JP7054138B2 - Method for manufacturing precious metal nanoparticles - Google Patents
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Description
本発明は、貴金属のナノ粒子を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing nanoparticles of a noble metal.
粒子径の小さい貴金属の粒子は、種々の用途で需要が高まっている。例えば、回路基板の微小な導体パターンを形成する際にはエッチングが利用されてきたが、最近では、貴金属の粒子を添加したインク組成物を吹き付けて導体パターンを形成する。また、導電性と透過性が必要とされるタッチスクリーンにも粒子径の小さい貴金属の粒子が配合された導電性フィルムなどが使用されている。 Precious metal particles with a small particle size are in increasing demand for various applications. For example, etching has been used to form a minute conductor pattern of a circuit board, but recently, an ink composition containing precious metal particles is sprayed to form a conductor pattern. Further, a conductive film or the like containing precious metal particles having a small particle diameter is also used for a touch screen that requires conductivity and transparency.
上記のような粒子径の小さい貴金属の粒子は、銀を例にすると、酸などで銀を液化したものと還元剤とをフラスコなどの容器に投入して、撹拌子で撹拌しながら加熱して、銀イオンを還元して銀粒子とすることによって製造される。このようなバッチ式の方法で得た銀粒子は粒度のばらつきが大きく、粒径が40~50nmの粒子が多く含まれる。 For the precious metal particles having a small particle size as described above, for example, silver is liquefied with an acid or the like and a reducing agent is put into a container such as a flask and heated while stirring with a stirrer. , Manufactured by reducing silver ions into silver particles. The silver particles obtained by such a batch method have a large variation in particle size, and include many particles having a particle size of 40 to 50 nm.
また、例えば、特許文献1に記載されているように、マイクロリアクターを使用して、連続的に粒子径の小さい金属粒子を製造する方法も知られている。この方法では、第1の金属イオンと第2の金属イオンを含有するA液と、還元剤を含有するB液とをマイクロリアクターを使用して混合する。この方法では数平均粒子径が20nmの銅粒子を製造することができるとされている。
Further, for example, as described in
特許文献1の方法で得られる数平均粒子径は20nmであり、より小さい粒径を有する貴金属の粒子が望まれる。
The number average particle size obtained by the method of
本発明は、より小さい粒径の貴金属の粒子を製造することが可能な方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method capable of producing particles of a noble metal having a smaller particle size.
貴金属イオンを含有する液体と、還元剤を含有する液体とを混合して、貴金属のナノ粒子を製造する方法であって、当該製造方法は、貴金属イオンを含有する液体を搬送する流路と、還元剤を含有する液体を搬送する流路とを合流させて貴金属イオンを含有する液体及び還元剤を含有する液体とを混合する工程と、混合する前の還元剤を含有する液体を加熱する第1加熱工程と、混合した後の液体を加熱する第2加熱工程とを含み、第1加熱工程及び第2加熱工程は、100℃以上の設定温度で流路を加熱するものである貴金属のナノ粒子の製造方法によって、上記の課題を解決する。 A method for producing noble metal nanoparticles by mixing a liquid containing noble metal ions and a liquid containing a reducing agent, and the production method includes a flow path for transporting the liquid containing noble metal ions. The step of mixing the liquid containing the noble metal ion and the liquid containing the reducing agent by merging with the flow path for transporting the liquid containing the reducing agent, and the step of heating the liquid containing the reducing agent before mixing. The first heating step and the second heating step include a first heating step and a second heating step of heating the liquid after mixing, and the first heating step and the second heating step are for heating the flow path at a set temperature of 100 ° C. or higher. The above-mentioned problems are solved by the method of producing particles.
上記の製造方法において、還元剤を含有する液体を搬送する流路は、迂回する形状とすることが好ましい。また、上記の製造方法において、混合した後の液体は流路によって搬送され、混合した後の液体を搬送する流路は、迂回する形状とすることが好ましい。 In the above manufacturing method, it is preferable that the flow path for transporting the liquid containing the reducing agent has a detour shape. Further, in the above manufacturing method, it is preferable that the mixed liquid is conveyed by the flow path, and the flow path for conveying the mixed liquid is detoured.
本発明によれば、より小さい粒径の貴金属の粒子を製造することが可能な方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method capable of producing particles of a noble metal having a smaller particle size.
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
本実施形態の方法は、貴金属イオンを含有する液体と、還元剤を含有する液体とを混合して、ナノスケールの貴金属の粒子(貴金属のナノ粒子)を製造する方法である。 The method of the present embodiment is a method of producing nanoscale noble metal particles (noble metal nanoparticles) by mixing a liquid containing noble metal ions and a liquid containing a reducing agent.
