperature control, a heating method using electricity, microwaves, ultrasonic waves, etc. Can be mentioned. From the viewpoint of production cost, a heating method using a heat medium such as oil temperature control and electricity is preferably used. Further, the heating may be performed by microwave irradiation or ultrasonic irradiation.

工程Bでは、ニッケルナノ粒子の分散性を改善したり、酸化を防止するための防錆剤等の機能を付与したりするために、分散剤や機能付与のための添加剤が接合性を妨げない範囲にて添加することができる。 In step B, in order to improve the dispersibility of the nickel nanoparticles and to impart a function such as a rust preventive to prevent oxidation, a dispersant or an additive for imparting the function hinders the bondability. It can be added within a range that does not exist.

[有機金属化合物の添加]
本実施の形態に使用される有機金属化合物は、求核試薬と同様の性質(求核性)を有し、金属錯体に作用するものであれば特に制約がない。好ましい有機金属化合物として、ニッケルナノ粒子の粒子径や粒子径分布の制御しやすさ、安全性、簡便さ、生産性の観点から、アルカリ金属に、アルキル基、アルコキシ基等の有機基が配位したアルカリ金属系有機金属化合物、及び、アルカリ土類金属に、前記有機基が配位したアルカリ土類金属系有機金属化合物を挙げることができる。以下、アルカリ金属系有機化合物及びアルカリ土類金属系有機化合物を総称して、「本有機金属化合物」という。本有機金属化合物は、塩素、臭素、沃素等のハロゲン化物を含有する有機金属ハロゲン化物であってもよい。この場合、それぞれ、アルカリ金属系有機金属ハロゲン化物及びアルカリ土類金属系有機金属ハロゲン化物ともいう。アルカリ金属系有機金属ハロゲン化物はアルカリ金属系有機金属化合物の一形態であり、アルカリ土類金属系有機金属ハロゲン化物はアルカリ土類金属系有機金属化合物の一形態である。
[Addition of organometallic compounds]
The organometallic compound used in the present embodiment has the same properties (nucleophilicity) as the nucleophile, and is not particularly limited as long as it acts on the metal complex. As a preferable organic metal compound, an organic group such as an alkyl group or an alkoxy group is coordinated with the alkali metal from the viewpoints of ease of control of the particle size and particle size distribution of nickel nanoparticles, safety, convenience, and productivity. Examples of the alkali metal-based organic metal compound and the alkaline earth metal obtained are the alkaline earth metal-based organic metal compound in which the organic group is coordinated. Hereinafter, the alkali metal-based organic compound and the alkaline earth metal-based organic compound are collectively referred to as "the present organic metal compound". The present organic metal compound may be an organic metal halide containing a halide such as chlorine, bromine, or iodine. In this case, they are also referred to as an alkali metal-based organic metal halide and an alkaline earth metal-based organic metal halide, respectively. The alkali metal-based organic metal halide is a form of an alkali metal-based organic metal compound, and the alkaline earth metal-based organic metal halide is a form of an alkaline earth metal-based organic metal compound.

アルカリ金属系有機金属化合物を構成するアルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムを挙げることができ、反応性が高いリチウムを含有する有機リチウムが好適に用いられる。
また、アルカリ土類金属系有機金属化合物を構成するアルカリ土類金属としては、例えば、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムを挙げることができ、反応性が良いマグネシウムを含有する有機マグネシウムハロゲン化物が好適に用いられる。なお、アルミニウムにアルキル基が配位したアルキルアルミニウムは、発火性が強いため、安全性及び簡便さの観点から、アルカリ金属系、及びアルカリ土類金属系の有機金属化合物が、より好適に用いられる。
Examples of the alkali metal constituting the alkali metal-based organic metal compound include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, and organic lithium containing highly reactive lithium is preferably used.
Examples of the alkaline earth metal constituting the alkaline earth metal-based organic metal compound include beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium, and an organic magnesium halide containing magnesium having good reactivity can be mentioned. It is preferably used. Since alkylaluminum in which an alkyl group is coordinated with aluminum has strong ignition properties, alkali metal-based and alkaline earth metal-based organic metal compounds are more preferably used from the viewpoint of safety and convenience. ..

本有機金属化合物は、例えばテトラヒドロフラン、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、ブチルエーテル、ジブチルエーテル等の有機溶媒によって希釈した希釈溶液として用いることが好ましい。希釈溶液の濃度に制限はないが、微量で粒子径に影響する場合は低濃度の方が制御し易いので好ましい。 The present organic metal compound is preferably used as a diluted solution diluted with an organic solvent such as tetrahydrofuran, hexane, toluene, cyclohexane, butyl ether, dibutyl ether and the like. The concentration of the diluted solution is not limited, but when a small amount affects the particle size, a low concentration is preferable because it is easy to control.

アルカリ金属系有機金属化合物としては、安価で汎用的なn−ブチルリチウムやフェニルリチウムが好適に用いられ、これらのトルエン溶液やn−ヘキサン溶液が、安全性及び簡便さの観点から特に好適である。
また、アルカリ土類金属系有機金属化合物として、エチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロミド、ブチルマグネシウムクロリド、2−ブチルマグネシウムクロリド−塩化リチウム錯体、ブチルマグネシウムブロミドが好適に用いられ、これらのテトラヒドロフラン溶液が特に好適に用いられる。
As the alkali metal-based organometallic compound, inexpensive and general-purpose n-butyllithium and phenyllithium are preferably used, and these toluene solutions and n-hexane solutions are particularly suitable from the viewpoint of safety and convenience. ..
Further, as the alkaline earth metal-based organic metal compound, ethylmagnesium chloride, ethylmagnesium bromide, butylmagnesium chloride, 2-butylmagnesium chloride-lithium chloride complex, and butylmagnesium bromide are preferably used, and these tetrahydrofuran solutions are particularly suitable. Used for.

本有機金属化合物の添加量は、目的とする粒子径に応じた添加量を選定すればよいため、特に制限はない。具体的には、有機金属化合物の添加量は、以下に例示するとおりである。 The amount of the organometallic compound added is not particularly limited because the amount to be added may be selected according to the target particle size. Specifically, the amount of the organometallic compound added is as exemplified below.

