JP7329941B2 - コアシェル粒子およびその利用 - Google Patents

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Description

本発明は、主構成金属元素が相互に異なるコアとシェル（被覆部）とを有する金属コアシェル粒子とその製造方法に関する。さらに本発明は、かかる金属コアシェル粒子を主体に構成される粉体材料および該粉体材料が媒体中に分散されたペースト状（スラリー状）の材料に関する。
近年、種々の産業分野において、機能性の付与やコスト削減などの観点からコアシェル粒子が用いられている。例えば、導体ペースト（導電ペーストともいう。）や触媒などの分野においては、銀（Ａｇ）を主構成金属元素とするＡｇコアの表面に、パラジウム（Ｐｄ）を主構成金属元素とするＰｄシェル（被覆部）が形成されたＡｇＰｄコアシェル粒子の開発が進められている。以下の特許文献１には、塩化アンミン銀水溶液に還元剤を加えて銀粒子を形成した後、該銀粒子にパラジウムを被覆してパラジウム被覆銀粉を製造する方法が記載されている。
ところで、近年の電子部品の小型化や電極の薄層化などの要請に伴い、電極膜等を形成するためのペースト状（スラリー状）組成物である導体ペースト用の粉体材料に関しては、該粉体材料中の主成分たる金属粒子の粒子径がより小さく、且つ、シャープな粒度分布を有していることが求められている。このため、Ａｇ、Ｐｄ等の貴金属、或いはＮｉ等の卑金属を構成金属元素とするコアシェル粒子を導体ペースト用の粉体材料の主成分として使用する場合には、シャープな粒度分布を維持しつつ当該コアシェル粒子の粒子径をサブミクロン領域に制御することが重要視されている。
しかし、従来の方法でこの種のコアシェル粒子を製造すると、製造後のコアシェル粒子（典型的には一次粒子）同士の凝集や連結（ネッキング）が生じ、粒径の大きな凝集塊や連結（ネッキング）塊などの二次粒子が多量に形成されてしまうことがあった。かかる二次粒子は、複数の一次粒子同士がシェルを介して固着されており、解砕できないほど強固であるため、得られた二次粒子の粒径は一次粒子のコアの粒径に比べて著しく大きくなり、かつ、粒径のばらつきが大きくなる原因になる。さらにシェル比率が高くなるほど、シェルを介した連結が発生しやすくなり、固着を抑制するのがより困難になる。例えば、特許文献１に開示される技術では、Ｐｄシェルによる連結自体を抑制することが困難である。
固着、凝集を抑制するためには、コア粒子からなる粉体を所定のシェル形成用溶液中によく分散させたうえでシェル（被覆部）を形成することが好ましいと考えられるが、分散剤を用いてコア粒子を分散させた場合、コア粒子表面に吸着した分散剤がシェル形成を阻害する虞がある。その一方で、コア粒子表面にシェルが形成された場合には、そのことによってコア粒子表面に吸着した分散剤の機能が損なわれ、結果的に分散性が低下してしまう虞がある。
他方、粉体材料に含まれる金属粒子の粒子径を小さくするための技術が非特許文献１に提示されている。かかる非特許文献１には、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の存在下で金属粒子（Ｒｈ、Ｐｄなど）を析出させることによって、表面がＰＶＰによって保護された金属超微粒子を生成する技術が開示されている。また、ＰＶＰをコアシェル粒子の製造に用いる技術が非特許文献２、３に開示されている。例えば、非特許文献２では、先ず、硝酸銀とＰＶＰとを溶解させた溶液を調製し、当該溶液からＡｇを析出させてＡｇコア粒子を生成している。そして、このＡｇコア粒子を含む分散液に硝酸パラジウムを溶解させた後に、Ｐｄを析出させることによってＡｇコア粒子の表面にＰｄシェルを形成している。この非特許文献２では、かかる手順で得られたＡｇＰｄコアシェル粒子の平均粒径が約５．０ｎｍである旨が記載されている。
特開平８－１７６６０５号公報
趙斌、戸嶋直樹、高分子論文集、Ｖｏｌ．４６（１９８９）Ｎｏ．９、ｐｐ．５５１ 第９回分子科学討論会講演要旨２Ｐ０７７ Ｎａｔｕｒｅ ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，６，３０２（２０１１）Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
しかしながら、上述した非特許文献２、３に記載の技術を実際に用いると、微小なＰｄ単独粒子が多量に形成され易くなるという問題が生じ得る。具体的には、非特許文献２、３において、ＦＥ－ＳＥＭ、ＥＤＸ元素マッピングによるＡｇ元素とＰｄ元素の分布状態を確認すると、Ｐｄ単独粒子が多量に形成されている。このようなＰｄ単独粒子を多く含む粉体材料からコアシェル粒子のみを取り出すことは極めて困難であるため、上述した非特許文献２、３の方法を実際の製造工程に適用すると、製造後の粉体材料に含まれるコアシェル粒子の割合（コアシェル粒子の収率）が大きく低下し、ひいては、コアシェル粒子特有の特性が十分に発揮されなくなり、また、製造効率の低下を招く虞がある。
そこで本発明は、上述したような主構成金属元素が相互に異なるコアとシェルとを有する金属コアシェル粒子（以下、単に「コアシェル粒子」ともいう。）を製造する場合の従来の問題点に鑑みて創出されたものであり、その主な目的は、コアシェル粒子の収率を低下させることなく、固着による二次粒子の形成を適切に抑制することによって、コアシェル粒子の粒子径がサブミクロン領域に制御されたコアシェル粒子を効率良く得ることができる技術を提供することである。さらには、かかるコアシェル粒子を主体に構成される粉体材料、ならびに該粉体材料が所定の分散媒に分散されたペースト状（スラリー状）の材料を提供することである。
上述した目的を実現するべく、本発明は、主構成金属元素が相互に異なるコア粒子と該コア粒子の少なくとも一部を被覆するシェルとを有する金属コアシェル粒子、ならびに該コアシェル粒子により実質的に構成される粉体材料を提供する。
ここで開示される粉体材料は、該粉体材料を所定の媒体（典型的には水、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、エチレングリコール（ＥＧ）、イソボロニルアセテート（ＩＢＡ）等が挙げられる。以下同じ。）に分散した状態で測定した場合において、動的光散乱（ＤＬＳ）法に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）と、電界放出型走査電子顕微鏡像（ＦＥ－ＳＥＭ像）に基づく平均粒子径（ＤＳＥＭ）との比であるＤＤＬＳ／ＤＳＥＭが２以下であることを特徴とする。
ここで「実質的に構成される」とは、金属コアシェル粒子の存在比率が顕著であることをいい、典型的には、粉体材料を構成する粒子全体の８０個数％以上、さらに好ましくは９０個数％以上（さらには９５個数％以上）が、金属コアシェル粒子であることをいう。
かかるＤＤＬＳ／ＤＳＥＭは、粉体材料に含まれるコアシェル粒子（ここでは集合体を意味する）の固着の度合い、換言すれば分散性を示す好適な指標の一つといえる。かかるＤＤＬＳ／ＤＳＥＭ（以下「固着度」ともいう。）が２以下であることを特徴とする粉体材料は、良好な分散性を示すため、特に微細な電極等の導体形成用途、あるいは、貴金属触媒の原料として良好に用いることができる。かかるＤＤＬＳ／ＤＳＥＭは、１．６以下であることがより好ましく、１．２以下であることが特に好ましい。
