JP5530109B2 - Composite metal nanoparticle colloid, composite metal nanoparticle, composite metal nanoparticle colloid production method, composite metal nanoparticle production method, and composite metal nanoparticle colloid production apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複合金属ナノ粒子コロイド、複合金属ナノ粒子、それらの製造方法および複合金属ナノ粒子コロイドの製造装置に関し、さらに具体的には、核ナノ粒子となる第一の金属ナノ粒子の周囲に、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合を少なくとも1種類設けて形成した複合ナノ粒子を主たる複合金属ナノ粒子として含有する複合金属ナノ粒子コロイド、複合金属ナノ粒子、それらの製造方法および複合金属ナノ粒子コロイドの製造装置に関する。 The present invention relates to a composite metal nanoparticle colloid, a composite metal nanoparticle, a production method thereof, and a composite metal nanoparticle colloid production apparatus, and more specifically, around a first metal nanoparticle that becomes a core nanoparticle. , At least one of a metal type, a particle size, a shape, and an activity of solid-phase reaction is formed by providing a set of a plurality of metal nanoparticles different from the first metal nanoparticles. The present invention relates to a composite metal nanoparticle colloid containing composite nanoparticles as main composite metal nanoparticles, a composite metal nanoparticle, a production method thereof, and a composite metal nanoparticle colloid production apparatus.
近年、ナノ粒子すなわち粒子サイズが5nm(ナノメートル)とか30nmといった100nm以下のナノメートルオーダーの粒子の利用可能性が注目されている。燃料電池や排ガス浄化装置への利用をはじめとする触媒への利用の試み、磁気媒体への利用の試み、半導体への利用の試みなど多くの改善がなされようとしている。 In recent years, attention has been paid to the possibility of using nanoparticles, that is, particles having a particle size of 100 nm or less such as 5 nm (nanometer) or 30 nm. Many improvements are being made, such as attempts to use in catalysts such as fuel cells and exhaust gas purification devices, attempts to use in magnetic media, and attempts to use in semiconductors.
金属ナノ粒子の製造方法にはいくつかの異なる方法が提案されている。それらを大別すると、溶液中での化学反応を利用した化学的な方法と真空中で金属粒子を蒸発などにより微粒子状態にさせて捕獲する物理的な方法がある。 Several different methods have been proposed for producing metal nanoparticles. They are roughly classified into a chemical method using a chemical reaction in a solution and a physical method in which metal particles are captured in a fine particle state by evaporation or the like in a vacuum.
それらの提案としては、還元反応を利用した化学的な製造に関する提案が圧倒的に多く、これらに関する研究も圧倒的に多い。 As those proposals, there are overwhelmingly many proposals regarding chemical production using reduction reactions, and there are also overwhelmingly many studies on these.
化学的な製造方法に基づいた金属ナノ粒子コロイドは、製造工程が多段階にわたり複雑であること、pHの精密な制御や熱処理が必要であること、製造コストが高く非能率的であることなどその製造上の難しさ、製造された金属ナノ粒子コロイド中に化合物が入るなど、いくつかの重要なことに関して物理的な製造方法に基づいた金属ナノ粒子コロイドとは事情が異なる。 Metal nanoparticle colloids based on chemical manufacturing methods are complex in many stages, require precise pH control and heat treatment, are expensive and inefficient. The situation is different from metal nanoparticle colloids based on physical manufacturing methods with respect to several important things, such as difficulty in production and the inclusion of compounds in the produced metal nanoparticle colloids.
本発明の金属ナノ粒子は粒径が100nm以下の超微粒子で、例えば粒径が200nm以上の粒子とはその物性を大きく異にするものであることが知られている。 It is known that the metal nanoparticles of the present invention are ultrafine particles having a particle size of 100 nm or less, and have properties that are greatly different from, for example, particles having a particle size of 200 nm or more.
本発明は、後述する複合金属ナノ粒子に関する発明で、本発明の複合金属ナノ粒子の主要部分を構成する複合ナノ粒子を形成するのに物理的な製造方法を利用することをその特徴の一つとしているが、本発明をより明確にするために、提案の多い化学的な製造方法に基づいた金属ナノ粒子コロイドについても簡単に記すことにする。 The present invention relates to a composite metal nanoparticle described later, and one of its features is that a physical manufacturing method is used to form a composite nanoparticle constituting the main part of the composite metal nanoparticle of the present invention. However, in order to clarify the present invention, the metal nanoparticle colloid based on the chemical production method with many proposals will be briefly described.
特許文献1には、アルカンチオール等のチオール化合物の存在下で、Co塩とPd塩など2種類の金属塩を高温でポリオール還元して得た二元金属ナノ粒子と製造方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a binary metal nanoparticle obtained by polyol reduction of two kinds of metal salts such as a Co salt and a Pd salt at a high temperature in the presence of a thiol compound such as alkanethiol and a production method. .
特許文献2には、溶媒中の金属塩を還元反応させてFe/Pd複合ナノ粒子を得る方法が記載されている。 Patent Document 2 describes a method of obtaining Fe / Pd composite nanoparticles by a reduction reaction of a metal salt in a solvent.
特許文献3には、金属イオン含有液を還元するという化学的製造方法用いたAg/Pd等の複合ナノ粒子の製造方法が記載されている。 Patent Document 3 describes a method for producing composite nanoparticles such as Ag / Pd using a chemical production method of reducing a metal ion-containing liquid.
特許文献5には物理的な製造方法に基づいたナノ粒子コロイドの例が記載されている。これは、特許文献4に記載された磁性流体の製造装置と同様の装置を用いて、真空中で無機材料を蒸発させ、その蒸気を、円筒状の回転する真空チャンバーの内壁に沿って内壁とともに回転する界面活性剤を溶媒に溶かした膜状液体媒質に捕捉させ、コロイド状にして製造するものである。 Patent Document 5 describes an example of a nanoparticle colloid based on a physical production method. This is because an inorganic material is evaporated in a vacuum using an apparatus similar to the magnetic fluid manufacturing apparatus described in Patent Document 4, and the vapor is combined with the inner wall along the inner wall of a cylindrical rotating vacuum chamber. A rotating surfactant is trapped in a film-like liquid medium dissolved in a solvent, and is produced in a colloidal form.
特許文献1〜3に記載のナノ粒子の製造方法は、製造プロセスが複雑で、化学的還元反応を経由するため、還元剤や溶媒の濃度や温度などを精密に制御する必要があり、その制御が難しく、粒子サイズや結晶状態の均一なものを得るのが難しい。 In the method for producing nanoparticles described in Patent Documents 1 to 3, since the production process is complicated and goes through a chemical reduction reaction, it is necessary to precisely control the concentration and temperature of the reducing agent and the solvent. It is difficult to obtain a uniform particle size or crystal state.
特許文献1に記載のナノ粒子の化学的製造においてはチオール化合物が不可欠で、製造環境上の問題もある。 In the chemical production of nanoparticles described in Patent Document 1, a thiol compound is indispensable, and there is a problem in the production environment.
特許文献1に記載の方法は、金属塩がアセチルアセトナート塩、酢酸塩、塩化物、硫化物で、金属塩、貴金属塩に制約が大きい。また、アルカンチオールの炭素数が8以上で、溶解させる溶媒などにも制約がり、高沸点の溶媒が要求される。 In the method described in Patent Document 1, metal salts are acetylacetonate salts, acetate salts, chlorides, and sulfides, and there are large restrictions on metal salts and noble metal salts. In addition, the alkanethiol has 8 or more carbon atoms, the solvent to be dissolved is limited, and a high boiling point solvent is required.
特許文献1の段落0014に記載されているように、得られるナノ粒子として異方的に相分離した含硫黄CoPdナノ粒子(ナノドングリ)が得られ、これは硫化物よりなるナノ粒子である。 As described in paragraph 0014 of Patent Document 1, an anisotropic phase-separated sulfur-containing CoPd nanoparticle (nanoacorn) is obtained as the obtained nanoparticle, which is a nanoparticle made of sulfide.
特許文献2に記載の方法は、Fe/Pd二元金属のナノ粒子であるが、化学的還元反応を経由して作製するため、反応温度、反応物の濃度などを精密に制御する必要があり、工程が複雑で非効率的である。また、高価な錯体原料を使用しなければならず、この面からの製造コストが高いことでも不利である。さらに、還元剤の種類によっては相分離せず、二相分離構造のナノ粒子を効率よく安価に製造することは困難である。 The method described in Patent Document 2 is Fe / Pd bimetallic nanoparticles, but since it is produced via a chemical reduction reaction, it is necessary to precisely control the reaction temperature, the concentration of the reactants, and the like. The process is complicated and inefficient. Moreover, an expensive complex raw material must be used, which is disadvantageous in that the production cost from this aspect is high. Furthermore, depending on the type of the reducing agent, it is difficult to efficiently and inexpensively produce nanoparticles having a two-phase separation structure without phase separation.
このように、この化学的な製造方法によるナノ粒子の製造は、製品の形態や金属の種類にも大きな制約があり、反応の制御に難しさがある。 Thus, in the production of nanoparticles by this chemical production method, there are significant restrictions on the form of the product and the type of metal, which makes it difficult to control the reaction.
また、化学的な製造方法によるコア/シェルナノ粒子に関しては特許文献6〜8に記載されている。 Patent Documents 6 to 8 describe core / shell nanoparticles produced by a chemical production method.
特許文献6には2原子以上の原子集団ならなるナノオーダーのコア/シェルナノ粒子が記載されている。 Patent Document 6 describes nano-order core / shell nanoparticles composed of an atomic group of two or more atoms.
特許文献7には2種類の粒子のコア/シェルコロイドと1種類のナノ粒子コロイドとを混合してコア/シェルナノ粒子を作製することが記載されており、このコロイドから作製した触媒は触媒活性が極めて高いことが記載されている。 Patent Document 7 describes that a core / shell nanoparticle is prepared by mixing a core / shell colloid of two types of particles and a single type of nanoparticle colloid, and the catalyst prepared from this colloid has catalytic activity. It is described that it is extremely high.
特許文献8には銀(コア)/銅のコア/シェルナノ粒子が記載されている。 Patent Document 8 describes silver (core) / copper core / shell nanoparticles.
特許文献6〜8に記載の各ナノ粒子は化学的な製造方法によるナノ粒子で、その製造には前記の如き大きな制約があるのに加えて、コアとシェルの各原子にも、化学反応でできないものがあるなど、極めて大きな制約がある。 Each nanoparticle described in Patent Documents 6 to 8 is a nanoparticle produced by a chemical production method. In addition to the above-mentioned major limitations in production, each of the core and shell atoms also undergoes a chemical reaction. There are very big restrictions such as things that cannot be done.
特許文献5に記載のナノ粒子は、物理的な製造方法によるもので、原料金属を回転する真空槽内で蒸発させて、それを真空槽内に装填した界面活性剤ポリブテニルコハク酸テトラミンイミドの7.1%アルキルナフタリン溶液120gを回転する真空槽内壁に沿って薄い膜状にして回転させた液体媒質により蒸発金属を捕捉させて製造したものである。 The nanoparticle described in Patent Document 5 is based on a physical production method. A surfactant polybutenyl succinic acid tetramineimide in which a raw material metal is evaporated in a rotating vacuum chamber and loaded in the vacuum chamber. In this method, 120 g of a 7.1% alkylnaphthalene solution is made by trapping the evaporated metal with a rotating liquid medium in a thin film shape along the inner wall of the rotating vacuum chamber.
物理的な製造方法は工程数が少なく、コロイド製造後の分離・濃縮を入れても二工程でよいので簡単である。 The physical production method is simple because the number of steps is small and separation and concentration after the production of the colloid can be performed in two steps.
特許文献5の方法は界面活性剤を溶媒で希釈して流動化させ、回転する真空槽内壁につけて真空槽内壁とともに回転させ、溶媒中の界面活性剤で捕捉するという発想に基づいた製造方法であり、界面活性剤の溶媒は真空中で使える溶媒きり使えない。 The method of Patent Document 5 is a manufacturing method based on the idea of diluting and fluidizing a surfactant with a solvent, attaching it to the rotating inner wall of the vacuum chamber, rotating it with the inner wall of the vacuum chamber, and capturing with the surfactant in the solvent. Yes, the surfactant solvent cannot be used in a vacuum.
このように、種々のナノ粒子の製造方法が提案されているが、工業的な利用面においては多くの問題がある。 As described above, various methods for producing nanoparticles have been proposed, but there are many problems in industrial use.
たとえば、銅のナノ粒子を前記物理的な方法で製造した場合、真空中から銅ナノ粒子コロイドを大気中に取り出して後、銅の酸化現象が強く進み、界面活性剤を種々工夫しても銅の酸化現象を20日間押さえることは到底無理である。また、化学的方法で製造した銅のナノ粒子コロイドは、銅の酸化を止められず、使用するときに還元工程を入れて使用しているのが現状である。 For example, when copper nanoparticles are produced by the above physical method, after the copper nanoparticle colloid is taken out from the vacuum into the atmosphere, the copper oxidation phenomenon proceeds strongly, and even if various surfactants are devised, the copper It is impossible to suppress this oxidation phenomenon for 20 days. In addition, copper nanoparticle colloids produced by a chemical method cannot stop the oxidation of copper and are currently used with a reduction step when used.
以上説明したように、粒径が100nm以下の金属ナノ粒子は、粒径が200nm以上の金属粒子とは異なり、新たな性質とその利用に大きな期待が寄せられ、前記のように、その金属ナノ粒子コロイドの製造方法が種々提案されている。しかしながら、それらの方法でつくられた金属ナノ粒子コロイドは多くの難しい問題を抱えている。 As described above, the metal nanoparticles having a particle size of 100 nm or less are different from the metal particles having a particle size of 200 nm or more, and there are great expectations for new properties and use thereof. Various methods for producing particle colloids have been proposed. However, metal nanoparticle colloids produced by these methods have many difficult problems.
前記化学的方法による金属ナノ粒子コロイドの製造では、化合物や副生成物の問題があり、さらに、製造プロセスが複雑で、製造における難しさ、製造コストが高いことなどの問題がある。 In the production of metal nanoparticle colloid by the chemical method, there are problems of compounds and by-products, and further, there are problems such as complicated manufacturing process, difficulty in manufacturing, and high manufacturing cost.
これに対して、前記物理的方法による金属ナノ粒子コロイドの製造では、化学的方法による金属ナノ粒子コロイドの製造における前記のような問題は基本的にはないが、現実にはいくつかの解決すべき問題がある。 On the other hand, in the production of metal nanoparticle colloids by the physical method, the above-mentioned problems in the production of metal nanoparticle colloids by the chemical method are not basically, but in reality, there are some solutions. There is a problem.
たとえば、前記特許文献5に記載の物理的方法で製造された金属ナノ粒子コロイドは、蒸発させた金属を収集する媒体として、界面活性剤を真空中で使える溶媒で希釈したものを用いているため、製造された金属ナノ粒子コロイドをユーザーに供給するときには、多くの場合、界面活性剤の前記溶媒を除去して溶媒を置換して供給することになり、その手間とコストが大きな問題になっている。 For example, the metal nanoparticle colloid produced by the physical method described in Patent Document 5 uses a surfactant diluted with a solvent that can be used in a vacuum as a medium for collecting evaporated metal. When supplying the manufactured metal nanoparticle colloid to the user, in many cases, the solvent of the surfactant is removed to replace the solvent, and the labor and cost become a big problem. Yes.