本実施形態の方法は、貴金属イオンを含有する液体を搬送する流路と、還元剤を含有する液体を搬送する流路とを合流させて貴金属イオンを含有する液体及び還元剤を含有する液体とを混合する工程と、混合する前の還元剤を含有する液体を加熱する第1加熱工程と、混合した後の液体を加熱する第2加熱工程とを含む。そして、第1加熱工程及び第2加熱工程では、流路を100℃以上の設定温度で加熱する。 In the method of the present embodiment, a flow path for transporting a liquid containing a noble metal ion and a flow path for transporting a liquid containing a reducing agent are merged to form a liquid containing a noble metal ion and a liquid containing a reducing agent. A step of heating the liquid containing the reducing agent before mixing, and a second heating step of heating the liquid after mixing are included. Then, in the first heating step and the second heating step, the flow path is heated at a set temperature of 100 ° C. or higher.
上記の実施形態の方法では、第1加熱工程及び第2加熱工程の両工程において、100℃以上の設定温度で流路を加熱する。第1加熱工程においては、還元剤を含有する液体の温度を予め上昇させるために行う。第2加熱工程においては、混合液の温度が低下するのを防ぐために行う。 In the method of the above embodiment, the flow path is heated at a set temperature of 100 ° C. or higher in both the first heating step and the second heating step. The first heating step is performed in order to raise the temperature of the liquid containing the reducing agent in advance. The second heating step is performed in order to prevent the temperature of the mixed solution from dropping.
第1加熱工程及び第2加熱工程の両工程において、100℃以上の設定温度でそれぞれの流路を加熱することによって、例えば、平均粒子径が10nm以下、より好ましくは6nm以下のナノスケールの貴金属の粒子を製造することができる。ここで、平均粒子径とは、貴金属の一次粒子の平均粒子径である。平均粒子径の算出方法は、粒子の透過型電子顕微鏡写真から複数個の一次粒子を選択する。選択した粒子の形状を画像解析ソフトウエアを用いて長軸径を測定する。各長軸径の値の和を個数で除して、平均粒子径とする。 By heating each flow path at a set temperature of 100 ° C. or higher in both the first heating step and the second heating step, for example, a nanoscale noble metal having an average particle size of 10 nm or less, more preferably 6 nm or less. Particles can be produced. Here, the average particle size is the average particle size of the primary particles of the noble metal. As a method for calculating the average particle size, a plurality of primary particles are selected from the transmission electron micrographs of the particles. The shape of the selected particles is measured for the major axis diameter using image analysis software. Divide the sum of the values of each major axis diameter by the number to obtain the average particle diameter.
第1加熱工程及び第2加熱工程における加熱する際の設定温度は、100℃以上とする。混合する前の貴金属イオンを含有する液体、及び混合した後の液体の温度が低くなると、平均粒子径が10nm以下のナノスケールの貴金属の粒子の収率が低下する。前記温度が低くなると平均粒子径が10nm以下のナノスケールの貴金属の粒子が析出する量が低下するためである。逆に第1加熱工程及び第2加熱工程における設定温度が高くなると、平均粒子径が10nm以下のナノスケールの貴金属の粒子が析出する量が上昇する傾向がある。このため、第1加熱工程及び第2加熱工程は、110℃以上の温度で流路を加熱するものとすることがより好ましい。第1加熱工程及び第2加熱工程は、高温加熱を可能とする観点から加圧下で加熱することが好ましい。第1加熱工程及び第2加熱工程において流路を加熱する際の設定温度の上限は、温度を過度に上昇させても収率が向上する効果は頭打ちとなり、エネルギーの無駄となるので、180℃以下とすることが好ましく、150℃以下とすることがより好ましく、130℃以下とすることがさらに好ましい。 The set temperature for heating in the first heating step and the second heating step is 100 ° C. or higher. When the temperature of the liquid containing the noble metal ion before mixing and the liquid after mixing becomes low, the yield of nanoscale noble metal particles having an average particle diameter of 10 nm or less decreases. This is because when the temperature is lowered, the amount of nanoscale noble metal particles having an average particle diameter of 10 nm or less is lowered. On the contrary, when the set temperature in the first heating step and the second heating step becomes high, the amount of nanoscale noble metal particles having an average particle diameter of 10 nm or less tends to increase. Therefore, it is more preferable that the first heating step and the second heating step heat the flow path at a temperature of 110 ° C. or higher. The first heating step and the second heating step are preferably heated under pressure from the viewpoint of enabling high temperature heating. The upper limit of the set temperature when heating the flow path in the first heating step and the second heating step is 180 ° C. because the effect of improving the yield even if the temperature is excessively raised reaches a plateau and energy is wasted. The temperature is preferably as follows, more preferably 150 ° C. or lower, and even more preferably 130 ° C. or lower.
