JPWO2014041706A1 - ニッケル微粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
結晶子径 D=K・λ/(β・cosθ) ・・・Scherrerの式
ここで、KはScherrer定数であり、K=0.9とする。λは使用したX線管球の波長、βは半値幅、θは回折角を用いて算出する。
特許文献1には、レーザ回折散乱式粒度分布測定による平均粒子径(D50値)の1.5倍以上の粒子径を持つ粒子個数が全粒子個数の20%以下であり、該平均粒子径(D50値)の0.5倍以下の粒子径を持つ粒子個数が全粒子個数の5%以下であり、且つニッケル粒子内の平均結晶子径が400Å以上であるニッケル粉について記載されている。そのニッケル粉は、湿式法または乾式法で製造されたニッケル粉とアルカリ土類金属化合物の微粉末とを混合した後、またはニッケル粉の各粒子表面にアルカリ土類金属化合物を被覆させた後、不活性ガス又は微還元性ガス雰囲気中で、アルカリ土類金属化合物の溶融温度未満の温度で熱処理して得られたものであることや、SEM観察による平均粒子径が0.05〜1μmであることが好ましいことが記載されている。
特許文献2には、熱プラズマによってニッケルを蒸発させ、凝縮させて微粉化することによって得られたニッケル微粉であって、走査電子顕微鏡観察から求めた個数平均粒径が0.05〜0.2μmであり、硫黄含有量が0.1〜0.5質量%であり、かつ、0.6μm以上の粗大粒子のニッケル微粉中に含まれる割合が個数基準で50ppm以下であるニッケル微粉について記載されている。また、そのニッケル微粉は、X線回折分析によって求められる結晶子径が、上記個数平均粒径に対して66%以上であることが好ましいことが記載されている。
特許文献3には、ポリオール溶媒に、還元剤、分散剤、及びニッケル塩を添加して混合溶液を製造し、この混合溶液を撹拌して昇温した後、反応温度及び時間を調整して還元反応によって得られるニッケルナノ粒子について記載されている。また、粒度が均一であり、分散性に優れたニッケル微粒子が得られることが記載されている
また、本願発明は、上記ニッケル化合物流体として、下記のものを用いることによって、上記の比率(d/D)が0.30以上であるニッケル微粒子を得るものとして実施することができる。上記ニッケル化合物流体としては、上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1以下を示し、かつ、上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.0を超えるものである。
また、本願発明は、上記ニッケル化合物流体として、下記のものを用いることによって、上記結晶子径(d)が30nm以上であるニッケル微粒子を得るものとして実施することができる。上記ニッケル化合物流体としては、上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1以下を示し、かつ、上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.0を超えるものである。
また、本願発明は、上記ニッケル化合物流体として、下記のものを用いることによって、上記結晶子径(d)が30nm以上であるニッケル微粒子を得るものとして実施することができる。上記ニッケル化合物流体としては、上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1を超えて4.4以下を示し、かつ、上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.1を超えるものである。
また、本願発明は、上記ニッケル化合物流体として、下記のものを用いることによって、上記の比率(d/D)が0.30以上であるニッケル微粒子を得るものとして実施することができる。上記ニッケル化合物流体としては、上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1を超えて4.4以下を示し、かつ、上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.2を超えるものである。
また、本願発明は、上記ニッケル化合物流体は、上記ポリオールを含み、上記ポリオールが、エチレングリコールとポリエチレングリコールとであり、上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.24では、上記ニッケル化合物流体中の上記ポリオールの濃度を高くすることで上記の比率(d/D)が大きくなるよう制御するものであり、上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.00では、上記ニッケル化合物流体中の上記ポリオールの濃度を高くすることで上記の比率(d/D)が小さくなるよう制御するものとして実施することができる。
