JP2702579B2 - 逆ミセル系における化学反応 - Google Patents
逆ミセル系における化学反応Info
- Publication number
- JP2702579B2 JP2702579B2 JP1503266A JP50326689A JP2702579B2 JP 2702579 B2 JP2702579 B2 JP 2702579B2 JP 1503266 A JP1503266 A JP 1503266A JP 50326689 A JP50326689 A JP 50326689A JP 2702579 B2 JP2702579 B2 JP 2702579B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactant
- fluid
- reverse
- water
- supercritical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Colloid Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本課題の発明は、超臨界状態又は臨界に近い状態で逆
ミセル系又は逆マイクロエマルジョン系において化学反
応体をを反応させることによって化学生成物を形成する
ための方法に向けられている。
ミセル系又は逆マイクロエマルジョン系において化学反
応体をを反応させることによって化学生成物を形成する
ための方法に向けられている。
発明の概要 本発明は、系において逆マイクロエマルジョン又は逆
ミセル群の形成を容易にするため、極性を有する流動
体、一般には水の流動体と、ミセル又はマイクロエマル
ジョンの助触媒（promoter）、一般には表面活性剤とを
含む実質的に不連続な相から構成されるミセル系又はマ
イクロエマルジョン系における化学反応の実行に関す
る。本発明の目的のため、逆ミセル系又は逆マイクロエ
マルジョン系であり得る上記系は、標準温度及び標準圧
力において気体であり臨界密度を有し、臨界に近い状態
又は超臨界状態において水に対し不溶性の流動体である
非極性流動体物質又は低極性流動体物質を含んだ実質的
に連続な相を更に含む。流動体は、それが置かれる温度
及び圧力が臨界温度及び臨界圧力を超える場合、超臨界
状態内にある。非極性流動体又は低極性流動体が臨界に
近い状態に保持される場合、上記流動体が置かれる好ま
しい温度は上記流動体の臨界温度の下方90℃程度から上
記流動体の臨界温度までの範囲内である。形成されるこ
れらのミセル群は、それらを水の液体内にある水に対し
不溶性の流動体の普通のミセル群と区別するため“逆ミ
セル群”として呼称される。
ミセル群の形成を容易にするため、極性を有する流動
体、一般には水の流動体と、ミセル又はマイクロエマル
ジョンの助触媒（promoter）、一般には表面活性剤とを
含む実質的に不連続な相から構成されるミセル系又はマ
イクロエマルジョン系における化学反応の実行に関す
る。本発明の目的のため、逆ミセル系又は逆マイクロエ
マルジョン系であり得る上記系は、標準温度及び標準圧
力において気体であり臨界密度を有し、臨界に近い状態
又は超臨界状態において水に対し不溶性の流動体である
非極性流動体物質又は低極性流動体物質を含んだ実質的
に連続な相を更に含む。流動体は、それが置かれる温度
及び圧力が臨界温度及び臨界圧力を超える場合、超臨界
状態内にある。非極性流動体又は低極性流動体が臨界に
近い状態に保持される場合、上記流動体が置かれる好ま
しい温度は上記流動体の臨界温度の下方90℃程度から上
記流動体の臨界温度までの範囲内である。形成されるこ
れらのミセル群は、それらを水の液体内にある水に対し
不溶性の流動体の普通のミセル群と区別するため“逆ミ
セル群”として呼称される。
化学反応を実行する方法は、大体において、臨界に近
い状態又は超臨界状態において水に対し不溶性の流動体
内の逆マイクロエマルジョン群又は逆ミセル群を含んだ
水の流動体を含む第１の系を形成することから構成され
る。それから、第１反応体は第１の系に導入され、次い
で化学反応が反応生成物を形成するため上記第１反応体
と共に実行される。大体において、第１反応体は逆マイ
クロエマルジョン群又は逆ミセル群内に組み入れられ、
反応生成物が上記群内に形成される。また、第２の反応
体が生成物を形成するため第１反応体と反応し得る第１
の系に組み入れられ得る。第１及び／又は第２反応体は
従属する化学反応を実行するため逆マイクロエマルジョ
ン群又は逆ミセル群内へ拡散し又はその群から取り出さ
れ得る。逆マイクロエマルジョン群又は逆ミセル群は、
一般に水及び表面活性剤から構成される。
い状態又は超臨界状態において水に対し不溶性の流動体
内の逆マイクロエマルジョン群又は逆ミセル群を含んだ
水の流動体を含む第１の系を形成することから構成され
る。それから、第１反応体は第１の系に導入され、次い
で化学反応が反応生成物を形成するため上記第１反応体
と共に実行される。大体において、第１反応体は逆マイ
クロエマルジョン群又は逆ミセル群内に組み入れられ、
反応生成物が上記群内に形成される。また、第２の反応
体が生成物を形成するため第１反応体と反応し得る第１
の系に組み入れられ得る。第１及び／又は第２反応体は