第1加熱工程及び第2加熱工程において、それぞれの流路を加熱する際には、それぞれの流路を流通する液体の温度が設定温度と同等となるようにすることが好ましい。第2加熱工程においては、背圧弁に至るまでにおいて液体の温度が設定温度と同等になるようにすることが好ましい。そのためには、それぞれの流路を長く構成する必要がある。しかしながら、流路を長くすると、流路が長大になる。このため、貴金属イオンを含有する液体を搬送する流路は、迂回した形状とすることが好ましい。同様に、混合した後の液体を搬送する流路は、迂回した形状とすることが好ましい。迂回した形状としては、例えばジグザク状又はらせん状になるように流路を湾曲させた形状が挙げられる。 When heating each flow path in the first heating step and the second heating step, it is preferable that the temperature of the liquid flowing through each flow path is equal to the set temperature. In the second heating step, it is preferable that the temperature of the liquid reaches the set temperature up to the back pressure valve. For that purpose, it is necessary to configure each flow path long. However, if the flow path is lengthened, the flow path becomes long. Therefore, it is preferable that the flow path for transporting the liquid containing the noble metal ion has a detoured shape. Similarly, it is preferable that the flow path for transporting the mixed liquid has a detoured shape. Examples of the detoured shape include a shape in which the flow path is curved so as to have a zigzag shape or a spiral shape.
ナノスケールの貴金属の粒子は、粒子径が小さいため、条件によっては製造後に凝集する可能性がある。このため、貴金属イオンを含有する液体、還元剤を含有する液体、又は背圧弁から排出された液体は、分散剤を含有するものとしてもよい。分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、セルロースナノファイバー、ポリビニルピロリドンなどを使用することができる。 Since nanoscale noble metal particles have a small particle size, they may aggregate after production depending on the conditions. Therefore, the liquid containing noble metal ions, the liquid containing a reducing agent, or the liquid discharged from the back pressure valve may contain a dispersant. As the dispersant, for example, polyvinyl alcohol, cellulose nanofibers, polyvinylpyrrolidone and the like can be used.
貴金属イオンとしては、還元剤によって還元されるものであればよい。例えば、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Ir、Ru、CoNi、及びFeNiからなる群から選ばれる1種以上の貴金属のイオンが挙げられる。これらの金属は、互いに同族又は族が近いものである。同族元素や近接する族の元素は、同じ反応系で還元されることが一般的である。 The noble metal ion may be one that is reduced by a reducing agent. For example, ions of one or more precious metals selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Ir, Ru, CoNi, and FeNi can be mentioned. These metals are of the same family or close to each other. Homogeneous elements and elements of neighboring groups are generally reduced in the same reaction system.
貴金属イオンを含有する液体において、貴金属イオンの供給源は、貴金属の硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、貴金属のハロゲン化物、ハロゲンと貴金属との錯体などが挙げられる。これらは、水などの極性溶媒に対して可溶であるので、流体混合する際に好適に使用することができる。貴金属のイオンの供給源としては、例えば、硝酸銀、テトラクロロ金酸四水和物、ヘキサクロロ白金酸六水和物などが挙げられる。 In the liquid containing noble metal ions, the source of the noble metal ions includes nitrates, sulfates, acetates of noble metals, halides of noble metals, complexes of halogens and noble metals, and the like. Since they are soluble in polar solvents such as water, they can be suitably used for fluid mixing. Examples of the source of ions of the noble metal include silver nitrate, tetrachlorogold acid tetrahydrate, hexachloroplatinic acid hexahydrate and the like.
還元剤としては、ヒドラジン、ギ酸、水素化ホウ化ナトリウム、又はエタノール、メタノールなどのアルコールなどが挙げられる。還元剤の溶媒としては、例えば水を使用することができる。上記の還元剤は、水などの極性溶媒に対して可溶であるので、流体混合する際に好適に使用することができる。 Examples of the reducing agent include hydrazine, formic acid, sodium borohydride, and alcohols such as ethanol and methanol. As the solvent of the reducing agent, for example, water can be used. Since the above reducing agent is soluble in a polar solvent such as water, it can be suitably used for fluid mixing.
第1加熱工程及び第2加熱工程における加熱は、貴金属イオンを含有する液体、及び還元剤を含有する液体の沸点以上の温度かつ加圧条件となるように加熱することが好ましい。 The heating in the first heating step and the second heating step is preferably performed so that the temperature is equal to or higher than the boiling point of the liquid containing the noble metal ion and the liquid containing the reducing agent and the pressure conditions are met.
上記の実施形態の貴金属のナノ粒子の製造方法は、例えば、図1に示した貴金属のナノ粒子の製造装置によって、実施することができる。 The method for producing nanoparticles of noble metal according to the above embodiment can be carried out by, for example, the apparatus for producing nanoparticles of noble metal shown in FIG.