さらに、前記物理的方法で製造された金属ナノ粒子コロイドは、蒸発させた金属を、界面活性剤を溶媒に溶かした移動する膜状液体媒質に捕捉させて収集させているため、膜状液体媒質中の金属の濃度を高くすることができない。その大きな理由の一つは、溶媒に溶かして希釈して用いざるを得なかったため界面活性剤の濃度が薄いことにある。すなわち、蒸発した金属は界面活性剤によってナノコロイドとして収集できるが、界面活性剤を溶かしている溶媒では蒸発した金属粒子を収集することができない。 Furthermore, since the metal nanoparticle colloid produced by the physical method captures and collects the evaporated metal in a moving membranous liquid medium in which a surfactant is dissolved in a solvent, the membranous liquid medium is collected. The concentration of the metal inside cannot be increased. One of the main reasons is that the surfactant concentration is low because it must be dissolved in a solvent and diluted. That is, the evaporated metal can be collected as a nanocolloid by the surfactant, but the evaporated metal particles cannot be collected by the solvent in which the surfactant is dissolved.
また、特許文献5に記載の方法においては、膜状液体媒質中の金属粒子の濃度がある程度以上になると、前記回転する真空チャンバーの内壁上方で、金属粒子を含んだ膜状液体媒質が真空チャンバーの内壁から離れて落下してしまうことが多く、その落下物が蒸発源が入っている坩堝(ルツボ)中に落ちて、製造中止を余儀なくされるという問題がある。 In the method described in Patent Document 5, when the concentration of the metal particles in the film-like liquid medium exceeds a certain level, the film-like liquid medium containing the metal particles is placed above the inner wall of the rotating vacuum chamber. The fallen object often falls off the inner wall, and the fallen object falls into a crucible containing an evaporation source, forcing the production to be stopped.
金属ナノ粒子の実用化が期待されているが、この物理的方法で製造された金属ナノ粒子コロイドを用いて製造された多元金属ナノ粒子コロイドはまだない。 Although the practical application of metal nanoparticles is expected, there are still no multi-component metal nanoparticle colloids produced using metal nanoparticle colloids produced by this physical method.
その他にも、金属ナノ粒子の実用化には解決すべき問題がある。たとえば、前記物理的な方法で製造された銅ナノ粒子コロイドを真空チャンバーから大気中に取り出すと酸化してしまい、界面活性剤を種々工夫していくらか酸化の速度を遅らせることができたにしても20日間は持ちこたえられず、この変化をいかにしてくい止めるかはまだ解決されていない。 In addition, there are problems to be solved for practical use of metal nanoparticles. For example, if the copper nanoparticle colloid produced by the above physical method is taken out from the vacuum chamber to the atmosphere, it will oxidize, and even if the surfactant can be variously devised to slow down the oxidation rate somewhat. It has not been able to hold for 20 days, and how to stop this change has not yet been resolved.
本発明は、これらの課題のいくつかを解決せんとしてなされたもので、本発明の目的の一つは、金属ナノ粒子の物性を良好に発揮させることができる複合金属ナノ粒子を量産レベルで安価に提供することにある。そして、そのための改良された製造方法と製造装置を提供するところにある。 The present invention has been made as a solution to some of these problems, and one of the objects of the present invention is to provide composite metal nanoparticles capable of exhibiting the physical properties of metal nanoparticles at a mass production level at low cost. There is to provide to. And it exists in providing the improved manufacturing method and manufacturing apparatus for it.
本発明は前記の状況に鑑みて、ナノ粒子としての性能を充分に発揮することができる高品質の複合金属ナノ粒子コロイドおよび複合金属ナノ粒子を量産レベルで、安価に提供することを目的になされたもので、あわせてその製造方法および製造装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to provide a high-quality composite metal nanoparticle colloid and a composite metal nanoparticle capable of fully exhibiting the performance as a nanoparticle at a mass production level at low cost. In addition, a manufacturing method and a manufacturing apparatus thereof are also provided.
以下、課題を解決するためになした本発明についてさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention made to solve the problems will be described more specifically.
課題を解決するためになされた本発明の例としての第1の発明(以下、発明1という)は、分散剤中に粒子のサイズが100nm(ナノメーター)以下の金属微粒子(以下、金属ナノ粒子という)を主成分として含む複合金属ナノ粒子コロイドの発明で、前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(以下、取り巻きナノ粒子という)を少なくとも1種類設けて成る複合ナノ粒子であって、前記第一の金属ナノ粒子は、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A first invention (hereinafter referred to as invention 1) as an example of the present invention made to solve the problem is a metal fine particle (hereinafter referred to as metal nanoparticle) having a particle size of 100 nm (nanometer) or less in a dispersant. The main composite metal nanoparticles in the composite metal nanoparticle colloid include the first metal nanoparticles having a particle size of less than 100 nm as the core nanoparticles. Around the first metal nanoparticles, a plurality of metal nanoparticles in which at least one of the metal type, particle size, shape, and activity of the solid-phase reaction is different from the first metal nanoparticles are arranged. A composite nanoparticle comprising at least one type of aggregate (hereinafter referred to as a surrounding nanoparticle), wherein the first metal nanoparticle is applied by evaporation or the like in a reduced pressure atmosphere or in a vacuum. It is a nano-particle formed by repeatedly capturing and collecting a metal-movable state in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum with a membrane-like surfactant moving body. It is a composite metal nanoparticle colloid.
課題を解決するためになされた本発明の例としての第2の発明(以下、発明2という)は、分散剤中に粒子のサイズが100nm(ナノメーター)以下の金属微粒子(以下、金属ナノ粒子という)を主成分として含む複合金属ナノ粒子コロイドの発明で、前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(以下、取り巻きナノ粒子という)を少なくとも1種類設けて成る複合ナノ粒子であって、少なくとも1種類の前記取り巻きナノ粒子は、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、前記第一の金属ナノ粒子を捕捉した減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A second invention (hereinafter referred to as invention 2) as an example of the present invention made to solve the problem is a metal fine particle (hereinafter referred to as metal nanoparticle) having a particle size of 100 nm (nanometer) or less in a dispersant. The main composite metal nanoparticles in the composite metal nanoparticle colloid include the first metal nanoparticles having a particle size of less than 100 nm as the core nanoparticles. Around the first metal nanoparticles, a plurality of metal nanoparticles in which at least one of the metal type, particle size, shape, and activity of the solid-phase reaction is different from the first metal nanoparticles are arranged. A composite nanoparticle comprising at least one type of aggregate (hereinafter referred to as a surrounding nanoparticle), wherein at least one type of the surrounding nanoparticle is in a reduced pressure atmosphere or in a vacuum Capturing and collecting the metal in a movable state by evaporation or the like with a movable body of a film-like surfactant that moves in a reduced-pressure atmosphere or vacuum in which the first metal nanoparticles are captured. It is a composite metal nanoparticle colloid characterized in that it is a nanoparticle formed repeatedly.
発明1または2を展開してなされた本発明の例としての第3の発明(以下、発明3という)は、発明1または2に記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子は、前記核ナノ粒子の周囲に少なくとも2種類の取り巻きナノ粒子が配置されており、前記第一の金属ナノ粒子に最も近い前記取り巻きナノ粒子を構成する金属ナノ粒子を第二の金属ナノ粒子と呼称し、次に近い前記取り巻きナノ粒子を構成する金属ナノ粒子を第三の金属ナノ粒子と呼称することにして(以下同様)、前記第二の金属ナノ粒子の粒径が前記第一の金属ナノ粒子の粒径より小さく、前記第三の金属ナノ粒子の粒径が前記第二の金属ナノ粒子の粒径より小さいことを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A third invention (hereinafter referred to as invention 3) as an example of the present invention developed by developing invention 1 or 2 is the composite metal nanoparticle colloid according to invention 1 or 2, wherein the composite metal nanoparticle is: At least two kinds of surrounding nanoparticles are arranged around the core nanoparticles, and the metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles closest to the first metal nanoparticles are referred to as second metal nanoparticles. The metal nanoparticles constituting the next surrounding nanoparticles are referred to as third metal nanoparticles (the same applies hereinafter), and the particle diameter of the second metal nanoparticles is the first metal nanoparticles. The composite metal nanoparticle colloid is characterized in that the particle diameter of the third metal nanoparticles is smaller than the particle diameter of the second metal nanoparticles.
発明1〜3を展開してなされた本発明の例としての第4の発明(以下、発明4という)は、発明1〜3のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体は、当該界面活性剤を溶媒に溶解させずに流動状にした膜状界面活性剤であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A fourth invention (hereinafter referred to as invention 4) as an example of the present invention developed by developing inventions 1 to 3 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 1 to 3, in the reduced-pressure atmosphere. Alternatively, the moving body of the membrane-like surfactant moving in vacuum is a composite metal nanoparticle colloid characterized by being a membrane-like surfactant in which the surfactant is fluidized without being dissolved in a solvent. is there.
発明1〜4を展開してなされた本発明の例としての第5の発明(以下、発明5という)は、発明1〜4のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子が全て減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A fifth invention (hereinafter referred to as invention 5) as an example of the present invention developed by developing inventions 1 to 4 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 1 to 4, wherein the composite metal nano The core nanoparticles and surrounding nanoparticles that make up the particles are all collected in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum by making the metal movable by evaporation, etc. This is a composite metal nanoparticle colloid characterized in that it is a nanoparticle formed by repeating this process.
発明1〜5を展開してなされた本発明の例としての第6の発明(以下、発明6という)は、発明1〜5のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子が全て同種の界面活性剤を使用して製造されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A sixth invention (hereinafter referred to as invention 6) as an example of the present invention developed by developing inventions 1 to 5 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 1 to 5, wherein the composite metal nano It is a composite metal nanoparticle colloid characterized in that the core nanoparticles and the surrounding nanoparticles constituting the particles are all nanoparticles produced using the same surfactant.
発明1〜6を展開してなされた本発明の例としての第7の発明(以下、発明7という)は、発明1〜6のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子のうちの複数のナノ粒子は、減圧雰囲気あるいは真空の状態を破らずに連続した工程あるいは同一工程で、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A seventh invention (hereinafter referred to as invention 7) as an example of the present invention developed by developing inventions 1 to 6 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 1 to 6, wherein the composite metal nano A plurality of nanoparticles among the core nanoparticles and the surrounding nanoparticles constituting the particles may be produced by evaporation or the like in a reduced pressure atmosphere or in a vacuum in a continuous process or the same process without breaking the vacuum state. It is a composite metal nanoparticle colloid characterized in that it is a nanoparticle formed by repeatedly capturing and collecting a movable substance in a membrane-like surfactant that has been made movable.
発明3〜7を展開してなされた本発明の例としての第8の発明(以下、発明8という)は、発明3〜7のいずれか1項に記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子は、前記第一の金属ナノ粒子が最も内側にあり、その外側に前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子と前記第三の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子が混在する部分があることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 An eighth invention (hereinafter referred to as invention 8) as an example of the present invention developed by developing inventions 3 to 7 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 3 to 7, wherein the composite In the metal nanoparticles, the first metal nanoparticles are on the innermost side, and the surrounding nanoparticles composed of the second metal nanoparticles and the third metal nanoparticles on the outside thereof It is a composite metal nanoparticle colloid characterized in that there is a portion where is mixed.
発明3〜8を展開してなされた本発明の例としての第9の発明(以下、発明9という)は、発明3〜8のいずれか1項に記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子は、前記核ナノ粒子の周囲に少なくとも2種類の取り巻きナノ粒子が配置されており、前記第一の金属ナノ粒子が最も内側にあり、その外側に前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子を配置し、前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子の外側に前記第三の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子を配置して各集合を形成した複合金属ナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 The ninth invention (hereinafter referred to as invention 9) as an example of the present invention developed by developing inventions 3-8 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 3-8, wherein the composite In the metal nanoparticles, at least two kinds of surrounding nanoparticles are arranged around the core nanoparticles, the first metal nanoparticles are on the innermost side, and the second metal nanoparticles are formed on the outer side. A composite in which each of the surrounding nanoparticles is arranged and the surrounding nanoparticles composed of the third metal nanoparticles are arranged outside the surrounding nanoparticles composed of the second metal nanoparticles. A composite metal nanoparticle colloid characterized by being a metal nanoparticle.
発明1〜9を展開してなされた本発明の例としての第10の発明(以下、発明10という)は、発明1〜9のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、少なくとも1種類の前記取り巻きナノ粒子を構成する金属ナノ粒子は、固相反応の活性度が前記第一の金属ナノ粒子よりも低い金属ナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 The tenth invention (hereinafter referred to as invention 10) as an example of the present invention developed by developing inventions 1 to 9 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 1 to 9, wherein at least one kind The metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles are metal nanoparticles having a solid-phase reaction activity lower than that of the first metal nanoparticles, and are composite metal nanoparticle colloids.
発明1〜10を展開してなされた本発明の例としての第11の発明(以下、発明11という)は、発明1〜10のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の平均粒径が10nm〜100nmであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された前記取り巻きナノ粒子を構成する各金属ナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子の平均粒径は10nmより小さいことを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 An eleventh invention (hereinafter referred to as invention 11) as an example of the present invention developed by developing inventions 1 to 10 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 1 to 10, wherein the composite metal nano The average particle diameter of the first metal nanoparticles constituting the particles is 10 nm to 100 nm, and at least of each of the metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles arranged around the first metal nanoparticles An average particle size of one kind of metal nanoparticles is a composite metal nanoparticle colloid characterized by being smaller than 10 nm.
発明11を展開してなされた本発明の例としての第12の発明(以下、発明12という)は、発明11に記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の平均粒径が10nm〜100nmであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された前記取り巻きナノ粒子を構成する各金属ナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子の平均粒径は5nm以下であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 The twelfth invention (hereinafter referred to as invention 12) as an example of the present invention developed by developing the invention 11 is the composite metal nanoparticle colloid according to the invention 11, wherein the first metal constituting the composite metal nanoparticle is the first invention. The average particle diameter of the metal nanoparticles is 10 nm to 100 nm, and at least one kind of metal nanoparticles among the metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles arranged around the first metal nanoparticles. A composite metal nanoparticle colloid having an average particle size of 5 nm or less.
発明1〜12を展開してなされた本発明の例としての第13の発明(以下、発明13という)は、発明1〜12のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の金属が銅またはニッケルであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された各取り巻きナノ粒子のうちの少なくとも1種類の取り巻きナノ粒子の金属が銀であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A thirteenth invention (hereinafter referred to as invention 13) as an example of the present invention developed by developing inventions 1 to 12 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 1 to 12, wherein the composite metal nano The metal of the first metal nanoparticles constituting the particles is copper or nickel, and the metal of at least one of the surrounding nanoparticles disposed around the first metal nanoparticles is It is a composite metal nanoparticle colloid characterized by being silver.
発明1〜13を展開してなされた本発明の例としての第14の発明(以下、発明14という)は、発明1〜13のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドにおいて、前記取り巻きナノ粒子を構成する金属ナノ粒子の少なくとも1種類は、減圧雰囲気中あるいは真空中で昇華により当該金属を移動可能状態にしたものを、移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドである。 A fourteenth invention (hereinafter referred to as invention 14) as an example of the present invention developed by developing inventions 1 to 13 is the composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 1 to 13, wherein the surrounding nanoparticles are At least one kind of metal nanoparticles constituting the material is collected by capturing the movable state of the metal-like surfactant in a reduced-pressure atmosphere or under vacuum in a moving state of the moving film-like surfactant. This is a composite metal nanoparticle colloid characterized in that it is a nanoparticle formed by repeating the above.