また、本願発明は、上記ニッケル化合物流体が、上記薄膜流体を形成しながら上記少なくとも2つの処理用面間を通過し、上記ニッケル化合物流体が流される流路とは独立した別途の導入路を備えており、上記少なくとも2つの処理用面の少なくとも何れか一方に上記別途の導入路に通じる開口部を少なくとも一つ備え、上記還元剤流体を、上記開口部から上記少なくとも2つの処理用面間に導入して、上記ニッケル化合物流体と上記還元剤流体とを、上記薄膜流体中で混合するものとして実施することができる。
また、本願発明は、ニッケル化合物流体中のpHとニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比とを制御するという簡単な処理条件の変更によって、ニッケル微粒子の粒子径に対する結晶子径の比率を制御することができるため、これまで以上に低コスト、低エネルギーで目的に応じたニッケル微粒子を作り分けることができ、安価かつ安定的にニッケル微粒子を提供することができる。
さらに、本願発明は、所望する粒子径のニッケル微粒子に目的とする物性を付与させることができる。
本願発明に係る還元剤流体は、還元剤を溶媒に溶解または分子分散(以下、単に、溶解とする。)したものである。
また、ニッケル化合物流体と、還元剤流体との少なくとも何れか一方の流体には、ポリオールが含まれる。
また、ヒドラジンやヒドラジン一水和物など、還元作用において一定のpH領域の確保を必要とする還元剤を用いる場合には、還元剤と共にpH調整物質を併用してもよい。pH調整物質の一例としては、塩酸や硫酸、硝酸や王水、トリクロロ酢酸やトリフルオロ酢酸、リン酸やクエン酸、アスコルビン酸などの無機または有機の酸のような酸性物質や、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの水酸化アルカリや、トリエチルアミンやジメチルアミノエタノールなどのアミン類などの塩基性物質、上記の酸性物質や塩基性物質の塩などが挙げられる。pH調整物質は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本願発明においては、上述の還元剤とポリオールとを併用してニッケルイオンを還元するポリオール還元法を用いてニッケル微粒子を得るものである。
本願発明においては、ニッケル化合物流体に硫酸イオンを含み、その濃度を変化させることによって、ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比を変化させることができる。また、同時にニッケル化合物流体のpHを変化させることができるが、ニッケル化合物流体のpHについては、上述のpH調整物質を用いて別途調整することもできる。そして、ニッケル化合物流体と還元剤流体とを後述するような方法で混合する際に、ニッケル化合物流体のpHとニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比とを制御することによって、得られるニッケル微粒子の粒子径(D)に対する結晶子径(d)の比率(d/D)を制御することができる。本願の出願人は、硫酸イオンが、ニッケル微粒子の粒子の成長を制御して、結晶子の成長を助長する作用を有し、その結果、ニッケル化合物流体のpHとニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比とを制御することによって、得られるニッケル微粒子の粒子径(D)に対する結晶子径(d)の比率(d/D)を制御できたものと考えている。ここで、ニッケル化合物流体中のニッケルとは、ニッケルイオンやニッケルの錯イオンなどの状態を問わずにニッケル化合物流体中に含まれる全てのニッケルを言う。
ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比は、ニッケル微粒子の粒子径に対する結晶子径の比率を良好に制御するために、1.00を超えていることが望ましい。その点において、ニッケルイオンと硫酸イオンとを等しく含む硫酸ニッケルまたはその水和物をニッケル化合物として用いることが好適である。ニッケル化合物を溶解する際に用いる溶媒によっては、ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比を高めるために硫酸化合物を添加しすぎると、ニッケル化合物流体中のニッケルイオンと硫酸イオンとが作用して、例えば硫酸ニッケルなどの析出物が生じる。ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比と溶媒のニッケル化合物並びに硫酸化合物に対する溶解度とのバランスが大切である。
本発明において、ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが酸性であり、ニッケル微粒子の粒子径に対する結晶子径の比率を良好に制御するために、ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHは4.4以下が望ましく、4.1以下がより望ましい。なお、この制御を行なう流体の調製や混合等の操作は、室温にて行なうものであってもよいが、室温以外の環境での操作であっても、室温条件下でのpHが上記のものとなる条件が満たされておればよい。