図1のナノ粒子の製造装置1は、貴金属イオンを含有する液体を搬送する第1流路11と、還元剤を含有する液体を搬送する第2流路12と、第1流路11及び第2流路12の接続部13と、接続部13で混合された液体を搬送する第3流路14と、第3流路14に設けられる背圧弁15とを有する。
In the
第1流路は、貴金属イオンを含有する液体を搬送することができる構成とすればよい。例えば、第1流路は、図1に示したように、通液可能に構成した内部に液体を流通可能に構成した管から構成することができる。第1流路11には、例えば、ポンプ16を利用して、第1容器17に貯留した貴金属イオン含有する液体を供給することができる。図1の例では、第1容器として、ビーカーを利用している。第1容器としては、フラスコなどのその他の容器を使用することができる。
The first flow path may be configured to be capable of transporting a liquid containing noble metal ions. For example, as shown in FIG. 1, the first flow path can be composed of a tube configured to allow liquid to flow inside, which is configured to allow liquid to pass through. For example, a
第2流路は、還元剤を含有する液体を搬送することができる構成とすればよい。例えば、第2流路12は、図1に示したように、通液可能に構成した管から構成することができる。第2流路12には、例えば、ポンプ18を利用して、第2容器19に貯留した還元剤を含有する液体を供給することができる。図1の例では、第2容器として、ビーカーを利用している。第2容器としては、フラスコなどのその他の容器を使用することができる。
る。
The second flow path may be configured to be capable of transporting a liquid containing a reducing agent. For example, as shown in FIG. 1, the
To.
接続部13は、第1流路11と第2流路12とを合流させて、第1流路11から搬送された貴金属イオンを含有する液体と第2流路12から搬送された還元剤を含有する液体とを混合できる構成とすればよい。接続部13としては、例えば、図2に示したように、第1管路21、第2管路22、及び第3管路23が合流するように構成したものを使用することができる。小スケールでの製造を行う場合は、接続部としてマイクロリアクターを好適に使用することができる。図2の例では、第1管路21、第2管路22、及び第3管路23が一点で合流するT字状のマイクロリアクターを使用した。その他、合流点がY字状のマイクロリアクターを使用してもよい。図1の例では、第1管路21は第1流路11に接続されており、第2管路22は第2流路12に接続されており、第3管路23は第3流路14に接続されている。
The connecting
第3流路14は、接続部13で混合された上記の液体を搬送する構成とすればよい。例えば、第3流路14は、通液可能に構成した中空の管から構成することができる。
The
背圧弁15は、混合する前の貴金属イオンを含有する液体と混合した後の液体を含有する液体とを加熱した際に、それらの液体の体積が膨張することを防止することができる構成とすればよい。例えば、スプリングなどの弾性体でダイヤフラムなどの遮断具を付勢し、流路内の連通をダイヤフラムで遮断する弁を利用することができる。係る弁では、管路内の圧力が弾性体の付勢力を超えたときに、遮断具が弾性体の付勢力に抗して押し上げられて、遮断された管路が連通して、液体が排出される。
The
上記の製造装置では、乾熱装置や電熱コイルなどの加熱部によって少なくとも第2流路12及び第3流路14を加熱すれば、混合する前の還元剤を含有する液体と、混合した後の液体を加熱することが可能である。図1では、乾熱装置2の中に接続部13であるマイクロリアクターを設置する構成とした。乾熱装置2を作動させると、マイクロリアクターに接続された第1流路11、第2流路12、及び第3流路14が加熱される構成となっている。
In the above manufacturing apparatus, if at least the
上記の製造装置1では、第2流路12は迂回部121を有する構成とすることが好ましい。すなわち、還元剤を含有する液体を搬送する流路は、迂回する形状とすることが好ましい。また、第3流路14は迂回部141を有する構成とすることが好ましい。すなわち、混合した後の液体を搬送する流路は、迂回する形状とすることが好ましい。これによって、第2流路又は第3流路における液体の滞留時間を稼ぎつつ、第2流路又は第3流路を省スペースに構成することが可能になる。
In the above-mentioned
第2流路12の長さは、還元剤を含有する液体を100℃以上に加熱する観点から2m以上とすることが好ましく、5m以上とすることがより好ましく、8m以上とすることがさらに好ましい。第2流路12の長さの上限は特にないが、省スペースの観点から20m以下であることが好ましい。第3流路14の長さは、還元剤、貴金属イオン、及び析出した貴金属を含有する液体を100℃以上に加熱する観点から2m以上にすることが好ましく、5m以上とすることがより好ましく、8m以上とすることがさらに好ましい。第3流路14の長さの上限は特にないが、省スペースの観点から30m以下であることが好ましい。ここでいう長さとは、迂回部を直線状に伸ばした状態の流路長のことをいう。
The length of the
第2流路12に液体を供給してから第3流路14から排出されるまでの滞留時間は、還元剤及び銀塩を含有する液体を100℃以上に加熱する観点から300秒以上とすることが好ましく、480秒以上とすることが好ましい。滞留時間の上限は特にないが、単位時間内における銀粒子の製造量の増大の観点から1800秒以下であることが好ましい。
The residence time from the supply of the liquid to the
第1流路、第2流路、又は第3流路は、種々の材料から構成することができる。例えば、第1流路、第2流路、又は第3流路は、ステンレス鋼などの金属材料、又はポリテトラフルオロエチレンなどの合成樹脂から構成することが好ましい。 The first flow path, the second flow path, or the third flow path can be made of various materials. For example, the first flow path, the second flow path, or the third flow path is preferably composed of a metal material such as stainless steel or a synthetic resin such as polytetrafluoroethylene.
