JPH03262504A - 金属超微粒子から分離液及び金属微粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属超微粒子分散液から分離液と金属微粒子
を製造する方法に関するものである。更に詳細には、金
属超微粒子分散液を触媒反応、医薬品などに利用した後
、金属微粒子を凝集させ、反応物を含む分離液のみを取
り出し、あるいは金属のみを回収、又は両者を分離する
ことによって両者を製造する方法に関するものである。

［従来の技術］ 触媒、高感度ガスセンサー、エレクトロニクス素材、医
薬品等に新規な効果、あるいは効果の増大をもたらす素
材として、近年金属超微粒子（粒径１〜１０００ｎ＠程
度の金属固体物質）の利用価値が高まっている。特に金
属超微粒子を液体中に分散させた金属超微粒子分散液は
、超微粒子間の凝集がなく、触媒や、反応液などとして
活用されるまで安定に保存し、簡単に操作することが可
能である点において有用である。

この超微粒子の作成技術に関しては最近多くの方法が提
案されている。しかし、超微粒子分散液を用いて得られ
る反応物から有用な分離液を取り出す方法や、使用した
後の金属微粒子を回収する方法等に関しては有効な技術
がまだ確立されていない。従来知られている、超微粒子
分散液から微粒子又は分離液を製造する方法に関しては
次ぎのようなものがある。

ｌ）超微粒子分散液を限外フィルター等により処理し、
微粒子又は分離液を製造する方法２）塩析により超微粒
子を凝集沈澱させ微粒子又は分離液を製造する方法 ３）遠心法を用いて超微粒子を沈積させ、凝集粒子又は
分離液を製造する方法 しかし、これらの方法はいづれも、それぞれ未解決の課
題を有している。即ち、ｌ）による製造方法では、粒径
が数ｎｌ１１程度の超微粒子の場合は分離液中に超微粒
子が混入し、又生成した凝集粒子の歩留まりが充分では
ない。２）の方法にあっては、分離液及び凝集粒子の双
方に不純物が混入し、得られるものの純度が低下する。

又、３）の方法にあっては数ｎｗ＋程度の粒子を凝集さ
せることは著しく困難であり、純粋の分離液又は凝集粒
子の製造方法として実質的でない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述のような既存技術の持つ欠点を解決するも
のであって、不純物の混入することのない優れた分離液
又は金属微粒子を得るものである。

［課題を解決するための手段］ 上述のような目的を達成するため、本発明者らは種々検
討の結果、本発明に到達した。即ち本発明は、金属超微
粒子分散液に波長４００〜８００開の可視光を照射し、
金属超微粒子を凝集させ分離することにより、金属超微
粒子分散液から分離液と金属微粒子を製造する方法に関
するものである。又、金属超微粒子分散液に波長４００
〜８０Ｑｎｉの可視光を照射した後又は同時に、波長２
００〜４００ｎｇ＋の紫外光を照射することによって金
属微粒子を凝集粒子から更に融合粒子を製造できること
を見いだし本発明に到達したものである。

本発明の原料である金属微粒子分散液は、例えばガス中
蒸発法とソリューショントラップ法を用いて製造するこ
とができる。即ち、ガス中蒸発法によって調製された金
属超微粒子を窒素やアルゴン等の不活性キャリヤガスと
ともに分散媒中に吹き込み、捕集分散させるような方法
で調製することができる。

このような方法によって得られた超微粒子分散液を波長
４００〜８００ｎｍの可視光により照射する。照射エネ
ルギー密度は、超微粒子分散液の濃度にもよるが、０．
０１％〜５０ｖｔ％程度の場合１０〜５００Ｗ／ａｍ”
程度が好ましい。この値以下では凝集粒子の発達が充分
でなく、又上限値以上では効果の増大に比較してロスの
増大がより大きく効率的でない。