本発明において、還元剤流体のpHは、特に限定されない。還元剤の種類や濃度などによって適宜選択すればよい。
また、還元剤流体に、上記硫酸化合物を添加しても良い。
また、ニッケル化合物流体と還元剤流体とを後述するような方法で混合する際に、ニッケル化合物流体として、ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1以下を示し、かつ、ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.0を超えるものを用いることが望ましい。比率(d/D)が0.30以上、好ましくは0.35以上、より好ましくは0.40以上で、結晶子径(d)が30nm以上、好ましくは35nm以上、より好ましくは40nm以上のニッケル微粒子を得る上で、好適である。
さらに、ニッケル化合物流体と還元剤流体とを後述するような方法で混合する際に、結晶子径(d)が30nm以上のニッケル微粒子を得る上では、ニッケル化合物流体として、ニッケル化合物流体のpHが4.1を超えて4.4以下を示し、かつ、ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.1を超えるものを用いることが望ましく、比率(d/D)が0.30以上のニッケル微粒子を得る上では、ニッケル化合物流体として、ニッケル化合物流体のpHが4.1を超えて4.4以下を示し、かつ、ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.2を超えるものを用いることが望ましい。なお、この制御を行なう流体の調製や混合等の操作は、室温にて行なうものであってもよいが、室温以外の環境での操作であっても、室温条件下でのpHが上記のものとなる条件が満たされておればよい。
比率(d/D)が0.30以上のニッケル微粒子や結晶子径が30nm以上のニッケル微粒子は、熱処理後の収縮を抑制することができることから、特に、セラミックコンデンサ用途に適している。
本願発明においては、目的や必要に応じて各種分散剤や界面活性剤を用いる事ができる。特に限定されないが、界面活性剤及び分散剤としては一般的に用いられる様々な市販品や、製品または新規に合成したものなどを使用できる。特に限定されないが、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤や、各種ポリマーなどの分散剤などを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどをポリオールとして用いた場合には、ポリオールが分散剤としても作用する。
ニッケル化合物流体と還元剤流体とを後述するような方法で混合する際に、ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比と、ニッケル化合物流体と還元剤流体との少なくとも何れか一方に含まれ、分散剤としても作用するポリオールの濃度とを制御することによっても、得られるニッケル微粒子の粒子径(D)に対する結晶子径(d)の比率(d/D)を制御することができる。
その際、分散剤としても作用するポリオールは、ニッケル化合物流体に含まれることが望ましく、ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.24では、ニッケル化合物流体中の分散剤としても作用するポリオールの濃度を高くすることで上記の比率(d/D)が高くなるよう制御し、ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.00では、ニッケル化合物流体中の分散剤としても作用するポリオールの濃度を高くすることで上記の比率(d/D)が小さくなるよう制御することが望ましい。
この鏡面研磨の面粗度は、特に限定されないが、好ましくはRa0.01〜1.0μm、より好ましくはRa0.03〜0.3μmとする。
このように、3次元的に変位可能に保持するフローティング機構によって、第2処理用部20を保持することが望ましい。
P=P1×(K−k)+Ps
なお、図示は省略するが、近接用調整面24を離反用調整面23よりも広い面積を持ったものとして実施することも可能である。
レイノルズ数Re=慣性力/粘性力=ρVL/μ=VL/ν
ここで、ν=μ/ρは動粘度、Vは代表速度、Lは代表長さ、ρは密度、μは粘度を示す。
そして、流体の流れは、臨界レイノルズ数を境界とし、臨界レイノルズ数以下では層流、臨界レイノルズ数以上では乱流となる。
上記流体処理装置の両処理用面1,2間は微小間隔に調整されるため、両処理用面1,2間に保有される流体の量は極めて少ない。そのため、代表長さLが非常に小さくなり、両処理用面1,2間を通過する薄膜流体の遠心力は小さく、薄膜流体中は粘性力の影響が大きくなる。従って、上記のレイノルズ数は小さくなり、薄膜流体は層流となる。
遠心力は、回転運動における慣性力の一種であり、中心から外側に向かう力である。遠心力は、以下の式で表される。
遠心力F=ma=mv2/R