本有機金属化合物は、工程Aから、工程Bで錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで添加すればよい。例えば、有機金属化合物は、工程Aでニッケル塩及び還元剤を混合して余分な水分を除去した後に添加してもよいし、錯化反応液を調製した後で添加してもよい。また、本有機金属化合物は、水分によって失活し効果を失い易いことから、工程Bで錯化反応液を加熱する直前に添加することが好ましい。本有機金属化合物を添加することによって、ニッケルナノ粒子の粒子径を顕著に小さくすることができる。その作用機構は未だ明らかではないが、おそらく、求核性を有する有機金属化合物が、ニッケル錯体に作用し、ニッケル核の生成を促すものと推測される。吸湿の影響により効果が失活することで、粒度分布の制御が困難になるため、有機金属化合物を、工程Bで錯化反応液を加熱する直前に添加することが好ましい。 The organometallic compound may be added at any timing from step A to heating the complexing reaction solution in step B. For example, the organometallic compound may be added after mixing the nickel salt and the reducing agent in step A to remove excess water, or may be added after preparing the complexing reaction solution. Further, since the organometallic compound is easily deactivated by moisture and loses its effect, it is preferable to add it immediately before heating the complexing reaction solution in step B. By adding the present organometallic compound, the particle size of the nickel nanoparticles can be remarkably reduced. The mechanism of its action is not yet clear, but it is presumed that the nucleophilic organometallic compound acts on the nickel complex and promotes the formation of nickel nuclei. Since the effect is deactivated by the influence of moisture absorption and it becomes difficult to control the particle size distribution, it is preferable to add the organometallic compound immediately before heating the complexing reaction solution in step B.

[ニッケルナノ粒子]
以上のようにして、ニッケルナノ粒子を含有する合成液スラリーを得ることが出来る。なお、得られたニッケルナノ粒子合成液スラリーを、例えば、静置分離し、上澄み液を取り除いた後、ニッケルナノ粒子表面のニッケルイオンの活性低下をおさえるため、洗浄溶媒にて洗浄・置換することが好ましい(工程C)。この工程Cで用いる洗浄溶媒中には、水酸基を含有しないことが好ましい。したがって、洗浄溶媒としては、0.1wt%以上の水分を含まない溶媒を用いることが好ましく、この条件を満たすトルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサンなどの有機溶媒を好ましく利用できる。なお、炭素数3以下の親水性アルコールは、通常、0.1wt%以上の水分を含有するため、洗浄溶媒として好ましくない。
また、ニッケルナノ粒子は、酸素、水素、炭素、窒素、等の金属元素以外の元素を少量含有していてもよいし、これらの合金であってもよい。さらに、単一のニッケルナノ粒子で構成されていてもよく、2種以上のニッケルナノ粒子を混合したものであってもよい。
[Nickel nanoparticles]
As described above, a synthetic liquid slurry containing nickel nanoparticles can be obtained. The obtained nickel nanoparticle synthetic liquid slurry is, for example, statically separated, and after removing the supernatant liquid, it is washed and replaced with a washing solvent in order to suppress the decrease in the activity of nickel ions on the surface of the nickel nanoparticles. Is preferable (step C). It is preferable that the cleaning solvent used in this step C does not contain a hydroxyl group. Therefore, as the cleaning solvent, it is preferable to use a solvent containing 0.1 wt% or more of water, and an organic solvent such as toluene, xylene, hexane, or cyclohexane satisfying this condition can be preferably used. A hydrophilic alcohol having 3 or less carbon atoms is not preferable as a cleaning solvent because it usually contains 0.1 wt% or more of water.
Further, the nickel nanoparticles may contain a small amount of elements other than metal elements such as oxygen, hydrogen, carbon and nitrogen, or may be alloys thereof. Further, it may be composed of a single nickel nanoparticles, or may be a mixture of two or more kinds of nickel nanoparticles.

また、ニッケルナノ粒子に含まれる金属成分としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどのアルカリ金属、銅、鉄、コバルト等の卑金属、白金、金、パラジウム、銀等の貴金属を含んでもよい。 Further, the metal component contained in the nickel nanoparticles may include an alkali metal such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, a base metal such as copper, iron and cobalt, and a noble metal such as platinum, gold, palladium and silver. ..

本ニッケルナノ粒子の製造方法では、得られるニッケルナノ粒子の平均粒子径に特に制限はないが、本有機金属化合物の添加によって、平均粒子径を例えば5nm〜100nmの範囲内で所望の大きさに制御することができる。 In the method for producing the present nickel nanoparticles, the average particle size of the obtained nickel nanoparticles is not particularly limited, but by adding the present organic metal compound, the average particle size can be adjusted to a desired size in the range of, for example, 5 nm to 100 nm. Can be controlled.

[ニッケルナノ粒子インクもしくはペースト組成]
以上のようにして、得られたニッケルナノ粒子を含有するスラリーをインク化もしくはペースト化するためには、水や炭素数が3以下の親水性のアルコールを含まない溶媒を用いることが好ましく、例えば、デカン、テトラデカン、パラフィンオイル、石油系炭化水素などの脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレンなどの脂環式炭化水素、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジヒドロターピニルアセテート、イソボニルアセテート、イソボニルプロキネート、イソボニルブチレート、イソボニルイソブチレート等のエステル系、α−テルピネオール、ブチルカルビトール等の長鎖系、長鎖アルコールとカルボン酸とのエステル等など非水系の溶媒が好ましい。これらの中でも、脂肪族炭化水素や脂環式炭化水素などの非極性溶媒を用いることがより好ましい。
[Nickel nanoparticle ink or paste composition]
In order to make the obtained slurry containing nickel nanoparticles into an ink or a paste as described above, it is preferable to use a solvent containing no water or a hydrophilic alcohol having 3 or less carbon atoms, for example. , Fat group hydrocarbons such as decane, tetradecane, paraffin oil, petroleum hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, decahydronaphthalene, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, ethylbenzene, Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, dihydroturpinyl acetate, isobonyl acetate, isobonyl proquinate, isobonylbutyrate, isobonylisobutyrate, long chain type such as α-terpineol and butylcarbitol, long A non-aqueous solvent such as an ester of a chain alcohol and a carboxylic acid is preferable. Among these, it is more preferable to use a non-polar solvent such as an aliphatic hydrocarbon or an alicyclic hydrocarbon.