従属する化学反応を実行するため逆マイクロエマルジョ
ン群又は逆ミセル群内へ拡散し又はその群から取り出さ
れ得る。逆マイクロエマルジョン群又は逆ミセル群は、
一般に水及び表面活性剤から構成される。
また、本発明の方法は、分散された金属粒子群又は金
属化合物群のような化学触媒、あるいは放射エネルギの
ような化学反応を起こし、且つ／又は促進するためのエ
ネルギ源を導入する段階を含み得る。上記化学触媒は、
例えば、系に加えられ又はその場所内に形成されるPt、
Pd、及びRh粒子、又はNi、Co、及びFeのホウ化物を含み
得る。
属化合物群のような化学触媒、あるいは放射エネルギの
ような化学反応を起こし、且つ／又は促進するためのエ
ネルギ源を導入する段階を含み得る。上記化学触媒は、
例えば、系に加えられ又はその場所内に形成されるPt、
Pd、及びRh粒子、又はNi、Co、及びFeのホウ化物を含み
得る。
また、第１反応体は化学反応を実行するため水に不溶
性の流動体内に取り込まれ得る。形成される反応体は存
在する両相の一方に溶け得るけれども、一般に、水、超
臨界の流動体、又は水及び超臨界の流動体に対し各々不
溶である。
性の流動体内に取り込まれ得る。形成される反応体は存
在する両相の一方に溶け得るけれども、一般に、水、超
臨界の流動体、又は水及び超臨界の流動体に対し各々不
溶である。
好ましい方法では、第２反応体は、超臨界状態又は臨
界に近い状態において水に不溶性の流動体内にある水の
流動体から一般に構成される第２の系内に取り込まれ
る。それから、第２の系は第１の系に加えられ得る。例
えば、沈殿反応は２つの別個の系内に存在する溶けた種
群を用いて与えられても良い。いかなる場合において
も、コアとなる物質の交換が系内において急速に起こ
り、反応体群の完全な混合を確実にする。超臨界の逆ミ
セル又はマイクロエマルジョンの２つの溶液は、そのそ
れぞれがその溶液の水のコア群内に溶かされる水溶性の
塩又は他の可溶性反応体種を含んで準備され得る。
界に近い状態において水に不溶性の流動体内にある水の
流動体から一般に構成される第２の系内に取り込まれ
る。それから、第２の系は第１の系に加えられ得る。例
えば、沈殿反応は２つの別個の系内に存在する溶けた種
群を用いて与えられても良い。いかなる場合において
も、コアとなる物質の交換が系内において急速に起こ
り、反応体群の完全な混合を確実にする。超臨界の逆ミ
セル又はマイクロエマルジョンの２つの溶液は、そのそ
れぞれがその溶液の水のコア群内に溶かされる水溶性の
塩又は他の可溶性反応体種を含んで準備され得る。
より特徴的には、連続相又は不連続相内に溶ける生成
物は本発明の方法によって形成されても良いけれども、
本発明は、また、逆マイクロエマルジョン又は逆ミセル
群内に含まれる物質がマイクロエマルジョン又はミセル
群内に拡散する超臨界流動体に加えられ、水又は超臨界
の流動体の一方、あるいはそれらの両方に対し不溶であ
る生成物を与えるよう上記物質と反応する反応体と反応
することにより非常に微細な粒子群の形成に関係する。
物は本発明の方法によって形成されても良いけれども、
本発明は、また、逆マイクロエマルジョン又は逆ミセル
群内に含まれる物質がマイクロエマルジョン又はミセル
群内に拡散する超臨界流動体に加えられ、水又は超臨界
の流動体の一方、あるいはそれらの両方に対し不溶であ
る生成物を与えるよう上記物質と反応する反応体と反応
することにより非常に微細な粒子群の形成に関係する。
上記２つの溶液は不溶性の沈殿物を生成するカチオン
とアニオンとのある結合から構成され得る。第１及び／
又は第２の反応体は、塩化ナトリウム、銀の塩化物、鉄
の塩化物、銀の硝酸塩、バリウムの水酸化物、カルシウ
ムの水酸化物、カドミウムの塩化物、カドミウムの硝酸
塩、カドミウムの塩素酸塩、カドミウムの硫化物、コバ
ルトの塩化物、コバルトの硫化物、亜鉛の硫化物、鉛の
硫化物、及び銅の硫化物のような水溶性の塩から構成さ
れ得る。また、第１及び／又は第２の反応体は、硫酸水
溶液のような水溶液内で酸性の物質と、水溶液内の塩基
性物質と、水に不溶性の流動体自体、あるいはアルケン
又はアルカンのような水に不溶性の流動体に溶け込んだ
反応体とから構成される。更に、反応体は、逆ミセル系
内で酸性又は塩基性の水溶液、あるいは他の反応開始剤
によって促進される加水分解反応／重合反応のように水
に不溶性の流動体又は水の流動体内に溶解するテトラエ
トキシシラン（tetraethoxysilane）のようなモノマー
物質又はモノマー前駆物質を含んでも良い。
とアニオンとのある結合から構成され得る。第１及び／
又は第２の反応体は、塩化ナトリウム、銀の塩化物、鉄
の塩化物、銀の硝酸塩、バリウムの水酸化物、カルシウ
ムの水酸化物、カドミウムの塩化物、カドミウムの硝酸
塩、カドミウムの塩素酸塩、カドミウムの硫化物、コバ
ルトの塩化物、コバルトの硫化物、亜鉛の硫化物、鉛の
硫化物、及び銅の硫化物のような水溶性の塩から構成さ
れ得る。また、第１及び／又は第２の反応体は、硫酸水
溶液のような水溶液内で酸性の物質と、水溶液内の塩基
性物質と、水に不溶性の流動体自体、あるいはアルケン
又はアルカンのような水に不溶性の流動体に溶け込んだ
反応体とから構成される。更に、反応体は、逆ミセル系