第1流路、第2流路、又は第3流路の内径は、0.01~1mmとすることが好ましい。 The inner diameter of the first flow path, the second flow path, or the third flow path is preferably 0.01 to 1 mm.
以下、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。 Hereinafter, a more specific description will be given with reference to examples.
図1に示す装置として、マイクロリアクターを使用して、貴金属の粒子を製造した。マイクロリアクターは、図2に示したのと同様なT字状の菅路を備えており、管路の内径は140μmである。各管路は、第1流路、第2流路、及び第3流路に接続されている。第1流路は貴金属イオンを含有する水溶液を貯留するフラスコに差し込まれている。貴金属イオンを含有する水溶液は、ポンプによって第1流路を搬送される。第2流路は、還元剤であるメタノール水溶液を貯留するフラスコに差し込まれている。第3流路の端部には背圧弁が設けられており、第2流路及び第3流路を加熱した際に各流路内の液体が沸騰して気泡が発生することがないようにされている。 A microreactor was used as the apparatus shown in FIG. 1 to produce precious metal particles. The microreactor has a T-shaped conduit similar to that shown in FIG. 2, and the inner diameter of the conduit is 140 μm. Each pipeline is connected to a first flow path, a second flow path, and a third flow path. The first flow path is inserted into a flask for storing an aqueous solution containing noble metal ions. The aqueous solution containing noble metal ions is conveyed in the first flow path by a pump. The second flow path is inserted into a flask for storing an aqueous solution of methanol as a reducing agent. A back pressure valve is provided at the end of the third flow path so that the liquid in each flow path does not boil and bubbles are generated when the second flow path and the third flow path are heated. Has been done.
マイクロリアクターと、それに接続される第1流路、第2流路、及び第3流路は、乾熱装置内に設置されている。第2流路、及び第3流路には、迂回部が設けられており、それぞれの流路を流れる液体が乾熱装置の設定温度と同等になるまで加熱されるにようになっている。第2流路の迂回部の長さは10mであり、第3流路の迂回部の長さは5mである。第1流路、第2流路、及び第3流路は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂から構成されている。 The microreactor and the first flow path, the second flow path, and the third flow path connected to the microreactor are installed in the dry heat device. The second flow path and the third flow path are provided with detour portions so that the liquid flowing through each flow path is heated until the temperature becomes equal to the set temperature of the drying heat device. The length of the detour portion of the second flow path is 10 m, and the length of the detour portion of the third flow path is 5 m. The first flow path, the second flow path, and the third flow path are made of a polytetrafluoroethylene resin.
[実施例1]
上記のマイクロリアクターと乾熱装置とを組み合わせた装置を使用して、以下の条件で銀粒子を製造した。すなわち、第1流路に接続されるフラスコに3.5mMの硝酸銀を含有する水溶液を貯留しておき、第2流路に接続されるフラスコに99.8%(特級)のメタノール液を貯留した。両液体の液温は10~26℃程度の常温である。乾熱装置を120℃に設定し、第1流路、第2流路、及び第3流路を予熱した。予熱完了後、ポンプを作動させて、第1流路から流速1ml/minで硝酸銀を含有する水溶液を供給すると共に、第2流路から流速1ml/minでメタノール液を供給した。メタノール液と硝酸銀を含有する水溶液とは、接続部で流体混合される。背圧弁から排出される混合液を1gのポリビニルピロリドンK30(和光純薬工業株式会社製)が含まれる100mlの水溶液を貯留しているフラスコで受けて、これを順次、限外濾過して濃縮した。固形分を集めて50mlの水溶液に懸濁して銀粒子の懸濁液を得た。
[Example 1]
Using a device combining the above microreactor and a drying and heating device, silver particles were produced under the following conditions. That is, an aqueous solution containing 3.5 mM silver nitrate was stored in the flask connected to the first flow path, and 99.8% (special grade) methanol solution was stored in the flask connected to the second flow path. .. The liquid temperature of both liquids is about 10 to 26 ° C. at room temperature. The dry heat device was set to 120 ° C., and the first flow path, the second flow path, and the third flow path were preheated. After the preheating was completed, the pump was operated to supply an aqueous solution containing silver nitrate at a flow rate of 1 ml / min from the first channel, and a methanol solution was supplied from the second channel at a flow rate of 1 ml / min. The methanol solution and the aqueous solution containing silver nitrate are fluidly mixed at the connection portion. The mixed solution discharged from the back pressure valve was received in a flask containing 100 ml of an aqueous solution containing 1 g of polyvinylpyrrolidone K30 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and this was sequentially subjected to ultrafiltration and concentrated. .. The solid content was collected and suspended in a 50 ml aqueous solution to obtain a suspension of silver particles.