ここで開示される好適な一態様の粉体材料では、上記コアシェル粒子の表面には、ヒドロキノン（ＨＱ）およびベンゾキノン（ＢＱ）の両方が付着していることを特徴とする。
後述する製造方法のように、ヒドロキノンおよびベンゾキノンが共存する状態でコア粒子の表面にシェルを形成することにより、上記固着度が２以下である分散性のよい粉体材料（コアシェル粒子の集合体）を提供することができる。
コアシェル粒子の表面に付着しているヒドロキノン（ＨＱ）とベンゾキノン（ＢＱ）の質量比：ＨＱ／ＢＱ比が０．１～１２０であることが好ましい。かかる範囲の割合でヒドロキノン（ＨＱ）とベンゾキノン（ＢＱ）を有するコアシェル粒子からなる粉末材料は、特に良好な分散性を実現することができる。かかるＨＱ／ＢＱ比は、１～１００であることがより好ましく、２０～９０であることが特に好ましい。
また、特に好適な一態様の粉体材料は、該粉体材料を所定の媒体に分散した状態で測定した場合において、動的光散乱法に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）が０．１μｍ～２μｍであり、且つ、動的光散乱法に基づく多分散指数（ＰＤＩ）が０．３以下であることを特徴とする。
ここで開示される粉体材料では、このような粒子径が小さく且つ粒度分布が狭く制御されているコアシェル粒子の集合体であっても、凝集やネッキングが抑制され、粒径の大きな凝集塊や連結塊が形成され難いため、特に微細な電極等の導体形成用途、あるいは、貴金属触媒の原料として特に好適に用いることができる。
ＤＤＬＳは、０．１μｍ～１μｍであることがより好ましく、０．２μｍ～０．８μｍであることが特に好ましい。一方、ＰＤＩは、０．２５以下であることがより好ましく、０．２以下であることが特に好ましい。
好適な一態様では、上記コア粒子は、Ａｇを主構成金属元素として構成されており、上記シェルは、少なくとも一種の白金族に属する金属（ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ））またはニッケル（Ｎｉ）を主構成金属元素として構成されている。ここで開示される技術によると、コアがＡｇでシェルが白金族金属元素（例えば、白金やパラジウム）またはニッケル元素を主体とするコアシェル粒子で構成された高分散性の粉体材料を提供することができる。
例えば、粉体材料に含まれるコアシェル粒子全体の質量を１００mass％としたときのシェルが占める質量割合が０．５～４５mass％であるような、高分散性の粉体材料を提供することができる。
ここで開示される粉体材料は、種々の産業分野において好適に使用できるが、なかでも特に好適な用途として近年の小型化した電子部品の電極（導体）を形成することが挙げられる。したがって、本発明はまた、ここで開示されるいずれかの粉体材料と、該粉体材料を分散させる媒体と、を備える導体ペースト（ペースト状組成物）を提供することができる。
また、上述した目的を実現するべく、本発明は、ここで開示される粉体材料を好適に製造する方法を提供する。ここで開示される製造方法は、主構成金属元素が相互に異なるコア粒子と該コア粒子の少なくとも一部を被覆するシェルとを有する金属コアシェル粒子を製造する方法であって、
第１の金属からなるコア粒子、ヒドロキノン（ＨＱ）、ベンゾキノン（ＢＱ）、および上記シェルを構成するための第２の金属元素を有する第２金属化合物を少なくとも含むキノン含有コア粒子分散液を用意する工程；
上記キノン含有コア粒子分散液に、還元剤を添加して還元処理を行うことにより、上記コア粒子の表面に第２の金属元素を主構成元素とするシェルを形成する工程；
を包含する製造方法である。
本発明者は、コア粒子の表面にシェルを形成する際に、ヒドロキノン（Ｃ６Ｈ４（ＯＨ）２）とベンゾキノン（Ｃ６Ｈ４Ｏ２：２種類の構造異性体を区別しない。ｏ－ベンゾキノン、ｐ－ベンゾキノンのいずれでもよい。）を共存させておくことによって、シェルを選択的にコア粒子の表面に析出、形成し得ることを見出した。これにより、高収率に所望のコアシェル粒子を形成し得るとともに、コアシェル粒子相互の固着、凝集を抑制し、結果、分散性が高く、粒子径の小さいコアシェル粒子により実質的に構成される粉体材料を好適に製造することができる。
上記添加されるヒドロキノン（ＨＱ）とベンゾキノン（ＢＱ）の質量比：ＨＱ／ＢＱ比が０．１～１２０であることが好ましい。
かかるＨＱ／ＢＱ比に設定することにより、ここで開示される粉体材料をより好適に製造することができる。
好ましい一態様では、コア粒子は、銀（Ａｇ）を主構成金属元素として構成され、シェルは、少なくとも一種の白金族に属する金属またはニッケル（Ｎｉ）を主構成金属元素として構成される。
かかる構成の製造方法では、コアがＡｇでシェルが白金族金属元素（例えば、ＰｔやＰｄ）またはニッケル元素を主体とするコアシェル粒子で構成された高分散性の粉体材料を提供することができる。
実施例１－１の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例１－２の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例１－３の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例１－４の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例１－５の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例２－１の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例２－２の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例２－３の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例２－４の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｄの元素マッピング像である。 実施例３－１の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｔの元素マッピング像である。 実施例３－２の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＰｔの元素マッピング像である。 実施例３－３の粉体材料についてのＦＥ－ＳＥＭ像ならびにＥＤＸ元素マッピング像であり、左側がＦＥ－ＳＥＭ像、右側がＮｉの元素マッピング像である。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
なお、本明細書および特許請求の範囲において、所定の数値範囲をＡ～Ｂ（Ａ、Ｂは任意の数値）と記すときは、Ａ以上Ｂ以下の意味である。したがって、Ａを上回り且つＢを下回る場合を包含する。
ここで開示される粉体材料は、主構成金属元素が相互に異なるコア粒子と該コア粒子の少なくとも一部を被覆するシェルとを有する金属コアシェル粒子、ならびに該コアシェル粒子により実質的に構成される粉体材料であって、該粉体材料を所定の媒体に分散した状態で測定した場合において、動的光散乱（ＤＬＳ）法に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）と、電界放出型走査電子顕微鏡像（ＦＥ－ＳＥＭ像）に基づく平均粒子径（ＤＳＥＭ）との比であるＤＤＬＳ／ＤＳＥＭが２以下であることを特徴とする。
