WO2013128592A1 - 微粒子の製造方法 - Google Patents

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榎村眞一
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    • B01J2219/00103Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing fine particles.
  • Metals, oxides, biological ingestions such as pharmaceuticals, foods, and cosmetics, and fine particles such as pigments are required in a wide range of industries.
  • a method for producing fine particles it is common to produce a reaction such as a poor solvent method, crystallization, oxidation or reduction using a batch method using a reaction vessel such as a flask, beaker or tank.
  • a reaction vessel such as a flask, beaker or tank.
  • the concentration and temperature in the reaction vessel are likely to be non-uniform, and nucleation and subsequent nucleation are likely to be non-uniform as well, resulting in a broad particle size distribution of the resulting fine particles. Therefore, as in Patent Document 1, a method of making the size of particles to be precipitated uniform by adding a substance called a seed crystal that can be a nucleus of particles into the reaction vessel is often used.
  • the method using seed crystals increases the number of steps and is likely to be costly.Naturally, the diameter of the resulting fine particles depends on the quality of the seed crystals that can form nuclei. And resources are required. Further, a method for producing microparticles using a microreactor as described in Patent Document 2 is also provided. When a general microreactor is used for producing microparticles, a flow path using the produced microparticles is provided. There are many problems such as blockage and inability to scale up. Therefore, there has been a demand for a method for producing homogeneous and uniform fine particles stably, with low energy and at low cost.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing fine particles.
  • the invention according to claim 1 of the present application is the method for producing fine particles, wherein (I) at least two treatments arranged opposite to each other and capable of approaching / separating at least one rotating relative to the other.
  • a method for producing fine particles comprising the above-mentioned at least two steps of a second step of obtaining seed fine particles by growing seed fine particles.
  • the seed fine particles include the nuclei of fine particles generated in the thin film fluid formed between the at least two processing surfaces and the thin film fluid in which the nuclei of the generated fine particles are formed between the processing surfaces.
  • examples include various particles that are deposited in the thin film fluid, such as growing fine particles grown to a certain size.
  • the growth of seed fine particles does not include fine particles whose particle diameter is simply increased by aggregation of the fine particles.
  • the invention according to claim 2 of the present application provides the method for producing fine particles according to claim 1, wherein the target fine particles are crystalline fine particles, and the seed fine particles are crystalline fine particles. .
  • the invention according to claim 3 of the present application provides the method for producing fine particles according to claim 1, wherein the target fine particles are crystalline fine particles, and the seed fine particles are crystal nuclei.
  • a raw material fluid in which at least one kind of deposition substance is dissolved or molecularly dispersed in a solvent is mixed with a deposition fluid for depositing the deposition substance
  • a deposition fluid for depositing the deposition substance In the method for producing fine particles for precipitating a substance, (I) at least 2 in which the raw material fluid and the precipitation fluid are disposed so as to face each other and are capable of approaching and separating, and at least one of which rotates relative to the other.
  • the raw material fluid is a metal fluid in which at least one kind of metal and / or metal compound is dissolved in a solvent as the material to be precipitated, and the precipitation fluid contains a reducing agent.
  • the reducing agent fluid contains at least one kind, and the target fine particles are metal fine particles.
  • the discharge liquid is introduced from the inlet into a tubular container having an inlet at one end and an outlet at the other end.
  • the invention according to claim 7 of the present application provides the method for producing fine particles according to claim 6, wherein a mixer is provided in the tubular container, and the fluid in the tubular container is mixed.
  • the surface of the seed particle is mixed by mixing the discharge liquid and a fluid containing another substance different from the deposited seed particle.
  • the invention according to claim 9 of the present application provides the method for producing fine particles according to any one of claims 1 to 8, wherein the first step and the second step are continuously performed. .
  • the invention according to claim 10 of the present application provides the method for producing fine particles according to claim 6 or 7, wherein the tubular container is provided with a temperature adjusting mechanism to control the temperature of the fluid in the tubular container. To do.
  • the invention according to claim 11 of the present application is characterized by controlling the residence time of the fluid in the tubular container in the tubular container by adjusting the length and / or the diameter of the tubular container.
  • the method for producing fine particles according to any one of claims 6, 7, and 10 is provided.
  • a fluid pressure applying mechanism that applies pressure to the fluid to be processed, and a first processing section that includes a first processing surface among the at least two processing surfaces. And a second driving part having a second processing surface among the at least two processing surfaces, and a rotation drive mechanism for relatively rotating these processing parts,
  • the working surface constitutes a part of a sealed flow path through which the fluid to be treated to which the pressure is applied flows, and at least of the first processing portion and the second processing portion.
  • the second processing portion includes a pressure receiving surface, and at least a part of the pressure receiving surface is constituted by the second processing surface, and the fluid pressure applying mechanism is configured to be treated by the fluid pressure applying surface.
  • a force to be moved is generated and arranged between the first processing surface and the second processing surface, which are arranged opposite to each other and at least one of which is relatively rotated with respect to the other.
  • the fluid to be treated to which pressure is applied is passed, so that the fluid to be treated forms the thin film fluid, seed fine particles are precipitated in the thin film fluid, and a discharge liquid containing the precipitated seed fine particles.
  • Can be carried out as a method for producing fine particles which includes a first step of discharging the first fine particles and a second step of growing the precipitated seed fine particles to obtain target fine particles in the discharge liquid.
  • At least any one of the fluids to be processed passes between the processing surfaces while forming the thin film fluid
  • At least one of the first processing surface and the second processing surface communicates with the introduction path, and is provided with a separate introduction path that is independent from the flow path through which at least one of the fluids flows.
  • At least one opening is provided, and at least one fluid different from the at least one fluid is introduced between the opening and the processing surface, and the fluid to be treated is introduced into the thin film fluid.
  • a first step of depositing seed fine particles in the thin film fluid and discharging the discharge liquid containing the precipitated seed fine particles, and growing the precipitated seed fine particles in the discharge liquid for the purpose Fine particles It can be implemented as a method for producing microparticles comprising a second step that.
  • the present invention provides a method capable of obtaining target fine particles by depositing uniform and homogeneous seed fine particles, which has been difficult with conventional manufacturing methods, and growing the precipitated seed fine particles. It was made. More desirably, it is possible to obtain uniform and homogeneous fine particles by changing the processing conditions, and it is possible to more easily and continuously produce fine particles having a controlled particle size. Furthermore, since it is possible to control the particle size of the resulting fine particles, it is possible to produce fine particles with different particle sizes according to the purpose at a lower cost and lower energy than ever before, and at low cost and stably. Fine particles can be provided.
  • the processing flow rate is reduced, in other words, the target fine particles are uniform and homogeneous without reducing the production amount per unit time.
  • Fine particles can be produced continuously. This has the advantage that the device can be designed to be relatively small during scale-up. Further, according to the present invention, since a substance different from the precipitated seed fine particles can be deposited on the surface of the seed fine particles, it is possible to easily realize a wide range of functions to the produced fine particles.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fluid processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • A is a schematic plan view of a first processing surface of the fluid processing apparatus shown in FIG. 1, and (B) is an enlarged view of a main part of the processing surface of the apparatus.
  • A) is sectional drawing of the 2nd introducing
  • B) is the principal part enlarged view of the processing surface for demonstrating the 2nd introducing
  • 2 is an SEM photograph of nickel fine particles produced in Example 1.
  • 4 is a SEM photograph of nickel fine particles produced in Example 2.
  • 4 is an SEM photograph of nickel fine particles produced in Comparative Example 2.
  • the raw material fluid in the present invention is a material to be deposited which is dissolved or molecularly dispersed (hereinafter simply referred to as “dissolved”) in a solvent described later.
  • the substance to be deposited in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include organic substances, inorganic substances, and organic-inorganic composites. Examples thereof include simple elements of metal elements and nonmetallic elements, and compounds thereof. Examples of the compound include salts, oxides, hydroxides, hydroxide oxides, nitrides, carbides, complexes, organic compounds, hydrates and organic solvates thereof. These may be a single substance to be deposited or a mixture in which two or more kinds are mixed.
  • the said depositing substance may be the same or different in the state of the depositing substance used as a starting material, and the depositing substance precipitated by mixing with the precipitation fluid mentioned later.
  • the material to be deposited used as the starting material may be a metal compound, and the material to be deposited by mixing with the deposition fluid described later may be a simple substance of the metal constituting the metal compound.
  • the material to be deposited may be a single metal, and the material to be deposited by mixing with a deposition fluid described later may be the same simple metal.
  • the deposition material used as the starting material is a mixture of one or more kinds of metal compounds, and the deposition material deposited by mixing with the deposition fluid described later is the deposition material used as the starting material.
  • the substance obtained by reacting the single or plural kinds of metal compounds with the single or plural kinds of substances for precipitating the substance to be deposited contained in the deposition fluid may be used.
  • the deposition fluid in the present invention is a mixture with the raw material fluid to deposit the substance to be deposited.
  • a solvent described later may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • a substance for precipitating the substance to be precipitated the following substance may be contained in the solvent. good.
  • acidic substances such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, aqua regia, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, phosphoric acid, citric acid, ascorbic acid, and other inorganic or organic acids, sodium hydroxide and water
  • alkali hydroxides such as potassium oxide
  • basic substances such as amines such as triethylamine and dimethylaminoethanol
  • salts or compounds of the above acidic substances and basic substances include sodium hydroxide and water.
  • a reducing agent capable of reducing the deposited substance for example, a metal and / or metal compound, preferably a metal ion, contained in a metal solution obtained by dissolving a metal and / or a metal compound in a solvent.
  • the reducing agent which can be reduced is mentioned.
  • the reducing agent is not particularly limited, but hydrazine or hydrazine monohydrate, formaldehyde, sodium sulfoxylate, borohydride metal salt, aluminum hydride metal salt, triethylborohydride metal salt, glucose, citric acid, ascorbic acid, tannic acid, dimethyl formamide, pyrogallol, tetrabutylammonium borohydride, sodium hypophosphite (NaH 2 PO 2 ⁇ H 2 O), Rongalite C (NaHSO 2 ⁇ CH 2 O ⁇ 2H 2 O), a metal compound or their Or a transition metal compound or an ion thereof (iron, titanium, etc.).
  • the reducing agents listed above include their hydrates, organic solvates, or anhydrides. These substances for depositing substances to be deposited may be used alone or in a mixture of two or more.
  • solvent Although it does not specifically limit as a solvent used for the raw material fluid and precipitation fluid in this invention, Water, such as ion-exchange water, RO water, a pure water, an ultrapure water, alcohol type organic solvents like methanol and ethanol, ethylene glycol Polypropylene (polyhydric alcohol) organic solvent such as polyethylene glycol or glycerin, ketone organic solvent such as acetone or methyl ethyl ketone, ester type such as ethyl acetate or butyl acetate Examples thereof include organic solvents, ether organic solvents such as dimethyl ether and dibutyl ether, aromatic organic solvents such as benzene, toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon organic solvents such as hexane and pentane.
  • Water such as ion-exchange water, RO water, a pure water, an ultrapure water, alcohol type organic solvents like methanol and ethanol, ethylene glycol Polypropy
  • the solvent when used as a solvent, the solvent itself has an advantage of functioning as a reducing agent, and is particularly effective in producing metal fine particles.
  • the above solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the solvent can be used alone as the precipitation fluid.
  • the raw material fluid and / or precipitation fluid in the present invention can be carried out even if it contains a solid or crystalline state such as a dispersion or slurry.
  • the metal fluid in the present invention is obtained by dissolving a metal and / or a metal compound in the above solvent, and becomes the above raw material fluid.
  • the metal in the present invention is not particularly limited. Preferable are all metals on the chemical periodic table. Examples of the metal element include Ti, Fe, W, Pt, Au, Cu, Ag, Pb, Ni, Mn, Co, Ru, V, Zn, Zr, Sn, Ta, Nb, Hf, Cr, Mo, and Re. , In, Ir, Os, Y, Tc, Pd, Rh, Sc, Ga, Al, Bi, Na, Mg, Ca, Ba, La, Ce, Nd, Ho, Eu, and the like.
  • non-metallic elements of B, Si, Ge, As, Sb, C, N, O, S, Te, Se, F, Cl, Br, I, and At can be mentioned as metal elements.
  • a single element may be sufficient and the substance which contains a nonmetallic element in the alloy which consists of a several metallic element, or a metallic element may be sufficient.
  • it can also be implemented as an alloy of a base metal and a noble metal.
  • Metal compound In addition to the simple substance of the above metals (including the non-metallic elements listed above), a metal compound which is a compound of these metals dissolved in the above solvent can be used as the metal fluid. Although it does not specifically limit as a metal compound in this invention, for example, a metal salt, an oxide, a hydroxide, a hydroxide oxide, a nitride, a carbide
  • the metal salt is not particularly limited, but metal nitrate or nitrite, sulfate or sulfite, formate or acetate, phosphate or phosphite, hypophosphite or chloride, oxy salt or Acetylacetonate salts, hydrates and organic solvates of these metal salts, and examples of organic compounds include metal alkoxides. These metal compounds may be used alone or as a mixture in which two or more kinds are mixed.
  • the reducing agent fluid in the present invention includes at least one reducing agent listed above.
  • a reducing agent fluid obtained by mixing or dissolving the above reducing agent with a solvent to form a reducing agent solution it is preferable to use a reducing agent fluid obtained by mixing or dissolving the above reducing agent with a solvent to form a reducing agent solution.
  • the reducing agent fluid becomes the deposition fluid.
  • the metal fluid and / or the reducing agent fluid in the present invention can be implemented even if it contains solid or crystalline materials such as dispersions and slurries.
  • the mixing of the raw material fluid and the deposition fluid, or the metal fluid and the reducing agent fluid is disposed so as to face each other so as to be able to approach and separate from each other, and at least one of the processing surfaces rotates with respect to the other. It is preferable to use a method that can be uniformly stirred and mixed in a thin film fluid.
  • the coating is performed by mixing using a device having the same principle as the device shown in Patent Document 3 by the applicant of the present application. It is preferable to deposit seed fine particles of a deposited substance and discharge a fluid containing the precipitated seed fine particles as a discharge liquid.
  • the present invention for example, by using an apparatus of the same principle as the apparatus disclosed in Patent Document 3 by the applicant of the present application, they are disposed so as to be able to approach and separate from each other, and at least one of the apparatuses is opposed to the other. It is preferable that seed fine particles are deposited in a thin film fluid formed between the processing surfaces rotating in a rotating manner, and a fluid containing the precipitated seed fine particles is discharged as a discharge liquid. By using an apparatus of such a principle, it is possible to produce fine particles uniformly and uniformly.
  • the fluid processing apparatus shown in FIGS. 1 to 3 is the same as the apparatus described in Patent Document 3, and between the processing surfaces in the processing unit in which at least one of which can be approached / separated rotates relative to the other.
  • a first fluid that is a first fluid to be treated among the fluids to be treated is introduced between the processing surfaces, and a flow path into which the first fluid is introduced.
  • the second fluid which is the second fluid to be treated among the fluids to be treated, is introduced between the processing surfaces from another flow path having an opening communicating between the processing surfaces. It is an apparatus that performs processing by mixing and stirring the first fluid and the second fluid between the surfaces.
  • U indicates the upper side
  • S indicates the lower side.
  • the upper, lower, front, rear, left and right only indicate a relative positional relationship, and do not specify an absolute position.
  • R indicates the direction of rotation.
  • C indicates the centrifugal force direction (radial direction).
  • This apparatus uses at least two kinds of fluids as a fluid to be treated, and at least one kind of fluid includes at least one kind of an object to be treated and is opposed to each other so as to be able to approach and separate.
  • a processing surface at least one of which rotates with respect to the other, and the above-mentioned fluids are merged between these processing surfaces to form a thin film fluid.