本実施の形態でインク化もしくはペースト化のために用いる分散剤に特に制限はないが、非水溶系の溶媒を好適に使用することから非水系高分子分散剤が好ましく、市販の分散剤であっても良い。 The dispersant used for inking or pasting in the present embodiment is not particularly limited, but a non-aqueous polymer dispersant is preferable because a water-insoluble solvent is preferably used, and it is a commercially available dispersant. May be.

本実施の形態で用いる非水系高分子分散剤の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜200,000の範囲内、より好ましくは5,000〜100,000の範囲内がよい。重量平均分子量が、上記下限未満であると、低極性溶媒に対し分散安定性が十分ではない場合があり、上記上限を超えると、粘度が高くなりすぎて取り扱いが困難になる場合がある。 The weight average molecular weight of the non-aqueous polymer dispersant used in the present embodiment is preferably in the range of 1,000 to 200,000, more preferably in the range of 5,000 to 100,000. If the weight average molecular weight is less than the above lower limit, the dispersion stability may not be sufficient for a low polar solvent, and if it exceeds the above upper limit, the viscosity may become too high and handling may be difficult.

好適に使用することができる市販の非水系高分子分散剤としては、例えば、日本ルーブリゾール社製のSolsperse3000(商品名)Solsperse8000(商品名)、Solsperse9000(商品名)、Solsperse11200(商品名)、同Solsperse13940(商品名)、同Solsperse13240(商品名)、ビッグケミー・ジャパン社製のDISPERBYK−161(商品名)、同DISPERBYK−163(商品名)、DISPERBYK−2164(商品名)、DISPERBYK−2155(商品名)等が挙げられる。 Examples of commercially available non-aqueous polymer dispersants that can be suitably used include Solsperse 3000 (trade name), Solsperse 8000 (trade name), Solsperse 9000 (trade name), and Solsperse 11200 (trade name) manufactured by Japan Lubrizol. Solspece13940 (trade name), Solspirase13240 (trade name), DISPERBYK-161 (trade name), DISPERBYK-163 (trade name), DISPERBYK-2164 (trade name), DISPERBYK-2155 (trade name) manufactured by Big Chemie Japan. ) Etc. can be mentioned.

本実施の形態で用いる非水系高分子分散剤の添加量は、粒子径によって適量は異なるが、ニッケルナノ粒子100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲内、好ましくは0.1〜5質量部の範囲内がよい。添加量が上記下限未満ではペースト中での分散性が低下する傾向があり、上記上限を超えると、ペースト中で凝集が生じ易くなる傾向がある。 The amount of the non-aqueous polymer dispersant used in the present embodiment varies depending on the particle size, but is in the range of 0.01 to 10 parts by mass, preferably 0.1 with respect to 100 parts by mass of the nickel nanoparticles. It should be in the range of ~ 5 parts by mass. If the amount added is less than the above lower limit, the dispersibility in the paste tends to decrease, and if it exceeds the above upper limit, aggregation tends to occur in the paste.

本実施の形態で用いるバインダー樹脂に特に制限はなく、粘度特性を調整でき、良好な塗布膜を形成できるものであれば良い。バインダー樹脂の種類や添加量は使用する溶媒によって異なるため、適宜調整すればよい。 The binder resin used in this embodiment is not particularly limited as long as it can adjust the viscosity characteristics and can form a good coating film. The type and amount of the binder resin added differ depending on the solvent used, and may be adjusted as appropriate.

[凝集方法]
本発明のニッケルナノ粒子凝集体は、上記の通り得られたニッケルナノ粒子ペーストに、水又は1wt%以上の過酸化水素水(以下、「凝集用液」という。)を接触させてニッケルナノ粒子同士を、直接又はそれらの皮膜を介して接合させて得られる。
凝集用液は、ニッケルナノ粒子表面でニッケルイオンと反応し、水酸基が生成し易い溶液である必要がある。凝集用液としては、例えば、水または1wt%以上の過酸化水素水を用いることができる。上記ニッケルナノ粒子インクまたはペーストを基板上に塗布成形した膜等に、霧吹きなどにより凝集用液を噴霧してニッケルナノ粒子に接触させることによって、ニッケルナノ粒子表面に水酸化ニッケルや酸化ニッケルの皮膜が形成されるとともに、ニッケルナノ粒子同士を直接又は前記皮膜を介して凝集させ、ニッケルナノ粒子凝集体を形成させることができる。凝集用液として過酸化水素水を用いる場合の濃度は、1wt%以上であればよく、30wt%〜35wt%の範囲内のものが好ましい。
また、凝集用液を接触させる前に、ニッケルナノ粒子ペーストを乾燥させてニッケルナノ粒子ペースト中の非極性溶媒の含有量を低減させておくことが好ましい。ニッケルナノ粒子ペーストの乾燥処理は、常温でも可能であるが、例えば150℃以下、好ましくは70℃〜150℃の範囲内の温度で熱処理することがよい。
また、ニッケルナノ粒子の凝集は、常温でも可能であるが、水又は1wt%以上の過酸化水素水を接触させた後で、例えば150℃以下、好ましくは70℃〜150℃の範囲内の温度で熱処理することによって、凝集に要する時間を短縮することができる。樹脂基板上にニッケルナノ粒子凝集体を形成する場合、当該樹脂基板へのダメージを抑えるため、熱処理温度は、70℃〜120℃の範囲内であることがより好ましい。
[Aggregation method]
The nickel nanoparticle aggregate of the present invention is obtained by contacting the nickel nanoparticle paste obtained as described above with water or a hydrogen peroxide solution of 1 wt% or more (hereinafter referred to as “aggregation liquid”) to obtain nickel nanoparticles. It is obtained by joining them directly or via a film thereof.
The agglomeration solution needs to be a solution that easily reacts with nickel ions on the surface of nickel nanoparticles to generate hydroxyl groups. As the coagulation liquid, for example, water or 1 wt% or more of hydrogen peroxide solution can be used. A film of nickel hydroxide or nickel oxide is formed on the surface of nickel nanoparticles by spraying a coagulation liquid on a film or the like formed by applying the nickel nanoparticles ink or paste on a substrate and contacting the nickel nanoparticles. Can be formed, and nickel nanoparticles can be agglomerated with each other directly or through the film to form a nickel nanoparticle agglomerate. When a hydrogen peroxide solution is used as the aggregating liquid, the concentration may be 1 wt% or more, preferably in the range of 30 wt% to 35 wt%.
Further, it is preferable to dry the nickel nanoparticle paste to reduce the content of the non-polar solvent in the nickel nanoparticle paste before contacting the agglomerating liquid. The nickel nanoparticle paste can be dried at room temperature, but it is preferable to heat-treat it at a temperature in the range of, for example, 150 ° C. or lower, preferably 70 ° C. to 150 ° C.
Agglutination of nickel nanoparticles is possible even at room temperature, but after contact with water or hydrogen peroxide solution of 1 wt% or more, the temperature is, for example, 150 ° C. or lower, preferably 70 ° C. to 150 ° C. By heat-treating with, the time required for aggregation can be shortened. When the nickel nanoparticle aggregates are formed on the resin substrate, the heat treatment temperature is more preferably in the range of 70 ° C. to 120 ° C. in order to suppress damage to the resin substrate.