同様に、照射量は０．０１〜６　ＫＷ−ｈｒ／ｃａ＋’
程度が好ましい。下限値以下では効果が充分でなく、上
限値以上では可能ではあるが効率的ではない。

本発明の原料となる金属超微粒子分散液に用いることの
できる金属元素としては、金、銀、銅、白金等の貴金属
、チタン、ニッケル、コバルト、鉄等の遷移金属、マグ
ネシウム、アルミニウム等の軽金属等がある。又、分散
液としてはエタノール、メタノール、インプロパツール
、アセトン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、エー
テル等の比較的広い誘電率の範囲の溶媒に対して本発明
を適用することができる。

本発明の原料として特に好適に使用することのできる分
散液中の金属超微粒子の粒径は１０００ｒｏｎ以下の分
散液である。原料分散液中の粒径がこれ以上になると光
による粒子の凝集効率が悪化し、又、上述の代替的方法
の効率が向上するからである。

原料の分散液中の金属超微粒子の濃度には特に制限はな
いが０．０１〜５Ｑｖｔ％が好ましい。上限以上の金属
超微粒子は安定に存在することが困難であり、下限値以
下では微粒子の製造効率が良くないからである。

本発明において使用される照射光の波長は金属の種類に
よって異なるが４００〜８００ｒｖの可視光が代表的で
ある。即ち、各金属によって固有の最適波長が存在し、
該金属超微粒子の表面ブラズマ振動に相当する波長の可
視光を照射する場合に最も効率的に凝集粒子が生成する
。このような表面プラズマ振動の可視光領域における振
動数は知られており、例えば金では５３０ｒ＋ｍ程度、
銀では４１０ｎｒａ程度である。この最適波長は分散液
の光吸収曲線の最大吸収波長に相当する。

上述のように、超微粒子分散液に可視光を照射して凝集
させた後、これに更に２００〜４００ｎｍの紫外光を照
射することにより微粒子間の融合を起こすことができる
。

照射密度は、融合させる微粒子の粒径や濃度にもよるが
１０〜５００Ｗ／ｃｍ’程度が好ましい。

この値以下では凝集粒子の融合が充分でなく、又上限値
以上では効果の増大に比較してロスの増大がより大きく
効率的でない。

同様に照射量は０．０１〜６　ＫＷ−ｈｒ／ｃｏ’程度
が好ましい。下限値以下では効果が充分でなく、上限値
以上では可能ではあるが効率的ではない。

又、凝集粒子を融合させるための照射光の波長は、金属
の種類によって異なるが２００〜４００ｎｍの紫外光が
代表的である。即ち、分散液と微粒子金属との組み合わ
せによって決まる最も効果的な最適波長が存在し、例え
ば、金−インプロパノール系では２７０ｒｕ＋＋前後、
金−クロロホルム系では３２０Ｗ前後である。このよう
な最適波長は凝集粒子系の最大吸収波長を見ることによ
って、系毎に容易に決めることができる。

（発明の効果） 以上のようにして生じた凝集粒子又は融合粒子を分散液
から濾過、遠心沈降等によって容易に分離し、夾雑物の
混入なく取り出すことができる。

又、分離液も塩や未凝集金属超微粒子等の夾雑物のない
透明液を取り出すことができる。

以下、本発明を例を挙げて説明する。

（実施例１） ガス中蒸発法にて製造した全超微粒子（平均粒径１０．
７ｎｍ）をＡｒガス中にて系外に運び、インプロパツー
ル中に分散させて超微粒子分散液を調製した。乾燥重量
法により濃度を測定したところＱ、ｌｖｔ％であった。

第１図に示す光照射装置を用いて光照射した。

まず、上記分散液５０ｊｌｉを厚み２ｃｍの石英製セル
４に入れ、高圧水銀ランプ２を用い４００ｎｍ以上の可
視光を照射した。光源の出力は４５０Ｗ、照射光の照射
断面は８．００ｃｍ”、照射エネルギー密度は５６．３
Ｗ／ｃｍ’、照射時間は６０時間、照射量は５４０Ｗ−
ｈｒ／ｃｍ２であった。照射後、凝集粒子の微小部分を
採取し、濾過後透過電子顕微鏡により集合状態を観察し
た。第２図に可視光照射前の粒子集合状態を、第３図に
可視光照射後３０時間目の粒子集合状態を示した。第３
図より、凝集粒子は、−次粒子がおよそ５００個程度集
まった凝集物であり、径が５００　ｎｍ程度であった。

