JP5387116B2 - 金属フタロシアニンナノワイヤー及びその製造方法 - Google Patents
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また、特許文献2には、非導電性ナノワイヤーとして、幅が構成分子1個分〜1μmであり、長さが1nm〜500μmであり、有機モット絶縁体である非導電性ナノワイヤーが記載されている。前記有機モット絶縁体は、有機化合物の結晶を含む有機モット絶縁体である非導電性ナノワイヤーであること、前記有機化合物の結晶がフタロシアニン誘導体であることが記載されている。
(2)前記複合体を微粒子化して、微粒子化複合体を得る工程(b)と、
(3)前記微粒子化複合体を有機溶媒に分散させて分散体を得る工程(c)と、
(4)前記分散体を加熱してナノワイヤー化する工程(d)と
を有することを特徴とする金属フタロシアニンナノワイヤーの製造方法を提供する。
該金属フタロシアニンスルファモイル化合物は、フタロシアニン環が少なくとも1個以上のスルファモイル基で置換された化合物を挙げることができる。導入されるスルファモイル基は、フタロシアニン環1個あたり少なくとも1個であれば特に限定なく用いることができるが、好ましくは1または2個、より好ましくは1個である。置換される位置は、特に限定はない。
フタロシアニンと錯体を形成する金属原子Xとしては、金属フタロシアニンの中心金属として公知慣用であれば特に限定はないが、好ましい金属原子として、銅、亜鉛、コバルト、ニッケル、及び鉄から選ばれるいずれか一種の金属原子を挙げることができる。
<工程(a)>
本発明の金属フタロシアニンナノワイヤーの製造方法では、まず前記金属フタロシアニンと前記金属フタロシアニンスルファモイル化合物とを硫酸、塩酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸等の溶媒に溶解させる。その後に水に投入して該金属フタロシアニンと金属フタロシアニンスルファモイル化合物の複合体を析出させる。
前記工程(a)を経て得られた複合体を微粒子化することができれば、その方法は特に限定されるものではないが、湿式分散法で前記複合体を微粒子化することが好ましい。
例えば、工程(a)で得られた含水複合体をビーズミル、ペイントコンディショナーなどを用いて湿式分散して、該複合体を微粒子化する。ここで該複合体の水に対する重量比に関しては特に制限はないが、分散効率の観点から、含水複合体に含まれる水分を計測するなどして、固形分濃度を1%から30%の範囲で分散処理することが好ましい。分散処理にはジルコニアビーズなどの微小メディアの使用が好ましく、該複合体の微粒子化の程度を鑑みて、そのビーズ径は0.01mmから2mmの範囲にあると考えてよい。また微小メディアは微粒子化する該複合体の水分散体に対して100%から1000%の範囲が最も好適に微粒子化できる。
工程(b)を経て得られた微粒子化複合体を有機溶媒に分散させる。該有機溶媒に関しては金属フタロシアニンとの親和性が低いものでなければ特に制限はないが、例えば、金属フタロシアニンとの親和性が高いアミド系溶媒が挙げられ、具体的には、金属フタロシアニンと特に親和性が高いN,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドンを最も好適な有機溶媒として挙げることができる。上記アミド系有機溶媒は単独で用いることもできるが、他の有機溶媒と併用して用いることもできる。アミド系有機溶媒と併用できる有機溶媒としては、後述する加熱工程においてナノワイヤー化を促進させることができる点からエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのグリコールエステル類を挙げることができる。グリコールエステル類は、微粒子化複合体をアミド系有機溶媒に分散させた後に添加してもよいし、予め上記アミド系有機溶媒と混合してから微粒子化複合体を添加し分散させてもよい。
工程(c)を経て得られた微粒子化複合体の有機溶媒分散液を加熱することにより、金属フタロシアニンのナノワイヤーが製造できる。ここで加熱温度は、100℃から200℃の範囲が好ましく、さらに好ましくは120℃から160℃の範囲と考えてよい。加熱温度が100℃よりも低い場合は該ナノワイヤーが成長せず、長さが100nmに満たない金属フタロシアニンが多くなる傾向にあり、200℃以上の場合はナノワイヤーの凝集、融着により、粗大化する傾向が見られる。また加熱時間には特に限定は無いが、金属フタロシアニンナノワイヤーの長さが100nm以上に成長するまでに、少なくとも10分以上加熱することが好ましい。
(製造例1)
ポリエーテルモノアミンとして、アメリカ合衆国Huntsman Corporation製「Surfonamine B−200」(商品名)(第一アミン−末端ポリ(エチレンオキシド/プロピレンオキシド)(5/95)コポリマー、数平均分子量約2,000)692部と炭酸ナトリウム66部と水150部の混合物に、銅フタロシアニンスルホニルクロリド(スルホン化度=1)210部を投入し、5℃〜室温で6時間反応させた。得られた反応混合物を真空下で90℃に加熱して水を除去し、式(3)で表される銅フタロシアニンスルファモイル化合物を得た。