課題を解決するためになされた本発明の例としての第15の発明(以下、発明15という)は、複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法の発明で、前記複合金属ナノ粒子コロイドは、前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(取り巻きナノ粒子)を少なくとも1種類設けて成る複合ナノ粒子であり、前記複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法は、前記第一の金属ナノ粒子を、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って形成する取り巻きナノ粒子形成工程を有することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A fifteenth invention (hereinafter referred to as invention 15) as an example of the present invention made to solve the problem is an invention of a method for producing a composite metal nanoparticle colloid, wherein the composite metal nanoparticle colloid is the composite metal The main composite metal nanoparticles in the nanoparticle colloid are the first metal nanoparticles with a particle size of less than 100 nm as the core nanoparticles, and the kind, size and shape of the metal around the first metal nanoparticles. At least one of the activities of the solid-phase reaction is a composite nanoparticle comprising at least one kind of a set (a surrounding nanoparticle) of a plurality of metal nanoparticles different from the first metal nanoparticle, The method for producing a composite metal nanoparticle colloid is a method in which the first metal nanoparticle is made into a state in which the metal can be moved by evaporation or the like in a reduced pressure atmosphere or in a vacuum. A process for producing a colloidal metal nanoparticle colloid comprising a step of forming a surrounding nanoparticle by repeatedly capturing and collecting a film-like surfactant moving in an atmosphere or vacuum It is.
課題を解決するためになされた本発明の例としての第16の発明(以下、発明16という)は、複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法の発明で、前記複合金属ナノ粒子コロイドは、前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(取り巻きナノ粒子)を少なくとも1種類設けて成る複合ナノ粒子であり、前記複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法は、少なくとも1種類の前記取り巻きナノ粒子を、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、前記第一の金属ナノ粒子を捕捉した減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って形成する取り巻きナノ粒子形成工程を有することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A sixteenth invention (hereinafter referred to as invention 16) as an example of the present invention made to solve the problem is an invention of a method for producing a composite metal nanoparticle colloid, wherein the composite metal nanoparticle colloid is the composite metal The main composite metal nanoparticles in the nanoparticle colloid are the first metal nanoparticles with a particle size of less than 100 nm as the core nanoparticles, and the kind, size and shape of the metal around the first metal nanoparticles. At least one of the activities of the solid-phase reaction is a composite nanoparticle comprising at least one kind of a set (a surrounding nanoparticle) of a plurality of metal nanoparticles different from the first metal nanoparticle, In the method for producing the composite metal nanoparticle colloid, at least one kind of the surrounding nanoparticles is brought into a movable state by evaporation or the like in a reduced-pressure atmosphere or vacuum. A step of forming a surrounding nanoparticle by repeatedly collecting and collecting the first metal nanoparticles by capturing them with a moving body of a surfactant in a reduced pressure atmosphere or in a vacuum in which the first metal nanoparticles are captured It is a manufacturing method of the composite metal nanoparticle colloid characterized by having.
発明15または16を展開してなされた本発明の例としての第17の発明(以下、発明17という)は、発明15または16に記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を、前記核ナノ粒子の周囲に少なくとも2種類の取り巻きナノ粒子が配置されており、前記第二の金属ナノ粒子の粒径が前記第一の金属ナノ粒子の粒径より小さく、前記第三の金属ナノ粒子の粒径が前記第二の金属ナノ粒子の粒径より小さいように形成する工程を有するを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 The seventeenth invention (hereinafter referred to as invention 17) as an example of the present invention developed by developing the invention 15 or 16 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to the invention 15 or 16, wherein the composite metal nano At least two kinds of surrounding nanoparticles are arranged around the core nanoparticles, and the second metal nanoparticles have a particle size smaller than that of the first metal nanoparticles, A method for producing a composite metal nanoparticle colloid comprising the step of forming the metal nanoparticles so that the particle size of the metal nanoparticles is smaller than the particle size of the second metal nanoparticles.
発明15〜17を展開してなされた本発明の例としての第18の発明(以下、発明18という)は、発明15〜17のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤を、当該界面活性剤を溶媒に溶解させずに流動状にして用いることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 An eighteenth invention (hereinafter referred to as invention 18) as an example of the present invention developed by developing inventions 15 to 17 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 15 to 17, wherein A method for producing a composite metal nanoparticle colloid characterized in that a membrane-like surfactant that moves in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum is used in a fluid state without dissolving the surfactant in a solvent.
発明15〜18を展開してなされた本発明の例としての第19の発明(以下、発明19という)は、発明15〜18のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子を全て、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A nineteenth invention as an example of the present invention developed from the inventions 15 to 18 (hereinafter referred to as invention 19) is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any one of the inventions 15 to 18, wherein All core nanoparticles and surrounding nanoparticles that make up the composite metal nanoparticles are trapped in a moving membrane-like surfactant that moves the metal in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum by evaporation or the like. It is a manufacturing method of the composite metal nanoparticle colloid characterized by forming by repeating and collecting.
発明15〜19を展開してなされた本発明の例としての第20の発明(以下、発明20という)は、発明15〜19のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子を全て同種の界面活性剤を使用して製造することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A twentieth invention (hereinafter referred to as invention 20) as an example of the present invention developed by developing the inventions 15 to 19 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any of the inventions 15 to 19, wherein A method of producing a composite metal nanoparticle colloid, characterized in that the core nanoparticles and surrounding nanoparticles constituting the composite metal nanoparticles are all manufactured using the same type of surfactant.
発明15〜20を展開してなされた本発明の例としての第21の発明(以下、発明21という)は、発明15〜20のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子のうちの複数の種類のナノ粒子を、減圧雰囲気あるいは真空の状態を破らずに連続した工程あるいは同一工程で、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A twenty-first invention (hereinafter referred to as invention 21) as an example of the present invention developed by developing inventions 15 to 20 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 15 to 20, wherein Multiple types of nanoparticles among the core nanoparticles and surrounding nanoparticles that make up the composite metal nanoparticles can be used in a reduced pressure atmosphere or in a vacuum in a continuous process or the same process without breaking the vacuum atmosphere or vacuum state. A method for producing a composite metal nanoparticle colloid characterized in that it is formed by repeatedly capturing and collecting a movable substance in the form of a surfactant that moves the metal in a movable state by evaporation or the like. It is.
発明15〜21を展開してなされた本発明の例としての第22の発明(以下、発明22という)は、発明15〜21のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子のうちの複数の種類のナノ粒子を、同一の装置を用いて、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A twenty-second invention (hereinafter referred to as invention 22) as an example of the present invention developed by developing inventions 15 to 21 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 15 to 21, wherein Using the same device, multiple types of nanoparticles from the core nanoparticles and surrounding nanoparticles that make up the composite metal nanoparticles were made movable by evaporating them in a reduced-pressure atmosphere or in vacuum. It is a method for producing a composite metal nanoparticle colloid characterized in that it is formed by repeatedly capturing and collecting a moving substance in a membrane-like surfactant that moves the substance.
発明15〜22を展開してなされた本発明の例としての第23の発明(以下、発明23という)は、発明17〜22のいずれか1項に記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子は、前記第一の金属ナノ粒子が最も内側にあり、その外側に前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子と前記第三の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子が混在する部分を形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A twenty-third invention (hereinafter referred to as invention 23) as an example of the present invention developed by developing the inventions 15 to 22 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any one of the inventions 17 to 22. In the composite metal nanoparticle, the first metal nanoparticle is on the innermost side, and the outer side is composed of the surrounding metal nanoparticle composed of the second metal nanoparticle and the third metal nanoparticle. This is a method for producing a composite metal nanoparticle colloid characterized by forming a portion where surrounding nanoparticles are mixed.
発明15〜23を展開してなされた本発明の例としての第24の発明(以下、発明24という)は、発明17〜23のいずれか1項に記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を、前記核ナノ粒子の周囲に少なくとも2種類の取り巻きナノ粒子が配置されており、前記第一の金属ナノ粒子が最も内側にあり、その外側に前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子を配置し、前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子の外側に前記第三の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子を配置するように各集合を形成して複合金属ナノ粒子を形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 The twenty-fourth invention (hereinafter referred to as invention 24) as an example of the present invention developed by developing the inventions 15 to 23 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any one of the inventions 17 to 23. The composite metal nanoparticles are arranged such that at least two kinds of surrounding nanoparticles are arranged around the core nanoparticles, the first metal nanoparticles are on the innermost side, and the second metal nanoparticles are on the outer side. Each set is arranged such that the surrounding nanoparticles composed of particles are arranged and the surrounding nanoparticles composed of the third metal nanoparticles are arranged outside the surrounding nanoparticles composed of the second metal nanoparticles. Forming a composite metal nanoparticle to form a composite metal nanoparticle colloid.
発明15〜24を展開してなされた本発明の例としての第25の発明(以下、発明25という)は、発明15〜24のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の平均粒径が10nm〜100nmであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された前記取り巻きナノ粒子を構成する各金属ナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子の平均粒径が10nmより小さくなるように形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A twenty-fifth invention as an example of the present invention developed by developing the inventions 15 to 24 (hereinafter referred to as invention 25) is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any of the inventions 15 to 24, wherein The average particle diameter of the first metal nanoparticles constituting the composite metal nanoparticles is 10 nm to 100 nm, and each of the metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles disposed around the first metal nanoparticles. It is a method for producing a composite metal nanoparticle colloid characterized in that at least one kind of metal nanoparticles is formed so that the average particle size is smaller than 10 nm.
発明25を展開してなされた本発明の例としての第26の発明(以下、発明26という)は、発明25に記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の平均粒径が10nm〜100nmであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された前記取り巻きナノ粒子を構成する各金属ナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子の平均粒径が5nm以下であるように前記複合ナノ粒子を形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。
A twenty-sixth invention (hereinafter referred to as invention 26) as an example of the present invention developed by developing the
発明15〜26を展開してなされた本発明の例としての第27の発明(以下、発明27という)は、発明15〜26のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の金属が銅またはニッケルであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された各取り巻きナノ粒子のうちの少なくとも1種類の取り巻きナノ粒子の金属が銀であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A twenty-seventh invention (hereinafter referred to as invention 27) as an example of the present invention developed by developing inventions 15 to 26 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 15 to 26, wherein The metal of the first metal nanoparticles constituting the composite metal nanoparticles is copper or nickel, and at least one type of the surrounding nanoparticles among the surrounding nanoparticles arranged around the first metal nanoparticles This is a method for producing a composite metal nanoparticle colloid characterized in that the metal is silver.
発明15〜27を展開してなされた本発明の例としての第28の発明(以下、発明28という)は、発明15〜27のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法において、前記取り巻きナノ粒子を構成する金属ナノ粒子の少なくとも1種類は、減圧雰囲気中あるいは真空中で昇華により当該金属を移動可能状態にしたものを、移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法である。 A twenty-eighth invention (hereinafter referred to as invention 28) as an example of the present invention developed by developing inventions 15 to 27 is the method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to any one of inventions 15 to 27, wherein At least one kind of metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles is obtained by trapping the movable state of the moving film-like surfactant by moving the metal by sublimation in a reduced-pressure atmosphere or vacuum. It is a method for producing a composite metal nanoparticle colloid characterized in that it is a nanoparticle formed by repeatedly collecting.
課題を解決するためになされた本発明の例としての第29の発明(以下、発明29という)は、複合金属ナノ粒子コロイドを用いて製造する複合金属ナノ粒子の発明で、前記複合金属ナノ粒子コロイドは、前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(取り巻きナノ粒子)を少なくとも1種類設けて成る複合ナノ粒子であって、前記第一の金属ナノ粒子は、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であり、前記複合金属ナノ粒子は、前記複合金属ナノ粒子を担持する担体に前記複合金属ナノ粒子コロイド中の複合金属ナノ粒子を担持させたものであることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。 A twenty-ninth invention (hereinafter referred to as invention 29) as an example of the present invention made to solve the problem is an invention of a composite metal nanoparticle manufactured using a composite metal nanoparticle colloid, wherein the composite metal nanoparticle The colloid is the type of metal around the first metal nanoparticle, the main composite metal nanoparticle in the composite metal nanoparticle colloid being the first metal nanoparticle having a particle size smaller than 100 nm as the core nanoparticle. And at least one of a set (a surrounding nanoparticle) of a plurality of metal nanoparticles different from the first metal nanoparticle in at least one of particle size, shape and solid-state reaction activity. The first metal nanoparticle is a composite nanoparticle obtained by allowing the metal to move in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum by evaporation or the like. It is a nanoparticle formed by repeatedly capturing and collecting by a membrane-like surfactant moving body that moves in, and the composite metal nanoparticle is supported on the carrier supporting the composite metal nanoparticle. The composite metal nanoparticle is characterized in that the composite metal nanoparticle is supported in a composite metal nanoparticle colloid.
課題を解決するためになされた本発明の例としての第30の発明(以下、発明30という)は、複合金属ナノ粒子コロイドを用いて製造する複合金属ナノ粒子の発明で、前記複合金属ナノ粒子コロイドは、前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(取り巻きナノ粒子)を少なくとも1種類設けて成る複合ナノ粒子であって、少なくとも1種類の前記取り巻きナノ粒子は、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、前記第一の金属ナノ粒子を捕捉した減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であり、前記複合金属ナノ粒子は、前記複合金属ナノ粒子を担持する担体に前記複合金属ナノ粒子コロイド中の複合金属ナノ粒子を担持させたものであることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。 A thirtieth invention (hereinafter referred to as invention 30) as an example of the present invention made to solve the problem is an invention of a composite metal nanoparticle manufactured using a composite metal nanoparticle colloid, wherein the composite metal nanoparticle The colloid is the type of metal around the first metal nanoparticle, the main composite metal nanoparticle in the composite metal nanoparticle colloid being the first metal nanoparticle having a particle size smaller than 100 nm as the core nanoparticle. And at least one of a set (a surrounding nanoparticle) of a plurality of metal nanoparticles different from the first metal nanoparticle in at least one of particle size, shape and solid-state reaction activity. The composite nanoparticles, wherein the at least one kind of the surrounding nanoparticles is the one in which the metal can be moved by evaporation or the like in a reduced-pressure atmosphere or vacuum. The nanoparticles are formed by repeatedly capturing and collecting by a membrane-like surfactant moving body moving in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum in which the metal nanoparticles are captured, and the composite metal nanoparticles are The composite metal nanoparticles are characterized in that the composite metal nanoparticles in the composite metal nanoparticle colloid are supported on the carrier supporting the composite metal nanoparticles.