このような特性を示すコアシェル粒子の集合体（粉体材料）は、ここで開示される製造方法により好適に製造することができる。以下、かかる製造方法の好適な実施形態について説明する。
ここで開示される製造方法では、所定の金属からなるコア粒子と、ヒドロキノンと、ベンゾキノンと、シェルを構成するための金属化合物とを少なくとも含むキノン含有コア粒子分散液を用意する。そして、その分散液に、所定の還元剤を添加することにより還元処理を行う。このことによって、該コア粒子の表面にコア粒子とは別種の金属元素を主体とするシェルを形成する製造方法である。
キノン含有コア粒子分散液の主体をなすコア粒子の分散液は、特に制限なく種々の方法で用意すればよい。例えば、市販される金属粒子（粉体材料）を水系溶媒に分散させて得たコア粒子の分散液を用いてもよい。
或いは、所定の金属からなるコア粒子を所定の溶液中に生成することにより、コア粒子分散液を調製してもよい。例えば、好ましい一態様として、Ａｇ等の所定の金属からなるコア粒子を調製するプロセスとして、当該金属元素を含む化合物を溶解したコア粒子生成用溶液を調製し、次いで該溶液に対して還元処理を行うことによって、該溶液中に当該金属からなるコア粒子を生成することができる。ここで用いられる化合物は、使用する溶液中で還元処理を行うことによってコア粒子を生成できるものであればよい。当該金属（例えばＡｇ）の塩又は錯体を好ましく用いることができる。塩としては、例えば、塩化物、臭化物、ヨウ化物などのハロゲン化物や、水酸化物、硫化物、硫酸塩、硝酸塩、等が挙げられる。錯体としては、アンミン錯体、シアノ錯体、ハロゲノ錯体、ヒドロキシ錯体、等が挙げられる。
上述したような化合物を溶解する溶媒は、水系溶媒でもよいし、有機系溶媒であってもよい。水系溶媒としては、水や水を主体とする混合液（例えば、水とエタノール等の低級アルコールとの混合溶液）を用いることができる。一方、有機系溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール類、若しくは、アセトン、メチルケトンのようなケトン類、若しくは、酢酸エチルのようなエステル類、等を用いることができる。
コア粒子生成用溶液中の金属化合物の含有量は目的に応じて異なり得るため特に限定されない。一例であるが、溶媒が水その他の水系溶媒（例えば水とエタノールの混合溶媒）である場合には、金属化合物のモル濃度が０．１Ｍ～３Ｍ程度になるように使用する溶液を調製することが好ましい。かかる溶液を調製する際、金属化合物と溶媒の他に種々の添加剤を加えることができる。かかる添加剤としては、例えば、錯化剤が挙げられる。錯化剤には、例えば、アンモニア水、シアン化カリウム、等を用いることができる。この錯化剤を適量加えることにより、所望の金属元素が中心金属イオンとなった錯体を液中で容易に形成することができる。これによって、その後の還元処理によって目的の金属コア粒子を容易に生成することができる。コア粒子生成用溶液を調製する際、一定の範囲内に温度条件を維持しながら攪拌するとよい。このときの温度条件としては、２０℃～６０℃（より好ましくは３０℃～５０℃）程度であるとよい。また、攪拌の回転速度は、１００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍ（より好ましくは３００ｒｐｍ～８００ｒｐｍ、例えば５００ｒｐｍ）程度であるとよい。
このように調製したコア粒子生成用溶液中に適当な還元剤を添加して還元処理することによって目的の金属コア粒子を生成する。ここで還元剤の好適例として、ヒドロキノンが挙げられる。また、ヒドロキノンに加えてポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を含むように調製されることが好ましい。ヒドロキノンに加えてＰＶＰを含むことによって、コア粒子をより効率良く生成することができる。ヒドロキノン、ＰＶＰ以外の還元剤を共存させてもよい。例えば、炭酸ヒドラジン、ヒドラジン、ヒドラジン一水和物、フェニルヒドラジン等のヒドラジン化合物を併用することが好ましい。還元剤の添加量は、反応系の状態に合わせて適切に設定すればよいため、特に制限はない。また、還元剤の濃度を適宜調整することにより、金属コア粒子の粒子径（ひいてはコアシェル粒子の粒子径）を制御することができる。一般的には、還元剤の濃度を高くすることにより、コア粒子の粒子径（ひいてはコアシェル粒子の粒子径）を小さくすることができる。また、還元処理の際に、コア粒子生成用溶液にｐＨ調整剤を添加して、ｐＨを８以上、例えば９～１１程度に調整することが好ましい。ここで、ｐＨ調整剤には、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、アンモニア水、その他の塩基性物質を用いることができる。還元処理時間は、適宜設定することができる。特に制限はないが、例えば、０．５時間～３時間程度が好ましい。
上記のような還元処理によって生成したコア粒子の回収は、従来と同様でよく、特に制限はない。好ましくは、液中に生成したコア粒子を沈降させ、あるいは遠心分離して上澄みを除去する。好ましくは複数回の洗浄後、適当な分散媒中に回収したコア粒子を分散することにより、所望する金属コア粒子の分散液として回収することができる。
ここで開示される製造方法では、次に、金属コア粒子、ヒドロキノン、ベンゾキノン、および上記シェルを構成するための主構成金属元素がコアとは異なる金属化合物を少なくとも含むキノン含有コア粒子分散液を用意する。
例えば、好ましい一態様として、Ａｇ等の所定の金属からなるコア粒子を水系溶媒に分散させて得たコア粒子分散液に対して、所定量のヒドロキノンおよびベンゾキノンを添加し、さらにシェルを構成する金属元素（例えばＰｄ等の白金族に属する貴金属元素やＮｉ）を含むシェル形成用原料化合物を溶解した溶液を添加することにより、キノン含有コア粒子分散液を調製することができる。かかるキノン含有コア粒子分散液は、コア粒子の分散液であるため、調製時に超音波処理等の分散処理を行うことが当該分散液の均質化という観点から好ましい。なお、キノン含有コア粒子分散液の調製に使用する溶媒（分散媒）、添加剤、調製プロセス等は、上述したコア粒子生成用溶液を調製する場合とほぼ同様でよいため、重複した説明は省略する。
キノン含有コア粒子分散液を構成する各種成分の含有量（含有割合）は、目的のコアシェル粒子の生成に適する限りにおいて適宜調整すればよく、特に限定するものではない。例えば、キノン含有コア粒子分散液中のコア粒子含有量が２０ｇ／Ｌ～５０ｇ／Ｌ程度である場合、ヒドロキノンの含有量は、０．１ｇ／Ｌ～５ｇ／Ｌ（より好ましくは０．２ｇ／Ｌ～３ｇ／Ｌ）程度が好ましく、ベンゾキノンの含有量は、０．００１ｇ／Ｌ～３ｇ／Ｌ（より好ましくは０．００２ｇ／Ｌ～１．５ｇ／Ｌ）程度が好ましい。キノン含有コア粒子分散液中のコア粒子含有量が２０ｇ／Ｌ～５０ｇ／Ｌ程度である場合、上記２種のキノンの合計量が０．２ｇ／Ｌ～４ｇ／Ｌ程度が適当である。