凝集用液を接触させる方法に特に制限はないが、大量に且つ長時間浸漬するとニッケルナノ粒子表面に水酸化ニッケルと思われる粒状の付着物が発生し皮膜が形成され難くなる。また、水酸化ニッケルの析出量が多くなり過ぎると磁性や導電性などニッケル固有の特性が失われるため好ましくない。従って、例えば、噴霧、塗布などの方法で適量の凝集溶液をニッケルナノ粒子ペーストに接触させることが好ましい。また、上記の通り、凝集用液をニッケルナノ粒子に接触させた後70℃以上で熱処理することが好ましい。 The method of contacting the aggregating liquid is not particularly limited, but if it is immersed in a large amount for a long time, granular deposits that are considered to be nickel hydroxide are generated on the surface of the nickel nanoparticles, and it becomes difficult to form a film. Further, if the precipitation amount of nickel hydroxide becomes too large, the characteristics peculiar to nickel such as magnetism and conductivity are lost, which is not preferable. Therefore, for example, it is preferable to bring an appropriate amount of agglutinating solution into contact with the nickel nanoparticle paste by a method such as spraying or coating. Further, as described above, it is preferable to heat-treat the agglomeration liquid at 70 ° C. or higher after bringing it into contact with the nickel nanoparticles.

上記基板としては、金属基板、ガラス基板、セラミック基板等の耐熱性の高い無機基板だけでなく、無機基板より耐熱性の劣る、樹脂基板を適用することができる。樹脂基板は、公知の樹脂が適用でき、例えば、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリイミド、ポリカーボネート、液晶ポリマーなどが挙げられる。
これらの基板上に上記ニッケルナノ粒子ペーストを塗布乾燥し、上記凝集用液を接触させ、乾燥させることにより、基板上にニッケルナノ粒子凝集体を形成し、ニッケルナノ粒子と基板との複合体(ニッケルナノ粒子複合基板)を好適に得ることができる。
As the substrate, not only an inorganic substrate having high heat resistance such as a metal substrate, a glass substrate, and a ceramic substrate, but also a resin substrate having inferior heat resistance to the inorganic substrate can be applied. A known resin can be applied to the resin substrate, and examples thereof include nylon resin, epoxy resin, acrylic resin, polyethylene terephthalate, polyimide, polycarbonate, and liquid crystal polymer.
The nickel nanoparticle paste is applied and dried on these substrates, and the agglomeration liquid is brought into contact with the substrate and dried to form nickel nanoparticle agglomerates on the substrate, and a composite of the nickel nanoparticles and the substrate ( Nickel nanoparticles composite substrate) can be preferably obtained.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特にことわりのない限り測定、評価は下記によるものである。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In the following examples, the measurements and evaluations are as follows unless otherwise specified.

[平均粒子径の測定]
平均粒子径の測定は、SEM(走査電子顕微鏡)により試料の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出してそれぞれの面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として一次粒子の平均粒子径を算出した。また、CV値(変動係数)は、(標準偏差)÷(平均粒子径)によって算出した。なお、CV値が小さいほど、粒子径がより均一であることを示す。
[Measurement of average particle size]
To measure the average particle size, take a picture of the sample with an SEM (scanning electron microscope), randomly select 200 particles from it, determine the area of each, and convert the particle size into a true sphere. The average particle size of the primary particles was calculated as the number standard. The CV value (coefficient of variation) was calculated by (standard deviation) ÷ (average particle size). The smaller the CV value, the more uniform the particle size.

[ニッケルナノ粒子ペーストの塗布]
松浪硝子工業(株)製スライドガラスS1112(76mm×26mm×t1.1mm)2枚をアセトンで湿らせた脱脂綿にて汚れを拭き取り乾燥させた。1枚のスライドガラス中央にニッケルナノ粒子ペーストを約0.05g秤量し、他の1枚のスライドガラスにて挟んだ後、側面からはみ出ない程度に加圧しながら刷り延ばし、スライドガラスを並行方向にスライドさせることによって平滑な塗膜面が得られる。
[Applying nickel nanoparticle paste]
Two slide glasses S1112 (76 mm × 26 mm × t1.1 mm) manufactured by Matsunami Glass Industry Co., Ltd. were wiped dry with absorbent cotton moistened with acetone. Approximately 0.05 g of nickel nanoparticle paste is weighed in the center of one slide glass, sandwiched between another slide glass, and then printed while applying pressure so that it does not protrude from the side surface, and the slide glass is spread in the parallel direction. A smooth coating surface can be obtained by sliding.