[実施例2]
上記のマイクロリアクターと乾熱装置とを組み合わせた装置を使用して、以下の条件で金粒子を製造した。すなわち、第1流路に接続されるフラスコに0.5mMのテトラクロロ金酸四水和物を含有する水溶液を貯留しておき、第2流路に接続されるフラスコに99.8%(特級)メタノール液を貯留した。両液体の液温は10~26℃程度の常温である。乾熱装置を120℃に設定し、第1流路、第2流路、及び第3流路を予熱した。予熱完了後、ポンプを作動させて、第1流路から流速1ml/minでテトラクロロ金酸四水和物を含有する水溶液を供給すると共に、第2流路から流速1ml/minでメタノール液を供給した。メタノール液とテトラクロロ金酸四水和物を含有する水溶液とは、接続部で流体混合される。背圧弁から排出される混合液を1gのポリビニルピロリドンK30(和光純薬工業株式会社製)が含まれる100mlの水溶液を貯留しているフラスコで受けて、これを順次、限外濾過して濃縮した。固形分を集めて50mlの水溶液に懸濁して金粒子の懸濁液を得た。
[Example 2]
Gold particles were produced under the following conditions using a device combining the above microreactor and a drying and heating device. That is, an aqueous solution containing 0.5 mM tetrachloroauric acid tetrahydrate is stored in the flask connected to the first flow path, and 99.8% (special grade) is stored in the flask connected to the second flow path. ) The methanol solution was stored. The liquid temperature of both liquids is about 10 to 26 ° C. at room temperature. The dry heat device was set to 120 ° C., and the first flow path, the second flow path, and the third flow path were preheated. After the preheating is completed, the pump is operated to supply an aqueous solution containing tetrachloroauric acid tetrahydrate from the first channel at a flow rate of 1 ml / min, and a methanol solution is supplied from the second channel at a flow rate of 1 ml / min. Supplied. The methanol solution and the aqueous solution containing tetrachloroauric acid tetrahydrate are fluidly mixed at the connection portion. The mixed solution discharged from the back pressure valve was received in a flask containing 100 ml of an aqueous solution containing 1 g of polyvinylpyrrolidone K30 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and this was sequentially subjected to ultrafiltration and concentrated. .. The solid content was collected and suspended in a 50 ml aqueous solution to obtain a suspension of gold particles.
[実施例3]
上記のマイクロリアクターと乾熱装置とを組み合わせた装置を使用して、以下の条件で白金粒子を製造した。すなわち、第1流路に接続されるフラスコに0.04mMのヘキサクロロ白金酸六水和物を含有する水溶液を貯留しておき、第2流路に接続されるフラスコに99.8%(特級)メタノール液を貯留した。両液体の液温は10~26℃程度の常温である。乾熱装置を120℃に設定し、第1流路、第2流路、及び第3流路を予熱した。予熱完了後、ポンプを作動させて、第1流路から流速1ml/minでヘキサクロロ白金酸六水和物を含有する水溶液を供給すると共に、第2流路から流速1ml/minでメタノール液を供給した。メタノール液とヘキサクロロ白金酸六水和物を含有する水溶液とは、接続部で流体混合される。背圧弁から排出される混合液を1gのポリビニルピロリドンK30(和光純薬工業株式会社製)が含まれる100mlの水溶液を貯留しているフラスコで受けて、これを順次、限外濾過して濃縮した。固形分を集めて50mlの水溶液に懸濁して白金粒子の懸濁液を得た。
[Example 3]
Platinum particles were produced under the following conditions using a device combining the above microreactor and a drying and heating device. That is, an aqueous solution containing 0.04 mM hexachloroplatinic acid hexahydrate is stored in the flask connected to the first flow path, and 99.8% (special grade) is stored in the flask connected to the second flow path. The methanol solution was stored. The liquid temperature of both liquids is about 10 to 26 ° C. at room temperature. The dry heat device was set to 120 ° C., and the first flow path, the second flow path, and the third flow path were preheated. After the preheating is completed, the pump is operated to supply an aqueous solution containing hexachloroplatinic acid hexahydrate at a flow rate of 1 ml / min from the first flow path, and a methanol solution is supplied from the second flow rate at a flow rate of 1 ml / min. bottom. The methanol solution and the aqueous solution containing hexachloroplatinic acid hexahydrate are fluidly mixed at the connection portion. The mixed solution discharged from the back pressure valve was received in a flask containing 100 ml of an aqueous solution containing 1 g of polyvinylpyrrolidone K30 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and this was sequentially subjected to ultrafiltration and concentrated. .. The solid content was collected and suspended in a 50 ml aqueous solution to obtain a suspension of platinum particles.