好ましくは、添加されるヒドロキノン（ＨＱ）とベンゾキノン（ＢＱ）の質量比であるＨＱ／ＢＱ比が０．１～１２０程度が好ましい。ＨＱ／ＢＱ比がこのような範囲内にあると、分散性が特に良好なコアシェル粒子の粉体材料を製造することができる。
Ｐｄその他の白金族金属元素、金（Ａｕ）等の貴金属元素、Ｎｉ等の卑金属元素を主体とするシェル形成用原料化合物は、使用するキノン含有コア粒子分散液中で還元処理を行うことによってコア粒子の表面にシェルを形成できるものであればよい。当該金属（例えばＰｔやＰｄ、或いはＮｉ等の卑金属）の塩又は錯体を好ましく用いることができる。塩としては、例えば、塩化物、臭化物、ヨウ化物などのハロゲン化物や、水酸化物、硫化物、硫酸塩、硝酸塩、等が挙げられる。錯体としては、アンミン錯体、シアノ錯体、ハロゲノ錯体、ヒドロキシ錯体、等が挙げられる。
キノン含有コア粒子分散液に含まれるシェル形成用原料化合物の含有量は、目的に応じて異なり得るため、特に限定されない。例えば、キノン含有コア粒子分散液中に含まれるコア粒子を構成する第１の金属とシェルを構成する第２の金属との質量比（コア／シェル比）は、６０／４０～９５／５程度であれば、第２金属化合物の使用量を抑制しつつ十分に高い被覆率のシェルを備えるコアシェル粒子を形成することができる。
このように調製したキノン含有コア粒子分散液には、還元剤として作用するヒドロキノンが含まれているが、短時間で効果的な還元処理を行うには、他の還元剤をさらに添加することが好ましい。そのような還元剤として、例えば炭酸ヒドラジン、ヒドラジン、ヒドラジン一水和物、フェニルヒドラジン等のヒドラジン化合物を併用することが好ましい。或いは、酒石酸、クエン酸、アスコルビン酸などの有機酸およびその塩（酒石酸塩、クエン酸塩、アスコルビン酸塩、等）、或いは、水素化ホウ素ナトリウム等を併用してもよい。
このような併用する還元剤の添加量は、反応系の状態に合わせて適切に設定すればよいため、特に制限はない。還元処理の際に、キノン含有コア粒子分散液にｐＨ調整剤を添加して、ｐＨを８以上、例えば９～１１程度に調整することが好ましい。ここで、ｐＨ調整剤には、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、アンモニア水、その他の塩基性物質を用いることができる。還元処理時間は、適宜設定することができる。特に制限はないが、例えば、５分～２時間程度が好ましい。
還元処理によって生成したコアシェル粒子の回収は、上述した金属コア粒子を還元処理後の液中から回収する場合と同様でよく、特に制限はない。好ましくは、液中に生成したコアシェル粒子を沈降させ、あるいは遠心分離して上澄みを除去する。さらに好ましくは、純水やアルコール類による複数回の洗浄後、乾燥処理、適当な解砕処理等を施すことにより、粉体材料として回収することができる。
また、適当な分散媒中に回収したコアシェル粒子（粉体材料）を分散させることにより、所望するコアシェル粒子の分散液を調製することができる。
また、さらにバインダ等の成分を添加することにより、ペースト（スラリー）状組成物（例えば電極膜等を形成するための導体ペースト）を調製することができる。
ここで開示される製造方法では、上記のとおり、ヒドロキノンおよびベンゾキノンが混在した反応系において、還元処理によりシェルをコア粒子の表面に析出させる。このことにより、シェルの析出過程において、シェルを構成する金属とヒドロキノンおよびベンゾキノンとの相互作用により、シェル析出が調整され得る。したがって、シェル形成用原料化合物由来の金属または金属化合物は、それ自体の単独粒子を形成することなく、コア粒子の表面に効率よく析出し、さらにコアシェル粒子相互の固着、凝集を抑制することができる。
以上の工程を経て、ここで開示される粉体材料、即ち金属コアシェル粒子の粉体を好適に製造することができる。また、かかるＡｇＰｄコアシェル粒子から実質的に構成される粉体材料を提供することができる。例えば、Ａｇを主構成金属元素とするＡｇコア粒子と、該Ａｇコア粒子の表面の少なくとも一部を被覆するＰｄその他の白金族の金属を主構成金属元素とするシェルとからなるコアシェル粒子であって、該コアシェル粒子の表面にヒドロキノンとベンゾキノンの両方が付着したコアシェル粒子（例えばＡｇＰｄコアシェル粒子）からなる粉体材料を提供することができる。
好ましくは、粉体材料に含まれるコアシェル粒子全体の質量を１００mass％としたときのシェルが占める質量割合が０．５～４５mass％である。このような割合の粉体材料は、高い分散性を実現することができる。かかる質量割合は、１～４０mass％であることがさらに好ましく、３～３０mass％であることが特に好ましい。
コア粒子は、所定の第１の金属（例えばＡｇその他の貴金属）を主構成金属元素とするものであればよく、当該第１の金属以外の構成要素（構成元素）の存在を否定するものではない。例えば、コア粒子に含まれる全ての金属元素の物質量を１００ｍｏｌ％とした場合、第１の金属（例えばＡｇ）の物質量は、９０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％であるとよく、９５ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％であると好ましい。例えば、第１の金属元素がＡｇである場合には、それ以外にコア粒子に含まれ得る金属元素としては、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、等が挙げられる。これらの中でも、Ｐｄ、Ｐｔ等の白金族元素やＮｉが適当である。金属成分以外に酸化物、硫化物、リン化物、ホウ化物などの成分がコア粒子に若干量含まれていてもよい。
特に限定するものではないが、コア粒子の形状は略球形が好ましく、その平均粒子径は、例えば、１００ｎｍ～２０００ｎｍ程度が適当であり、１００ｎｍ～１０００ｎｍ程度がより好ましい。平均粒子径は種々の方法で測定し得る。
好適には、動的光散乱法（例えばキュムラント法）に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）例えば電界放出型走査電子顕微鏡による測定画像（ＦＥ－ＳＥＭ像）に基づく平均粒子径（ＤＳＥＭ）、等が典型例として挙げられる。
ここで開示される粉体材料を構成するコアシェル粒子のシェル（被覆部）は、コア粒子の主構成金属元素（第１の金属元素）以外の金属（第２の金属元素）を主構成金属元素とする被膜部分である。
上述したコア粒子と同様に、シェルには、第２の金属元素（主構成金属元素）以外に種々の金属元素及び／又は非金属元素が含まれていてもよい。特に限定するものではないが、例えば、シェルに含まれる全ての元素の物質量を１００ｍｏｌ％とした場合、第２の金属元素（主構成金属元素）の物質量は、３０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％であるとよく、５０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％であると好ましい。例えば、第２の金属元素がＰｄである場合には、それ以外にシェルに含まれ得る元素としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｐ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ等が挙げられる。或いは、第２の金属元素がＮｉである場合には、それ以外にシェルに含まれ得る元素としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｐ、Ｂ、Ｏ、Ｎ、Ｈ等が挙げられる。