発明29または30を展開してなされた本発明の例としての第31の発明(以下、発明31という)は、発明29または30に記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子は、前記核ナノ粒子の周囲に少なくとも2種類の取り巻きナノ粒子が配置されており、前記第二の金属ナノ粒子の粒径が前記第一の金属ナノ粒子の粒径より小さく、前記第三の金属ナノ粒子の粒径が前記第二の金属ナノ粒子の粒径より小さいことを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A thirty-first invention (hereinafter referred to as invention 31) as an example of the present invention developed by developing
発明29〜31を展開してなされた本発明の例としての第32の発明(以下、発明32という)は、発明29〜31のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子において、前記減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体は、当該界面活性剤を溶媒に溶解させずに流動状にした膜状界面活性剤であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A thirty-second invention (hereinafter referred to as invention 32) as an example of the present invention developed by developing
発明29〜32を展開してなされた本発明の例としての第33の発明(以下、発明33という)は、発明29〜32のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子が全て減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A thirty-third invention (hereinafter referred to as invention 33) as an example of the present invention developed by developing the
発明29〜33を展開してなされた本発明の例としての第34の発明(以下、発明34という)は、発明29〜33のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子が全て同種の界面活性剤を使用して製造されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A thirty-fourth invention as an example of the present invention developed from the
発明29〜34を展開してなされた本発明の例としての第35の発明(以下、発明35という)は、発明29〜34のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子のうちの複数の種類のナノ粒子は、減圧雰囲気あるいは真空の状態を破らずに連続した工程あるいは同一工程で、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A thirty-fifth invention as an example of the present invention developed by developing the
発明29〜35を展開してなされた本発明の例としての第36の発明(以下、発明36という)は、発明31〜35のいずれか1項に記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子は、前記第一の金属ナノ粒子が最も内側にあり、その外側に前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子と前記第三の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子が混在する部分があることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A thirty-sixth invention as an example of the present invention developed from the
発明29〜36を展開してなされた本発明の例としての第37の発明(以下、発明37という)は、発明31〜36のいずれか1項に記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子は、前記核ナノ粒子の周囲に少なくとも2種類の取り巻きナノ粒子が配置されており、前記第一の金属ナノ粒子が最も内側にあり、その外側に前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子を配置し、前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子の外側に前記第三の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子を配置して各集合を形成した複合金属ナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
The thirty-seventh invention (hereinafter referred to as invention 37) as an example of the present invention developed by developing the
発明29〜37を展開してなされた本発明の例としての第38の発明(以下、発明38という)は、発明29〜37のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子において、少なくとも1種類の前記取り巻きナノ粒子を構成する金属ナノ粒子は、固相反応の活性度が前記第一の金属ナノ粒子よりも低い金属ナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A thirty-eighth invention (hereinafter referred to as invention 38) as an example of the present invention developed by developing the
発明29〜38を展開してなされた本発明の例としての第39の発明(以下、発明39という)は、発明29〜38のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の平均粒径が10nm〜100nmであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された前記取り巻きナノ粒子を構成する各金属ナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子の平均粒径は10nmより小さいことを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A thirty-ninth invention (hereinafter referred to as invention 39) as an example of the present invention developed by developing the
発明39を展開してなされた本発明の例としての第40の発明(以下、発明40という)は、発明39に記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の平均粒径が10nm〜100nmであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された前記取り巻きナノ粒子を構成する各金属ナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子の平均粒径は5nm以下であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。 40th invention as an example of the present invention developed from the invention 39 (hereinafter referred to as invention 40) is the composite metal nanoparticle according to the invention 39, wherein the first metal constituting the composite metal nanoparticle The average particle diameter of the metal nanoparticles is 10 nm to 100 nm, and the average of at least one kind of metal nanoparticles among the metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles arranged around the first metal nanoparticles It is a composite metal nanoparticle characterized by having a particle size of 5 nm or less.
発明29〜40を展開してなされた本発明の例としての第41の発明(以下、発明41という)は、発明29〜40のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子において、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の金属が銅またはニッケルであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された各取り巻きナノ粒子のうちの少なくとも1種類の取り巻きナノ粒子の金属が銀であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
The forty-first invention (hereinafter referred to as invention 41) as an example of the present invention developed by developing the
発明29〜41を展開してなされた本発明の例としての第42の発明(以下、発明42という)は、発明29〜41のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子において、前記取り巻きナノ粒子を構成する金属ナノ粒子の少なくとも1種類は、減圧雰囲気中あるいは真空中で昇華により当該金属を移動可能状態にしたものを、移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子である。
A forty-second invention (hereinafter referred to as an invention 42) as an example of the present invention developed by developing the
課題を解決するためになされた本発明の例としての第43の発明(以下、発明43という)は、複合金属ナノ粒子の製造方法の発明で、前記複合金属ナノ粒子コロイドは、前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(取り巻きナノ粒子)を少なくとも1種類設けて成る複合ナノ粒子であり、前記複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法として、前記第一の金属ナノ粒子を、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って形成するナノ粒子形成工程を有しており、複合金属ナノ粒子の製造方法として、前記方法に加えてさらに、前記複合金属ナノ粒子を担持する担体に前記複合金属ナノ粒子コロイド中の前記複合金属ナノ粒子を担持させる工程を有することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 A forty-third invention (hereinafter referred to as invention 43) as an example of the present invention made to solve the problem is an invention of a method for producing composite metal nanoparticles, wherein the composite metal nanoparticle colloid comprises the composite metal nanoparticle. The main composite metal nanoparticles in the particle colloid are the first metal nanoparticles having a particle size of less than 100 nm as the core nanoparticles, and the type, particle size, shape, and solidity of the metal around the first metal nanoparticles. At least one of the activity of the phase reaction is a composite nanoparticle comprising at least one kind of a set (a surrounding nanoparticle) of a plurality of metal nanoparticles different from the first metal nanoparticle, As a method for producing a composite metal nanoparticle colloid, the first metal nanoparticle obtained by evaporating the metal in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum can be moved in a reduced-pressure atmosphere. A method for forming composite metal nanoparticles, comprising the step of forming nanoparticles by repeatedly capturing and collecting them with a moving body of a film-like surfactant that moves in a vacuum or in a vacuum. In addition, the method further comprises a step of supporting the composite metal nanoparticles in the composite metal nanoparticle colloid on a carrier supporting the composite metal nanoparticles.
課題を解決するためになされた本発明の例としての第44の発明(以下、発明44という)は、複合金属ナノ粒子の製造方法の発明で、前記複合金属ナノ粒子コロイドは、前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(取り巻きナノ粒子)を少なくとも1種類設けて成る複合ナノ粒子であり、前記複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法として、少なくとも1種類の前記取り巻きナノ粒子を、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、前記第一の金属ナノ粒子を捕捉した減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って形成するナノ粒子形成工程を有しており、複合金属ナノ粒子の製造方法として、前記方法に加えてさらに、前記複合金属ナノ粒子を担持する担体に前記複合金属ナノ粒子コロイド中の前記複合金属ナノ粒子を担持させる工程を有することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 A 44th invention (hereinafter referred to as invention 44) as an example of the present invention made to solve the problem is an invention of a method for producing composite metal nanoparticles, wherein the composite metal nanoparticle colloid is the composite metal nanoparticle. The main composite metal nanoparticles in the particle colloid are the first metal nanoparticles having a particle size of less than 100 nm as the core nanoparticles, and the type, particle size, shape, and solidity of the metal around the first metal nanoparticles. At least one of the activity of the phase reaction is a composite nanoparticle comprising at least one kind of a set (a surrounding nanoparticle) of a plurality of metal nanoparticles different from the first metal nanoparticle, As a method for producing a composite metal nanoparticle colloid, at least one of the surrounding nanoparticles is made movable by evaporation or the like in a reduced-pressure atmosphere or vacuum. There is a nanoparticle formation step in which the first metal nanoparticles are repeatedly captured and collected by a film-like surfactant moving body that moves in a reduced-pressure atmosphere or vacuum. In addition to the above method, the method for producing composite metal nanoparticles further includes a step of supporting the composite metal nanoparticles in the composite metal nanoparticle colloid on a carrier supporting the composite metal nanoparticles. This is a method for producing composite metal nanoparticles.
発明43または44を展開してなされた本発明の例としての第45の発明(以下、発明45という)は、発明43または44に記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を、前記核ナノ粒子の周囲に少なくとも2種類の取り巻きナノ粒子が配置されており、前記第二の金属ナノ粒子の粒径が前記第一の金属ナノ粒子の粒径より小さく、前記第三の金属ナノ粒子の粒径が前記第二の金属ナノ粒子の粒径より小さいように形成する工程を有するを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 A forty-fifth invention (hereinafter referred to as invention 45) as an example of the present invention developed by developing the invention 43 or 44 is the method for producing a composite metal nanoparticle according to the invention 43 or 44, wherein the composite metal nanoparticle Wherein at least two kinds of surrounding nanoparticles are disposed around the core nanoparticles, and the second metal nanoparticles have a particle size smaller than that of the first metal nanoparticles, It is a manufacturing method of the composite metal nanoparticle characterized by having the process formed so that the particle size of a metal nanoparticle may be smaller than the particle size of said 2nd metal nanoparticle.
発明43〜45を展開してなされた本発明の例としての第46の発明(以下、発明46という)は、発明43〜45のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤を、当該界面活性剤を溶媒に溶解させずに流動状にして用いることを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 Forty-sixth invention (hereinafter referred to as invention 46) as an example of the present invention developed by developing inventions 43 to 45, in the method for producing composite metal nanoparticles according to any one of inventions 43 to 45, the reduced pressure A method for producing composite metal nanoparticles, wherein a film-form surfactant that moves in an atmosphere or vacuum is used in a fluid state without dissolving the surfactant in a solvent.
発明43〜46を展開してなされた本発明の例としての第47の発明(以下、発明47という)は、発明43〜46のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子を全て、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 Forty-seventh invention (hereinafter referred to as invention 47) as an example of the present invention developed by developing inventions 43 to 46 is the method for producing composite metal nanoparticles according to any of inventions 43 to 46, wherein the composite All of the core nanoparticles and surrounding nanoparticles that make up the metal nanoparticles are captured by the moving body of the membrane-like surfactant that moves the metal in a movable state by evaporation or the like in a reduced-pressure atmosphere or vacuum. It is a manufacturing method of the composite metal nanoparticle characterized by forming by repeating collecting and collecting.
発明43〜47を展開してなされた本発明の例としての第48の発明(以下、発明48という)は、発明43〜47のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子を全て同種の界面活性剤を使用して製造することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 A forty-eighth invention (hereinafter referred to as invention 48) as an example of the present invention developed by developing inventions 43 to 47 is the method for producing composite metal nanoparticles according to any of inventions 43 to 47, wherein the composite It is a method for producing composite metal nanoparticles, characterized in that all of the core nanoparticles and surrounding nanoparticles constituting the metal nanoparticles are produced using the same type of surfactant.
発明43〜48を展開してなされた本発明の例としての第49の発明(以下、発明49という)は、発明43〜48のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子のうちの複数の種類のナノ粒子を、減圧雰囲気あるいは真空の状態を破らずに連続した工程あるいは同一工程で、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 A forty-ninth invention (hereinafter referred to as invention 49) as an example of the present invention developed by developing the inventions 43 to 48 is the method for producing composite metal nanoparticles according to any of the inventions 43 to 48, wherein the composite Evaporate multiple types of nanoparticles from the core nanoparticles and surrounding nanoparticles that constitute metal nanoparticles in a reduced pressure atmosphere or in a vacuum in a continuous or the same process without breaking the vacuum atmosphere or vacuum state It is a method for producing composite metal nanoparticles, characterized in that it is formed by repeatedly capturing and collecting a metal-like surfactant moving body that has made the metal movable by, for example, moving it .
発明43〜49を展開してなされた本発明の例としての第50の発明(以下、発明50という)は、発明43〜49のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子のうちの複数の種類のナノ粒子を、同一の装置を用いて、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 A fifty-th invention as an example of the present invention developed by developing the inventions 43 to 49 (hereinafter referred to as invention 50) is the method for producing composite metal nanoparticles according to any of the inventions 43 to 49, wherein the composite A metal nanoparticle consisting of multiple types of nanoparticles and surrounding nanoparticles, in which the metal is made movable by evaporation, etc. in a reduced-pressure atmosphere or vacuum using the same device It is a method for producing composite metal nanoparticles, characterized in that it is formed by repeatedly capturing and collecting a film-like surfactant in a moving body and collecting it.
発明45〜50を展開してなされた本発明の例としての第51の発明(以下、発明51という)は、発明45〜50のいずれか1項に記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子は、前記第一の金属ナノ粒子が最も内側にあり、その外側に前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子と前記第三の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子が混在する部分を形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 The fifty-first invention as an example of the present invention developed by developing the inventions 45 to 50 (hereinafter referred to as invention 51) is the method for producing composite metal nanoparticles according to any one of the inventions 45 to 50, In the composite metal nanoparticle, the first metal nanoparticle is on the innermost side, and the outer periphery is composed of the second metal nanoparticle and the third metal nanoparticle. This is a method for producing composite metal nanoparticles, wherein a portion where nanoparticles are mixed is formed.
発明45〜51を展開してなされた本発明の例としての第52の発明(以下、発明52という)は、発明45〜51のいずれか1項に記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を、前記核ナノ粒子の周囲に少なくとも2種類の取り巻きナノ粒子が配置されており、前記第一の金属ナノ粒子が最も内側にあり、その外側に前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子を配置し、前記第二の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子の外側に前記第三の金属ナノ粒子で構成される取り巻きナノ粒子を配置するように各集合を形成して複合ナノ粒子を形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 52nd invention as an example of this invention made | formed by developing invention 45-51 (henceforth invention 52) is the manufacturing method of the composite metal nanoparticle of any one of invention 45-51, The composite metal nanoparticles are arranged such that at least two kinds of surrounding nanoparticles are arranged around the core nanoparticles, the first metal nanoparticles are on the innermost side, and the second metal nanoparticles are on the outer side. The surrounding nanoparticles composed of the third metal nanoparticles are arranged outside the surrounding nanoparticles composed of the second metal nanoparticles, and each set is arranged to dispose the surrounding nanoparticles composed of the third metal nanoparticles. It is the manufacturing method of the composite metal nanoparticle characterized by forming and forming a composite nanoparticle.
発明43〜52を展開してなされた本発明の例としての第53の発明(以下、発明53という)は、発明43〜52のいずれかに記載の金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の平均粒径が10nm〜100nmであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された前記取り巻きナノ粒子を構成する各金属ナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子の平均粒径が10nmより小さくなるように形成することを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法である。 The fifty-third invention (hereinafter referred to as invention 53) as an example of the present invention developed by developing the inventions 43 to 52 is the method for producing metal nanoparticles according to any of the inventions 43 to 52, wherein the composite nano The average particle diameter of the first metal nanoparticles constituting the particles is 10 nm to 100 nm, and at least of each of the metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles arranged around the first metal nanoparticles The metal nanoparticle production method is characterized in that the average particle diameter of one type of metal nanoparticles is smaller than 10 nm.
発明53を展開してなされた本発明の例としての第54の発明(以下、発明54という)は、発明53に記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の平均粒径が10nm〜100nmであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された前記取り巻きナノ粒子を構成する各金属ナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子の平均粒径が5nm以下であるように前記複合ナノ粒子を形成することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 A fifty-fourth invention (hereinafter referred to as invention 54) as an example of the present invention developed by developing the invention 53 is the method for producing a composite metal nanoparticle according to the invention 53, wherein the composite metal nanoparticle is constituted as described above. The average particle diameter of the first metal nanoparticles is 10 nm to 100 nm, and at least one kind of metal nanoparticle among the metal nanoparticles constituting the surrounding nanoparticles arranged around the first metal nanoparticles It is a method for producing composite metal nanoparticles, wherein the composite nanoparticles are formed so that the average particle diameter of the particles is 5 nm or less.
発明43〜54を展開してなされた本発明の例としての第55の発明(以下、発明55という)は、発明43〜54のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記複合金属ナノ粒子を構成する前記第一の金属ナノ粒子の金属が銅またはニッケルであり、前記第一の金属ナノ粒子の周囲に配置された各取り巻きナノ粒子のうちの少なくとも1種類の取り巻きナノ粒子の金属が銀であることを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 A fifty-fifth invention as an example of the present invention made by developing the inventions 43 to 54 (hereinafter referred to as invention 55) is the method for producing composite metal nanoparticles according to any of the inventions 43 to 54, wherein the composite The metal of the first metal nanoparticle constituting the metal nanoparticle is copper or nickel, and at least one of the encircling nanoparticle arranged around the first metal nanoparticle A method for producing composite metal nanoparticles, wherein the metal is silver.