  • An apparatus for processing an object to be processed As described above, this apparatus can process a plurality of fluids to be processed, but can also process a single fluid to be processed.
  • This fluid processing apparatus includes first and second processing units 10 and 20 that face each other, and at least one of the processing units rotates.
  • the opposing surfaces of both processing parts 10 and 20 are processing surfaces.
  • the first processing unit 10 includes a first processing surface 1
  • the second processing unit 20 includes a second processing surface 2.
  • Both the processing surfaces 1 and 2 are connected to the flow path of the fluid to be processed and constitute a part of the flow path of the fluid to be processed.
  • the distance between the processing surfaces 1 and 2 can be changed as appropriate, but is usually adjusted to 1 mm or less, for example, a minute distance of about 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the fluid to be processed that passes between the processing surfaces 1 and 2 becomes a forced thin film fluid forced by the processing surfaces 1 and 2.
  • the apparatus When a plurality of fluids to be processed are processed using this apparatus, the apparatus is connected to the flow path of the first fluid to be processed and forms a part of the flow path of the first fluid to be processed. At the same time, a part of the flow path of the second fluid to be treated is formed separately from the first fluid to be treated. And this apparatus performs processing of fluid, such as making both flow paths merge and mixing both the to-be-processed fluids between the processing surfaces 1 and 2, and making it react.
  • “treatment” is not limited to a form in which the object to be treated reacts, but also includes a form in which only mixing and dispersion are performed without any reaction.
  • the first holder 11 that holds the first processing portion 10 the second holder 21 that holds the second processing portion 20, a contact pressure applying mechanism, a rotation drive mechanism, A first introduction part d1, a second introduction part d2, and a fluid pressure imparting mechanism p are provided.
  • the first processing portion 10 is an annular body, more specifically, a ring-shaped disk.
  • the second processing unit 20 is also a ring-shaped disk.
  • the materials of the first and second processing parts 10 and 20 are metal, carbon, ceramic, sintered metal, wear-resistant steel, sapphire, other metals subjected to hardening treatment, hard material lining, It is possible to employ a coating or plating.
  • at least a part of the first and second processing surfaces 1 and 2 facing each other is mirror-polished in the processing units 10 and 20.
  • the surface roughness of this mirror polishing is not particularly limited, but is preferably Ra 0.01 to 1.0 ⁇ m, more preferably Ra 0.03 to 0.3 ⁇ m.
  • At least one of the holders can be rotated relative to the other holder by a rotational drive mechanism (not shown) such as an electric motor.
  • Reference numeral 50 in FIG. 1 denotes a rotation shaft of the rotation drive mechanism.
  • the first holder 11 attached to the rotation shaft 50 rotates and is used for the first processing supported by the first holder 11.
  • the unit 10 rotates with respect to the second processing unit 20.
  • the second processing unit 20 may be rotated, or both may be rotated.
  • the first and second holders 11 and 21 are fixed, and the first and second processing parts 10 and 20 are rotated with respect to the first and second holders 11 and 21. May be.
  • At least one of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 can be approached / separated from at least either one, and both processing surfaces 1 and 2 can be approached / separated. .
  • the second processing unit 20 approaches and separates from the first processing unit 10, and the second processing unit 20 is disposed in the storage unit 41 provided in the second holder 21. It is housed in a hauntable manner.
  • the first processing unit 10 may approach or separate from the second processing unit 20, and both the processing units 10 and 20 may approach or separate from each other. It may be a thing.
  • the accommodating portion 41 is a concave portion that mainly accommodates a portion of the second processing portion 20 on the side opposite to the processing surface 2 side, and is a groove that has a circular shape, that is, is formed in an annular shape in plan view. .
  • the accommodating portion 41 accommodates the second processing portion 20 with a sufficient clearance that allows the second processing portion 20 to rotate.
  • the second processing unit 20 may be arranged so that only the parallel movement is possible in the axial direction, but by increasing the clearance, the second processing unit 20 is
  • the center line of the processing part 20 may be tilted and displaced so as to break the relationship parallel to the axial direction of the storage part 41. Furthermore, the center line of the second processing part 20 and the storage part 41 may be displaced.
  • the center line may be displaced so as to deviate in the radial direction. As described above, it is desirable to hold the second processing unit 20 by the floating mechanism that holds the three-dimensionally displaceably.
  • the above-described fluid to be treated is subjected to both treatment surfaces from the first introduction part d1 and the second introduction part d2 in a state where pressure is applied by a fluid pressure application mechanism p configured by various pumps, potential energy, and the like. It is introduced between 1 and 2.
  • the first introduction part d1 is a passage provided in the center of the annular second holder 21, and one end of the first introduction part d1 is formed on both processing surfaces from the inside of the annular processing parts 10, 20. It is introduced between 1 and 2.
  • the second introduction part d2 supplies the second processing fluid to be reacted with the first processing fluid to the processing surfaces 1 and 2.
  • the second introduction part d ⁇ b> 2 is a passage provided inside the second processing part 20, and one end thereof opens at the second processing surface 2.
  • the first fluid to be processed that has been pressurized by the fluid pressure imparting mechanism p is introduced from the first introduction part d1 into the space inside the processing parts 10 and 20, and the first processing surface 1 and the second processing surface 2 are supplied. It passes between the processing surfaces 2 and tries to pass outside the processing portions 10 and 20. Between these processing surfaces 1 and 2, the second fluid to be treated pressurized by the fluid pressure applying mechanism p is supplied from the second introduction part d 2, merged with the first fluid to be treated, and mixed.
  • the above-mentioned contact surface pressure applying mechanism applies a force that acts in a direction in which the first processing surface 1 and the second processing surface 2 approach each other to the processing portion.
  • the contact pressure applying mechanism is provided in the second holder 21 and biases the second processing portion 20 toward the first processing portion 10.
  • the contact surface pressure applying mechanism is a force that pushes in a direction in which the first processing surface 1 of the first processing unit 10 and the second processing surface 2 of the second processing unit 20 approach (hereinafter referred to as contact pressure). It is a mechanism for generating.
  • a thin film fluid having a minute film thickness of nm to ⁇ m is generated by the balance between the contact pressure and the force for separating the processing surfaces 1 and 2 such as fluid pressure. In other words, the distance between the processing surfaces 1 and 2 is kept at a predetermined minute distance by the balance of the forces.
  • the contact surface pressure applying mechanism is arranged between the accommodating portion 41 and the second processing portion 20.
  • a spring 43 that biases the second processing portion 20 in a direction approaching the first processing portion 10 and a biasing fluid introduction portion 44 that introduces a biasing fluid such as air or oil.
  • the contact surface pressure is applied by the spring 43 and the fluid pressure of the biasing fluid. Any one of the spring 43 and the fluid pressure of the urging fluid may be applied, and other force such as magnetic force or gravity may be used.
  • the second processing unit 20 causes the first treatment by the separation force generated by the pressure or viscosity of the fluid to be treated which is pressurized by the fluid pressure imparting mechanism p against the bias of the contact surface pressure imparting mechanism.
  • the first processing surface 1 and the second processing surface 2 are set with an accuracy of ⁇ m by the balance between the contact surface pressure and the separation force, and a minute amount between the processing surfaces 1 and 2 is set. An interval is set.
  • the separation force includes the fluid pressure and viscosity of the fluid to be processed, the centrifugal force due to the rotation of the processing part, the negative pressure when the urging fluid introduction part 44 is negatively applied, and the spring 43 is pulled.
  • the force of the spring when it is used as a spring can be mentioned.
  • This contact surface pressure imparting mechanism may be provided not in the second processing unit 20 but in the first processing unit 10 or in both.
  • the second processing unit 20 has the second processing surface 2 and the inside of the second processing surface 2 (that is, the first processing surface 1 and the second processing surface 2).
  • a separation adjusting surface 23 is provided adjacent to the second processing surface 2 and located on the entrance side of the fluid to be processed between the processing surface 2 and the processing surface 2.
  • the separation adjusting surface 23 is implemented as an inclined surface, but may be a horizontal surface.
  • the pressure of the fluid to be processed acts on the separation adjusting surface 23 to generate a force in a direction in which the second processing unit 20 is separated from the first processing unit 10. Accordingly, the pressure receiving surfaces for generating the separation force are the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23.
  • the proximity adjustment surface 24 is formed on the second processing portion 20.
  • the proximity adjustment surface 24 is a surface opposite to the separation adjustment surface 23 in the axial direction (upper surface in FIG. 1), and the pressure of the fluid to be processed acts on the second processing portion 20. A force is generated in a direction that causes the first processing unit 10 to approach the first processing unit 10.
  • the pressure of the fluid to be processed that acts on the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23, that is, the fluid pressure, is understood as a force constituting an opening force in the mechanical seal.
  • the projected area A1 of the proximity adjustment surface 24 projected on a virtual plane orthogonal to the approaching / separating direction of the processing surfaces 1 and 2, that is, the protruding and protruding direction (axial direction in FIG. 1) of the second processing unit 20 The area ratio A1 / A2 of the total area A2 of the projected areas of the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23 of the second processing unit 20 projected onto the virtual plane is called a balance ratio K. This is important for the adjustment of the opening force.
  • the opening force can be adjusted by the pressure of the fluid to be processed, that is, the fluid pressure, by changing the balance line, that is, the area A1 of the adjustment surface 24 for proximity.
  • P1 represents the pressure of the fluid to be treated, that is, the fluid pressure
  • K represents the balance ratio
  • k represents the opening force coefficient
  • Ps represents the spring and back pressure
  • the proximity adjustment surface 24 may be implemented with a larger area than the separation adjustment surface 23.
  • the fluid to be processed becomes a thin film fluid forced by the two processing surfaces 1 and 2 holding the minute gaps, and tends to move to the outside of the annular processing surfaces 1 and 2.
  • the mixed fluid to be processed does not move linearly from the inside to the outside of the two processing surfaces 1 and 2, but instead has an annular radius.
  • a combined vector of the movement vector in the direction and the movement vector in the circumferential direction acts on the fluid to be processed and moves in a substantially spiral shape from the inside to the outside.
  • the rotating shaft 50 is not limited to what was arrange
  • At least one of the first and second processing parts 10 and 20 may be cooled or heated to adjust the temperature.
  • the first and second processing parts 10 and 10 are adjusted.
  • 20 are provided with temperature control mechanisms (temperature control mechanisms) J1, J2.
  • the temperature of the introduced fluid to be treated may be adjusted by cooling or heating. These temperatures can also be used for the deposition of the treated material, and also to generate Benard convection or Marangoni convection in the fluid to be treated between the first and second processing surfaces 1 and 2. May be set.
  • a groove-like recess 13 extending from the center side of the first processing portion 10 to the outside, that is, in the radial direction is formed on the first processing surface 1 of the first processing portion 10. May be implemented.
  • the planar shape of the recess 13 is curved or spirally extending on the first processing surface 1, or is not shown, but extends straight outward, L It may be bent or curved into a letter shape or the like, continuous, intermittent, or branched.
  • the recess 13 can be implemented as one formed on the second processing surface 2, and can also be implemented as one formed on both the first and second processing surfaces 1, 2.
  • the base end of the recess 13 reaches the inner periphery of the first processing unit 10.
  • the tip of the recess 13 extends toward the outer peripheral surface of the first processing surface 1, and its depth (cross-sectional area) gradually decreases from the base end toward the tip.
  • a flat surface 16 without the recess 13 is provided between the tip of the recess 13 and the outer peripheral surface of the first processing surface 1.
  • the opening d20 of the second introduction part d2 is provided in the second processing surface 2, it is preferably provided at a position facing the flat surface 16 of the facing first processing surface 1.
  • the opening d20 is desirably provided on the downstream side (outside in this example) from the concave portion 13 of the first processing surface 1.
  • it is installed at a position facing the flat surface 16 on the outer diameter side from the point where the flow direction when introduced by the micropump effect is converted into a laminar flow direction in a spiral shape formed between the processing surfaces. It is desirable to do.
  • the distance n in the radial direction from the outermost position of the recess 13 provided in the first processing surface 1 is preferably about 0.5 mm or more.
  • the shape of the opening d20 may be circular as shown in FIGS. 2B and 3B, and although not shown, a concentric circle surrounding the central opening of the processing surface 2 that is a ring-shaped disk.
  • An annular shape may be used. Further, when the opening has an annular shape, the annular opening may be continuous or discontinuous.
  • the second introduction part d2 can have directionality.
  • the introduction direction from the opening d20 of the second processing surface 2 is inclined with respect to the second processing surface 2 at a predetermined elevation angle ( ⁇ 1).
  • the elevation angle ( ⁇ 1) is set to be more than 0 degrees and less than 90 degrees, and in the case of a reaction with a higher reaction rate, it is preferably set at 1 to 45 degrees.
  • the introduction direction from the opening d ⁇ b> 20 of the second processing surface 2 has directionality in the plane along the second processing surface 2.
  • the introduction direction of the second fluid is a component in the radial direction of the processing surface that is an outward direction away from the center and a component with respect to the rotation direction of the fluid between the rotating processing surfaces. Is forward.
  • a line segment in the radial direction passing through the opening d20 and extending outward is defined as a reference line g and has a predetermined angle ( ⁇ 2) from the reference line g to the rotation direction R. This angle ( ⁇ 2) is also preferably set to more than 0 degree and less than 90 degrees.
  • This angle ( ⁇ 2) can be changed and implemented in accordance with various conditions such as the type of fluid, reaction speed, viscosity, and rotational speed of the processing surface.
  • the second introduction part d2 may not have any directionality.
  • the number of fluids to be treated and the number of flow paths are two, but may be one, or may be three or more.
  • the second fluid is introduced between the processing surfaces 1 and 2 from the second introduction part d2, but this introduction part may be provided in the first processing part 10 or provided in both. Good. Moreover, you may prepare several introduction parts with respect to one type of to-be-processed fluid.
  • the shape, size, and number of the opening for introduction provided in each processing portion are not particularly limited, and can be appropriately changed. Further, an opening for introduction may be provided immediately before or between the first and second processing surfaces 1 and 2 or further upstream.
  • the second fluid is introduced from the first introduction part d1 and the first fluid is introduced from the second introduction part d2 contrary to the above. May be introduced.
  • the expressions “first” and “second” in each fluid have only an implication for identification that they are the nth of a plurality of fluids, and a third or higher fluid may exist.
  • processes such as precipitation / precipitation or crystallization are disposed so as to face each other so as to be able to approach / separate, and at least one of the processing surfaces 1 rotates relative to the other. Occurs with forcible uniform mixing between the two.
  • the particle size and monodispersity of the processed material to be processed are the rotational speed and flow velocity of the processing parts 10 and 20, the distance between the processing surfaces 1 and 2, the raw material concentration of the processed fluid, or the processed fluid. It can be controlled by appropriately adjusting the solvent species and the like.
  • At least one kind of depositing substance is removed in a thin film fluid formed between processing surfaces which are disposed so as to be able to approach and separate from each other and at least one rotates with respect to the other.
  • the raw material fluid dissolved in the solution and the precipitation fluid are mixed to precipitate seed fine particles.
  • the seed fine particles are deposited between the processing surfaces 1 and 2 of the apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 4 of the present application, which are disposed so as to be able to approach and separate from each other and at least one of which rotates relative to the other. It occurs with forced uniform mixing.
  • the deposition fluid as the first fluid is disposed facing each other so as to be able to approach and leave, and at least one of the processing surfaces 1 rotates relative to the other.
  • the first fluid film which is a thin film fluid composed of the first fluid, is formed between the processing surfaces.
  • a first fluid film formed between the processing surfaces 1 and 2 is a raw material fluid obtained by dissolving at least one kind of deposition substance in a solvent as a second fluid from the second introduction part d2 which is another flow path. Introduce directly.