[凝集性の評価]
スライドガラスに塗布したニッケルナノ粒子ペーストに、濃度30−35wt%過酸化水素(富士フィルム和光純薬株式会社製)を含む溶液、もしくは水を10wt%含むイソプロパノール溶液を霧吹きにて吹きかけ、約1分間含浸させた後、80℃の卓上オーブンにて乾燥させ、光学顕微鏡、及び電子顕微鏡を用いて凝集性の評価を行った。
[Evaluation of cohesiveness]
A solution containing 30-35 wt% hydrogen peroxide (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) or an isopropanol solution containing 10 wt% water is sprayed on the nickel nanoparticle paste applied to the slide glass by spraying for about 1 minute. After impregnation, the mixture was dried in a tabletop oven at 80 ° C., and the cohesiveness was evaluated using an optical microscope and an electron microscope.

[ニッケルの定量]
JIS K 0102 59.1に規定するニッケルの測定法により、検出されるニッケルジメチルグリオキシムの検出量を求め、ニッケルイオンの検出量とした。
[Quantification of nickel]
The detection amount of nickel dimethylglyoxime to be detected was determined by the nickel measurement method specified in JIS K 0102 59.1, and used as the detection amount of nickel ions.

[比表面積の測定]
ガス吸着法によりニッケル粒子の比表面積[m/g]を測定した。
[Measurement of specific surface area]
The specific surface area [m 2 / g] of the nickel particles was measured by the gas adsorption method.

[元素分析]
1.H、C、NはJIS8819 石炭及びコークス類-機器分析装置による元素分析方法により測定した。
2.OはJIS8813 石炭及びコークス類-元素分析方法により測定した。
[Elemental analysis]
1. 1. H, C and N were measured by the elemental analysis method using JIS8819 coal and coke-instrumental analyzer.
2. 2. O was measured by JIS8813 coal and coke-elemental analysis method.

[計算値V]
下記式(1)に基づき、計算値Vを求めた。
V=A×D/S/10000000 ・・・(1)
{式中、AはJIS K 0102 59.1に規定するニッケルの測定法で検出されるニッケルジメチルグリオキシムの検出量[ppm]を意味し、Sはガス吸着法で測定されるニッケル粒子の比表面積[m/g]を意味し、Dは走査型電子顕微鏡(SEM)で測定されるニッケル粒子の平均粒子径[nm]を意味する。}
[Calculated value V]
The calculated value V was obtained based on the following equation (1).
V = A × D 3 / S / 10000000 ・ ・ ・ (1)
{In the formula, A means the amount of nickel dimethylglyoxime detected by the nickel measurement method specified in JIS K 0102 59.1 [ppm], and S is the ratio of nickel particles measured by the gas adsorption method. It means the surface area [m 2 / g], and D means the average particle size [nm] of the nickel particles measured by a scanning electron microscope (SEM). }

[有機金属化合物]
有機金属化合物(1):富士フィルム和光純薬株式会社製、フェニルリチウムの約19%ジブチルエーテル溶液(約1.9mol/L)
[Organometallic compounds]
Organometallic compound (1): Approximately 19% dibutyl ether solution of phenyllithium manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (approximately 1.9 mol / L)

ニッケルナノ粒子スラリーを作製するために使用した各材料とその略号は以下のとおりである。 The materials used to make the nickel nanoparticle slurry and their abbreviations are as follows.

溶剤(1):デカヒドロナフタレン(富士フィルム和光純薬(株)製;1級)
溶剤(2):テルピネオール
Solvent (1): Decahydronaphthalen (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd .; Grade 1)
Solvent (2): terpineol

分散剤(1):脂肪族系高分子分散剤(日本ルーブリゾール社製、商品名;Solsperse9000)
分散剤(2):ポリエステル系高分子分散剤(日本ルーブリゾール社製、商品名;Solsperse13240)
Dispersant (1): Aliphatic polymer dispersant (manufactured by Japan Lubrizol Co., Ltd., trade name; Solsperse9000)
Dispersant (2): Polyester-based polymer dispersant (manufactured by Japan Lubrizol Co., Ltd., trade name; Solspecs 13240)

バインダー樹脂(1):脂肪族飽和炭化水素樹脂(荒川化学工業(株)製、商品名;アルコン P−100)/デカヒドロナフタレン=2/1重量部
バインダー樹脂(2):セルロース系樹脂/テルピネオール=1/10重量部(日新化成(株)製、商品名;EC−100FTP)
Binder resin (1): Aliphatic saturated hydrocarbon resin (manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd., trade name; Archon P-100) / decahydronaphthalene = 2/1 parts by weight Binder resin (2): Cellulosic resin / terpineol = 1/10 parts by weight (manufactured by Nissin Kasei Co., Ltd., trade name; EC-100FTP)

(合成例1)
600gのオレイルアミンに246.8gの酢酸ニッケル四水和物を加え、窒素フロー下で140℃、3時間加熱することで錯化反応液1(ニッケルイオン濃度;7.5重量%)を得た。この錯化反応液1を約60℃に冷却した後に有機金属化合物(1)を0.10g加え、215℃で7分間反応させた後、急冷しニッケルナノ粒子スラリー1を得た。得られたニッケルナノ粒子スラリー1の分析結果を表1と表2に示した。また、得られたニッケルナノ粒子1の一部を80℃で1時間乾燥させた後、水を10wt%含むイソプロパノール溶液を霧吹きにて吹きかけ、80℃で1時間乾燥させた後に分析した結果を表3に示した。
(Synthesis Example 1)
246.8 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 600 g of oleylamine, and the mixture was heated at 140 ° C. for 3 hours under a nitrogen flow to obtain a complexing reaction solution 1 (nickel ion concentration; 7.5% by weight). After cooling the complexing reaction solution 1 to about 60 ° C., 0.10 g of the organometallic compound (1) was added, and the mixture was reacted at 215 ° C. for 7 minutes and then rapidly cooled to obtain a nickel nanoparticle slurry 1. The analysis results of the obtained nickel nanoparticle slurry 1 are shown in Tables 1 and 2. In addition, a part of the obtained nickel nanoparticles 1 was dried at 80 ° C. for 1 hour, then sprayed with an isopropanol solution containing 10 wt% of water, dried at 80 ° C. for 1 hour, and then analyzed. Shown in 3.