[比較例1]
乾熱装置の設定温度を80℃に変更した点以外は、実施例1と同様にして、銀粒子の懸濁液を製造した。
[Comparative Example 1]
A suspension of silver particles was produced in the same manner as in Example 1 except that the set temperature of the drying device was changed to 80 ° C.
実施例1、実施例2及び比較例1の方法で得た銀粒子の懸濁液と、実施例2の方法で得た金粒子の懸濁液と、実施例3の白金粒子の懸濁液とを用いてサンプルを調整し、透過型電子顕微鏡写真装置(TEM)(日本電子株式会社製JEM-2100)を用いて、電子顕微鏡写真を撮影した。実施例1の電子顕微鏡写真を図4に、実施例2の電子顕微鏡写真を図5に、比較例1の電子顕微鏡写真を図6に、実施例3の電子顕微鏡写真を図7に示す。なお、TEM写真を撮影するにあたり、サンプル調整は以下のようにして行った。カーボン支持膜付き銅メッシュ(応研商事株式会社製 ウルトラハイレゾカーボン)上に、各懸濁液を数滴滴下させ、風乾したものを観察試料とした。 A suspension of silver particles obtained by the methods of Examples 1, 2 and Comparative Example 1, a suspension of gold particles obtained by the method of Example 2, and a suspension of platinum particles of Example 3. The sample was prepared using and, and an electron micrograph was taken using a transmission type electron micrograph (TEM) (JEM-2100 manufactured by Nippon Denshi Co., Ltd.). The electron micrograph of Example 1 is shown in FIG. 4, the electron micrograph of Example 2 is shown in FIG. 5, the electron micrograph of Comparative Example 1 is shown in FIG. 6, and the electron micrograph of Example 3 is shown in FIG. In taking the TEM photograph, the sample was adjusted as follows. A few drops of each suspension were dropped onto a copper mesh with a carbon support film (Ultra High Reso Carbon manufactured by Ohken Shoji Co., Ltd.), and the air-dried sample was used as an observation sample.
撮影した電子顕微鏡画像から、明暗が明瞭で粒子の輪郭を判別できる粒子を50個選択し、粒子の長軸径を画像解析ソフトウエアを用いて計測し、平均することによって求めた。実施例1の平均粒子径は2.5nmであり、比較例1の平均粒子径は6.5nmであった。実施例2の平均粒子径は2.6nmであった。実施例3の平均粒子径は、5.11nmであった(標準偏差±1.19nm)。図3にTEM写真の画像解析によって計算された粒度分布を示す。 From the captured electron microscope images, 50 particles whose light and darkness was clear and the contours of the particles could be discriminated were selected, the major axis diameters of the particles were measured using image analysis software, and the particles were averaged. The average particle size of Example 1 was 2.5 nm, and the average particle size of Comparative Example 1 was 6.5 nm. The average particle size of Example 2 was 2.6 nm. The average particle size of Example 3 was 5.11 nm (standard deviation ± 1.19 nm). FIG. 3 shows the particle size distribution calculated by image analysis of TEM photographs.
図3の粒度分布に示したように、実施例1の方が比較例1に比べて得られる銀粒子の平均粒子径、及び粒子の分布範囲の上限値、粒子の分布範囲の下限値が小さいことがわかる。また、実施例2の方が比較例1に比べて得られる金粒子の平均粒子径が小さいことがわかる。 As shown in the particle size distribution in FIG. 3, the average particle diameter of silver particles obtained in Example 1 and the upper limit of the particle distribution range and the lower limit of the particle distribution range are smaller in Example 1 than in Comparative Example 1. You can see that. Further, it can be seen that the average particle size of the obtained gold particles in Example 2 is smaller than that in Comparative Example 1.
実施例1の方法において、マイクロリアクターから排出された混合流体にレーザー光を照射したところ、チンダル現象によるレーザーの光路がはっきりと確認できた。一方、比較例1の方法において、マイクロリアクターから排出された混合流体にレーザー光を照射したところ、チンダル現象によるレーザーの光路はごくわずかにしか観測されなかった。このことから比較例1の方法では、マイクロリアクターから排出された混合流体を多量(実施例1の方法のおよそ20倍の液量)に集めて、限外濾過によって濃縮する必要があった。このことからして、実施例1の方法は収率において優れており、比較例1の方法は収率において劣ることがわかる。 In the method of Example 1, when the mixed fluid discharged from the microreactor was irradiated with the laser beam, the optical path of the laser due to the Tyndall phenomenon was clearly confirmed. On the other hand, in the method of Comparative Example 1, when the mixed fluid discharged from the microreactor was irradiated with the laser beam, the optical path of the laser due to the Tyndall phenomenon was observed only slightly. Therefore, in the method of Comparative Example 1, it was necessary to collect a large amount of the mixed fluid discharged from the microreactor (a liquid volume about 20 times that of the method of Example 1) and concentrate it by ultrafiltration. From this, it can be seen that the method of Example 1 is excellent in yield, and the method of Comparative Example 1 is inferior in yield.