  • the first fluid and the second fluid are disposed between the processing surfaces 1 and 2 whose distance is fixed by the pressure balance between the supply pressure of the fluid to be processed and the pressure applied between the rotating processing surfaces. Can be mixed and uniform nucleation can be performed.
  • the second fluid is introduced from the first introduction part d1 and the first fluid is introduced from the second introduction part d2, contrary to the above. May be introduced.
  • the expressions “first” and “second” in each fluid have only an implication for identification that they are the nth of a plurality of fluids, and a third or higher fluid may exist.
  • the third introduction part d3 can be provided in the processing apparatus.
  • the first fluid it is possible to introduce the second fluid and the third fluid separately into the processing apparatus. If it does so, the density
  • the combination of fluids to be processed (first fluid to third fluid) to be introduced into each introduction portion can be arbitrarily set. The same applies to the case where the fourth or more introduction portions are provided, and the fluid to be introduced into the processing apparatus can be subdivided in this way.
  • the temperature of the fluid to be processed such as the first and second fluids is controlled, and the temperature difference between the first fluid and the second fluid (that is, the temperature difference between the supplied fluids to be processed) is controlled.
  • the temperature of each processed fluid processing device, more specifically, the temperature immediately before being introduced between the processing surfaces 1 and 2 is measured. It is also possible to add a mechanism for heating or cooling each fluid to be processed introduced between the processing surfaces 1 and 2.
  • various dispersants and surfactants can be used according to the purpose and necessity. Although it does not specifically limit, As a surfactant and a dispersing agent, various commercially available products generally used, products, or newly synthesized products can be used. Examples include anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, dispersants such as various polymers, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the above surfactant and dispersant may be contained in the raw material fluid or the deposition fluid, or both. Further, the above surfactant and dispersant may be contained in a third fluid different from the raw material fluid and the deposition fluid.
  • the production of fine particles includes a step of generating nuclei of fine particles and a step of growing the nuclei as particles.
  • molecules, ions, clusters, etc. derived from the precipitated substances dissolved in the raw material fluid are mixed with the precipitation fluid, resulting in a change in solubility or reaction with the precipitation fluid. , Precipitate as nuclei.
  • particles to be grown are produced by depositing substances to be deposited which are still present as molecules, ions, clusters, etc. in the mixed liquid of the raw material fluid and the precipitation fluid in which the nuclei are generated, starting from the nuclei that have been deposited first.
  • the above-mentioned thin film fluid that is disposed opposite to each other and that can be approached and separated, and that can be made into a very small space between at least two processing surfaces 1 and 2 that rotate relative to the other.
  • Mixing the raw material fluid and the precipitation fluid inside can promote the diffusion of the above-mentioned molecules, ions, clusters, etc., thus enabling uniform and homogeneous nucleation and growth, and uniform and homogeneous It has made it possible to produce fine particles.
  • the step of growing the seed microparticles contained in the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 to obtain target microparticles is performed between the processing surfaces 1 and 2.
  • the present invention deposits uniform and homogeneous seed fine particles between the processing surfaces 1 and 2 that can be approached and separated from each other, and a fluid containing the seed fine particles is discharged from between the processing surfaces 1 and 2. Then, the seed fine particles are grown to target fine particles in the discharge liquid.
  • the seed fine particles include the nuclei of the fine particles generated in the thin film fluid formed between the processing surfaces 1 and 2, and the nuclei of the generated fine particles as the processing surfaces 1 and 2.
  • Various kinds of particles that are deposited in the thin film fluid are included, such as a growing fine particle grown to a certain size in a thin film fluid formed between them.
  • growth refers to the nuclei of seed fine particles that have been deposited in advance by molecules, ions, clusters, etc. derived from the deposited substances present in the mixed liquid of the raw material fluid and the precipitation fluid. It refers to the growth of particles by precipitation as a starting point, and does not include fine particles whose particle diameter is simply increased by aggregation of the fine particles.
  • the present invention can be implemented by growing the seed fine particles to target fine particles in the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2.
  • the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 of the apparatus described above is collected in an empty container such as a beaker or a tank, and the growth and growth are performed. This can be done by completing At that time, the discharge liquid collected in the container may be stirred, and the apparatus and method for stirring are not particularly limited.
  • the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 is introduced into a tubular container or the like having an inlet at one end and an outlet at the other end. It is preferable to complete the growth process.
  • a vessel 61 for collecting the discharged liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 is provided, and a tubular container 62 is connected to the lower end of the vessel 61. This connection location becomes the inlet 63 of the tubular container.
  • the step of depositing seed fine particles in a thin film fluid formed between the processing surfaces 1 and 2 and discharging the fluid containing the seed fine particles as a discharge liquid, and the inlet of the tubular container into the tubular container 62 The step of introducing the discharge liquid from 63 and growing the seed fine particles contained in the discharge liquid in the tubular container to obtain the target fine particles can be performed continuously.
  • a mixer may be built in the tubular container 62 or a temperature adjusting mechanism 65 may be provided in the tubular container 62.
  • a supply device 66 for supplying a third fluid different from the raw material fluid and the deposition fluid is provided, and its opening 67 is arranged in the vessel 61 so that the third fluid is discharged into the tubular container 62 together with the discharge liquid. May be introduced and mixed.
  • the growth of the seed fine particles may be controlled by mixing the discharge liquid with a fluid capable of controlling the progress of the growth from the start of introduction into the container until the completion of the growth process. Thereby, the uniform and homogeneous seed fine particles deposited between the processing surfaces 1 and 2 can be grown into target fine particles in a uniform and homogeneous state.
  • the seed fine particles deposited between the processing surfaces 1 and 2 are ejected from the processing surfaces 1 and 2 and then grown to have a larger particle diameter than the seed fine particles.
  • the growth of the fine particles is not necessarily completed until completion, and the growth may be terminated when the fine particles have grown to the target particle diameter.
  • the means for terminating the growth is not particularly limited.
  • the means for confirming the growth of the fine particles and the completion of the growth are not particularly limited.
  • the completion of the growth of the fine particles can be confirmed by the change in the color of the discharge liquid.
  • the discharge liquid immediately after being discharged from between the processing surfaces 1 and 2 of the apparatus described above includes ions, molecules, clusters, and the like derived from the substance to be deposited in addition to the precipitated seed fine particles.
  • seed fine particles grow, ions and the like in the discharge liquid are deposited and used for the growth of the fine particles, and eventually the ions and the like in the discharge liquid no longer exist. That is, since the color of the discharge liquid changes depending on the amount of ions, molecules, clusters, and the like derived from the deposited substances present in the discharge liquid, the completion of the growth of the fine particles can be confirmed.
  • the target fine particles produced in the present invention are preferably crystalline fine particles, and the seed fine particles deposited in the thin film fluid formed between the processing surfaces 1 and 2 are preferably crystalline fine particles or crystal nuclei.
  • the present invention is not limited to crystalline fine particles and crystal nuclei. It can be performed even if amorphous nuclei are grown to form crystalline fine particles, and crystalline nuclei are grown to finally become amorphous fine particles, and amorphous nuclei are grown. Therefore, it can be implemented as amorphous fine particles. It is also possible to deposit other substances or other substances such as elements on the surface of the seed fine particles deposited between the processing surfaces 1 and 2 or the target fine particles on which the seed fine particles are grown. It is. In the present invention, depositing another substance on the surface of the seed particle is not limited to forming a coating layer directly on the surface of the seed particle, but indirectly forming a coating layer on the surface of the seed particle. There may be.
  • the tubular container for growing seed fine particles is not particularly limited as long as it has an inlet at one end and an outlet at the other end.
  • a discharge vessel discharged from between the processing surfaces 1 and 2 and a tubular container made of a material inert to the seed fine particles and other substances contained in the discharge solution are preferable.
  • the diameter of the tubular container is not particularly limited. The diameter is preferably such that the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 can be introduced into the tubular container 62 without delay from the inlet 63 and discharged from the outlet 64.
  • the length of the tubular container is not particularly limited, the above growth process can be completed after the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 is introduced into the tubular container 62 and then discharged.
  • the length of the tubular container is preferred.
  • the discharged liquid is quickly introduced into the tubular container 62 after being discharged from between the processing surfaces 1 and 2.
  • the thing which incorporated the mixer in the tubular container 62 may be used.
  • a structure in which a static mixer or the like is provided in the tubular container 62 can be implemented.
  • a device having a mechanism for adjusting the temperature of the discharge liquid in the tubular container 62 can be implemented. Thereby, there is an advantage that the progress of the growth of the fine particles can be easily controlled.
  • the mechanism and method for adjusting the temperature are not particularly limited, but as a jacket structure or a double tube structure, a temperature adjusting heat medium / refrigerant may be used, or a coil-type heat exchanger, for example, a trade name, It can also be implemented as a structure like the M coil type (M Technique). In addition, a method using a Peltier element or the like, or a method of directly heating / cooling can be used.
  • the mechanism for introducing the discharged liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 into the tubular container 62 is not particularly limited, but a method of introducing it by the pressure of a pump or compressed gas, or a rotating volume inside the tubular container 62. It can also be implemented as a pump-like shape. In addition, a method in which the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 is allowed to pass from the top to the bottom of the tubular container using gravity.
  • the thin film fluid formed between at least two processing surfaces disposed opposite to each other and capable of approaching / separating at least one rotating relative to the other It is not limited to mixing two or more types of fluids to precipitate seed fine particles.
  • a raw material fluid in which at least one kind of deposition material is dissolved is introduced between the processing surfaces 1 and 2, and the solubility is changed by temperature change, or the deposition material dissolved in the raw material fluid is reacted. Then, the seed fine particles are precipitated, and then the seed fine particles are grown in the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2.
  • “from the center” means “from the first introduction part d1” of the fluid processing apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 4, and the first fluid is the first introduction part d1.
  • the second fluid to be treated is the above-mentioned first fluid to be treated, which is introduced from the second introduction part d2 of the fluid treatment device shown in FIG. 1 or 4. Point to.
  • PH measurement A pH meter of model number D-51 manufactured by HORIBA was used for pH measurement. Before introducing each fluid to be treated into the fluid treatment apparatus, the pH of the fluid to be treated was measured at room temperature.
  • X-ray diffraction measurement For the X-ray diffraction (XRD) measurement, a powder X-ray diffraction measurement apparatus X′Pert PRO MPD (manufactured by XRD Spectris Panalytical Division) was used. The measurement conditions are Cu counter cathode, tube voltage 45 kV, tube current 40 mA, and scanning speed 1.6 ° / min.
  • a raw material in a thin film fluid formed between processing surfaces 1 and 2 using a fluid processing device having the same principle as the device shown in Patent Document 3 is used.
  • the target fine particles were obtained by mixing the fluid and the deposition fluid, precipitating the seed fine particles in the thin film fluid, and then growing the seed fine particles.
  • a reducing agent fluid of the second fluid a reducing agent solution (20 wt% potassium hydroxide (KOH) / 10 wt% pure water (H 2 O) in hydrazine monohydrate (HMH) is 54 ° C. 50 ml / min.
  • the first fluid and the second fluid were mixed in the thin film fluid.
  • the liquid supply temperatures of the first fluid and the second fluid are measured immediately before the introduction of the processing apparatus (more specifically, immediately before being introduced between the processing surfaces 1 and 2). did.
  • the pH of the 1st fluid measured using the pH meter was 6.93
  • the pH of the 2nd fluid measured using pH test paper was 14 or more.
  • the discharged liquid immediately after being discharged from between the processing surfaces 1 and 2 was 95 ° C. and was a yellowish green turbid liquid.
  • Example 1 Nickel
  • the discharge liquid containing the seed particles of nickel particles discharged from between the processing surfaces 1 and 2 under the above conditions was collected in one container for 20 seconds.
  • the discharge liquid changed from a yellow-green turbid state to a black color, and the recovery was performed for 20 seconds.
  • the color change of the discharge liquid disappeared visually.
  • the temperature of the discharged liquid was 95 ° C.
  • the discharged liquid was allowed to stand until it reached room temperature. Thereafter, nickel fine particles were allowed to settle, and the supernatant was removed, followed by washing with pure water three times, followed by drying at 25 ° C. and atmospheric pressure.
  • FIG. 5 shows an SEM photograph of the nickel fine particles obtained in Example 1. From FIG. 5, it was confirmed that nickel fine particles of about 200 nm could be produced uniformly. The amount of nickel fine particles produced was 5.9 g / min. Met.
  • Comparative Example 1 Nickel
  • the feeding of the nickel solution as the first fluid was performed at 120 ° C. and 100 ml / min.
  • a reducing agent solution as the second fluid was added at 54 ° C. and 50 ml / min.
  • the supply pressure and the number of rotations were the same as in Example 1.
  • the temperature of the discharged liquid immediately after discharging from between the processing surfaces 1 and 2 was 95 ° C.
  • Example 1 When the nickel fine particles are collected from the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 in the same manner as in Example 1, and XRD measurement and SEM observation are performed, the same result as in Example 1 is obtained. It was confirmed that uniform and homogeneous nickel fine particles having a particle diameter of about 200 nm and free of impurities could be produced. However, the production amount of nickel fine particles is 0.59 g / min. Compared with Example 1, it was about 1/10.
  • Example 2 Nickel
  • Example 2 the discharged liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 in Example 1 was collected in one container for 20 minutes as in Example 1. During the collection, it was confirmed that the discharge liquid changed from a cloudy yellow-green state to black, and after about 40 seconds from the start of the collection, the color change of the discharge liquid disappeared visually.
  • the temperature of the discharge liquid at that time was It was 95 ° C.
  • Nickel fine particles were collected by the same operation as in Example 1, and XRD measurement and SEM observation were performed. As a result of XRD measurement, it was confirmed that homogeneous nickel without impurities was produced.
  • FIG. 6 shows an SEM photograph of the nickel fine particles obtained in Example 2. 5 and 6, it was confirmed that non-uniform fine particles having a uniform particle diameter as compared with Example 1 were produced.
  • Comparative Example 2 Nickel
  • Comparative Example 2 As Comparative Example 2, while stirring 1000 ml of the same nickel solution as in Example 1 at 100 ° C. in a beaker, 50 ml of the same reducing agent solution as in Example 1 heated to 54 ° C. was charged into the beaker over 1 minute. Immediately after putting all 50 ml of the reducing agent solution into the beaker, the mixture of both was yellowish green and then black. One minute after all of the 50 ml of the reducing agent solution had been put into the beaker, the color change of the mixed solution disappeared visually, and the temperature of the mixed solution at that time was 95 ° C. Nickel fine particles were collected by the same operation as in Example 1, and XRD measurement and SEM observation were performed.
  • FIG. 7 shows an SEM photograph of the nickel fine particles obtained in Comparative Example 2. From FIGS. 5 to 7, it was confirmed that non-uniform fine particles having a uniform particle diameter were produced as compared with Example 1 and Example 2.
  • Example 3 Nickel
  • Example 3 As shown in the fluid processing apparatus of FIG. 4, a vessel 61 for collecting the discharge liquid connected to the tubular container 62 was installed. Further, the tubular container diameter and the tubular container length were set so that the residence time of the discharge liquid in the tubular container 62 was 20 seconds or longer.
  • the tubular container 62 was immersed in the oil bath 65. Under the same conditions as in the first embodiment, the nickel solution and the reducing agent solution are mixed in a thin film fluid formed between the processing surfaces 1 and 2, and the processing surfaces 1 and 2 are treated using a fluid containing nickel fine seed particles as a discharge liquid.
  • the discharge liquid was continuously introduced from the inlet 63 of the tubular container into the tubular container 62 and discharged from the outlet 64 of the tubular container.