内で酸性又は塩基性の水溶液、あるいは他の反応開始剤
によって促進される加水分解反応／重合反応のように水
に不溶性の流動体又は水の流動体内に溶解するテトラエ
トキシシラン（tetraethoxysilane）のようなモノマー
物質又はモノマー前駆物質を含んでも良い。
更に、より特徴的には、本発明はアルミニウム硝酸塩
水である第１反応体、アンモニア水である第２反応体、
及びアルミニウム水酸化物である反応生成物、並びに超
臨界のプロパン内にアルミニウム硝酸塩、水、及び表面
活性剤の逆ミセル群を形成し、超臨界のプロパン相内に
アンモニアを導入することによってアルミニウム水酸化
物の１ミクロンより小さい粒子（サブミクロン粒子）の
生成から構成される特有の方法に関係する。
水である第１反応体、アンモニア水である第２反応体、
及びアルミニウム水酸化物である反応生成物、並びに超
臨界のプロパン内にアルミニウム硝酸塩、水、及び表面
活性剤の逆ミセル群を形成し、超臨界のプロパン相内に
アンモニアを導入することによってアルミニウム水酸化
物の１ミクロンより小さい粒子（サブミクロン粒子）の
生成から構成される特有の方法に関係する。
逆ミセル群、又は臨界温度及び臨界圧力を超えて操作
される連続的な非極性の相群内で水のコアと共に表面活
性剤のシェルを構成する分子集合を形成する能力は、最
近報告されている。［参考文献１］ この明細書には、逆ミセル群を含む超臨界の炭化水素
溶液内で無機物のサブミクロン粒子の形成について説明
がなされている。0.5ミクロン径のアルミニウム水酸化
物粒子から成る微細な粉は、２つを含む（binary）超臨
界の流動体の連続相内での一成分であるアンモニアの拡
散によってミセルのコア内に存在する水溶液A1（NO3）3
から上記水溶液のコア内へ沈殿する。この仕事は、超臨
界の流動体のミセル群を用いた粒子生成の第１報告書の
みならず、超臨界の流動体内で分散される逆ミセル内部
で起こる化学反応の第１例であることを象徴する。
される連続的な非極性の相群内で水のコアと共に表面活
性剤のシェルを構成する分子集合を形成する能力は、最
近報告されている。［参考文献１］ この明細書には、逆ミセル群を含む超臨界の炭化水素
溶液内で無機物のサブミクロン粒子の形成について説明
がなされている。0.5ミクロン径のアルミニウム水酸化
物粒子から成る微細な粉は、２つを含む（binary）超臨
界の流動体の連続相内での一成分であるアンモニアの拡
散によってミセルのコア内に存在する水溶液A1（NO3）3
から上記水溶液のコア内へ沈殿する。この仕事は、超臨
界の流動体のミセル群を用いた粒子生成の第１報告書の
みならず、超臨界の流動体内で分散される逆ミセル内部
で起こる化学反応の第１例であることを象徴する。
液体内での逆ミセル群は、クロマトグラフィ、分離、
反応プロセスの領域において潜在的に広い範囲に適用さ
れ得ることを示されてきている。[2-5]付け加えるに、
逆ミセルのコア群内に存在する種を含む化学反応群によ
って、触媒作用及び半導体の適用において使用のため、
コロイドの大きさ（３乃至10nm）を有する粒子群が生成
される。[6-8]逆ミセル群が超臨界の流動体の状況内に
存在する系を利用する化学プロセスは超臨界の流動体群
の特異な性質を利用することによってミセルの系に対し
潜在的に適用できる範囲を拡張するよう期待されてい
る。これらの化学プロセスは、多数の成分を有するミセ
ル系においてＰ−Ｔ相の振る舞いを容易に扱う能力と同
様に、粘度、密度、及び拡散係数のような圧力依存の変
数を含む。超臨界の流動体の逆ミセル相の安定性は流動
体圧力に強く依存し、ミセルのコア内に含まれ得る水の
量は液体に与えられる圧力と共に増加する。圧力100バ
ール、温度103℃において、プロパンの連続相内での逆
ミセルに対し最大のAOTに対する水の分子比は４であ
る。この値は同じ温度で圧力300バールにおいて12に増
加する。[9] 図面の簡単な説明 図面において、単一の画面は、100℃で200バールの超
臨界プロパン溶液内で、0.1M Al（NO3）3を含む逆ミセ
ルにアンモニアを付加することにより製造された水酸化
アルミニウム粒子の走査電子顕微鏡写真である。
反応プロセスの領域において潜在的に広い範囲に適用さ
れ得ることを示されてきている。[2-5]付け加えるに、
逆ミセルのコア群内に存在する種を含む化学反応群によ
って、触媒作用及び半導体の適用において使用のため、
コロイドの大きさ（３乃至10nm）を有する粒子群が生成
される。[6-8]逆ミセル群が超臨界の流動体の状況内に
存在する系を利用する化学プロセスは超臨界の流動体群
の特異な性質を利用することによってミセルの系に対し
潜在的に適用できる範囲を拡張するよう期待されてい
る。これらの化学プロセスは、多数の成分を有するミセ
ル系においてＰ−Ｔ相の振る舞いを容易に扱う能力と同
様に、粘度、密度、及び拡散係数のような圧力依存の変
数を含む。超臨界の流動体の逆ミセル相の安定性は流動
体圧力に強く依存し、ミセルのコア内に含まれ得る水の
量は液体に与えられる圧力と共に増加する。圧力100バ
ール、温度103℃において、プロパンの連続相内での逆
ミセルに対し最大のAOTに対する水の分子比は４であ
る。この値は同じ温度で圧力300バールにおいて12に増