(合成例2)
600gのオレイルアミンに246.8gの酢酸ニッケル四水和物を加え、窒素フロー下で140℃、3時間加熱することで錯化反応液2(ニッケルイオン濃度;7.5重量%)を得た。この錯化反応液2を約60℃に冷却した後に有機金属化合物(1)を1.10g加え、212℃で5分間反応させた後、急冷しニッケルナノ粒子スラリー2を得た。得られたニッケルナノ粒子スラリー2の分析結果を表1と表2に示した。また、得られたニッケルナノ粒子2の一部を80℃で1時間乾燥させた後、水を10wt%含むイソプロパノール溶液を霧吹きにて吹きかけ、80℃で1時間乾燥させた後に分析した結果を表3に示した。
(Synthesis Example 2)
246.8 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 600 g of oleylamine, and the mixture was heated at 140 ° C. for 3 hours under a nitrogen flow to obtain a complexing reaction solution 2 (nickel ion concentration; 7.5% by weight). The complexing reaction solution 2 was cooled to about 60 ° C., 1.10 g of the organometallic compound (1) was added, and the mixture was reacted at 212 ° C. for 5 minutes and then rapidly cooled to obtain a nickel nanoparticle slurry 2. The analysis results of the obtained nickel nanoparticle slurry 2 are shown in Tables 1 and 2. The results of analysis after drying a part of the obtained nickel nanoparticles 2 at 80 ° C. for 1 hour, spraying with an isopropanol solution containing 10 wt% of water by spraying, and drying at 80 ° C. for 1 hour are shown. Shown in 3.

(合成例3)
600gのオレイルアミンに246.8gの酢酸ニッケル四水和物を加え、窒素フロー下で140℃、3時間加熱することで錯化反応液1(ニッケルイオン濃度;7.5重量%)を得た。この錯化反応液1を約60℃に冷却した後に有機金属化合物(1)を3.0g加え、212℃で5分間反応させた後、急冷しニッケルナノ粒子スラリー3を得た。得られたニッケルナノ粒子スラリー3の分析結果を表1と表2に示した。また、得られたニッケルナノ粒子3の一部を80℃で1時間乾燥させた後、水を10wt%含むイソプロパノール溶液を霧吹きにて吹きかけ、80℃で1時間乾燥させた後に分析した結果を表3に示した。
(Synthesis Example 3)
246.8 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 600 g of oleylamine, and the mixture was heated at 140 ° C. for 3 hours under a nitrogen flow to obtain a complexing reaction solution 1 (nickel ion concentration; 7.5% by weight). After cooling the complexing reaction solution 1 to about 60 ° C., 3.0 g of the organometallic compound (1) was added, and the mixture was reacted at 212 ° C. for 5 minutes and then rapidly cooled to obtain a nickel nanoparticle slurry 3. The analysis results of the obtained nickel nanoparticle slurry 3 are shown in Tables 1 and 2. The results of analysis after drying a part of the obtained nickel nanoparticles 3 at 80 ° C. for 1 hour, spraying with an isopropanol solution containing 10 wt% of water by spraying, and drying at 80 ° C. for 1 hour are shown. Shown in 3.

(合成例4)
600gのオレイルアミンに246.8gの酢酸ニッケル四水和物を加え、窒素フロー下で140℃、3時間加熱することで錯化反応液1(ニッケルイオン濃度;7.5重量%)を得た。この錯化反応液1を約60℃に冷却した後に有機金属化合物(1)を0.10g加え、215℃で30分間反応させた後、急冷しニッケルナノ粒子スラリー4を得た。得られたニッケルナノ粒子スラリー4の分析結果を表1と表2に示した。また、得られたニッケルナノ粒子4の一部を80℃で1時間乾燥させた後、水を10wt%含むイソプロパノール溶液を霧吹きにて吹きかけ、80℃で1時間乾燥させた後に分析した結果を表3に示した。
(Synthesis Example 4)
246.8 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 600 g of oleylamine, and the mixture was heated at 140 ° C. for 3 hours under a nitrogen flow to obtain a complexing reaction solution 1 (nickel ion concentration; 7.5% by weight). After cooling the complexing reaction solution 1 to about 60 ° C., 0.10 g of the organometallic compound (1) was added, and the mixture was reacted at 215 ° C. for 30 minutes and then rapidly cooled to obtain a nickel nanoparticle slurry 4. The analysis results of the obtained nickel nanoparticle slurry 4 are shown in Tables 1 and 2. The results of analysis after drying a part of the obtained nickel nanoparticles 4 at 80 ° C. for 1 hour, spraying with an isopropanol solution containing 10 wt% of water by spraying, and drying at 80 ° C. for 1 hour are shown. Shown in 3.

Figure 2021188087
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(実施例1)
合成例1で得られたニッケルナノ粒子スラリー1をネオジウム磁石にて沈降させ、上澄み液廃棄後、約50gのトルエン洗浄溶媒を加え、振とう機を用いて10分間シェークした後、ネオジウム磁石にて沈降させ上澄みを廃棄することを3回繰り返し、ニッケルナノ粒子トルエンスラリーを得た。このスラリー液からニッケルナノ粒子約1gを採取し、分散剤(1)を0.2g加え超音波で10分間処理した後、ネオジウム磁石を用いて上澄み液を廃棄した後、溶剤(1)を約15cc足した後、超音波10分、上澄み廃棄を3回繰り返し、ニッケルナノ粒子デカヒドロナフタレンスラリーを得た。このスラリー液をニッケルナノ粒子固形分が85%になるように調整した後、バインダー樹脂(1)を0.05g加え、攪拌装置(商品名:練太郎、株式会社シンキー製)を用いて10分間撹拌することでペースト1が得られた。このペースト1をスライドガラスに塗布し、80℃で乾燥させた。この乾燥ペーストの状態をSEMにて観察した結果を図1に示した。
乾燥後、30−35wt%過酸化水素水を霧吹きで吹きかけ、80℃にて乾燥させSEMにて観察した結果を図2に示した。図1と図2の比較から、図2ではニッケルナノ粒子の周りに水酸化ニッケルもしくは酸化ニッケルと推察される皮膜が生成し、良好な凝集体が形成されていることを確認した。
(Example 1)
The nickel nanoparticle slurry 1 obtained in Synthesis Example 1 is settled with a neodymium magnet, the supernatant is discarded, about 50 g of a toluene washing solvent is added, and the mixture is shaken for 10 minutes using a shaker, and then with a neodymium magnet. The settling and discarding of the supernatant were repeated three times to obtain a nickel nanoparticles toluene slurry. About 1 g of nickel nanoparticles was collected from this slurry liquid, 0.2 g of a dispersant (1) was added, and the mixture was treated with an ultrasonic wave for 10 minutes, the supernatant liquid was discarded using a neodymium magnet, and then the solvent (1) was added. After adding 15 cc, the supernatant was discarded 3 times with ultrasonic waves for 10 minutes to obtain a nickel nanoparticle decahydronaphthalene slurry. After adjusting this slurry liquid so that the solid content of nickel nanoparticles becomes 85%, 0.05 g of the binder resin (1) is added, and the mixture is used with a stirrer (trade name: Neritaro, manufactured by Shinky Co., Ltd.) for 10 minutes. The paste 1 was obtained by stirring. This paste 1 was applied to a slide glass and dried at 80 ° C. The result of observing the state of this dry paste by SEM is shown in FIG.
After drying, a 30-35 wt% hydrogen peroxide solution was sprayed, dried at 80 ° C., and the results observed by SEM are shown in FIG. From the comparison between FIGS. 1 and 2, it was confirmed that in FIG. 2, a film presumed to be nickel hydroxide or nickel oxide was formed around the nickel nanoparticles, and good aggregates were formed.