  • the discharged liquid was continuously discharged without stagnation in the vessel 61.
  • the temperature of the oil bath 65 was set so that the temperature of the discharged liquid discharged from the outlet 64 of the tubular container was 95 ° C.
  • the discharge liquid introduced into the inlet 63 of the tubular container was yellow-green and cloudy, but the discharge liquid discharged from the tubular container outlet 64 was black.
  • Nickel fine particles were collected by the same operation as in Example 1, and XRD measurement and SEM observation were performed. Both the XRD measurement result and the SEM observation result were the same as those in Example 1. It was confirmed that uniform and homogeneous nickel fine particles having a particle diameter of about 200 nm and having no impurities could be produced. The amount of nickel fine particles produced was 5.9 g / min. Met.
  • the step of depositing seed particles of nickel fine particles in the thin film fluid formed between the processing surfaces 1 and 2 in the fluid processing apparatus, and the precipitated seed fine particles are included.
  • the nickel fine particles include two steps of growing the seed fine particles deposited in the discharge liquid to a target particle diameter. It was found that the production amount per unit of can be increased. Further, by continuously introducing a fluid containing nickel fine particles discharged from between the processing surfaces 1 and 2 into the tubular container 62, uniform and homogeneous nickel fine particles grown to a target particle diameter are continuously obtained. It was found that it can be produced.
  • the mixer was provided in the tubular container 62 and the discharge liquid introduced into the tubular container 62 was stirred, the time required for the growth of seed fine particles was reduced.
  • the fluids of the first fluid and the second fluid are mixed with each other in the thin film fluid, and the temperatures of the first fluid and the second fluid are set immediately before the introduction of the processing device (more specifically, the processing surfaces 1 and 2).
  • the discharge liquid immediately after being discharged from between the processing surfaces 1 and 2 was 21.0 ° C., and was a grayish and cloudy liquid.
  • Example 4 Silver
  • the discharge liquid containing the seed particles of silver fine particles discharged from between the processing surfaces 1 and 2 under the above conditions was collected in one container for 60 seconds.
  • the discharge liquid changed from a lightly turbid gray color to a dark gray color, and it was confirmed that the discharge liquid became more turbid than immediately after the discharge.
  • the temperature of the discharged liquid at that time was 21.0 ° C.
  • the discharge liquid was allowed to stand at room temperature to precipitate silver fine particles, and after removing the supernatant liquid, washing with pure water was performed three times, followed by drying at 25 ° C. and atmospheric pressure.
  • XRD measurement of the silver fine particle powder after drying it was confirmed that homogeneous silver without impurities was produced. Further, as a result of SEM observation, it was confirmed that silver fine particles of about 1 ⁇ m could be produced uniformly.
  • the amount of silver fine particles produced was 0.4 g / min. Met.
  • Comparative Example 3 Silver
  • the discharge liquid containing the silver fine particle seed particles discharged from between the processing surfaces 1 and 2 under the same conditions as in Example 4 can be used without waiting for the color change of the discharge liquid.
  • Silver fine particle seed fine particles contained in the discharge liquid immediately after being discharged from between the two were collected with a membrane filter (pore diameter: 0.1 ⁇ m). It was confirmed by TEM observation that uniform seed fine particles of about 100 nm were deposited.
  • Comparative Example 4 Silver
  • the feeding of the reducing agent fluid as the first fluid was performed at 20.8 ° C., 50 ml / min.
  • the raw material fluid as the second fluid is 22.5 ° C. and 1.0 ml / min. In this way, it was possible to discharge the discharge liquid having the same color as the dark gray discharge liquid obtained in Example 4 from between the processing surfaces 1 and 2 by introducing it between the processing surfaces 1 and 2.
  • the supply pressure and the number of rotations were the same as in Example 4.
  • Example 4 When the silver fine particles are recovered from the discharge liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 in the same manner as in Example 4, and XRD measurement and SEM observation are performed, the same results as in Example 4 are obtained. It was confirmed that uniform and homogeneous silver fine particles having a particle diameter of about 1 ⁇ m and no impurities could be produced. However, the amount of silver fine particles produced is 0.04 g / min. Compared to Example 4, it was about 1/10. Further, the temperature of the discharged liquid immediately after discharging from between the processing surfaces 1 and 2 was 21.0 ° C.
  • Example 5 Silver
  • the discharged liquid discharged from between the processing surfaces 1 and 2 in Example 4 was collected in one container for 50 minutes in the same manner as in Example 4.
  • the discharge liquid changed from a lightly turbid gray state to a dark gray color.
  • the temperature of the discharge liquid was 21. It was 0 ° C.
  • Silver fine particles were recovered in the same manner as in Example 4, and XRD measurement and SEM observation were performed.
  • XRD measurement it was confirmed that homogeneous silver without impurities was produced.
  • Comparative Example 5 Silver
  • Comparative Example 5 As Comparative Example 5, while stirring 400 ml of the same reducing agent fluid as in Example 4 in a beaker at 20.8 ° C., 10 ml (22.5 ° C.) of the same raw material fluid as in Example 4 was charged into the beaker over 1 minute. .
  • the mixture of both became light gray and turbid, and then dark and turbid.
  • Sixty seconds after all 10 ml of the raw material fluid was put into the beaker the color change of the liquid mixture disappeared visually, and the temperature of the liquid mixture at that time was 21.0 ° C.
  • Silver fine particles were recovered in the same manner as in Example 4, and XRD measurement and SEM observation were performed. As a result of XRD measurement, it was confirmed that homogeneous silver without impurities was produced. As a result of SEM observation, it was confirmed that silver fine particles having a size of about 0.3 to 5 ⁇ m were produced. Compared to Example 4 and Example 5, the non-uniform fine particles having a uniform particle diameter are not obtained. It was confirmed that was produced.
  • Example 6 Silver
  • a vessel 61 for collecting the discharge liquid connected to the tubular container 62 was installed as shown in the fluid treatment apparatus of FIG. Further, the tubular container diameter and the tubular container length were set so that the residence time of the discharge liquid in the tubular container 62 was 30 seconds or more.
  • the tubular container 62 was immersed in the oil bath 65. Under the same conditions as in Example 4, the metal fluid and the reducing agent fluid are mixed in a thin film fluid formed between the processing surfaces 1 and 2, and the processing surfaces 1 and 2 are processed by using a fluid containing silver fine particle seed particles as a discharge liquid.
  • the discharge liquid was continuously introduced from the inlet 63 of the tubular container into the tubular container 62 and discharged from the outlet 64 of the tubular container.
  • the discharged liquid was continuously discharged without stagnation in the vessel 61.
  • the temperature of the oil bath 65 was set so that the temperature of the discharged liquid discharged from the outlet 64 of the tubular container was 21.0 ° C. or higher.
  • the discharge liquid introduced into the inlet 63 of the tubular container was thin and turbid in gray, but the discharge liquid discharged from the outlet 64 of the tubular container was dark and turbid gray.
  • Silver fine particles were recovered in the same manner as in Example 4, and XRD measurement and SEM observation were performed. Both the XRD measurement result and the SEM observation result were the same as those in Example 3. Therefore, it was confirmed that uniform and homogeneous silver fine particles having a particle diameter of about 1 ⁇ m and free of impurities could be produced.
  • the amount of silver fine particles produced was 0.4 g / min. Met.
  • a step of depositing silver fine particle seed particles between the processing surfaces 1 and 2 in the fluid processing apparatus, and a fluid containing the precipitated silver fine particle seed particles are provided.
  • the amount of silver fine particles produced per unit can be increased by including two steps, the step of growing seed fine particles deposited in the discharge liquid after being discharged from between the processing surfaces 1 and 2 as the discharge liquid.
  • uniform and homogeneous silver fine particles grown to a target particle diameter by continuously introducing a fluid containing seed fine particles of silver fine particles discharged between the processing surfaces 1 and 2 into the tubular container 62. It was found that can be produced continuously.
  • the mixer was provided in the tubular container 62 and the discharge liquid introduced into the tubular container was stirred, the time required for the growth of seed fine particles was shortened.
  • a precipitation fluid (5.0 wt% 2-dimethylaminoethanol / methanol solution) as a first fluid from the center was supplied at a supply pressure of 0.095 MPaG, a rotation speed of 1700 rpm, 25 ° C., 100 ml / min.
  • a second fluid a raw material fluid (5 wt% sodium silicate aqueous solution) was added at 25.0 ° C., 10 ml / min. Then, the first fluid and the second fluid were mixed in the thin film fluid.
  • seed fine particles of amorphous silica (hereinafter referred to as amorphous silica) were deposited.
  • the liquid supply temperatures of the first fluid and the second fluid are measured immediately before the introduction of the processing apparatus (more specifically, immediately before being introduced between the processing surfaces 1 and 2). did.
  • the dispersion liquid of the amorphous silica seed fine particles was discharged as a discharge liquid from between the processing surfaces 1 and 2.
  • the temperature of the discharged liquid was 25.0 ° C.
  • the particle diameter of the amorphous silica contained in the discharge liquid immediately after being discharged from between the processing surfaces 1 and 2 was about 200 nm.
  • Example 7 Silver coating on amorphous silica
  • a vessel 61 for collecting the discharge liquid connected to the tubular container 62 was installed.
  • a 0.0166 wt% silver nitrate aqueous solution was charged into the vessel 61 at 60.0 ° C. and 10 ml / min from the opening 67 of the supply device 66 of FIG.
  • the discharge liquid containing the amorphous silica seed fine particles and the aqueous silver nitrate solution discharged from between the processing surfaces 1 and 2 under the above conditions are continuously introduced into the tubular container 62 from the inlet 63 of the tubular container, and the outlet of the tubular container 64 was discharged.
  • the discharge liquid and the aqueous silver nitrate solution (hereinafter referred to as a mixed liquid) were continuously discharged without stagnation in the vessel 61. Further, the tubular container diameter and the tubular container length were set so that the residence time of the mixed liquid in the tubular container 62 was 30 seconds or more.
  • the tubular container 62 was immersed in the oil bath 65. The temperature of the oil bath 65 was set so that the temperature of the mixed liquid discharged from the outlet 64 of the tubular container was 25 ° C.
  • the mixed liquid introduced into the inlet 63 of the tubular container was a light gray turbid liquid, and the mixed liquid discharged from the tubular container outlet 64 was a gray turbid liquid.
  • the mixed solution is allowed to stand at room temperature to settle the fine particles, and after removing the supernatant liquid, washing with pure water is performed three times, at 25 ° C under atmospheric pressure. Dried. XRD measurement and TEM observation of the fine particles after drying were performed. From the XRD measurement results and the TEM observation results, it was confirmed that the surface of uniform amorphous silica seed fine particles of about 200 nm was coated with silver of about 10 nm in thickness.
  • Comparative Example 6 Silver coating on amorphous silica
  • Comparative Example 6 while stirring 100 ml of the same precipitation fluid as in Example 7 at 25 ° C. in a beaker, 10 ml (25 ° C.) of the same raw material fluid as in Example 7 was charged into the beaker over 1 minute. Amorphous silica precipitated. Further, 10 ml (60 ° C.) of the same aqueous silver nitrate solution as in Example 7 was put into a beaker over 1 minute. The mixed liquid immediately after putting all 10 ml of the silver nitrate aqueous solution into the beaker was a light grayish turbid liquid, and then became a grayish turbid state.
  • the step of depositing the seed fine particles as nuclei between the processing surfaces 1 and 2 and the fluid containing the seed fine particles as nuclei A step of discharging the liquid between the processing surfaces 1 and 2 as a discharge liquid, mixing the discharge liquid and a fluid containing another substance, and depositing and coating another substance on the surface of the deposited seed fine particles. It was found that uniform coating is possible by including the two steps. Further, by continuously introducing the fluid containing the seed fine particles and the fluid containing other substances discharged from between the processing surfaces 1 and 2 into the tubular container 62, the surface of the seed fine particles It was found that the coated fine particles on which the substance was deposited can be continuously produced.