また、コア粒子がＡｇ粒子であって、シェルを構成する第２の貴金属元素がＰｄ等の白金族元素である場合、コアシェル粒子表面の化学的、熱的安定性の向上やＡｇコア粒子との馴染みやすさを考慮すると、Ｐｔ等のＰｄ以外の白金族元素が適当である。なお、コア粒子部分と同様、酸化物や硫化物などの化合物がシェルに含まれていてもよい。例えば、シェルは、上述したような主構成金属元素以外の元素を含む酸化物、リン化物、ホウ化物、窒化物等の化合物の状態でもよい。
本発明を特に限定するものではないが、シェルの厚みは、例えば０．２ｎｍ～１００ｎｍであり得る。
ここで開示される粉体材料は、粒子径が小さく、且つ、所定の媒体に分散した状態において動的光散乱（ＤＬＳ）法に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）と、電界放出型走査電子顕微鏡像（ＦＥ－ＳＥＭ像）に基づく平均粒子径（ＤＳＥＭ）との比であるＤＤＬＳ／ＤＳＥＭが２以下であるような、特に分散性に優れた性質を有するため、電子材料分野において、電子部品の小型化や電極の薄層化に寄与することができる。
また、動的光散乱法に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）が０．１μｍ～２μｍであり、且つ、動的光散乱法に基づく多分散指数（ＰＤＩ）が０．３以下であるような比較的平均粒子径が小さく且つ粒度分布が狭く制御されている金属コアシェル粒子から実質的に構成される粉体材料を採用することにより、電極の薄層化、信頼性の向上等を更に好適に進展させることができる。
また、ここで開示される粉体材料を、水系溶媒あるいは有機系溶媒などの分散媒に分散させることにより、種々の用途のペースト状組成物（導体ペースト）を提供することができる。かかる導体ペーストには、粒子径がサブミクロン領域に制御された金属コアシェル粒子が含まれているため、充分に薄層化された電極を好適に形成することができる。
なお、導体ペーストの分散媒は、従来と同様、導電性粉体材料を良好に分散させ得るものであればよく、従来の導体ペースト調製に用いられているものを特に制限なく使用することができる。例えば、有機系溶媒として、ミネラルスピリット等の石油系炭化水素（特に脂肪族炭化水素）、エチルセルロース等のセルロース系高分子、エチレングリコール及びジエチレングリコール誘導体、トルエン、キシレン、ブチルカルビトール（ＢＣ）、ターピネオール等の高沸点有機溶媒を一種類又は複数種組み合わせたものを用いることができる。
また、導体ペーストには、金属コアシェル粒子の他に、分散剤、樹脂材料（例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、セルロース系高分子、ポリビニルアルコール、ロジン樹脂等）、ビヒクル、フィラー、ガラスフリット、界面活性剤、消泡剤、可塑剤（例えばフタル酸ジオクチル(ＤＯＰ)等のフタル酸エステル）、増粘剤、酸化防止剤、分散剤、重合禁止剤などの添加物が含まれていてもよい。
以下、ここで開示される粉体材料の一例として、Ａｇコア粒子の表面にＰｄ、ＰｔまたはＮｉを主体とするシェルが形成されたＡｇＰｄコアシェル粒子、ＡｇＰｔコアシェル粒子またはＡｇＮｉコアシェル粒子からなる粉体材料の製造と利用に関する実施例をいくつか説明するが、かかる試験例は本発明を限定することを意図したものではない。
＜１．粉体材料（実施例および比較例）の製造＞
実施例１－１：
（Ａｇコア粒子分散液（Ａｇスラリー）の調製）
硝酸銀（ＡｇＮＯ３：大浦貴金属工業（株）製品）１４．２３ｇを、マグネチックスターラーを用いつつ純水１３６．５ｍＬに撹拌溶解させた。その溶液に２８％アンモニア水（和光純薬工業（株）製品）１２．５ｍＬを加え、マグネチックスターラーで撹拌し、原料となる銀化合物であるＡｇアンミン錯体（［Ａｇ（ＮＨ３）２］＋）溶液を調製した。このときの溶液は、無色透明であった。
この溶液とは別に、ヒドロキノン（東京化成工業（株）製品）４．６１ｇとポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）Ｋ３０（和光純薬工業（株）製品）２．７３ｇを、マグネチックスターラーで撹拌しつつアルコール（甘糟化学産業（株）製品である工業用アルコール）１３６．５ｍＬに溶かした。その後、ヒドラジン一水和物（和光純薬工業（株）製品）０．１６４ｍＬを加え撹拌し、還元剤（液）を調製した。
そして、上記Ａｇアンミン錯体溶液をマグネチックスターラーで強く撹拌しながら、還元剤（液）を一気に加え、さらに１分間撹拌を継続した。このとき、還元作用によって瞬時にＡｇコア粒子が析出（生成）し、溶液が灰色から濃褐色へ変色した。その後、１時間ほど静置して生成したＡｇコア粒子を沈降させ、上澄みを除去した後、アルコール：純水＝１：１（体積比）の混合水系溶媒４０ｍＬにＡｇコア粒子を分散させ、遠心分離（６０００ｒｐｍ、１０分）に供した。その後、上澄みを除去する洗浄を２回繰り返し、さらに溶媒を純水４０ｍＬに変更して同様の洗浄を１回行った。こうして本実施例に係るＡｇコア粒子分散液（Ａｇスラリー）を調製した。
（コアシェル粒子の形成と粉体材料の製造）
Ａｇコア粒子９．０ｇ分に相当するＡｇスラリーに純水２４４ｍＬを添加し、さらに、ヒドロキノンとベンゾキノンを含む水溶液（以下「キノン液」という。）６０ｍＬを添加してマグネチックスターラーで撹拌した。このとき、添加したキノン液をガスクロマトグラフ（ＧＣ）測定したところ、ヒドロキノン濃度は２．４５ｇ／Ｌ、ベンゾキノン濃度は０．１５ｇ／Ｌであり、ＨＱ／ＢＱ比は１６であった。
次に、２．０％アンモニア水にジアンミンジクロロパラジウム(ＩＩ)を溶解した溶液２４．９８ｍＬ（Ｐｄを１ｇ含むように調製されている。）を加えてマグネチックスターラーで撹拌し、１０分間の超音波分散を施した。このスラリーをマグネチックスターラーで撹拌しながら還元剤の炭酸ヒドラジン（大塚化学（株）製品）を２．５５ｍＬ加え３０分間撹拌した。このとき、炭酸ヒドラジン添加後５～１０分ほどで、Ｐｄ錯体の還元によるＰｄ析出を示すスラリーの黒変と発泡が観察された。さらに、上澄みの蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）分析により、Ｐｄ錯体が全て還元され析出したことが確認された。
こうして得られたＡｇＰｄコアシェル粒子の分散液（スラリー）を１時間以上沈降させ、上澄みを除去した後、純水４０ｍＬに分散させ、遠心分離（６０００ｒｐｍ、５分）を行い上澄み除去する洗浄工程を行った。その後、純水をエタノール４０ｍＬに変更して同様の洗浄を行った。そして、室温で真空乾燥させた後、乳鉢で解砕して、実施例１－１のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
この乾燥粉体材料にエタノールを加えて撹拌することで表面成分を抽出し、ＧＣ測定でＨＱおよびＢＱが検出されるまで濃縮した。これをＧＣ測定したところ、ＨＱ／ＢＱ比は１５であった。この結果から添加したキノン液中のＨＱ／ＢＱ比とコアシェル粒子表面のＨＱ／ＢＱ比はほとんど変わらないことが確認されたため、他の実施例では、キノン液とコアシェル粒子のＨＱ／ＢＱ比は変わらないとみなした。