ここで、aは加速度、mは質量、vは速度、Rは半径を示す。
上述の通り、両処理用面1,2間に保有される流体の量は少ないため、流体の質量に対する速度の割合が非常に大きくなり、その質量は無視できるようになる。従って、両処理用面1,2間にできる薄膜流体中においては重力の影響を無視できる。そのため、本来微粒子として析出させることが難しい比重差のある2種以上の金属元素を含む合金や複合金属化合物などの微粒子においても、両処理用面1,2間にできる薄膜流体中で析出させることができる。
この凹部13の先端と第1処理用面1の外周面との間には、凹部13のない平坦面16が設けられている。
円環形状の開口部d20を処理用面2の中央の開口を取り巻く同心円状に設けた場合、処理用面1,2間に導入する第2流体を同一条件で導入することができるため、より均一な拡散・反応・析出等の流体処理を行うことができる。微粒子を量産する場合には、開口部を円環形状とすることが好ましい。
さらに、第1、第2流体等の被処理流動体の温度を制御したり、第1流体と第2流体等との温度差(即ち、供給する各被処理流動体の温度差)を制御することもできる。供給する各被処理流動体の温度や温度差を制御するために、各被処理流動体の温度(処理装置、より詳しくは、処理用面1,2間に導入される直前の温度)を測定し、処理用面1,2間に導入される各被処理流動体の加熱又は冷却を行う機構を付加して実施することも可能である。
本発明において、ニッケル化合物流体と還元剤流体とを混合する際の温度は、特に限定されない。ニッケル化合物の種類や還元剤の種類、流体のpHなどによって適切な温度で実施することが可能である。
図1に示される流体処理装置を用いて、ニッケル化合物流体と還元剤流体とを、対向して配設された、接近・離反可能な処理用面をもつ、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1,2間に形成される薄膜流体中で混合し、薄膜流体中でニッケル微粒子を析出させる。
具体的には、中央から第1流体としてニッケル化合物流体を供給圧力=0.50MPaGで送液する。第1流体は図1の処理用部10の処理用面1と処理用部20の処理用面2との間の密封された空間(処理用面間)に、送り込まれる。処理用部10の回転数は3600 rpmである。第1流体は処理用面1,2間において強制された薄膜流体を形成し、処理用部10,20の外周より吐出される。第2流体として還元剤流体を処理用面1,2間に形成された薄膜流体に直接導入する。微小間隔に調製された処理用面1,2間においてニッケル化合物流体と還元剤流体とを混合させ、ニッケル微粒子を析出させる。ニッケル微粒子を含むスラリー(ニッケル微粒子分散液)が、処理用面1,2間より吐出される。
処理用面1,2間より吐出されたニッケル微粒子分散液を磁石の上に置き、ニッケル微粒子を沈降させ、上澄み液を除去した後に、純水にて洗浄する作業を3回行い、得られたウェットケーキを25℃で大気圧にて乾燥し、ニッケル微粒子の乾燥粉体を作製した。
(pH測定)
pH測定には、HORIBA製の型番D−51のpHメーターを用いた。各被処理流動体を流体処理装置に導入する前に、その被処理流動体のpHを室温にて測定した。
(走査型電子顕微鏡観察)
走査型電子顕微鏡(SEM)観察には、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM):日本電子製のJSM−7500Fを使用した。観察条件としては、観察倍率を1万倍以上とし、粒子径については、SEM観察にて確認されたニッケル微粒子100個の一次粒子径の平均値を採用した。
(X線回折測定)
X線回折(XRD)測定には、粉末X線回折測定装置 X‘Pert PRO MPD(XRD スペクトリス PANalytical事業部製)を使用した。測定条件は,Cu対陰極,管電圧45kV,管電流40mA,0.016step/10sec、測定範囲は10〜100[°2Theta](Cu)である。得られたニッケル微粒子の結晶子径をXRD測定より算出した。シリコン多結晶盤は、47.3℃に確認されるピークを使用し、得られたニッケル回折パターンの44.5°付近のピークにScherrerの式を当てはめた。
(ICP分析:不純物元素検出)
誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP)によるニッケル微粒子の乾燥粉体中に含まれる元素の定量には、島津製作所製のICPS−8100を用いた。
ニッケル微粒子の乾燥粉体を硝酸に溶解させた溶液を測定した。実施例、比較例の全てにおいて、ニッケル元素以外の元素は全て検出範囲外であった。
表1に示す処方のニッケル化合物流体と、表2に示す処方の還元剤流体とを、図1に示す流体処理装置にて表3の処理条件にて混合し、ニッケル微粒子を析出させた。得られたニッケル微粒子の乾燥粉体を分析した。結果を表4に示す。なお、第1流体の供給圧力と処理用部10の回転数は、上述の通りである。また、処理用面1,2間より吐出されたニッケル微粒子分散液は、実施例1〜17の全てにおいて、塩基性を示した。