発明43〜55を展開してなされた本発明の例としての第66の発明(以下、発明66という)は、発明43〜55のいずれかに記載の複合金属ナノ粒子の製造方法において、前記取り巻きナノ粒子を構成する金属ナノ粒子の少なくとも1種類は、減圧雰囲気中あるいは真空中で昇華により当該金属を移動可能状態にしたものを、移動する膜状の界面活性剤の移動体に捕捉させて収集することを繰り返し行って形成されたナノ粒子であることを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造方法である。 The 66th invention (hereinafter referred to as invention 66) as an example of the present invention developed by developing the inventions 43 to 55 is the method for producing composite metal nanoparticles according to any of the inventions 43 to 55, wherein At least one kind of metal nanoparticles constituting the nanoparticles is collected by capturing the metal in a movable state by sublimation in a reduced-pressure atmosphere or under vacuum in a moving membrane-like surfactant moving body It is the manufacturing method of the composite metal nanoparticle characterized by being the nanoparticle formed by performing repeatedly.
課題を解決するためになされた本発明の例としての第57の発明(以下、発明57という)は、複合金属ナノ粒子コロイドを製造する複合金属ナノ粒子の製造装置の発明で、前記複合金属ナノ粒子の製造装置は、真空排気系に接続される真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に配置される少なくとも1つの坩堝(ルツボ)と、前記ルツボ内に入れられた金属を加熱して蒸発させる加熱手段と、前記真空チャンバーの外周壁を回転させる駆動手段と、前記真空チャンバーの外周壁の回転を制御する回転制御手段と、界面活性剤を入れることができる前記真空チャンバーの外周壁の一部に設けられた空間(以下、界面活性剤スペースという)と、前記界面活性剤スペースに入れられた界面活性剤の温度を制御する温度制御手段とを有しており、前記界面活性剤スペースに入れられる界面活性剤を溶媒に溶解させずに流動状態にして前記回転する真空チャンバーの外周壁の内壁に沿って膜状の移動体として前記回転する真空チャンバーの外周壁とともに移動させてそこに飛来する金属微粒子を捕捉して収集することを繰り返し行って、100nmより小さい第一の金属ナノ粒子を核ナノ粒子として、前記第一の金属ナノ粒子の周りに、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記第一の金属ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を複数個配置したものの集合(取り巻きナノ粒子)を少なくとも1種類設けて成る複合金属ナノ粒子を製造することを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造装置である。 A fifty-seventh invention (hereinafter referred to as invention 57) as an example of the present invention made to solve the problem is an invention of an apparatus for producing composite metal nanoparticles for producing a composite metal nanoparticle colloid. The apparatus for producing particles includes a vacuum chamber connected to an evacuation system, at least one crucible (crucible) disposed in the vacuum chamber, and heating means for heating and evaporating a metal placed in the crucible. And a driving means for rotating the outer peripheral wall of the vacuum chamber, a rotation control means for controlling the rotation of the outer peripheral wall of the vacuum chamber, and a part of the outer peripheral wall of the vacuum chamber in which a surfactant can be placed. And a temperature control means for controlling the temperature of the surfactant contained in the surfactant space. Along with the outer peripheral wall of the rotating vacuum chamber as a film-like moving body along the inner wall of the outer peripheral wall of the rotating vacuum chamber in a fluid state without dissolving the surfactant put in the surfactant space in the solvent By repeatedly capturing and collecting the metal fine particles that are moved and flying there, the first metal nanoparticles smaller than 100 nm are used as the core nanoparticles, and the kind of metal around the first metal nanoparticles. And at least one of a set (a surrounding nanoparticle) of a plurality of metal nanoparticles different from the first metal nanoparticle in at least one of particle size, shape and solid-state reaction activity. An apparatus for producing composite metal nanoparticles, comprising producing composite metal nanoparticles.
発明57を展開してなされた本発明の例としての第58の発明(以下、発明58という)は、発明57に記載の複合金属ナノ粒子の製造装置において、前記ルツボが複数あり、前記複数のルツボは、前記核ナノ粒子用の金属と前記取り巻きナノ粒子用の金属のうちの少なくとも2種類の金属用のルツボの形状と寸法の少なくとも一方が異なるとともに、前記ルツボ毎に加熱手段の制御を異なる条件でも行えることを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造装置である。 A fifty-eighth invention (hereinafter referred to as invention 58) as an example of the present invention developed by developing the invention 57 is the composite metal nanoparticle manufacturing apparatus according to the invention 57, wherein there are a plurality of the crucibles, The crucible differs in at least one of the shape and dimensions of at least two kinds of metal crucibles among the metal for the core nanoparticles and the metal for the surrounding nanoparticles, and the control of the heating means is different for each crucible. It is the manufacturing apparatus of the composite metal nanoparticle characterized by performing under conditions.
発明57または58を展開してなされた本発明の例としての第59の発明(以下、発明59という)は、発明57または58に記載の複合金属ナノ粒子の製造装置において、前記真空チャンバーを複数段連結したことを特徴とする複合金属ナノ粒子の製造装置。 A fifty-ninth aspect of the present invention (hereinafter referred to as fifty-ninth invention), which is an example of the present invention developed by developing the invention 57 or 58, is the composite metal nanoparticle manufacturing apparatus according to the invention 57 or 58, wherein a plurality of the vacuum chambers are provided. An apparatus for producing composite metal nanoparticles, characterized by being connected in stages.
以上説明したように、 本発明による、核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子のうちの少なくとも1種類の金属ナノ粒子を、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発等により当該金属を移動可能状態にしたものを、前記減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行って作製した複合金属ナノ粒子コロイドは、その物性を安定に示すことができる。 As described above, according to the present invention, at least one kind of metal nanoparticle among the core nanoparticle and the surrounding nanoparticle, in which the metal is made movable by evaporation or the like in a reduced-pressure atmosphere or vacuum, The colloidal metal nanoparticle colloid prepared by repeatedly capturing and collecting with a moving substance of a film-like surfactant moving in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum can exhibit its physical properties stably.
たとえば、減圧雰囲気中あるいは真空中で作製した銅ナノ粒子を核ナノ粒子とし、その周囲に減圧雰囲気中あるいは真空中で取り巻きナノ粒子として銀ナノ粒子を配置した本発明の複合金属ナノ粒子コロイドを大気中で3ヶ月を超えて保存しても従来のような酸化の問題は生じないことがわかった。 For example, the composite metal nanoparticle colloid of the present invention in which copper nanoparticles prepared in a reduced-pressure atmosphere or vacuum are used as core nanoparticles, and silver nanoparticles are arranged as surrounding nanoparticles in a reduced-pressure atmosphere or in vacuum around the atmosphere. It has been found that the oxidation problem does not occur even when stored for more than 3 months.
また、本発明の複合金属ナノ粒子コロイドは、それらの製造過程において、金属ナノ粒子を捕捉する界面活性剤に関して、界面活性剤を溶媒で希釈せずに界面活性剤だけで金属ナノ粒子を捕捉させるのに用いることができるので、界面活性剤だけで製造した複合金属ナノ粒子コロイドを溶媒に分散させずにそのままで、あるいは、ユーザーの要望に合わせ親水性の溶媒や疎水性の溶媒に分散させて提供することが可能になる。 In addition, the composite metal nanoparticle colloid of the present invention can capture metal nanoparticles only with a surfactant without diluting the surfactant with a solvent with respect to the surfactant that captures the metal nanoparticles in the production process thereof. Therefore, the composite metal nanoparticle colloid produced only with the surfactant can be used as it is without being dispersed in the solvent, or it can be dispersed in a hydrophilic solvent or a hydrophobic solvent according to the user's request. It becomes possible to provide.
さらに、本発明の好ましい例による複合金属ナノ粒子は、還元反応を用いる化学的な方法によらずに、コロイド中に硫化物のような化合物、不純物、副生成物の混入を心配しなくても良い、高純度で、高濃度の複合金属ナノ粒子コロイドおよび複合金属ナノ粒子として量産することができ、安価に提供することができる。 Furthermore, the composite metal nanoparticles according to a preferred example of the present invention can be used without worrying about the inclusion of compounds such as sulfides, impurities, and by-products in the colloid without using a chemical method using a reduction reaction. It can be mass-produced as a good, high purity, high concentration composite metal nanoparticle colloid and composite metal nanoparticle, and can be provided at low cost.
そして、本発明は、化学反応の制約にとらわれずに、化学的方法では作製が無理な種類の金属を組み合わせた複合金属ナノ粒子をも作製することができるという従来にはない極めて大きな効果を奏する。 The present invention has an unprecedented great effect that it is possible to produce composite metal nanoparticles by combining a kind of metal that cannot be produced by a chemical method, without being limited by chemical reaction. .
本発明による複合金属ナノ粒子コロイド、複合金属ナノ粒子は、自動車、電池、エレクトロニクス、バイオテクノロジーの各業界等広い分野の工業的発展に大きく寄与するという多大な効果を奏するものである。 The composite metal nanoparticle colloid and composite metal nanoparticle according to the present invention have a great effect of greatly contributing to industrial development in a wide range of fields such as automobile, battery, electronics, and biotechnology industries.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例について説明する。なお、説明に用いる各図は本発明の例を理解できる程度に各構成成分の寸法、形状、配置関係などを概略的に示してある。そして本発明の説明の都合上、部分的に拡大率を変えて図示する場合もあり、本発明の例の説明に用いる図は、必ずしも実施例などの実物や記述と相似形でない場合もある。また、各図において、同様な構成成分については同一の番号を付けて示し、説明の重複を避けることもある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawings used for the description schematically show the dimensions, shapes, arrangement relationships, and the like of each component to the extent that an example of the present invention can be understood. For convenience of explanation of the present invention, there may be cases where the enlargement ratio is partially changed for illustration, and the drawings used for explanation of the examples of the present invention may not necessarily be similar to the actual objects and descriptions of the embodiments. Moreover, in each figure, about the same component, it attaches and shows the same number, and duplication of description may be avoided.
前記のように本発明に用いている技術の基本思想の特筆すべき特徴は、複合金属ナノ粒子コロイドを、減圧雰囲気中あるいは真空中(以下、代表して真空中ともいう)において蒸発あるいは昇華させた金属粒子を、界面活性剤の溶媒を用いずに流動化させた界面活性剤そのものによる膜状移動体によって捕捉する方法を用いることにより製造したところにある。この従来とは異なる製造方法を用いたことによって、従来は無理と思われていたほどの高純度で高濃度で粒径の極めて高度に制御された金属ナノ粒子コロイドを量産できるようになり、更に、化学反応の制約によらない組成の複合金属ナノ粒子を製造できるようになったことである。 As mentioned above, the remarkable feature of the basic idea of the technology used in the present invention is that the composite metal nanoparticle colloid is evaporated or sublimated in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum (hereinafter also referred to as a vacuum). The metal particles are produced by using a method in which the metal particles are trapped by a membrane-like moving body using the surfactant itself fluidized without using the surfactant solvent. By using this production method different from the conventional one, it becomes possible to mass-produce colloidal metal nanoparticle colloids with high purity, high concentration, and extremely highly controlled particle size, which were thought to be impossible. This makes it possible to produce composite metal nanoparticles having a composition that does not depend on chemical reaction restrictions.
後述するように、本発明の複合金属ナノ粒子コロイドは、界面活性剤を流動状態で減圧あるいは真空状態の回転する真空室(真空チャンバー)の内壁に沿って、内壁の回転とともに回転させ、蒸発あるいは昇華した金属(以下、蒸発あるいは昇華のことを、特に区別する必要がある場合を除いて、蒸発ということもある)を真空チャンバー内壁の前記界面活性剤によって捕捉してコロイド状態にするものである。 As will be described later, the composite metal nanoparticle colloid of the present invention is produced by rotating the surfactant along the inner wall of a rotating vacuum chamber (vacuum chamber) under reduced pressure in a fluid state or in a vacuum state as the inner wall rotates, evaporating or A sublimated metal (hereinafter, evaporation or sublimation may be referred to as evaporation unless otherwise particularly required) is captured by the surfactant on the inner wall of the vacuum chamber to be in a colloidal state. .
本発明によって界面活性剤の溶媒に関する従来の制約を一掃することができ、界面活性剤を希釈剤としての溶媒で溶かして希釈するという手段を用いなくても複合金属ナノ粒子コロイドを製造することができるようになったため、複合金属ナノ粒子コロイドの製造能力を従来の十倍以上にすることができ、その製造コストを従来のコストより大幅に低減することができる。 According to the present invention, it is possible to eliminate the conventional restrictions relating to the solvent of the surfactant, and it is possible to produce the composite metal nanoparticle colloid without using the means of dissolving and diluting the surfactant with the solvent as the diluent. As a result, the production capacity of the composite metal nanoparticle colloid can be increased ten times or more than the conventional one, and the production cost can be greatly reduced from the conventional cost.
以下、本発明の実施の形態例を図を用いて詳細に説明する。本発明は、複合金属ナノ粒子コロイド、複合金属ナノ粒子、それらの製造方法およびその製造装置に関する発明であるが、説明の重複を避けるために、以下の説明において、たとえば複合金属ナノ粒子コロイドの製造の説明で複合金属ナノ粒子コロイドや複合金属ナノ粒子の説明も兼ねるなど、誤解を生じない範囲において、1つの形態の説明で他の形態の説明も兼ねることがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention relates to a composite metal nanoparticle colloid, a composite metal nanoparticle, a production method thereof, and an apparatus for producing the same. In order to avoid duplication of explanation, in the following description, for example, production of a composite metal nanoparticle colloid is performed. The description of one form may also serve as an explanation of one of the other forms within the range that does not cause misunderstanding, such as the explanation of the colloidal metal nanoparticle colloid and the composite metal nanoparticle.
図1は、本発明における核ナノ粒子、取り巻きナノ粒子あるいは複合ナノ粒子コロイドとなった複合金属ナノ粒子コロイドの製造装置の例の要部の断面を模式的に示す図である。符号21は真空チャンバー、21aは真空チャンバー(真空槽)の内壁、21bは真空チャンバーの外壁、22は金属を蒸発させるルツボ、23は蒸発させる原料金属、24はルツボから蒸発した金属線束、25と26は界面活性剤、27は金属ナノ粒子コロイド、28と29は矢印である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of an essential part of an example of an apparatus for producing a composite metal nanoparticle colloid that is a core nanoparticle, a surrounding nanoparticle, or a composite nanoparticle colloid in the present invention.
まず、本発明の主要部分に用いることができる技術を明らかにするために、単一金属の金属ナノ粒子コロイドを製造する場合を例にとって説明する。この製造方法は、前記本発明の複合金属ナノ粒子を構成する核ナノ粒子を真空中でつくる場合や核ナノ粒子の周辺に取り巻きナノ粒子を形成する場合のそれぞれの製造工程に、そのナノ粒子に必要な固有の条件を設定することにより適用することができるものである。 First, in order to clarify the technology that can be used for the main part of the present invention, a case where a single metal metal nanoparticle colloid is produced will be described as an example. This manufacturing method is applied to each of the manufacturing steps in the case where the core nanoparticles constituting the composite metal nanoparticles of the present invention are produced in a vacuum or the surrounding nanoparticles are formed around the core nanoparticles. It can be applied by setting the necessary unique conditions.
図1において、真空チャンバー21の下方に、適量の界面活性剤25を液状にしてためておき、真空チャンバー21をルツボ内の原料金属を蒸発あるいは昇華させるのに適した所定の真空度に排気し、真空チャンバー21を矢印28の方向に回転させる。液状になっている界面活性剤25は、回転する真空チャンバー21の内壁21aについて膜状の界面活性剤26となって液状で真空チャンバーの内壁21aに沿って矢印28方向に移動する。ルツボ22の発熱源(図示せず)に電流を通じると、ルツボ内の原料金属が蒸発あるいは昇華し、蒸発あるいは昇華した金属は金属線束24となって真空チャンバー21の上方に向けて飛んで、真空チャンバー21の内壁21aに沿って移動している膜状の界面活性剤26の位置に到達し、界面活性剤26に捕捉されて金属ナノ粒子コロイドの状態となる。金属ナノ粒子を捕捉した膜状の界面活性剤26はそのまま矢印29の方向に移動し続け、真空チャンバー21の下方にたまっている液状の界面活性剤25にとけ込む。
In FIG. 1, an appropriate amount of
前記界面活性剤25にとけ込んだ金属ナノ粒子コロイドを含んだ界面活性剤は、回転する真空チャンバー21の内壁21aについて金属ナノ粒子コロイドを含んだ膜状の界面活性剤26となって真空チャンバーの内壁21aに沿って矢印28方向に移動する。
The surfactant containing the metal nanoparticle colloid melted into the
この操作を所定時間続け、移動する膜状の界面活性剤26は蒸発してくる金属を捕捉し続けて、界面活性剤中の金属ナノ粒子コロイドの金属ナノ粒子の濃度が高められる。
This operation is continued for a predetermined time, and the moving film-
ルツボ22に製造計画に合わせた量の原料金属を入れ、真空チャンバー21の下方に製造計画に合わせた量の界面活性剤を入れて前記工程を行うが、従来の方法とは異なり、界面活性剤25と26中の金属ナノ粒子の濃度が、従来ならば溶媒に希釈された界面活性剤が真空チャンバー21の上方に達したときに界面活性剤が真空チャンバー21の内壁についていることができずに落下してしまう恐れのある濃度(溶媒に希釈された界面活性剤に対する金属ナノ粒子の重量濃度)を大幅に上まわる濃度になっても、本願の方法では落下させずに生産を続けることができ、金属ナノ粒子コロイドの金属ナノ粒子の濃度を従来に比較して大幅に高め続けることができる。
In the
ルツボ内の原料金属が所定量の残量になるまで装置の作動を止めないで界面活性剤による金属ナノ粒子の捕捉を続けることができるので、段取り工程が短時間で済み、製造コストを大幅に低減することができる。そして、この方法により製造した金属ナノ粒子コロイドは、不純物が少なく高濃度の金属ナノ粒子コロイドであり、製造後市場に出すときに、界面活性剤だけで製造した金属ナノ粒子コロイドを溶媒に分散させずにそのままで供給することができ、あるいは、ユーザの要望に合わせて、ヘキサンやトルエンなどの疎水性溶媒に分散させたり、水やアルコールなどの親水性溶媒に分散させたり、多くの溶媒を用いて供給することができる。これは、従来は溶媒が真空中で使える溶媒に限られていたこと、ユーザーの使用条件によって真空中で使えない溶媒に分散させた状態で供給する場合は製造時に使用した溶媒を除去する必要があったのに比べて大きな利点である。 Capturing metal nanoparticles with a surfactant without stopping the operation of the device until the amount of raw metal in the crucible reaches a predetermined amount allows the setup process to be completed in a short time, greatly increasing production costs. Can be reduced. The metal nanoparticle colloid produced by this method is a metal nanoparticle colloid with a high concentration and low impurities. When the product is put on the market after production, the metal nanoparticle colloid produced only with a surfactant is dispersed in a solvent. It can be supplied as is, or it can be dispersed in a hydrophobic solvent such as hexane or toluene, or can be dispersed in a hydrophilic solvent such as water or alcohol, depending on the user's request. Can be supplied. This is because the solvent is conventionally limited to a solvent that can be used in a vacuum, and when used in a dispersed state in a solvent that cannot be used in a vacuum depending on the user's usage conditions, it is necessary to remove the solvent used at the time of manufacture. This is a big advantage over what it was.
界面活性剤25,26は適切な粘度の液状にするのが好ましい。簡便な一つの方法として、界面活性剤の流動状態を制御することができる温度の液体を利用することができる。
The
前記実施の形態例における界面活性剤の特に好ましい例として、ポリオキシアルキレンアミンを用いることができる。この界面活性剤は常温において固体あるいは高粘度の液体であるが、界面活性剤の流動状態を制御することができる温度以上の温度に制御することによって適度な粘度を有する液状になる。この方法を用いて、界面活性剤を低粘度の液状にすることができ、所定量の界面活性剤が液状で真空チャンバー21の下部にたまっている状態にすることができる。液状の界面活性剤25の量を作製したい金属ナノ粒子コロイドに適した量にして真空チャンバー21の下部に入れ、真空チャンバー21を所定の速度で回転させると、界面活性剤25の一部が真空チャンバー21の内壁21aに引っ張られて、内壁21aとともに図1の矢印28の方向に膜状の界面活性剤26として真空チャンバー21内を移動する。
As a particularly preferable example of the surfactant in the above-described embodiment, polyoxyalkyleneamine can be used. The surfactant is a solid or a high-viscosity liquid at normal temperature, but becomes a liquid having an appropriate viscosity by controlling the temperature to a temperature equal to or higher than the temperature at which the flow state of the surfactant can be controlled. By using this method, the surfactant can be made into a low-viscosity liquid, and a predetermined amount of the surfactant can be in a liquid state and accumulated in the lower part of the
界面活性剤ポリオキシアルキレンアミンを前記のような液状にするにはいくつかの方法がある。安価で簡便な方法の一例は、真空チャンバー21の外側下方に、真空チャンバー21の下部の界面活性剤25が入っている部分に対応する真空チャンバー21の外壁21bの少なくとも一部が浸るような浴槽(液貯め)を設け、真空チャンバー21の外壁21bの上方から界面活性剤が流動化する温度よりも高い温度の液体をかけて界面活性剤の温度の制御をすることによって実現することができる。
There are several ways to make the surfactant polyoxyalkyleneamine into a liquid as described above. An example of an inexpensive and simple method is a bathtub in which at least a part of the
この実施の形態例における検討の結果、初期状態における界面活性剤の粘度は、真空チャンバー21の内壁についていることができる範囲内で100センチポアズ以下にするのが好ましいことがわかった。これを超えた粘度にすると、蒸発金属を捕捉した膜状の界面活性剤26が真空チャンバーの上部内壁から落下しやすくなり、膜状の界面活性剤26の厚みの均一性が損なわれるなど最善の状態ではなくなる恐れがある。
As a result of examination in this embodiment, it has been found that the viscosity of the surfactant in the initial state is preferably set to 100 centipoise or less within a range in which the inner wall of the
ルツボから蒸発した金属は、真空チャンバー21の上部内壁の液状で膜状の界面活性剤26の位置に到達し、界面活性剤26に捕捉される。界面活性剤26は、移動しながら蒸発金属を捕捉し、真空チャンバー21の下方に溜まっている液状の界面活性剤25に混ざる。これを繰り返し、粒径がそろった極めて均質で濃度の高い金属ナノ粒子コロイドを製造することができる。
The metal evaporated from the crucible reaches the position of the liquid film-
本発明の一つの好適な例では、前記界面活性剤に捕捉された金属ナノ粒子の量は、界面活性剤100%の分散剤の量に対して、径が2〜6nmのナノ粒子が20%の含有量のものを得ることができる。これは、特許文献5に記載された製造方法と比較して、10倍以上の高い濃度で、得られたナノ粒子コロイドの品質の良さのみならず、量産コストの大幅な低減をもたらすものである。 In one preferable example of the present invention, the amount of the metal nanoparticles trapped by the surfactant is 20% of the nanoparticles having a diameter of 2 to 6 nm with respect to the amount of the dispersant of 100% of the surfactant. Can be obtained. This is not only a good quality of the obtained nanoparticle colloid but also a large reduction in mass production cost at a concentration 10 times higher than that of the production method described in Patent Document 5. .
さらに、蒸発した金属を捕捉するのに、従来の界面活性剤を溶媒で希釈したものを使用せずに界面活性剤100%のものを使用した効果として、ナノ粒子の粒子サイズの制御効果を上げることができる。 Furthermore, the effect of controlling the particle size of the nanoparticles is increased as an effect of using 100% surfactant instead of using a conventional surfactant diluted with a solvent to capture evaporated metal. be able to.
従来の界面活性剤を溶媒で希釈したものを使用した場合は粒子の形状と粒子サイズのバラツキが大きく、真空チャンバーの回転速度を高速にしてナノ粒子のサイズを揃えることが特許文献5に記載されている。特許文献5には、金属が金の場合、真空チャンバーの回転速度を遅くすると粒子の形状が細長く大きい状態でバラツキが大きいが、回転速度を高めて81mm/s(秒)にすると線状のものが減り5〜7nmの球状のものが多くなり、100mm/sにすると5〜7nmの球状のものになり、金属が銅の場合、回転速度を190mm/sに高めると粒径が2nmに収束すると記載されている。内径が200〜300mmの円筒型の真空チャンバーの場合、この回転速度は真空系としてかなり高速であり、真空系を良好に保つための部品寿命が短くなること、粒子サイズのばらつきを充分に押さえることが難しいことなど、大きな問題があり、量産は難しい。 Patent Document 5 describes that when a conventional surfactant diluted with a solvent is used, there is a large variation in particle shape and particle size, and the speed of the vacuum chamber is increased to align the nanoparticle size. ing. In Patent Document 5, when the metal is gold, if the rotation speed of the vacuum chamber is slowed down, the shape of the particles is long and large, and the variation is large. However, if the rotation speed is increased to 81 mm / s (seconds), the particles are linear. Decreases to 5-7 nm and increases to 100 mm / s. When the metal is copper, if the rotational speed is increased to 190 mm / s, the particle size converges to 2 nm. Have been described. In the case of a cylindrical vacuum chamber with an inner diameter of 200 to 300 mm, this rotational speed is considerably high as a vacuum system, shortening the life of parts for maintaining a good vacuum system, and sufficiently suppressing variations in particle size. There are major problems such as being difficult, and mass production is difficult.
これに対して、本発明の界面活性剤100%のものを使用した製造方法によると、回転速度を従来の半分以下にしても粒子サイズの成長現象を効果的に抑えることができ、たとえば、20nm以下で粒子サイズが極めてよく制御された金や錫などのナノ粒子コロイドを量産レベルで得ることができる。 On the other hand, according to the production method using the 100% surfactant of the present invention, the particle size growth phenomenon can be effectively suppressed even if the rotational speed is less than half of the conventional speed, for example, 20 nm. In the following, nanoparticle colloids such as gold and tin whose particle size is very well controlled can be obtained at the mass production level.
本発明の製造方法を用いれば、コバルト、ニッケル、白金について界面活性剤としてポリオキシアルキレンアミンを用いて、前記の条件を制御して粒径が2〜3nmのナノ粒子コロイドを安定して作製することができる。 If the production method of the present invention is used, a colloidal nanoparticle colloid having a particle diameter of 2 to 3 nm is stably produced by using polyoxyalkyleneamine as a surfactant for cobalt, nickel and platinum and controlling the above conditions. be able to.
白金、パラジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、金、銀、ゲルマニウム、インジウム、錫など多くの金属ナノ粒子コロイドを作製し、各コロイド中の金属ナノ粒子の粒径を電子顕微鏡により調べたところ、2〜6nmの粒径のよく揃った、高濃度の金属ナノ粒子コロイドを量産レベルで作製できることがわかった。 We produced many metal nanoparticle colloids such as platinum, palladium, iron, cobalt, nickel, copper, gold, silver, germanium, indium, tin, and examined the particle size of metal nanoparticles in each colloid with an electron microscope. It was found that high-concentration metal nanoparticle colloids with a uniform particle size of 2 to 6 nm can be produced at the mass production level.
本発明の製造方法を用いて作製できるナノ粒子の種類はこれらの金属に限定されるものではなく、前記金属以外の多くの金属のナノ粒子コロイドを作製することができる。さらに、金属の他に、酸化亜鉛など蒸発させることができる多くの無機物のナノ粒子コロイドを作製することができる。 The types of nanoparticles that can be produced using the production method of the present invention are not limited to these metals, and nanoparticle colloids of many metals other than the above metals can be produced. In addition to metals, many inorganic nanoparticle colloids that can be evaporated, such as zinc oxide, can be made.
図2は、本発明の製造方法を用いて作製した例として、蒸発金属の捕捉媒体として100%界面活性剤を用いて製造した金属ナノ粒子コロイドの例の透過型電子顕微鏡写真で、倍率は30万倍である。図中に5nmの指標が記載されており、概ね3nm以下の極めてよくそろった粒径の金属ナノ粒子が界面活性剤中に均質に分布しているのがわかる。この場合の界面活性剤はポリオキシアルキレンアミンで金属はニッケルである。 FIG. 2 is a transmission electron micrograph of an example of a metal nanoparticle colloid produced using a 100% surfactant as an evaporation metal capture medium as an example produced using the production method of the present invention, and the magnification is 30. Million times. In the figure, an index of 5 nm is described, and it can be seen that metal nanoparticles having an extremely uniform particle size of approximately 3 nm or less are uniformly distributed in the surfactant. In this case, the surfactant is polyoxyalkyleneamine and the metal is nickel.
図3は、本発明の実施の形態例として、図2の金属ナノ粒子コロイドの例を150度Cで2時間加熱処理したものの透過型電子顕微鏡写真で、倍率は30万倍である。10nm以下の粒子が大半で、均質に分布している。 FIG. 3 is a transmission electron micrograph of the example of the metal nanoparticle colloid of FIG. 2 heat-treated at 150 ° C. for 2 hours as an embodiment of the present invention, and the magnification is 300,000 times. Most of the particles of 10 nm or less are homogeneously distributed.
以上、単一金属の金属ナノ粒子コロイドを製造する場合を説明した。つぎに、この技術を用いる本発明の複合ナノ粒子コロイドとしての複合金属ナノ粒子コロイドの製造について説明する。 In the above, the case where the metal nanoparticle colloid of a single metal was manufactured was demonstrated. Next, the production of the composite metal nanoparticle colloid as the composite nanoparticle colloid of the present invention using this technique will be described.
図4は前記複合金属ナノ粒子について説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the composite metal nanoparticles.
図4は核ナノ粒子の周囲に配置された取り巻きナノ粒子が1種類である場合の複合金属ナノ粒子の例を説明する図で、符号51Aは複合金属ナノ粒子、52Aは核ナノ粒子、53Aは取り巻きナノ粒子を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a composite metal nanoparticle in the case where there is one kind of surrounding nanoparticles arranged around the core nanoparticle.
図5は取り巻きナノ粒子が2種類の複合金属ナノ粒子の例を説明する図で、符号51Bは複合金属ナノ粒子、52Bは核ナノ粒子、53Bは1種類目の取り巻きナノ粒子、54Bは2種類目の取り巻きナノ粒子を示す。 FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a composite metal nanoparticle having two types of surrounding nanoparticles. Reference numeral 51B denotes a composite metal nanoparticle, 52B denotes a core nanoparticle, 53B denotes a first type of surrounding nanoparticle, and 54B denotes two types. The nanoparticles surrounding the eye are shown.
図6は図4の複合金属ナノ粒子51Aに熱処理を施して合金化した例を説明する図で、符号51Cは合金化した複合金属ナノ粒子を示す。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example in which the
まず、図4の複合金属ナノ粒子51Aについて説明する。複合金属ナノ粒子51Aは、図示のように、核ナノ粒子52Aの周囲に1種類の取り巻きナノ粒子53Aが核ナノ粒子52Aを取り囲むように配置さている。取り巻きナノ粒子53Aの粒径は核ナノ粒子52Aの粒径よりも十分に小さく形成されている。
First, the
つぎに、複合金属ナノ粒子51Aの製造方法を説明する。
Next, a method for producing the
まず、図1を用いて説明した金属ナノ粒子コロイドの製造装置を用いて核ナノ粒子を製造する。具体的には、真空チャンバー21の中に、図1を用いて説明したように、界面活性剤としてポリオキシアルキレンアミンを適量入れる。この時、界面活性剤は溶媒に溶かさず、界面活性剤だけを前記のようにして流動状態にする。ルツボ22には蒸発させる原料金属23としての銅を製造予定による所定量入れてから真空チャンバー21を閉じる。真空チャンバー21を回転させながら、真空チャンバー21内を排気して、所定の真空度にする。
First, core nanoparticles are manufactured using the metal nanoparticle colloid manufacturing apparatus described with reference to FIG. Specifically, as described with reference to FIG. 1, an appropriate amount of polyoxyalkyleneamine is put in the
ルツボを加熱してルツボ内の銅を蒸発させ、蒸発した銅の金属線束24を、回転する真空チャンバー21の内壁21aについて膜状の界面活性剤26となって液状で真空チャンバーの内壁21aに沿って矢印28方向に移動する界面活性剤ポリオキシアルキレンアミンによって捕捉される。これをルツボに入れた原料金属銅の全量(この例では予定した量)が蒸発しきるまで続けて、銅ナノ粒子コロイドを作製する。
The crucible is heated to evaporate the copper in the crucible, and the evaporated copper
銅ナノ粒子の粒径が比較的大きい所定の大きさの銅ナノ粒子コロイドを作製し、つぎに、空のルツボに原料金属23としての銀を製造予定による所定量入れる。
A copper nanoparticle colloid having a predetermined size in which the particle diameter of the copper nanoparticles is relatively large is prepared, and then, a predetermined amount of silver as a
ここで、銅ナノ粒子の粒径が比較的大きい所定の大きさの銅ナノ粒子コロイドに関しては、例えば、平均粒径が15nmで粒径分布が±5nmの銅ナノ粒子を含む銅ナノ粒子コロイドのように、用途に適した条件のコロイドである。 Here, regarding a copper nanoparticle colloid of a predetermined size with a relatively large particle size of the copper nanoparticles, for example, a copper nanoparticle colloid containing copper nanoparticles having an average particle size of 15 nm and a particle size distribution of ± 5 nm. Thus, it is a colloid of conditions suitable for the application.
この銅ナノ粒子コロイドを核ナノ粒子として用いる場合、ナノ粒子に要求される粒径等の条件によっては前記図1を用いて説明した所定の大きさの銅ナノ粒子コロイドをそのまま用いることができる。 When this copper nanoparticle colloid is used as a core nanoparticle, the copper nanoparticle colloid having a predetermined size described with reference to FIG. 1 can be used as it is depending on conditions such as a particle size required for the nanoparticle.
前記図1を用いて説明した所定の大きさの銅ナノ粒子コロイドの銅ナノ粒子よりも大きい粒径を要求される場合には、一つの方法として、前記作製した銅ナノ粒子コロイドに熱処理を施して10〜100nmの範囲で粒径を大きくして用いることもできる。 When a particle size larger than that of the copper nanoparticle colloid having a predetermined size described with reference to FIG. 1 is required, one method is to subject the produced copper nanoparticle colloid to heat treatment. The particle size can be increased in the range of 10 to 100 nm.
たとえば、核ナノ粒子として粒径が大きい銅ナノ粒子を要求される場合には、前記作製した銅ナノ粒子コロイドに対してヒーター加熱やマイクロ波による加熱を行い、銅ナノ粒子の粒径を大きくする。特に、マイクロ波による加熱はナノ粒子の粒径を均一に大きくすることができるという利点がある。 For example, when copper nanoparticles having a large particle size are required as the core nanoparticles, the copper nanoparticle colloid produced above is heated with a heater or microwave to increase the particle size of the copper nanoparticles. . In particular, microwave heating has the advantage that the particle size of the nanoparticles can be increased uniformly.
また、核ナノ粒子として、たとえばニッケルとコバルトの合金ナノ粒子や異方性相分離構造の多元金属ナノ粒子のように多元金属ナノ粒子を要求される場合には、前記図1を用いて説明した銅の場合と同様な方法で作製した例えばニッケルとコバルトの各単一金属ナノ粒子コロイドを混合して熱処理を施し、合金タイプの多元金属ナノ粒子コロイドや異方性相分離構造の多元金属ナノ粒子コロイドを作製することができる。 Moreover, when multi-metal nanoparticles are required as core nanoparticles, such as nickel-cobalt alloy nanoparticles and multi-metal nanoparticles having an anisotropic phase separation structure, the description has been given with reference to FIG. For example, nickel-cobalt single metal nanoparticle colloids prepared by the same method as copper are mixed and heat-treated, alloy type multi-metal nanoparticle colloids and anisotropic phase-separated multi-metal nanoparticles Colloids can be made.
また、作製したナノ粒子コロイドの界面活性剤(以下、リガンドともいう)を交換してから核ナノ粒子として用いることもできる。 In addition, the prepared nanoparticle colloidal surfactant (hereinafter also referred to as a ligand) can be exchanged before use as a nuclear nanoparticle.
なお、単一金属のナノ粒子での銅ナノ粒子コロイドは前記のように極めて強く酸化されやすい。前記のように真空中から取り出して各種処理をする場合に、不活性雰囲気中で行うなど、ナノ粒子の状態に適した雰囲気中で行うようにするのが好ましい。 In addition, the copper nanoparticle colloid in the single metal nanoparticle is very strong and easily oxidized as described above. As described above, when various processes are performed by taking out from the vacuum, it is preferable to perform in an inert atmosphere such as in an inert atmosphere.
このようにして作製した核ナノ粒子としての銅ナノ粒子コロイドを入れた真空チャンバー21内の排気状態と真空チャンバー21の回転状態などを所定の状態にして、前記銀を入れたルツボを銀を昇華させる温度まで加熱する。銀を昇華させる温度は銀を蒸発させる温度よりも低い温度である。ルツボから昇華した銀は銀の金属線束24となって真空チャンバーの内壁21aに到達すると、真空チャンバーの内壁21aに沿って矢印28方向に移動している前記銅を捕捉した界面活性剤ポリオキシアルキレンアミンによって捕捉される。所定量の銀を昇華させて捕捉することを続け、図4のような、銅ナノ粒子52Aを核ナノ粒子としてその周囲を銀ナノ粒子53Aが取り巻きナノ粒子として取り囲んだ状態の複合ナノ粒子のコロイドとしての複合金属ナノ粒子コロイドを作製することができる。
The crucible containing silver is sublimated from the crucible containing silver after the exhausted state in the
このようにして作製した複合金属ナノ粒子コロイドを真空チャンバー21から取り出し、所定の容器に保管する。
The composite metal nanoparticle colloid thus produced is taken out from the
作製した前記複合金属ナノ粒子コロイド中の複合金属ナノ粒子の状態を電子顕微鏡等を使って調べたところ、複合金属ナノ粒子は、銅ナノ粒子を中心にその周囲に銀ナノ粒子が配置された状態で粒径が概ね15〜20nmの金属ナノ粒子になっていることが確認された。 When the state of the composite metal nanoparticles in the prepared composite metal nanoparticle colloid was examined using an electron microscope or the like, the composite metal nanoparticles were in a state in which silver nanoparticles were arranged around the copper nanoparticles. It was confirmed that the metal nanoparticles were approximately 15 to 20 nm in particle size.
図7は複合金属ナノ粒子コロイドの透過型電子顕微鏡写真である。 FIG. 7 is a transmission electron micrograph of the composite metal nanoparticle colloid.
銀ナノ粒子の粒径は10nm以下にすることが好ましく、5nm以下にするのが特に好ましい。ベストモードの一つとして、条件制御によって2〜3nmの揃った粒径の銀ナノ粒子を取り巻きナノ粒子にして、優れた特性の銅−銀複合金属ナノ粒子コロイドを量産レベルで安価に作製することができる。 The particle size of the silver nanoparticles is preferably 10 nm or less, and particularly preferably 5 nm or less. One of the best modes is to produce silver nanoparticles with a uniform particle size of 2 to 3 nm by controlling the conditions to make nanoparticles of copper-silver composite metal nanoparticles colloids with excellent characteristics at a low cost at mass production level. Can do.
なお、核ナノ粒子の周囲に複数個のナノ粒子を取り巻きナノ粒子として配置した複合金属ナノ粒子の例を図4と図5を用いて説明したが、本発明の複合金属ナノ粒子の構造はこれに狭く限定されるものでなく、多くのバリエーションを可能とするものである。例えば、図4において、核ナノ粒子2Aの周りに1種類の取り巻きナノ粒子53Aが核ナノ粒子2Aを覆うように層状に配置されている例を説明したが、これに限られず、核ナノ粒子2Aの周りに1種類の取り巻きナノ粒子53Aが隙間をつくって島状に配置されてもよく、また、図4の取り巻きナノ粒子53Aが、2種類の層状の金属粒子を交互に配置してもよく、あるいは複数種類の島状の取り巻きナノ粒子が配置されていても良い。図5の構造についても同様にバリエーションを可能としている。
In addition, although the example of the composite metal nanoparticle which arranged the several nanoparticle around the core nanoparticle as a nanoparticle was demonstrated using FIG. 4 and FIG. 5, the structure of the composite metal nanoparticle of this invention is this. The present invention is not limited to a narrow range, and many variations are possible. For example, FIG. 4 illustrates an example in which one kind of surrounding
図8は、本発明の実施の形態の他の例において、前記銅を核ナノ粒子とし銀を取り巻きナノ粒子とした複合金属ナノ粒子コロイドを作製した場合と同様の装置を用いて作製した複合ナノ粒子の透過型電子顕微鏡写真である。取り巻きナノ粒子としての銀ナノ粒子は昇華させて移動状態にしたものを、前記銅の場合と同様に、ニッケルを捕捉した界面活性剤ポリオキシアルキレンアミン(界面活性剤は溶媒に希釈せずに前記と同様にして流動化させて用いている)によって捕捉させたものである。この例では、ニッケルナノ粒子は粒径が2〜3nmのものあるいはそれが集合したものを核ナノ粒子として、その周囲に粒径が2〜3nmの銀ナノ粒子が配置されて、複合ナノ粒子を構成している。 FIG. 8 shows another example of an embodiment of the present invention, in which composite nano-particles are produced using the same apparatus as that for producing a composite metal nano-particle colloid in which copper is a core nano particle and silver is a surrounding nano particle. 2 is a transmission electron micrograph of particles. As in the case of the copper, the silver nanoparticle as the surrounding nanoparticle was sublimated and moved to the state of movement, and the surfactant polyoxyalkyleneamine trapping nickel (the surfactant was not diluted in a solvent, In the same manner as above and used. In this example, nickel nanoparticles having a particle size of 2 to 3 nm or aggregates of them are used as core nanoparticles, and silver nanoparticles having a particle size of 2 to 3 nm are arranged around the nickel nanoparticles. It is composed.
本発明の複合金属ナノ粒子コロイドは、これまで実現できなかった極めて高い純度で、優れた物性を示すことがわかった。たとえば、単体の銅ナノ粒子コロイドは真空状態から大気中に取り出すとすぐに酸化を始めて変色するが、前記銅と銀の複合ナノ粒子を形成した複合金属ナノ粒子コロイドは、真空状態から大気中に取り出して3ヶ月以上大気中で保管しても酸化現象が見られず、従来のように酸化を全く心配せずに長期間安定した状態で保管することができることがわかった。また、単体のニッケルナノ粒子コロイドはアルコールや水に分散させると水酸化ニッケルになってすぐに緑色に変色するが、本発明のニッケルを核ナノ粒子、銀を取り巻きナノ粒子とした複合ナノ粒子コロイドは、変色しないことが確かめられた。 It has been found that the composite metal nanoparticle colloid of the present invention exhibits excellent physical properties with extremely high purity that could not be realized so far. For example, as soon as a single copper nanoparticle colloid is taken out from a vacuum state into the atmosphere, it starts to oxidize and discolors, but the composite metal nanoparticle colloid formed with the composite nanoparticles of copper and silver enters the atmosphere from a vacuum state into the atmosphere. It was found that the oxidation phenomenon was not observed even when it was taken out and stored in the atmosphere for 3 months or more, and it can be stored in a stable state for a long period of time without worrying about oxidation as in the past. In addition, when a single nickel nanoparticle colloid is dispersed in alcohol or water, it becomes nickel hydroxide and immediately turns green, but the composite nanoparticle colloid has nickel as the core nanoparticle and silver as the surrounding nanoparticle. Was confirmed not to change color.
この例でもわかるように、本発明によれば、金属ナノ粒子表面の酸化・変質の防止、触媒作用の著しい向上などナノ粒子界面の利用効果の大幅な向上を実現することが期待できる。 As can be seen from this example, according to the present invention, it can be expected that the use effect of the nanoparticle interface will be greatly improved, such as prevention of oxidation / degeneration of the surface of the metal nanoparticle and remarkable improvement of the catalytic action.
この複合金属ナノ粒子コロイドに熱処理を施すことにより、含まれる複合金属ナノ粒子の状態を制御することができる。 By subjecting the composite metal nanoparticle colloid to heat treatment, the state of the composite metal nanoparticles contained can be controlled.
熱処理温度を高めることによって複合金属ナノ粒子を合金状態にすることができる。図6は合金化した金属ナノ粒子を説明する図で、符号52A0は核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子の界面、51Cは合金化した本発明の金属ナノ粒子を示す。熱処理は、ヒーター加熱によって行うことができるが、マイクロ波による加熱で極めて均質な合金化を行うことができる。 By increasing the heat treatment temperature, the composite metal nanoparticles can be made into an alloy state. FIG. 6 is a view for explaining alloyed metal nanoparticles. Reference numeral 52A0 denotes an interface between the core nanoparticles and the surrounding nanoparticles, and 51C denotes the alloyed metal nanoparticles of the present invention. The heat treatment can be performed by heater heating, but extremely homogeneous alloying can be performed by microwave heating.
作製した前記複合金属ナノ粒子コロイドに対して、ユーザーの要望に対応して、粒径の制御、リガンドの交換など、製品として必要な処理を行う。 The produced composite metal nanoparticle colloid is subjected to necessary processing as a product, such as particle size control and ligand exchange, in response to user demands.
図9は、本発明の複合金属ナノ粒子コロイドの製造装置の他の例の要部の断面を模式的に示す図で、複数のルツボを使って複合金属ナノ粒子コロイドを製造する装置の例である。符号22A,22Bはルツボ、24A,24Bはそれぞれルツボ22A、22Bから蒸発あるいは昇華した金属線束を示す。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a cross section of the main part of another example of the apparatus for producing composite metal nanoparticle colloid of the present invention, which is an example of an apparatus for producing composite metal nanoparticle colloid using a plurality of crucibles. is there.
図9の製造装置を用いることによって、核ナノ粒子とその周囲に配置する取り巻きナノ粒子を、真空を破らずに連続した製造工程で作製することができる。 By using the manufacturing apparatus of FIG. 9, the core nanoparticles and the surrounding nanoparticles arranged around the core nanoparticles can be manufactured in a continuous manufacturing process without breaking the vacuum.
図9の製造装置を用いて本発明の複合金属ナノ粒子コロイドをつくる方法を前記銅のナノ粒子を核ナノ粒子とし、銀のナノ粒子を取り巻きナノ粒子とする例を説明する。 A method for producing a composite metal nanoparticle colloid according to the present invention using the production apparatus of FIG. 9 will be described with respect to an example in which the copper nanoparticles are used as core nanoparticles and silver nanoparticles are used as surrounding nanoparticles.
ルツボ22A、22Bには、装置の外部から制御システムを使ってそれぞれ独立に開閉することができる蓋がついており、一方のルツボからの蒸発金属あるいは昇華金属が他方のルツボに入らないように、一方のルツボを使用しているときは他方のルツボに蓋をしておく。
The
ルツボ22Aに原料金属として銅を、ルツボ22Bに原料金属として銀をそれぞれ計画量入れ、それぞれ蓋を閉める。前記と同じ種類の界面活性剤を計画量入れ、真空チャンバーを閉じる。真空チャンバーを回転させながら、真空チャンバー内を排気して、所定の真空度にする。
The
まず、ルツボ22Aの蓋を開け、加熱して銅を蒸発させ、前記と同様にして回転する真空チャンバーの内壁について移動している膜状の界面活性剤に蒸発して飛来した銅を捕捉させ、銅ナノ粒子コロイドをつくる。所定量の銅を蒸発させて前記と同様の核ナノ粒子としての銅ナノ粒子コロイドを作製して、ルツボ22Aの電源を切り、ルツボ22Aの温度が所定の温度まで下がったらルツボ22Aの蓋を閉める。
First, the lid of the
つぎに、ルツボ22Bの蓋を開け、加熱して銀を昇華させ、回転する真空チャンバーの内壁について移動している銅ナノ粒子コロイドを含んだ膜状の界面活性剤に昇華して飛来した銀を捕捉させ、銅ナノ粒子を核ナノ粒子としてその周囲に取り巻きナノ粒子としての銀ナノ粒子を配置するようにする。
Next, the lid of the
このようにして、銅ナノ粒子を核ナノ粒子としてその周囲に銅ナノ粒子より充分に粒径の小さい銀ナノ粒子を配置させた本発明の複合金属ナノ粒子コロイドができる。 In this way, the composite metal nanoparticle colloid of the present invention in which copper nanoparticles are used as core nanoparticles and silver nanoparticles having a sufficiently smaller particle diameter than the copper nanoparticles are arranged around the core nanoparticles.
図9の製造装置では、ルツボの数が2つの場合を示したが、ルツボの数は3つ以上にすることができる。 In the manufacturing apparatus of FIG. 9, the case where the number of crucibles is two is shown, but the number of crucibles can be three or more.
図5に示した取り巻きナノ粒子が2種類の複合ナノ粒子を作製する場合、第1の例として、前記図1の装置を用いて説明した複合ナノ粒子の製造方法に準じて、まず取り巻きナノ粒子が1種類の複合ナノ粒子を作製し、ルツボに2種類目の取り巻きナノ粒子用の原料金属を入れ、同様にして取り巻きナノ粒子が2種類の複合ナノ粒子を作製することができる。第2の例として、図9の製造装置を用いて説明した複合ナノ粒子の製造方法に準じてルツボを3個使用して、まず核ナノ粒子コロイドを作製し、つぎに1種類目の取り巻きナノ粒子を作製し、つぎに2種類目の取り巻きナノ粒子を作製して取り巻きナノ粒子が2種類の複合金属ナノ粒子を作製することができる。 When the surrounding nanoparticles shown in FIG. 5 produce two types of composite nanoparticles, as a first example, according to the method for producing composite nanoparticles described using the apparatus of FIG. Can produce one kind of composite nanoparticles, put the second kind of surrounding metal nanoparticles into the crucible, and similarly produce two kinds of surrounding nanoparticles. As a second example, a nuclear nanoparticle colloid is first prepared using three crucibles according to the method for manufacturing composite nanoparticles described using the manufacturing apparatus of FIG. 9, and then the first type of surrounding nano-particles. The particles can then be made, then the second type of surrounding nanoparticles can be made and the surrounding nanoparticles can produce two types of composite metal nanoparticles.
図9の製造装置には、図示していないが、真空チャンバー内のナノ粒子コロイドに熱処理を施す機能が付けられている。熱処理の手段としてはヒーターによる加熱手段やマイクロ波によす熱処理手段など多くの手段が使用できるが、マイクロ波による熱処理が特に好ましく、粒径分布がそろったナノ粒子コロイドになるように、簡単に、確実に粒径を制御できる。そして、マイクロ波による熱処理を用いて、例えば酸化を効果的に防いで、ナノ粒子の物性を安定化させるなど、優れた特性のナノ粒子コロイドを作製することができる。 Although not shown, the manufacturing apparatus of FIG. 9 has a function of performing a heat treatment on the nanoparticle colloid in the vacuum chamber. As the heat treatment means, many means such as a heating means using a heater and a heat treatment means using a microwave can be used, but a heat treatment using a microwave is particularly preferable, so that a nanoparticle colloid having a uniform particle size distribution can be easily obtained. The particle size can be reliably controlled. Then, using a heat treatment by microwave, for example, a nanoparticle colloid having excellent characteristics such as effectively preventing oxidation and stabilizing the physical properties of the nanoparticles can be produced.
図9の製造装置は、前記真空チャンバーを複数段連結したものにすることによって、たとえば、原料金属の異なるナノ粒子毎に専用の真空チャンバーを用いて製造することができ、高純度のナノ粒子を作製でき、複合金属ナノ粒子の製造能力を高めることができる。 The manufacturing apparatus shown in FIG. 9 can be manufactured using, for example, a dedicated vacuum chamber for each nanoparticle of a different source metal by connecting the vacuum chambers in a plurality of stages. It is possible to produce the composite metal nanoparticles and increase the production capacity of the composite metal nanoparticles.
本発明による複合金属ナノ粒子の製造方法等は、前記の例に狭く限定されず、多くのバリエーションを可能とするものである。 The method for producing composite metal nanoparticles according to the present invention is not limited to the above example, and many variations are possible.
また、本発明の最大の特徴は、複合金属ナノ粒子コロイドを構成する核ナノ粒子と取り巻きナノ粒子の少なくとも1種類のナノ粒子の作製に、溶媒に希釈しないで流動化させた界面活性剤を用いてナノ粒子を捕捉する物理的方法を用いたところにあり、このようにすることで、化学的方法では必須の条件となる化合物の制約による金属の組み合わせの制限を乗り越えて複合金属ナノ粒子コロイドを作製することができることである。すなわち、本発明は、化学的方法では作製困難とされている組成の複合金属ナノ粒子を作製することもできるという極めて大きな効果をもたらすものである。 In addition, the greatest feature of the present invention is that a surfactant fluidized without dilution in a solvent is used to produce at least one kind of nanoparticle and surrounding nanoparticle constituting the composite metal nanoparticle colloid. In this way, the physical method of capturing the nanoparticles is used. It can be produced. That is, the present invention brings about an extremely great effect that composite metal nanoparticles having a composition that is difficult to produce by a chemical method can also be produced.
図10は担体により金属ナノ粒子あるいは複合金属ナノ粒子が担持されている様子を説明する模式図で、符号46は金属ナノ粒子あるいは複合金属ナノ粒子を担持した状態の担体、47は担体、48は金属ナノ粒子あるいは複合金属ナノ粒子である。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining how metal nanoparticles or composite metal nanoparticles are supported by a carrier.
前記担体としては、ジルコニア、アルミナ、セリアなどのセラミック、酸化鉄、カーボン、テフロン(登録商標)系の担体など、金属ナノ粒子の使用環境やユーザの要望によって適切なものを用いることができる。 As the carrier, suitable ones can be used depending on the use environment of the metal nanoparticles and the user's request, such as ceramics such as zirconia, alumina, and ceria, iron oxide, carbon, and Teflon (registered trademark).
本発明の複合金属ナノ粒子コロイド中に複合金属ナノ粒子を担持する担体を入れて複合金属ナノ粒子を担体に担持させ、その担体を、たとえば自動車の排気ガス処理装置に使用し触媒作用で排ガス浄化を行うことができる。 The composite metal nanoparticle colloid of the present invention is loaded with a carrier supporting the composite metal nanoparticle, and the composite metal nanoparticle is supported on the carrier, and the carrier is used for, for example, an automobile exhaust gas treatment device to purify exhaust gas by catalytic action. It can be performed.
以上、新しい物理的方法を用いて本発明の複合金属ナノ粒子コロイドを説明したが、前記説明でも明かなように、本発明は前記実施の形態例に狭く限定されるものでなく、多くのバリエーションを可能とするものである。 As described above, the composite metal nanoparticle colloid of the present invention has been described using a new physical method. However, as is clear from the above description, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and many variations are possible. Is possible.
たとえば、前記の説明では核ナノ粒子およびその周囲に配置する取り巻きナノ粒子を全て新しい物理的方法を用いて作製することを中心に説明したが、核ナノ粒子として、他の方法で作製した金属ナノ粒子を用い、取り巻きナノ粒子を前記新しい物理的方法を用いて作製することができる。他の方法で作製した金属ナノ粒子として、化学的方法で作製した金属ナノ粒子を用いる場合、少なくとも副生成物など望ましくない混入物を除去したり、リガンドを交換したり、必要な処理を行って後、前記本発明によって複合金属ナノ粒子コロイドを作製することができる。 For example, in the above description, the core nanoparticle and the surrounding nanoparticles arranged around the core nanoparticle are mainly described using a new physical method. However, as the core nanoparticle, the metal nanoparticle manufactured by another method is used. Using the particles, the surrounding nanoparticles can be made using the new physical method. When using metal nanoparticles produced by chemical methods as metal nanoparticles produced by other methods, remove at least undesirable contaminants such as by-products, exchange ligands, and perform necessary treatments. Thereafter, a composite metal nanoparticle colloid can be prepared according to the present invention.
また、核ナノ粒子として銅の場合とニッケルの場合を、顕著な効果をもたらす取り巻きナノ粒子の例として銀の場合を例に挙げて説明したが、前記説明の趣旨からも明らかなように、これに限定されるものではなく、多くの金属を用いることができる。 In addition, the case of copper and nickel as the core nanoparticle has been described by taking the case of silver as an example of the surrounding nanoparticle that brings about a remarkable effect, but as is clear from the purpose of the above explanation, It is not limited to, and many metals can be used.
本発明によって、高純度で高濃度の複合金属ナノ粒子コロイドを安価に提供することができ、また、金属に限定されず、無機物を用いた高品質の複合ナノ粒子コロイドを安価に提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-purity and high-concentration composite metal nanoparticle colloid at a low cost, and to provide a high-quality composite nanoparticle colloid using an inorganic material at a low cost without being limited to a metal. it can.
本発明の複合金属ナノ粒子コロイドは、自動車、電池をはじめ、配線・電極形成、電磁波シールド、半導体などのエレクトロニクス、バイオセンサ−、バイオマーカーなどバイオテクノロジー、印刷など広い分野で活用し、各分野に多大なる工業的進歩をもたらすことができる。 The composite metal nanoparticle colloid of the present invention is used in various fields such as automobiles, batteries, wiring / electrode formation, electromagnetic shielding, semiconductor electronics, biosensors, biomarkers, biotechnology, printing, etc. It can bring about great industrial progress.
21:真空チャンバー
21a:真空チャンバーの内壁
22,22A,22B:坩堝(ルツボ)
23:原料金属
24,24A,24B:金属線束
25,26:界面活性剤
27:金属ナノ粒子コロイド
28,29:矢印
51A,51B:複合ナノ粒子
52A,52B:核ナノ粒子
53A,53B,54B:取り巻きナノ粒子
21:
23:
Claims (12)
ことを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイド。A composite metal nanoparticle colloid characterized by that.
前記複合金属ナノ粒子コロイド中の主たる複合金属ナノ粒子が、粒径が100nmより小さい金属微粒子を核ナノ粒子として、前記核ナノ粒子の周辺に、金属の種類と粒径と形状と固相反応の活性度のうちの少なくとも一つが前記核ナノ粒子とは異なる金属ナノ粒子を配置したものの集合(以下、核ナノ粒子の周辺に配置した金属ナノ粒子を取り巻きナノ粒子という)を少なくとも1種類設けて成る複合金属ナノ粒子であり、前記複合金属ナノ粒子の製造方法が、金属ナノ粒子の原料を蒸発または昇華させることができる回転型真空装置を用意する工程と、常温において固体であるかあるいは回転する真空室の内壁に沿って膜状界面活性剤層を形成できないほど高粘度の界面活性剤を真空室内に用意する工程と、
前記界面活性剤を、その溶剤で前記界面活性剤を溶解させずに、前記真空室内の界面活性剤の温度をそれが流動化する温度以上に制御して、前記減圧雰囲気中あるいは真空中で回転する真空室の内壁に沿って移動する膜状の界面活性剤の移動体にする工程と、減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発や昇華により当該金属を移動可能状態にする工程と、前記減圧雰囲気中あるいは真空中で蒸発や昇華により当該金属を移動可能状態にしたものを、減圧雰囲気中あるいは真空中で移動する溶剤で溶解させていない前記膜状の界面活性剤の移動体によって捕捉して収集することを繰り返し行ってナノ粒子を形成する工程を有していることを特徴とする複合金属ナノ粒子コロイドの製造方法。 In a method for producing a composite metal nanoparticle colloid containing metal fine particles (hereinafter referred to as metal nanoparticles) having a particle size of 100 nm (nanometer) or less as a main component in a dispersant
The primary composite metal nanoparticle composite metal nanoparticle colloids, particle size of 100nm smaller metal fine particles as a core nanoparticles, the periphery of the core nanoparticles, metal type and the particle size and shape and a solid phase reaction At least one of the activity levels of the metal nanoparticle different from the core nanoparticle is arranged (hereinafter referred to as a nanoparticle surrounding the metal nanoparticle arranged around the core nanoparticle). A composite metal nanoparticle, wherein the method for producing a composite metal nanoparticle comprises a step of preparing a rotary vacuum device capable of evaporating or sublimating a raw material of the metal nanoparticle , and a solid metal or rotating at room temperature Preparing a surfactant having a viscosity so high that a film-like surfactant layer cannot be formed along the inner wall of the vacuum chamber;
The surfactant is rotated in the reduced-pressure atmosphere or in a vacuum by controlling the temperature of the surfactant in the vacuum chamber above the temperature at which it is fluidized without dissolving the surfactant in the solvent. A step of making a film-like surfactant moving body that moves along the inner wall of the vacuum chamber, a step of making the metal movable by evaporation or sublimation in a reduced-pressure atmosphere or vacuum, and in the reduced-pressure atmosphere. Alternatively, the metal that has been made movable by evaporation or sublimation in a vacuum is captured and collected by the film-like surfactant moving body that is not dissolved in a solvent that moves in a reduced-pressure atmosphere or in a vacuum. A method for producing a composite metal nanoparticle colloid comprising the step of repeatedly performing the steps to form nanoparticles.
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