実施例１－２：
キノン液がヒドロキノン濃度３．２１ｇ／Ｌ、ベンゾキノン濃度０．０５ｇ／Ｌで添加量が３０ｍＬとした以外は、上記実施例１－１と同じ材料、同じプロセスで実施例１－２のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例１－３：
ＡｇＮＯ３１．４２ｇ、純水１３．７ｍＬ、２８％アンモニア水１．３ｍＬ、ヒドロキノン０．４６ｇ、ＰＶＰ０．０７ｇ、アルコール１３．７ｍＬ、ヒドラジン一水和物は添加しない、洗浄溶媒量を３０ｍＬと変更した以外は、上記実施例１－１と同じ材料、同じプロセスによってＡｇコア粒子分散液（Ａｇスラリー）を調製した。
次いで、Ａｇコア粒子０．９ｇ分に相当するＡｇスラリーを使用し、純水２４．４ｍＬ、キノン液３．０ｍＬ、１．０％アンモニア水にジアンミンジクロロパラジウム(ＩＩ)を溶解した溶液２．５ｍＬ（Ｐｄを０．１ｇ含むように調製されている。）、炭酸ヒドラジン０．２５５ｍＬとした以外は、上記実施例１－１と同じ材料、同じプロセスで実施例１－３のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例１－４：
ＡｇＮＯ３４６．９０ｇ、純水４５０ｍＬ、２８％アンモニア水３７ｍＬ、ヒドロキノン１５．２ｇ、ＰＶＰ９．０ｇ、アルコール４５０ｍＬ、ヒドラジン一水和物０．１０８ｍＬを用いたこと、および、洗浄はＡｇスラリーを３分割して行った以外は、上記実施例１－１と同じ材料、同じプロセスによってＡｇコア粒子分散液（Ａｇスラリー）を調製した。
次いで、使用したキノン液がヒドロキノン濃度２９．９０ｇ／Ｌ、ベンゾキノン濃度０．２６ｇ／Ｌである以外は、上記実施例１－３と同じ材料、同じプロセスで実施例１－４のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例１－５：
使用したキノン液がヒドロキノン濃度４．６５ｇ／Ｌ、ベンゾキノン濃度１３．７２ｇ／Ｌである以外は、上記実施例１－４と同じ材料、同じプロセスで実施例１－５のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例２－１：
（Ａｇコア粒子分散液（Ａｇスラリー）の調製）
ＡｇＮＯ３１９．２４ｇを、マグネチックスターラーを用いつつ純水１５０ｍＬに撹拌溶解させた。その溶液に２８％アンモニア水１６．０ｍＬを加え、マグネチックスターラーで撹拌し、Ａｇアンミン錯体溶液を調製した。このときの溶液は、無色透明であった。
さらに、２００ｍＬメスフラスコを用いて純水で定容することで、６１．１ｇ／ＬのＡｇアンミン錯体溶液を調製した。
この溶液とは別に、ヒドロキノン６．７５ｇとＰＶＰ（上記Ｋ３０）４．０ｇを、マグネチックスターラーで撹拌しつつアルコール１５０ｍＬに溶かした。その後、ヒドラジン一水和物０．２４０ｍＬを加え撹拌し、２００ｍＬメスフラスコを用いてアルコールで定容し、還元剤（液）を調製した。
そして、上記Ａｇアンミン錯体溶液４９．１ｍＬを２００ｍＬビーカーに移し、マグネチックスターラーで強く撹拌しながら、別のビーカーに入れてあった上記還元剤（液）４５．３ｍＬを一気に加え、さらに１分間撹拌を継続した。このとき、還元作用によって瞬時にＡｇコア粒子が析出（生成）し、溶液が灰色から濃褐色へ変色した。その後、１時間ほど静置して生成したＡｇコア粒子を沈降させ、上澄みを除去した後、アルコール：純水＝１：１（体積比）の混合水系溶媒４０ｍＬにＡｇコア粒子を分散させ、遠心分離（６０００ｒｐｍ、１０分）に供した。その後、上澄みを除去する洗浄を２回繰り返し、さらに溶媒を純水４０ｍＬに変更して同様の洗浄を１回行った。こうして本実施例に係るＡｇコア粒子分散液（Ａｇスラリー）を調製した。
（コアシェル粒子の形成と粉体材料の製造）
Ａｇコア粒子３．０ｇ分に相当するＡｇスラリーに純水６５ｍＬを添加し、さらに、ヒドロキノンとベンゾキノンを含む水溶液（本実施例では、溶媒をアルコール：純水＝１：１（体積比）に変更した。）２０ｍＬを添加してマグネチックスターラーで撹拌した。このとき、添加したキノン液のヒドロキノン濃度は２．９０ｇ／Ｌ、ベンゾキノン濃度は１．７９ｇ／Ｌであった。
次に、１．０％アンモニア水にジアンミンジクロロパラジウム(ＩＩ)を溶解した溶液１６．７ｍＬ（Ｐｄを０．３３ｇ含むように調製されている。）を加えてマグネチックスターラーで撹拌し、１０分間の超音波分散を施した。このスラリーをマグネチックスターラーで撹拌しながら還元剤の炭酸ヒドラジンを０．８５ｍＬ加え３０分間撹拌した。
こうして得られたＡｇＰｄコアシェル粒子の分散液（スラリー）を１時間以上沈降させ、上澄みを除去した後、純水とエタノールとが体積比１：１の混合溶媒４０ｍＬに分散させ、遠心分離（６０００ｒｐｍ、５分）を行い上澄み除去する洗浄工程を２回行った。その後、溶媒を純水４０ｍＬに変更して同様の洗浄を１回行った。次いで、ＡｇＰｄコアシェル粒子に含まれる水分をアセトンに置換するため、アセトン４０ｍＬを加え攪拌し、遠心分離（６０００ｒｐｍ、１０分）を行い、上澄み除去する工程を２回行った。そして、室温で真空乾燥させた後、乳鉢で解砕して、実施例２－１のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例２－２：
ＡｇＰｄコアシェル粒子の形成において、Ａｇコア粒子２．６７ｇ分に相当するＡｇスラリーを使用したことと、純水５０ｍＬ、１．０％アンモニア水にジアンミンジクロロパラジウム（ＩＩ）を溶解した溶液３３．３ｍＬ（Ｐｄを０．６６ｇ含むように調製されている。）、炭酸ヒドラジン１．７０ｍＬを使用したこと以外は上記実施例２－１と同じ材料、同じプロセスで実施例２－２のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例２－３：
ＡｇＰｄコアシェル粒子の形成において、Ａｇコア粒子２．３３ｇ分に相当するＡｇスラリーを使用したことと、純水３５ｍＬ、１．０％アンモニア水にジアンミンジクロロパラジウム（ＩＩ）を溶解した溶液５０．０ｍＬ（Ｐｄを１．００ｇ含むように調製されている。）、炭酸ヒドラジン２．５５ｍＬを使用したこと以外は上記実施例２－１と同じ材料、同じプロセスで実施例２－３のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例２－４：
ＡｇＰｄコアシェル粒子の形成において、Ａｇコア粒子２．００ｇ分に相当するＡｇスラリーを使用したことと、純水２１ｍＬ、１．０％アンモニア水にジアンミンジクロロパラジウム（ＩＩ）を溶解した溶液６６．６ｍＬ（Ｐｄを１．３３ｇ含むように調製されている。）、炭酸ヒドラジン３．４０ｍＬを使用したこと以外は上記実施例２－１と同じ材料、同じプロセスで実施例２－４のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例３－１：
（Ａｇコア粒子分散液（Ａｇスラリー）の調製）
上述した実施例１－４と同じ材料、同じプロセスにより、本実施例に係るＡｇスラリーを調製した。
（コアシェル粒子の形成と粉体材料の製造）
テトラクロロ白金（ＩＩ）酸カリウム０．２１ｇに純水２７．０ｍＬとキノン液３ｍＬを加えてマグネチックスターラーで撹拌した。このとき、添加したキノン液をＧＣ測定したところ、ヒドロキノン濃度は４．５３ｇ／Ｌ、ベンゾキノン濃度は０．０６ｇ／Ｌであった。