加する。[9] 図面の簡単な説明 図面において、単一の画面は、100℃で200バールの超
臨界プロパン溶液内で、0.1M Al（NO3）3を含む逆ミセ
ルにアンモニアを付加することにより製造された水酸化
アルミニウム粒子の走査電子顕微鏡写真である。
好ましい実施例の詳細な説明 この研究では、反応過程における様々なステップを監
視可能とするために、厚さ13mm、直径25mmの２枚のサフ
ァイア窓が一体的に備えられた25ml高圧反応容器内に、
水酸化アルミニウム粒子が用意された。
視可能とするために、厚さ13mm、直径25mmの２枚のサフ
ァイア窓が一体的に備えられた25ml高圧反応容器内に、
水酸化アルミニウム粒子が用意された。
プロパンで加圧する前に、固体界面活性剤、ビス（２−
エチルヘキシル）スルフォスクシン酸ナトリウム（AO
T）および水性反応溶液Al（NO3）39H2Ｏ水溶液を水１モ
ルに対しAOT5の割合（Ｗ）で、容器内に充たした。すべ
ての実験では、AOTの濃度は50mMであった。３種類の濃
度のAl（NO3）3水溶液、すなわち、0.1モル、0.05モル
および0.01モルのAl（NO3）39H2Ｏ水溶液が用いられ
た。
エチルヘキシル）スルフォスクシン酸ナトリウム（AO
T）および水性反応溶液Al（NO3）39H2Ｏ水溶液を水１モ
ルに対しAOT5の割合（Ｗ）で、容器内に充たした。すべ
ての実験では、AOTの濃度は50mMであった。３種類の濃
度のAl（NO3）3水溶液、すなわち、0.1モル、0.05モル
および0.01モルのAl（NO3）39H2Ｏ水溶液が用いられ
た。
すべてのケースで所望の反応温度、100℃に達した
後、その系は、高圧シリンジポンプを用いて、プロパン
（Tc＝96.8℃、Pc＝42atm）で200バールに一定に保持さ
れた。磁性を攪拌棒で数分間攪拌した後、逆ミセル相に
分散したAl（NO3）3水溶液、を含む光学的に透明な溶液
が得られた。
後、その系は、高圧シリンジポンプを用いて、プロパン
（Tc＝96.8℃、Pc＝42atm）で200バールに一定に保持さ
れた。磁性を攪拌棒で数分間攪拌した後、逆ミセル相に
分散したAl（NO3）3水溶液、を含む光学的に透明な溶液
が得られた。
AOTを系に付加しない他の実験では、同じ温度で同じ
圧力下の観察用セルに、超臨界プロパンと水の液相から
なる２相が残った。
圧力下の観察用セルに、超臨界プロパンと水の液相から
なる２相が残った。
セルの温度が安定するや否や、約40uLのドライアンモニ
アが、第２シリンジポンプに連結された短い小径の管
（100−um−i.d.）を通して注入された。アンモニアは
プロパン[10]を含む多くの超臨界、多くの炭化水素にか
なりの溶解度を示すことが知られている。アンモニアは
（急速に分散するミルキーの出現により）純水、AOTお
よび超臨界プロパンからなる逆ミセル内に取り込まれた
ことが明白である。アンモニアを純粋な超臨界プロパン
に付加することにより、系は、部分的に存在する高濃度
のアンモニアの作用によるミセル相の変質に起因してミ
セル系にミルキープルームが生じたことを暗示する明確
なプルームを生じた。アンモニアを加えた後、0.1M Al
（NO3）3溶液を含むビューセル内の流動体は、約１分の
後濁るが、結局さらに薄いAl（NO3）3溶液を含む系内で
透明になる。超臨界流動体系で形成された粒子を収集し
て特徴づけるために、ライン内に設けられた0.5umステ
ンレススチールフリットを通して、セル内の流動体の出
口が設けられたフロー制限器への流れが確立された。サ
ンプル収集中は，シリンジポンプからのプロパンの緩や
かな付加により，圧力が一定に保持された。
アが、第２シリンジポンプに連結された短い小径の管
（100−um−i.d.）を通して注入された。アンモニアは
プロパン[10]を含む多くの超臨界、多くの炭化水素にか
なりの溶解度を示すことが知られている。アンモニアは
（急速に分散するミルキーの出現により）純水、AOTお
よび超臨界プロパンからなる逆ミセル内に取り込まれた
ことが明白である。アンモニアを純粋な超臨界プロパン
に付加することにより、系は、部分的に存在する高濃度
のアンモニアの作用によるミセル相の変質に起因してミ
セル系にミルキープルームが生じたことを暗示する明確
なプルームを生じた。アンモニアを加えた後、0.1M Al
（NO3）3溶液を含むビューセル内の流動体は、約１分の
後濁るが、結局さらに薄いAl（NO3）3溶液を含む系内で
透明になる。超臨界流動体系で形成された粒子を収集し
て特徴づけるために、ライン内に設けられた0.5umステ
ンレススチールフリットを通して、セル内の流動体の出
口が設けられたフロー制限器への流れが確立された。サ
ンプル収集中は，シリンジポンプからのプロパンの緩や
かな付加により，圧力が一定に保持された。
0.1M Al（NO3）3を含む逆ミセル系へのアンモニアの
導入により沈殿した水酸化アルミニウム粒子は第１図に
示されている。平均粒子サイズは，粒子間の「ネッキン
グ」の跡や小さな塊を含めて、0.5umのオーダーであ
る。この性質が，沈殿の前の溶液内の相互作用に起因す
るものか、サンプルの収集時に穴のあるフリットを通過
する際に高い表面エネルギーを有する粒子間の相互作用
が増加することによる人工的なものであるのかは明確で