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Abstract

 微粒子の製造方法を提供することを課題とする。 微粒子の製造方法を提供する。第1の工程として、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において、シード微粒子を析出させ、析出させたシード微粒子を含む流体を吐出液として排出させる。その後、第2の工程として、排出させた吐出液中において、析出させたシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る。微粒子の製造方法において、上記の2工程を含むことによって、均一かつ均質な微粒子を得る。

Description

微粒子の製造方法
 本発明は、微粒子の製造方法に関する。
 金属や酸化物、医薬品や食品、化粧品などの生体摂取物、顔料などの微粒子が、産業界の広い分野において必要とされている。
 微粒子の製造方法は、貧溶媒法や晶析、酸化や還元などの反応を、フラスコやビーカー、タンクなどの反応容器を用いたバッチ法を用いて製造することが一般的である。しかし、バッチ法では反応容器内における濃度や温度は不均一となりやすく、核生成とその後に引き起こされる核成長も同様に不均一となりやすいため、結果として得られる微粒子の粒子径分布が広くなる。そのため、特許文献1のように、種晶と呼ばれる粒子の核と成り得る物質を反応容器内に加えることによって、析出させる粒子の大きさを均一にする方法も多用されている。しかし種晶を用いる方法は、工程数が増え、コストがかかりやすいことは当然ながら、得られる微粒子の径は、核と成り得る種晶の品質に依存するため、均一な粒子を得るためにコストと資源が必要となる。また特許文献2に記載されているようなマイクロリアクターを用いた微粒子の製造方法も提供されているが、一般的なマイクロリアクターを微粒子の製造に用いた場合には、製造された微粒子による流路の閉塞やスケールアップが出来ないことなど課題が多い。そのため、均質且つ均一な微粒子を安定的且つ低エネルギー、低コストで製造する方法が懇願されていた。
 本願出願人によって、特許文献3に記載されたような、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微粒子の原料を溶解した微粒子原料流体と微粒子を析出させるための析出用溶媒とを混合する微粒子の製造方法が提供された。
 しかし、特許文献3に記載されたような方法を用いた場合であっても、微粒子における核生成と、その後の成長とを処理用面間において完了させようとした場合に、微粒子原料流体と析出用溶媒との上記処理用面間での滞留時間を確保するために処理流量を低減させる必要がある場合があり、特にスケールアップの際に、大きな装置が必要になるなど課題があった。
特開2009-235474号公報 特開2006-193652号公報 国際公開WO2009/008393号パンフレット
 本発明はこのことに鑑み、微粒子の製造方法を提供することを課題とする。
 本願の請求項1に係る発明は、微粒子の製造方法において、(I)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において、シード微粒子を析出させ、上記析出させたシード微粒子を含む流体を吐出液として排出させる第1の工程と、(II)前記吐出液中において、前記析出させたシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る第2の工程との、上記少なくとも2つの工程を含むことを特徴とする微粒子の製造方法を提供する。
 本発明において、シード微粒子には、上記少なくとも2つの処理用面の間にできる薄膜流体中において生成させた微粒子の核や、生成させた微粒子の核を上記処理用面間にできる薄膜流体中においてある程度の大きさにまで成長させた成長途中の微粒子などの、上記薄膜流体中において析出される種々のものが含まれる。
 また、本発明において、シード微粒子の成長には、微粒子同士が凝集することによって粒子径が単に大きくなった微粒子を含まないものとする。
 また本願の請求項2に係る発明は、上記目的の微粒子が結晶性の微粒子であり、上記シード微粒子が結晶性の微粒子であることを特徴とする請求項1記載の微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項3に係る発明は、上記目的の微粒子が結晶性の微粒子であり、上記シード微粒子が結晶核であることを特徴とする請求項1記載の微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項4に係る発明は、少なくとも1種類の被析出物質を溶媒に溶解または分子分散させた原料流体と、前記被析出物質を析出させるための析出流体とを混合し、前記被析出物質を析出させる微粒子の製造方法において、(I)前記原料流体と析出流体とを、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することにより、前記被析出物質のシード微粒子を析出させ、上記析出させたシード微粒子を含む流体を吐出液として排出させる第1の工程と、(II)前記吐出液中において、上記析出させたシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る第2の工程との、上記少なくとも2つの工程を含むことを特徴とする微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項5に係る発明は、上記原料流体は、上記被析出物質として少なくとも1種類の金属及び/または金属化合物を溶媒に溶解させた金属流体であり、上記析出流体は、還元剤を少なくとも1種類含む還元剤流体であり、上記目的の微粒子が金属微粒子であることを特徴とする請求項4記載の微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項6に係る発明は、前記第2の工程は、一端に流入口を有し他端に流出口を有する管状容器内に、前記流入口から前記吐出液を導入し、上記管状容器内において上記シード微粒子を成長させるものであることを特徴とする請求項1~5何れか記載の微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項7に係る発明は、上記管状容器内に混合器を設け、上記管状容器内の流体を混合することを特徴とする請求項6記載の微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項8に係る発明は、前記第2の工程は、上記吐出液と、上記析出させたシード微粒子とは異なる別の物質を含む流体とを混合することにより、上記シード微粒子の表面に、上記別の物質を析出させるものであることを特徴とする請求項1~7何れか記載の微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項9に係る発明は、上記第1の工程と、上記第2の工程とを連続的に行うことを特徴とする請求項1~8何れか記載の微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項10に係る発明は、上記管状容器に温度調整機構を設け、上記管状容器内の流体の温度を制御することを特徴とする請求項6または7記載の微粒子の製造方法を提供する。
 また本願の請求項11に係る発明は、上記管状容器の長さ及び/またはその径を調整することによって、上記管状容器内の流体の上記管状容器内での滞留時間を制御することを特徴とする請求項6、7、10何れか記載の微粒子の製造方法を提供する。
 上記本発明の実施の態様の一例を示せば、被処理流動体に圧力を付与する流体圧付与機構と、上記少なくとも2つの処理用面のうち第1処理用面を備えた第1処理用部と、上記少なくとも2つの処理用面のうち第2処理用面を備えた第2処理用部とを備え、これらの処理用部を相対的に回転させる回転駆動機構とを備え、上記の各処理用面は、上記の圧力が付与された被処理流動体が流される、密封された流路の一部を構成するものであり、上記第1処理用部と第2処理用部のうち、少なくとも第2処理用部は受圧面を備えるものであり、且つ、この受圧面の少なくとも一部が上記第2処理用面により構成され、この受圧面は、上記の流体圧付与機構が被処理流動体に付与する圧力を受けて第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、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第1処理用面と第2処理用面との間に上記の圧力が付与された被処理流動体が通されることにより、上記被処理流動体が上記薄膜流体を形成し、この薄膜流体中においてシード微粒子を析出させて、析出させたシード微粒子を含む吐出液を排出させる第1の工程と、吐出液中において、析出させたシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る第2の工程とを含む微粒子の製造方法として実施することができる。
 また、上記本発明の実施の態様の一例を示せば、上記の被処理流動体のうちの少なくともいずれか1種の流体が上記薄膜流体を形成しながら上記両処理用面間を通過し、上記少なくともいずれか1種の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、上記第1処理用面と第2処理用面の少なくとも何れか一方が、上記の導入路に通じる開口部を少なくとも一つ備え、上記少なくともいずれか1種の流体とは異なる少なくとも1種の流体を、上記開口部から上記処理用面の間に導入し、上記の被処理流動体を上記薄膜流体中で混合し、この薄膜流体中においてシード微粒子を析出させて、析出させたシード微粒子を含む吐出液を排出させる第1の工程と、吐出液中において、析出させたシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る第2の工程を含む微粒子の製造方法として実施することができる。
 本発明は、従来の製造方法では困難であった、均一かつ均質なシード微粒子を析出させ、それら析出させたシード微粒子を成長させることにより、目的の微粒子を得ることができる方法を提供することができたものである。
 より望ましくは、処理条件の変更によって、均一かつ均質な微粒子を得ることを可能とし、また粒子径が制御された微粒子を、これまで以上に簡単且つ連続的に製造する事を可能とした。
 さらに、得られる微粒子の粒子径を制御することが可能となったため、これまで以上に低コスト、低エネルギーで目的に応じた異なる粒子径の微粒子を作り分ける事が可能となり、安価且つ安定的に微粒子を提供する事ができる。
 特に、特許文献3に記載された微粒子の製造方法を用いた場合であっても、処理流量の低減、言い換えると目的の微粒子について、単位時間当たりの生産量を低減させることなく、均一かつ均質な微粒子を連続して作製することができる。これによって、スケールアップの際も、装置を比較的小さく設計できる利点がある。
 また、本発明は、析出させたシード微粒子と異なる物質をシード微粒子の表面に析出させることができるため、作製した微粒子に広範な機能を付加することが容易に実現することができる。
本発明の実施の形態に係る流体処理装置の略断面図である。 (A)は図1に示す流体処理装置の第1処理用面の略平面図であり、(B)は同装置の処理用面の要部拡大図である。 (A)は同装置の第2導入部の断面図であり、(B)は同第2導入部を説明するための処理用面の要部拡大図である。 本発明の他の実施の形態に係る流体処理装置の略断面図である。 実施例1において作製されたニッケル微粒子のSEM写真である。 実施例2において作製されたニッケル微粒子のSEM写真である。 比較例2において作製されたニッケル微粒子のSEM写真である。
 以下に、本発明の実施の形態の一例について、具体的に説明する。
(原料流体)
 本発明における原料流体は、原料である被析出物質を、後述する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。
 本発明における被析出物質は特に限定されないが、有機物や無機物、有機無機の複合物などが挙げられ、例えば、金属元素や非金属元素の単体、またそれらの化合物などが挙げられる。化合物としては、塩、酸化物、水酸化物、水酸化酸化物、窒化物、炭化物、錯体、有機化合物や、それらの水和物や有機溶媒和物などが挙げられる。これらは単一の被析出物質であっても良く、2種類以上が混合された混合物であっても良い。
 なお、上記の被析出物質は、出発原料として用いられる被析出物質と、後述する析出流体との混合によって析出される被析出物質の状態は同じであっても異なっていてもよい。例えば、出発原料として用いられる被析出物質が金属化合物であって、後述する析出流体との混合によって析出される被析出物質が上記金属化合物を構成する金属の単体であってもよく、出発原料として用いられる被析出物質が金属単体であって、後述する析出流体との混合によって析出される被析出物質も同じ金属単体であってもよい。さらに、出発原料として用いられる被析出物質が単数または複数種の金属化合物の混合物であって、後述する析出流体との混合によって析出される被析出物質が、出発原料として用いられる被析出物質である単数または複数種の金属化合物と、析出流体に含まれる被析出物質を析出させるための単数または複数種の物質とが反応して得られた物質であってもよい。
(析出流体)
 本発明における析出流体は、原料流体と混合して上記被析出物質を析出させるものである。析出流体としては、後述する溶媒を単独でまたは2種類以上を混合して用いても良く、上記被析出物質を析出させるための物質として、下記の物質を上記溶媒中に含むものであっても良い。特に限定されないが、例えば、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または化合物などが挙げられる。また、上記被析出物質を還元することができる還元剤、例えば、金属及び/または金属化合物を溶媒に溶解して得られる金属溶液中に含まれる、金属及び/または金属化合物、好ましくは金属イオンを還元することができる還元剤が挙げられる。上記還元剤は特に限定されないが、ヒドラジンまたはヒドラジン一水和物、ホルムアルデヒド、スルホキシル酸ナトリウム、水素化ホウ素金属塩、水素化アルミニウム金属塩、水素化トリエチルホウ素金属塩、グルコース、クエン酸、アスコルビン酸、タンニン酸、ジメチルホルムアミド、ピロガロール、テトラブチルアンモニウムボロヒドリド、次亜リン酸ナトリウム(NaHPO・HO)、ロンガリットC(NaHSO・CHO・2HO)、金属の化合物またはそれらのイオン、好ましくは遷移金属の化合物またはそれらのイオン(鉄、チタンなど)などが挙げられる。上記に挙げた還元剤には、それらの水和物や有機溶媒和物、または無水物などを含む。これらの被析出物質を析出させるための物質は、それぞれ単体で使用しても良く、2種類以上が混合された混合物を使用しても良い。
(溶媒)
 本発明における原料流体や析出流体に用いる溶媒としては特に限定されないが、イオン交換水やRO水、純水や超純水などの水や、メタノールやエタノールのようなアルコール系有機溶媒や、エチレングリコールやプロピレングリコール、トリメチレングリコールやテトラエチレングリコール、またはポリエチレングリコールやグリセリンなどのポリオール(多価アルコール)系有機溶媒、アセトンやメチルエチルケトンのようなケトン系有機溶媒、酢酸エチルや酢酸ブチルのようなエステル系有機溶媒、ジメチルエーテルやジブチルエーテルなどのエーテル系有機溶媒、ベンゼンやトルエン、キシレンなどの芳香族系有機溶媒、ヘキサンや、ペンタンなどの脂肪族炭化水素系有機溶媒などが挙げられる。また上記アルコール系有機溶媒やポリオール系有機溶媒を溶媒として用いた場合には、溶媒そのものが還元剤としても働く利点があり、特に、金属微粒子を作製する場合には有効である。上記溶媒はそれぞれ単独で使用しても良く、2種類以上を混合して使用しても良い。特に、析出流体に関しては、上述の通り、上記溶媒を単独で析出流体として用いることも可能である。
 本発明における原料流体及び/又は析出流体には、分散液やスラリーなどのように、固体や結晶の状態のものを含んでいても実施できる。
 以下、本発明の具体的な実施の形態として、金属微粒子の製造方法を例に説明する。しかし本発明は、金属微粒子の製造方法に限定されるものではない。
(金属流体及び金属)
 本発明における金属流体は、金属及び/または金属化合物を上記の溶媒に溶解したものであり、上記の原料流体となる。
 本発明における金属は、特に限定されない。好ましくは化学周期表上における全ての金属である。金属元素としては、例えば、Ti、Fe、W、Pt、Au、Cu、Ag、Pb、Ni、Mn、Co、Ru、V、Zn、Zr、Sn、Ta、Nb、Hf、Cr、Mo、Re、In、Ir、Os、Y、Tc、Pd、Rh、Sc、Ga、Al、Bi、Na、Mg、Ca、Ba、La、Ce、Nd、Ho、Euなどの金属元素が挙げられる。また、本発明においては、これらの金属元素に加えて、B、Si、Ge、As、Sb、C、N、O、S、Te、Se、F、Cl、Br、I、Atの非金属元素を金属元素として挙げることができる。それらの金属について、単一の元素であっても良く、複数の金属元素からなる合金や金属元素に非金属元素を含む物質であっても良い。当然、卑金属と貴金属の合金としても実施できる。
(金属化合物)
 また、上記の金属(上記に列挙した非金属元素をも含む)の単体に加えて、それら金属の化合物である金属化合物を上記の溶媒に溶解したものを金属流体として用いることができる。本発明における金属化合物としては特に限定されないが、例えば、金属の塩、酸化物、水酸化物、水酸化酸化物、窒化物、炭化物、錯体、有機塩、有機錯体、有機化合物、またはそれら金属化合物の水和物や有機溶媒和物などが挙げられる。金属塩としては、特に限定されないが、金属の硝酸塩や亜硝酸塩、硫酸塩や亜硫酸塩、蟻酸塩や酢酸塩、リン酸塩や亜リン酸塩、次亜リン酸塩や塩化物、オキシ塩やアセチルアセトナート塩、またはそれら金属塩の水和物や有機溶媒和物などや、有機化合物としては金属のアルコキシドなどが挙げられる。これらの金属化合物は単独で使用しても良く、2種類以上が混合された混合物として使用しても良い。
(還元剤及び還元剤流体)