次に、２８％アンモニア水０．１０ｍＬ、Ａｇコア粒子０．９ｇ分に相当する上記調製したＡｇスラリーを加えてマグネチックスターラーで撹拌し、１０分間の超音波分散を施した。このスラリーをマグネチックスターラーで撹拌しながら還元剤の炭酸ヒドラジンを０．１４ｍＬ加え３０分間撹拌した。このとき、炭酸ヒドラジン添加後すぐにＰｔ錯体の還元によるＰｔ析出を示すスラリーの黒変と発泡が観察された。上記以外は、実施例１－１と同じ材料、同じプロセスによって、実施例３－１のＡｇＰｔコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例３－２：
コアシェル粒子の形成において、Ａｇコア粒子０．９５ｇ分に相当するＡｇスラリーを使用したことと、テトラクロロ白金（ＩＩ）酸カリウム０．１１ｇ、２８％アンモニア水０．０５ｍＬを使用したこと以外は上記実施例３－１と同じ材料、同じプロセスで実施例３－２のＡｇＰｔコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
実施例３－３：
（Ａｇコア粒子分散液（Ａｇスラリー）の調製）
上述した実施例１－４と同じ材料、同じプロセスにより、本実施例に係るＡｇスラリーを調製した。
（コアシェル粒子の形成と粉体材料の製造）
塩化ニッケル（II）六水和物（和光純薬工業（株）製品：141-01045）０．０４０５ｇに純水２２．０ｍＬとキノン液３ｍＬを加えてマグネチックスターラーで撹拌した。このとき、添加したキノン液は実施例２－１と同じものである。さらに、Ａｇスラリー（Ａｇ粉０．９９ｇ分）を加え、１０分間の超音波分散を施した。このスラリーをマグネチックスターラーで撹拌しながら還元剤の水素化ホウ素ナトリウム０．０４８３ｇを純水１０ｍＬに溶解させた液を１分間かけて加え、３０分間撹拌した。このとき、水素化ホウ素ナトリウム添加後すぐに、Ｎｉ錯体の還元によるホウ化ニッケルの析出を示すスラリーの変色と発泡が観察された。その他は実施例１－１と同じ材料、同じプロセスにより実施例３－３のＡｇＮｉコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
比較例１－１：
ヒドロキノン濃度１７．７８ｇ／Ｌおよびベンゾキノン濃度０．１３ｇ／Ｌであるキノン液を使用し、且つその添加量を６ｍＬとした以外は、実施例１－４と同じ材料、同じプロセスによって、比較例１－１のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
比較例１－２：
ヒドロキノン濃度２．２１ｇ／Ｌおよびベンゾキノン濃度４４．３２ｇ／Ｌであるキノン液を使用した以外は、実施例１－４と同じ材料、同じプロセスによって、比較例１－２のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
比較例２－１：
コアシェル粒子の形成において、Ａｇコア粒子１．８０ｇ分に相当するＡｇスラリーを使用したことと、純水６．３ｍＬ、１．０％アンモニア水にジアンミンジクロロパラジウム（ＩＩ）を溶解した溶液８３．３ｍＬ（Ｐｄを１．５３ｇ含むように調製されている。）、炭酸ヒドラジン４．２５ｍＬを使用したこと以外は上記実施例２－１と同じ材料、同じプロセスで比較例２－１のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
比較例２－２：
コアシェル粒子の形成において、Ａｇコア粒子１．３３ｇ分に相当するＡｇスラリーを使用したことと、純水３６ｍＬ、１．８％アンモニア水にジアンミンジクロロパラジウム（ＩＩ）を溶解した溶液５５．５ｍＬ（Ｐｄを２．００ｇ含むように調製されている。）、炭酸ヒドラジン５．１０ｍＬを使用したこと以外は上記実施例２－１と同じ材料、同じプロセスで比較例２－２のＡｇＰｄコアシェル粒子からなる粉体材料を製造した。
＜３．各評価試験＞
上記の各粉体材料に関して各種の評価試験を行った。評価した項目および試験結果は、以下の表１に示した。なお、各評価試験の概要は以下のとおりである。
（１）ＦＥ－ＳＥＭ観察およびＥＤＸによるシェル（ＰｄまたはＰｔ）分布状況の解析：
市販の装置であるＳＵ－８２３０（（株）日立ハイテクノロジーズ）を用いて粉体材料のＦＥ－ＳＥＭ画像を取得し、１００個以上のコアシェル粒子の水平フェレ径を測定して平均粒子径（ＤＳＥＭ）を算出した。かかるＳＥＭ径は最も一次粒子径の値に近いものである。また、ＳＵ－８２３０およびＸ－ｍａｘ（（株）堀場製作所）を用いて、シェルを構成するＰｄまたはＰｔの分布状態をＳＥＭ－ＥＤＸにより調べた。
（２）動的光散乱法（ＤＬＳ法）に基づくＺ平均粒子径（Ｄ ＤＬＳ ）、多分散指数（ＰＤＩ）ならびに固着度（Ｄ ＤＬＳ ／Ｄ ＳＥＭ ）の算出：
市販の装置であるゼータサイザーナノＺＳ（Malvern Panalytical社）を採用し、ここでは所定の媒体（分散媒）として純水を採用し、超音波分散により適度な濃度の試料を調製し、２０～２５℃でＤＬＳ測定し、一般的なキュムラント法に基づいてＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）および多分散指数（ＰＤＩ）を求めた。なお、分散媒や分散方法は供試サンプルに応じ適当なものを選択することができ、分散剤や粘度調整剤等の添加剤を用いることができる。純水の他に、ＤＭＦ、ＥＧ、ＩＢＡ等が好適な媒体として挙げられる。このように媒体（分散媒）や添加剤を適切に選択してＤＬＳ測定を行うことにより、凝集なく分散した状態の粒度分布に近い粒度分布を求めることができる。なお、固着した粒子は、固着した状態のまま測定される。
さらに固着度、即ち、Ｚ平均粒子径（ＤＤＬＳ）と、ＦＥ－ＳＥＭ像に基づく平均粒子径（ＤＳＥＭ）との比であるＤＤＬＳ／ＤＳＥＭについても算出した。かかる固着度の大小で、シェル形成によって生じた凝集の程度を評価することができる。
また、ここではコアシェル粒子のＺ平均粒子径（コアシェルＤＤＬＳ）とコア粒子のＺ平均粒子径（コアＤＤＬＳ）との比である、コアシェルＤＤＬＳ／コアＤＤＬＳについても算出した。かかるコアシェルＤＤＬＳ／コアＤＤＬＳを、ＤＤＬＳ／ＤＳＥＭと区別するため、固着度Ｚと呼称する。
（３）キノン液中のヒドロキノン（ＨＱ）濃度およびベンゾキノン（ＢＱ）濃度の測定：
キノン液をガスクロマトグラフ（ＧＣ）で測定した。濃度が１０ｇ／Ｌ以上の供試サンプルについては、アルコール（エタノール）で適宜希釈した。測定条件は以下のとおりである。
カラム：ＤＢ－５ｍｓ（アジレント・テクノロジー株式会社）
注入口温度：２８０℃
昇温条件：５０℃（２分）－１０℃／分－３００℃（１０分）
なお、ヒドロキノンおよびベンゾキノンは、濃度で検出感度が異なるため、以下のように濃度を算出した。
・濃度１ｇ／Ｌ未満：
０．１ｇ／Ｌと１ｇ／Ｌの標準液を作製し、ＧＣ測定を行う。濃度を横軸、検出された面積を縦軸として、この２点から原点を通る近似直線を最小二乗法で算出する。この直線を検量線として濃度を求める。
・濃度１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ未満：
１ｇ／Ｌ、５ｇ／Ｌ、１０ｇ／Ｌの標準液を測定し、ＧＣ測定を行う。濃度を横軸、検出された面積を縦軸として、この３点から近似直線を最小二乗法で算出する。この直線を検量線として濃度を求める。