はない。0.05M Al（NO3）3溶液を用いた系から収集され
た生成粒子は、かなり小さく（＜0.1um）、さらに高度
の集塊を示した。0.01 Al（NO3）3を用いた系からは生
成物が得られなかった。これは、たぶんその系で生成さ
れた個々の粒子がフリット表面で収集されるにはあまり
に小さすぎたからであろう。
導入により沈殿した水酸化アルミニウム粒子は第１図に
示されている。平均粒子サイズは，粒子間の「ネッキン
グ」の跡や小さな塊を含めて、0.5umのオーダーであ
る。この性質が，沈殿の前の溶液内の相互作用に起因す
るものか、サンプルの収集時に穴のあるフリットを通過
する際に高い表面エネルギーを有する粒子間の相互作用
が増加することによる人工的なものであるのかは明確で
はない。0.05M Al（NO3）3溶液を用いた系から収集され
た生成粒子は、かなり小さく（＜0.1um）、さらに高度
の集塊を示した。0.01 Al（NO3）3を用いた系からは生
成物が得られなかった。これは、たぶんその系で生成さ
れた個々の粒子がフリット表面で収集されるにはあまり
に小さすぎたからであろう。
図に示された粒子は、アンモニア（５−10nm）が導入
される前に臨界超過プロパン内に存在する逆ミセルより
もかなり大きい。粒子がその元となるミセルのサイズよ
りも非常に大きいという現象は、液体系の逆ミセル相か
らコロイド状の触媒粒子が形成される間にもまた観察さ
れた。この性質は、ミセルコア間の内容物の急激な交換
に起因し、オングストロームあるいはナノメートルサイ
ズの沈殿したコアの合体を促進させて、収集された生成
物内に実際に観察されたさらに大きな粒子を形成させ
る。
される前に臨界超過プロパン内に存在する逆ミセルより
もかなり大きい。粒子がその元となるミセルのサイズよ
りも非常に大きいという現象は、液体系の逆ミセル相か
らコロイド状の触媒粒子が形成される間にもまた観察さ
れた。この性質は、ミセルコア間の内容物の急激な交換
に起因し、オングストロームあるいはナノメートルサイ
ズの沈殿したコアの合体を促進させて、収集された生成
物内に実際に観察されたさらに大きな粒子を形成させ
る。
粉体生成のための超臨界ミセル溶液における反応プロ
セスの利用は、存在する技術を越える多くの潜在的利点
を与える。粒子形成に関わる反応物質の濃度を操作する
能力は粒子サイズを精密に制御する能力を与える。超臨
界流動体状況の操作は又、反応体のミセル膜を通過する
高い質量転移速度を可能にし、反応体の１つが気体であ
るとき速度制限を緩める。反応速度の増加は拡散制限反
応を予期させる。高い拡散速度は、不完全な混合による
局部的濃度勾配を減少させることによって、生じる粒子
の多分散性を減少させるだろう。相の圧力依存性及び超
臨界流動体系における密度の作用は又、粒子が生じる連
続流動体相からの粒子分離の領域に更に利点を与えるだ
ろう。
セスの利用は、存在する技術を越える多くの潜在的利点
を与える。粒子形成に関わる反応物質の濃度を操作する
能力は粒子サイズを精密に制御する能力を与える。超臨
界流動体状況の操作は又、反応体のミセル膜を通過する
高い質量転移速度を可能にし、反応体の１つが気体であ
るとき速度制限を緩める。反応速度の増加は拡散制限反
応を予期させる。高い拡散速度は、不完全な混合による
局部的濃度勾配を減少させることによって、生じる粒子
の多分散性を減少させるだろう。相の圧力依存性及び超
臨界流動体系における密度の作用は又、粒子が生じる連
続流動体相からの粒子分離の領域に更に利点を与えるだ
ろう。
逆ミセル系で行われたこの発明の化学反応の３つの実
施例が以下に記載され、それにおいては、水−不溶性の
流動体としてプロパンが使用され、エアロゾル−OT（AO
T）が界面活性剤として用いられた。以下に記載される
各反応は、100℃及び約300atm圧の系の状態を使用して
行われ、それはプロパンの臨界温度及び圧を超えるもの
である。
施例が以下に記載され、それにおいては、水−不溶性の
流動体としてプロパンが使用され、エアロゾル−OT（AO
T）が界面活性剤として用いられた。以下に記載される
各反応は、100℃及び約300atm圧の系の状態を使用して
行われ、それはプロパンの臨界温度及び圧を超えるもの
である。
実施例１ この実施例は超臨界状態の２つの異なった逆ミセル系
に存在する反応体間の反応を記載する。
に存在する反応体間の反応を記載する。
２つの逆ミセル系は独立に高圧ビューセル（viewcel
l）内で作られる。両方とも最終溶液が約50mMの最終AOT
濃度を有するように調整された。１つのセルに、0.1M N
aOHを加えて水−界面活性剤率を約11にした。系は加
熱、加圧、及び攪はんされて透明な単一相の溶液が形成
された。他方のセルに、AOTを加え、系を加圧し加熱し
て所望の状態にした。相当量の0.1M Cu（NO3）２溶液を
高圧ハンドクランクポンプから２番目のセルに加えて水
−界面活性剤率が約13の逆ミセル溶液を作った。硝酸銅
溶液を含むビューセル内に形成された溶液は一相であり
僅かに黄色の色を呈していた。
l）内で作られる。両方とも最終溶液が約50mMの最終AOT
濃度を有するように調整された。１つのセルに、0.1M N
aOHを加えて水−界面活性剤率を約11にした。系は加
熱、加圧、及び攪はんされて透明な単一相の溶液が形成