この状態の金微粒子分散液を孔部開口径２００　ｎｍの
メンブランフィルタ−で濾過（た。得られた分離液はＨ
ｅ−Ｎｅレーザーを入射してもチンダル光を示さず、全
超微粒子分散径に特有の表面プラズマ振動の吸収スペク
トルも確認されず、固体夾雑物のないものであった。一
方、金微粒子はフィルター膜面上にほぼ定量的に残存す
ることが確認された。これを超音波分散装置で再分散さ
せ、再度分散液にすることができる。

（実施例２） 実施例１のガス中蒸発法及びソリューショントラップ法
によって調製されたものと同一の全超微粒子−イツブロ
バノール分散液を用いて、実施例１と同様の装置を用い
、波長２００ｎｍの紫外光を照射した。光源の出力は４
５０Ｗ、照射光の照射断面は８．００ｃｍ”、照射エネ
ルギー密度は５６゜３Ｗ／ａｍ’、照射時間は３０時間
、照射量は２７０Ｗ−ｈｒ／ｃｍ２であった。照射１６
時間目に凝集粒子の微小部分を採取し、濾過後透過電子
顕微鏡により集合状態を観察した（第４図）。−次粒子
の平均粒子径は１９．４ｒ＋ｇ＋であった。更に、この
−次粒子が集合し、径２０００ｎｍ程度の二次凝集粒子
を造っていた。照射終了後、フィルターによって金粒子
を回収することができた。また、紫外光照射の結果、イ
ソプロパツールが一部化学的に変化することが確認され
た。この変性物を含む溶媒は濾過等の方法によって容易
に懸濁物と分離することができ、固体夾雑物を含まない
分離液を取り出すことができた。

（実施例３） 実施例１と同様な方法によって調製した全超微粒子クロ
ロホルム分散系を得た。この濃度は乾燥重量法によりｏ
、ｏｓｗｔ％であった。この液に実施例１と同様の装置
を用いて４００ｒ＋ｍの可視光を照射した。光源の出力
は４５０Ｗ、照射光の照射断面は８．００ｃｍ”、照射
エネルギー密度は５６゜３Ｗ／ｃｍ”、照射時間は４時
間、照射量は３６，０Ｗ−ｈｒ／ｃｍ２であった。照射
後、凝集粒子の微小部分を採取し、濾過後透過電子顕微
鏡により集合状態を観察した。４時間の照射で全超微粒
子は凝集し、更に融合し、沈澱した。沈澱と液とを分離
することにより容易に金微粒子を未確認変性物を含む分
離液を製造することができた。

（実施例４） 実施例１と同様にしてスズ超微粒子アセトン分散系にお
いて可視光の照射を行い、凝集、沈澱を分離し、分離液
とスズ微粒子とを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用される光照射装置である。 第２図は実施例１において原料の分散液中にある金の超
微粒子の粒子構造を示す透過電子顕微鏡写真である。 第３図は実施例１において３０時時間区得られた金の凝
集粒子の粒子構造を示す透過電子顕微鏡写真である。 第４図は実施例２において１６時間目に得られた金の凝
集・融合粒子の粒子構造を示す透過電子顕微鏡写真であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属超微粒子を溶媒中に分散した金属超微粒子分散
   液に照射エネルギー密度１０〜５００Ｗ／ｃｍ＾２で波
   長４００〜８００ｎｍの可視光を照射し、金属超微粒子
   を凝集させて、金属微粒子と分離液とを分離することを
   特徴とする、金属超微粒子分散液からの分離液及び金属
   微粒子の製造方法。 ２）金属超微粒子と溶媒中に分散した金属超微粒子分散
   液に照射エネルギー密度１０〜５００Ｗ／ｃｍ＾２で波
   長４００〜８００ｎｍの可視光を照射した後又は同時に
   、波長２００〜４００ｎｍの紫外光を照射し、金属超微
   粒子を凝集させて金属微粒子と分離液とを分離すること
   を特徴とする、金属超微粒子分散液からの分離液及び金
   属微粒子の製造方法。