実施例1又は実施例2の方法によれば、平均粒子径が5nm以下のナノスケールの銀粒子又は金粒子が収率良く得られる。また、実施例3の方法によれば、平均粒子径が6nm以下のナノスケールの白金粒子が効率良く得られる。粒子径の小さい銀粒子、金粒子又は白金粒子は、単位重量当たりの表面積が大きくなる。例えば、銀粒子を抗菌剤として利用する場合などは、銀粒子の使用量を低減することが可能になる。また、銀粒子、金粒子又は白金粒子を触媒として利用する際に、銀粒子、金粒子又は白金粒子の使用量を低減することが可能になる。 According to the method of Example 1 or Example 2, nanoscale silver particles or gold particles having an average particle diameter of 5 nm or less can be obtained in good yield. Further, according to the method of Example 3, nanoscale platinum particles having an average particle diameter of 6 nm or less can be efficiently obtained. Silver particles, gold particles or platinum particles having a small particle size have a large surface area per unit weight. For example, when silver particles are used as an antibacterial agent, the amount of silver particles used can be reduced. Further, when the silver particles, the gold particles or the platinum particles are used as a catalyst, the amount of the silver particles, the gold particles or the platinum particles used can be reduced.
また、例えば銀粒子、金粒子又は白金粒子の懸濁液の場合は、銀粒子、金粒子又は白金粒子の粒子径が小さくなるほど、液と銀粒子、金粒子又は白金粒子とが分離するのに要する時間が長くなる。より、小さい粒子径を有する銀粒子、金粒子又は白金粒子であれば、銀粒子、金粒子又は白金粒子が長時間にわたって安定な状態を維持できるようになる。 Further, for example, in the case of a suspension of silver particles, gold particles or platinum particles, the smaller the particle size of the silver particles, gold particles or platinum particles, the more the liquid and the silver particles, gold particles or platinum particles are separated. It takes longer time. If the silver particles, gold particles or platinum particles have a smaller particle size, the silver particles, gold particles or platinum particles can maintain a stable state for a long period of time.
また、例えば、タッチスクリーン用の導電性フィルムにおいては、配合する銀粒子、金粒子又は白金粒子の粒子径が小さくなるほど光の透過性が向上する。 Further, for example, in a conductive film for a touch screen, the smaller the particle size of the silver particles, gold particles or platinum particles to be blended, the better the light transmission.
上記の各実施例の方法で製造した銀粒子、金粒子又は白金粒子は、従来よりも小さい粒子径であり、粒径のばらつきも小さい。このため、種々の用途に好適に使用することができる。また、実施例1、実施例2、及び実施例3の方法では、収率において優れているため、平均粒子径が6nm以下の銀粒子、金粒子又は白金粒子を短時間かつ連続的に製造することができる。
The silver particles, gold particles, or platinum particles produced by the methods of each of the above examples have a smaller particle size than the conventional one, and the variation in particle size is also small. Therefore, it can be suitably used for various purposes. Further, since the methods of Example 1, Example 2, and Example 3 are excellent in yield, silver particles, gold particles, or platinum particles having an average particle diameter of 6 nm or less are continuously produced in a short time. be able to.
Claims (3)
当該製造方法は、貴金属イオンを含有する液体を搬送する流路と、還元剤を含有する液体を搬送する流路とを合流させて貴金属イオンを含有する液体及び還元剤を含有する液体とを混合する工程と、混合された液体を流路によって搬送する工程と、
混合する前の還元剤を含有する液体を加熱する第1加熱工程と、
混合した後の液体を加熱する第2加熱工程とを含み、
第1加熱工程及び第2加熱工程は、100℃以上の設定温度で流路を加熱するものであり、還元剤を含有する液体の沸点以上の温度かつ加圧条件となるように流路を加熱するものである貴金属のナノ粒子の製造方法。 A method for producing nanoparticles of a noble metal by mixing a liquid containing a noble metal ion and a liquid containing a reducing agent.
In the manufacturing method, a flow path for transporting a liquid containing noble metal ions and a flow path for transporting a liquid containing a reducing agent are merged to mix a liquid containing noble metal ions and a liquid containing a reducing agent. And the process of transporting the mixed liquid through the flow path,
The first heating step of heating the liquid containing the reducing agent before mixing, and
Including a second heating step of heating the liquid after mixing,
In the first heating step and the second heating step, the flow path is heated at a set temperature of 100 ° C. or higher, and the flow path is set to a temperature equal to or higher than the boiling point of the liquid containing the reducing agent and under pressure conditions. A method for producing nanoparticles of a noble metal to be heated .
The method for producing nanoparticles of a noble metal according to claim 1 or 2, wherein the flow path for transporting the liquid after mixing is curved so as to gain time for the liquid to stay in the flow path .
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