ニッケル化合物流体は、実施例1〜14においては、エチレングリコールとポリエチレングリコール600と純水とを混合した混合溶媒に硫酸ニッケル六水和物を溶解し、pH及び硫酸イオン濃度を変更するために、別途硫酸化合物として、硫酸、硫酸アンモニウム、硫酸カリウムを添加して調製し、実施例15〜17においては、ポリエチレングリコール600に変えてポリビニルピロリドン(k=30)を用いた以外は、実施例1〜14と同様に調製した。
また、表1から後述する表16までの表中における略記号は、NiSO4・6H2Oは硫酸ニッケル六水和物、EGはエチレングリコール、PEG600はポリエチレングリコール600、PVP(k=30)はポリビニルピロリドン(k=30)、PWは純水、HMHはヒドラジン一水和物、KOHは水酸化カリウム、H2SO4は硫酸、(NH4)2SO4は硫酸アンモニウム、K2SO4は硫酸カリウム、HNO3は硝酸、KNO3は硝酸カリウム、CH3COOHは酢酸、CH3COOKは酢酸カリウム、SO4 2−は硫酸イオン、CH3COO−3は酢酸イオンである。
実施例1〜17の第1流体のpHは4.1以下である。第1流体のpHが4.1以下の場合は、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)が1.0を超えるように制御することによって、比率(d/D)が0.30以上であり、結晶子径(d)が30nm以上のニッケル微粒子を製造することができることを確認した。比率(d/D)が0.30以上のニッケル微粒子や結晶子径が30nm以上のニッケル微粒子は、熱処理後の収縮を抑制できることから、セラミックコンデンサ用途に適したニッケル微粒子を製造できることを確認できた。
また、実施例1〜14で用いたポリエチレングリコール600をポリビニルピロリドン(k=30)に変更して実施した実施例15〜18においても、実施例1〜14と同様の結果が得られた。
また、実施例1〜14において、第1流体のpHが同じ場合は、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)を高くすることで、比率(d/D)を大きくすることが可能であり、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)を低くすることで、 比率(d/D)を小さくすることが可能であることを確認した。
ニッケル化合物流体の処方を表5とし、処理条件を表6とした以外は、実施例1〜17の場合と同様に実施して、ニッケル微粒子の乾燥粉体を得た。結果を表7に示す。また、実施例15〜23の全てにおいて、処理用面1,2間より吐出されたニッケル微粒子分散液は、塩基性を示した。
実施例18〜23の第1流体のpHは4.1を超えて4.7以下である。第1流体のpHが4.1を超えて4.4以下の場合は、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)が1.2を超えるように制御することによって、比率(d/D)が0.30以上のニッケル微粒子を製造することができることを確認した。また、第1流体のpHが4.1を超えて4.4以下の場合は、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)が1.1を超えるように制御することによって、結晶子径(d)が30nm以上のニッケル微粒子を製造することができることを確認した。
また、実施例18〜23において、第1流体のpHが同じ場合は、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)を高くすることで、 比率(d/D)を大きくすることが可能であり、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)を低くすることで、 比率(d/D)を小さくすることが可能であることを確認した。
ニッケル化合物流体の処方を表8とし、処理条件を表9とした以外は、実施例1〜17の場合と同様に実施して、ニッケル微粒子の乾燥粉体を得た。結果を表10に示す。また、比較例1〜7の全てにおいて、処理用面1,2間より吐出されたニッケル微粒子分散液は、塩基性を示した。
ニッケル化合物流体は、エチレングリコールとポリエチレングリコール600と純水とを混合した混合溶媒に硫酸ニッケル六水和物を溶解し、pHのみを変更するために、別途硝酸及び/または硝酸カリウムを添加して調製した。
第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)を1.00と一定とし、第1流体のpHを変化させただけでは、比率(d/D)を制御することができないことを確認した。
ニッケル化合物流体の処方を表11とし、処理条件を表12とした以外は、実施例1〜17の場合と同様に実施して、ニッケル微粒子の乾燥粉体を得た。結果を表13に示す。また、比較例8〜12の全てにおいて、処理用面1,2間より吐出されたニッケル微粒子分散液は、塩基性を示した。
ニッケル化合物流体は、エチレングリコールとポリエチレングリコール600と純水とを混合した混合溶媒に硫酸ニッケル六水和物を溶解し、pHのみを変更するために、別途酢酸及び/または酢酸カリウムを添加して調製した。