された。他方のセルに、AOTを加え、系を加圧し加熱し
て所望の状態にした。相当量の0.1M Cu（NO3）２溶液を
高圧ハンドクランクポンプから２番目のセルに加えて水
−界面活性剤率が約13の逆ミセル溶液を作った。硝酸銅
溶液を含むビューセル内に形成された溶液は一相であり
僅かに黄色の色を呈していた。
超臨界流動体溶液が両方のセルに調整された時、それ
らの間のバルブを開けた。セル間に圧力差が生じて一方
のセルの溶液が他方に移動するように、１つのセルの出
口で制限器を通して圧をゆっくりと排出させた。高圧シ
リンジポンプからプロパンを加えることにより上流のセ
ル内で圧力が維持された。下流のセル内の溶液の25％が
排出された後、バルブを閉じ、溶液を数分間置いた。銅
と水酸化物溶液の混合から生じる反応が、混合溶液を含
むセル中の細かい粒子（水酸化銅）の目視観察により明
示された。
らの間のバルブを開けた。セル間に圧力差が生じて一方
のセルの溶液が他方に移動するように、１つのセルの出
口で制限器を通して圧をゆっくりと排出させた。高圧シ
リンジポンプからプロパンを加えることにより上流のセ
ル内で圧力が維持された。下流のセル内の溶液の25％が
排出された後、バルブを閉じ、溶液を数分間置いた。銅
と水酸化物溶液の混合から生じる反応が、混合溶液を含
むセル中の細かい粒子（水酸化銅）の目視観察により明
示された。
実施例２ この実施例は超臨界状態の逆ミセル系に存在する反応
体と系に加えられる水溶性反応体との間の反応を記載す
る。
体と系に加えられる水溶性反応体との間の反応を記載す
る。
高圧ビューセル内に、ATO及び0.1M KCl溶液が十分な
量加えられて約75mMのAOT濃度を有し水−界面活性剤率
が約３である溶液が調整された。系は加熱され加圧され
て、超臨界状態で透明な単一相の逆ミセル溶液が形成さ
れた。高圧ハンドクランプを使って系の水−界面活性剤
率を５と７の間に上昇させて小量の0.1M AgNO3溶液が加
えられた。溶液を数分間置いた後、細かい個体粒子（塩
化銀）がビューセル内で肉眼で観察された。
量加えられて約75mMのAOT濃度を有し水−界面活性剤率
が約３である溶液が調整された。系は加熱され加圧され
て、超臨界状態で透明な単一相の逆ミセル溶液が形成さ
れた。高圧ハンドクランプを使って系の水−界面活性剤
率を５と７の間に上昇させて小量の0.1M AgNO3溶液が加
えられた。溶液を数分間置いた後、細かい個体粒子（塩
化銀）がビューセル内で肉眼で観察された。
実施例３ この実施例は超臨界状態の逆ミセル系に存在する反応
体と連続相に溶解する反応体との間の反応を記載する。
反応は逆ミセル中に存在する物質によって触媒作用され
る。
体と連続相に溶解する反応体との間の反応を記載する。
反応は逆ミセル中に存在する物質によって触媒作用され
る。
高圧ビューセル内に、超臨界のプロパンで加圧された
時に溶液のAOT濃度が約50mMで水−界面活性剤率が10と
なるように、AOT及び0.1M NaOHが適量加えられた。100
℃、300atmで透明な溶液になり、高圧ハンドクランプポ
ンプを使ってテトラエトキシシラン（TEOS）が水の含有
量の約10倍で加えられた。TEOSはアルカン−溶性、水−
不溶性の硅酸塩前駆体であり、TEOSモノマーの加水反応
とそれに続く縮合重合を経由して生成される分子間結合
したSi-O-Siネットワークを形成する。反応は、酸また
は塩基の存在により触媒作用される。この加水反応／縮
合重合反応は約１時間後にビューセル内の個体粒子の目
視観察によって明示された。TEOSを含む超臨界流動溶液
のフーリエ変換赤外スペクトルも又系内のSi-Si結合の
濃度が時間がたつにつれて増加する証拠を供した。
時に溶液のAOT濃度が約50mMで水−界面活性剤率が10と
なるように、AOT及び0.1M NaOHが適量加えられた。100
℃、300atmで透明な溶液になり、高圧ハンドクランプポ
ンプを使ってテトラエトキシシラン（TEOS）が水の含有
量の約10倍で加えられた。TEOSはアルカン−溶性、水−
不溶性の硅酸塩前駆体であり、TEOSモノマーの加水反応
とそれに続く縮合重合を経由して生成される分子間結合
したSi-O-Siネットワークを形成する。反応は、酸また
は塩基の存在により触媒作用される。この加水反応／縮
合重合反応は約１時間後にビューセル内の個体粒子の目
視観察によって明示された。TEOSを含む超臨界流動溶液
のフーリエ変換赤外スペクトルも又系内のSi-Si結合の
濃度が時間がたつにつれて増加する証拠を供した。
参考文献 1. Gale,R.W.,J.L.Fultion,R.D.Smith.J.Am.Chem.Soc.
109.1986.p.920. 2. Sheu,E.,K.E.Goklen,T.A.Hatton,S.H.Chen.Biotech
nol.prog.2.1986.p.175. 3. Reverse Micelles.Eds.P.L.Luisi,B.E.Straub.Plen
um Press,New York.1984. 4. Luisi,P.L.,Augew.Chem.,Int. Ed.Engl.24.1985.
p.439. 5. Goklen,K.E.,T.A.Hatton.Biotechnol.Prog.1.1985.