 本発明における還元剤流体は、上記に挙げた還元剤を少なくとも1種類含むものとする。また、上記の還元剤を溶媒と混合または溶解して、還元剤溶液としたものを還元剤流体として使用することが好ましい。この場合、還元剤流体が析出流体となる。
 本発明における金属流体及び/または還元剤流体には、分散液やスラリーなどのように、固体や結晶の状態のものを含んでも実施できる。
(流体処理装置)
 本発明においては、上記原料流体と析出流体、または金属流体と還元剤流体との混合を接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間にできる、薄膜流体中で均一に攪拌・混合する方法を用いて行うことが好ましく、例えば、本願出願人による、特許文献3に示される装置と同様の原理の装置を用いて混合する事によって被析出物質のシード微粒子を析出させ、析出させたシード微粒子を含む流体を吐出液として排出させることが好ましい。また、本発明においては、例えば、本願出願人による、特許文献3に示される装置と同様の原理の装置を用いて、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間にできる薄膜流体中でシード微粒子を析出させ、析出させたシード微粒子を含む流体を吐出液として排出させることが好ましい。このような原理の装置を用いる事によって、均一且つ均質に微粒子を作製する事が可能である。
 以下、図面を用いて上記流体処理装置の実施の形態について説明する。
 図1~図3に示す流体処理装置は、特許文献3に記載の装置と同様であり、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処理用部における処理用面の間で被処理物を処理するものであって、被処理流動体のうちの第1の被処理流動体である第1流体を処理用面間に導入し、前記第1流体を導入した流路とは独立し、処理用面間に通じる開口部を備えた別の流路から被処理流動体のうちの第2の被処理流動体である第2流体を処理用面間に導入して処理用面間で上記第1流体と第2流体を混合・攪拌して処理を行う装置である。なお、図1においてUは上方を、Sは下方をそれぞれ示しているが、本発明において上下前後左右は相対的な位置関係を示すに止まり、絶対的な位置を特定するものではない。図2(A)、図3(B)においてRは回転方向を示している。図3(B)においてCは遠心力方向(半径方向)を示している。
 この装置は、被処理流動体として少なくとも2種類の流体を用いるものであり、そのうちで少なくとも1種類の流体については被処理物を少なくとも1種類含むものであり、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面を備え、これらの処理用面の間で上記の各流体を合流させて薄膜流体とするものであり、当該薄膜流体中において上記の被処理物を処理する装置である。この装置は、上述のとおり、複数の被処理流動体を処理することができるが、単一の被処理流動体を処理することもできる。
 この流体処理装置は、対向する第1及び第2の、2つの処理用部10,20を備え、少なくとも一方の処理用部が回転する。両処理用部10,20の対向する面が、夫々処理用面となる。第1処理用部10は第1処理用面1を備え、第2処理用部20は第2処理用面2を備える。
 両処理用面1,2は、被処理流動体の流路に接続され、被処理流動体の流路の一部を構成する。この両処理用面1,2間の間隔は、適宜変更して実施することができるが、通常は、1mm以下、例えば0.1μmから50μm程度の微小間隔に調整される。これによって、この両処理用面1,2間を通過する被処理流動体は、両処理用面1,2によって強制された強制薄膜流体となる。
 この装置を用いて複数の被処理流動体を処理する場合、この装置は、第1の被処理流動体の流路に接続され、当該第1被処理流動体の流路の一部を形成すると共に、第1被処理流動体とは別の、第2被処理流動体の流路の一部を形成する。そして、この装置は、両流路を合流させて、処理用面1,2間において、両被処理流動体を混合し、反応させるなどの流体の処理を行なう。なお、ここで「処理」とは、被処理物が反応する形態に限らず、反応を伴わずに混合・分散のみがなされる形態も含む。
 具体的に説明すると、上記の第1処理用部10を保持する第1ホルダ11と、第2処理用部20を保持する第2ホルダ21と、接面圧付与機構と、回転駆動機構と、第1導入部d1と、第2導入部d2と、流体圧付与機構pとを備える。
 図2(A)へ示す通り、この実施の形態において、第1処理用部10は、環状体であり、より詳しくはリング状のディスクである。また、第2処理用部20もリング状のディスクである。第1、第2処理用部10、20の材質は、金属の他、カーボン、セラミック、焼結金属、耐磨耗鋼、サファイア、その他金属に硬化処理を施したものや、硬質材をライニングやコーティング、メッキなどを施工したものを採用することができる。この実施の形態において、両処理用部10,20は、互いに対向する第1、第2の処理用面1、2の少なくとも一部が鏡面研磨されている。
 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。
 少なくとも一方のホルダは、電動機などの回転駆動機構(図示せず)にて、他方のホルダに対して相対的に回転することができる。図1の50は、回転駆動機構の回転軸を示しており、この例では、この回転軸50に取り付けられた第1ホルダ11が回転し、この第1ホルダ11に支持された第1処理用部10が第2処理用部20に対して回転する。もちろん、第2処理用部20を回転させるようにしてもよく、双方を回転させるようにしてもよい。また、この例では、第1、第2ホルダ11、21を固定しておき、この第1、第2ホルダ11、21に対して第1、第2処理用部10、20が回転するようにしてもよい。
 第1処理用部10と第2処理用部20とは、少なくとも何れか一方が、少なくとも何れか他方に、接近・離反可能となっており、両処理用面1,2は、接近・離反できる。
 この実施の形態では、第1処理用部10に対して、第2処理用部20が接近・離反するもので、第2ホルダ21に設けられた収容部41に、第2処理用部20が出没可能に収容されている。但し、これとは、逆に、第1処理用部10が、第2処理用部20に対して接近・離反するものであってもよく、両処理用部10,20が互いに接近・離反するものであってもよい。
 この収容部41は、第2処理用部20の、主として処理用面2側と反対側の部位を収容する凹部であり、平面視において、円を呈する、即ち環状に形成された、溝である。この収容部41は、第2処理用部20を回転させ得る十分なクリアランスを持って、第2処理用部20を収容する。なお、第2処理用部20は軸方向に平行移動のみが可能なように配置してもよいが、上記クリアランスを大きくすることにより、第2処理用部20は、収容部41に対して、処理用部20の中心線を、上記収容部41の軸方向と平行の関係を崩すように傾斜して変位できるようにしてもよく、さらに、第2処理用部20の中心線と収容部41の中心線とが半径方向にずれるように変位できるようにしてもよい。
 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。
 上記の被処理流動体は、各種のポンプや位置エネルギーなどによって構成される流体圧付与機構pによって圧力が付与された状態で、第1導入部d1と、第2導入部d2から両処理用面1、2間に導入される。この実施の形態において、第1導入部d1は、環状の第2ホルダ21の中央に設けられた通路であり、その一端が、環状の両処理用部10、20の内側から、両処理用面1、2間に導入される。第2導入部d2は、第1の被処理流動体と反応させる第2の被処理流動体を処理用面1,2へ供給する。この実施の形態において、第2導入部d2は、第2処理用部20の内部に設けられた通路であり、その一端が、第2処理用面2にて開口する。流体圧付与機構pにより加圧された第1の被処理流動体は、第1導入部d1から、両処理用部10,20の内側の空間に導入され、第1処理用面1と第2処理用面2との間を通り、両処理用部10,20の外側に通り抜けようとする。これらの処理用面1,2間において、第2導入部d2から流体圧付与機構pにより加圧された第2の被処理流動体が供給され、第1の被処理流動体と合流し、混合、攪拌、乳化、分散、反応、晶出、晶析、析出などの種々の流体処理がなされ、両処理用面1,2から、両処理用部10,20の外側に排出される。なお、減圧ポンプにより両処理用部10,20の外側の環境を負圧にすることもできる。
 上記の接面圧付与機構は、第1処理用面1と第2処理用面2とを接近させる方向に作用させる力を、処理用部に付与する。この実施の形態では、接面圧付与機構は、第2ホルダ21に設けられ、第2処理用部20を第1処理用部10に向けて付勢する。
 前記の接面圧付与機構は、第1処理用部10の第1処理用面1と第2処理用部20の第2処理用面2とが接近する方向に押す力(以下、接面圧力という)を発生させるための機構である。この接面圧力と、流体圧力などの両処理用面1、2間を離反させる力との均衡によって、nm単位ないしμm単位の微小な膜厚を有する薄膜流体を発生させる。言い換えれば、上記力の均衡によって、両処理用面1、2間の間隔を所定の微小間隔に保つ。
 図1に示す実施の形態において、接面圧付与機構は、上記の収容部41と第2処理用部20との間に配位される。具体的には、第2処理用部20を第1処理用部10に近づく方向に付勢するスプリング43と、空気や油などの付勢用流体を導入する付勢用流体導入部44とにて構成され、スプリング43と上記付勢用流体の流体圧力とによって、上記の接面圧力を付与する。このスプリング43と上記付勢用流体の流体圧力とは、いずれか一方が付与されるものであればよく、磁力や重力などの他の力であってもよい。この接面圧付与機構の付勢に抗して、流体圧付与機構pにより加圧された被処理流動体の圧力や粘性などによって生じる離反力によって、第2処理用部20は、第1処理用部10から遠ざかり、両処理用面間に微小な間隔を開ける。このように、この接面圧力と離反力とのバランスによって、第1処理用面1と第2処理用面2とは、μm単位の精度で設定され、両処理用面1,2間の微小間隔の設定がなされる。上記離反力としては、被処理流動体の流体圧や粘性と、処理用部の回転による遠心力と、付勢用流体導入部44に負圧を掛けた場合の当該負圧、スプリング43を引っ張りスプリングとした場合のバネの力などを挙げることができる。この接面圧付与機構は、第2処理用部20ではなく、第1処理用部10に設けてもよく、双方に設けてもよい。
 上記の離反力について、具体的に説明すると、第2処理用部20は、上記の第2処理用面2と共に、第2処理用面2の内側(即ち、第1処理用面1と第2処理用面2との間への被処理流動体の進入口側)に位置して当該第2処理用面2に隣接する離反用調整面23を備える。この例では、離反用調整面23は、傾斜面として実施されているが、水平面であってもよい。被処理流動体の圧力が、離反用調整面23に作用して、第2処理用部20を第1処理用部10から離反させる方向への力を発生させる。従って、離反力を発生させるための受圧面は、第2処理用面2と離反用調整面23とになる。
 さらに、この図1の例では、第2処理用部20に近接用調整面24が形成されている。この近接用調整面24は、離反用調整面23と軸方向において反対側の面(図1においては上方の面)であり、被処理流動体の圧力が作用して、第2処理用部20を第1処理用部10に接近させる方向への力を発生させる。
 なお、第2処理用面2及び離反用調整面23に作用する被処理流動体の圧力、即ち流体圧は、メカニカルシールにおけるオープニングフォースを構成する力として理解される。処理用面1,2の接近・離反の方向、即ち第2処理用部20の出没方向(図1においては軸方向)と直交する仮想平面上に投影した近接用調整面24の投影面積A1と、当該仮想平面上に投影した第2処理用部20の第2処理用面2及び離反用調整面23との投影面積の合計面積A2との、面積比A1/A2は、バランス比Kと呼ばれ、上記オープニングフォースの調整に重要である。このオープニングフォースについては、上記バランスライン、即ち近接用調整面24の面積A1を変更することで、被処理流動体の圧力、即ち流体圧により調整できる。
 摺動面の実面圧P、即ち、接面圧力のうち流体圧によるものは次式で計算される。
 P=P1×(K-k)+Ps
 ここでP1は、被処理流動体の圧力即ち流体圧を示し、Kは上記のバランス比を示し、kはオープニングフォース係数を示し、Psはスプリング及び背圧力を示す。
 このバランスラインの調整により摺動面の実面圧Pを調整することで処理用面1,2間を所望の微小隙間量にし被処理流動体による流動体膜を形成させ、生成物などの処理された被処理物を微細とし、また、均一な反応処理を行うのである。
 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。
 被処理流動体は、上記の微小な隙間を保持する両処理用面1,2によって強制された薄膜流体となり、環状の両処理用面1、2の外側に移動しようとする。ところが、第1処理用部10は回転しているので、混合された被処理流動体は、環状の両処理用面1,2の内側から外側へ直線的に移動するのではなく、環状の半径方向への移動ベクトルと周方向への移動ベクトルとの合成ベクトルが被処理流動体に作用して、内側から外側へ略渦巻き状に移動する。
 尚、回転軸50は、鉛直に配置されたものに限定するものではなく、水平方向に配位されたものであってもよく、傾斜して配位されたものであってよい。被処理流動体は両処理用面1,2間の微細な間隔にて処理がなされるものであり、実質的に重力の影響を排除できるからである。また、この接面圧付与機構は、前述の第2処理用部20を変位可能に保持するフローティング機構と併用することによって、微振動や回転アライメントの緩衝機構としても機能する。
 第1、第2処理用部10、20は、その少なくともいずれか一方を、冷却或いは加熱して、その温度を調整するようにしてもよく、図1では、第1、第2処理用部10、20に温調機構(温度調整機構)J1,J2を設けた例を図示している。また、導入される被処理流動体を冷却或いは加熱して、その温度を調整するようにしもよい。これらの温度は、処理された被処理物の析出のために用いることもでき、また、第1、第2処理用面1、2間における被処理流動体にベナール対流若しくはマランゴニ対流を発生させるために設定してもよい。
 図2に示すように、第1処理用部10の第1処理用面1には、第1処理用部10の中心側から外側に向けて、即ち径方向について伸びる溝状の凹部13を形成して実施してもよい。この凹部13の平面形状は、図2(B)へ示すように、第1処理用面1上をカーブして或いは渦巻き状に伸びるものや、図示はしないが、真っ直ぐ外方向に伸びるもの、L字状などに屈曲あるいは湾曲するもの、連続したもの、断続するもの、枝分かれするものであってもよい。また、この凹部13は、第2処理用面2に形成するものとしても実施可能であり、第1及び第2の処理用面1,2の双方に形成するものとしても実施可能である。この様な凹部13を形成することによりマイクロポンプ効果を得ることができ、被処理流動体を第1及び第2の処理用面1,2間に吸引することができる効果がある。
 この凹部13の基端は第1処理用部10の内周に達することが望ましい。この凹部13の先端は、第1処理用部面1の外周面側に向けて伸びるもので、その深さ(横断面積)は、基端から先端に向かうにつれて、漸次減少するものとしている。
 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。
 前述の第2導入部d2の開口部d20を第2処理用面2に設ける場合は、対向する上記第1処理用面1の平坦面16と対向する位置に設けることが好ましい。
 この開口部d20は、第1処理用面1の凹部13からよりも下流側(この例では外側)に設けることが望ましい。特に、マイクロポンプ効果によって導入される際の流れ方向が処理用面間で形成されるスパイラル状で層流の流れ方向に変換される点よりも外径側の平坦面16に対向する位置に設置することが望ましい。具体的には、図2(B)において、第1処理用面1に設けられた凹部13の最も外側の位置から、径方向への距離nを、約0.5mm以上とするのが好ましい。特に、流体中から微粒子を析出させる場合には、層流条件下にて複数の被処理流動体の混合と、微粒子の析出が行なわれることが望ましい。開口部d20の形状は、図2(B)や図3(B)に示すように円形状であってもよく、図示しないが、リング状ディスクである処理用面2の中央の開口を取り巻く同心円状の円環形状であってもよい。また、開口部を円環形状とした場合、その円環形状の開口部は連続していてもよいし、不連続であってもよい。
 この第2導入部d2は方向性を持たせることができる。例えば、図3(A)に示すように、上記の第2処理用面2の開口部d20からの導入方向が、第2処理用面2に対して所定の仰角(θ1)で傾斜している。この仰角(θ1)は、0度を超えて90度未満に設定されており、さらに反応速度が速い反応の場合には1度以上45度以下で設置されるのが好ましい。
 また、図3(B)に示すように、上記の第2処理用面2の開口部d20からの導入方向が、上記の第2処理用面2に沿う平面において、方向性を有するものである。この第2流体の導入方向は、処理用面の半径方向の成分にあっては中心から遠ざかる外方向であって、且つ、回転する処理用面間における流体の回転方向に対しての成分にあっては順方向である。言い換えると、開口部d20を通る半径方向であって外方向の線分を基準線gとして、この基準線gから回転方向Rへの所定の角度(θ2)を有するものである。この角度(θ2)についても、0度を超えて90度未満に設定されることが好ましい。
 この角度(θ2)は、流体の種類、反応速度、粘度、処理用面の回転速度などの種々の条件に応じて、変更して実施することができる。また、第2導入部d2に方向性を全く持たせないこともできる。
 上記の被処理流動体の種類とその流路の数は、図1の例では、2つとしたが、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。図1の例では、第2導入部d2から処理用面1,2間に第2流体を導入したが、この導入部は、第1処理用部10に設けてもよく、双方に設けてもよい。また、一種類の被処理流動体に対して、複数の導入部を用意してもよい。また、各処理用部に設けられる導入用の開口部は、その形状や大きさや数は特に制限はなく適宜変更して実施し得る。また、上記第1及び第2の処理用面間1、2の直前或いはさらに上流側に導入用の開口部を設けてもよい。