第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)を1.00と一定とし、第1流体のpHを変化させただけでは、比率(d/D)を制御することができないことを確認した。
表14に示す処方のニッケル化合物流体と、表15に示す処方の還元剤流体とを、図1に示す流体処理装置にて表16の処理条件にて混合し、ニッケル微粒子を析出させた。得られたニッケル微粒子の乾燥粉体を分析した。結果を表17に示す。なお、第1流体の供給圧力と処理用部10の回転数は、上述の通りである。また、実施例24〜31の全てにおいて、処理用面1,2間より吐出されたニッケル微粒子分散液は、塩基性を示した。
ニッケル化合物流体は、エチレングリコールとポリエチレングリコール600と純水とを混合した混合溶媒に硫酸ニッケル六水和物を溶解し、実施例24〜28においては別途硫酸を同量添加し、実施例29〜31においては硫酸を添加せずに調製した。実施例24〜28と実施例29〜31のそれぞれにおいて、ニッケル化合物流体中のポリエチレングリコール600の濃度を変化させた。
また、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)が1.00である、実施例29〜31においては、ポリエチレングリコール600の濃度を高くすることによって、ニッケル微粒子の結晶子径(d)とその粒子径(D)は小さくなる傾向を示した。よって、ポリエチレングリコール600の濃度を高くすることによって、比率(d/D)が小さくなる傾向を示すことを確認した。また、実施例29〜30においては、結晶子径(d)は30nm以上のニッケル微粒子が得られたが、その比率(d/D)は0.30を大きく下回った。
よって、第1流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比(SO4 2−/Ni)が1.00を超えたところでは、ポリエチレングリコール600の濃度を高くすることによって、比率(d/D)を大きくさせる可能性が示された。
2 第2処理用面
10 第1処理用部
11 第1ホルダ
20 第2処理用部
21 第2ホルダ
d1 第1導入部
d2 第2導入部
d20 開口部
Claims (12)
- 少なくとも2種類の被処理流動体を用いるものであり、
そのうちで少なくとも1種類の被処理流動体は、ニッケル化合物を溶媒に溶解させたニッケル化合物流体であり、
上記ニッケル化合物流体には、硫酸イオンを含むものであり、
上記以外の被処理流動体で少なくとも1種類の被処理流動体は、還元剤を溶媒に溶解した還元剤流体であり、
上記ニッケル化合物流体と、上記還元剤流体との、少なくともいずれか一方の被処理流動体には、ポリオールを含むものであり、
上記の被処理流動体を、対向して配設された、接近・離反可能な、少なくとも一方が他方に対して相対的に回転する少なくとも2つの処理用面の間にできる薄膜流体中で混合し、ニッケル微粒子を析出させるものであり、
上記少なくとも2つの処理用面間に導入される上記ニッケル化合物流体のpHと上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比とを制御することによって、上記ニッケル微粒子の粒子径(D)に対する上記ニッケル微粒子の結晶子径(d)の比率(d/D)を制御するものであることを特徴とする、ニッケル微粒子の製造方法。 - 上記少なくとも2つの処理用面間に導入される上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが、酸性条件下で一定となるとの条件を維持しつつ、
上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が高くなるようにすることで上記の比率(d/D)が大きくなるよう制御するものであり、
上記少なくとも2つの処理用面間に導入される上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが、酸性条件下で一定となるとの条件を維持しつつ、
上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が低くなるようにすることで上記の比率(d/D)が小さくなるよう制御するものであることを特徴とする、請求項1に記載のニッケル微粒子の製造方法。 - 上記ニッケル化合物流体として、下記のものを用いることによって、上記の比率(d/D)が0.30以上であるニッケル微粒子を得ることを特徴とする、請求項1または2に記載のニッケル微粒子の製造方法。
上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1以下を示し、
かつ、
上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.0を超えるものである。 - 上記ニッケル化合物流体として、下記のものを用いることによって、上記結晶子径(d)が30nm以上であるニッケル微粒子を得ることを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載のニッケル微粒子の製造方法。