p.69. 6. Meyer,M.,C.Wallberg,K.Curihara,J.H.Fendler.J.C
hem.Soc., Chem.Commun.1984.p.90. 7. Nagy,J.B.,A.Gourgue,E.G.Derouane.Preparation o
f Catalysts III.Eds.G.Poncelet,P.Grange,P.A.Jacob
s,P.A.Elsevier,Amsterdam.1983.p.193. 8. Lufimpadio,N.,J.B.Nagy,E.G.Derouane.Surfactant
s in Solution,Vol.3.Eds.K.L.Mittal,B.Lindman.Plenu
m,New York.1984.p.1483. 9. Gale,R.W.,J.L.Fulton.,R.D.Smith.Anal.Chem. 5
9.1987.p.1977. 10. Lentz,H.,E.U.Frank.Extraction with Supercriti
cal Gases. Eds.G.M.Schneider,E.Stahl,G.Wilke.Verl
ag Chemie,Weinheim.1980.p.83
109.1986.p.920. 2. Sheu,E.,K.E.Goklen,T.A.Hatton,S.H.Chen.Biotech
nol.prog.2.1986.p.175. 3. Reverse Micelles.Eds.P.L.Luisi,B.E.Straub.Plen
um Press,New York.1984. 4. Luisi,P.L.,Augew.Chem.,Int. Ed.Engl.24.1985.
p.439. 5. Goklen,K.E.,T.A.Hatton.Biotechnol.Prog.1.1985.
p.69. 6. Meyer,M.,C.Wallberg,K.Curihara,J.H.Fendler.J.C
hem.Soc., Chem.Commun.1984.p.90. 7. Nagy,J.B.,A.Gourgue,E.G.Derouane.Preparation o
f Catalysts III.Eds.G.Poncelet,P.Grange,P.A.Jacob
s,P.A.Elsevier,Amsterdam.1983.p.193. 8. Lufimpadio,N.,J.B.Nagy,E.G.Derouane.Surfactant
s in Solution,Vol.3.Eds.K.L.Mittal,B.Lindman.Plenu
m,New York.1984.p.1483. 9. Gale,R.W.,J.L.Fulton.,R.D.Smith.Anal.Chem. 5
9.1987.p.1977. 10. Lentz,H.,E.U.Frank.Extraction with Supercriti
cal Gases. Eds.G.M.Schneider,E.Stahl,G.Wilke.Verl
ag Chemie,Weinheim.1980.p.83
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スミス，リチャード ディー. アメリカ合衆国 99352 ワシントン州 リッチランド スコット 402 (72)発明者 コンサーニ，キース エー. アメリカ合衆国 99352 ワシントン州 リッチランド スティーブンス ドラ イブ 114 1850 (56)参考文献 特開 昭63−40706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−3112（ＪＰ，Ａ)
Claims (25)
- 【請求項１】逆ミセルまたは逆マイクロエマルジョン系
を含む臨界に近いまたは超臨界状態における非極性また
は低極性流動体における極性流動体を含む第１の逆ミセ
ルまたは逆マイクロエマルジョン系を形成し、 前記第１の系に第１の反応体を導入し、 反応生成物を形成するために前記第１の反応体と化学反
応を生ぜしめる工程を含む化学反応方法。 - 【請求項２】前記逆ミセルまたは逆マイクロエマルジョ
ンにおける前記第１反応体を混合する工程を含むことを
特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】前記逆ミセルまたは逆マイクロエマルジョ
ンにおける前記反応生成物を形成する工程を含むことを
特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項４】前記第１の系に第２の反応体を加える工程
を含み、該第２の反応体は生成物を形成するために前記
第１の反応体と反応することができることを特徴とする
請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項５】前記第２の反応体は、前記化学反応を行う
ために前記逆ミセルまたは逆マイクロエマルジョンの中
にまたは外に拡散することができることを特徴とする請
求の範囲第４項記載の方法。 - 【請求項６】前記化学反応を開始あるいは行ういずれか
のために前記第１の系にエネルギー源を導入する工程を
含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項７】前記化学反応を行うために前記水不溶性流
動体の中に前記第１の反応体を混合する工程を含むこと
を特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項８】前記化学反応を開始するために前記系に化
学触媒を混合する工程を含むことを特徴とする請求の範
囲第１項記載の方法。 - 【請求項９】前記第１の反応体は水溶性塩であることを
特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１０】前記生成物は、水、前記超臨界流動体、
または水及び該超臨界流動体に、それぞれ不溶性である
ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１１】前記逆ミセルは、水性の流動体及び界面
活性剤を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載
の方法。 - 【請求項１２】前記第１反応体は硝酸アルミニウムであ
り、前記第２反応体はアンモニアであり、そして前記反
応生成物は水酸化アルミニウムの極微小粉末を含むこと
を特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１３】前記超臨界状態または臨界に近い状態に
おける非極性または低極性流動体における極性流動体を
有する第２の系の中に第２の反応体を混合する工程と、
前記第１の系に前記第２の系を加える工程とを含むこと
を特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１４】前記第１反応体は、可溶性塩、酸性材料
及び塩基性材料の内の一つを含むことを特徴とする請求
の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項１５】前記第２反応体は、可溶性塩、酸性物質
及び塩基性物質の内の一つを含むことを特徴とする請求
の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項１６】前記第１反応体は、水酸化ナトリウムで
あり、そして前記第２反応体は硝酸銅であることを特徴
とする請求の範囲第15項記載の方法。 - 【請求項１７】前記極性相は、水の流動体及び界面活性
剤を含むことを特徴とする請求の範囲第13項記載の方
法。 - 【請求項１８】前記第２反応体は、前記超臨界または臨
界に近い流動体を含むことを特徴とする請求の範囲第１
項記載の方法。 - 【請求項１９】超臨界状態において水不溶性の流動体に
おける水の流動体を有する逆ミセルまたは逆マイクロエ
マルジョン系を形成する工程と、 前記系に第１反応体を混合する工程と、 前記系に第２反応体を加える工程とを有し、該第２の反
応体は水溶性であり且つ前記逆ミセルまたは逆マイクロ
エマルジョンの中に拡散可能であり、しかも反応生成物
を形成するために前記第１反応体と反応を行うようにな
っていることを特徴とする化学反応方法。 - 【請求項２０】前記化学反応は、前記逆ミセルまたは逆
マイクロエマルジョンの中に生成物を形成することを特
徴とする請求の範囲第19項記載の化学反応方法。 - 【請求項２１】標準温度及び圧力下におけるガスであっ
て、臨界密度を有する低極性流動体物質を含む第１の実
質的に連続する相と、極性流動体及び前記第１の相にお
ける逆ミセルまたは逆マイクロエマルジョンの形成を容
易にするためのマイクロエマルジョン及びミセルの助触
媒（promoter）とを有する第２の実質的不連続な相とを
含む逆ミセルまたは逆マイクロエマルジョン系を形成す
る工程と、 前記低極性流動体の密度が前記臨界密度を超えるような
圧力及び温度で前記系を維持する工程と、 前記第２の相における逆ミセルまたは逆マイクロエマル
ジョンを形成する工程と、 前記マイクロエマルジョン系に第１反応体を導入する工
程と、 反応生成物を形成するために前記第１反応体と化学反応
を行う工程とを含むことを特徴とする化学反応方法。 - 【請求項２２】前記反応は少くとも前記流動体物質の超