 なお、処理用面1,2間にて上記処理を行う事が出来れば良いので、上記とは逆に、第1導入部d1より第2流体を導入し、第2導入部d2より第1流体を導入するものであっても良い。つまり、各流体における第1、第2という表現は、複数存在する流体の第n番目であるという、識別のための意味合いを持つに過ぎないものであり、第3以上の流体も存在し得る。
 上記装置においては、析出・沈殿または結晶化のような処理が、図1に示すように、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1、2の間で強制的に均一混合しながら起こる。処理された被処理物の粒子径や単分散度は処理用部10、20の回転数や流速、処理用面1,2間の距離や、被処理流動体の原料濃度、または被処理流動体の溶媒種等を適宜調整することにより、制御することができる。
 以下、上記の装置を用いて行うシード微粒子の析出に関する具体的な態様について説明する。
 上記の装置において、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間に形成される薄膜流体中で、少なくとも1種類の被析出物質を溶媒に溶解させた原料流体と、析出流体とを混合させ、シード微粒子を析出させる。
 上記のシード微粒子の析出は、本願の図1または図4に示す装置の、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1,2間で強制的に均一混合しながら起こる。
 まず、一つの流路である第1導入部d1より、第1流体として析出流体を、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1,2間に導入して、この処理用面間に第1流体から構成された薄膜流体である第1流体膜を作る。
 次いで別流路である第2導入部d2より、第2流体として少なくとも1種類の被析出物質を溶媒に溶解させた原料流体を、上記処理用面1,2間に作られた第1流体膜に直接導入する。
 上記のように、被処理流動体の供給圧と回転する処理用面の間にかかる圧力との圧力バランスによって距離を固定された処理用面1,2間にて、第1流体と第2流体とが混合され、均一な核生成を行う事が出来る。
 なお、処理用面1,2間にて上記反応を行う事が出来れば良いので、上記とは逆に、第1導入部d1より第2流体を導入し、第2導入部d2より第1流体を導入するものであっても良い。つまり、各流体における第1、第2という表現は、複数存在する流体の第n番目であるという、識別のための意味合いを持つに過ぎないものであり、第3以上の流体も存在し得る。
 前述のように、第1導入部d1、第2導入部d2以外に第3導入部d3を処理装置に設けることもできるが、この場合にあっては、例えば各導入部から、第1流体、第2流体、第3流体をそれぞれ別々に処理装置に導入することが可能である。そうすると、各流体の濃度や圧力を個々に管理することができ、析出反応及び微粒子の粒子径をより精密に制御することができる。なお、各導入部へ導入する被処理流動体(第1流体~第3流体)の組み合わせは、任意に設定できる。第4以上の導入部を設けた場合も同様であって、このように処理装置へ導入する流体を細分化できる。
 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。
(分散剤等)
 また、本発明においては、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。一例として、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。これらは単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
 上記の界面活性剤及び分散剤は、原料流体もしくは析出流体、またはその両方に含まれていてもよい。また、上記の界面活性剤及び分散剤は、原料流体とも析出流体とも異なる第3の流体に含まれていてもよい。
(処理用面間における核生成と核成長)
 一般的に、微粒子の作製は、微粒子の核を生成する工程と、その核が粒子として成長する工程とから成る。微粒子の核を生成する工程においては、原料流体に溶解していた被析出物質に由来する分子やイオン、クラスター等が、析出流体と混合された結果、溶解度の変化や、析出流体との反応によって、核として析出する。その後、核が生成された原料流体と析出流体との混合液に未だ分子やイオン、クラスター等として存在する被析出物質が、先に析出した核を発端として析出することで、粒子が成長する。これまで、上記の、対向して配設された、接近・離反可能な、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1,2間の極微小な空間にできる薄膜流体中おいて原料流体と析出流体とを混合することにより、上記の分子やイオン、クラスター等の拡散を促進させることができるため、均一かつ均質な核生成及び核成長を可能とし、均一かつ均質な微粒子の製造を可能としてきた。しかし、本発明においては、上記の処理用面1,2間から排出された吐出液に含まれるシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る工程を、上記の処理用面1,2間より吐出させた吐出液中において行っても、上記の処理用面1,2間において核の成長を完了させた場合と同様に均一且つ均質な微粒子が作製できることがわかった。これによって、上記の処理用面1,2間にできる薄膜流体中において析出させたシード微粒子を含む流体の処理用面1,2間における滞留時間をこれまで以上に短くすることを可能とした。言い換えると、一定時間における、処理流量をこれまで以上に増加することを可能とした。よって、本発明は、上記の、接近・離反可能な処理用面1,2間において、均一かつ均質なシード微粒子を析出させ、そのシード微粒子を含む流体を処理用面1,2間より吐出液として排出させた後、吐出液中においてそのシード微粒子を目的の微粒子にまで成長させることによって実施できる。
 本発明においては、上述の通り、シード微粒子には、上記処理用面1,2間にできる薄膜流体中において生成させた微粒子の核や、生成させた微粒子の核を上記処理用面1,2間にできる薄膜流体中においてある程度の大きさにまで成長させた成長途中の微粒子などの、上記薄膜流体中において析出される種々のものが含まれる。
 また、本発明において、成長とは、上述の通り、原料流体と析出流体との混合液中に存在する被析出物質に由来する分子やイオン、クラスター等が、先に析出したシード微粒子の核を発端として析出することで粒子が成長することを指し、微粒子同士が凝集することによって粒子径が単に大きくなった微粒子を含まない。
(処理用面間より吐出させた後の粒子としての成長)
 本発明は、上記処理用面1,2間より排出させた吐出液中において、当該シード微粒子を目的の微粒子にまで成長させることで実施できる。
 本発明における成長の工程を行う手段の一例としては、上記に説明した装置の処理用面1,2間より排出させた吐出液をビーカーやタンクのような空容器等で回収し、成長と成長の完了をさせることで実施できる。その際、容器に回収された吐出液を攪拌してもよく、攪拌のための装置並びに方法については特に限定されない。
 吐出液が回収され、容器への導入開始から成長の完了まで、吐出液は逐次混合された状態となるため、貯蔵などの吐出液を滞留させる容器では成長の進行度合いに影響し、不均一な成長や新たな核の生成の原因となる可能性がある。このため、本発明においては、上記の処理用面1,2間より吐出させた吐出液を、一端に流入口を有し他端に流出口を有する管状容器等に導入し、管状容器内において成長の工程を完了させることが好ましい。具体的には、図4に示すように、処理用面1,2間より排出させた吐出液を捕集するためのベッセル61を設け、ベッセル61の下端に管状容器62を接続する。この接続箇所が管状容器の入口63となる。ベッセル61に接続された管状容器62内に管状容器の入口63から吐出液を導入し、管状容器62内において、吐出液に含まれるシード微粒子を成長させることで実施できる。上記の方法においては、上記処理用面1,2間にできる薄膜流体中においてシード微粒子を析出させて、シード微粒子を含む流体を吐出液として排出させる工程と、管状容器62内に管状容器の入口63から吐出液を導入し、管状容器内にて吐出液に含まれるシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る工程とを連続的に行うことができる。また、後述するように、管状容器62内にミキサーを内蔵したり、管状容器62に温度調整機構65を設けてもよい。さらに、原料流体とも析出流体とも異なる第3の流体を供給するための供給装置66を設け、その開口部67をベッセル61内に配位して、吐出液とともに第3の流体を管状容器62内に導入してそれらを混合させてもよい。
 また、吐出液が回収され、容器への導入開始から成長の工程を完了させるまでにその成長の進行度合いを制御できる流体を吐出液と混合することでシード微粒子の成長を制御しても良い。それによって、上記の処理用面1,2間において析出させた均一かつ均質なシード微粒子を、均一かつ均質な状態として目的の微粒子に成長させることが可能である。
 本発明においては、処理用面1,2間において析出させたシード微粒子を、処理用面1,2間より吐出させた後に、前記シード微粒子よりも粒子径を大きく成長させることによって実施できる。
 なお、微粒子の成長は、必ずしも完了するまで行う必要はなく、微粒子が目的の粒子径にまで成長した段階でその成長を終了させてもよい。成長を終了させる手段は、特に限定されない。
 微粒子の成長と成長の完了を確認するための手段としては、特に制限されない。例えば、吐出液の色の変化によって、微粒子の成長の完了を確認することができる。上記に説明した装置の処理用面1,2間から排出された直後の吐出液には、析出されたシード微粒子の他に被析出物質に由来するイオンや分子、クラスター等も含まれるが、その後、シード微粒子が成長するに従って吐出液中のイオン等が析出して微粒子の成長に使われ、やがて吐出液中のイオン等は存在しなくなる。すなわち、吐出液中に存在する被析出物質に由来するイオンや分子、クラスター等の量によって吐出液の色が変化することから、微粒子の成長の完了を確認することができる。
 本発明において作製される目的の微粒子が結晶性の微粒子であり、上記処理用面1,2間にできる薄膜流体中において析出されるシード微粒子が結晶性の微粒子または結晶核であることが好ましい。しかし、本発明は、結晶性の微粒子並びに結晶核に限定されるものでは無い。アモルファスの核を成長させて、結晶性の微粒子を形成するものであっても実施できるし、結晶性の核を成長させて、最終的にアモルファスな微粒子とするもの、並びにアモルファスな核を成長させて、アモルファスな微粒子とするものとしても実施できる。また、上記の処理用面1,2間において析出させたシード微粒子またはシード微粒子を成長させた目的の微粒子の表面に、他の物質または元素などの別の物質を析出させてコーティングすることも可能である。本発明において、シード微粒子の表面に、別の物質を析出させるとは、シード微粒子の表面に直接コーティング層を形成するものに限らず、シード微粒子の表面に間接的にコーティング層を形成するものであってもよい。
(管状容器)
 本発明において、シード微粒子を成長させるための管状容器としては、一端に流入口を有し他端に流出口を有するものであれば特に限定されない。微粒子作製における成長工程において、処理用面1,2間より排出させた吐出液及び吐出液に含まれるシード微粒子や他の物質とは不活性な材質からなる管状容器が好ましい。また、管状容器の径についても、特に限定されない。処理用面1,2間から排出される吐出液を入口63から滞り無く管状容器62内に導入し、出口64から排出できる径であることが好ましい。また、管状容器の長さにおいても特に限定されないが、処理用面1,2間から排出された吐出液が管状容器62内に導入されてから排出されるまでに、上記成長の工程を完了できる管状容器の長さであることが好ましい。また、吐出液は、上記の処理用面1,2間から排出されたのち、速やかに管状容器62内に導入される。
 また、管状容器62内にミキサーを内蔵したものであっても良い。例えば、静止型混合器(スタティックミキサー)のようなものを管状容器62内に設けた構造のものでも実施できる。さらに、管状容器62内の吐出液の温度を調整する機構を持つものでも実施できる。それによって、微粒子の成長の進行を制御しやすくなる利点がある。温度を調整する機構並びに方法としては特に限定されないが、ジャケット構造やの二重管構造として、温度調整用の熱媒・冷媒などを用いても良いし、コイル式熱交換器、例えば商品名、Mコイル式(エム・テクニック製)のような構造としても実施できる。その他、ペルチェ素子などを用いる方法や、直接加熱・冷却する方法でも実施できる。管状容器62内に上記処理用面1,2間から排出された吐出液を導入する機構としては、特に限定されないが、ポンプや圧縮気体の圧力により導入する方法や、管状容器62内を回転容積式のポンプのような形状としても実施できる。その他、重力を利用して、管状容器の上から下に処理用面1,2間から排出された吐出液を通過させるような方法も実施できる。
 また、本発明においては、上記の、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において、2種類以上の流体を混合してシード微粒子を析出させることに限定するものでは無い。例えば、少なくとも1種類の被析出物質を溶解した原料流体を上記の処理用面1,2間に導入し、温度変化によって溶解度を変化させたり、原料流体に溶解させた被析出物質を反応させたりしてシード微粒子を析出させ、その後、上記の処理用面1,2間から吐出された吐出液中においてシード微粒子を成長させることでも実施できる。
 以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。しかし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
 尚、以下の実施例において、「中央から」というのは、図1又は図4に示す流体処理装置の「第1導入部d1から」という意味であり、第1流体は、第1導入部d1から導入される、前述の第1被処理流動体を指し、第2流体は、図1又は図4に示す流体処理装置の第2導入部d2から導入される、前述の第2被処理流動体を指す。
(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、微粒子の粒子径については、10箇所の平均値を採用した。
(透過型電子顕微鏡観察)
 透過型電子顕微鏡(TEM)観察には、JEM-2100(JOEL製)を使用した。観察条件としては、観察倍率を3万倍以上とし、微粒子の粒子径については、10箇所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,走査速度1.6°/minである。
 実施例として、図1又は図4に示すように、特許文献3に示された装置と同様の原理の流体処理装置を用いて、処理用面1,2間に形成される薄膜流体中で原料流体と析出流体とを混合し、薄膜流体中でシード微粒子を析出させ、その後、当該シード微粒子を成長させることによって、目的の微粒子を得た。
(実施例:ニッケル)
 中央から第1流体の金属流体としてニッケル溶液(0.1M 硝酸ニッケル六水和物(Ni(NO・6HO)/0.2M トリエタノールアミン(TEA)/0.1wt% ポリアクリル酸アンモニウム(PAA) in エチレングリコール(EG))を、供給圧力=0.18MPaG、回転数1000rpm、100℃、1000ml/min.で送液しながら、第2流体の還元剤流体として、還元剤溶液(20wt% 水酸化カリウム(KOH)/10wt% 純水(HO) in ヒドラジン一水和物(HMH))を54℃、50ml/min.で処理用面1,2間に導入し、第1流体と第2流体とを薄膜流体中で混合した。第1流体並びに第2流体の送液温度は、第1流体と第2流体のそれぞれの温度を処理装置導入直前(より詳しくは、処理用面1,2間に導入される直前)にて測定した。また、pHメーターを用いて測定した、第1流体のpHは6.93であり、pH試験紙を用いて測定した、第2流体のpHは14以上であった。処理用面1,2間から排出させた直後の吐出液は95℃であり、黄緑色の濁った液であった。
(実施例1:ニッケル)
 実施例1として、上記の条件で処理用面1,2間から排出させたニッケル微粒子のシード微粒子を含む吐出液を20秒間、一つの容器に回収した。回収中に吐出液が黄緑色の濁った状態から黒色に変化する様子が確認され、20秒間回収を行い、回収を完了させた約20秒後に目視による吐出液の色の変化は無くなり、その時の吐出液の温度は95℃であった。ニッケル微粒子を回収するために、吐出液を室温になるまで静置した。その後、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、25℃の条件で大気圧にて乾燥した。乾燥後のニッケル微粒子粉体のXRD測定の結果、不純物のない、均質なニッケルが作製されたことが確認された。図5に実施例1において得られたニッケル微粒子のSEM写真を示す。図5より、200nm程度のニッケル微粒子が均一に作製できていることを確認した。また、ニッケル微粒子の作製量は5.9g/min.であった。
(比較例1:ニッケル)
 比較例1として、処理用面1,2間において、ニッケル微粒子の核の発生と、ニッケル微粒子にまで成長させる条件とを検討した。その結果、第1流体であるニッケル溶液の送液を120℃、100ml/min.とし、第2流体である還元剤溶液を、54℃、50ml/min.で処理用面1,2間に導入することで、実施例1において得られた黒色の吐出液と同色の吐出液を処理用面1,2間から排出させることが可能であった。供給圧力と回転数は、実施例1と同じとした。また、処理用面1,2間からの排出直後の吐出液の温度は95℃であった。処理用面1,2間から排出させた吐出液を実施例1と同様の作業にてニッケル微粒子を回収し、XRD測定及びSEM観察を行うと、実施例1とほぼ同様の結果が得られ、粒子径が200nm程度で、かつ、不純物のない、均一かつ均質なニッケル微粒子を作製できることを確認した。しかしながら、ニッケル微粒子の作製量は0.59g/min.であり、実施例1と比較して約1/10となった。
(実施例2:ニッケル)