上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1以下を示し、
かつ、
上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.0を超えるものである。 - 上記ニッケル化合物流体として、下記のものを用いることによって、上記結晶子径(d)が30nm以上であるニッケル微粒子を得ることを特徴とする、請求項1または2に記載のニッケル微粒子の製造方法。
上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1を超えて4.4以下を示し、
かつ、
上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.1を超えるものである。 - 上記ニッケル化合物流体として、下記のものを用いることによって、上記の比率(d/D)が0.30以上であるニッケル微粒子を得ることを特徴とする、請求項1、2、5の何れかに記載のニッケル微粒子の製造方法。
上記ニッケル化合物流体の室温条件下でのpHが4.1を超えて4.4以下を示し、
かつ、
上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.2を超えるものである。 - 上記ポリオールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ポリプロピレングリコールから選ばれる少なくとも何れか1種であることを特徴とする、請求項1〜6の何れかに記載のニッケル微粒子の製造方法。
- 少なくとも2種類の被処理流動体を用いるものであり、
そのうちで少なくとも1種類の被処理流動体は、ニッケル化合物を溶媒に溶解させたニッケル化合物流体であり、
上記ニッケル化合物流体には、硫酸イオンを含むものであり、
上記以外の被処理流動体で少なくとも1種類の被処理流動体は、還元剤を溶媒に溶解した還元剤流体であり、
上記ニッケル化合物流体と、上記還元剤流体との、少なくともいずれか一方の被処理流動体には、ポリオールを含むものであり、
上記の被処理流動体を、対向して配設された、接近・離反可能な、少なくとも一方が他方に対して相対的に回転する少なくとも2つの処理用面の間に出来る薄膜流体中で混合し、ニッケル微粒子を析出させるものであり、
上記少なくとも2つの処理用面間に導入される、上記ニッケル化合物流体と上記還元剤流体との、少なくともいずれか一方の被処理流動体中のポリオールの濃度と上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比とを制御することによって、上記ニッケル微粒子の粒子径(D)に対する上記ニッケル微粒子の結晶子径(d)の比率(d/D)を制御することを特徴とする、ニッケル微粒子の製造方法。 - 上記ニッケル化合物流体は、上記ポリオールを含み、
上記ポリオールが、エチレングリコールとポリエチレングリコールとであり、
上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.24では、上記ニッケル化合物流体中の上記ポリオールの濃度を高くすることで上記の比率(d/D)が大きくなるよう制御するものであり、
上記ニッケル化合物流体中のニッケルに対する硫酸イオンのモル比が1.00では、上記ニッケル化合物流体中の上記ポリオールの濃度を高くすることで上記の比率(d/D)が小さくなるよう制御することを特徴とする、請求項8に記載のニッケル微粒子の製造方法。 - 上記ニッケル化合物が、硫酸ニッケルの水和物であることを特徴とする、請求項1〜9の何れかに記載のニッケル微粒子の製造方法。
- 上記少なくとも2つの処理用面として、第1処理用面と第2処理用面とを備え、
第1処理用面と第2処理用面との間に上記被処理流動体を導入し、
この被処理流動体の圧力により第1処理用面から第2処理用面を離反させる方向に移動させる力を発生させ、この力によって、第1処理用面から第2処理用面との間が微小な間隔に保たれ、この微小間隔に保たれた第1処理用面と第2処理用面との間を通過する上記被処理流動体が上記薄膜流体を形成することを特徴とする、請求項1〜10の何れかに記載のニッケル微粒子の製造方法。 - 上記ニッケル化合物流体が、上記薄膜流体を形成しながら上記少なくとも2つの処理用面間を通過し、
上記ニッケル化合物流体が流される流路とは独立した別途の導入路を備えており、
上記少なくとも2つの処理用面の少なくとも何れか一方に上記別途の導入路に通じる開口部を少なくとも一つ備え、
上記還元剤流体を、上記開口部から上記少なくとも2つの処理用面間に導入して、上記ニッケル化合物流体と上記還元剤流体とを、上記薄膜流体中で混合することを特徴とする、請求項1〜11の何れかに記載のニッケル微粒子の製造方法。
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