臨界温度に等しい温度において行われることを特徴とす
る請求の範囲第21項記載の化学反応方法。 - 【請求項２３】前記助触媒は、前記第２の相において実
質的に可溶性である界面活性剤であることを特徴とする
請求の範囲第21項記載の化学反応方法。 - 【請求項２４】前記流動体材料が少くとも一つの低級ア
ルカンであることを特徴とする範囲第21項記載の化学反
応方法。 - 【請求項２５】前記低級アルカンは、エタン、プロパン
及びブタンの少くとも一つであることを特徴とする請求
の範囲第24項記載の化学反応方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15225688A | 1988-02-04 | 1988-02-04 | |
| US152,256 | 1988-02-04 | ||
| PCT/US1988/004230 WO1989005336A1 (en) | 1987-11-24 | 1988-11-23 | Chemical reactions in reverse micelle systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03503023A JPH03503023A (ja) | 1991-07-11 |
| JP2702579B2 true JP2702579B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=22542157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1503266A Expired - Fee Related JP2702579B2 (ja) | 1988-02-04 | 1988-11-23 | 逆ミセル系における化学反応 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2702579B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1527016B1 (en) * | 2002-04-25 | 2010-06-09 | Momentive Performance Materials Inc. | Preparation of nanosized copper (i) compounds |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63503266A (ja) * | 1986-05-05 | 1988-11-24 | サンタ・バーバラ・リサーチ・センター | グレーデッドギャップ反転層フオトダイオードアレイ |
-
1988
- 1988-11-23 JP JP1503266A patent/JP2702579B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63503266A (ja) * | 1986-05-05 | 1988-11-24 | サンタ・バーバラ・リサーチ・センター | グレーデッドギャップ反転層フオトダイオードアレイ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03503023A (ja) | 1991-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0387307B1 (en) | Chemical reactions in reverse micelle systems | |
| Chang et al. | Kinetics of silica particle formation in nonionic W/O microemulsions from TEOS | |
| Liu et al. | Preparation of Janus-type catalysts and their catalytic performance at emulsion interface | |
| TWI391319B (zh) | 用以生成細粒化粒子的方法 | |
| Husein et al. | Nanoparticle preparation using the single microemulsions scheme | |
| Sebastian et al. | Continuous synthesis of palladium nanorods in oxidative segmented flow | |
| Yashima et al. | Structure and catalytic properties of nanosized alumina supported platinum and palladium particles synthesized by reaction in microemulsion | |
| US8512665B2 (en) | Process for the production of nanoparticles using miniemulsions | |
| Skelland et al. | Non-Newtonian conversion solves problems of stability, permeability, and swelling in emulsion liquid membranes | |
| CN107617750B (zh) | 制备Ag/还原氧化石墨烯复合纳米材料的方法 | |
| Wu et al. | Continuous synthesis of hollow silver–palladium nanoparticles for catalytic applications | |
| JP2702579B2 (ja) | 逆ミセル系における化学反応 | |
| CN111111652B (zh) | 自支撑型AuPd合金介孔纳米球及其制备方法和应用 | |
| Bechiri et al. | Stability of the emulsion (W/O): Application to the extraction of a Dawson type heteropolyanion complex in aqueous solution | |
| Cao et al. | Inverse miniemulsion-based preparation of raspberry-like Au/SiO2 nanocomposite particles with high catalytic activity towards reduction of p-nitrophenol | |
| CA2591293A1 (en) | Production of oxidic nanoparticles | |
| Zhang et al. | Organic Reactions and Nanoparticle Preparation in CO2‐Induced Water/P104/p‐Xylene Microemulsions | |
| McCarvill et al. | The surface chemistry of polystyrene latices initiated by the persulfate/bisulfite/iron system | |
| Király et al. | Preparation of an organophilic palladium montmorillonite catalyst in a micellar system | |
| CN110589896A (zh) | 一种水相纳米氧化铁颗粒的绿色高效制备方法 | |
| US5229004A (en) | Stabilizing of liquid membranes for separation processes without sacrificing permeability by non-Newtonian conversion of the membrane | |
| Wilcoxon et al. | Synthesis of transition metal clusters and their catalytic and optical properties | |
| Matson et al. | Chemical reactions in reverse micelle systems | |
| Klein et al. | Phase behavior of reverse micelles in compressed propane at 35. degree. C and pressures to 30 MPa: solubilization of poly (ethylene glycol) | |
| JPH03253506A (ja) | エマルション型液膜法を利用する貴金属微粒子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081003 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |