JP5858270B2 - フタロシアニンナノワイヤーの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)無置換フタロシアニンと置換基を有するフタロシアニンとを酸に溶解させた後に、貧溶媒に析出させて複合体を得る工程(a)、
(2)前記複合体を、溶媒中、もしくは溶媒蒸気雰囲気下でナノワイヤー化する工程(b)、
からなることを特徴とするフタロシアニンナノワイヤーの製造方法を提供するものである。
以下に本発明の詳細について説明する。
本発明の無置換フタロシアニンには、一般式(1)で表されるフタロシアニン、又は一般式(2)で表される無金属フタロシアニンを用いることができる。
本発明のフタロシアニンナノワイヤーは、前記無置換フタロシアニンと、下記一般式(3)又は(4)で表される置換基を有するフタロシアニンを含有するフタロシアニンナノワイヤーである。
Y1からY4が結合基として存在しない場合には、R1〜R4は、SO3H、CO2H、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよい(オリゴ)アリール基、置換基を有してもよい(オリゴ)へテロアリール基、置換基を有してもよいフタルイミド基又は置換基を有してもよいフラーレン類であり、
Y1からY4が、−(CH2)n−(nは1〜10の整数を表す)、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−NH−、−S−、−S(O)−、又は−S(O)2−で表される結合基である場合には、R1〜R4は、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよい(オリゴ)アリール基、置換基を有してもよい(オリゴ)へテロアリール基、置換基を有してもよいフタルイミド基又は置換基を有してもよいフラーレン類であり、a、b、c及びdは各々独立に0〜4の整数を表すが、そのうち少なくとも一つは0ではない。)
で表される基も用いることができる。
で表される基を挙げることができる。置換基としては、フタルイミド基に置換が可能な通常公知の置換基を挙げることができる。
で表される置換基を有するフタロシアニンでは、フタロシアニン環が少なくとも1個以上のスルファモイル基で置換された化合物を挙げることができる。導入されるスルファモイル基は、フタロシアニン環1個あたり少なくとも1個であれば特に限定なく用いることができるが、好ましくは1又は2個、より好ましくは1個である。置換される位置は、特に限定はない。
ポリエーテルモノアミンは市販品としても提供されており、例えばアメリカHuntsman Corporationから「JEFFAMINE(商品名)Mシリーズ」がある。
本誘導体は、上記の一般式(a)で表される基の導入に用いたポリエーテルアミンの替わりに
下記式で表されるアミンと反応させればよい。
好ましいR及びR’として、低級アルキル基、特にメチル基を挙げることができ、mとしては、1〜6の整数であるものが好ましい。具体的に好ましい置換基を有するフタロシアニンとして以下が挙げられる。
次に、本発明のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法について説明する。
本製造方法は、
(1)無置換フタロシアニンと置換基を有するフタロシアニンとを酸に溶解させた後に、貧溶媒に析出させて複合体を得る工程(a)と、
(2)前記複合体を溶媒中、もしくは溶媒蒸気雰囲気下、ナノワイヤー化する工程(b)とからなるものである。
一般にフタロシアニン類は硫酸などの酸溶媒に可溶であることが知られており、本発明のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法においても、まず前記無置換フタロシアニンと前記置換基を有するフタロシアニンとを硫酸、クロロ硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等の酸溶媒に溶解させる。その後に水などの貧溶媒に投入して該無置換フタロシアニンと置換基を有するフタロシアニンの複合体を析出させる。
工程(a)で得られた複合体を、有機溶媒中(液相中)もしくは溶媒蒸気雰囲気中(気相中)で、(加熱)静置することにより、フタロシアニンのナノワイヤーが製造できる。この際、ナノワイヤー化を阻害しない程度に溶媒を攪拌するか、もしくは溶媒蒸気を循環させても良い。この中で、後述するナノワイヤーの溶媒分散化を考慮した場合、工程を簡略化することが出来ることから、液相中でナノワイヤー化する方法が好ましい。
又、ハロゲン系有機溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の有機溶媒を挙げることができる。この中で、特に好ましいものはジクロロベンゼンである。
体質成分としては、公知慣用の、微粒子粉末単体、これら微粒子粉末単体を予め分散剤又は有機溶媒に分散させた分散液を用いることができ、これらを単独又は二種以上を併用して用いてもかまわない。具体的には、アエロジルシリーズ(商品名、エボニック製)、サイリシア、サイロホービック、サイロピュート、サイロページ、サイロピュア、サイロスフェア、サイロマスク、シルウェル、フジバルーン(商品名、富士シリシア製)、PMA−ST、IPA−ST(商品名、日産化学製)、NANOBIC3600シリーズ、NANOBIC3800シリーズ(商品名、ビックケミー製)等があるが、特に限定するものではない。又、これらは単独又は二種以上を併用しても良い。
・工程(a)(晶析工程)
銅フタロシアニン(DIC(株)製、Fastogen Blue 5380E)1.67gと(化10)で表される銅フタロシアニン誘導体0.83gを濃硫酸(関東化学(株)製)81gに完全に溶解させ、濃硫酸溶液を調製した。続いて該濃硫酸溶液を、氷冷した蒸留水730g中に投入し、銅フタロシアニンと(化10)で表される銅フタロシアニン誘導体からなる複合体を析出させた。
前記で得られた複合体粉末2gをオルトジクロロベンゼン98g中に浸漬し90分かけて145℃まで昇温した後、145℃で30分間保持した。