(実施例2)
ニッケルナノ粒子スラリー2を使用した他は、実施例1と同様にして、乾燥ペースト及び凝集体を作製し、SEMにて観察した結果を図3(乾燥ペースト)及び図4(凝集体)に示した。図3と図4の比較から、図4ではニッケルナノ粒子の周りに皮膜が生成し、良好な凝集体が形成されていることを確認した。
(Example 2)
A dry paste and an agglomerate were prepared in the same manner as in Example 1 except that the nickel nanoparticle slurry 2 was used, and the results observed by SEM are shown in FIGS. 3 (dry paste) and 4 (aggregate). rice field. From the comparison between FIGS. 3 and 4, it was confirmed in FIG. 4 that a film was formed around the nickel nanoparticles and good aggregates were formed.

(実施例3)
ニッケルナノ粒子スラリー3を使用した他は、実施例1と同様にして、乾燥ペースト及び凝集体を作製し、SEMにて観察した結果を図5(乾燥ペースト)及び図6(凝集体)に示した。図5と図6の比較から、図6では、ニッケルナノ粒子の周りに皮膜が生成し、良好な凝集体が形成されることを確認した。
(Example 3)
A dry paste and an agglomerate were prepared in the same manner as in Example 1 except that the nickel nanoparticle slurry 3 was used, and the results observed by SEM are shown in FIGS. 5 (dry paste) and 6 (aggregate). rice field. From the comparison between FIGS. 5 and 6, it was confirmed in FIG. 6 that a film was formed around the nickel nanoparticles and good aggregates were formed.

(実施例4)
実施例1の溶剤(1)を溶剤(2)に、分散剤(1)を分散剤(2)に、バインダー樹脂(1)をバインダー樹脂(2)にそれぞれ変更し、バインダー樹脂(2)の使用量を0.03gとした他は、実施例1と同様にして、乾燥ペースト及び凝集体を作製した。得られた凝集体をSEMにて観察した結果を図7に示した。図7から、ニッケルナノ粒子の周りに皮膜が生成し、良好な凝集体が形成されることを確認した。
(Example 4)
The solvent (1) of Example 1 was changed to the solvent (2), the dispersant (1) was changed to the dispersant (2), and the binder resin (1) was changed to the binder resin (2). A dry paste and an agglomerate were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount used was 0.03 g. The result of observing the obtained aggregate by SEM is shown in FIG. From FIG. 7, it was confirmed that a film was formed around the nickel nanoparticles and good aggregates were formed.

(実施例5)
実施例1の接合性の評価で使用した30−35%過酸化水素水を水10wt%含むイソプロパノール溶液に変更した以外は、実施例1と同様にして、乾燥ペースト及び凝集体を作製した。得られた凝集体をSEMにて観察した結果を図8に示した。図8から、ニッケルナノ粒子の周りに皮膜が生成し、良好な凝集体が形成されることを確認した。
(Example 5)
Dry pastes and aggregates were prepared in the same manner as in Example 1 except that the 30-35% hydrogen peroxide solution used in the evaluation of the bondability of Example 1 was changed to an isopropanol solution containing 10 wt% of water. The result of observing the obtained aggregate by SEM is shown in FIG. From FIG. 8, it was confirmed that a film was formed around the nickel nanoparticles and good aggregates were formed.

(比較例1)
合成例1と同様にしてニッケルナノ粒子の合成を別途行い、平均粒子径43.5nmのニッケルナノ粒子スラリーを得た。得られたニッケルナノ粒子スラリー2の分析結果を表2に示した。このニッケルナノ粒子スラリーを使用し、トルエン洗浄溶媒をメタノール/トルエン=1/4混合溶媒に変更した以外は、実施例1と同様にして、乾燥ペーストを作製し、さらに過酸化水素水により処理して凝集体の作製を試みた。SEMにて観察した結果を図9(乾燥ペースト)及び図10(過酸化水素水処理後)に示した。図9及び図10の比較から、ニッケルナノ粒子の表面に皮膜が生成されず、凝集体が得られないことを確認した。
また、得られたニッケルナノ粒子の一部を80℃で1時間乾燥させた後、水を10wt%含むイソプロパノール溶液を霧吹きにて吹きかけ、80℃で1時間乾燥させた後に分析した結果を表3に示した。
(Comparative Example 1)
Nickel nanoparticles were separately synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a nickel nanoparticle slurry having an average particle diameter of 43.5 nm. The analysis results of the obtained nickel nanoparticle slurry 2 are shown in Table 2. Using this nickel nanoparticle slurry, a dry paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that the toluene washing solvent was changed to methanol / toluene = 1/4 mixed solvent, and further treated with a hydrogen peroxide solution. I tried to make an aggregate. The results observed by SEM are shown in FIG. 9 (dry paste) and FIG. 10 (after treatment with hydrogen peroxide solution). From the comparison of FIGS. 9 and 10, it was confirmed that no film was formed on the surface of the nickel nanoparticles and no aggregate was obtained.
In addition, a part of the obtained nickel nanoparticles was dried at 80 ° C. for 1 hour, then sprayed with an isopropanol solution containing 10 wt% of water by spraying, dried at 80 ° C. for 1 hour, and then analyzed. Table 3 shows the results of analysis. It was shown to.