・工程(a)(晶析工程):
銅フタロシアニン(DIC(株)製、Fastogen Blue 5380E)1.54gと金属フタロシアニンスルファモイル化合物のうち、下記式(3)
続いて得られた該複合体をろ紙を用いてろ過し、蒸留水および、水酸化ナトリウム水溶液(1N)を用いて十分に洗浄し、含水した該複合体を回収した。この含水複合体の重量を測定したところ、16.45gであった。
工程(a)で得られた銅フタロシアニンと(3)式で表される銅フタロシアニンスルファモイル化合物からなる複合体2.0gを含む含水複合体16.45gを容量100mlのポリプロピレン製容器に投入し、さらに蒸留水を3.55g加えて、該複合体の水に対する重量比を10%とし、次いでφ0.5mmのジルコニアビーズ50gを加えて、ペイントシェイカーを用いて2時間、微分散した。ここで得られた微分散処理した該複合体を透過型電子顕微鏡で観察したところ、直径10〜20nmの微粒子であることが確認された(図1)。
分散処理後の微粒子化複合体を回収し、さらにポリプロピレン容器およびジルコニアビーズに付着した該微粒子化複合体も蒸留水で洗い流しながら全量回収し、ロータリーエバポレーターを用いて水を留去させて、真空乾燥機にて一昼夜乾燥することにより水分を除去した微粒子化複合体を得た。
乾燥した微粒子化複合体から1g分取し、100mlナスフラスコに投入して、さらにN−メチル−2−ピロリドン(和光純薬工業(株)社製)を19g投入して室温でマグネチックスラーラーを用いて8時間撹拌した。8時間後、微粒子化複合体はN−メチル−2−ピロリドンに完全に分散していることを確認した。次いでプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(和光純薬工業(株)社製)を60gを追加投入し、さらに1時間撹拌を継続した。
該微粒子化複合体を分散したN−メチル−2−ピロリドンとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを含む該ナスフラスコを、オイルバスを用いて加熱し、145℃に到達後、そのままの温度で2時間加熱を継続した。
実施例1において銅フタロシアニンと(3)式で表される銅フタロシアニンスルファモイル化合物の重量をそれぞれ、0.9g、1.1gとする以外は実施例1と同様にして工程(a)から工程(d)まで処理した。
実施例1において、(3)式に替えて下記式(4)
実施例1において銅フタロシアニンと(4)式で表される銅フタロシアニンスルファモイル化合物の重量をそれぞれ、1.05g、0.95gとする以外は実施例1と同様にして工程(a)から工程(d)まで処理した。ここで得られた分散液を透過型電子顕微鏡を用いて観察したところ、短径が10nm程度前後で長径が短径の10倍以上にまで成長したナノワイヤー形状を有することが確認された(図5)。またナノワイヤーを含むN−メチル−2−ピロリドン分散液は極めて安定で、ナノワイヤーの沈降は見られなかった。
実施例1において、銅フタロシアニンスルファモイル化合物を用いずに銅フタロシアニンのみで実施例1と同様にして工程(a)から工程(d)まで処理した。ここで得られた分散液を透過型電子顕微鏡を用いて観察したところ、粒子径10〜50nm程度の微粒子状であり、ナノワイヤーは得られなかった(図6)。
Claims (7)
- (1)金属フタロシアニンと金属フタロシアニンスルファモイル化合物とを硫酸、塩酸、トリフルオロ酢酸、及びメタンスルホン酸から選ばれる酸に溶解させた後に、水に析出させて、複合体を得る工程(a)と、
(2)前記複合体を微粒子化して、微粒子化複合体を得る工程(b)と、
(3)前記微粒子化複合体を有機溶媒に分散させて分散体を得る工程(c)と、
(4)前記分散体を加熱してナノワイヤー化する工程(d)と
を有することを特徴とする金属フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。 - (3)工程(c)において、有機溶媒としてグリコールエステル類を含む有機溶媒を用いる請求項1記載の金属フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
- (3)工程(c)において、前記有機溶媒がアミド系溶媒である請求項1又は2記載の金属フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
- 前記金属フタロシアニンスルファモイル化合物が下記一般式(1)
- 一般式(1)において、Xが銅である請求項4記載の金属フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
- 一般式(1)において、Yが下記一般式(2)
- 前記金属フタロシアニンが銅フタロシアニンである請求項1〜6のいずれか一項に記載の金属フタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
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