オルトジクロロベンゼン中の固体を取り出し、走査型電子顕微鏡(機種名:日立製作所(株)製、S−800)を用いて観察したところ、短径が25nm程度で長径が短径の20倍以上にまで成長したナノワイヤー形状を有することが確認された。さらに、X線回折(理学電機(株)製 RINT−ULTIMA+使用)により、得られたナノワイヤーはフタロシアニン化合物特有のピークを示し、高い結晶性を有することが確認できた。
実施例1と同様にして得られた、銅フタロシアニン(DIC(株)製、Fastogen Blue 5380E)と(化10)で表される銅フタロシアニン誘導体の複合体粉末2.61gを、23.49gのオルトジクロロベンゼンとともに、容量50mLのポリプロピレン製容器に投入し、次いでφ0.5mmのジルコニアビーズ60gを加えて、ペイントシェイカーを用いて2時間、微粒子化工程を行った。続いて微粒子化した複合体をジルコニアビーズから分離回収し、さらにオルトジクロロベンゼンを加えて、分散化工程を行い、固形物濃度2%の微粒子化複合体分散液を得た。さらに、該微粒子化複合体分散液を、実施例1と同様にして加熱処理することにより、4工程を経て、フタロシアニンナノワイヤーを得た。
実施例1と同様に硫酸晶析して得た含水複合体を、ペイントシェイカーにより微細化した後、ろ過して得られた微粒子化複合体を、オルトジクロロベンゼン60gに投入し、撹拌することで分散し、さらに60gのN−メチルピロリドンを加えて、固形物濃度2%の微粒子化複合体分散液を得た。さらに、該微粒子化複合体分散液を、実施例1と同様にして加熱することで、4工程を経て、フタロシアニンナノワイヤーを得た。ここで得られたフタロシアニンナノワイヤーを回収し、透過型電子顕微鏡による形状観察とX線回折による分析を行ったところ、2工程でナノワイヤーを製造する実施例1と同様の、フタロシアニンナノワイヤーが得られた。
実施例1と同様にして得られた複合体粉末を、ガラス板上に置き、このガラス板をジクロロベンゼン蒸気で満たされたシャーレ内に設置し、室温において、1時間暴露した。このガラス板上の粉末を走査型電子顕微鏡(機種名:キーエンス(株)製、VE−9800)を用いて観察したところ、短径が約20nm程度で長径が短径の20倍以上にまで成長したナノワイヤー形状を有することが確認された。
Claims (9)
- 無置換フタロシアニン及び置換基を有するフタロシアニンを含有し、短径が100nm以下でありその短径に対する長さの比率(長さ/短径)が10以上であるフタロシアニンナノワイヤーの製造方法において、
(1)無置換フタロシアニンと置換基を有するフタロシアニンとを酸に溶解させた後に、貧溶媒に析出させて複合体を得る工程(a)、
(2)前記複合体を、有機溶媒中、もしくは有機溶媒蒸気雰囲気下でナノワイヤー化する工程(b)、
からなることを特徴とするフタロシアニンナノワイヤーの製造方法。 - 置換基を有するフタロシアニンが、一般式(3)又は(4)で表される請求項1又は2に記載のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
Y1からY4が結合基として存在しない場合には、R1〜R4は、−SO3H、−CO2H、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよい(オリゴ)アリール基、置換基を有してもよい(オリゴ)へテロアリール基、置換基を有してもよいフタルイミド基又は置換基を有してもよいフラーレン類であり、
Y1からY4が、−(CH2)n−(nは1〜10の整数を表す)、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−NH−、−S−、−S(O)−、又は−S(O)2−で表される結合基である場合には、R1〜R4は、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよい(オリゴ)アリール基、置換基を有してもよい(オリゴ)へテロアリール基、置換基を有してもよいフタルイミド基又は置換基を有してもよいフラーレン類であり、a、b、c及びdは各々独立に0〜4の整数を表すが、そのうち少なくとも一つは0ではない。) - 置換基を有してもよいアルキル基が、メチル基、エチル基又はプロピル基であり、置換基を有してもよい(オリゴ)アリール基が、置換基を有してもよい(オリゴ)フェニレン基又は置換基を有してもよい(オリゴ)ナフチレン基であり、置換基を有してもよい(オリゴ)へテロアリール基が、置換基を有してもよい(オリゴ)ピロール基、置換基を有してもよい(オリゴ)チオフェン基、置換基を有してもよい(オリゴ)ベンゾピロール基又は置換基を有してもよい(オリゴ)ベンゾチオフェン基である請求項3に記載のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
- 置換基を有するフタロシアニンが、一般式(5)で表される請求項1に記載のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
- 工程(a)における酸が、硫酸、クロロ硫酸、メタンスルホン酸又はトリフルオロ酢酸である請求項1に記載のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
- 工程(b)における有機溶媒がアミド系有機溶媒又は芳香族系有機溶媒である請求項1に記載のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
- 前記アミド系有機溶媒がN−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド又はN,N−ジメチルアセトアミドである請求項7に記載のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
- 前記芳香族系有機溶媒が、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン又はジクロロベンゼンである請求項7に記載のフタロシアニンナノワイヤーの製造方法。
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