 実施例2として、実施例1において処理用面1,2間から排出させた吐出液を、20分間、実施例1と同様に、一つの容器に回収した。回収中に吐出液が黄緑色の濁った状態から黒色に変化する様子が確認され、回収を開始してから約40秒後に目視による吐出液の色の変化は無くなり、その時の吐出液の温度は95℃であった。実施例1と同様の作業にてニッケル微粒子を回収し、XRD測定並びにSEM観察を行った。XRD測定の結果、不純物のない、均質なニッケルが作製されたことが確認された。図6に実施例2において得られたニッケル微粒子のSEM写真を示す。図5,6より、実施例1に比べて粒子径が均一に揃っていない不均一な微粒子が作製されていることを確認した。
(比較例2:ニッケル)
 比較例2として、実施例1と同じニッケル溶液1000mlをビーカーにおいて100℃で攪拌しながら、54℃に加温した実施例1と同じ還元剤溶液50mlを、1分間かけてビーカーに投入した。還元剤溶液50ml全てをビーカーに投入した直後の両者の混合液は、黄緑色であり、その後、黒色となった。還元剤溶液50ml全てをビーカーに投入してから1分後に、目視による混合液の色の変化は無くなり、その時の混合液の温度は95℃であった。実施例1と同様の作業にてニッケル微粒子を回収し、XRD測定並びにSEM観察を行った。XRD測定の結果、不純物のない、均質なニッケルが作製されたことが確認された。図7に比較例2において得られたニッケル微粒子のSEM写真を示す。図5~7より、実施例1並びに実施例2に比べて、さらに粒子径が均一に揃っていない不均一な微粒子が作製されていることを確認した。
(実施例3:ニッケル)
 実施例3として、図4の流体処理装置に示すように、管状容器62に接続された吐出液を捕集するためのベッセル61を設置した。また、吐出液の管状容器62内の滞留時間を20秒間以上となるように管状容器径と管状容器長さとを設定した。また、管状容器62を、オイルバス65に浸した。実施例1と同じ条件で、ニッケル溶液と還元剤溶液とを処理用面1,2間にできる薄膜流体中において混合させ、ニッケル微粒子のシード微粒子を含む流体を吐出液として処理用面1,2間より排出させ、吐出液を連続的に管状容器の入口63から管状容器62内へ導入させ、管状容器の出口64より排出させた。吐出液はベッセル61内に停滞することなく、連続的に排出された。管状容器の出口64から排出された吐出液の温度が95℃となるように、オイルバス65の温度を設定した。管状容器の入口63に導入された吐出液は黄緑色で濁った状態であったが、管状容器出口64より排出された吐出液は黒色であった。実施例1と同様の作業にてニッケル微粒子を回収し、XRD測定並びにSEM観察を行った。XRD測定結果、SEM観察結果共に、実施例1と同様の結果であり、粒子径が200nm程度で、かつ、不純物のない、均一かつ均質なニッケル微粒子が作製できることが確認された。また、ニッケル微粒子の作製量は5.9g/min.であった。
 以上のことから、ニッケル微粒子を作製する際に、上記の流体処理装置における処理用面1,2間にできる薄膜流体中においてニッケル微粒子のシード微粒子を析出させる工程と、析出させたシード微粒子を含む流体を吐出液として処理用面1,2間より排出させた後に、吐出液中において前記析出させたシード微粒子を目的の粒子径にまで成長させる工程との2つの工程を含むことによって、ニッケル微粒子の単位あたりの作製量を増加できることがわかった。また、処理用面間1,2より排出されたニッケル微粒子を含む流体を連続的に管状容器62内に導入することによって、目的の粒子径にまで成長させた均一かつ均質なニッケル微粒子を連続的に作製できることがわかった。
 なお、管状容器62内に混合器を設け、管状容器62内に導入された吐出液を攪拌した場合には、シード微粒子の成長に要する時間の短縮などが見られた。
(実施例:銀)
 中央から第1流体として還元剤流体(2wt% アスコルビン酸水溶液(pH=2.50)を、供給圧力=0.090MPaG、回転数1700rpm、20.8℃、400ml/min.で送液しながら、第2流体として、金属流体(5.67wt%硝酸銀水溶液(pH=5.30))を22.5℃、10ml/min.で処理用面1,2間に導入し、第1流体と第2流体とを薄膜流体中で混合した。第1流体並びに第2流体の送液温度は、第1流体と第2流体のそれぞれの温度を処理装置導入直前(より詳しくは、処理用面1,2間に導入される直前)にて測定した。また、処理用面1,2間から排出させた直後の吐出液は21.0℃であり、灰色に薄く濁った液であった。
(実施例4:銀)
 実施例4として、上記の条件で処理用面1,2間から排出させた銀微粒子のシード微粒子を含む吐出液を60秒間、一つの容器に回収した。回収中に吐出液が灰色に薄く濁った状態から濃い灰色に変化し、吐出直後よりも濁って行く様子が確認され、60秒間の回収を完了させた約20秒後に目視による色の変化は無くなり、その時の吐出液の温度は21.0℃であった。吐出液を室温において静置することで銀微粒子を沈降させ、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、25℃の条件で大気圧にて乾燥した。乾燥後の銀微粒子粉体のXRD測定の結果、不純物のない、均質な銀が作製されたことが確認された。また、SEM観察の結果、1μm程度の銀微粒子が均一に作製できていることを確認した。また、銀微粒子の作製量は0.4g/min.であった。
(比較例3:銀)
 比較例3として、実施例4と同じ条件で処理用面1,2間から排出させた銀微粒子のシード微粒子を含む吐出液を、吐出液の色の変化を待たずに、処理用面1,2間から排出させた直後の吐出液に含まれる銀微粒子のシード微粒子をメンブレンフィルター(孔径0.1μm)にて回収した。100nm程度の均一なシード微粒子が析出していることをTEM観察にて確認した。
(比較例4:銀)
 比較例4として、処理用面1,2間において、銀微粒子の核の発生と、銀微粒子まで成長させる条件とを検討した。その結果、第1流体である還元剤流体の送液を20.8℃、50ml/min.とし、第2流体である原料流体を、22.5℃、1.0ml/min.で処理用面1,2間に導入することで、実施例4において得られた濃い灰色の吐出液と同色の吐出液を処理用面1,2間から排出させることが可能であった。供給圧力と回転数は、実施例4と同じとした。処理用面1,2間から排出させた吐出液を実施例4と同様の作業にて銀微粒子を回収し、XRD測定及びSEM観察を行うと、実施例4とほぼ同様の結果が得られ、粒子径が1μm程度で、かつ、不純物のない、均一かつ均質な銀微粒子を作製できることを確認した。しかしながら、銀微粒子の作製量は0.04g/min.であり、実施例4と比較して約1/10となった。また、処理用面1,2間からの排出直後の吐出液の温度は21.0℃であった。
(実施例5:銀)
 実施例5として、実施例4において処理用面1,2間から排出させた吐出液を、50分間、実施例4と同様に、一つの容器に回収した。回収中に吐出液が灰色に薄く濁った状態から濃い灰色に変化する様子が確認され、回収を開始してから約80秒後に目視による色の変化は無くなり、その時の吐出液の温度は21.0℃であった。実施例4と同様の作業にて銀微粒子を回収し、XRD測定並びにSEM観察を行った。XRD測定の結果、不純物のない、均質な銀が作製されたことが確認された。また、SEM観察の結果から、0.5~2.5μm程度の銀微粒子が作製されたことが確認されたが、実施例4に比べて粒子径が均一に揃っていない不均一な微粒子が作製されていることを確認した。
(比較例5:銀)
 比較例5として、実施例4と同じ還元剤流体400mlをビーカーにおいて20.8℃で攪拌しながら、実施例4と同じ原料流体10ml(22.5℃)を、1分間かけてビーカーに投入した。原料流体10ml全てをビーカーに投入した直後の両者の混合液は、薄く灰色に濁り、その後濃く濁った灰色となった。原料流体10ml全てをビーカーに投入してから60秒後に、目視による混合液の色の変化は無くなり、その時の混合液の温度は21.0℃であった。実施例4と同様の作業にて銀微粒子を回収し、XRD測定並びにSEM観察を行った。XRD測定の結果、不純物のない、均質な銀が作製されたことが確認された。SEM観察の結果から、0.3~5μm程度の銀微粒子が作製されたことが確認されたが、実施例4並びに実施例5に比べて、さらに粒子径が均一に揃っていない不均一な微粒子が作製されていることを確認した。
(実施例6:銀)
 実施例6として、図4の流体処理装置に示すように、管状容器62に接続された吐出液を捕集するためのベッセル61を設置した。また、吐出液の管状容器62内の滞留時間を30秒間以上となるように管状容器径と管状容器長さとを設定した。また、管状容器62を、オイルバス65に浸した。実施例4と同じ条件で、金属流体と還元剤流体とを処理用面1,2間にできる薄膜流体中において混合させ、銀微粒子のシード微粒子を含む流体を吐出液として処理用面1,2間より排出させ、吐出液を連続的に管状容器の入口63から管状容器62内へ導入させ、管状容器の出口64より排出させた。吐出液はベッセル61内に停滞することなく、連続的に排出された。管状容器の出口64から排出された吐出液の温度が21.0℃以上となるように、オイルバス65の温度を設定した。管状容器の入口63に導入された吐出液はで薄く灰色に濁った状態であったが、管状容器の出口64より排出された吐出液は濃く濁った灰色であった。実施例4と同様の作業にて銀微粒子を回収し、XRD測定並びにSEM観察を行った。XRD測定結果、SEM観察結果共に、実施例3と同様の結果であった。よって、粒子径が1μm程度で、かつ、不純物のない、均一かつ均質な銀微粒子が作製できることが確認された。また、銀微粒子の作製量は0.4g/min.であった。
 以上のことから、銀微粒子を作製する際に、上記の流体処理装置における処理用面1,2間において銀微粒子のシード微粒子を析出させる工程と、析出させた銀微粒子のシード微粒子を含む流体を吐出液として処理用面1,2間より排出させた後に、吐出液中において析出させたシード微粒子を成長させる工程との2つの工程を含むことによって、銀微粒子の単位あたりの作製量を増加できることがわかった。また、処理用面1,2間より排出された銀微粒子のシード微粒子を含む流体を連続的に管状容器62内に導入することによって、目的の粒子径にまで成長させた均一かつ均質な銀微粒子を連続的に作製できることがわかった。
 なお、管状容器62内に混合器を設け、管状容器内に導入された吐出液を攪拌した場合には、シード微粒子の成長に要する時間の短縮などが見られた。
(実施例:アモルファスシリカへの銀コーティング)
 中央から第1流体として析出流体(5.0wt% 2-ジメチルアミノエタノール/メタノール溶液)を、供給圧力=0.095MPaG、回転数1700rpm、25℃、100ml/min.で送液しながら、第2流体として、原料流体(5wt%ケイ酸ナトリウム水溶液)を、25.0℃、10ml/min.で処理用面1,2間に導入し、第1流体と第2流体とを薄膜流体中で混合した。処理用面1,2間において、アモルファスのシリカ(以下、アモルファスシリカとする。)のシード微粒子を析出させた。第1流体並びに第2流体の送液温度は、第1流体と第2流体のそれぞれの温度を処理装置導入直前(より詳しくは、処理用面1,2間に導入される直前)にて測定した。アモルファスシリカシード微粒子の分散液を処理用面1,2間から吐出液として排出させた。吐出液の温度は25.0℃であった。処理用面1,2間から排出直後の吐出液に含まれるアモルファスシリカの粒子径は、TEM観察の結果、200nm程度であった。
(実施例7:アモルファスシリカへの銀コーティング)
 実施例7として、図4の流体処理装置に示すように、管状容器62に接続された吐出液を捕集するためのベッセル61を設置した。0.0166wt%硝酸銀水溶液を図4の供給装置66の開口部67より60.0℃、10ml/minでベッセル61内に投入した。上記の条件で処理用面1,2間より排出させたアモルファスシリカシード微粒子を含む吐出液と硝酸銀水溶液とを、連続的に管状容器の入口63より管状容器62内へ導入し、管状容器の出口64より排出させた。吐出液および硝酸銀水溶液(以下、混合液とする)はベッセル61内に停滞することなく、連続的に排出された。また、混合液の管状容器62内の滞留時間を30秒間以上となるように管状容器径と管状容器長さとを設定した。また、管状容器62を、オイルバス65に浸した。管状容器の出口64より排出された混合液の温度が25℃となるように、上記オイルバス65の温度を設定した。管状容器の入口63に導入された混合液は薄く灰色に濁った液であり、管状容器の出口64より排出された混合液は灰色に濁った液であった。微粒子を回収するために、混合液を室温において静置することで微粒子を沈降させ、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、25℃の条件で大気圧にて乾燥した。乾燥後の微粒子のXRD測定並びにTEM観察を行った。XRD測定結果、TEM観察結果より、200nm程度の均一なアモルファスシリカシード微粒子の表面に、厚み10nm程度の銀がコーティングされている様子を確認した。
(比較例6:アモルファスシリカへの銀コーティング)
 比較例6として、実施例7と同じ析出流体100mlをビーカーにおいて25℃で攪拌しながら、実施例7と同じ原料流体10ml(25℃)を、1分間かけてビーカーに投入した。アモルファスシリカが析出した。さらに、実施例7と同じ硝酸銀水溶液10ml(60℃)を、1分間かけてビーカーに投入した。硝酸銀水溶液10ml全てをビーカーに投入した直後の混合液は、薄く灰色に濁った液であり、その後、灰色に濁った状態となった。硝酸銀水溶液10ml全てをビーカーに投入してから30秒後に、目視による混合液の色の変化は無くなり、その時の混合液の温度は25℃であった。実施例7と同様の作業にて微粒子を回収し、XRD測定並びにTEM観察を行った。XRD測定結果、TEM観察結果より、50~400nm程度のアモルファスシリカ微粒子と、5~100nmの銀の微粒子がそれぞれ単独で存在する様子を確認した。
 以上のことから、シード微粒子の表面に他の物質をコーティングするような場合にも、処理用面1,2間において核となるシード微粒子を析出させる工程と、核となるシード微粒子を含む流体を処理用面1,2間より吐出液として排出させた後に、吐出液と他の物質を含む流体とを混合して、前記析出させたシード微粒子の表面に他の物質を析出させてコーティングする工程との2つの工程を含むことによって、均一なコーティングが可能であることがわかった。また、処理用面1,2間より排出された核となるシード微粒子を含む流体と他の物質を含む流体とを連続的に管状容器62内に導入することによって、シード微粒子の表面に他の物質を析出させたコーティング微粒子を連続的に作製できることがわかった。
  1   第1処理用面
  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
  61  ベッセル
  62  管状容器
  63  管状容器の入口
  64  管状容器の出口
  65  温度調整機構、オイルバス
  66  供給装置
  67  開口部

Claims (11)

  1.  微粒子の製造方法において、
    (I)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において、シード微粒子を析出させ、上記析出させたシード微粒子を含む流体を吐出液として排出させる第1の工程と、
    (II)前記吐出液中において、前記析出させたシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る第2の工程との、
    上記少なくとも2つの工程を含むことを特徴とする微粒子の製造方法。
  2.  上記目的の微粒子が結晶性の微粒子であり、上記シード微粒子が結晶性の微粒子であることを特徴とする請求項1記載の微粒子の製造方法。
  3.  上記目的の微粒子が結晶性の微粒子であり、上記シード微粒子が結晶核であることを特徴とする請求項1記載の微粒子の製造方法。
  4.  少なくとも1種類の被析出物質を溶媒に溶解または分子分散させた原料流体と、前記被析出物質を析出させるための析出流体とを混合し、前記被析出物質を析出させる微粒子の製造方法において、
    (I)前記原料流体と析出流体とを、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することにより、前記被析出物質のシード微粒子を析出させ、上記析出させたシード微粒子を含む流体を吐出液として排出させる第1の工程と、
    (II)前記吐出液中において、上記析出させたシード微粒子を成長させて目的の微粒子を得る第2の工程との、
    上記少なくとも2つの工程を含むことを特徴とする微粒子の製造方法。
  5.  上記原料流体は、上記被析出物質として少なくとも1種類の金属及び/または金属化合物を溶媒に溶解させた金属流体であり、
    上記析出流体は、還元剤を少なくとも1種類含む還元剤流体であり、
    上記目的の微粒子が金属微粒子であることを特徴とする請求項4記載の微粒子の製造方法。
  6.  前記第2の工程は、一端に流入口を有し他端に流出口を有する管状容器内に、前記流入口から前記吐出液を導入し、上記管状容器内において上記シード微粒子を成長させるものであることを特徴とする請求項1~5何れか記載の微粒子の製造方法。
  7.  上記管状容器内に混合器を設け、上記管状容器内の流体を混合することを特徴とする請求項6記載の微粒子の製造方法。
  8.  前記第2の工程は、上記吐出液と、上記析出させたシード微粒子とは異なる別の物質を含む流体とを混合することにより、上記シード微粒子の表面に、上記別の物質を析出させるものであることを特徴とする請求項1~7何れか記載の微粒子の製造方法。
  9.  上記第1の工程と、上記第2の工程とを連続的に行うことを特徴とする請求項1~8何れか記載の微粒子の製造方法。
  10.  上記管状容器に温度調整機構を設け、上記管状容器内の流体の温度を制御することを特徴とする請求項6または7記載の微粒子の製造方法。
  11.  上記管状容器の長さ及び/またはその径を調整することによって、上記管状容器内の流体の上記管状容器内での滞留時間を制御することを特徴とする請求項6、7、10何れか記載の微粒子の製造方法。 
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