(比較例2)
ニッケルナノ粒子スラリー4を使用した他は、実施例1と同様にして、乾燥ペーストを作製し、さらに過酸化水素水により処理して凝集体の作製を試みた。SEMにて観察した結果を図11(乾燥ペースト)及び図12(過酸化水素水処理後のペースト)に示した。図11及び図12の比較から、皮膜が形成されている箇所とされない箇所が混在し、良好な凝集体が得られないことを確認した。
(Comparative Example 2)
A dry paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that the nickel nanoparticle slurry 4 was used, and further treated with a hydrogen peroxide solution to attempt to prepare an aggregate. The results observed by SEM are shown in FIG. 11 (dry paste) and FIG. 12 (paste after hydrogen peroxide solution treatment). From the comparison of FIGS. 11 and 12, it was confirmed that the part where the film was formed and the part where the film was not formed coexisted and good aggregates could not be obtained.

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。

Although the embodiments of the present invention have been described in detail above for the purpose of illustration, the present invention is not limited to the above embodiments.

Claims (7)

平均粒子径が5〜100nmのニッケルナノ粒子及びバインダー樹脂を非極性溶媒中に分散させたニッケルナノ粒子ペーストに、水又は1wt%以上の過酸化水素水を接触させることによって、前記ニッケルナノ粒子の表面に皮膜を生成させるとともに、ニッケルナノ粒子同士を直接又は前記皮膜を介して凝集させて得られるニッケルナノ粒子凝集体。 The nickel nanoparticles having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a binder resin dispersed in a non-polar solvent are brought into contact with water or 1 wt% or more of hydrogen peroxide solution to obtain the nickel nanoparticles. A nickel nanoparticle agglomerate obtained by forming a film on the surface and aggregating nickel nanoparticles directly or through the film. 前記ニッケルナノ粒子ペーストを乾燥させた後、前記水又は1wt%以上の過酸化水素水を接触させる請求項1に記載のニッケルナノ粒子凝集体。 The nickel nanoparticle aggregate according to claim 1, wherein the nickel nanoparticle paste is dried and then contacted with the water or 1 wt% or more of hydrogen peroxide solution. 前記ニッケルナノ粒子が、下記式(1)で計算される計算値Vが3以上のニッケルナノ粒子である、請求項1又は2に記載のニッケルナノ粒子凝集体。
V=A×D/S/10000000 ・・・(1)
{式中、AはJIS K 0102 59.1に規定するニッケルの測定法で検出されるニッケルジメチルグリオキシムの検出量[ppm]を意味し、Sはガス吸着法で測定されるニッケル粒子の比表面積[m/g]を意味し、Dは走査型電子顕微鏡(SEM)で測定されるニッケル粒子の平均粒子径[nm]を意味する。}
The nickel nanoparticle aggregate according to claim 1 or 2, wherein the nickel nanoparticles are nickel nanoparticles having a calculated value V calculated by the following formula (1) of 3 or more.
V = A × D 3 / S / 10000000 ・ ・ ・ (1)
{In the formula, A means the amount of nickel dimethylglyoxime detected by the nickel measurement method specified in JIS K 0102 59.1 [ppm], and S is the ratio of nickel particles measured by the gas adsorption method. It means the surface area [m 2 / g], and D means the average particle size [nm] of the nickel particles measured by a scanning electron microscope (SEM). }
前記ニッケルナノ粒子が、ニッケル単独又は、ニッケルと、リチウム、銅、鉄、コバルト、金、白金及びパラジウムから選ばれる1種以上の金属との合金からなる、請求項1から3のいずれか1項に記載のニッケルナノ粒子凝集体。 One of claims 1 to 3, wherein the nickel nanoparticles are nickel alone or an alloy of nickel and one or more metals selected from lithium, copper, iron, cobalt, gold, platinum and palladium. Nickel nanoparticle agglomerates according to. 前記ニッケルナノ粒子が、ニッケルナノ粒子中に含まれる金属成分の99wt%以上がニッケルである、請求項1から4のいずれか1項に記載のニッケルナノ粒子凝集体。 The nickel nanoparticle aggregate according to any one of claims 1 to 4, wherein the nickel nanoparticles have 99 wt% or more of a metal component contained in the nickel nanoparticles of nickel. 基板と、
前記基板上に積層されている請求項1から5のいずれか1項に記載のニッケルナノ粒子凝集体と、を備えている、ニッケルナノ粒子複合基板。
With the board
A nickel nanoparticle composite substrate comprising the nickel nanoparticle aggregate according to any one of claims 1 to 5 laminated on the substrate.
平均粒子径が5〜100nmのニッケルナノ粒子及びバインダー樹脂を非極性溶媒中に分散させたニッケルナノ粒子ペーストを準備する工程と、
前記ニッケルナノ粒子ペーストに、水又は1wt%以上の過酸化水素水を接触させることによって、ニッケルナノ粒子の表面に皮膜を生成させるとともに、ニッケルナノ粒子同士を直接又は前記皮膜を介して凝集させる工程と、
を含むニッケルナノ粒子凝集体の製造方法。

A step of preparing a nickel nanoparticle paste in which nickel nanoparticles having an average particle diameter of 5 to 100 nm and a binder resin are dispersed in a non-polar solvent, and a step of preparing the nickel nanoparticles.
A step of contacting the nickel nanoparticles paste with water or 1 wt% or more of hydrogen peroxide solution to form a film on the surface of the nickel nanoparticles and agglomerate the nickel nanoparticles directly or through the film. When,
A method for producing a nickel nanoparticle aggregate containing.

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