（４）コアシェル粒子（粉体材料）のＨＱ／ＢＱ比の算出：
各サンプルの粉体材料（乾燥粉）にエタノールを加えて撹拌および超音波処理することで表面成分を抽出し、ＧＣ測定でＨＱ、ＢＱが検出される濃度までエバポレーターで濃縮した。なお、ＧＣ測定条件は上記（３）のＧＣ測定条件と同様である。
Figure 0007329941000001
表１に示すように、全ての実施例に係る粉体材料において、著しく速い沈降は起こらず、ＤＬＳ測定を正常に行うことができた。また、固着度（ＤＤＬＳ／ＤＳＥＭ）および固着度Ｚ（コアシェルＤＤＬＳ／コアＤＤＬＳ）のいずれについても、その値が１前後であり、著しい固着は認められなかった。なお、固着度Ｚ（コアシェルＤＤＬＳ／コアＤＤＬＳ）で１より低いものは、コアシェル粒子からなる粉体の水中での分散性が、コア粒子からなる粉体よりも向上したことが原因であると考えられる。固着度および固着度Ｚの値はほとんど変わらず、いずれも固着の度合いをよく表している。
一方、ＨＱ／ＢＱ比が高すぎる比較例１－１、ＨＱ／ＢＱ比が低すぎる比較例１－２、Ｐｄシェルの比率が５０mass％以上である比較例１－２、２－２においては固着、凝集による沈降が認められた。また、ＤＬＳ法に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）の増加も認められた。比較例２－２は、Ｐｄ濃度が高く、固着が顕著でありＦＥ－ＳＥＭで一次粒子径を測定することができなかった。
各実施例のＦＥ－ＳＥＭ像（左）およびＥＤＸ元素マッピング像（右）をそれぞれ図１～図１２に示す。図示されるように、これらの全てにおいてシェルがコア粒子上にほぼ均一に形成されており、シェルが析出していない粒子やシェル金属のみの単独粒子は観察視野中に確認されなかった。
各実施例の結果から明らかなように、特定範囲内のＨＱ／ＢＱ比のキノン液を用いることで、シェル金属析出時の固着が抑制されたコアシェル粒子（粉体材料）の製造を容易に実現することができる。粒子間固着を抑制するには、ヒドロキノンやベンゾキノンと錯体を形成する金属が望ましいと考えられる。特に周期表８、９、１０族は錯体を形成しやすく、さらに白金族がより好ましい。ヒドロキノンやベンゾキノンはシェル金属に作用するため、コアの影響は小さく、分散媒によく分散する金属であれば、様々な金属を被覆できると考えられる。これにはヒドロキノンとベンゾキノンのシェル金属への配位が関係していると考えられる。ヒドロキノンとベンゾキノンはいずれもパラジウムや白金といった白金族元素等に配位し得るが、ベンゾキノンのみであるとシェル金属と錯体を形成して安定化しすぎてしまい、析出のコントロールが難しくなる。一方、ヒドロキノンとベンゾキノンの両方が存在した場合でもベンゾキノンの比率が少なすぎると安定化されず、反応速度が速くなり固着が起きる虞がある。このため、ヒドロキノンとベンゾキノンのバランスがとれた状態であれば、シェル形成時の固着・凝集を抑制することができる。さらに、シェル表面にヒドロキノンおよびベンゾキノンが残留することによって、シェル形成後の固着を防止することができる。
以上、本発明の具体例を試験例に基づいて詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記実施例では、シェルを構成する金属がパラジウム、白金およびニッケルであるが、これらに限定されず、その他の金属（例えばＰｄ、Ｐｔ以外の白金族に属する金属）であってもよい。或いは、ここに開示される技術は、金属以外のコア、例えばセラミックス等の金属以外の無機化合物からなるコアに対しても適用することができる。

Claims (5)

  1. 金属粒子で構成される粉体材料であって、以下の特徴（１）～（４）：
    （１）コア粒子に含まれるすべての金属元素の物質量を１００ｍｏｌ％としたときの銀（Ａｇ）の物質量が９０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％であるＡｇコア粒子と、
    該Ａｇコア粒子の少なくとも一部を被覆するシェルであって、すべての金属元素の物質量を１００ｍｏｌ％としたときの白金族に属する少なくとも一種の金属またはニッケル（Ｎｉ）の物質量が３０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％であるシェルとを有するＡｇコアシェル粒子を含む；
    （２）粉体材料を構成する粒子のうちの８０個数％以上が前記Ａｇコアシェル粒子である；
    （３）前記Ａｇコアシェル粒子の表面には、ヒドロキノン（ＨＱ）およびベンゾキノン（ＢＱ）の両方が付着しており、該ヒドロキノン（ＨＱ）とベンゾキノン（ＢＱ）の質量比：ＨＱ／ＢＱ比が０．１～１２０である； および
    （４）前記粉体材料を所定の媒体に分散した状態で測定した場合において、動的光散乱（ＤＬＳ）法に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）と、電界放出型走査電子顕微鏡像（ＦＥ－ＳＥＭ像）に基づく平均粒子径（ＤＳＥＭ）との比であるＤＤＬＳ／ＤＳＥＭが２以下である；
    を備える、粉体材料。
  2. 該粉体材料を所定の媒体に分散した状態で測定した場合において、動的光散乱法に基づくＺ平均粒子径（ＤＤＬＳ）が０．１μｍ～２μｍであり、且つ、動的光散乱法に基づく多分散指数（ＰＤＩ）が０．３以下である、請求項１に記載の粉体材料。
  3. 前記粉体材料に含まれるコアシェル粒子全体の質量を１００mass％としたときのシェルが占める質量割合は、０．５～４５mass％である、請求項１または２のいずれか一項に記載の粉体材料。
  4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の粉体材料と、
    該粉体材料を分散させる媒体と、
    を備える、導体ペースト。
  5. コア粒子に含まれるすべての金属元素の物質量を１００ｍｏｌ％としたときの銀（Ａｇ）の物質量が９０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％であるＡｇコア粒子と、
    該Ａｇコア粒子の少なくとも一部を被覆するシェルであって、すべての金属元素の物質量を１００ｍｏｌ％としたときのニッケル（Ｎｉ）または白金族に属する少なくとも一種の金属の物質量が３０ｍｏｌ％～１００ｍｏｌ％であるシェルとを有するＡｇコアシェル粒子を製造する方法であって、
    前記Ａｇコア粒子、ヒドロキノン（ＨＱ）、ベンゾキノン（ＢＱ）、および前記シェルを構成するためのＮｉまたは金族に属する少なくとも一種の金属を有する金属化合物を少なくとも含むキノン含有コア粒子分散液を用意する工程；
    前記キノン含有コア粒子分散液に、還元剤を添加して還元処理を行うことにより、前記コア粒子の表面に前記シェルを形成する工程；
    を包含し、
    ここで前記添加されるヒドロキノン（ＨＱ）とベンゾキノン（ＢＱ）の質量比：ＨＱ／ＢＱ比が０．１～１２０であり、
    前記コアシェル粒子全体の質量を１００mass％としたときのシェルが占める質量割合は、０．５～４５mass％である、製造方法。
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