WO2018181568A1 - 金属複合粒子及びその製造方法、金属複合粒子担持体及びその製造方法、並びに粒子組成物 - Google Patents

金属複合粒子及びその製造方法、金属複合粒子担持体及びその製造方法、並びに粒子組成物 Download PDF

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達也 川口
山本 祥史
昌代 長嶋
前 一廣
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宇部興産株式会社
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    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Definitions

  • the present disclosure relates to a metal composite particle and a manufacturing method thereof, a metal composite particle carrier, a manufacturing method thereof, and a particle composition.
  • the first metal salt is reduced in the presence of a protective agent having an action of suppressing aggregation of the nanoparticles by a batch method, and then the second metal.
  • a method for reducing a salt has been developed (see, for example, Non-Patent Document 1 and Patent Document 1).
  • a method of mixing a plurality of metal salt precursor solutions containing a protective agent and a reducing agent solution containing a protective agent with a micromixer or the like has been developed (for example, non- Patent Document 2, Non-Patent Document 3, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4).
  • Non-Patent Document 4 As a production method that does not use a protective agent, a method has been developed in which Ni-Ag core-shell nanoparticles are obtained by reduction with hydrazine in the presence of ethylene glycol and sodium hydroxide (for example, Non-Patent Document 4).
  • nanoparticles any of the methods described in the above documents is not economically preferable because a considerable amount of protective agent that is unnecessary as a function of metal nanoparticles (hereinafter sometimes simply referred to as “nanoparticles”) is used. Furthermore, since a protective agent exists, there is a concern that nanoparticles having a structure in which a large amount of a protective agent is interposed between a plurality of types of metals may be generated in addition to a structure in which a plurality of metals are directly bonded to each other. In addition to metal composite particles composed of a plurality of types of metals, metal particles composed of a single metal are generated, which is not preferable from the viewpoint of metal utilization efficiency.
  • the method that does not use a protective agent has an adverse effect that the average particle diameter of the metal composite particles is too large or the metal composite particles are aggregated.
  • the method not using the protective agent described in Non-Patent Document 4 suppresses aggregation by utilizing the repulsion due to the magnetic force of the nickel nanoparticles, and cannot be applied to metal composite particles having no magnetic force.
  • the average particle size of the metal composite particles is as large as 15 to 20 nm.
  • the present disclosure is capable of reducing the amount of a protective agent having a function of suppressing aggregation of metal composite particles, and is capable of reducing metal composite particles and metal composite particle carriers by an industrially suitable method.
  • a method of manufacturing the present disclosure provides a metal composite particle in which the amount of a protective agent having a function of suppressing aggregation of metal composite particles is reduced, and a small variation in particle diameter, and a metal composite particle carrier including the same.
  • the present disclosure reduces the amount of the protective agent having a function of suppressing aggregation of the metal composite particles and suppresses the generation of metal particles (non-complexed metal particles) different from the metal composite particles.
  • a particle composition in which the ratio of composite particles is sufficiently improved.
  • One aspect of the present disclosure is to use a microreactor to make gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium ( Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and at least one selected from the group consisting of rhenium (Re) Step 1 of obtaining a first reaction liquid by mixing a solution containing a first metal compound having a metal element as a constituent element and a solution containing a first reducing agent; Using the microreactor, the first reaction solution, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni),
  • the total time required for Step 1, Step 2 and Step 3 is shortened, so that the amount of the protective agent used to suppress aggregation of the metal composite particles in Step 1 is reduced. Even if it is small, it is possible to produce fine metal composite particles in which aggregation is suppressed and variation in particle size is small.
  • Such a manufacturing method is an industrially suitable method.
  • the manufacturing method includes a step 4 of mixing the second reaction liquid containing the metal composite particles obtained in the step 3 and a carrier after the step 3 and supporting the metal composite particles on the carrier.
  • the total time of step 1, step 2, step 3, and step 4 is 0.001 to 6 seconds,
  • the amount of the protective agent used may be 1.5 mol or less with respect to 1 mol of the first metal element and 1 mol of the second metal element.
  • the step 2 and the step 3 may be alternately repeated one or more times, and the protective agent may be used in at least one step of the step 2 and the step 3.
  • the above manufacturing method may be one in which Step 2 and Step 3 are each performed once. Thereby, the manufacturing method can be simplified.
  • the said manufacturing method may use the said protective agent only in the process 2.
  • FIG. Further, the protective agent may contain a polymer type dispersant.
  • the mixing of the solution containing the first metal compound and the solution containing the first reducing agent in the step 1 is started in 0.001 second to 5 seconds after starting the mixing. Mixing of the reaction solution and the solution containing the second metal compound may be started. Thereby, finer metal composite particles can be produced.
  • the first reducing agent and the second reducing agent may include at least one selected from the group consisting of hydrazine compounds, borohydride compounds, and organic carboxylic acid compounds.
  • the first metal compound and the second metal compound are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (as the first metal element and the second metal element, respectively).
  • Pt iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc ( Only one of Zn) and rhenium (Re) may be included.
  • the first metal compound may include a gold compound, a palladium compound, or a copper compound.
  • the second metal compound may include a palladium compound or a gold compound.
  • the first metal compound may include a gold compound, and the second metal compound may include a palladium compound.
  • the second reaction solution and the carrier are mixed in 0.001 second to 5 seconds after the mixing of the mixed solution and the solution containing the second reducing agent in the step 3 is started. Mixing may be started.
  • a solution containing the second reducing agent is used instead of the solution containing the second metal compound, and in the step 3, the second metal compound is contained instead of the solution containing the second reducing agent.
  • a solution may be used.
  • One aspect of the present disclosure provides metal composite particles obtained by any of the above-described production methods and containing a plurality of types of metals. Since this metal composite particle has a monodispersed particle size distribution, it can be applied to various applications.
  • the metal composite particles may have a core-shell structure.
  • One aspect of the present disclosure is to use a microreactor to make gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium ( Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and at least one selected from the group consisting of rhenium (Re)
  • the total time required for the step 1, the step 2, the step 3 and the step 4 is 0.001 to 6 seconds,
  • the amount of the protective agent that suppresses the aggregation of the metal composite particles in the above step 1, the above step 2, the above step 3, and the above step 4 is 1. for each of 1 mol of the first metal element and 1 mol of the second metal element.
  • a metal composite particle carrier produced by a method of 5 mol or less.
  • the metal composite particle carrier described above shortens the total time required for step 1, step 2 and step 3, the amount of the protective agent used to suppress aggregation of the metal composite particles in step 1 is small. However, it is possible to obtain fine metal composite particles in which aggregation is suppressed and variation in particle size is small. Since the metal composite particle carrier is produced by supporting such metal composite particles on a carrier, aggregation of the metal composite particles is suppressed and the metal composite particle carrier can be suitably used industrially.
  • the carbon content of the metal composite particle carrier measured by the high frequency combustion-infrared absorption method may be 0.3% by weight or less. Thereby, impurities can be sufficiently reduced.
  • One aspect of the present disclosure includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru).
  • rhenium (Re) Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn), and at least one selected from the group consisting of rhenium (Re) as a constituent element First metal compound having gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru) ), Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re), the second metal element containing at least one selected from the group consisting of A solution has, the second metal element comprising a said second metal compound different from the first metal element, aggregation and inhibiting protective agent of metal composite particles, Te, Mixing a solution containing a reducing agent with a microreactor to reduce the first metal compound and the second metal compound, Provided is a method for producing
  • the above process is repeated twice or more, and in each of the above processes, the amount of the protective agent used is 1 mol or less with respect to each of 1 mol of the first metal element and 1 mol of the second metal element,
  • the residence time in the first microreactor of the step may be 0.001 seconds to 6 seconds.
  • One aspect of the present disclosure is a process of obtaining the metal composite particle carrier by mixing the second reaction liquid containing the metal composite particles obtained by the production method and a carrier and supporting the metal composite particles on the carrier.
  • the total time required for Step 1, Step 2, Step 3, and Step 4 is 0.001 to 6 seconds, and Step 1, Step 2, Step 3, and Step 4
  • Provided is a method for producing a metal composite particle carrier, wherein the amount of the protective agent used is 1.5 mol or less with respect to 1 mol of the first metal element and 1 mol of the second metal element.
  • the metal composite particle carrier described above shortens the total time required for step 1, step 2 and step 3, the amount of the protective agent used to suppress aggregation of the metal composite particles in step 1 is small.
  • One aspect of the present disclosure includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru). ), Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn), and rhenium (Re), a plurality of metal composite particles composed of two or more metals selected from the group consisting of , A particle composition having a maximum particle size of 1.0 to 7.5 nm as measured by TEM and a ratio of the number of the metal composite particles to the whole metal particles containing metal of 95% or more. I will provide a. Since it contains a high proportion of metal composite particles having a small particle size, it is industrially advantageous and can be applied to various applications.
  • the particle diameter can be reduced, but it is difficult to reduce the number ratio of the metal composite particles to 90% or less with respect to the entire metal particles containing metal. In contrast, the number ratio of the particle composition can be 95% or more.
  • the particle composition may have an average particle diameter of 1.0 to 5.0 nm and a standard deviation of 1.5 or less as measured by TEM.
  • the carbon content of the metal composite particles measured by a high frequency combustion-infrared absorption method may be 0.01 to 0.55% by weight. It is preferable that aggregation of metal composite particles is suppressed.
  • a metal composite particle carrier manufactured by an industrially suitable method while preventing aggregation of metal composite particles and reducing the use of a protective agent.
  • a particle composition in which the generation of metal particles (non-complexed metal particles) different from the metal composite particles is suppressed and the metal atom utilization efficiency is improved.
  • FIG. 3 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of metal composite particles in the metal composite particle carrier obtained in Example 1.
  • FIG. Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • FIG. 3 is a view showing a particle size distribution of the metal composite particles of Example 1.
  • 6 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of metal composite particles in the metal composite particle carrier obtained in Comparative Example 1.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • 6 is a view showing a particle size distribution of metal composite particles of Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of a metal composite particle carrier obtained in Comparative Example 2.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • It is a schematic diagram of the apparatus used in Reference Example 1.
  • 4 is a TEM photograph of dispersions containing metal composite particles obtained in Reference Examples 1 to 4.
  • Photo A is a TEM image of the dispersion obtained in Reference Example 1
  • Photo B is Reference Example 2
  • Photo C is Reference Example 3
  • Photo D is Reference Example 4.
  • 6 is a TEM photograph of a dispersion containing metal composite particles obtained in Reference Examples 5 to 8.
  • Photo A is a TEM image of the dispersion obtained in Reference Example 5
  • Photo B is Reference Example 6
  • Photo C is Reference Example 7, and Photo D is Reference Example 8.
  • 6 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Example 2.
  • FIG. Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • FIG. 6 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Example 2.
  • FIG. Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • Chart E is the result of line analysis of the diameter portion of the obtained metal composite particles.
  • 6 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Example 3.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • Chart E is the result of line analysis of the diameter portion of the obtained metal composite particles.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • Chart E is the result of line analysis of the diameter portion of the obtained metal composite particles.
  • 10 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Comparative Example 3.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold
  • 10 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Comparative Example 3.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • 10 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Comparative Example 4.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold
  • 10 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Comparative Example 5.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold
  • 10 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Example 6.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • 6 is a graph showing the particle size distribution of metal composite particles obtained in Example 6.
  • FIG. 10 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Example 7.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • 6 is a graph showing the particle size distribution of metal composite particles obtained in Example 7.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an apparatus used in Example 8.
  • FIG. 10 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of the metal composite particles obtained in Example 8.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold. It is a figure which shows the particle size distribution of the metal composite particle obtained in Example 8.
  • 4 is a TEM photograph of metal composite particles obtained in Example 8.
  • FIG. 10 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of metal composite particles of metal composite particles in the metal composite particle carrier obtained in Example 9.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • 10 is a view showing a particle size distribution of metal composite particles obtained in Example 9.
  • FIG. 6 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of metal composite particles in the metal composite particle carrier obtained in Example 10.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • 14 is an image showing a TEM-EDS mapping analysis result of metal composite particles in the metal composite particle carrier obtained in Example 12.
  • Photo A shows a dark field STEM image
  • Photo B shows an L image of palladium
  • Photo C shows an L image of gold
  • Photo D shows an L image of palladium and gold.
  • 6 is a graph showing the particle size distribution of metal composite particles obtained in Example 12.
  • FIG. It is a figure which shows the particle size distribution of the metal composite particle obtained in Example 13.
  • FIG. (A) is a figure which shows the particle size distribution before heat processing of the metal composite particle obtained in Example 1.
  • FIG. (B) is a figure which shows the particle size distribution after the heat processing (under hydrogen atmosphere, 600 degreeC) of the metal composite particle obtained in Example 1.
  • FIG. (A) is a figure which shows the particle size distribution before heat processing of the metal composite particle obtained by the method similar to the comparative example 1.
  • FIG. (B) is a figure which shows the particle size distribution after heat processing (under hydrogen atmosphere, 600 degreeC) of the metal composite particle obtained by the method similar to the comparative example 1.
  • the total time required for the following Step 1 to Step 3 or Step 1 to Step 4 is 0.001 seconds to 6 seconds.
  • Step 1 a plurality of kinds of metals are mixed and reduced by the following procedure without using a sufficient amount of a protective agent for the purpose of preventing aggregation of the metal composite particles.
  • Step 1 Using a microreactor, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), Consists of at least one first metal element selected from the group consisting of ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re)
  • a solution containing the first metal compound as an element and a solution containing the first reducing agent are mixed to obtain a first reaction solution.
  • Step 2 Using the microreactor, the obtained mixed solution of Step 1 or Step 3 and gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir) , Osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re)
  • a solution containing a second metal compound having at least one second metal element selected from the group consisting of as a constituent element is mixed to obtain a mixed solution.
  • the second metal element contained as a constituent element in the second metal compound is different from the first metal element contained as a constituent element in the first metal compound.
  • Step 3 Using a microreactor, the mixed solution obtained in Step 2 and the solution containing the second reducing agent are mixed to obtain a second reaction solution containing metal composite particles.
  • the step 4 in which the mixed liquid obtained in the above step 3 and the carrier are mixed and the metal composite particles are supported on the carrier may be optionally provided. Moreover, you may repeat the process 2 and the process 3 once or more again between the process 3 and the process 4 according to the number of types of the metal element contained in the metal composite particle carrier to manufacture.
  • Step 4 The mixed liquid obtained in Step 3 and the carrier are mixed, and the metal composite particles are supported on the carrier. Also have a step 4, without using a sufficient amount of the protective agent for the purpose of preventing agglomeration of the metal composite particles in the entire process, the total time T A of the steps 1 to 4 is 0.001 seconds to 6 Preferably it is seconds.
  • T B the sum of the Step 1 to Step 3 time is referred to as T B.
  • steps 2 and 3 may be repeated once more between step 3 and step 4 once or more.
  • the solution containing the 2nd metal compound which has a 2nd metal element as a structural element may be mixed, and a 2nd reaction liquid may be obtained.
  • the following steps 2 'and 3' may be performed.
  • Step 2 ′ Using a microreactor, the obtained mixed solution of Step 1 or the mixed solution of Step 3 and a solution containing the second reducing agent are mixed to obtain a mixed solution.
  • Step 3 ′ Using the microreactor, the obtained mixed solution of Step 2 ′ and gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os ), Palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re).
  • a solution containing a second metal compound having at least one selected second metal element as a constituent element is mixed to obtain a second reaction liquid containing metal composite particles.
  • the second metal element contained as a constituent element in the second metal compound is different from the first metal element contained as a constituent element in the first metal compound.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a production method P1 which is an example of the production method.
  • Manufacturing method P1 has the said process 1, the process 2, the process 3, and the process 4.
  • FIG. A sufficient amount of protective agent intended to prevent aggregation of metal composite particles is not used in all steps.
  • the total time T A that required in the above steps 1 to 4 is 0.001 seconds to 6 seconds.
  • the metal composite particles in the present disclosure are metal nanoparticles in which a plurality of types of metals are contained in one particle and a plurality of types of metals are combined at the nano level.
  • the plural kinds of metals are metal species in the first metal compound and the second metal compound described later.
  • the case where a metal particle and a metal nanoparticle are comprised from the some metal includes both the case where it is comprised from a single metal.
  • the nanoparticle refers to a particle having a particle diameter of 0.1 nm or more and less than 1000 nm, and the substance constituting the nanoparticle is not limited to a single species, and a plurality of compounds, for example, a plurality of compounds It may be a composite made of a metal compound.
  • the first metal compound used in step 1 and the second metal compound used in step 2 are respectively gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), From osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re) It is a compound containing at least one metal element selected from the group consisting of as constituent elements.
  • the metal compound used in Step 1 and Step 2 may contain two or more metals as long as the solution containing the metal and the reducing agent can be mixed before the nanoparticles are aggregated. However, from the viewpoint of efficiently reproducing the structure of the metal composite particles, it is preferable that each contains one kind of metal.
  • the metal elements contained as constituent elements in the first metal compound and the second metal compound used in Step 1 and Step 2 are different from each other.
  • step 2 and step 3 are repeatedly performed, it is preferable that metal elements included as constituent elements in the second metal compound used in the n-th step 2 and the n + 1-th step 2 are different from each other.
  • the Au compound is not particularly limited, and examples thereof include gold iodide, gold bromide, gold chloride, gold hydroxide, gold oxide, sodium gold chloride, tetrachloroauric acid or a hydrate thereof, ammonium tetrachloroaurate or Examples thereof include inorganic Au compounds such as this hydrate, lithium tetrachloroaurate or this hydrate; organic Au compounds such as gold cyanide, potassium gold cyanide and gold acetate. Among these, gold chloride, tetrachloroauric acid hydrate, lithium tetrachloroaurate, etc. are preferable.
  • the above Au compound may be used alone or in combination of two or more.
  • the Ag compound is not particularly limited.
  • silver iodide, silver bromide, silver chloride, silver sulfite, silver phosphate, silver oxide, silver chromate, silver dichromate, disilver tungstate (I) examples thereof include inorganic Ag compounds such as silver chlorite, silver nitrate, silver bromate and silver sulfate, and organic Ag compounds such as silver thiocyanate and silver carbonate.
  • inorganic Ag compounds such as silver chlorite, silver nitrate, silver bromate and silver sulfate
  • organic Ag compounds such as silver thiocyanate and silver carbonate.
  • the above-mentioned Ag compound only 1 type may be used and it may be used in combination of 2 or more type.
  • Cu compound there is no restriction
  • cupric chloride, copper (II) sulfate, copper (II) nitrate and the like are preferable.
  • the above-mentioned Cu compound may use only 1 type and may use it in combination of 2 or more type.
  • Pt compounds include platinum oxide, platinum chloride, platinum bromide, platinum iodide, dihydrogen hexachloroplatinate (IV), sodium hexachloroplatinate (IV), potassium hexachloroplatinate (IV), and tetrachloroplatinum (II).
  • dihydrogen hexachloroplatinate (IV), potassium hexachloroplatinate (IV), and potassium tetrachloroplatinate (II) are preferable.
  • the above Pt compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the Ir compound is not particularly limited, and examples thereof include inorganic Ir compounds such as iridium chloride, iridium bromide, iridium iodide, (NH 4 ) 2 IrCl 6 , IrCl 3 , H 2 IrCl 6 ; [Ir (CO) 2 Cl 2 ] 2 , Li [Ir (CO) 2 I 2 ], [Ir (CO) 2 I] 2 , IrCl (CO) (PPh 3 ) 2 , [Ir (cod) Cl] 2 , iridium (II) acetate And organic Ir compounds such as dicarbonylacetylacetonatoiridium. As for the above-mentioned Ir compound, only 1 type may be used and it may be used in combination of 2 or more type.
  • the Os compound is not particularly limited, and examples thereof include inorganic Os compounds such as osmium chloride and osmium bromide; organic Os compounds such as osmium acetate.
  • inorganic Os compounds such as osmium chloride and osmium bromide
  • organic Os compounds such as osmium acetate.
  • the above Os compound may be used alone or in combination of two or more.
  • Pd compound For example, palladium (II) acetylacetonate, palladium (II) hexafluoroacetylacetonate, tetraammine palladium (II) chloride, bis (triphenylphosphine) palladium (II) dichloride, bis (Benzonitrile) palladium complexes such as palladium (II) chloride; palladium halides such as palladium (II) chloride, palladium (II) bromide, palladium (II) iodide; palladium (II) acetate, palladium trifluoroacetate ( II), palladium (II) propionate, palladium (II) pivalate, palladium stearate (II), palladium carboxylate such as palladium (II) benzoate, palladium (II) carbonate, palladium (II) nit
  • ammonium tetrachloropalladium (II), sodium tetrachloropalladium (II), potassium tetrachloropalladium (II) are preferred, sodium tetrachloropalladium (II), tetrachloropalladium (II). Potassium acid is more preferred.
  • the above-mentioned palladium compound only 1 type may be used and it may be used in combination of 2 or more type.
  • the Rh compound is not particularly limited, and examples thereof include inorganic Rh compounds such as rhodium chloride, rhodium bromide, and rhodium iodide; [Rh (CO) 2 Cl 2 ] 2 , Li [Rh (CO) 2 I 2 ], And organic Rh compounds such as [Rh (CO) 2 I] 2 , RhCl (CO) (PPh 3 ) 2 , [Rh (cod) Cl] 2 , rhodium (II) acetate, and dicarbonylacetylacetonatodium. .
  • the above Rh compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the Ru compound is not particularly limited, and examples thereof include inorganic Ru compounds such as ruthenium chloride, ruthenium bromide, ruthenium iodide; RuCl 2 (DMSO) 4 , [Ru (cod) Cl 2 ] n, [Ru (nbd) Cl 2 ] n, (cod) Ru (2-methyl) 2 , [Ru (benzone) Cl 2 ] 2 , [Ru (benzene) Br 2 ] 2 , [Ru (benzene) I 2 ] 2 , [Ru (p -cymene) Cl 2] 2, [ Ru (p-cymene) Br 2] 2, [Ru (p-cymene) I 2] 2, [Ru (mesitylene) Cl 2] 2, [Ru (mesitylene) Br 2] 2, [Ru (mesitylene) I 2] 2, [Ru (hexamethylbenzene) Cl 2] 2 , [Ru (hexamethylbenzene) Br 2 ] 2, [Ru (hexamethylbenzene
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • cod represents 1,5-cyclooctadiene
  • nbd represents norbornadiene
  • Ph represents a phenyl group.
  • Ru compound only 1 type may be used and 2 or more types may be used in combination.
  • the Fe compound is not particularly limited, and examples thereof include ferrous oxide, ferric oxide, triiron tetroxide, iron (II) chloride, iron (III) chloride, iron (II) sulfate, and iron (III) sulfate.
  • Co compound there is no restriction
  • Co compound only 1 type may be used and it may be used in combination of 2 or more type.
  • Ni compound there is no restriction
  • inorganic Ni compounds such as dichloro nickel (nickel (II) chloride), dibromo nickel (nickel bromide (II)), nickel carbonate (II); Nickel acetate (II) etc.
  • organic Ni compounds Only 1 type may be used for the above-mentioned Ni compound, and it may use it in combination of 2 or more type.
  • the Cr compound is not particularly limited, and examples thereof include inorganic Cr compounds such as chromium chloride, chromium bromide, chromium sulfate, chromium oxide; chromium acetate, chromium propionate, chromium 2-ethylhexylate, chromium acrylate, chromium methacrylate. And organic Cr compounds such as chromium acetylacetonate. Only 1 type may be used for the above-mentioned Cr compound, and it may use it in combination of 2 or more type.
  • the Zn compound is not particularly limited, and examples thereof include inorganic Zn compounds such as zinc oxide, zinc sulfide, zinc chloride, zinc bromide, zinc sulfate and zinc nitrate; organic Zn such as zinc acetate, zinc formate and zinc acetylacetonate Compound etc. are mentioned.
  • the above Zn compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • Re compound examples include inorganic Re compounds such as rhenium chloride, rhenium bromide, rhenium oxyhalides, rhenates and perrhenates; and organic Re compounds such as rhenium acetate.
  • inorganic Re compounds such as rhenium chloride, rhenium bromide, rhenium oxyhalides, rhenates and perrhenates
  • organic Re compounds such as rhenium acetate.
  • the above-mentioned Re compound may be used alone or in combination of two or more.
  • the first metal compound and the second metal compound are not particularly limited as long as they are compounds having the above metal elements as constituent elements.
  • the first metal compound and the second metal compound are preferably metal salts or metal complexes.
  • metal salts halides such as chloride, bromide, iodide, hydroxide, sulfide, sulfate, nitrate, carbonate, acetate, potassium composite oxide, ammonium composite oxide, A composite oxide such as sodium composite oxide is preferably used.
  • the noble metal complex an ammine complex, a cyano complex, a halogeno complex, a hydroxy complex, or the like is preferably used.
  • halides, sulfates and nitrates are preferably used because they are easily available industrially and have high solubility in water.
  • the first metal compound is preferably a metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, iron, cobalt and nickel as a constituent element. More preferably, it is a metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of gold, copper, platinum, palladium, iron and nickel as a constituent element. More preferably, it is a metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of gold, copper, platinum, palladium and iron as a constituent element. Even more preferably, it is a metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of gold, platinum, and palladium as a constituent element. Particularly preferred is a gold compound having gold as a constituent element.
  • the second metal compound is preferably at least one selected from the group consisting of palladium, gold, silver, copper, platinum, iridium, osmium, rhodium, ruthenium, cobalt, nickel, chromium, zinc and rhenium as a constituent element. It is a metal compound having a seed metal element. More preferably, it is a metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of palladium, gold, silver, copper, platinum, iridium, osmium, rhodium, ruthenium, chromium, zinc and rhenium as a constituent element.
  • the second metal compound contains a metal element different from the first metal compound as a constituent element.
  • the second metal compound preferably does not contain a metal element common to the first metal compound.
  • the first metal compound is a metal. It is preferable to contain only one element. From the same viewpoint, the second metal compound preferably also contains only one metal element.
  • the first metal compound and the second metal compound may each be a mixture of a plurality of types of metal compounds. However, from the viewpoint of producing metal composite particles composed of a plurality of metals having a monodispersed particle size distribution with good reproducibility, from the viewpoint of suppressing the generation of metal nanoparticles composed of a single metal warehouse and increasing the utilization efficiency of metal atoms From the above, it is preferable to use a single metal compound.
  • the preferred first metal compound tetrachloroauric (III) acid (HAuCl 4 ) or a hydrate thereof, copper (II) sulfate (CuSO 4 ), iron (II) sulfate (FeSO 4 ), suitable
  • the second metal compound include potassium tetrachloropalladate (II) (K 2 PdCl 4 ), tetrachloroauric (III) acid (HAuCl 4 ) or a hydrate thereof, potassium hexachloroplatinate (IV) (K 2 PtCl 6 ).
  • the reducing agent (the first reducing agent and the second reducing agent) is not particularly limited as long as the first metal compound and the second metal compound can be reduced to a zero-valent metal, respectively. Agents can be used.
  • the first reducing agent and the second reducing agent may be the same or different from each other.
  • hydrazine compounds for example, hydrazine, hydrazine hydrochloride, hydrazine sulfate, hydrazine hydrate, phenylhydrazine
  • borohydride compounds for example, tetrabutylammonium borohydride (TBAB), tetraethylammonium borohydride (TEAB), borohydride
  • TBAB tetrabutylammonium borohydride
  • TEAB tetraethylammonium borohydride
  • borane complex eg, borane / tert-butylamine complex, borane / Tetrahydrofuran complex
  • organic carboxylic acid compounds citric acid, trisodium citrate dihydrate
  • each of the first metal compound and the second metal compound includes at least one selected from the group consisting of a hydrazine compound, a borohydride compound, and an organic carboxylic acid compound. It is preferable. Moreover, these reducing agents may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • hydrazine sodium borohydride, potassium borohydride, and citric acid
  • a group consisting of hydrazine and sodium borohydride It is more preferable to use at least one selected from
  • a solvent other than water for example, aprotic such as tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, etc.
  • a polar solvent may be used as a solution.
  • the amount of reducing agent used is not particularly limited. 100 mol% to 800 mol with respect to the molar amount of the first metal compound to be reduced and the molar amount of the second metal compound, respectively, in that the reduction proceeds sufficiently and metal composite particles having a smaller primary particle diameter are obtained. %, More preferably 150 mol% to 400 mol%.
  • the protective agent functions as a dispersant that is adsorbed on the surface of the metal nanoparticles, suppresses aggregation of the metal nanoparticles, and improves dispersion stability.
  • the kind in particular of protective agent used is not restrict
  • polymer dispersant examples include styrene resins (styrene- (meth) acrylic acid copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, etc.), acrylic resins (methyl (meth) acrylate- ( (Meth) acrylic acid copolymers, (meth) acrylic resins such as poly (meth) acrylic acid), water-soluble urethane resins, water-soluble acrylic urethane resins, water-soluble epoxy resins, water-soluble polyester resins, cellulose derivatives (Nitrocellulose; alkyl cellulose such as ethyl cellulose; alkyl-hydroxyalkyl cellulose such as ethyl hydroxyethyl cellulose; hydroxyalkyl cellulose such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose; carboxyalkyl cellulose such as carboxymethyl cellulose; Cellulose ethers), polyvinyl alcohol, polyalkylene glycol (liquid polyethylene glycol, polypropylene
  • a sufficient amount of the protective agent used for preventing the aggregation of the metal composite particles is used for each 1 mol of the metal simple substance in the first metal compound and 1 mol of the metal simple substance in the second metal compound.
  • it means using a protective agent in excess of 1.5 mol.
  • the protective agent is 1 with respect to 1 mol of the metal element in the first metal compound. 0.5 mol or less, preferably 0.1 mol or less, more preferably 0.01 mol or less, and still more preferably not used at all. Also, the protective agent is 1.5 mol or less, preferably 0.1 mol or less, more preferably 0.01 mol or less, and not used at all with respect to 1 mol of the metal element in the second metal compound. More preferably.
  • the protective agent is a polymer such as a polymeric dispersant
  • the use ratio of the protective agent to the first metal compound and the second metal compound is calculated in terms of monomer units constituting the polymer.
  • the carrier used for obtaining the metal composite particle carrier is not particularly limited as long as it is generally used as a carrier for a solid catalyst.
  • an inorganic compound or an organic compound may be used.
  • the carrier include nickel oxide, zinc oxide, iron oxide, cobalt oxide, manganese dioxide, copper oxide, silicon oxide, tin oxide, aluminum oxide ( ⁇ -Al 2 O 3 , ⁇ -Al 2 O 3 ), barium oxide.
  • the support is preferably made of an inorganic compound, more preferably a metal oxide, for reasons such as easy manufacture and use at high temperatures.
  • these support carriers may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.
  • carriers preferably aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, silica gel, activated carbon, more preferably ⁇ -Al 2 O 3 , ⁇ -Al 2 O 3 , silica gel, more preferably ⁇ -Al 2 O 3 are used.
  • a carrier carrying metal composite particles may be used for the purpose of adjusting the carrying amount to a range described later.
  • the amount of the metal composite particles supported on the carrier is preferably 0.001% by weight to 10% by weight, more preferably 0.01% by weight to 5% by weight, and still more preferably 0%, based on the entire metal composite particle support. .1% to 1% by weight.
  • the loading amount of the metal composite particles in the above range, aggregation of the metal composite particles can be suppressed and a metal composite particle support having a monodispersed particle size distribution can be produced.
  • this metal composite particle carrier is used as a catalyst, a desired reaction rate tends to be obtained even with a small amount of the metal composite particle carrier due to being not less than the lower limit of the above range, and the upper limit of the above range. By being below the value, the reaction efficiency per unit mass of the supported metal composite particles can be improved, which tends to be economically advantageous.
  • the support is based on the total amount 1 g of the weight in terms of metal in the first metal compound and the weight in terms of metal in the second metal compound used in Step 1 to Step 4. Is preferably 10 to 100000 g, more preferably 20 to 10000 g, and still more preferably 100 to 1000 g.
  • the solvent used in the production of the carrier of the present disclosure is not particularly limited as long as it does not inhibit the production of the carrier.
  • water alcohols (for example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, t-butyl alcohol) , Ethylene glycol, triethylene glycol, etc.), ketones (eg, acetone, butanone, cyclohexanone), aliphatic hydrocarbons (eg, n-pentane, n-hexane, n-heptane, cyclohexane, etc.), ethers ( For example, diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-methylenedioxybenzene, etc.), aromatic hydrocarbons (eg, benzene, toluene, xylene, etc.), halogenated aromatic hydrocarbons (eg, chlorobenzene) 1,2-dichlor
  • water, aliphatic alcohols, and ethers are preferable in order to improve the solubility of the metal compound and the dispersibility of the metal composite particles.
  • aliphatic alcohols having a monovalent to trivalent hydroxyl group are more preferable, and aliphatic alcohols having 1 to 4 carbon atoms are more preferable.
  • Specific examples include methanol, ethylene glycol, glycerin, 2-methoxyethanol, and diethylene glycol.
  • alkyl ethers having 1 to 8 carbon atoms are preferable. Specific examples include diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and tetrahydrofuran.
  • water methanol, ethylene glycol, diethyl ether, tetrahydrofuran, and methyl formate are preferable, and water is more preferable as the solvent used for the production of the carrier of the present disclosure.
  • ⁇ Microreactor> There is no particular limitation on the structure of the microreactor used in the manufacturing method of the present disclosure.
  • the number of channels, the number of micromixers, and the number of liquid outlet channels are appropriately adjusted according to the type of metal compound and reducing agent to be mixed.
  • liquids are mixed.
  • the liquid is temperature adjusted to the desired temperature in the micromixer and liquid outlet channel.
  • steps 1 to 3 among steps 1 to 4 performed continuously are performed using a microreactor, and a liquid outlet channel of the upstream reactor and a downstream reactor that is continuous therewith
  • the liquid introduction channels are preferably connected to each other by a capillary connection tube.
  • the liquid mixture mixed with each other in the micromixer is adjusted to a desired temperature in the micromixer and in the liquid outlet channel.
  • the desired reaction proceeds and completes in the micromixer, liquid outlet channel, and capillary tube.
  • the capillary connecting tube is preferably provided with means for adjusting the temperature of the liquid flowing therein to a desired value, for example, a constant temperature bath, a temperature adjusting jacket, and the like.
  • Step 4 may be a microflow process using a microreactor or a batch process.
  • the cross-sectional areas (radial cross-sections) of the liquid introduction channel, the micromixer, and the liquid outlet channel are all preferably 0.7 ⁇ m 2 to 3 mm 2 . , more preferably from 0.007mm 2 ⁇ 0.8mm 2.
  • the major axis / minor axis ratio of the cross section may be 1 or more.
  • the major axis and minor axis in each cross section are preferably in the range of 1 ⁇ m to 2 mm, more preferably 25 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a microreactor used in the manufacturing method of the present disclosure.
  • the microreactor 100 of FIG. 4 includes a first micromixer 10a, a second micromixer 10b, and a third micromixer 10c in this order from the upstream side to the downstream side.
  • the first micromixer 10a includes channels 13a and 13b for introducing the liquid A (solution containing the first metal compound) and the liquid B (solution containing the first reducing agent), and a channel 11a for extracting the first reaction liquid. It is connected.
  • the second micromixer 10b is connected to channels 11a and 14a for introducing the first reaction liquid and C liquid (solution containing the second metal compound) and a channel 11b for deriving the mixed liquid.
  • the third micromixer 10c is connected to channels 11b and 14b for introducing the mixed solution and the D solution (solution containing the second reducing agent) and a channel 11c for deriving the dispersion containing the metal composite particles.
  • the first micromixer 10 a has liquid inlets 1 and 2 and a liquid outlet 3.
  • the second micromixer 10 b has liquid inlets 4 and 5 and a liquid outlet 6.
  • the third micromixer 10 c has liquid inlets 7 and 8 and a liquid outlet 9. The dispersion liquid containing the metal composite particles flows out from the tip 15 of the channel 11c to the receiving container 12.
  • the type of the microreactor used is not particularly limited as long as the four types of liquids described above can be mixed, and a known microreactor can be used.
  • microreactors include, for example, Advanced-Flow (registered trademark) Reactor (manufactured by Corning Inc.); Modular® MicroReaction® System, FlowPlate® (registered trademark), ART® (registered trademark), and Miprok (registered trademark) (EhrfrodchMr.
  • GmbF GmbF
  • GRAMFLOW registered trademark
  • KILOFLOW registered trademark
  • PROTRIX registered trademark
  • PLANTRIX registered trademark
  • HTM registered trademark
  • MR-LAB registered trademark
  • MR PILOT registered trademark
  • XXL registered trademark
  • SERIES manufactured by Little Things Factory
  • KeyChem registered trademark
  • YMC An ⁇ -type mixer, a ⁇ -type mixer, a DH-type mixer (manufactured by MiChS) and the like. Any microreactor can be used in the manufacturing method of the present embodiment.
  • the flow rate of the liquid derived from the liquid micromixer is such that the two liquids mixed in the microreactor have a desired mixing efficiency and a desired residence time. It is preferable to define so that it can react.
  • the apparatus used in the manufacturing method of the present disclosure includes a reactor having two or more liquid supply means and one product liquid outlet means (for example, a T-joint reactor, a Y-joint). Alternatively, a cross joint or the like may be provided.
  • the reactor is preferably provided with temperature adjusting means, liquid flow rate adjusting means and the like.
  • the total time T A of the following overall process is 0.001 seconds to 6 seconds, step 2 and step 3 is performed once or more, and a plurality of metals are mixed and reduced to produce a metal composite particle carrier.
  • the total time T A of the entire process 0.001 second to 6 seconds, preferably 0.005 seconds to 1 second, and more preferably 0.01 seconds to 0.7 seconds. Note that the total time T A of the entire process, from the start of mixing of step 1, which will be described later, repeating the steps 2 and 3 as needed, in the last step 4, the reaction solution obtained in step 3 The total amount of time required to start mixing the solution with the carrier-containing solution is shown.
  • the apparatus of FIG. 4 when the apparatus of FIG. 4 is used, from the start of supplying each solution to the first micromixer 10a from the liquid inlets 1 and 2, until the time when the dispersion liquid containing metal composite particles flows into the receiving container 12. It's time.
  • the total time T B to steps 1 to 3 is the sum of the required amount of time in the step 3 until a metal composite particles.
  • FIG. 4 shows the time from the start of the supply of each solution from the liquid inlets 1 and 2 to the first micromixer 10a until the dispersion flows out from the liquid outlet 9 of the micromixer 10c.
  • the amount of the protective agent used is as described above.
  • each step will be described in detail.
  • This step uses a microreactor 100 to make gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh) At least one metal element selected from the group consisting of ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re) And a solution containing the first metal compound and a solution containing a reducing agent (first reducing agent) to obtain a first reaction solution.
  • ruthenium Ru
  • Fe iron
  • Co cobalt
  • Ni nickel
  • Cr chromium
  • Zn zinc
  • Re rhenium
  • a solution containing the first metal compound, the mixing time T 1 of the a solution containing the first reducing agent can be appropriately set.
  • the mixing time T 1 is preferably 0.001 seconds to 5 seconds, more preferably 0.005 seconds to 1 second, further preferably 0.005 seconds to 0.7 seconds, Even more preferably, it is 0.005 seconds to 0.5 seconds.
  • the mixing time T 1 is a solution containing the first metal compound, from the start of the mixing of the solution containing a first reducing agent in step 2, until the start of mixing of the solution containing the second metal compound Shows the required time.
  • the mixing temperature is preferably 10 ° C. to 90 ° C., more preferably 20 ° C. to 50 ° C.
  • the gauge pressure in this step is preferably 0 to 20 MPa, more preferably 0.1 MPa to 5 MPa.
  • the flow rates of the solution containing the first metal compound and the solution containing the reducing agent are appropriately adjusted according to the mixing time T 1 , the concentration of the solution, the length of the flow path, the volume of the mixer, and the like. In one example of the production apparatus, it is preferably 0.1 mL / min to 100 mL / min, and more preferably 1 mL / min to 20 mL / min.
  • the reaction atmosphere in this step is not particularly limited as long as the reaction by the reducing agent is not inhibited, and examples thereof include inert gases such as nitrogen, helium, and argon; and oxidizing gases such as oxygen and ozone. You may mix and use gas.
  • This step is preferably performed in air or an inert gas.
  • step 1 the same solvent as described above is used, and the concentration of the first metal compound is adjusted using 20 g to 60000 g, more preferably 200 g to 3000 g of the solvent with respect to 1 g of the first metal compound.
  • the concentration of the first reducing agent is prepared using 100 g to 5000 g, more preferably 500 g to 2000 g of the solvent with respect to 1 g of the first reducing agent.
  • the first reaction liquid includes, for example, a solvent and metal particles made of one kind of metal dispersed in the solvent.
  • the obtained mixed solution of step 1 or 3 is mixed with gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir ), Osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re And a solution containing at least one second metal compound selected from the group consisting of: However, the second metal compound is made of a metal species different from the first metal compound.
  • Step 2 when the first reaction liquid in Step 1 is used, the time for starting the mixing of the first reaction liquid in Step 1 and the solution containing the second metal compound can be appropriately set.
  • the time is preferably 0.001 to 5 seconds, more preferably 0.005 to 0.7 seconds, and more preferably 0.005 to 0.5 seconds from the start of mixing in Step 1. Even more preferably.
  • This mixing time is synonymous with the mixing time in step 1 above.
  • the time T 2 for mixing the first reaction liquid (mixture) obtained in step 1 and the solution containing the second metal compound is preferably 0.001 seconds to 5 seconds, and preferably 0.005 seconds to 0. More preferably, it is 0.7 seconds, and even more preferably 0.005 seconds to 0.5 seconds.
  • the mixing time T 2 are, after the start of mixing in step 2, in step 3, shows the time required to in step 3 to the start of the mixing of the solution containing a second reducing agent.
  • the mixing temperature is preferably 10 ° C. to 90 ° C., more preferably 20 ° C. to 50 ° C.
  • the flow rate of the solution containing the second metal compound is appropriately adjusted according to the mixing time, the concentration of the solution, the length of the flow path, the volume of the mixer, and the like. In one example of the production apparatus, it is preferably 0.1 mL / min to 200 mL / min, and more preferably 1 mL / min to 40 mL / min.
  • step 2 The pressure and reaction atmosphere in this step are the same as in step 1.
  • step 2 the same solvent as described above is used, and the concentration of the second metal compound is adjusted using 20 g to 60000 g, more preferably 200 g to 3000 g of the solvent with respect to 1 g of the second metal compound.
  • This step is a step of using the microreactor 100 to obtain a second reaction solution containing metal composite particles by mixing the mixed solution obtained in step 2 and a solution containing a reducing agent (second reducing agent). .
  • the mixture obtained in step 2 the mixing time T 3 with a solution comprising a second reducing agent
  • the mixing time T 3 can be appropriately set.
  • it is preferably 0.001 to 5 seconds from the start of mixing in Step 3, more preferably 0.005 to 0.7 seconds, and 0.005 to 0.5 seconds. Even more preferably.
  • the mixing temperature is preferably 10 ° C. to 90 ° C., more preferably 20 ° C. to 50 ° C.
  • the flow rate of the solution containing the reducing agent is appropriately adjusted according to the mixing time, the concentration of the solution, the length of the flow path, the volume of the mixer, and the like. In one example of the production apparatus, it is preferably 0.1 mL / min to 400 mL / min, and more preferably 1 mL / min to 80 mL / min.
  • step 3 The pressure and reaction atmosphere in this step are the same as in step 1.
  • step 3 the same solvent as described above is used, and the concentration of the reducing agent is preferably 100 g to 5000 g, more preferably 500 g to 2000 g, based on 1 g of the reducing agent.
  • step 3 a second reaction liquid (dispersion liquid) containing a solvent and metal composite particles dispersed in the solvent is obtained.
  • the metal composite particles may be particles in which two kinds of metals are combined at the nano level.
  • This step is a step in which, after mixing in step 3, the mixed liquid obtained in step 3 and the carrier are mixed and the metal composite particles are supported on the carrier to obtain a metal composite particle carrier.
  • the time for starting the mixing of the second reaction solution (mixed solution) obtained in Step 3 and the solution containing the solvent and the carrier suspended in the solvent can be appropriately set.
  • it is preferably 0.001 second to 5 seconds from the start of mixing of the mixed solution and the solution containing the second reducing agent in step 3, more preferably 0.005 seconds to 0.7 seconds. More preferably, it is 0.005 seconds to 0.5 seconds.
  • the mixing temperature is preferably 10 ° C. to 90 ° C., more preferably 20 ° C. to 50 ° C.
  • the gauge pressure in this step is preferably 0 to 20 MPa, more preferably 0 to 5 MPa.
  • the flow rate of the second reaction liquid obtained in step 3 and the solution containing the carrier is appropriately adjusted according to the mixing time, the concentration of the solution, the length of the flow path, the volume of the mixer, and the like. In one example of the production apparatus, it is preferably 0.1 mL / min to 400 mL / min, and more preferably 0.1 mL / min to 80 mL / min.
  • the reaction atmosphere in this step is not particularly limited as long as the reaction by the reducing agent is not inhibited.
  • an inert gas such as nitrogen, helium, and argon
  • an oxidizing gas such as oxygen and ozone may be used, and these gases may be mixed and used.
  • This step is preferably performed in air or an inert gas.
  • step 4 the same solvent as described above is used, and the concentration of the carrier is preferably 0.5 g to 100 g, more preferably 1 g to 5 g per 1 g of the carrier.
  • step 3 The amount of the second reaction liquid obtained in step 3 is adjusted as appropriate so that the amount of the metal composite particles supported is within the range described below.
  • step 4 a slurry (suspension) in which a carrier is suspended in a solvent is used.
  • the mixed solution obtained in step 3 and the solution containing the carrier may be mixed by any method of using a microreactor, a distribution method, or a batch method.
  • a distribution method or a batch method it can be performed by a well-known method as described in the said patent document 1 grade
  • the reactor used in Step 4 may be a stirred tank reactor or a tubular reactor.
  • the reactor include a high-pressure stirring tank reactor, an autoclave, a fixed bed reactor, a fluidized bed reactor, a moving bed, a circulating fluidized bed, a continuous stirring tank, a bubble reactor, and a circulating reactor (for example, a jet loop type).
  • a reactor suitable for the desired reaction conditions eg temperature, pressure and residence time
  • Two or more reactors may be used as a reactor by connecting a single reactor (single reactor) in series or in parallel.
  • Step 2 and step 3 According to the number of metal species contained in the metal composite particle carrier to be manufactured, the above steps 2 and 3 may be repeated once more between the steps 3 and 4 once or more. For example, when the number of repetitions of step 2 and step 3 is one, the following steps are performed.
  • Step 1 Using a microreactor, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), As a constituent element, at least one metal element selected from the group consisting of ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn), and rhenium (Re) is used.
  • a solution containing the first metal compound is mixed with a solution containing a reducing agent (first reducing agent).
  • Step 2 After mixing in Step 1 using a microreactor, the obtained mixed solution in Step 1 and gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir) , Osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re) And a solution containing a second metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of as constituent elements. However, the metal element which is a constituent element of the second metal compound is different from the metal element which is a constituent element of the first metal compound.
  • Step 3 Using a microreactor, the mixed solution obtained in Step 2 is mixed with a solution containing a reducing agent (second reducing agent).
  • Step 2-1 After mixing in Step 3 using a microreactor, the obtained mixed solution in Step 3, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium ( Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium ( A solution containing a second metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of (Re) as a constituent element is mixed.
  • a second metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of (Re) as a constituent element is mixed.
  • Step 3-1 Using a microreactor, the mixed solution obtained in Step 2-1 is mixed with a solution containing a reducing agent (second reducing agent).
  • Step 4 The mixed liquid obtained in Step 3-1 and the carrier are mixed to carry the metal composite particles on the carrier.
  • the mixing time in step 3 indicates the time taken from the start of mixing in step 3 to the start of mixing with the solution containing the second metal compound in step 2-1. Further, the total time T A of the entire process, from the start of mixing of step 1, repeat the steps 2 and 3 as needed, in the last step 4, the solution obtained in Step 3-1 The total time required to start mixing with the solution containing the carrier is shown.
  • the mixing time in other steps is as defined above.
  • the total time T A or T B of all the steps described above can be set to 0.001 to 6 seconds, the number of steps may be further increased.
  • the definition of the mixing time of each process is the same as described above.
  • steps 2 and 3 are each repeated without repeating 1 It is preferable to carry out once.
  • a metal composite particle carrier can be obtained from the solutions obtained in the above steps 1 to 4 by a known method. For example, it can be separated from the supernatant containing impurities by centrifugation and collected as a precipitate. Moreover, it can collect only by filtration irrespective of centrifugation.
  • a metal composite particle carrier can be obtained by drying a solid obtained by filtration or the like.
  • the drying temperature may be appropriately adjusted depending on the boiling point of the solvent used. When water is used as the solvent, the drying temperature is preferably 80 ° C. to 120 ° C., more preferably 90 ° C. to 110 ° C.
  • the firing temperature is preferably 200 ° C. to 500 ° C., more preferably 220 ° C. to 350 ° C.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a production method P2 which is another example of the production method of the present embodiment.
  • the production method P2 is a method for producing metal composite particles in which the step 2 and the step 3 are each performed once or more, and a protective agent is used in at least one step of the step 2 or the step 3.
  • FIG. 2 shows an example in which a protective agent is used in step 2.
  • the first metal compound used in Step 1 and the second metal compound used in Step 2 are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), respectively. ), Osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re Is a metal compound having as a constituent element at least one metal element selected from the group consisting of:
  • the metal compound used in Step 1 and Step 2 is capable of mixing the solution containing the metal compound and the solution containing the reducing agent (the first reducing agent and the second reducing agent) before the nanoparticles are aggregated.
  • the metal compound used in Step 1 and Step 2 is capable of mixing the solution containing the metal compound and the solution containing the reducing agent (the first reducing agent and the second reducing agent) before the nanoparticles are aggregated.
  • two or more metal elements may be included. From the viewpoint of efficiently reproducing the structure of the metal composite particles, it is preferable that only one type of metal element is included as a constituent element.
  • the metal elements contained as constituent elements in the metal compounds used in Step 1 and Step 2 are different from each other.
  • a metal compound having a metal element different from that of the immediately preceding step 2 as a constituent element is preferable.
  • a plurality of types of metal compounds having a common metal element as a constituent element may be used in combination, but it is preferable to use a single metal compound.
  • the first metal compound preferably has at least one metal element selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, iron, cobalt and nickel as a constituent element. More preferably, the first metal compound has at least one metal element selected from the group consisting of gold, copper, platinum, palladium, iron and nickel as a constituent element. More preferably, the first metal compound has at least one metal element selected from the group consisting of gold, copper, platinum, palladium, and iron as a constituent element. Even more preferably, the first metal compound has at least one metal element selected from the group consisting of gold, palladium, and copper as a constituent element.
  • the second metal compound is preferably at least one member selected from the group consisting of palladium, gold, silver, copper, platinum, iridium, osmium, rhodium, ruthenium, cobalt, nickel, chromium, zinc and rhenium as a constituent element.
  • the second metal compound has at least one metal element selected from the group consisting of palladium, gold and platinum as a constituent element. More preferably, the second metal compound has at least one metal element selected from the group consisting of palladium and gold as a constituent element.
  • the second metal compound contains a metal element different from the constituent element of the first metal compound as a constituent element, and preferably the first metal compound and the second metal compound do not contain a common metal element.
  • the first metal compound preferably contains only one metal element.
  • the second metal compound preferably contains only one metal element.
  • the first metal compound and the second metal compound may each be a mixture of a plurality of types of metal compounds.
  • the protective agent functions as a dispersant that is adsorbed on the surface of the metal composite particles, suppresses aggregation of the metal composite particles, and improves dispersion stability.
  • the kind in particular of protective agent used is not restrict
  • a sufficient amount of the protective agent used for the purpose of preventing aggregation of the metal composite particles is 1 mol of the metal simple substance in the first metal compound and 1 mol of the metal simple substance in the second metal compound. It means using a protective agent in excess of 1.5 mol.
  • step 1 it is not necessary to use a sufficient amount of protective agent for the purpose of preventing aggregation of the metal composite particles.
  • the protective agent is used with respect to 1 mol of the metal element in the first metal compound. Is 1.5 mol or less, preferably 0.1 mol or less, more preferably 0.01 mol or less, and still more preferably not used at all.
  • the protective agent is preferably used in a proportion of 0.1 mol to 100 mol, more preferably in a proportion of 0.5 mol to 30 mol, with respect to 1 mol of the metal element in the second metal compound, more preferably 1 mol to More preferably, it is used at a ratio of 10 mol. Also in the case of repeating Step 2 and Step 3, the amount of the protective agent used is preferably the same ratio as the protective agent used for the second metal compound.
  • the use ratio of the protective agent to the first metal compound and the second metal compound is based on the value converted by the monomer unit constituting the polymer. Calculated.
  • a protective agent is used in at least one of step 2 or step 3.
  • the protective agent polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, and polyethylene glycol are preferable, and polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl alcohol are more preferable.
  • ⁇ Production conditions for metal composite particles> is 0.001 seconds to 6 seconds total time T B of the following overall process.
  • a sufficient amount of protective agent is not used for the purpose of preventing aggregation of the metal composite particles.
  • step 2 and step 3 are each performed one or more times.
  • Metal composite particles can be produced by using a protective agent in at least one of step 2 or step 3.
  • the total time T B of the entire process 0.001 seconds to 6 Seconds, preferably 0.005 seconds to 1 second, and more preferably 0.01 seconds to 0.7 seconds. Note that the total time T B of the entire process, from the start of mixing of step 1, which will be described later, repeating the steps 2 and 3 as needed, in the last step 3 was obtained in the immediately preceding step 2 The total time required for mixing the solution and the solution containing the reducing agent to obtain metal composite particles is shown.
  • the protective agent may be used in either one of the steps 2 and 3, or in both steps. From the viewpoint of efficiently realizing the monodispersed particle size distribution of the metal composite particles and suppressing the formation of nanoparticles composed of single particles and the aggregation of the metal composite particles, it is preferable to use a protective agent only in Step 2. . Hereinafter, each step will be described in detail.
  • This step uses a microreactor to make gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), Including at least one first metal compound selected from the group consisting of ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re)
  • the solution and the solution containing the first reducing agent are mixed.
  • a solution containing the first metal compound, the mixing time T 1 of the a solution containing the first reducing agent can be appropriately set.
  • the mixing time T 1 is preferably 0.001 seconds to 5 seconds, more preferably 0.005 seconds to 0.7 seconds, and even more preferably 0.005 seconds to 0.5 seconds. preferable.
  • the mixing time T 1 is a solution containing the first metal compound, from the start of the mixing of the solution containing a first reducing agent in step 2, until the start of mixing of the solution containing the second metal compound It takes time.
  • the mixing temperature is preferably 10 ° C. to 90 ° C., more preferably 20 ° C. to 50 ° C.
  • the gauge pressure in this step is preferably 0 to 20 MPa, more preferably 0.1 MPa to 5 MPa.
  • the flow rates of the solution containing the first metal compound and the solution containing the first reducing agent are appropriately adjusted according to the mixing time T 1 , the concentration of the solution, the length of the flow path, the volume of the mixer, and the like. In one example of the production apparatus, it is preferably 0.1 mL / min to 100 mL / min, and more preferably 1 mL / min to 20 mL / min.
  • the reaction atmosphere in this step is not particularly limited as long as the reaction by the reducing agent is not inhibited.
  • an inert gas such as nitrogen, helium, and argon
  • an oxidizing gas such as oxygen and ozone may be used, and these gases may be mixed and used.
  • This step is preferably performed in air or an inert gas.
  • step 1 the same solvent as above is used.
  • the concentration of the first metal compound is prepared using 20 g to 60000 g, more preferably 200 g to 3000 g of the solvent with respect to 1 g of the first metal compound.
  • the concentration of the first reducing agent is prepared using 100 g to 5000 g, more preferably 500 g to 2000 g of the solvent with respect to 1 g of the first reducing agent.
  • step 1 it is preferable not to use a protective agent at all.
  • step 1 a first reaction liquid containing a solvent and metal particles containing a single metal dispersed in the solvent is obtained.
  • the first metal compound to be used may be one metal compound or two or more metal compounds. From the viewpoint of producing metal composite particles composed of a plurality of metals and having sufficiently reduced variation in particle diameter with good reproducibility, it is preferable to use only one kind of metal compound.
  • Process 2 This process uses a microreactor, the first reaction liquid obtained in process 1 after mixing in process 1, and gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt) as constituent elements ), Iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) And a solution containing a second metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of rhenium (Re) and obtaining a mixed solution.
  • the method of mixing the solution containing the protective agent with other solutions is appropriately adjusted according to the type of the protective agent and the metal compound, the specifications of the microreactor, and the like. From the viewpoint of efficiently realizing the monodispersed particle size distribution of the metal composite particles while reducing the amount of the protective agent used as much as possible, it is preferable to use a solution in which the second metal compound and the protective agent are mixed in advance.
  • step 1 after mixing in step 1 using a microreactor, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd ), Rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium (Re).
  • Au gold
  • silver Ag
  • Cu platinum
  • Ir iridium
  • Ir osmium
  • Pd palladium
  • iron (Fe) cobalt
  • Ni nickel
  • Cr chromium
  • Zn zinc
  • a first reaction step 1 the time T 1 of the before the start of mixing of the solution containing the second metal compound can be appropriately set.
  • the time T 1 is preferably 0.001 seconds to 5 seconds, more preferably 0.005 seconds to 0.7 seconds from the start of mixing in step 1, and 0.005 seconds to 0 seconds. Even more preferred is 5 seconds.
  • the time T 1 until the mixing is started is synonymous with the mixing time in Step 1 described above.
  • the time T 2 for mixing the first reaction liquid obtained in step 1 and the solution containing the second metal compound is preferably 0.001 seconds to 5 seconds, and preferably 0.005 seconds to 0.5. More preferably, it is seconds.
  • the mixing time T 2 are, after the start of mixing in step 2, in step 3, a time period required until the start of the mixing of the solution containing a second reducing agent.
  • the mixing temperature is preferably 10 ° C. to 90 ° C., more preferably 20 ° C. to 50 ° C.
  • the flow rate of the solution containing the second metal compound is appropriately adjusted according to the mixing time, the concentration of the solution, the length of the flow path, the volume of the mixer, and the like. In one example of the production apparatus, it is preferably 0.1 mL / min to 200 mL / min, and more preferably 1 mL / min to 40 mL / min.
  • the pressure and reaction atmosphere in this step are the same as in step 1.
  • step 2 the same solvent as described above is used, and the concentration of the second metal compound is adjusted using 20 g to 60000 g, more preferably 200 g to 3000 g of the solvent with respect to 1 g of the second metal compound.
  • the second metal compound to be used may contain one metal compound or two or more metal compounds. From the viewpoint of producing reproducible metal composite particles composed of a plurality of metals and having sufficiently reduced variation in particle diameter, it is preferable to use only one type of metal compound.
  • This step is a step of using a microreactor to mix the liquid mixture obtained in step 2 and a solution containing the second reducing agent to obtain a second reaction liquid.
  • the protective agent is used in step 3
  • the method of mixing the solution containing the protective agent with another solution is appropriately adjusted according to the type of the protective agent, the metal compound, the reducing agent, the specifications of the microreactor, and the like. From the viewpoint of efficiently obtaining metal composite particles in which the variation in particle diameter is sufficiently reduced while reducing the amount of the protective agent used as much as possible, it is preferable to use a solution in which a reducing agent and a protective agent are mixed in advance.
  • a microreactor to mix the liquid mixture obtained in step 2 with a solution containing a reducing agent.
  • the time until the mixing of the mixed solution in step 2 and the solution containing the second reducing agent is started can be appropriately set.
  • the time from the start of mixing in step 2 to the start of mixing in this step is preferably 0.001 seconds to 5 seconds, more preferably 0.005 seconds to 0.7 seconds, Even more preferably, it is 0.005 seconds to 0.5 seconds.
  • the time until this mixing is started is synonymous with the mixing time in step 2 above.
  • the time T 3 for mixing the mixed solution obtained in step 2 and the solution containing the second reducing agent is preferably 0.001 seconds to 5 seconds, and preferably 0.005 seconds to 0.7 seconds. Is more preferable, and 0.005 seconds to 0.5 seconds is even more preferable.
  • the mixing temperature is preferably 10 ° C. to 90 ° C., more preferably 20 ° C. to 50 ° C.
  • the flow rate of the solution containing the second reducing agent is appropriately adjusted according to the mixing time, the concentration of the solution, the length of the flow path, the volume of the mixer, and the like. In one example of the production apparatus, it is preferably 0.1 mL / min to 400 mL / min, and more preferably 1 mL / min to 80 mL / min.
  • the pressure and reaction atmosphere in this step are the same as in step 1.
  • step 3 the same solvent as above is used.
  • the concentration of the second reducing agent is preferably 100 g to 5000 g, more preferably 500 g to 2000 g, based on 1 g of the reducing agent.
  • metal composite particles of this example can be produced by the above steps 1 to 3.
  • metal composite particles can be obtained by repeating the same steps as step 2 and step 3 again after step 3. Specifically, the following steps are performed.
  • Step 1 Using a microreactor, as constituent elements, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and at least one metal element selected from the group consisting of rhenium (Re) A solution containing the first metal compound having the above and a solution containing the first reducing agent are mixed.
  • Step 2 After mixing in Step 1 using a microreactor, the obtained mixture of Step 1 and constituent elements such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), Iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and A solution containing a second metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of rhenium (Re) is mixed. However, the metal element contained as a constituent element in the second metal compound is different from the metal element contained as a constituent element in the first metal compound.
  • constituent elements such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), Iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co),
  • Step 3 Using the microreactor, the mixed solution obtained in Step 2 is mixed with the solution containing the second reducing agent.
  • Step 2-1 After mixing in Step 3 using a microreactor, the obtained mixed solution in Step 3, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium ( Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and rhenium ( And a solution containing at least one second metal compound selected from the group consisting of (Re).
  • the second metal compound in this step may be the same as or different from the first metal compound and the second metal compound in step 2, but the metal elements contained as constituent elements may be different from each other. preferable.
  • Step 3-1 Using a microreactor, the mixed solution obtained in Step 2-1 is mixed with a solution containing a reducing agent.
  • the mixing time in step 3 is the time required from the start of mixing in step 3 to the start of mixing with the solution containing the second metal compound in step 2-1.
  • the total time of all the steps includes the solution obtained in step 2 and the reducing agent in step 3 in the final step 3 after repeating the steps 2 and 3 as needed after starting the mixing in step 1. This is the total time required to start mixing with the solution.
  • the mixing time in other steps is as defined above.
  • Step 2 and Step 3 are each performed once. Preferably it is done.
  • the metal composite particles can be produced by the above method.
  • a dispersion of metal composite particles can be obtained as the second reaction liquid.
  • the metal composite particles are present in a dispersed state in the solvent.
  • the particle composition may be such a dispersion, or a concentrated liquid obtained by concentrating the dispersion.
  • step 3 the following step 4 can be performed as in the modification shown in FIG. 3 to obtain a metal composite particle carrier.
  • Step 4 In order to obtain a metal composite particle carrier after mixing in Step 3, the second reaction liquid obtained in Step 3 and the carrier are mixed to carry the metal composite particles on the carrier.
  • the time for starting the mixing of the second reaction solution obtained in step 3 and the solution containing the carrier can be appropriately set.
  • the time is preferably 0.001 to 5 seconds, more preferably 0.005 to 0.5 seconds after the start of mixing in step 3.
  • Mixing temperature, pressure, etc. are synonymous with the said manufacturing method P1.
  • the metal composite particles obtained by the above steps 1 to 3 are a dispersion liquid dispersed in a solvent.
  • This dispersion may be a particle composition.
  • the solvent may be removed to obtain a powdery particle composition.
  • the particle composition and the metal composite particles contained therein can be used for various applications such as a catalytic reaction described later.
  • ion-exchanged water is added and concentrated again.
  • inorganic substances generated from the reducing agent or the like can be removed. After this operation, it can be concentrated to a desired concentration.
  • the metal composite particle carrier obtained in steps 1 to 4 may be used as it is as a particle composition or may be post-treated by a known method.
  • the supernatant containing impurities and the metal composite particle carrier may be separated by centrifugation and collected as a precipitate. Moreover, it can collect only by filtration irrespective of centrifugation.
  • a powdered metal composite particle carrier and a particle composition By drying a solid obtained by filtration or the like, a powdered metal composite particle carrier and a particle composition can be obtained.
  • the drying temperature is appropriately adjusted depending on the boiling point of the solvent used, but when water is used as the solvent, it is preferably 80 ° C. to 120 ° C., more preferably 90 ° C. to 110 ° C.
  • the firing temperature is preferably 200 ° C. to 500 ° C., more preferably 220 ° C. to 350 ° C.
  • the metal composite particle carrier may be manufactured by the following method. Without using a sufficient amount of protective agent for the purpose of preventing aggregation of the metal composite particles, using a microreactor, the step of mixing the following liquid I and liquid II is performed twice or more, and the resulting liquid mixture A plurality of kinds of metals are mixed and reduced by mixing the carrier and the carrier.
  • the total time required from the start of the first mixing of the liquid I and liquid II to the mixing of the obtained liquid mixture and the carrier is 0.001 to 6 seconds.
  • Liquid I As constituent elements, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru) ), Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn), and a solution containing a metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of rhenium (Re) .
  • Liquid II A solution containing a reducing agent.
  • the step of mixing the liquid I and liquid II is appropriately adjusted according to the metal species of the obtained metal composite particle carrier.
  • the total time is 0.001 to 6 seconds.
  • the above process is preferably included twice from the viewpoint of suppressing the generation of metal nanoparticles composed of single metal atoms and increasing the utilization efficiency of metal atoms.
  • a metal compound having a different metal element as a constituent element is used.
  • the metal compound used in Modification A has the same meaning as the first metal compound described later.
  • the total time required for the protective agent, microreactor, reducing agent, carrier, and mixing in Modification A is the same as that in Production Method P1.
  • a total time T A of the following steps 1 to 4 is 0.001 seconds to 6 seconds, more by the following steps A metal composite particle carrier can be obtained by mixing and reducing these metals.
  • Step 1 Using a microreactor, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (as constituent elements) Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn) and at least one metal element selected from the group consisting of rhenium (Re)
  • a solution containing the first metal compound is mixed with a solution containing the first reducing agent.
  • Step 2 Using the microreactor, the obtained first reaction solution in Step 1 or the mixed solution in Step 3 described later, and gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum as constituent elements (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc
  • a solution containing a second metal compound having at least one metal element selected from the group consisting of (Zn) and rhenium (Re) is mixed. However, the metal element contained as a constituent element in the second metal compound is different from the metal element contained as a constituent element in the first metal compound.
  • Step 3 Using a microreactor, the mixed solution obtained in Step 2 and the solution containing the second reducing agent are mixed to obtain a second reaction solution.
  • Step 4 After mixing in step 3, the second reaction liquid obtained in step 3 and the carrier are mixed to carry the metal composite particles on the carrier. Steps 1 to 4 have the same meaning as in the above example.
  • the metal composite particle carrier can be obtained by the above steps 1 to 4 without substantially using a protective agent that suppresses aggregation of the metal composite particles.
  • the metal composite particles exist in a dispersed state in the solvent.
  • the protective agent is, for example, an organic substance. Since the organic substance contains carbon atoms, the carbon content in the metal composite particle carrier obtained in this example can be measured by elemental analysis to measure the content of the protective agent.
  • the total time of all processes can be set to 0.001 seconds to 6 seconds, the number of processes can be further increased, and the definition of the mixing time of each process is the same as described above. It is.
  • step 2 and step 3 are each performed once in the production method of this example.
  • Modification B of Manufacturing Method P1 when the liquid I contains a metal compound having two or more metal elements, the step of mixing the liquid I and the liquid II may be performed once. Furthermore, it is not necessary to include a step of mixing the obtained mixed solution and the carrier. When the number of times the liquid I and the liquid II are mixed is one and the step of mixing the obtained liquid mixture and the carrier is not included, a specific production method is as follows.
  • the residence time is the time that the mixed solution stays in the microreactor after the start of mixing of the liquid I and liquid II. Specifically, when the apparatus described in FIG. 26 is used, from the time when each solution is supplied from the liquid inlets 1 and 2 of the micromixer 10 a until the dispersion containing the metal composite particles flows out from the liquid outlet 3. Is the time. Other manufacturing conditions are the same as in Modification A.
  • the metal composite particles in the present disclosure are metal composite particles containing a plurality of types of metals in one particle.
  • the metal composite particle carrier in the present disclosure includes a carrier and metal composite particles carried on the carrier.
  • the particle composition in the present disclosure includes a plurality of the metal composite particles and / or metal composite particle carriers.
  • the metal composite particles may be a solid, a carrier supported on a carrier, or dispersed in a solvent to form a dispersion.
  • the particle composition may be a dispersed liquid or a powder.
  • the metal composite particles may have a core-shell structure in which the concentration distribution of the first metal element and the second metal element is different between the outer shell portion and the center portion, or the concentration distribution of the first metal element and the second metal element is uneven. It may be a random alloy structure having no.
  • the metal composite particles can be supported on a carrier, and the metal composite particle support can be obtained by the post-treatment. In this way, a particle composition containing a plurality of metal composite particles or a particle composition containing a plurality of metal composite particle carriers can be obtained.
  • the content of the first metal element and the second metal element in the particle composition may be, for example, 0.01 to 1% by weight, and 0.05 to 0.5% by weight. There may be.
  • the molar ratio of the second metal element to the first metal element may be 0.1 to 10, and may be 0.2 to 5.
  • the carbon content in the metal composite particles, metal composite particle carrier and particle composition obtained by each production method can be measured, for example, by the following method.
  • the carbon content of 0.01% by weight or more can be measured by the above measurement.
  • carbon dioxide in the air may be adsorbed on the surfaces of the metal composite particles and the metal composite particle carrier, so that carbon atoms may be detected in the above method even when no protective agent is used.
  • the carbon content of the metal composite particle carrier is subtracted from the carbon content of the metal composite particle carrier to The carbon content can be determined.
  • the carbon content in the metal composite particles is 0.01% by weight to 0% from the viewpoint of producing the metal composite particles and the support thereof by an industrially suitable method and from the viewpoint of increasing the metal atom utilization efficiency.
  • 0.55 wt% is preferable, 0.01 wt% to 0.45 wt% is preferable, and 0.01 wt% to 0.30 wt% is more preferable.
  • the carbon content in the metal composite particles is preferably 0.01 wt% to 0.55 wt%, preferably 0.01 wt% to 0.45 wt%, More preferably, the content is 0.01% to 0.30% by weight.
  • the metal composite particles having a core-shell structure in which the composition of the core portion and the shell portion are different from each other can be obtained by the above-described production methods. Having a core-shell structure is confirmed by STEM-EDS mapping analysis. For example, the analysis can be performed under the following analysis conditions.
  • the proportion of each metal present can be estimated from the peak intensity in the above analysis.
  • STEM-EDS mapping when the proportion of the first metal is high in the center of the metal composite particle and the proportion of the second metal is high in the outer shell of the metal composite particle, the metal composite particle has a core-shell structure.
  • STEM indicates scanning transmission electron microscopy, and ESD indicates energy dispersive X-ray fluorescence analysis.
  • the particle diameter can be measured with TEM or STEM.
  • the particle diameter of the metal composite particles contained in the particle composition is appropriately adjusted according to the concentrations of the metal compound and the protective agent, the mixing time, and the like.
  • the average particle diameter of the metal composite particles contained in the particle composition is preferably 0.5 nm to 10 nm, preferably 1 nm to 5 nm, from the viewpoint of improving the catalytic activity. Is more preferable, 2.0 nm to 4 nm is still more preferable, and 2.5 nm to 3.5 nm is particularly preferable.
  • TEM indicates a transmission electron microscope
  • the STEM is a kind of TEM.
  • the standard deviation calculated from the particle size distribution of the particle size of the metal composite particles contained in the particle composition measured using TEM is preferably 1.5 or less, more preferably 1.3 or less. Preferably, it is 1.1 or less. As described above, in the particle composition, variation in the particle diameter of the metal composite particles is sufficiently reduced.
  • the maximum particle size of the metal composite particles contained in the particle composition measured using TEM is preferably 1.0 to 10 nm, more preferably 1.0 to 8.0 nm. More preferably, it is 0 to 7.5 nm.
  • the surface area per unit weight of the metal composite particles contained in the particle composition increases. For this reason, the activity as a catalyst improves and it can be used for various catalytic reactions. It can also be reacted with good reproducibility.
  • the calculation method of the average particle diameter, the standard deviation of the particle diameter, and the coefficient of variation of the metal composite particles contained in the particle composition is as follows.
  • the metal composite particles are photographed using a scanning electron microscope (TEM) to take a picture of an image magnified 1,000,000 to 1,500,000 times.
  • the diameter of a perfect circle having the same area as the projected area of the metal composite particles on the plane (that is, the area in the photograph) is regarded as the particle diameter of the particles.
  • the measurement of the particle size by such a TEM photograph is performed on about 90 to 270 particles of the same type arbitrarily extracted, and the arithmetic average value of the particle sizes of these particles is defined as the average particle size.
  • a standard deviation is obtained using this average particle diameter.
  • the coefficient of variation is obtained by dividing the standard deviation of the particle diameter by the average value of the particle diameter (average particle diameter).
  • the average particle size of the metal composite particles in the dispersion is also the same.
  • the maximum value of the particle diameters obtained from the equivalent circle diameter for calculating the average particle diameter is the maximum particle diameter of the particles measured by TEM.
  • the dispersion of the particle diameter of the metal composite particles in the particle composition is preferably small, and may be monodispersed.
  • the coefficient of variation may be 0.5 or less, preferably 0.4 or less, and more preferably 0.3 or less.
  • the metal composite particles contained in the particle composition and the amount of metal in the metal composite particle carrier can be measured by, for example, inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES).
  • ICP-AES inductively coupled plasma emission spectroscopy
  • the type and dispersion state of atoms present in the metal composite particle carrier are confirmed by a transmission electron microscope (TEM), an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA), an X-ray diffraction (XRD), and the like. be able to.
  • TEM-EDS mapping can measure the metal species present in one metal composite particle.
  • a particle composition in which all of the metal particles are composed of a plurality of types of metals can be obtained.
  • the metal species present in each particle can be identified by measuring characteristic X-rays when the electrons of the L nucleus are repelled for each metal species.
  • an effect of suppressing aggregation of the metal composite particles is expected by reducing the protective agent interposed between the plurality of types of metal particles constituting the metal composite particles.
  • the bonds between the first metal elements and the second metal elements tend to aggregate each other with the metal valence being zero.
  • the first metal element (or the second metal element) is charged to ⁇ ⁇ and the second metal element (or the first metal element) is charged to ⁇ + . For this reason, it is considered that aggregation between particles formed by combining the first metal element and the second metal element is suppressed by ion repulsion.
  • the metal composite particles according to the present disclosure are considered to have a higher rate than the conventional one in which the first metal element and the second metal element are combined.
  • the binding effect of the first metal element and the second metal element and the reducing action of the protective agent are considered to increase the effect of ion repulsion and suppress aggregation.
  • the metal composite particle carrier of the present disclosure can be applied as a catalyst for oxidation reaction and reduction reaction.
  • the metal composite particles in each embodiment are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), iridium (Ir), osmium (Os), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium. (Ru), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn), and rhenium (Re) may be used.
  • Au gold
  • Ag copper
  • Pt platinum
  • Ru iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), zinc (Zn), and rhenium (Re)
  • the surface coverage is determined by the following method.
  • the ratio of the number of atoms in the outermost layer and the number of internal atoms is determined from the average particle size of the metal composite particles determined from TEM (Chem. Mater., 1998, 10, 594).
  • the number of palladium and gold atoms per metal composite particle can be estimated from the palladium and gold contents obtained from ICP.
  • the number of CO molecules adsorbed for each metal species is generally known. Since CO molecules adsorb to the outermost layer atoms of the metal composite particles, the number of palladium atoms in the outermost layer can be estimated based on the amount of CO molecule adsorption. Therefore, the Pd coverage can be calculated by the following equation.
  • Pd coverage (%) (number of palladium atoms determined from the adsorption amount of CO molecules) / (calculated value of CO adsorption amount assuming that the outermost layer atoms of the metal composite particles are all palladium atoms) ⁇ 100
  • the calculation of the Pd coverage by the above formula is specifically as described in the examples.
  • the amount of CO adsorbed is measured by pulse injection using a metal dispersion measuring device manufactured by Nippon Bell (device name: BEL-METAL) or a metal dispersion measuring device manufactured by Nippon Bell (device name: BEL-CAT-B). It can be measured by a chemisorption measurement method.
  • the surface area (S) of the metal composite particles is required. The surface area is calculated as follows.
  • the surface area (S) of the metal composite particles is calculated by the following formula (I). Assuming that the metal ⁇ atoms are supported as spheres on the support surface, the dispersity (D) and the particle diameter (P) are calculated as follows from the content of the metal ⁇ in the metal composite particles.
  • the surface coverage is preferably 30 to 100%, more preferably 40 to 95%.
  • the metal coverage of the metal composite particles prepared by a batch method or the like may exceed 100%. This is due to the large variation in the shape, composition, particle size, etc. of the individual metal composite particles contained in the particle composition.
  • the total time required for the step 1, the step 2, and the step 3 is 0.001 to 6 seconds, and the amount of the protective agent that suppresses the aggregation of the metal composite particles in the step 1 is used.
  • the metal composite particle and the particle composition containing the metal composite particle can be obtained by the method for producing the metal composite particle, which is 1.5 mol or less with respect to 1 mol of the first metal element.
  • the apparatus shown in FIG. 4 was produced as follows.
  • the syringe pump and the micromixer were connected by stainless microtubes 13a, 13b, 14a, and 14b having a length of 50 cm and an inner diameter of 1 mm.
  • As the micromixer a low dead volume union tee (inner diameter: 0.33 mm) manufactured by SWAGELOK was used.
  • the first micromixer 10a and the second micromixer 10b were connected by a stainless steel microtube 11a having a length of 6 cm and an inner diameter of 0.5 mm.
  • the second micromixer 10b and the third micromixer 10c were connected by a stainless microtube 11b having a length of 4 cm and an inner diameter of 0.5 mm.
  • the third micromixer 10c to the receiving container 12 were connected by a Teflon (registered trademark) tube 11c having a length of 5 cm and an inner diameter of 0.5 mm.
  • the receiving container 12 was charged with 3 g of ⁇ -alumina (KHO-12 (trade name), manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) ground with a mortar and 7 g of pure water, and stirring was continued using a magnetic stirring bar.
  • liquid A was delivered at 5 mL / min, liquid B at 5 mL / min, liquid C at 5 mL / min, and liquid D at 5 mL / min.
  • liquid A and liquid B were mixed and reacted to obtain a first reaction liquid.
  • the 1st reaction liquid and C liquid were mixed, and also D liquid was mixed and reacted, and the 2nd reaction liquid was obtained.
  • the second reaction liquid discharged from the tip of the tube was collected in a receiving vessel 12 that was being stirred using a magnetic stirring bar, and ⁇ -alumina and the second reaction liquid were mixed.
  • the residence time T 1 of the liquid outlet 3 of the first micro-mixer 10a to the liquid inlet 4 of the second micro-mixer 10b was 0.07 seconds.
  • the residence time T 2 of the from the liquid outlet 6 of the second micro-mixer 10b to the liquid inlet 7 of the third micro-mixer 10c was 0.03 seconds.
  • the residence time T 3 from the liquid outlet 9 of the third micro-mixer 10c to the tip 15 was 0.03 seconds.
  • the time required for the time T A from Step 1 to Step 4 (the time from the start of mixing of the A liquid and the B liquid in the first micromixer 10a until the second reaction liquid flows into the receiving container 12) is It was 0.13 seconds.
  • the receiving container 12 was stirred for 2 hours to obtain a dispersion (particle composition) of metal composite particles.
  • the solid contained in this dispersion is collected by filtration, dried in air at 100 ° C. for 3 hours, and a support (Au-core / Pd) in which metal composite particles having a core-shell structure are supported on a support ( ⁇ -alumina).
  • a support Al-core / Pd
  • ⁇ -alumina ⁇ -alumina
  • ⁇ -alumina ⁇ -alumina
  • “Au-core / Pd-shell / ⁇ -alumina” means that particles whose core is Au and whose shell is Pd are supported on a carrier composed of ⁇ -alumina.
  • Table 1 shows the average particle diameter, standard deviation, and coefficient of variation measured from the TEM photograph. Further, ICP analysis of the support was performed to determine the Pd concentration and Au concentration contained in the support. The results are also shown in Table 1.
  • FIG. A photograph A in FIG. 5 is a TEM image
  • a photograph B is an L image of palladium
  • a photograph C is an L image of gold
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • the L image is an image detected by characteristic X-rays when electrons of L nuclei in atoms are repelled. All particles identified in the measured field of view contained both Pd and Au. There were no particles containing only Pd and particles containing only Au. In the particle composition, the number ratio of the metal composite particles to the entire metal particles containing metal was 100%.
  • FIG. 6 shows the particle size distribution of the metal composite particles of Example 1. This particle size distribution is a frequency distribution of equivalent-circle diameters determined from TEM photographs. As described above, it was confirmed that a particle composition containing metal composite particles having a small variation in particle diameter was obtained.
  • the solid content was collected by filtration and dried at 100 ° C. for 5 hours to obtain 2 g of a carrier (Au-core / Pd-shell / ⁇ -alumina) in which metal composite particles were supported on a carrier.
  • Table 1 shows the average particle diameter, standard deviation, and coefficient of variation measured from the TEM photograph. Further, ICP analysis of the support was performed to determine the Pd concentration and Au concentration contained in the support. The results are also shown in Table 1.
  • FIG. Photo A in FIG. 7 is a TEM image
  • photo B is an L image of palladium
  • photo C is an L image of gold
  • photo D is a composite of photo B and photo C
  • palladium and gold An L image is shown.
  • FIG. 8 shows the particle size distribution of the metal composite particles of Comparative Example 1. This particle size distribution is a frequency distribution of equivalent-circle diameters determined from TEM photographs. As described above, the variation in particle size was larger than that in Example 1.
  • the solid content was collected by filtration and dried at 100 ° C. for 2 hours to obtain 2.9 g of support (Au / ⁇ -alumina) in which Au particles were supported on a support.
  • FIG. 9A to 9D are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. Photo A in FIG. 9 is a TEM image
  • photo B is an L image of palladium
  • photo C is an L image of gold
  • photo D is an L image of palladium and gold.
  • the particles circled in FIG. 9 are particles containing only Pd but not Au. In the measured field of view, most particles contained both Pd and Au. On the other hand, some of the particles contained only Pd. In the measured field of view, particles containing only Pd were present at a frequency exceeding 1 in 20 particles.
  • the molar ratio of Pd and Au is a calculated value based on the Pd concentration and Au concentration obtained by ICP analysis. The same applies to the following examples and comparative examples.
  • the metal composite particles of Example 1 using a microreactor had a smaller standard deviation and coefficient of variation in particle diameter. From this, it was found that the variation in the particle size of the metal composite particles was smaller in Example 1. Furthermore, when a microreactor was used, it was confirmed that both Pd and Au were contained in all the confirmed metal particles. That is, it was possible to suppress the generation of metal particles composed of a single metal and increase the utilization efficiency of metal atoms. Therefore, when a microreactor is used instead of a batch process, a method for producing a carrier having metal composite particles having a small variation in particle diameter can be provided without using a protective agent. Moreover, aggregation of metal composite particles can be prevented.
  • the apparatus shown in FIG. 10 was produced as follows.
  • the syringe pump was connected to the first micromixer 10a and the second micromixer 10b by stainless microtubes 13a, 13b, and 14a having a length of 50 cm and an inner diameter of 1 mm.
  • As the first micromixer 10a and the second micromixer 10b low dead volume type union tee (inner diameter: 0.33 mm) manufactured by SWAGELOK was used.
  • the first micromixer 10a and the second micromixer 10b were connected by a stainless microtube 11a having a length of 3.8 cm and an inner diameter of 0.25 mm.
  • the second micromixer 10b to the receiving container 12 were connected by a Teflon (registered trademark) tube 11c having a length of 20 cm and an inner diameter of 1 mm.
  • the temperature of the first micromixer 10a to the second micromixer 10b was maintained at 25 ° C. using a water bath.
  • liquid A was sent at 5 mL / min, liquid B at 5 mL / min, and liquid C at 10 mL / min.
  • liquid A and liquid B were mixed and reacted.
  • the obtained 1st reaction liquid and C liquid were mixed, and the 2nd reaction liquid was obtained.
  • the second reaction liquid discharged from the tip 15 of the Teflon (registered trademark) tube 11 c was collected in the container 12.
  • the residence time from the liquid outlet 3 of the first micromixer 10a to the liquid inlet 4 of the second micromixer 10b was 0.01 seconds.
  • Table 2 shows the average particle diameter and standard deviation measured from the TEM photograph of the obtained dispersion.
  • a photograph A in FIG. 11 is a TEM photograph of the obtained dispersion.
  • Photo B in FIG. 11 is a TEM photograph of the dispersion obtained in Reference Example 2.
  • Photo C in FIG. 11 is a TEM photograph of the dispersion obtained in Reference Example 3.
  • a photograph D in FIG. 11 is a TEM photograph of the dispersion obtained in Reference Example 4.
  • Reference Example 4 since the particles aggregated, the particle diameter and its standard deviation could not be obtained.
  • Pd nanoparticles produced by mixing a Pd compound and a reducing agent in the absence of a protective agent may not aggregate if the residence time is at least 0.7 seconds. confirmed.
  • Photo B in FIG. 12 is a TEM photograph of the dispersion obtained in Reference Example 6.
  • Photo C in FIG. 12 is a TEM photograph of the dispersion obtained in Reference Example 7.
  • Photo D in FIG. 12 is a TEM photograph of the dispersion obtained in Reference Example 8.
  • Reference Example 8 since the particles aggregated, the particle diameter and the standard deviation thereof could not be obtained.
  • Example 2 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 9.1 mmol / L). (Preparation of liquid B) Liquid B was prepared in the same manner as in Example 1 (Au concentration: 2.3 mmol / L).
  • FIG. 4 An apparatus as shown in FIG. 4 was produced as follows. Each syringe pump, the first micromixer 10a, the second micromixer 10b, and the third micromixer 10c were connected by stainless microtubes 13a, 13b, 14a, and 14b having a length of 50 cm and an inner diameter of 1 mm. As the micromixer, a low dead volume union tee (inner diameter: 0.33 mm) manufactured by SWAGELOK was used.
  • the first micromixer 10a and the second micromixer 10b were connected by a stainless microtube 11a having a length of 60 cm and an inner diameter of 0.5 mm.
  • the second micromixer 10b and the third micromixer 10c were connected by a stainless microtube 11b having a length of 40 cm and an inner diameter of 0.5 mm.
  • the third micromixer 10c to the receiving container 12 were connected by a Teflon (registered trademark) tube 11c having a length of 20 cm and an inner diameter of 1 mm. Further, the temperature of the first micromixer 10a to the third micromixer 10c was maintained at 25 ° C. using a water bath.
  • liquid A was delivered at 5 mL / min, liquid B at 5 mL / min, liquid C at 5 mL / min, and liquid D at 5 mL / min.
  • liquid A and liquid B were mixed and reacted to obtain a first reaction liquid.
  • the 1st reaction liquid and C liquid were mixed, and also D liquid was mixed and reacted, and the 2nd reaction liquid was obtained.
  • the second reaction solution discharged from the tip 15 of the Teflon (registered trademark) tube 11c was collected. In this way, a dispersion of metal composite particles having a core-shell structure (Au-core / Pd-shell) was synthesized.
  • the residence time T 1 of the the liquid outlet 3 of the first micro-mixer 10a at this time to the liquid inlet 4 of the second micro-mixer 10b was 0.07 seconds. Also, the residence time T 2 of the from the liquid outlet 6 of the second micro-mixer 10b to the liquid inlet 7 of the third micro-mixer 10c was 0.03 seconds.
  • the obtained 2nd reaction liquid was wash
  • Table 4 shows the average particle diameter, standard deviation and coefficient of variation measured from the TEM photograph of the concentrate. Further, the Pd concentration and Au concentration contained in the concentrate were measured by ICP analysis. The results are also shown in Table 4.
  • the time T B from Step 1 to Step 3 (the time from the start of mixing of the liquid A and the liquid B in the first micromixer 10a until the second reaction liquid flows out from the liquid outlet 9) is 0.10 seconds. Met.
  • FIGS. 13 and 14 are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles obtained in Example 2.
  • FIG. The photograph in FIG. 14 is a photograph of an image enlarged at a magnification larger than that in FIG.
  • Photo A in FIGS. 13 and 14 is a TEM image
  • photo B in FIGS. 13 and 14 is an L image of palladium
  • photo C in FIGS. 13 and 14 is an L image of gold
  • Photo D in FIG. 13 and FIG. 14 is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • Example 3 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 5.5 mmol / L). (Preparation of liquid B) A liquid B was prepared in the same manner as in Example 1 (Au concentration: 0.52 mmol / L).
  • a liquid C was prepared in the same manner as in Example 2 (K 2 PdCl 4 : 1.0 mmol / L, amount of polyvinyl alcohol monomer (vinyl alcohol) equivalent: 45.6 mmol / L)
  • Preparation of solution D A solution D was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 7.5 mmol / L). About 20 mL of each obtained solution was filled in each syringe and set in a syringe pump manufactured by HARVARD.
  • Photo 15A is a TEM image
  • photo B is an L image of palladium
  • photo C is an L image of gold
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold. From these photographs, it was confirmed that the synthesized metal composite particles have a core-shell structure in which Pd is a shell and Au is a core.
  • Example 4 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 9.5 mmol / L). (Preparation of liquid B) 80.8 mg of K 2 PdCl 4 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) which is the first metal compound was weighed and made up to 50 mL with pure water (Pd concentration: 5.0 mmol / L).
  • Photo 16 is a TEM image
  • photo B is an L image of palladium
  • photo C is an L image of gold
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold. From these photographs, it was confirmed that the synthesized metal composite particles have a core-shell structure in which Au is a shell and Pd is a core.
  • Example 5 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 11 mmol / L). (Preparation of liquid B) 62.6 mg of CuSO 4 ⁇ 5H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as the first metal compound was weighed and made up to 50 mL with pure water (Cu concentration: 5.0 mmol / L).
  • FIG. 17 and 18A to 18D are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles obtained in Comparative Example 3.
  • FIG. A to D in FIG. 18 are taken at a higher magnification than A to D in FIG.
  • the photo A in FIGS. 17 and 18 is a TEM image
  • the photo B is an L image of palladium
  • the photo C is an L image of gold.
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • the particles surrounded by white circles are particles that do not include Au but include only Pd. Some metal nanoparticles contained both Pd and Au, while some other particles contained only Pd.
  • the number ratio of the metal composite particles to the whole metal particles containing metal was 77%.
  • 19A is a TEM image
  • B is an L image of palladium
  • C is a L image of gold
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • the particles surrounded by white circles did not contain Au but only Pd.
  • Some metal nanoparticles contained both Pd and Au, while some other metal nanoparticles contained only Pd.
  • FIG. 20A to 20D are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles obtained in Comparative Example 5.
  • FIG. Photo A in FIG. 20 is a TEM image
  • photo B is an L image of palladium
  • photo C is an L image of gold
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • the particles surrounded by white circles in Photo C of FIG. 20 did not contain Pd but contained only Au. Some metal nanoparticles contained both Pd and Au, while some other metal nanoparticles contained only Au.
  • FIG. 21A to 21D are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles obtained in Comparative Example 6.
  • FIG. A photograph A in FIG. 21 is a TEM image
  • a photograph B is an L image of palladium
  • a photograph C is an L image of gold.
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • the particles surrounded by white circles did not contain Pd but contained only Au. Some metal nanoparticles contained both Pd and Au, while some other metal nanoparticles contained only Au.
  • metal composite particles having a core-shell structure and particle compositions containing the same could be produced. Furthermore, when a microreactor was used, generation of metal nanoparticles composed of a single metal element was suppressed, and the utilization efficiency of metal atoms could be increased. Moreover, aggregation of the metal composite particles could be prevented.
  • Example 6> (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 8.1 mmol / L).
  • Preparation of liquid B A liquid B was prepared in the same manner as in Example 1 (Au concentration: 2.6 mmol / L).
  • Preparation of liquid C A liquid C was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 (Pd concentration: 1.0 mmol / L, amount in terms of polyvinyl alcohol monomer (vinyl alcohol): 11.4 mmol / L).
  • Preparation of solution D A solution D was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 2.2 mmol / L).
  • a core-shell structure (Au-core / Pd-shell) was used in the same manner as in Example 2 except that the solutions A to D prepared above were used instead of the solutions A to D used in Example 2.
  • a concentrated liquid (particle composition) of metal composite particles having a particle size was synthesized.
  • the average particle size, standard deviation, coefficient of variation, particle size distribution, Pd concentration and Au concentration of the concentrated liquid were determined. The results were as shown in Table 5, FIG. 22 and FIG.
  • FIG. 22A to 22D are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles obtained in Example 6.
  • FIG. Photo A in FIG. 22 is a TEM image
  • photo B is an L image of palladium
  • photo C is an L image of gold
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • all the metal particles contained Au and Pd. Therefore, in the particle composition, the number ratio of the metal composite particles to the whole metal particles containing metal was 100%. That is, in Example 6, a particle composition in which all of the metal particles were metal composite particles in which Au and Pd were combined was obtained.
  • FIG. 23 is a particle size distribution of the metal composite particles of Example 6. As described above, it was confirmed that a particle composition containing metal composite particles having a small variation in particle diameter was obtained.
  • Example 7 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 9.5 mmol / L). (Preparation of liquid B) Liquid B was prepared in the same manner as in Example 1 (Au concentration: 2.5 mmol / L). (Preparation of liquid C) A liquid C was prepared in the same manner as in Example 2 (K 2 PdCl 4 : 2.5 mmol / L, amount in terms of polyvinyl alcohol monomer (vinyl alcohol): 22.7 mmol / L). (Preparation of solution D) Liquid D was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 5.1 mmol / L).
  • a core-shell structure (Au-core / Pd-shell) was obtained in the same manner as in Example 2 except that the solutions A to D prepared above were used instead of the solutions A to D used in Example 2.
  • a concentrated liquid (particle composition) of the metal composite particles was synthesized.
  • the average particle size, standard deviation, coefficient of variation, particle size distribution, Pd concentration and Au concentration of the concentrated liquid were determined. The results were as shown in Table 5, FIG. 24 and FIG.
  • FIG. Photo A in FIG. 24 is a TEM image
  • photo B is an L image of palladium
  • photo C is an L image of gold
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • FIG. 25 is a particle size distribution of the metal composite particles of Example 7. As described above, it was confirmed that a particle composition containing metal composite particles having a small variation in particle diameter was obtained.
  • Example 8> (Preparation of solution A) A solution A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 16.2 mmol / L). (Preparation of liquid B) HAuCl 4 ⁇ 3H 2 O as a first metal compound (made by Sigma-Aldrich) 49.2 mg, K 2 PdCl 4 as a second metal compound (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 81.6 mg, and a protective agent 102.7 mg of polyvinyl alcohol (Aldrich, weight average molecular weight 10,000) was weighed and made up to 50 mL with pure water (Au concentration: 2.5 mmol / L, Pd concentration: 5.0 mmol / L). The amount of polyvinyl alcohol in terms of monomer (vinyl alcohol) was 46.6 mmol / L.
  • the apparatus shown in FIG. 26 was produced as follows.
  • the syringe pump and the micromixer were connected with stainless microtubes 13a and 13b having a length of 50 cm and an inner diameter of 1 mm.
  • As the micromixer a low dead volume union tee (inner diameter: 0.33 mm) manufactured by SWAGELOK was used.
  • the micro mixer 10a to the receiving container 12 were connected by a Teflon (registered trademark) tube 11c having a length of 20 cm and an inner diameter of 1 mm. Moreover, the temperature of the part of the micro mixer 10a was kept at 25 degreeC using the water bath.
  • liquid A was fed at 5 mL / min and liquid B at 5 mL / min, and liquid A and liquid B were mixed and reacted to obtain a reaction liquid.
  • the reaction solution was collected from the tip 15 of the Teflon (registered trademark) tube 11c to synthesize a dispersion of metal nanoparticles.
  • the residence time from the start of supplying the liquid A and the liquid B from the liquid inlets 1 and 2 to the flow of the dispersion liquid from the tip 15 of the Teflon tube 11c was 0.94 seconds.
  • the obtained solution was washed with an ultrafiltration filter having a molecular weight cut off of 3,000 and concentrated to obtain a concentrated solution (particle composition).
  • Example 2 In the same manner as in Example 2, the average particle size, standard deviation, coefficient of variation, particle size distribution, Pd concentration and Au concentration of the concentrated liquid were determined. The results were as shown in Table 5, FIG. 27 and FIG. Further, X-ray line analysis was performed in the same manner as in Example 2.
  • FIG. 27A to 27D are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles obtained in Example 8.
  • Photo A in FIG. 27 is a TEM image
  • photo B is an L image of palladium
  • photo C is an L image of gold
  • Photo D is a composite of Photo B and Photo C, and shows L images of palladium and gold.
  • all metal particles contained Au and Pd. Therefore, the number ratio of the metal composite particles to the whole metal particles containing metal was 100%. That is, in Example 8, a particle composition containing only metal composite particles in which Au and Pd were combined as metal particles was obtained.
  • FIG. 28 shows the particle size distribution of the metal composite particles of Example 8. As described above, it was confirmed that a particle composition containing metal composite particles having a small variation in particle diameter was obtained.
  • FIG. 29 is a TEM photograph taken by enlarging one of the metal composite particles shown in FIG.
  • the graph of FIG. 30 is a line analysis result of characteristic X-rays performed across the metal composite particles shown in the photograph of FIG. As shown in this graph, Au and Pd in the metal composite particles existed randomly. That is, in this example, a random alloy structure of Pd and Au was confirmed.
  • Example 9 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 8.7 mmol / L). (Preparation of liquid B) Liquid B was prepared in the same manner as in Example 1 (Au concentration: 2.5 mmol / L). (Preparation of liquid C) A liquid C was prepared in the same manner as in Example 1 (Pd concentration: 1.3 mmol / L). (Preparation of solution D) Liquid D was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 3.1 mmol / L).
  • FIG. 31A to 31D show the results of TEM-EDS mapping analysis of the metal composite particles supported on the support obtained in Example 9.
  • FIG. All identified metal particles contained both Pd and Au. Therefore, the number ratio of the metal composite particles to the whole metal particles containing metal was 100%. That is, in Example 9, a particle composition containing only metal composite particles in which Au and Pd were combined as metal particles was obtained.
  • FIG. 32 is a particle size distribution of the metal composite particles of Example 9. As described above, it was confirmed that a particle composition containing metal composite particles having a small variation in particle diameter was obtained.
  • Example 10 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 8.3 mmol / L). (Preparation of liquid B) A liquid B was prepared in the same manner as in Example 1 (Au concentration: 2.6 mmol / L). (Preparation of liquid C) Liquid C was prepared in the same manner as in Example 1 (Pd concentration: 2.6 mmol / L). (Preparation of solution D) Liquid D was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 5.1 mmol / L).
  • a support (Au-core / Pd-shell / ⁇ -alumina) supporting metal composite particles was synthesized in the same manner as in Example 9 except that the liquids A to D prepared above were used.
  • the average particle size, standard deviation, coefficient of variation, particle size distribution, and Pd concentration and Au concentration of the support on which the metal composite particles were supported were determined. The results were as shown in Table 5, FIG. 33 and FIG.
  • 33A to 33D are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles supported on the support obtained in Example 10.
  • FIG. 34 shows the particle size distribution of the metal composite particles of Example 10. As described above, it was confirmed that a particle composition containing metal composite particles having a small variation in particle diameter was obtained.
  • Example 11 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 7.7 mmol / L). (Preparation of liquid B) A liquid B was prepared in the same manner as in Example 1 (Au concentration: 2.6 mmol / L). (Preparation of liquid C) A liquid C was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 (Pd concentration: 5.0 mmol / L, amount in terms of polyvinyl alcohol monomer (vinyl alcohol): 47.9 mmol / L). (Preparation of solution D) A solution D was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 9.4 mmol / L).
  • Example 12 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 8.0 mmol / L). (Preparation of liquid B) A liquid B was prepared in the same manner as in Example 1 (Au concentration: 2.6 mmol / L). (Preparation of liquid C) A liquid C was prepared in the same manner as in Example 2 (Pd concentration: 5.0 mmol / L, polyvinyl alcohol monomer (vinyl alcohol) equivalent amount: 45.8 mmol / L). (Preparation of solution D)
  • Liquid D was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 9.8 mmol / L).
  • a support (Au-core / Pd-shell / ⁇ -alumina) supporting metal composite particles was synthesized in the same manner as in Example 9 except that the liquids A to D prepared above were used.
  • the average particle size, standard deviation, coefficient of variation, particle size distribution, and Pd concentration and Au concentration of the support on which the metal composite particles were supported were determined. The results were as shown in Table 6, FIG. 35 and FIG.
  • 35A to 35D are TEM-EDS mapping analysis results of the metal composite particles supported on the support obtained in Example 12.
  • FIG. 36 shows the particle size distribution of the metal composite particles of Example 12. As described above, it was confirmed that a particle composition containing metal composite particles having a small variation in particle diameter was obtained.
  • Example 13 (Preparation of solution A) A liquid A was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 8.0 mmol / L).
  • Example 2 A concentrated solution of metal composite particles having a core-shell structure (Au-core / Pd-shell) was synthesized in the same manner as in Example 2 except that the solutions A to D prepared above were used. In the same manner as in Example 2, the average particle size, standard deviation, coefficient of variation, particle size distribution, Pd particle size distribution concentration and Au concentration in the concentrated liquid were determined. The results were as shown in Table 5 and FIG. FIG. 37 is a graph showing the particle size distribution of the metal composite particles obtained in Example 13. As a result of TEM measurement, the ratio of the number of metal composite particles to the entire metal particles containing metal was 100%.
  • Example 13 1.1 mol of polyvinyl alcohol is used in terms of monomer (vinyl alcohol) with respect to 1 mol of gold in Step 1, and 9 mol of polyvinyl alcohol is used in terms of monomer (vinyl alcohol) with respect to 1 mol of palladium in Step 2. did.
  • step 1 a protective agent having a function of preventing aggregation of metal composite particles was used, but the maximum particle size of the metal composite particles measured by TEM was 1.0 to 7.5 nm, and the metal contained metal A particle composition in which the number ratio of the metal composite particles to the whole particles was 95% or more could be obtained.
  • Liquid C was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 (Pd concentration: 5.0 mmol / L, amount of polyvinyl alcohol monomer (vinyl alcohol) equivalent: 47.7 mmol / L)
  • Preparation of solution D Liquid D was prepared in the same manner as in Example 1 (NaBH 4 concentration: 9.2 mmol / L).
  • FIG. 26 An apparatus as shown in FIG. 26 was produced as follows.
  • the syringe pump and the micromixer were connected with a stainless microtube having a length of 50 cm and an inner diameter of 1 mm.
  • As the micromixer a low dead volume union tee (inner diameter: 0.33 mm) manufactured by SWAGELOK was used.
  • the micromixer 10a to the receiving container 12 were connected by a Teflon (registered trademark) tube having a length of 5 cm and an inner diameter of 0.5 mm.
  • the receiving container 12 was charged with 3 g of ⁇ -alumina (KHO-12 (trade name), manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) ground with a mortar and 7 g of pure water, and stirring was continued using a magnetic stirring bar.
  • KHO-12 trade name
  • liquid A was fed at 20 mL / min and liquid B at 20 mL / min, liquid A and liquid B were mixed and reacted to obtain a reaction liquid.
  • the reaction solution discharged from the tip of the tube was collected in a receiving vessel 12 that was being stirred using a magnetic stirring bar, and ⁇ -alumina and the reaction solution were mixed.
  • the residence time until the tip 15 of the liquid outlet 3 of the micromixer 10a was 0.03 seconds.
  • metal composite particles having a small average particle size and a small variation in particle size could be produced.
  • the carbon content, the carbon monoxide adsorption amount (CO adsorption amount), the PdAu loading amount, and the surface coverage by Pd (Pd coverage) were measured or calculated.
  • the results were as shown in Table 6.
  • the amount of CO adsorbed and the amount of PdAu supported were measured as a support (Au-core / Pd-shell / ⁇ -alumina) in which metal composite particles were supported on a carrier in the following procedure. . That is, 1.0 g of ⁇ -alumina (KHO-12 (trade name), manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was placed in a concentrated liquid (0.5 g) of a dispersion containing metal composite particles and immersed for 1 hour. Thereafter, the solid obtained by filtering the solid was dried in the atmosphere at 100 ° C. overnight to obtain a carrier.
  • KHO-12 trade name
  • the carbon content in Table 6 was analyzed by a high-frequency combustion-infrared absorption method.
  • the carbon content of ⁇ -alumina used as a carrier in each Example and each Comparative Example in which a metal composite support was obtained was analyzed by a high frequency combustion-infrared absorption method and found to be 0.13% by weight. This carbon content is thought to be due to contamination during the production of ⁇ -alumina or adsorption of carbon dioxide in the air.
  • Table 6 shows the carbon content of the metal composite particles obtained by subtracting the carbon content (0.13% by weight) of ⁇ -alumina from the analytical value of the carrier.
  • the amount of PdAu supported in Table 6 is the total number of moles of Pd and Au supported on 1 g of the support. The total number of moles was determined based on the ICP analysis value.
  • the amount of CO adsorption in Table 6 was measured by a pulse injection chemical adsorption amount measurement method using a metal dispersion measuring device (device name: BEL-METAL) manufactured by Bell Japan.
  • the specific procedure is as follows.
  • a sample was put into the measurement cell.
  • the weight of the measurement cell containing the sample was measured.
  • a measuring cell was attached to the measuring device, and the temperature was raised to 100 ° C. under He gas flow, followed by pretreatment at 100 ° C. for 1 hour under H 2 gas flow.
  • CO gas was supplied to the sample in pulses under a flow of He gas at 50 ° C., and the amount of CO gas (time integrated intensity) was detected by TCD (thermal conductivity detector).
  • TCD thermal conductivity detector
  • the Pd coverage in Table 6 was determined on the assumption that all the Pd in the prepared metal composite particles was present on the surface of the metal composite particles, and one molecule of CO was adsorbed on two Pd atoms. Moreover, the average particle diameter calculated
  • Example 7 the calculation method of the coverage of Example 7 is shown.
  • the average particle diameter of the metal composite particles determined by TEM is 2.6 nm (Table 6), but the ratio of the number of outermost layer atoms to the number of internal atoms is shown in FIG.
  • the value in the case of 4-shell (particle size: 2.7 nm) shown in Fig. 1 was used.
  • the total number of atoms is 309, of which the number of internal atoms is 147 and the number of surface atoms is 162.
  • Example 1 to 4 and Examples 6 to 10 the synthesis yields of palladium and gold were determined. The results are shown in Table 7.
  • the metal composite particles could be produced with a yield of 99% by weight or more.
  • the synthesis yield may be less than 90% by weight, and the loss of expensive metal may increase.
  • this yield was greatly exceeded. This has shown that the manufacturing method of this indication is industrially excellent.
  • FIG. 38 (A) shows the particle size distribution of the carrier prepared in Example 1 before heat treatment.
  • FIG. 38B shows the particle size distribution after the heat treatment of the carrier prepared in Example 1.
  • the average particle diameter of the carrier of Example 1 before the heat treatment was 3.3 nm, and the standard deviation was 1.1 nm.
  • the average particle diameter after the heat treatment was 3.3 nm, and the standard deviation was 1.3 nm.
  • FIG. 39A shows the particle size distribution before the heat treatment of the carrier prepared by the same method as in Comparative Example 1.
  • FIG. 39B is a particle size distribution after heat treatment of the carrier prepared by the same method as in Comparative Example 1.
  • the average particle diameter of the carrier of Comparative Example 1 before the heat treatment was 3.3 nm, and the standard deviation was 2.2 nm.
  • the average particle diameter after heat treatment was 3.7 nm, and the standard deviation was 2.1 nm. From this result, it was possible to suppress aggregation by reducing the protective agent and combining different metals.
  • the present disclosure it is possible to provide a method for producing a metal composite particle carrier by an industrially suitable method without using a sufficient amount of a protective agent for the purpose of preventing aggregation of the metal composite particles.
  • the present disclosure can provide a method for producing a metal composite particle carrier having a monodispersed particle size distribution.
  • the manufacturing method of the metal composite particle which can suppress the production
  • the metal composite particle carrier of the present disclosure is useful as a catalyst.

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Abstract

マイクロリアクターを用いて、第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合して第1反応液を得る工程1と、第1反応液と、第2金属元素を構成元素として有し、第2金属元素は第1金属元素とは異なる第二金属化合物を含む溶液と、を混合して混合液を得る工程2と、混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して金属複合粒子を得る工程3と、を有し、工程1、工程2及び工程3に所要する合計時間が0.001秒~6秒であり、工程1では金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が第1金属元素1molに対して1.5mol以下である、金属複合粒子の製造方法が提供される。

Description

金属複合粒子及びその製造方法、金属複合粒子担持体及びその製造方法、並びに粒子組成物
 本開示は、金属複合粒子及びその製造方法、金属複合粒子担持体及びその製造方法、並びに粒子組成物に関する。
 従来の複数金属を含有するナノ粒子の製造方法としては、バッチ法で、ナノ粒子の凝集を抑制する作用を有する保護剤の存在下、第一の金属塩を還元させ、その後、第二の金属塩を還元させる方法が開発されている(例えば非特許文献1、特許文献1参照)。また、フロー法ではナノ粒子の凝集を抑制するため、保護剤を含む複数の金属塩前駆体溶液と保護剤を含む還元剤溶液とをマイクロミキサー等で混合する方法が開発されている(例えば非特許文献2、非特許文献3、特許文献2、特許文献3、特許文献4)。保護剤を用いない製造方法として、エチレングリコール、水酸化ナトリウムの存在下、ヒドラジンで還元することにより、Ni-Ag コアーシェルナノ粒子を得る方法が開発されている(例えば、非特許文献4)。
特開2016-108635号公報 特開2015-048494号公報 特開2014-171969号公報 特開2003-193119号公報
Faraday Discussions,2011,152, 63. Langmuir,2014,30,10539. J.AM.CHEM.SOC.2009,131,7086. Materials Chemistry and Physics 2006,100,468.
 上記文献の記載のいずれの方法でも、金属ナノ粒子(以下、単に「ナノ粒子」という場合もある。)の機能として不必要な相当量の保護剤を用いるため、経済的に好ましくない。さらに、保護剤が存在するため、複数金属同士が直接結合する構造のほか、複数種の金属同士の間に多量の保護剤が介在する構造のナノ粒子が生成する懸念がある。また、複数種の金属から構成される金属複合粒子の他、単一の金属から構成される金属粒子が生成し、金属の利用効率の点から好ましくない。
 一方、保護剤を用いない方法では、金属複合粒子の平均粒子径が大きすぎたり、金属複合粒子が凝集したりするという弊害があった。上記非特許文献4に記載の保護剤を用いない方法は、ニッケルナノ粒子の磁力による反発を利用することで凝集を抑制しており、磁力を有さない金属複合粒子に適用できない。また、金属複合粒子の平均粒子径は15~20nmと大きい。
 そこで、本開示は、金属複合粒子の凝集を抑制する機能を有する保護剤の使用量を低減することが可能であり、工業的に好適な方法により、金属複合粒子、及び、金属複合粒子担持体を製造する方法を提供する。また、本開示は、金属複合粒子の凝集を抑制する機能を有する保護剤の量が低減されるとともに、粒子径のばらつきが小さい金属複合粒子及びこれを含む金属複合粒子担持体を提供する。さらに、本開示は、金属複合粒子の凝集を抑制する機能を有する保護剤の量が低減されるとともに、金属複合粒子とは異なる金属粒子(複合化していない金属粒子)の生成を抑制して金属複合粒子の割合が十分に向上した粒子組成物を提供する。
 本開示の一側面は、マイクロリアクターを用いて、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合して第1反応液を得る工程1と、
 上記マイクロリアクターを用いて、上記第1反応液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第2金属元素を構成元素として有し、上記第2金属元素は上記第1金属元素とは異なる第二金属化合物を含む溶液と、を混合して混合液を得る工程2と、
 上記マイクロリアクターを用いて、上記混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して金属複合粒子を得る工程3と、を有し、
 上記工程1、上記工程2及び上記工程3に所要する合計時間が0.001秒~6秒であり、
 上記工程1では金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が上記第1金属元素1molに対して1.5mol以下である、金属複合粒子の製造方法を提供する。
 上述の金属複合粒子の製造方法では、上記工程1、上記工程2及び上記工程3に所要する合計時間を短くしているので、工程1で金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が少なくても、凝集が抑制され且つ粒径のばらつきが小さい微細な金属複合粒子を製造することができる。このような製造方法は、工業的に好適な方法である。
 上記製造方法は、上記工程3の後に、上記工程3で得られる、上記金属複合粒子を含む第2反応液と担体とを混合して上記担体に上記金属複合粒子を担持させる工程4を含み、
 上記工程1、上記工程2、上記工程3及び上記工程4の合計時間が0.001~6秒であり、
 上記工程1、上記工程2、上記工程3及び上記工程4において上記保護剤の使用量が上記第1金属元素1mol及び上記第2金属元素1molに対して1.5mol以下であってもよい。
 上記製造方法は、上記工程2及び上記工程3を交互に1回以上繰り返して行い、上記工程2及び上記工程3の少なくとも1回の工程において上記保護剤を使用してもよい。
 上記製造方法は、工程2及び工程3をそれぞれ1回ずつ行うものであってもよい。これによって、製造方法をシンプルにすることができる。上記製造方法は、工程2においてのみ上記保護剤を使用してもよい。また、保護剤が高分子型分散剤を含んでもよい。
 上記製造方法は、上記工程2において、上記工程1で上記第一金属化合物を含む溶液と上記第1還元剤を含む溶液との混合を開始してから0.001秒~5秒で上記第1反応液と上記第二金属化合物を含む溶液との混合を開始してもよい。これによって、一層微細な金属複合粒子を製造することができる。
 上記第1還元剤及び上記第2還元剤は、ヒドラジン化合物、水素化ホウ素化合物、及び有機カルボン酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。これによって、十分高い収率で金属複合粒子を製造することができる。
 上記製造方法では、上記第一金属化合物及び上記第二金属化合物は、それぞれ、上記第1金属元素及び上記第2金属元素として、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)のうち1種のみを含んでもよい。
 上記第一金属化合物は、金化合物、パラジウム化合物、又は銅化合物を含んでもよい。第二金属化合物は、パラジウム化合物、又は金化合物を含んでもよい。上記第一金属化合物が金化合物を含み、上記第二金属化合物がパラジウム化合物を含んでもよい。
 上記製造方法では、上記工程4において、上記工程3で上記混合液と上記第2還元剤を含む溶液との混合を開始してから0.001秒~5秒で上記第2反応液と担体との混合を開始してもよい。
 上記工程2では、上記第二金属化合物を含む溶液の代わりに上記第2還元剤を含む溶液を用い、上記工程3では、上記第2還元剤を含む溶液の代わりに上記第二金属化合物を含む溶液を用いてもよい。
 本開示の一側面は、上述のいずれかに記載の製造方法によって得られ、複数種の金属を含有する金属複合粒子を提供する。この金属複合粒子は、単分散の粒径分布を有することから、種々の用途に適用することができる。上記金属複合粒子はコア-シェル構造を有していてもよい。
 本開示の一側面は、マイクロリアクターを用いて、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合して第1反応液を得る工程1と、
 上記マイクロリアクターを用いて、工程1で得られた混合液混合液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第2金属元素を構成元素として有し、上記第2金属元素は上記第1金属元素とは異なる第二金属化合物を含む溶液と、を混合して混合液を得る工程2と、
 上記マイクロリアクターを用いて、上記混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して金属複合粒子を含む第2反応液を得る工程3と、
 上記第2反応液と担体とを混合して担体に上記金属複合粒子を担持させる工程4と、を有し、
 上記工程1、上記工程2、上記工程3及び上記工程4に所要する合計時間が0.001~6秒であり、
 上記工程1、上記工程2、上記工程3及び上記工程4において金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が上記第1金属元素1mol及び上記第2金属元素1molのそれぞれに対して1.5mol以下である方法によって製造される、金属複合粒子担持体を提供する。
 上述の金属複合粒子担持体は、工程1、上記工程2及び上記工程3に所要する合計時間を短くしているので、工程1で金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が少なくても、凝集が抑制され且つ粒径のばらつきが小さい微細な金属複合粒子が得られる。金属複合粒子担持体は、担体上にこのような金属複合粒子が担持して製造されることから、金属複合粒子の凝集が抑制され、工業的に好適に用いることができる。
 上記金属複合粒子担持体の高周波燃焼-赤外線吸収法で測定される炭素含有量は0.3重量%以下であってよい。これによって不純物を十分に低減することができる。
 本開示の一側面は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第2金属元素を構成元素として有し、上記第2金属元素は上記第1金属元素とは異なる第二金属化合物と、金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤と、を含む溶液と、
 還元剤を含む溶液と、をマイクロリアクターを用いて混合して、上記第一金属化合物及び上記第二金属化合物を還元する工程を有し、
 上記マイクロリアクターにおける滞留時間が0.001秒~6秒である、金属複合粒子の製造方法を提供する。
 上述の金属複合粒子は、上記マイクロリアクターにおける滞留時間を短くしているので、凝集が抑制され且つ粒径のばらつきが小さい微細な金属複合粒子が得られる。
 上記製造方法では、上記工程を2回以上繰り返し、上記工程のそれぞれにおいて、上記保護剤の使用量が上記第1金属元素1mol及び上記第2金属元素1molのそれぞれに対して1mol以下であり、
 上記工程の第1回目の上記マイクロリアクターにおける滞留時間が0.001秒~6秒であってよい。
 本開示の一側面は、上記製造方法で得られる上記金属複合粒子を含む上記第2反応液と担体とを混合して上記担体に上記金属複合粒子を担持させて金属複合粒子担持体を得る工程4を含み、上記工程1、上記工程2、上記工程3及び上記工程4に所要する合計時間が0.001~6秒であり、上記工程1、上記工程2、上記工程3及び上記工程4のそれぞれにおいて上記保護剤の使用量が上記第1金属元素1mol及び上記第2金属元素1molに対して1.5mol以下である、金属複合粒子担持体の製造方法を提供する。
 上述の金属複合粒子担持体は、工程1、上記工程2及び上記工程3に所要する合計時間を短くしているので、工程1で金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が少なくても、凝集が抑制され且つ粒径のばらつきが小さい微細な金属複合粒子が高い均一性で担体に担持された金属複合粒子担持体が得られる。金属複合粒子担持体は、担体上にこのような金属複合粒子が担持して製造されることから、金属複合粒子の凝集が抑制され、工業的に好適に用いることができる。
 本開示の一側面は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群より選ばれる2種以上の金属からなる金属複合粒子を複数含み、
 TEMで測定される上記金属複合粒子の最大の粒子径が1.0~7.5nmであり、金属を含有する金属粒子全体に対する上記金属複合粒子の個数割合が95%以上である、粒子組成物を提供する。粒子径が小さい金属複合粒子を高い割合で含むことから、工業的に有利であり、種々の用途に適用することができる。
 最大の粒子径がこれ程小さい粒子を合成するには、先行技術文献に記載されているように、従来は保護材を多量に使用する必要があった。また、保護材を使用すれば、粒子径を小さくすることができるものの、金属を含有する金属粒子全体に対する上記金属複合粒子の個数割合を90%以下にすることは困難であった。これに対し、上記粒子組成物は上記個数割合を95%以上にすることができる。
 上記粒子組成物は、TEMで測定される上記金属複合粒子の平均粒子径が1.0~5.0nmであり、標準偏差が1.5以下であってよい。高周波燃焼-赤外線吸収法で測定される上記金属複合粒子の炭素含有量が0.01~0.55重量%であってよい。金属複合粒子同士の凝集が抑制されていることが好ましい。
 本開示により、金属複合粒子の凝集を防ぎつつ、保護剤の使用を低減して、工業的に好適な方法で、金属複合粒子及びこれを含む金属複合粒子担持体を製造する方法を提供することができる。また、本開示により、金属複合粒子の凝集を抑制する機能を有する保護剤の量が低減されるとともに、粒子径のばらつきが小さい金属複合粒子及びこれを含む金属複合粒子担持体を提供することもできる。
 本開示により、金属複合粒子の凝集を防ぎつつ、保護剤の使用を低減して、工業的に好適な方法により製造される金属複合粒子担持体を提供することができる。本開示によれば、金属複合粒子とは異なる金属粒子(複合化していない金属粒子)の生成を抑制し、金属原子利用効率が向上した粒子組成物を提供することができる。
製造方法P1の説明するための図である。 製造方法P2の説明するための図である。 製造方法P2の変形例を説明するための図である。 装置の一例を示す模式図である。 実施例1で得られた金属複合粒子担持体における金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例1の金属複合粒子の粒径分布を示した図である。 比較例1で得られた金属複合粒子担持体における金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 比較例1の金属複合粒子の粒径分布を示した図である。 比較例2で得られた金属複合粒子担持体のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 参考例1で用いた装置の模式図である。 参考例1~4で得られた金属複合粒子を含む分散液のTEM写真である。写真Aは参考例1、写真Bは参考例2、写真Cは参考例3、写真Dは参考例4で得られた分散液のTEM写真である。 参考例5~8で得られた金属複合粒子を含む分散液のTEM写真である。写真Aは参考例5、写真Bは参考例6、写真Cは参考例7、写真Dは参考例8で得られた分散液のTEM写真である。 実施例2で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例2で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。チャートEは、得られた金属複合粒子の直径部分をライン分析した結果である。 実施例3で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。チャートEは、得られた金属複合粒子の直径部分をライン分析した結果である。 実施例4で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。チャートEは、得られた金属複合粒子の直径部分をライン分析した結果である。 比較例3で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 比較例3で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 比較例4で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 比較例5で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 比較例6で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例6で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例6で得られた金属複合粒子の粒径分布を示す図である。 実施例7で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例7で得られた金属複合粒子の粒径分布を示す図である。 実施例8で用いた装置の模式図である。 実施例8で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例8で得られた金属複合粒子の粒径分布を示す図である。 実施例8で得られた金属複合粒子のTEM写真である。 実施例8で得られた金属複合粒子のライン分析の結果を示す図である。 実施例9で得られた金属複合粒子担持体における金属複合粒子の金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例9で得られた金属複合粒子の粒径分布を示す図である。 実施例10で得られた金属複合粒子担持体における金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例10で得られた金属複合粒子の粒径分布を示す図である。 実施例12で得られた金属複合粒子担持体における金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果を示す画像である。写真Aは暗視野STEM像、写真BはパラジウムのL像、写真Cは金のL像、写真Dはパラジウム及び金のL像を示す。 実施例12で得られた金属複合粒子の粒径分布を示す図である。 実施例13で得られた金属複合粒子の粒径分布を示す図である。 (A)は、実施例1で得られた金属複合粒子の加熱処理前の粒径分布を示す図である。(B)は、実施例1で得られた金属複合粒子の加熱処理後(水素雰囲気下、600℃)の粒径分布を示す図である。 (A)は、比較例1と同様の方法で得られた金属複合粒子の加熱処理前の粒径分布を示す図である。(B)は、比較例1と同様の方法で得られた金属複合粒子の加熱処理後(水素雰囲気下、600℃)の粒径分布を示す図である。
 以下、場合により図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態を以下に詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
 一実施形態に係る金属複合粒子の製造方法は、以下の工程1~工程3又は工程1~工程4に所要する合計時間が0.001秒~6秒である。また、工程1では金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いることなく、以下の手順により複数種の金属を混合及び還元する。
(工程1)マイクロリアクターを用いて、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合して第1反応液を得る。
(工程2)マイクロリアクターを用いて、得られた工程1の混合液又は工程3の混合液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の第2金属元素を構成元素として有する第二金属化合物を含む溶液とを混合して混合液を得る。ただし、第二金属化合物に構成元素として含まれる第2金属元素は、第一金属化合物に構成元素として含まれる第1金属元素とは異なる。
(工程3)マイクロリアクターを用いて、工程2で得られる混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して金属複合粒子を含む第2反応液を得る。
 上記工程3で得られる混合液と担体とを混合し、金属複合粒子を担体に担持する工程4を任意で有していてもよい。また、製造する金属複合粒子担持体中に含まれる金属元素の種類数に合わせて、工程3と工程4の間に、再び工程2及び工程3を1回以上繰り返してもよい。
(工程4)工程3で得られる混合液と担体とを混合し、金属複合粒子を担体に担持する。工程4を有する場合も、全工程において金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いることなく、上記工程1~工程4の合計時間Tが0.001秒~6秒であることが好ましい。なお、本開示において、工程4を有する製造方法の場合、上記工程1~工程4の合計時間をTとし、後述のとおり、工程4を有しない製造方法の場合、工程1~工程3の合計時間をTとする。
 製造する金属複合粒子担持体中に含まれる金属種の数に合わせて、上記工程3と工程4の間に、再び上記工程2及び工程3を1回以上繰り返してもよい。
 また、第1反応液と第2還元剤を含む溶液とを混合した後、第2金属元素を構成元素として有する第二金属化合物を含む溶液を混合して、第2反応液を得てもよい。この場合、上記工程2及び工程3に代えて、以下の工程2’及び工程3’を行ってもよい。
(工程2’)マイクロリアクターを用いて、得られた工程1の混合液又は工程3の混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して混合液を得る。
(工程3’)マイクロリアクターを用いて、得られた工程2’の混合液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群より選ばれる少なくとも1種の第2金属元素を構成元素として有する第二金属化合物を含む溶液とを混合して、金属複合粒子を含む第2反応液を得る。第二金属化合物に構成元素として含まれる第2金属元素は、第一金属化合物に構成元素として含まれる第1金属元素とは異なる。
[製造方法P1] 
 図1は、上記製造方法の一例である製造方法P1を説明する図である。製造方法P1は、上記工程1、工程2、工程3及び工程4を有する。全工程において金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的とする十分な量の保護剤を用いていない。上記工程1~工程4に所要する合計時間Tは0.001秒~6秒である。
 <金属複合粒子>
 本開示における金属複合粒子とは、1つの粒子中に複数種の金属を含有し、複数種の金属がナノレベルで複合化した金属ナノ粒子である。複数種の金属は、後述の第一金属化合物及び第二金属化合物中の金属種である。なお、本開示において金属粒子及び金属ナノ粒子は、複数の金属から構成される場合と、単独の金属から構成される場合の両方を含む。
 本開示において、ナノ粒子(金属ナノ粒子)とは、粒子径が0.1nm以上、1000nm未満の粒子を示し、ナノ粒子を構成する物質は単一種に限定されず、複数の化合物、例えば複数の金属化合物からなる複合体であってもよい。
 <第一金属化合物、第二金属化合物>
 工程1において使用される第一金属化合物及び工程2で使用される第二金属化合物は、それぞれ、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を構成元素として含む化合物である。
 工程1及び工程2において使用される金属化合物は、ナノ粒子が凝集する前に金属を含む溶液と還元剤とを混合することが可能ならば、2種以上の金属が含まれてもよい。しかしながら、効率よく金属複合粒子の構造を再現する観点から、それぞれ1種の金属が含まれることが好ましい。また、工程1及び工程2において使用される第一金属化合物及び第二金属化合物のそれぞれに構成元素として含まれる金属元素は互いに異なる。工程2及び工程3を繰り返し実施する場合、n回目の工程2とn+1回目の工程2で用いられる第二金属化合物に構成元素として含まれる金属元素同士は、互いに異なることが好ましい。
 Au化合物としては、特に制限はなく、例えば、ヨウ化金、臭化金、塩化金、水酸化金、酸化金、塩化金ナトリウム、テトラクロロ金酸又はこの水和物、テトラクロロ金酸アンモニウム又はこの水和物、テトラクロロ金酸リチウム又はこの水和物等の無機Au化合物;シアン化金、シアン化金カリウム、酢酸金等の有機Au化合物などが挙げられる。これらの中でも、塩化金、テトラクロロ金酸水和物、テトラクロロ金酸リチウム水和物等が好ましい。上述のAu化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Ag化合物としては、特に制限はなく、例えば、ヨウ化銀、臭化銀、塩化銀、亜硫酸銀、リン酸銀、酸化銀、クロム酸銀、重クロム酸銀、タングステン酸二銀(I)、亜塩素酸銀、硝酸銀、臭素酸銀、硫酸銀等の無機Ag化合物、チオシアン化銀、炭酸銀等の有機Ag化合物などが挙げられる。上述のAg化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Cu化合物としては、特に制限はなく、例えば、塩化第一銅、臭化第一銅、ヨウ化第一銅、塩化第二銅、臭化第二銅、硫酸銅(II)、硝酸銅(II)、硫酸テトラアンミン銅(II)等の無機Cu化合物;シアン化第一銅、アセチルアセトン銅、酢酸第二銅、オレイン酸銅等の有機Cu化合物が挙げられる。これらの中でも、塩化第二銅、硫酸銅(II)、硝酸銅(II)等が好ましい。上述のCu化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Pt化合物としては、酸化白金、塩化白金、臭化白金、ヨウ化白金、ヘキサクロロ白金(IV)酸二水素、ヘキサクロロ白金(IV)酸ナトリウム、ヘキサクロロ白金(IV)酸カリウム、テトラクロロ白金(II)酸ナトリウム、テトラクロロ白金(II)酸カリウム、ヘキサブロモ白金(IV)酸アンモニウム、テトラブロモ白金(II)酸カリウム、ヘキサヨード白金(IV)酸カリウム、テトラクロロ白金(II)酸アンモニウム、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸二水素、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸ナトリウム、水酸化テトラアミン白金(II)、ヘキサシアノ白金(IV)酸カリウム等の無機Pt化合物;塩化白金酸とエチレン等のオレフィンとの錯体等の有機Pt化合物などが挙げられる。これらの中でも、ヘキサクロロ白金(IV)酸二水素、ヘキサクロロ白金(IV)酸カリウム、テトラクロロ白金(II)酸カリウムが好ましい。上述のPt化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Ir化合物としては、特に制限はなく、例えば、塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウム、(NHIrCl、IrCl、HIrCl等の無機Ir化合物;[Ir(CO)Cl、Li[Ir(CO)]、[Ir(CO)I]、IrCl(CO)(PPh、[Ir(cod)Cl]、酢酸イリジウム(II)、ジカルボニルアセチルアセトナトイリジウム等の有機Ir化合物などが挙げられる。上述のIr化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Os化合物としては、特に制限はなく、例えば、塩化オスミウム、臭化オスミウム等の無機Os化合物;酢酸オスミウム等の有機Os化合物などが挙げられる。上述のOs化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Pd化合物としては、特に制限はなく、例えば、パラジウム(II)アセチルアセトナト、パラジウム(II)ヘキサフルオロアセチルアセトナト、テトラアンミンパラジウム(II)クロリド、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド、ビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)クロリド等のパラジウム錯体;塩化パラジウム(II)、臭化パラジウム(II)、ヨウ化パラジウム(II)等のハロゲン化パラジウム;酢酸パラジウム(II)、トリフルオロ酢酸パラジウム(II)、プロピオン酸パラジウム(II)、パラジウム(II)ピバラート、ステアリン酸パラジウム(II)、安息香酸パラジウム(II)等のカルボン酸パラジウム、炭酸パラジウム(II)、硝酸パラジウム(II)、硫酸パラジウム(II)、テトラクロロパラジウム(II)酸アンモニウム、テトラクロロパラジウム(II)酸ナトリウム、テトラクロロパラジウム(II)酸カリウム等のパラジウム無機塩などが挙げられる。これらの中でも、特に、テトラクロロパラジウム(II)酸アンモニウム、テトラクロロパラジウム(II)酸ナトリウム、テトラクロロパラジウム(II)酸カリウムが好ましく、テトラクロロパラジウム(II)酸ナトリウム、テトラクロロパラジウム(II)酸カリウムがより好ましい。上述のパラジウム化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Rh化合物としては、特に制限はなく、例えば、塩化ロジウム、臭化ロジウム、ヨウ化ロジウム等の無機Rh化合物;[Rh(CO)Cl、Li[Rh(CO)]、[Rh(CO)I]、RhCl(CO)(PPh、[Rh(cod)Cl]、酢酸ロジウム(II)、ジカルボニルアセチルアセトナトロジウム等の有機Rh化合物などが挙げられる。上述のRh化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Ru化合物としては、特に制限はなく、例えば、塩化ルテニウム、臭化ルテニウム、ヨウ化ルテニウム等の無機Ru化合物;RuCl(DMSO)、[Ru(cod)Cl]n、[Ru(nbd)Cl]n、(cod)Ru(2-methallyl)、[Ru(benzene)Cl、[Ru(benzene)Br、[Ru(benzene)I、[Ru(p-cymene)Cl、[Ru(p-cymene)Br、[Ru(p-cymene)I、[Ru(mesitylene)Cl、[Ru(mesitylene)Br、[Ru(mesitylene)I、[Ru(hexamethylbenzene)Cl、[Ru(hexamethylbenzene)Br、[Ru(hexamethylbenzene)I、RuCl(PPh、RuBr(PPh、RuI(PPh、RuH(PPh、RuClH(PPh、RuH(OAc)(PPh、RuH(PPh等の有機Ru化合物挙げられる。例示中、DMSOはジメチルスルホキシド、codは1,5-シクロオクタジエン、nbdはノルボルナジエン、Phはフェニル基をそれぞれ表す。上述のRu化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Fe化合物としては、特に制限はなく、例えば、酸化第一鉄、酸化第二鉄、四酸化三鉄、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、セレン化鉄、酸化タングステン酸鉄(III)、三酸化チタン鉄、五酸化チタン二鉄、窒化鉄、二硫化鉄、バナジン酸鉄(II)、ホウ化鉄、ホウ化二鉄、ヨウ化鉄、リン化鉄、リン化二鉄、ヘキサシアニド鉄(II)酸カリウム、ヘキサシアニド鉄(III)酸カリウム等の無機Fe化合物;鉄(II)メトキシド、鉄(III)メトキシド、鉄(III)エトキシド、鉄(II)プロポキシド等の鉄アルコキシド、鉄ペンタカルボニル、酢酸鉄(II)、ステアリン酸鉄(III)、ラウリン酸鉄(III)、鉄(II)アセチルアセトナート、鉄(III)アセチルアセトナート、2-エチルヘキサン酸鉄(II)等の有機Fe化合物などが挙げられる。これらの中でも、塩化鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)が好ましい。上述のFe化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Co化合物としては、特に制限はなく、例えば、酢酸コバルト(II)、塩化コバルト(II)、臭化コバルト(II)、ヨウ化コバルト(II)、フッ化コバルト(II)、フッ化コバルト(III)、炭酸コバルト(II)、シアン化コバルト(II)、これらの水和物等の無機Fe化合物;トリス(カルボネート)コバルト(III)酸ナトリウム、コバルト(II)アセチルアセトネート水和物、コバルト(III)アセチルアセトネート等の有機Co化合物などが挙げられる。上述のCo化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Ni化合物としては、特に制限はなく、例えば、ジクロロニッケル(塩化ニッケル(II))、ジブロモニッケル(臭化ニッケル(II))、炭酸ニッケル(II)等の無機Ni化合物;ニッケルアセテート(II)等の有機Ni化合物などが挙げられる。上述のNi化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Cr化合物としては、特に制限はなく、例えば、塩化クロム、臭化クロム、硫酸クロム、酸化クロム等の無機Cr化合物;酢酸クロム、プロピオン酸クロム、2-エチルヘキシル酸クロム、アクリル酸クロム、メタクリル酸クロム、クロムアセチルアセトナート等の有機Cr化合物などが挙げられる。上述のCr化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Zn化合物としては、特に制限はなく、例えば、酸化亜鉛、硫化亜鉛、塩化亜鉛、臭化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛等の無機Zn化合物;酢酸亜鉛、ギ酸亜鉛、亜鉛アセチルアセトナート等の有機Zn化合物などが挙げられる。上述のZn化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 Re化合物としては、塩化レニウム、臭化レニウム、オキシハロゲン化レニウム、レニウム酸塩、過レニウム酸塩等の無機Re化合物;酢酸レニウム等の有機Re化合物などが挙げられる。上述のRe化合物は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 さらに、第一金属化合物及び第二金属化合物は、構成元素として、上記金属元素を有する化合物ならば特に制限されない。効率的に金属複合粒子を製造する観点から、第一金属化合物及び第二金属化合物は、金属塩又は金属錯体であることが好ましい。具体的には、金属塩としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物等のハロゲン化物、水酸化物、硫化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、カリウム複合酸化物、アンモニウム複合酸化物、ナトリウム複合酸化物等の複合酸化物等が好適に用いられる。上記貴金属の錯体として、アンミン錯体、シアノ錯体、ハロゲノ錯体、ヒドロキシ錯体等が好適に用いられる。中でも、工業的に入手が容易で、水への溶解性も高いことから、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩が好適に用いられる。
 上記第一金属化合物としては、好ましくは、構成元素として、金、銀、銅、白金、パラジウム、鉄、コバルト及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物である。より好ましくは、構成元素として、金、銅、白金、パラジウム、鉄及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物である。さらに好ましくは、構成元素として、金、銅、白金、パラジウム及び鉄からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物である。さらにより好ましくは、構成元素として、金、白金、及びパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物である。特に好ましくは、構成元素として金を有する金化合物である。
 上記第二金属化合物としては、好ましくは、構成元素として、パラジウム、金、銀、銅、白金、イリジウム、オスミウム、ロジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、クロム、亜鉛及びレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物である。より好ましくは、構成元素として、パラジウム、金、銀、銅、白金、イリジウム、オスミウム、ロジウム、ルテニウム、クロム、亜鉛及びレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物である。さらに好ましくは、構成元素として、パラジウム、金及び白金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物である。さらにより好ましくは、構成元素として、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物である。特に好ましくは、構成元素としてパラジウムを有するパラジウム化合物である。ただし、第二金属化合物は、構成元素として、第一金属化合物とは異なる金属元素を含んでいる。第二金属化合物は、好ましくは第一金属化合物とは共通する金属元素を含まない。
 単分散の粒径分布を有する金属複合粒子を再現性よく製造する観点、単独の金属から構成される金属粒子の生成を抑制し、金属原子利用効率を高める観点等から、第一金属化合物は金属元素を1種のみ含有することが好ましい。同様の観点から、第二金属化合物も金属元素を1種のみ含有することが好ましい。また、第一金属化合物及び第二金属化合物は、それぞれ、複数種の金属化合物の混合物であってもよい。ただし、単分散の粒径分布を有する複数金属から構成される金属複合粒子を再現性よく製造する観点、単独の金蔵から構成される金属ナノ粒子の生成を抑制し、金属原子利用効率を高める観点等から、単一の金属化合物を用いることが好ましい。
 以上から、好適な第一金属化合物としては、テトラクロロ金(III)酸(HAuCl)又はこの水和物、硫酸銅(II)(CuSO)、硫酸鉄(II)(FeSO)、好適な第二金属化合物としては、テトラクロロパラジウム酸カリウム(II)(KPdCl)、テトラクロロ金(III)酸(HAuCl)又はこの水和物、ヘキサクロロ白金(IV)酸カリウム(KPtCl)が挙げられる。
 <還元剤>
 還元剤(第1還元剤及び第2還元剤)としては、上記第一金属化合物及び第二金属化合物をそれぞれ0価の金属に還元することができれば、その種類は特に制限されず、公知の還元剤を使用することができる。第1還元剤及び第2還元剤は同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
 例えば、ヒドラジン化合物(例えば、ヒドラジン、塩酸ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、抱水ヒドラジン、フェニルヒドラジン)、水素化ホウ素化合物(例えば、テトラブチルアンモニウムボロヒドリド(TBAB)、テトラエチルアンモニウムボロヒドリド(TEAB)、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素ホウ素リチウム、水素化トリエチルホウ素ナトリウム、水素化トリエチルホウ素カリウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、水素化シアノホウ素ナトリウム)、ボラン錯体(例えば、ボラン・tert-ブチルアミン錯体、ボラン・テトラヒドロフラン錯体)、有機カルボン酸化合物(クエン酸、クエン酸三ナトリウム二水和物、シュウ酸、シュウ酸ナトリウム、酢酸ナトリウム)、トリエチルシラン、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、次亜硝酸ナトリウム、亜リン酸、亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、アルデヒド類、アルコール類、アミン類、糖類などが挙げられる。工業的に好適に金属化合物を還元する観点から、第一金属化合物及び第二金属化合物は、いずれにもヒドラジン化合物、水素化ホウ素化合物、及び有機カルボン酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種含むことが好ましい。また、これら還元剤は1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 具体的には、還元剤として、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、及びクエン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種を使用することが好ましく、ヒドラジン、及び水素化ホウ素ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を使用することがより好ましい。
 なお、これらの還元剤の中には、水との反応性が高過ぎるものもあるため、溶媒として水以外の溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキサイド等のアプロトニックな極性溶媒)を使用し溶液として用いてもよい。
 還元剤の使用量は特に制限されない。還元を十分に進行させる点と一次粒子径がより小さい金属複合粒子が得られる点で、還元する第一金属化合物、及び第二金属化合物のモル量に対して、それぞれ、100モル%~800モル%であることが好ましく、150モル%~400モル%であることがより好ましい。
 <保護剤>
 保護剤は、金属ナノ粒子の表面に吸着し、金属ナノ粒子同士の凝集を抑制し、分散安定性を向上させる分散剤として機能する。使用される保護剤の種類は特に制限されず、公知の保護剤を使用することができる。例えば、アルキルアミン、アルカンチオール、アルカンジオールなどの低分子型分散剤や、各種官能基を有する高分子型分散剤などが挙げられる。なお、高分子型分散剤としては、例えば、スチレン系樹脂(スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体など)、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸メチル-(メタ)アクリル酸共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸などの(メタ)アクリル酸系樹脂など)、水溶性ウレタン樹脂、水溶性アクリルウレタン樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(ニトロセルロース;エチルセルロースなどのアルキルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロースなどのアルキル-ヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシアルキルセルロースなどのセルロースエーテル類など)、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール(液状のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなど)、天然高分子(ゼラチン、デキストリン、アラビヤゴム、カゼインなどの多糖類など)、ポリエチレンスルホン酸またはその塩、ポリスチレンスルホン酸またはその塩、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、窒素原子含有高分子化合物[例えば、ポリアルキレンイミン(ポリエチレンイミンなど)、ポリビニルピロリドン、ポリアリルアミン、ポリエーテルポリアミン(ポリオキシエチレンポリアミンなど)などのアミノ基を有する高分子化合物]などが挙げられ、ポリビニルピロリドン等が好適に使用されることがある。
 本開示において、金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的とする十分な量の保護剤の使用量とは、第一金属化合物中の金属単体1mol及び第二金属化合物中の金属単体1molのそれぞれに対して、保護剤を1.5molを超えて使用することをいう。
 本開示においては、金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いる必要は無い。具体的には、工業的に好適な方法により、金属複合粒子担持体を製造するとともに、金属原子利用効率を高める等の観点から、第一金属化合物中の金属元素1molに対し、保護剤は1.5mol以下であり、0.1mol以下であることが好ましく、0.01mol以下であることがより好ましく、全く使用しないことがさらに好ましい。また、第二金属化合物中の金属元素1molに対しても、保護剤は1.5mol以下であり、0.1mol以下であることが好ましく、0.01mol以下であることがより好ましく、全く使用しないことがさらに好ましい。保護剤が高分子型分散剤等の重合物である場合、上述の第一金属化合物及び第二金属化合物に対する保護剤の使用比率はその重合物を構成するモノマー単位に換算して算出される。
 <担体>
 金属複合粒子担持体を得る際に用いられる担体としては、一般的に固体触媒の担体として使用されているものならば特に限定されない。例えば、無機化合物及び有機化合物のいずれであってもよい。担体としては、例えば、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化コバルト、二酸化マンガン、酸化銅、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化アルミニウム(α-Al、γ-Al)、酸化バリウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化クロム、酸化スカンジウム、酸化カドミウム、及び酸化インジウムなどの金属酸化物又はこれらの金属酸化物を組み合わせた複合酸化物;活性炭;カーボンブラック;有機高分子;ゼオライト;メソポーラスシリケート;粘土;珪藻土;軽石などが挙げられる。担体は、製造が容易であること、高温での使用が可能なことなどの理由から、好ましくは無機化合物からなり、より好ましくは金属酸化物からなる。担体が金属酸化物である場合、触媒寿命が長くなる、もしくは、反応速度が大きくなる傾向がある。なお、これらの担体は、一種類を単独で用いられてもよく、二種以上を混合して用いられてもよい。上記担体の中で、好ましくは酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、シリカゲル、活性炭、より好ましくはγ-Al、α-Al、シリカゲル、さらに好ましくはγ-Alが挙げられる。なお、担持量を後述の範囲に調整することを目的とし、金属複合粒子が担持された担体を用いてもよい。
 上記担体に対する金属複合粒子の担持量は、金属複合粒子担持体全体に対して、好ましくは0.001重量%~10重量%、より好ましくは0.01重量%~5重量%、さらに好ましくは0.1重量%~1重量%である。金属複合粒子の担持量を上記範囲とすることにより、金属複合粒子の凝集を抑制し、単分散の粒径分布を有する金属複合粒子担持体を製造することができる。また、この金属複合粒子担持体を触媒として用いた場合、上記範囲の下限値以上であることで、少量の金属複合粒子担持体でも所望の反応速度が得られる傾向があり、また上記範囲の上限値以下であることで、担持された金属複合粒子の単位質量当たりの反応効率を向上させることができ、経済的に有利になる傾向がある。
 金属複合粒子の担持量を上記範囲とするため、工程1から工程4で使用する第一金属化合物中の金属換算の重量及び第二金属化合物中の金属換算の重量の合計量1gに対し、担体は好ましくは10g~100000g、より好ましくは20g~10000g、さらに好ましくは100g~1000g使用する。
 <溶媒>
 本開示の担持体の製造に使用される溶媒としては、担持体の製造を阻害しないものならば特に限定されず、例えば、水、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t-ブチルアルコール、エチレングリコール、トリエチレングリコール等)、ケトン類(例えば、アセトン、ブタノン、シクロヘキサノン)、脂肪族炭化水素類(例えば、n-ペンタン、n-へキサン、n-ヘプタン、シクロヘキサン等)、エーテル類(例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-メチレンジオキシベンゼン等)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等)、ハロゲン化芳香族炭化水素類(例えば、クロロベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、1,3-ジクロロベンゼン、1,4-ジクロロベンゼン等)、ニトロ化芳香族炭化水素類(例えば、ニトロベンゼン等)、ハロゲン化炭化水素類(例えば、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン等)、カルボン酸エステル類(例えば、ギ酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等)等が挙げられる。なお、これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用してもよい。
 これらの中でも、金属化合物の溶解性及び金属複合粒子の分散性等を向上させるために、水、脂肪族アルコール類、及びエーテル類、が好ましい。
 脂肪族アルコール類では、1~3価のヒドロキシル基を有する脂肪族アルコール類がより好ましく、炭素数1~4の脂肪族アルコールがさらに好ましい。具体的には、メタノール、エチレングリコール、グリセリン、2-メトキシエタノール、ジエチレングリコールが挙げられる。
 脂肪族エーテル類としては、炭素数1~8のアルキルエーテルが好ましい。具体的には、ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
 以上の溶媒の中で、本開示の担持体の製造に使用される溶媒としては、水、メタノール、エチレングリコール、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ギ酸メチルが好ましく、水がさらに好ましい。
<マイクロリアクター>
 本開示の製造方法に用いられるマイクロリアクターの構造には格別の制限はない。少なくとも4種の液体を導入するための、微細な断面形状を有する4個の液体導入チャンネルと、この液体導入チャンネルに連結し、導入された4種の液体を互いに混合し反応させるための、微細な断面形状を有する3個のマイクロミキサーと、これらのマイクロミキサーから反応生成液体を導出するための、微細な断面形状を有する3個の液体導出チャンネルとを有するものであることが好ましい。チャンネル数、マイクロミキサー数、及び液体導出チャンネル数は、混合する金属化合物や還元剤の種類に応じて、適宜調整される。
 上記マイクロミキサーにおいて、2種の液体が混合される。液体は、マイクロミキサー及び液体導出チャンネル内において所望温度に温度調節される。
 本開示の製造方法において、連続して行われる工程1~4のうち少なくとも工程1~3は、マイクロリアクターを用いて行われ、上流工程のリアクターの液体導出チャンネルと、それに連続する下流工程のリアクターの液体導入チャンネルとが、毛細管状連結チューブにより互いに連結されていることが好ましい。このようにすると、マイクロミキサー内において、互いに混合された液体混合物は、マイクロミキサー内、及び液体導出チャンネル内において、所望温度に温度調節される。マイクロミキサー、液体導出チャンネル、及び毛細管状チューブ内において、所望の反応が進行して完了する。毛細管状連結チューブには、その中を流れる液体の温度を所望値に調節する手段、例えば、恒温浴、温度調節ジャケットなどが設けられていることが好ましい。
 本開示の製造方法において、上述のように、工程1~4のうち少なくとも工程1~3では、マイクロリアクターが用いられる。このようにすると、工程1~4を精密に制御し、短縮された時間内に金属複合粒子担持体の製造を高い効率をもって完了することができる。工程4は、マイクロリアクターを用いたマイクロフロープロセスであってもよいし、バッチプロセスであってもよい。
 本開示の製造方法に用いられるマイクロリアクターにおいて、上記液体導入チャンネル、上記マイクロミキサー及び上記液体導出チャンネルの横断面(径方向断面)の面積は、好ましくはいずれも0.7μm~3mmであり、より好ましくは0.007mm~0.8mmである。上記横断面の長径/短径比は1以上であってよい。それぞれの横断面における長径及び短径が1μm~2mmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは25μm~1000μmである。
 図4は、本開示の製造方法に用いられるマイクロリアクターの一例を示す模式図である。図4のマイクロリアクター100は、上流側から下流側に向かって、第1マイクロミキサー10a、第2マイクロミキサー10b、及び第3マイクロミキサー10cをこの順で備える。
 第1マイクロミキサー10aには、A液(第一金属化合物を含む溶液)及びB液(第1還元剤を含む溶液)を導入するチャンネル13a,13bと、第1反応液を導出するチャンネル11aが接続されている。
 第2マイクロミキサー10bには、第1反応液及びC液(第二金属化合物を含む溶液)を導入するチャンネル11a,14aと、混合液を導出するチャンネル11bが接続されている。
 第3マイクロミキサー10cには、混合液及びD液(第2還元剤を含む溶液)を導入するチャンネル11b,14bと、金属複合粒子を含む分散液を導出するチャンネル11cが接続されている。
 第1マイクロミキサー10aは液入口1,2と液出口3を有する。第2マイクロミキサー10bは液入口4,5と液出口6を有する。第3マイクロミキサー10cは液入口7,8と液出口9を有する。金属複合粒子を含む分散液は、チャンネル11cの先端15から受け容器12に流出する。
 本開示においては、上述した4種類の液体を混合することができれば使用されるマイクロリアクターの種類は特に制限されず、公知のマイクロリアクターを使用することができる。
 市販されているマイクロリアクターとしては、例えば、Advanced-Flow(登録商標)Reactor(Corning Inc.製);Modular MicroReaction System、FlowPlate(登録商標)、ART(登録商標)及びMiprowa(登録商標)(Ehrfeld Mikrotechnik GmbH製);GRAMFLOW(登録商標)、KILOFLOW(登録商標)、PROTRIX(登録商標)及びPLANTRIX(登録商標)(Chemtrix製);HTM(登録商標)、MR-LAB(登録商標)、MR PILOT(登録商標)及びXXL(登録商標) SERIES(Little Things Factory製);KeyChem(登録商標)(YMC製);α型ミキサー、β型ミキサー及びDH型ミキサー(MiChS社製)等が挙げられる。いずれのマイクロリアクターも本実施形態の製造方法に使用することができる。
 また、本開示の製造方法に用いられるマイクロリアクターにおいて、上記液体マイクロミキサーから導出される液体の流量は、このマイクロリアクター内において混合された2種の液体が、所望の混合効率及び所望の滞留時間をもって反応し得るように規定することが好ましい。
 本開示の製造方法に用いられる装置は、マイクロリアクターに加えては、2個以上の液体供給手段と、1個の生成液体導出手段を有する反応器(例えばT字ジョイント型反応器、Y字ジョイント又は十字ジョイント等)を、備えてもよい。上記反応器には、温度調整手段、液体流量調整手段などが設けられていることが好ましい。
<金属複合粒子の製造条件>
 本例では、金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いることなく、以下の全工程の合計時間Tが0.001秒~6秒であり、工程2及び工程3をそれぞれ1回以上行い、複数の金属を混合及び還元することにより、金属複合粒子担持体の製造することができる。
 金属複合粒子の単分散の粒子径のばらつき低減し、単独の金属から構成される金属粒子の生成を抑制するとともに、金属複合粒子の凝集を抑制する観点から、全工程の合計時間Tは、0.001秒~6秒であり、0.005秒~1秒であることが好ましく、0.01秒~0.7秒であることがより好ましい。なお、全工程の合計時間Tとは、後述する工程1の混合を開始してから、必要に応じて工程2及び工程3を繰り返し、最後の工程4において、工程3で得られた反応溶液と担体を含む溶液との混合を開始するまでに所要した時間の総和を示す。
 例えば、図4の装置を用いる場合は、液入口1,2から第1マイクロミキサー10aに各溶液の供給を開始してから、受け容器12に金属複合粒子を含む分散液が流入するときまでの時間である。なお、工程4を有しない製造方法の場合、工程1~工程3までの合計時間Tは、工程3で金属複合粒子を得るまでに所要した時間の総和である。例えば、図4でいうと、液入口1,2から第1マイクロミキサー10aに各溶液の供給を開始してから、マイクロミキサー10cの液出口9より分散液が流出するときまでの時間を示す。また、保護剤の使用量については、上記のとおりである。以下、各工程について詳細に説明する。
 (工程1)
 本工程は、マイクロリアクター100を用いて、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を構成元素として有する第一金属化合物を含む溶液と、還元剤(第1還元剤)を含む溶液とを混合して第1反応液を得る工程である。
 本工程において、第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液との混合時間Tは、適宜に設定することができる。混合時間Tは、0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~1秒であることがより好ましく、0.005秒~0.7秒であることがさらに好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらにより好ましい。この混合時間Tは、第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液との混合を開始してから、工程2において、第二金属化合物を含む溶液との混合を開始するまでに所要する時間を示す。
 混合温度は10℃~90℃であることが好ましく、20℃~50℃であることがより好ましい。本工程のゲージ圧力は、好ましくは0~20MPa、より好ましくは0.1MPa~5MPaである。
 第一金属化合物を含む溶液、及び還元剤を含む溶液の流量は、上記混合時間T、溶液の濃度、流路の長さ、ミキサーの容量等に応じて適宜調整される。一例の製造装置においては、0.1mL/分~100mL/分であることが好ましく、1mL/分~20mL/分であることがさらに好ましい。
 本工程における反応雰囲気は、還元剤による反応が阻害されなければ特に限定されず、例えば、窒素、ヘリウム、及びアルゴンなどの不活性ガス;酸素、及びオゾンなどの酸化性ガスが挙げられ、これらのガスを混合して使用してもよい。本工程では、空気または不活性ガス中で行われることが好ましい。
 工程1において上記と同じ溶媒が使用され、第一金属化合物の濃度は第一金属化合物1gに対し、溶媒を好ましくは20g~60000g、より好ましくは200g~3000g用いて調製される。同様に、第1還元剤の濃度は第1還元剤1gに対し、溶媒を好ましくは100g~5000g、より好ましくは500g~2000g用いて調製される。第1反応液は、例えば、溶媒と、溶媒中に分散された1種の金属からなる金属粒子とを含む。
(工程2)
 本工程は、マイクロリアクター100を用いて、得られた工程1の混合液又は工程3の混合液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の第二金属化合物を含む溶液とを混合する工程である。ただし、第二金属化合物は、第一金属化合物とは異なる金属種からなる。
 工程2において、工程1の第1反応液を用いる場合、工程1の第1反応液と第二金属化合物を含む溶液との混合を開始する時間は、適宜に設定することができる。時間は、工程1の混合を開始してから0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.7秒であることがさらに好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらにより好ましい。この混合時間は、上記工程1での混合時間と同義である。
 工程1で得られる第1反応液(混合液)と、第二金属化合物を含む溶液とを混合する時間Tは、0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.7秒であることがさらに好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらにより好ましい。この混合時間Tは、工程2での混合開始後、工程3において、工程3において第2還元剤を含む溶液との混合を開始するまでに所要する時間を示す。
 混合温度は10℃~90℃であることが好ましく、20℃~50℃であることがより好ましい。
 第二金属化合物を含む溶液の流量は、上記混合時間や溶液の濃度、流路の長さ、ミキサーの容量等に応じて適宜調整される。一例の製造装置においては、0.1mL/分~200mL/分であることが好ましく、1mL/分~40mL/分であることがさらに好ましい。
 本工程の圧力、および反応雰囲気は、工程1と同じである。 工程2において上記と同じ溶媒が使用され、第二金属化合物の濃度は第二金属化合物1gに対し、溶媒を好ましくは20g~60000g、より好ましくは200g~3000g用いて調製される。
 (工程3)
 本工程は、マイクロリアクター100を用いて、工程2で得られる混合液と、還元剤(第2還元剤)を含む溶液とを混合して金属複合粒子を含む第2反応液を得る工程である。
 本工程において、工程2で得られる混合液と、第2還元剤を含む溶液との混合時間Tは、適宜に設定することができる。例えば、工程3の混合を開始してから0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.7秒であることがさらに好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらにより好ましい。この混合時間Tは、工程3において、混合を開始してから、この混合液が第3マイクロミキサー10cよりチャンネル11cを経由し、混合液がチャンネル11cの先端15から導出されるまでに所要する時間である。
 混合温度は10℃~90℃であることが好ましく、20℃~50℃であることがより好ましい。
 還元剤を含む溶液の流量は、上記混合時間や溶液の濃度、流路の長さ、ミキサーの容量等に応じて適宜調整される。一例の製造装置においては、0.1mL/分~400mL/分であることが好ましく、1mL/分~80mL/分であることがさらに好ましい。
 本工程の圧力、および反応雰囲気は、工程1と同じである。工程3において上記と同じ溶媒が使用され、還元剤の濃度は還元剤1gに対し、溶媒を好ましくは、100g~5000g、より好ましくは500g~2000g用いて調製される。
 工程3では、溶媒と溶媒中に分散された金属複合粒子を含む第2反応液(分散液)が得られる。金属複合粒子は、2種類の金属がナノレベルで複合化した粒子であってよい。
 (工程4)
 本工程は、工程3の混合後に、工程3で得られる混合液と担体とを混合し、金属複合粒子を担体に担持して、金属複合粒子担持体を得る工程である。
 本工程において、工程3で得られる第2反応液(混合液)と、溶媒と溶媒中に懸濁した担体とを含む溶液との混合を開始する時間は、適宜に設定することができる。例えば、工程3で混合液と第2還元剤を含む溶液との混合を開始してから0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.7秒であることがさらに好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらにより好ましい。
 混合温度は10℃~90℃であることが好ましく、20℃~50℃であることがより好ましい。
 本工程のゲージ圧力は、好ましくは0~20MPa、より好ましくは0~5MPaである。
 工程3で得られた第2反応液、及び担体を含む溶液の流量は、上記混合時間や溶液の濃度、流路の長さ、ミキサーの容量等に応じて適宜調整される。一例の製造装置においては、0.1mL/分~400mL/分であることが好ましく、0.1mL/分~80mL/分であることがさらに好ましい。
 本工程における反応雰囲気は、還元剤による反応が阻害されなければ特に限定されない。例えば、窒素、ヘリウム、及びアルゴンなどの不活性ガス;酸素、及びオゾンなどの酸化性ガスが挙げられ、これらのガスを混合して使用してもよい。本工程では、空気または不活性ガス中で行われることが好ましい。
 工程4において上記と同じ溶媒が使用され、担体の濃度は担体1gに対し、溶媒を好ましくは、0.5g~100g、より好ましくは1g~5g用いて調製される。
 金属複合粒子の担持量を後述の範囲とするため、工程3で得られた第2反応液の使用量は適宜調節される。工程4では、担体が溶媒中に懸濁したスラリー(懸濁液)を用いる。
 工程4において、工程3で得られる混合液と、担体を含む溶液との混合は、マイクロリアクターの使用、流通法、又はバッチ法のいずれの方法により行ってもよい。流通法又はバッチ法により混合する場合、上記特許文献1等に記載のとおり、公知の方法により行うことができる。
 工程4に使用される反応器は、撹拌タンク反応器でも管型反応器であってもよい。反応器は、例えば、高圧撹拌タンク反応器、オートクレーブ、固定床反応器、流動床反応器、移動床、循環型流動床、連続的撹拌タンク、バブル反応器、循環反応器(例えば、ジェットループ型反応器など)である。所望の反応条件(例えば、温度、圧力及び滞留時間)に適切な反応器を使用することができる。反応器は、単一の反応器(シングルリアクター)を直列又は並列に接続して2つ以上の反応器を用いてもよい。
(工程2及び工程3の繰り返し)
 製造する金属複合粒子担持体中に含まれる金属種の数に合わせて、上記工程3と工程4の間に再び上記工程2及び工程3を1回以上繰り返してもよい。例えば、工程2と工程3の繰り返し回数を1回とする場合、以下の工程となる。
(工程1)マイクロリアクターを用いて、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を構成元素として有する第一金属化合物を含む溶液と、還元剤(第1還元剤)を含む溶液とを混合する。
(工程2)マイクロリアクターを用いて、工程1の混合後、得られた工程1の混合液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を構成元素として有する第二金属化合物を含む溶液とを混合する。ただし、第二金属化合物の構成元素である金属元素は、第一金属化合物の構成元素である金属元素とは異なる。
(工程3)マイクロリアクターを用いて、工程2で得られる混合液と、還元剤(第2還元剤)を含む溶液とを混合する。
(工程2-1)マイクロリアクターを用いて、工程3の混合後、得られた工程3の混合液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を構成元素として有する第二金属化合物を含む溶液とを混合する。
(工程3-1)マイクロリアクターを用いて、工程2-1で得られる混合液と、還元剤(第2還元剤)を含む溶液とを混合する。
(工程4)工程3-1で得られる混合液と担体とを混合し、金属複合粒子を担体に担持する。
 この場合、工程3の混合時間は、工程3での混合開始後、工程2-1において、第二金属化合物を含む溶液との混合を開始するまでにかかる時間を示す。また、全工程の合計時間Tとは、工程1の混合を開始してから、必要に応じて工程2及び工程3を繰り返し、最後の工程4において、工程3-1で得られた溶液と担体を含む溶液との混合を開始するまでに所要した時間の総和を示す。他の工程の混合時間は上記と同義である。
 上述の全工程の合計時間T又はTを0.001秒~6秒とすることが可能ならば、さらに工程数を増やしてもよい。各工程の混合時間等の定義は上記と同様である。
 単分散の粒径分布を有する複数金属から構成される金属複合粒子を再現性よく製造する観点から、本例の金属複合粒子の製造方法において、工程2及び工程3は、繰り返すことなく、それぞれ1回ずつ行うことが好ましい。
<後処理>
 上記工程1~4から得られた溶液から、公知の方法により金属複合粒子担持体を得ることができる。例えば、遠心分離によって不純物を含む上澄みと分離され、沈殿として収集できる。また、遠心分離によらず、濾過によってのみ収集することもできる。
 濾過の際、得られる固体を上記溶媒により洗浄することが好ましい。洗浄により、金属複合粒子担持体表面に付着した還元剤等から生成した無機物を除去することができる。濾過等によって得られる固体を乾燥することにより、金属複合粒子担持体を得ることができる。乾燥温度は、使用する溶媒の沸点によって適宜調節してよい。水を溶媒として用いた場合は、乾燥温度は、80℃~120℃であることが好ましく、90℃~110℃であることがさらに好ましい。
 焼成によって、保護剤を除去することもできる。焼成温度は200℃~500℃であることが好ましく、220℃~350℃であることがさらに好ましい。
[製造方法P2] 
 図2は、本実施形態の製造方法の別の例である製造方法P2を説明する図である。製造方法P2は、上記工程2及び上記工程3をそれぞれ1回以上行い、上記工程2又は上記工程3の少なくとも1つの工程において保護剤を使用する、金属複合粒子の製造方法である。なお、図2では、工程2で保護剤を使用する例を示している。
 以下、製造方法P2の実施形態について説明するが、特に記載がないものについては、上記製造方法P1と同じであってよい。
<第一金属化合物、第二金属化合物>
 本例の工程1において使用される第一金属化合物及び工程2において使用される第二金属化合物は、それぞれ金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を構成元素として有する金属化合物である。
 工程1及び工程2において使用される金属化合物は、ナノ粒子が凝集する前に金属化合物を含む溶液と還元剤(第1還元剤及び第2還元剤)を含む溶液とを混合することが可能ならば、2種以上の金属元素が含まれてもよい。効率よく金属複合粒子の構造を再現する観点から、構成元素として含まれる金属元素は1種のみであることが好ましい。
 工程1及び工程2において使用される金属化合物に構成元素として含まれる金属元素は互いに異なる。工程2を繰り返し実施する場合、直前の工程2と異なる金属元素を構成元素とする金属化合物であることが好ましい。また、共通の金属元素を構成元素とする複数種類の金属化合物を組み合わせて用いてもよいが、単一の金属化合物を用いることが好ましい。
 上記第一金属化合物は、好ましくは、構成元素として、金、銀、銅、白金、パラジウム、鉄、コバルト及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する。上記第一金属化合物は、より好ましくは、構成元素として、金、銅、白金、パラジウム、鉄及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する。上記第一金属化合物は、さらに好ましくは、構成元素として、金、銅、白金、パラジウム及び鉄からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する。上記第一金属化合物は、さらにより好ましくは、構成元素として、金、パラジウム、及び銅からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する。
 上記第二金属化合物は、構成元素として、好ましくはパラジウム、金、銀、銅、白金、イリジウム、オスミウム、ロジウム、ルテニウム、コバルト、ニッケル、クロム、亜鉛及びレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する。上記第二金属化合物は、より好ましくは、構成元素として、パラジウム、金、銀、銅、白金、イリジウム、オスミウム、ロジウム、ルテニウム、クロム、亜鉛及びレニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する。上記第二金属化合物は、さらに好ましくは、構成元素として、パラジウム、金及び白金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する。上記第二金属化合物は、さらにより好ましくは、構成元素として、パラジウム、及び金からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する。
 ただし、第二金属化合物は、構成元素として第一金属化合物の構成元素とは異なる金属元素を含んでおり、好ましくは第一金属化合物と第二金属化合物は共通の金属元素を含まない。複数金属から構成される金属複合粒子を再現性よく製造する観点、粒子径のばらつきを一層低減する観点、単独金属から構成される金属粒子の生成を抑制し、金属原子利用効率を高める観点等から、第一金属化合物は金属元素を1種のみ含有することが好ましい。同様の観点から、第二金属化合物についても金属元素を1種のみ含有することが好ましい。
 第一金属化合物及び第二金属化合物は、それぞれ、複数種の金属化合物の混合物であってもよい。ただし、単分散の粒径分布を有する複数金属から構成される金属複合粒子を再現性よく製造する観点、単独粒子から構成される金属ナノ粒子の生成を抑制し、金属原子利用効率を高める観点等から、単一の金属化合物を用いることが好ましい。
<保護剤>
 保護剤とは、金属複合粒子の表面に吸着し、金属複合粒子同士の凝集を抑制し、分散安定性を向上させる分散剤として機能する。使用される保護剤の種類は特に制限されず、公知の保護剤を使用することができる。例えば、アルキルアミン、アルカンチオール、アルカンジオールなどの低分子型分散剤や、各種官能基を有する高分子型分散剤などが挙げられる。
 本例において、金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤の使用量とは、第一金属化合物中の金属単体1mol及び第二金属化合物中の金属単体1molに対して、保護剤を1.5molを超えて使用することをいう。
 工程1においては、上記の金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いる必要は無い。具体的には、工業的に好適な方法により、単独金属から構成される金属粒子の生成を抑制し、金属原子利用効率を高める観点から、第一金属化合物中の金属元素1molに対し、保護剤は1.5mol以下であり、0.1mol以下であることが好ましく、0.01mol以下であることがより好ましく、全く使用しないことがさらに好ましい。また、第二金属化合物中の金属元素1molに対し、保護剤は0.1mol~100molの割合で使用されることが好ましく、0.5mol~30molの割合で使用されることがより好ましく、1mol~10molの割合で使用されることがさらに好ましい。上記工程2及び工程3を繰り返す場合についても、保護剤の使用量は、上記の第二金属化合物に対して使用する保護剤と同様の割合とすることが好ましい。
 保護剤が高分子型分散剤等の重合物である場合、上述の第一金属化合物及び第二金属化合物に対する保護剤の使用比率はその重合物を構成するモノマー単位で換算した値を基準にして算出される。
 本例では、工程2又は工程3の少なくとも1つの工程において、保護剤を用いる。保護剤として、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、及びポリエチレングリコールが好ましく、ポリビニルピロリドン、及びポリビニルアルコールがより好ましい。
<金属複合粒子の製造条件>
 本例では、以下の全工程の合計時間Tが0.001秒~6秒である。工程1では金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いない。工程1の後、工程2及び工程3をそれぞれ1回以上行う。工程2又は工程3の少なくとも1つの工程において保護剤を使用することで、金属複合粒子を製造することができる。
 金属複合粒子の粒子径のばらつきを低減し、単独の金属から構成される金属粒子の生成、及び金属複合粒子の凝集を抑制するため、全工程の合計時間Tは、0.001秒~6秒であり、0.005秒~1秒であることが好ましく、0.01秒~0.7秒であることがより好ましい。なお、全工程の合計時間Tとは、後述する工程1の混合を開始してから、必要に応じて工程2及び工程3を繰り返し、最後の工程3において、直前の工程2で得られた溶液と、還元剤を含む溶液とを混合して金属複合粒子を得るまでに所要した時間の総和を示す。
 保護剤は、工程2及び工程3において、どちらか一方で用いても、両方の工程で用いてもよい。効率よく金属複合粒子の単分散の粒径分布を実現し、単独粒子から構成されるナノ粒子の生成や金属複合粒子の凝集を抑制する観点から、工程2においてのみ保護剤を使用することが好ましい。以下、各工程について詳細に説明する。
(工程1)
 本工程は、マイクロリアクターを用いて、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合する工程である。
 本工程において、第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液との混合時間Tは、適宜に設定することができる。混合時間Tは、0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.7秒であることがさらに好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらにより好ましい。この混合時間Tは、第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液との混合を開始してから、工程2において、第二金属化合物を含む溶液との混合を開始するまでにかかる時間である。
 混合温度は10℃~90℃であることが好ましく、20℃~50℃であることがより好ましい。
 本工程のゲージ圧力は、好ましくは0~20MPa、より好ましくは0.1MPa~5MPaである。
 第一金属化合物を含む溶液、及び第1還元剤を含む溶液の流量は、上記混合時間T、溶液の濃度、流路の長さ、ミキサーの容量等に応じて適宜調整される。一例の製造装置においては、0.1mL/分~100mL/分であることが好ましく、1mL/分~20mL/分であることがさらに好ましい。
 本工程における反応雰囲気は、還元剤による反応が阻害されなければ特に限定されない。例えば、窒素、ヘリウム、及びアルゴンなどの不活性ガス;酸素、及びオゾンなどの酸化性ガスが挙げられ、これらのガスを混合して使用してもよい。本工程は、空気又は不活性ガス中で行われることが好ましい。
 工程1において上記と同じ溶媒が使用される。第一金属化合物の濃度は第一金属化合物1gに対し、溶媒を好ましくは20g~60000g、より好ましくは200g~3000g用いて調製される。同様に、第1還元剤の濃度は第1還元剤1gに対し、溶媒を好ましくは100g~5000g、より好ましくは500g~2000g用いて調製される。
 工程1においては、保護剤を全く使用しないことが好ましい。工程1では、溶媒と溶媒中に分散した単独の金属を含有する金属粒子とを含む第1反応液が得られる。
 使用する第一金属化合物は、1種の金属化合物でも2種以上の金属化合物を含有していてもよい。複数金属から構成され、粒子径のばらつきが十分に低減された金属複合粒子を再現性よく製造する観点から、金属化合物を一種のみ用いることが好ましい。
(工程2)
 本工程は、マイクロリアクターを用いて、工程1の混合後、工程1で得られた第1反応液と、構成元素として、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する第二金属化合物を含む溶液と、を混合して混合液を得る工程である。
 さらに、工程2において上記保護剤を使用する場合、保護剤を含む溶液を他の溶液と混合する方法は、保護剤や金属化合物の種類、マイクロリアクターの仕様等に応じて適宜調整される。保護剤の使用量を可能な限り低減しつつ、効率よく金属複合粒子の単分散の粒径分布を実現する観点から、第二金属化合物と保護剤を予め混合させた溶液を用いることが好ましい。
 具体的には、マイクロリアクターを用いて、工程1の混合後、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の第二金属化合物、及び保護剤を含む溶液と、工程1の第1反応液とを混合することが好ましい。ただし、第二金属化合物は、第一金属化合物とは異なる金属種からなる。
 工程2において、工程1の第1反応液と、第二金属化合物を含む溶液との混合を開始するまでの時間Tは、適宜に設定することができる。当該時間Tは、工程1の混合を開始してから0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.7秒であることがさらに好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらにより好ましい。この混合を開始するまでの時間Tは、上記工程1での混合時間と同義である。また、工程1で得られる第1反応液と、第二金属化合物を含む溶液とを混合する時間Tは、0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらに好ましい。この混合時間Tは、工程2での混合開始後、工程3において、第2還元剤を含む溶液との混合を開始するまでに所要する時間である。
 混合温度は10℃~90℃であることが好ましく、20℃~50℃であることがより好ましい。
 第二金属化合物を含む溶液の流量は、上記混合時間や溶液の濃度、流路の長さ、ミキサーの容量等に応じて適宜調整される。一例の製造装置においては、0.1mL/分~200mL/分であることが好ましく、1mL/分~40mL/分であることがさらに好ましい。本工程の圧力、および反応雰囲気は、工程1と同じである。
 工程2において上記と同じ溶媒が使用され、第二金属化合物の濃度は第二金属化合物1gに対し、溶媒を好ましくは20g~60000g、より好ましくは200g~3000g用いて調製される。
 使用する第二金属化合物は、1種の金属化合物でも2種以上の金属化合物を含有していてもよい。複数金属から構成され、粒子径のばらつきが十分に低減された金属複合粒子を再現性よく製造する観点から、金属化合物を1種のみ用いることが好ましい。
(工程3)
 本工程は、マイクロリアクターを用いて、工程2で得られる混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して第2反応液を得る工程である。工程3において上記保護剤を使用する場合、保護剤を含む溶液を他の溶液と混合する方法は、保護剤や金属化合物、還元剤の種類、マイクロリアクターの仕様等に応じて適宜調整される。保護剤の使用量を可能な限り低減しつつ、粒子径のばらつきが十分に低減された金属複合粒子を効率よく得る観点から、還元剤と保護剤を予め混合した溶液を用いることが好ましい。具体的には、マイクロリアクターを用いて、工程2で得られる混合液と、還元剤を含む溶液とを混合することが好ましい。
 本工程において、工程2の混合液と、第2還元剤を含む溶液との混合を開始するまでの時間は、適宜に設定することができる。工程2の混合を開始してから本工程で混合を開始するまでの時間は、0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.7秒であることがさらに好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらにより好ましい。この混合を開始するまでの時間は、上記工程2での混合時間と同義である。
 工程2で得られる混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合する時間Tは、0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.7秒であることがより好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらに好ましい。混合温度は10℃~90℃であることが好ましく、20℃~50℃であることがより好ましい。
 第2還元剤を含む溶液の流量は、上記混合時間や溶液の濃度、流路の長さ、ミキサーの容量等に応じて適宜調整される。一例の製造装置においては、0.1mL/分~400mL/分であることが好ましく、1mL/分~80mL/分であることがさらに好ましい。本工程の圧力、および反応雰囲気は、工程1と同じである。
 工程3において上記と同じ溶媒が使用される。第2還元剤の濃度は還元剤1gに対し、溶媒を好ましくは、100g~5000g、より好ましくは500g~2000g用いてよい。
(工程2及び工程3の繰り返し)
 本例の金属複合粒子は以上の工程1~3により製造することができる。複数の金属を有する金属複合粒子をさらに製造する場合、工程3の後に、再び工程2及び工程3と同様の工程を繰り返すことで、金属複合粒子を得ることができる。具体的には以下の工程となる。
(工程1)マイクロリアクターを用いて、構成元素として、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合する。
(工程2)マイクロリアクターを用いて、工程1の混合後、得られた工程1の混合液と、構成元素として、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する第二金属化合物を含む溶液とを混合する。ただし、第二金属化合物に構成元素として含まれる金属元素は、第一金属化合物に構成元素として含まれる金属元素とは異なる。
(工程3)マイクロリアクターを用いて、工程2で得られる混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合する。
(工程2-1)マイクロリアクターを用いて、工程3の混合後、得られた工程3の混合液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の第二金属化合物を含む溶液とを混合する。ただし、本工程の第二金属化合物は、第一金属化合物及び工程2における第二金属化合物とは、同一であっても異なっていてもよいが、構成元素として含まれる金属元素が互いに異なることが好ましい。
(工程3-1)マイクロリアクターを用いて、工程2-1で得られる混合液と、還元剤を含む溶液とを混合する。
 この場合、工程3の混合時間は、工程3での混合開始後、工程2-1において、第二金属化合物を含む溶液との混合を開始するまでに所要する時間である。また、全工程の合計時間とは、工程1の混合を開始してから、必要に応じて工程2及び工程3を繰り返し、最後の工程3において、工程2で得られた溶液と還元剤を含む溶液との混合を開始するまでに所要した時間の総和である。他の工程の混合時間は上記と同義である。
 全工程の合計時間Tを0.001~6秒とすることが可能ならば、さらに工程数を増やすことも可能である。各工程の混合時間等の定義は上記と同様である。
 複数金属から構成され、粒子径のばらつきが十分に低減された金属複合粒子を再現性よく製造する観点から、本例の金属複合粒子の製造方法において、工程2及び工程3は、それぞれ1回ずつ行うことが好ましい。
 本開示では、以上の方法により、金属複合粒子を製造することができる。後述の後処理や工程4を実施しなかった場合、第2反応液として金属複合粒子の分散液を得ることができる。この分散液においては、上記溶媒中で、金属複合粒子が分散した状態で存在する。粒子組成物は、このような分散液であってよいし、分散液を濃縮して得られる濃縮液であってもよい。
 さらに、工程3の後、図3に示される変形例のように以下の工程4を行って、金属複合粒子担持体を得ることもできる。
(工程4)
 工程3の混合後に、金属複合粒子担持体を得るため、工程3で得られる第2反応液と担体とを混合し、金属複合粒子を担体に担持する工程である。本工程において、工程3で得られる第2反応液と、担体を含む溶液との混合を開始する時間は、適宜に設定することができる。工程3の混合を開始してから0.001秒~5秒であることが好ましく、0.005秒~0.5秒であることがさらに好ましい。混合温度、圧力等は上記製造方法P1と同義である。
<後処理>
 上記工程1~3により得られた金属複合粒子は溶媒中に分散した分散液である。この分散液を粒子組成物としてもよい。また、以下に説明するような、分散液の洗浄及び濃縮を行って得られる濃縮液を粒子組成物としてもよい。また、溶媒を除去して粉体状の粒子組成物としてもよい。粒子組成物及びこれに含まれる金属複合粒子は、後述の触媒反応等、種々の用途に利用することができる。
 例えば、得られた金属複合粒子の分散液を適切な排除限界を有する限外ろ過フィルターを用いて濃縮した後、イオン交換水を添加し、再度濃縮する。この操作を繰り返すことにより還元剤等から生成した無機物を除去することもできる。この操作の後、所望の濃度に濃縮することもできる。
 また、工程1~4により得られた金属複合粒子担持体は、そのまま粒子組成物としてもよいし、公知の方法で後処理をしてもよい。例えば、遠心分離によって不純物を含む上澄みと金属複合粒子担持体とを分離し、沈殿として収集してもよい。また、遠心分離によらず、濾過によってのみ収集することもできる。
 濾過の際、得られる固体を上記溶媒により洗浄することが好ましい。洗浄により、金属複合粒子担持体表面に付着した還元剤等から生成した無機物を除去することができる。これによって、純度の高い金属複合粒子担持体、及びこれを含有する粒子組成物を得ることができる。
 濾過等によって得られる固体を乾燥することにより、粉体状の金属複合粒子担持体及び粒子組成物を得ることができる。乾燥温度は、使用する溶媒の沸点によって適宜調節されるが、水を溶媒として用いた場合は、80℃~120℃であることが好ましく、90℃~110℃であることがさらに好ましい。
 焼成によって、保護剤を除去することもできる。焼成温度は200℃~500℃であることが好ましく、220℃~350℃であることがさらに好ましい。
[製造方法P1の変形例A]
 金属複合粒子担持体は、以下の方法により製造されてもよい。金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いることなく、マイクロリアクターを用いて、以下のI液及びII液を混合する工程を2回以上含み、得られた混合液と担体とを混合することによって、複数種の金属を混合及び還元する。
 I液及びII液の1回目の混合開始から、得られた混合液と担体とを混合するまでに所要する合計時間は0.001秒~6秒である。
I液:構成元素として、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する金属化合物を含む溶液。
II液:還元剤を含む溶液。
 本例の製造方法において、I液及びII液を混合する工程は、得られる金属複合粒子担持体の金属種に応じて適宜調整される。上記合計時間が0.001秒~6秒ならば特に制限はない。上記工程は、単独金属原子から構成される金属ナノ粒子の生成を抑制し、金属原子の利用効率を高める観点等から、2回含むことが好ましい。2回の工程では、異なる金属元素を構成元素として有する金属化合物を用いる。
 本変形例Aにおいて用いられる金属化合物は後述する第一金属化合物と同義である。また、本変形例Aの保護剤、マイクロリアクター、還元剤、担体、及び混合にかかる合計時間については、上記製造方法P1と同義である。
 ここで、金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いることなく、工業的に好適な方法により、担持体を製造する方法を提供する観点から、以下の工程1~工程4を有する製造方法としてもよい。
 金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いることなく、以下の工程1~工程4の合計時間Tが0.001秒~6秒で、以下の手順により複数種の金属を混合及び還元することによって、金属複合粒子担持体を得ることができる。
(工程1)マイクロリアクターを用いて、構成元素として金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合する。
(工程2)マイクロリアクターを用いて、得られた工程1の第1反応液又は後述する工程3の混合液と、構成元素として、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を有する第二金属化合物を含む溶液とを混合する。ただし、第二金属化合物に構成元素として含まれる金属元素は、第一金属化合物に構成元素として含まれる金属元素とは異なる。
(工程3)マイクロリアクターを用いて、工程2で得られる混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して第2反応液を得る。
(工程4)工程3の混合後に、工程3で得られる第2反応液と担体とを混合し、金属複合粒子を担体に担持する。この工程1~4は、上記例と同義である。
 本変形例Aにおいて、金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤を実質的に用いることなく、上記工程1~4により金属複合粒子担持体を得ることができる。なお、工程3の後では、金属複合粒子が担体に担持されていないことから、金属複合粒子は上記溶媒中にて分散状態で存在する。
 上記保護剤は例えば有機物である。有機物には炭素原子が含まれるため、元素分析により、本例によって得られた金属複合粒子担持体中の炭素含有量を測定して、保護剤の含有量を測定することができる。
 また、上記のとおり、全工程の合計時間を0.001秒~6秒とすることが可能ならば、さらに工程数を増やすことも可能であり、各工程の混合時間等の定義は上記と同様である。
 単分散の粒径分布を有する複数金属から構成される金属複合粒子を再現性よく製造する観点から、本例の製造方法において、工程2及び工程3は、それぞれ1回行うことが好ましい。
[製造方法P1の変形例B]
 上記変形例Aにおいて、I液中に、2種以上の金属元素を有する金属化合物が含まれる場合、I液とII液とを混合する工程は1回でもよい。さらに、得られた混合液と担体とを混合する工程を含まなくてもよい。I液とII液とを混合する回数が1回であり、且つ得られた混合液と担体とを混合する工程を含まない場合、具体的な製造方法は以下のとおりである。
 金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第2金属元素を構成元素として有し、上記第2金属元素は上記第1金属元素とは異なる第二金属化合物と、金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤と、を含む溶液と、
 還元剤を含む溶液と、をマイクロリアクターを用いて混合して、上記第一金属化合物及び上記第二金属化合物を還元する工程を有し、
 上記マイクロリアクターにおける滞留時間が0.001秒~6秒である、金属複合粒子の製造方法。
 本変形例Bにおいて、滞留時間とは、I液とII液の混合を開始してから、混合液がマイクロリアクター中に滞留している時間である。具体的には、図26に記載された装置を使用した場合、マイクロミキサー10aの液入口1,2より各溶液を供給してから、金属複合粒子を含む分散液が液出口3から流出するまでの時間である。他の製造条件については、変形例Aと同様である。
[金属複合粒子及び粒子組成物]
 本開示における金属複合粒子とは、1つの粒子中に複数種の金属を含有する金属複合粒子である。本開示における金属複合粒子担持体とは、担体と該担体に担持された金属複合粒子とを含む。本開示における粒子組成物とは、上記金属複合粒子及び/又は金属複合粒子担持体を複数含む。
 金属複合粒子は、固体であっても、担体に担持した担持体であっても、溶媒中に分散されて分散液になっていてもよい。粒子組成物は、分散液状であってもよいし、粉末状であってもよい。金属複合粒子は、外殻部と中心部とで第1金属元素及び第2金属元素の濃度分布が異なるコアシェル構造であってもよいし、第1金属元素と第2金属元素の濃度分布の偏りがないランダムアロイ構造であってもよい。
 金属複合粒子は、担体に担持することができ、上記後処理により、上記金属複合粒子担持体を得ることができる。このようにして複数の金属複合粒子を含む粒子組成物、又は複数の金属複合粒子担持体を含む粒子組成物を得ることができる。
 粒子組成物が分散液状である場合、粒子組成物における第1金属元素及び第2金属元素の含有量は例えば0.01~1重量%であってよく、0.05~0.5重量%であってもよい。第1金属元素に対する第2金属元素のモル比は、0.1~10であってよく、0.2~5であってもよい。
 各製造方法によって得られる、金属複合粒子、金属複合粒子担持体及び粒子組成物中の炭素含有量は、例えば、以下の方法により測定することができる。
<装置名>
 LECOジャパン合同会社製 炭素・硫黄分析装置 CS844
<測定方法>
高周波燃焼-赤外線吸収法
<測定条件>
 酸素ガス雰囲気にてアルミナルツボ内に0.1g秤量した測定用試料を、助燃剤を用いて高周波加熱により加熱する。炭素測定は、高温加熱により試料中の炭素と酸素とが反応し、生成する二酸化炭素を検出することで炭素量を算出する。
 上述の測定によって、0.01重量%以上の炭素の含有量を測定することができる。なお、金属複合粒子及び金属複合粒子担持体の表面に空気中の二酸化炭素が吸着することにより、保護剤を全く使用しない場合でも上記方法において炭素原子が検出されることがある。金属複合粒子が担体に担持された金属複合粒子担持体の炭素含有量を測定する場合、金属複合粒子担持体の炭素含有量から、担体のみの炭素含有量を差し引くことで、金属複合粒子中の炭素含有量を求めることができる。
 工業的に好適な方法により、金属複合粒子及びその担持体を製造する観点、及び、金属原子利用効率を高める等の観点から、金属複合粒子中の炭素含有量は、0.01重量%~0.55重量%であることが好ましく、0.01重量%~0.45重量%であることが好ましく、0.01重量%~0.30重量%であることがより好ましい。同様の観点から、金属複合粒子中の炭素含有量は、0.01重量%~0.55重量%であることが好ましく、0.01重量%~0.45重量%であることが好ましく、0.01重量%~0.30重量%であることがより好ましい。なお、担体のみの炭素含有量を測定して炭素が検出された場合は、金属複合粒子担持体の高周波燃焼-赤外線吸収法(LECO)分析値から、担体のLECO分析値を差し引くことによって、金属複合粒子の炭素含有量を求めることができる。
 上述の各製造方法によって、コア部分とシェル部分の組成が互いに異なるコア-シェル構造を有する金属複合粒子を得ることができる。コア-シェル構造を有することはSTEM-EDSマッピング分析により確かめられる。例えば、以下の分析条件により分析することができる。
<装置名> 日本電子製 JEM-2100F型 電界放射型透過電子顕微鏡、又は日本電子製 JEM-ARM200F 原子分解能分析電子顕微鏡及び日本電子製 シリコンドリフト検出器
<測定条件> 加速電圧 120kV 
 各金属の存在割合は上記分析においてピーク強度から見積もることができる。STEM-EDSマッピングにより、金属複合粒子の中心部では第一金属の存在割合が高く、金属複合粒子の外殻部では第二金属の存在割合が高いとき、その金属複合粒子コア-シェル構造を有する。なお、STEMとは走査透過電子顕微鏡法、ESDとはエネルギー分散型蛍光X線分析法を示す。
 粒子径は、TEM又はSTEM等で測定することができる。粒子組成物に含まれる金属複合粒子の粒子径は、金属化合物及び保護剤の濃度、並びに混合時間等に応じて適宜調整される。例えば、金属複合粒子を触媒として用いる場合、触媒活性を向上させる観点から、粒子組成物に含まれる金属複合粒子の平均粒子径は0.5nm~10nmであることが好ましく、1nm~5nmであることがより好ましく、2.0nm~4nmがさらにより好ましく、2.5nm~3.5nmが特に好ましい。なお、TEMとは透過型電子顕微鏡を示し、上記STEMはTEMの一種である。
 TEMを用いて測定される粒子組成物に含まれる金属複合粒子の粒子径の粒径分布より算出される標準偏差は、1.5以下であることが好ましく、1.3以下であることがより好ましく、1.1以下であることがさらに好ましい。このように、粒子組成物は、金属複合粒子の粒子径のばらつきが十分に低減されている。
 TEMを用いて測定される粒子組成物に含まれる金属複合粒子の最大の粒子径は、1.0~10nmであることが好ましく、1.0~8.0nmであることがより好ましく、1.0~7.5nmであることがさらに好ましい。
 粒子径のばらつき小さくすることで、粒子組成物に含まれる金属複合粒子の単位重量あたりの表面積が大きくなる。このため、触媒としての活性が向上し、種々の触媒反応に用いることができる。また、再現性よく反応させることもできる。
 粒子組成物に含まれる金属複合粒子の平均粒子径、粒子径の標準偏差及び変動係数の算出方法は以下のとおりである。金属複合粒子を、走査型電子顕微鏡(TEM)を用いて1,000,000~1,500,000倍に拡大された画像の写真を撮影する。金属複合粒子の平面上への投影面積(すなわち写真における面積)と同一面積を有する真円の直径(円相当粒子径)を粒子の粒径とみなす。このようなTEM写真による粒径の測定を、任意に抽出した同じ種類の約90~270個の粒子について行い、これらの粒子の粒径の算術平均値を平均粒子径とする。また、この平均粒子径を用いて標準偏差が求められる。さらに、粒子径の標準偏差を粒子径の平均値(平均粒子径)で割ることによって変動係数が求められる。
 より正確な平均粒子径、標準偏差及び変動係数を算出する観点から、100個以上の粒子の粒子径の測定値を用いることが好ましい。なお、TEM写真の端部に一部が切れて表示されている粒子、他の粒子と重なりあっている粒子、及び粒界が明確に認識できない粒子は解析から除外する。なお、分散液中の金属複合粒子の平均粒子径の算出方法も同様である。
 この平均粒子径を算出するために円相当直径を求めた粒子径のうち最大値が、TEMで測定した粒子の最大の粒子径である。粒子組成物における金属複合粒子の粒子径のばらつきは小さい方が好ましく、単分散であってもよい。例えば、変動係数は0.5以下であってよく、好ましくは0.4以下であり、より好ましくは0.3以下である。
 粒子組成物に含まれる金属複合粒子及び金属複合粒子担持体中の金属量(例えば、金属の担持量)は、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-AES)によって測定することができる。また、金属複合粒子担持体中に存在する原子の種類や、分散状態は、透過型電子顕微鏡(TEM)、X線光電子分光分析装置(ESCA)、及びX線回折(XRD)などによって、確認することができる。
 TEM-EDSマッピングにより、1つの金属複合粒子中に存在する金属種を測定することができる。上記各製造方法によって、金属粒子の全てが複数種の金属から構成される粒子組成物を得ることができる。TEM測定において、金属種ごとにL核の電子がはじき飛ばされたときの特性X線を測定することで、各粒子中に存在する金属種を同定することができる。
 本開示では、金属複合粒子を構成する複数種の金属粒子同士の間に介在する保護剤を低減することによって、金属複合粒子同士が凝集することを抑制できる効果が期待される。一般的に、第1金属元素同士及び第2金属元素同士の結合は、それぞれ金属の原子価が0価の状態となって互いに凝集しやすい傾向にある。一方、第1金属元素と第2金属元素間の結合は、第1金属元素(又は第2金属元素)がδ、第2金属元素(又は第1金属元素)がδに帯電する。このため、第1金属元素と第2金属元素が結合して形成される粒子同士は、イオン反発によって凝集が抑制されると考えられる。本開示における金属複合粒子は、第1金属元素と第2金属元素とが結合して形成される割合が従来よりも高いと考えられる。この第1金属元素と第2金属元素の結合作用と、保護剤の低減作用によって、イオン反発の効果が大きくなり、凝集が抑制されるものと考えられる。
 本開示の金属複合粒子担持体は、酸化反応及び還元反応の触媒として適用することができる。
 各実施形態における金属複合粒子は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)から選ばれる2種の金属から構成されてもよい。このうち、銀及び金からから選ばれる1種の金属、並びに、銅、パラジウム及び白金から選ばれる1種の金属から構成されることが好ましく、金及びパラジウムから構成されることがさらに好ましい。
 銀及び金にはほとんど一酸化炭素が吸着しない。一方、銅、パラジウム及び白金では一酸化炭素分子が吸着しやすい。このため、金属複合粒子が銀及び金からから選ばれる1種の金属、並びに、銅、パラジウム及び白金から選ばれる1種の金属から構成される場合、一酸化炭素ガスの吸着量を測定することにより、金属複合粒子の表面に存在する金属の割合(以下、表面被覆率という)を見積もることができる。
 例えば、パラジウムと金からなる金属複合粒子の場合、以下の方法により表面被覆率(Pd被覆率)が求められる。TEMより求めた金属複合粒子の平均粒子径より、最外層原子数と内部原子数の比率が求められる(Chem. Mater., 1998, 10, 594)。また、ICPより求めたパラジウム及び金の含有量より、金属複合粒子1つ当たりのパラジウム及び金の原子数を見積もることができる。各金属種に対し吸着するCO分子数は一般的に知られている。CO分子は金属複合粒子の最外層原子と吸着するため、CO分子の吸着量に基づいて最外層にあるパラジウム原子数を見積もることができる。したがって、次式によりPd被覆率を計算することができる。
 Pd被覆率(%)=(CO分子の吸着量から求められるパラジウム原子数)/(金属複合粒子の最外層原子が全てパラジウム原子と仮定したときのCO吸着量の計算値)×100
 上式によるPd被覆率の計算は、具体的には実施例に記載のとおりである。
 パラジウムと金の例を挙げてPd被覆率を説明したが、別の金属αであっても同様にして金属被覆率を以下の式で求めることができる。
 金属αによる被覆率(%)=(CO分子の吸着量から求められる金属αの原子数)/(金属複合粒子の最外層原子が全て金属α原子と仮定したときのCO吸着量の計算値)×100
 COの吸着量は、日本ベル製の金属分散度測定装置(装置名:BEL-METAL)、又は、日本ベル製の金属分散度測定装置(装置名:BEL-CAT-B)を用い、パルスインジェクション化学吸着量測定法で測定することができる。CO吸着量の計算値を求めるためには、金属複合粒子の表面積(S)が必要となる。表面積は以下のとおり算出される。
 n個の金属α原子に1つのCO分子が吸着すると仮定すると金属複合粒子の表面積(S)は下記式(I)によって算出される。また、金属α原子が担体表面に球体として担持されると仮定すると、金属複合粒子における金属αの含有量から、分散度(D)及び粒子径(P)は以下のとおり算出される。
<表面積(S)[m/g]>
 表面積(S)=n×(CO吸着量/22.4×10)×N×A×10-18/金属αの含有量・・・(I)
 式(I)中、Nは、アボガドロ数=6×1023、Aは金属複合粒子の断面積[nm/個]を示す。
 表面被覆率は、30~100%であることが好ましく、40~95%であることがさらに好ましい。なお、バッチ法等で調製された金属複合粒子の金属被覆率は、100%を上回る場合がある。これは、粒子組成物中に含まれる、個々の金属複合粒子の形状、組成、又は粒子径等のばらつきが大きいことに起因する。
 本開示によれば、上記工程1、上記工程2及び上記工程3に所要する合計時間が0.001秒~6秒であり、上記工程1では金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が上記第1金属元素1molに対して1.5mol以下である、金属複合粒子の製造方法により、上記金属複合粒子及び当該金属複合粒子を含む粒子組成物を得ることができる。
 以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。
 次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下に限定されるものではない。
<実施例1>
(A液の調製)
 還元剤(第1還元剤)であるNaBH(和光純薬工業株式会社製)16.8mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(NaBH濃度:8.9mmol/L)。
(B液の調製)
 第一金属化合物であるHAuCl・3HO(Sigma-Aldrich製)24.6mgを秤量し、純水で25mLにメスアップした(Au濃度:2.5mmol/L)。
(C液の調製)
 第二金属化合物であるKPdCl(和光純薬工業株式会社製)41.6mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(Pd濃度:5.1mmol/L)。
(D液の調製)
 還元剤(第2還元剤)であるNaBH(和光純薬工業株式会社製)21.9mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(NaBH濃度:11.6mmol/L)。得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子担持体の合成)
 図4に示す装置を以下の要領で作製した。シリンジポンプとマイクロミキサーを、長さ50cm及び内径1mmのステンレス製マイクロチューブ13a,13b,14a,14bで連結した。マイクロミキサーはSWAGELOK社製のロー・デッド・ボリューム型ユニオン・ティ(内径:0.33mm)を用いた。
 第1マイクロミキサー10aと第2マイクロミキサー10bは、長さ6cm及び内径0.5mmのステンレス製マイクロチューブ11aで連結した。第2マイクロミキサー10bと第3マイクロミキサー10cは、長さ4cm及び内径0.5mmのステンレス製マイクロチューブ11bで連結した。第3マイクロミキサー10cから受け容器12までは、長さ5cm及び内径0.5mmのテフロン(登録商標)チューブ11cで連結した。受け容器12には、乳鉢ですり潰したγ-アルミナ(KHO-12(商品名)、住友化学株式会社製)3g及び純水7gを入れ、磁気撹拌子を用いて撹拌を継続して行った。
 シリンジポンプを用いて、A液を5mL/min、B液を5mL/min、C液を5mL/min、及びD液を5mL/minで送液した。まず、A液とB液を混合して反応させて第1反応液を得た。その後、第1反応液とC液を混合し、さらにD液を混合して反応させて第2反応液を得た。チューブの先端から排出される第2反応液を、磁気撹拌子を用いて撹拌を行っている受け容器12に捕集して、γ-アルミナと第2反応液を混合した。
 第1マイクロミキサー10aの液出口3から第2マイクロミキサー10bの液入口4までの滞留時間Tは0.07秒であった。第2マイクロミキサー10bの液出口6から第3マイクロミキサー10cの液入口7までの滞留時間Tは0.03秒であった。また、第3マイクロミキサー10cの液出口9から先端15までの滞留時間Tは0.03秒であった。
 工程1~工程4までの時間T(第1マイクロミキサー10aにおいてA液とB液の混合を開始してから、第2反応液が受け容器12に流入するまでの時間)に所要した時間は0.13秒であった。
 受け容器12を2時間撹拌して金属複合粒子の分散液(粒子組成物)を得た。この分散液に含まれる固体をろ取し、大気中、100℃で3時間乾燥して、担体(γ-アルミナ)にコアシェル構造を有する金属複合粒子が担持された担持体(Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ)を合成した。ここで、本開示において「Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ」とは、コアがAuであり、シェルがPdである粒子が、γ‐アルミナで構成される担体に担持されていることを意味する。TEM写真から測定した平均粒子径、標準偏差及び変動係数を表1に示す。また、担持体のICP分析を行って、担持体に含まれるPd濃度及びAu濃度を求めた。この結果も併せて表1に示す。
 図5のA~Dは、実施例1で得られた担持体における金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図5の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。L像とは原子中のL核の電子がはじき飛ばされたときの特性X線により検出された像をいう。測定した視野において確認された全ての粒子がPdとAuの両方を含んでいた。Pdのみを含む粒子及びAuのみを含む粒子はなかった。粒子組成物において金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は100%であった。
 図6は、実施例1の金属複合粒子の粒径分布である。この粒径分布は、TEM写真から求めた円相当直径の度数分布である。このとおり、粒径のばらつきが小さい金属複合粒子を含む粒子組成物が得られることが確認された。
<比較例1>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:9.0mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.4mmol/L)。
(C液の調製)
 実施例1と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:5.0mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:11.4mmol/L)。
(バッチプロセスによる金属複合粒子担持体の合成)
 ガラス製容器に、乳鉢ですり潰したγ-アルミナ(KHO-12(商品名)、住友化学株式会社製)2g及び純水4.6gを入れ、磁気撹拌子を用いて撹拌を行った。撹拌下、B液を6.9g及びA液を6.7g入れ、4時間撹拌した。その後、さらにC液を6.7g及びD液を6.8g入れ、1時間撹拌して、金属複合粒子を含む分散液(粒子組成物)を得た。
 ろ過により固形分を回収し、100℃で5時間乾燥を行い、担体に金属複合粒子が担持された2gの担持体(Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ)を得た。TEM写真から測定した平均粒子径、標準偏差及び変動係数を表1に示す。また、担持体のICP分析を行って、担持体に含まれるPd濃度及びAu濃度を求めた。この結果も併せて表1に示す。
 図7のA~Dは、比較例1で得られた担持体における金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図7の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像であり、写真Dは写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。
 図7の丸で囲んだ粒子は、Auを含まずPdのみを含む粒子である。測定した視野において、殆どの粒子は、Pd及びAuの両方を含有していた。一方、一部の粒子は、Pdのみを含有していた。測定した視野においてPdのみを含有する粒子は10個に1個の頻度で存在しており、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は90%であった。
 図8は、比較例1の金属複合粒子の粒径分布である。この粒径分布は、TEM写真から求めた円相当直径の度数分布である。このとおり、実施例1よりも粒径のばらつきが大きかった。
<比較例2>
 比較例1と同じA液、B液、C液及びD液を調製した。
(バッチプロセスによる金属複合粒子の担持体の合成)
 ガラス製容器に、乳鉢ですり潰したγ-アルミナ(KHO-12(商品名)、住友化学株式会社製)3g及び純水7gを入れ、磁気撹拌子を用いて撹拌を行った。撹拌下、B液を10g及びA液を10g入れ、30分間撹拌した。
 ろ過により固形分を回収し、100℃で2時間乾燥を行い、担体にAu粒子が担持された2.9gの担持体(Au/γ-アルミナ)を得た。
 ガラス製容器に、上記で得たAu/γ-アルミナを3g及び純水4.6gを入れ、磁気撹拌子を用いて撹拌を行った。撹拌下、C液を6.7g、D液を6.7g入れ、1.5時間撹拌して金属複合粒子を含む分散液(粒子組成物)を得た。ろ過により固形分を回収し、100℃で5時間乾燥を行い、担体に金属複合粒子が担持された2gの金属複合粒子担持体(Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ)を得た。TEM写真から測定した平均粒子径、標準偏差及び変動係数を表1に示す。また、担持体のICP分析を行って、担持体に含まれるPd濃度及びAu濃度を求めた。この結果も併せて表1に示す。
 図9のA~Dは、比較例2で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図9の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像であり、写真Dはパラジウム及び金のL像である。
 図9の丸で囲んだ粒子は、Auを含まずPdのみを含む粒子である。測定した視野において、殆どの粒子はPd及びAuの両方を含んでいた。一方一部の粒子は、Pdのみを含有していた。測定した視野においてPdのみを含有する粒子は20個に1個を超える頻度で存在していた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 PdとAuのモル比は、ICP分析によって求めたPd濃度及びAu濃度に基づく計算値である。以下の実施例及び比較例も同様である。
 以上から、マイクロリアクターを用いた実施例1の金属複合粒子の方が、粒子径の標準偏差及び変動係数が小かった。このことから、実施例1の方が金属複合粒子の粒子径のばらつきが小さいことが分かった。さらに、マイクロリアクターを用いると、確認された全ての金属粒子にPd及びAuの両方が含まれていることが確認された。すなわち、単独金属で構成される金属粒子の生成を抑制し、金属原子の利用効率を高めることができた。したがって、バッチプロセスに代えてマイクロリアクターを用いると、保護剤を用いなくとも、粒子径のばらつきが小さい金属複合粒子を有する担持体を製造する方法を提供することができる。また、金属複合粒子の凝集を防ぐこともできる。
<参考例1>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:8.8mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1のC液と同様にしてB液を調製した(Pd濃度:5.0mmol/L)。
(C液の調製)
 保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量:10,000)50.1mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(0.1wt%)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 図10に示す装置を以下の要領で作製した。シリンジポンプと第1マイクロミキサー10a及び第2マイクロミキサー10bを長さ50cm及び内径1mmのステンレス製マイクロチューブ13a,13b,14aで連結した。第1マイクロミキサー10a及び第2マイクロミキサー10bはSWAGELOK社製のロー・デッド・ボリューム型ユニオン・ティ(内径:0.33mm)を用いた。
 第1マイクロミキサー10aと第2マイクロミキサー10bは、長さ3.8cm及び内径0.25mmのステンレス製マイクロチューブ11aで連結した。第2マイクロミキサー10bから受け容器12までは、長さ20cm及び内径1mmのテフロン(登録商標)チューブ11cで連結した。また、水浴を用いて第1マイクロミキサー10a~第2マイクロミキサー10bの部分の温度を25℃に保った。
 シリンジポンプを用いてA液を5mL/min、B液を5mL/min、及びC液を10mL/minで送液した。まず、A液とB液を混合して反応させた。その後、得られた第1反応液とC液と混合させ第2反応液を得た。テフロン(登録商標)チューブ11cの先端15から排出される第2反応液を受け容器12に捕集した。このようにして、Pdナノ粒子の分散液を合成した。この時の第1マイクロミキサー10aの液出口3から第2マイクロミキサー10bの液入口4までの滞留時間は0.01秒であった。得られた分散液のTEM写真から測定した平均粒子径及び標準偏差を表2に示す。図11の写真Aは、得られた分散液のTEM写真である。
 参考例1及び後述する参考例2~4では、保護剤であるポリビニルアルコールを含むC液と混合した時点で金属複合粒子の凝集が抑制される。このため、A液及びB液を混合しているステンレス製マイクロチューブ11aにおける滞留時間が金属複合粒子の粒子径及びそのばらつきに与える影響を確認することができる。さらに凝集の有無を比較することができる。
<参考例2~4>
 第1マイクロミキサー10aと第2マイクロミキサー10bを連結するステンレス製マイクロチューブ11aの長さ及び内径を表2に記載のサイズに変えることによって滞留時間を変更した点以外は、参考例1と同様にしてPdナノ粒子の分散液の調製を行った。第1マイクロミキサー10aの液出口3から第2マイクロミキサー10bの液入口4までの滞留時間と、得られた分散液のTEM写真から測定したPdナノ粒子の平均粒子径及び標準偏差を表2に示す。なお、表3において、「-」は測定が不可能であったことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 図11の写真Bは、参考例2で得られた分散液のTEM写真である。図11の写真Cは、参考例3で得られた分散液のTEM写真である。図11の写真Dは、参考例4で得られた分散液のTEM写真である。参考例4においては、粒子が凝集したため、粒子径及びその標準偏差を求めることができなかった。
 参考例1~4の結果より、保護剤が存在しない条件で、Pd化合物と還元剤を混合することによって生成するPdナノ粒子は、滞留時間が少なくとも0.7秒までであれば凝集しないことが確認された。
<参考例5>
(A液の調製)
 還元剤であるNaBH(和光純薬工業株式会社製)30.2mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(NaBH濃度:16mmol/L)。
(B液の調製)
 金属化合物であるK[PtCl](和光純薬工業株式会社製)237.9mgを秤量し、純水で100mLにメスアップした(Pt濃度:4.9mmol/L)。
(C液の調製)
 保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量:10,000)100.9mgを秤量し、純水で100mLにメスアップした(0.1wt%)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属ナノ粒子の合成)
 参考例1と同じ装置を準備した。シリンジポンプを用いて、A液を5mL/min、B液を5mL/min、及びC液を10mL/minで送液して、参考例1と同様にしてPtナノ粒子の分散液を合成した。マイクロミキサー10aの液出口3から第2マイクロミキサー10bの液入口4までの滞留時間は0.01秒であった。得られた分散液のTEM写真から測定した平均粒子径及び標準偏差を表3に示す。図12の写真Aは、得られた分散液のTEM写真である。
<参考例6~8>
 第1マイクロミキサー10aと第2マイクロミキサー10bを連結するステンレス製マイクロチューブ11aの長さ及び内径を表3に記載のサイズに変えることによって、滞留時間を変更した点以外は、参考例5と同様にしてPdナノ粒子の分散液の調製を行った。第1マイクロミキサー10aの液出口3から第2マイクロミキサー10bの液入口4までの滞留時間と、得られた分散液のTEM写真から測定したPdナノ粒子の平均粒子径を表3に示す。なお、表3において、「-」は測定が不可能であったことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 図12の写真Bは、参考例6で得られた分散液のTEM写真である。図12の写真Cは、参考例7で得られた分散液のTEM写真である。図12の写真Dは、参考例8で得られた分散液のTEM写真である。参考例8においては、粒子が凝集したため、粒子径及びその標準偏差を求めることができなかった。
 参考例5~8の結果より、保護剤が存在しない条件で還元剤と混合することによって生成するPtナノ粒子は、滞留時間が少なくとも0.7秒までであれば凝集しないことが示された。すなわち、Pt化合物は、Pd化合物と同様の傾向であることが確認された。
<実施例2>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:9.1mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.3mmol/L)。
(C液の調製)
 第二金属化合物であるKPdCl(和光純薬工業株式会社製)81.4mg及び保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量:10,000)100.7mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(Pd濃度:5.0mmol/L)。ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量は45.7mmol/Lであった。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:10mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製シリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 図4に示すような装置を以下の要領で作製した。各シリンジポンプ、第1マイクロミキサー10a、第2マイクロミキサー10b及び第3マイクロミキサー10cを、長さ50cm及び内径1mmのステンレス製マイクロチューブ13a,13b,14a,14bで連結した。マイクロミキサーはSWAGELOK社製のロー・デッド・ボリューム型ユニオン・ティ(内径:0.33mm)を用いた。
 第1マイクロミキサー10aと第2マイクロミキサー10bは、長さ60cm及び内径0.5mmのステンレス製マイクロチューブ11aで連結した。第2マイクロミキサー10bと第3マイクロミキサー10cは、長さ40cm及び内径0.5mmのステンレス製マイクロチューブ11bで連結した。第3マイクロミキサー10cから受け容器12までは長さ20cm及び内径1mmのテフロン(登録商標)チューブ11cで連結した。また、水浴を用いて第1マイクロミキサー10a~第3マイクロミキサー10cの部分の温度を25℃に保った。
 シリンジポンプを用いて、A液を5mL/min、B液を5mL/min、C液を5mL/min、及びD液を5mL/minで送液した。まず、A液とB液を混合して反応させて第1反応液を得た。その後、第1反応液とC液と混合し、さらにD液を混合して反応させて第2反応液を得た。テフロン(登録商標)チューブ11cの先端15から排出される第2反応液を捕集した。このようにして、コアシェル構造(Au-コア/Pd-シェル)を有する金属複合粒子の分散液を合成した。
 この時の第1マイクロミキサー10aの液出口3から第2マイクロミキサー10bの液入口4までの滞留時間Tは0.07秒であった。また、第2マイクロミキサー10bの液出口6から第3マイクロミキサー10cの液入口7までの滞留時間Tは0.03秒であった。得られた第2反応液を分画分子量3,000の限外ろ過フィルターを用いて洗浄、濃縮して金属複合粒子の濃縮液(粒子組成物)を得た。濃縮液のTEM写真から測定した平均粒子径、標準偏差及び変動係数を表4に示す。また、濃縮液に含まれるPd濃度及びAu濃度をICP分析によって測定した。その結果も併せて表4に示す。
 工程1~工程3までの時間T(第1マイクロミキサー10aにおいてA液とB液の混合を開始してから、液出口9から第2反応液が流出するまでの時間)は0.10秒であった。
 図13及び図14のA~Dは、実施例2で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図14の写真は、図13よりも倍率を大きくして拡大した画像の写真である。図13及び図14の写真AはTEM画像であり、図13及び図14の写真BはパラジウムのL像であり、図13及び図14の写真Cは金のL像である。図13及び図14の写真Dは、それぞれの写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。
 図14のチャートEは、図14の写真Aに示される金属複合粒子を横断するようにして行った特性X線強度のライン分析結果である。チャートEに示されるように、金属複合粒子のシェル部ではAu強度よりもPdの強度の方が大きくなっている。一方、金属複合粒子のコア部では、シェル部に比べてAuの強度が大きくなっていた。その他の金属複合粒子についても同じ強度分析を行ったところ、多くの金属複合粒子で同様の傾向がみられた。このことから、多くの金属複合粒子が、シェル側はAuよりもPdの濃度が高く、Auの濃度は、シェル側よりもコア側の方が高くなっているコアシェル構造を有することが確認された。
<実施例3>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:5.5mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:0.52mmol/L)。
(C液の調製)
 実施例2と同様にしてC液を調製した(KPdCl:1.0mmol/L,ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量:45.6mmol/L)
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:7.5mmol/L)。得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、コアシェル構造(Au-コア/Pd-シェル)を有する金属複合粒子の濃縮液(粒子組成物)を合成した。実施例2と同様にしてTEM写真から求めた平均粒子径、ICP分析によって求めたPd濃度及びAu濃度を表4に示す。図15のA~Dは、実施例3で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。
 図15の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。これらの写真から、合成した金属複合粒子は、Pdがシェル、Auがコアのコアシェル構造を有することが確認された。
 図15のチャートEは、図15の写真Aに示される金属複合粒子を横断するようにして行った特性X線強度のライン分析結果である。チャートEに示されるように、Pdの強度は、コア部よりもシェル部の方が大きい傾向にあった。一方、Au強度は、シェル部よりもコア部の方が大きい傾向にあった。このことから、多くの金属複合粒子が、コアシェル構造を有することが確認された。
<実施例4>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:9.5mmol/L)。
(B液の調製)
 第一金属化合物であるKPdCl(和光純薬工業株式会社製)80.8mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(Pd濃度:5.0mmol/L)。
(C液の調製)
 第二金属化合物であるHAuCl・3HO(Sigma-Aldrich製)25.5mg及び保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量10,000)50.7mgを秤量し、純水で100mLにメスアップした(Au濃度:2.6mmol/L)。ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量は11.5mmol/Lであった。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:9.5mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、コアシェル構造(Pd-コア/Au-シェル)を有する金属複合粒子の濃縮液(粒子組成物)を合成した。実施例2と同様にしてTEM写真から求めた平均粒子径、ICP分析によって求めたPd濃度及びAu濃度を表4に示す。図16のA~Dは、実施例4で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。
 図16の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。これらの写真から、合成した金属複合粒子は、Auがシェル、Pdがコアのコアシェル構造が確認された。
<実施例5>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:11mmol/L)。
(B液の調製)
 第一金属化合物であるCuSO・5HO(和光純薬工業株式会社製)62.6mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(Cu濃度:5.0mmol/L)。
(C液の調製)
 実施例4と同様にしてC液を調製した(Au濃度:5.1mmol/L、ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量:45.1mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:16mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、コアシェル構造(Cu-コア/Au-シェル)を有する金属複合粒子の濃縮液(粒子組成物)を合成した。実施例2と同様にしてTEM写真から求めた平均粒子径を表4に示す。
<比較例3>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:7.3mmol/L)。
(B液の調製)
 第一金属化合物であるHAuCl・3HO(Sigma-Aldrich製)48.8mgおよび保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量10,000)100.3mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(Au濃度:2.5mmol/L)。
(C液の調製)
 第二金属化合物であるKPdCl(和光純薬工業株式会社製)81.9mg及び保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量10,000)99.6mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(Pd濃度:5.0mmol/L)。ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量は45.2mmol/Lであった。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:8.0mmol/L)。
(バッチプロセスによる金属複合粒子の分散液の合成)
 ガラス製容器に、B液を20g入れた。B液を撹拌しながらA液を20g入れ、15分間撹拌した。その後、C液を20g及びD液を20g入れ、1時間撹拌した。得られた溶液を分画分子量3,000の限外ろ過フィルターを用いて洗浄して濃縮し、金属複合粒子を含む濃縮液(粒子組成物)を得た。得られた金属複合粒子のTEM観察を行い、撮影したTEM写真から測定した平均粒子径、標準偏差及び変動係数を求めた。その結果を表4に示す。また、濃縮液に含まれるPd濃度及びAu濃度をICP分析によって測定した。その結果も併せて表4に示す。
 図17及び図18のA~Dは、比較例3で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図18のA~Dは、図17のA~Dよりも高倍率で撮影したものである。図17及び図18の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。図17の写真B,C,Dにおいて白丸で囲んだ粒子は、Auを含まずPdのみを含む粒子である。一部の金属ナノ粒子は、Pd及びAuの両方を含有していたが、他の一部の粒子はPdのみを含有していた。粒子組成物において、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は77%であった。
<比較例4>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:7.4mmol/L)。
(B液の調製)
 比較例3と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.5mmol/L、ポリビニルアルコールの使用量:100.5mg)。
(C液の調製)
 比較例3と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:2.5mmol/L、ポリビニルアルコールの使用量:100.1mg)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:4.3mmol/L)。
(バッチプロセスによる金属複合粒子の分散液の合成)
 上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、比較例3と同様にして、金属複合粒子の濃縮液を得た。比較例3と同様にしてTEM写真から求めた平均粒子径、ICP分析によって求めたPd濃度及びAu濃度を表4に示す。図19のA~Dは、比較例4で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。
 図19の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。図19の写真B,C,Dにおいて白丸で囲んだ粒子は、Auを含まずPdのみを含んでいた。一部の金属ナノ粒子は、Pd及びAuの両方を含有していたが、他の一部の金属ナノ粒子はPdのみを含有していた。
<比較例5>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:7.3mmol/L)。
(B液の調製)
 比較例3と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.5mmol/L、ポリビニルアルコールの使用量:100.3mg)。
(C液の調製)
 比較例3と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:5.0mmol/L、ポリビニルアルコールの使用量:99.6mg)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:8.0mmol/L)。
(バッチプロセスによる金属複合粒子分散液の合成)
 ガラス製容器に、C液を20g入れた。C液を撹拌しながら、D液を20g加え、15分間撹拌した。その後、B液を20g及びA液を20g加えて、1時間撹拌した。得られた溶液を分画分子量3,000の限外ろ過フィルターを用いて洗浄して濃縮し金属複合粒子を含む濃縮液(粒子組成物)を得た。得られた金属複合粒子のTEM観察を行い、撮影したTEM写真から測定した平均粒子径、標準偏差及び変動係数を求めた。その結果を表4に示す。また、濃縮液に含まれるPd濃度及びAu濃度をICP分析によって測定した。その結果も併せて表4に示す。
 図20のA~Dは、比較例5で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図20の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。図20の写真Cにおいて白丸で囲んだ粒子は、Pdを含まずAuのみを含んでいた。一部の金属ナノ粒子は、Pd及びAuの両方を含有していたが、他の一部の金属ナノ粒子はAuのみを含有していた。
<比較例6>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:7.4mmol/L)。
(B液の調製)
 比較例3と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.5mmol/L、ポリビニルアルコールの使用量:100.5mg)。
(C液の調製)
 比較例3と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:2.5mmol/L、ポリビニルアルコールの使用量:100.1mg)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:4.3mmol/L)。
(バッチプロセスによる金属複合粒子の分散液の合成)
 上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、比較例5と同様にして、金属複合粒子を含む濃縮液を合成した。比較例5と同様にしてTEM写真から求めた平均粒子径、ICP分析によって求めたPd濃度及びAu濃度を表4に示す。
 図21のA~Dは、比較例6で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図21の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。図21の写真Cにおいて白丸で囲んだ粒子は、Pdを含まずAuのみを含んでいた。一部の金属ナノ粒子は、Pd及びAuの両方を含有していたが、他の一部の金属ナノ粒子はAuのみを含有していた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 マイクロリアクターを用いた実施例2~実施例5では、コア-シェル構造を有する金属複合粒子及びこれを含有する粒子組成物を製造することができた。さらに、マイクロリアクターを用いると、単独金属元素から構成される金属ナノ粒子の生成を抑制し、金属原子の利用効率を高めることができた。また、金属複合粒子の凝集を防ぐことができた。
<実施例6>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:8.1mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.6mmol/L)。
(C液の調製)
 比較例3と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:1.0mmol/L、ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量:11.4mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:2.2mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 実施例2で用いたA液~D液に変えて、上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、コアシェル構造(Au-コア/Pd-シェル)を有する金属複合粒子の濃縮液(粒子組成物)を合成した。実施例2と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、粒径分布、濃縮液におけるPd濃度及びAu濃度を求めた。結果は表5、図22及び図23に示すとおりであった。
 図22の写真A~Dは、実施例6で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図22の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。図22の写真A~Dに示すとおり、全ての金属粒子がAuとPdを含有していた。よって、粒子組成物において、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は100%であった。すなわち、実施例6では、金属粒子の全てが、AuとPdが複合化した金属複合粒子である粒子組成物が得られた。図23は、実施例6の金属複合粒子の粒径分布である。このとおり、粒径のばらつきが小さい金属複合粒子を含む粒子組成物が得られることが確認された。
<実施例7>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:9.5mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.5mmol/L)。
(C液の調製)
 実施例2と同様にしてC液を調製した(KPdCl:2.5mmol/L、ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量:22.7mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:5.1mmol/L)。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 実施例2で用いたA液~D液に変えて、上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例2と同様にしてコアシェル構造(Au-コア/Pd-シェル)を有する金属複合粒子の濃縮液(粒子組成物)を合成した。実施例2と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、粒度分布、濃縮液におけるPd濃度及びAu濃度を求めた。結果は表5、図24及び図25に示すとおりであった。
 図24の写真A~Dは、実施例7で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図24の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。図24の写真A~Dに示すとおり、全ての金属ナノ粒子がAuとPdを含有していた。よって、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は100%であった。すなわち、実施例7では、粒子組成物に含まれる金属粒子の全てがAuとPdが複合化した金属複合化粒子であった。図25は、実施例7の金属複合粒子の粒径分布である。このとおり、粒径のばらつきが小さい金属複合粒子を含む粒子組成物が得られることが確認された。
<実施例8>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:16.2mmol/L)。
(B液の調製)
 第一金属化合物であるHAuCl・3HO(Sigma-Aldrich製)49.2mg、第二金属化合物であるKPdCl(和光純薬工業株式会社製)81.6mg、及び保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量10,000)102.7mgを秤量し、純水で50mLにメスアップした(Au濃度:2.5mmol/L、Pd濃度:5.0mmol/L)。ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量は46.6mmol/Lであった。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 図26に示す装置を以下の要領で作製した。シリンジポンプとマイクロミキサーを長さ50cm及び内径1mmのステンレス製マイクロチューブ13a,13bで連結した。マイクロミキサーはSWAGELOK社製のロー・デッド・ボリューム型ユニオン・ティ(内径:0.33mm)を用いた。
 マイクロミキサー10aから受け容器12までは長さ20cm及び内径1mmのテフロン(登録商標)チューブ11cで連結した。また、水浴を用いてマイクロミキサー10aの部分の温度を25℃に保った。
 シリンジポンプを用いてA液を5mL/min、及びB液を5mL/minで送液して、A液とB液を混合して反応させて反応液を得た。テフロン(登録商標)チューブ11cの先端15より反応液を捕集して、金属ナノ粒子の分散液を合成した。A液とB液を液入口1,2より供給開始してから、テフロンチューブ11cの先端15から分散液が流出するまでの滞留時間は、0.94秒であった。得られた溶液を分画分子量3,000の限外ろ過フィルターを用いて洗浄して濃縮し濃縮液(粒子組成物)を得た。実施例2と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、粒径分布、濃縮液におけるPd濃度及びAu濃度を求めた。結果は表5、図27及び図28に示すとおりであった。また、実施例2と同様にしてX線による線分析を行った。
 図27の写真A~Dは、実施例8で得られた金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。図27の写真AはTEM画像であり、写真BはパラジウムのL像であり、写真Cは金のL像である。写真Dは、写真Bと写真Cを合成したものであり、パラジウム及び金のL像が示されている。図27の写真A~Dに示すとおり、全ての金属粒子がAuとPdを含有していた。よって、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は100%であった。すなわち、実施例8では、金属粒子として、AuとPdが複合化した金属複合粒子のみを含む粒子組成物が得られた。図28は、実施例8の金属複合粒子の粒径分布である。このとおり、粒径のばらつきが小さい金属複合粒子を含む粒子組成物が得られることが確認された。
 図29は、図27に示される金属複合粒子の一つを拡大して撮影したTEM写真である。図30のグラフは、図29の写真に示される金属複合粒子を横断するようにして行った特性X線のライン分析結果である。このグラフに示されるように、金属複合粒子におけるAuとPdはランダムに存在していた。すなわち、本実施例では、PdとAuのランダムアロイ構造が確認された。
<実施例9>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:8.7mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.5mmol/L)。
(C液の調製)
 実施例1と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:1.3mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:3.1mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子担持体の合成)
 実施例1で用いたA液~D液に変えて、上記で調製したA液~D液を用いたこと、及び、マイクロミキサーとしてEYELA社製の三方ジョイント(内径0.5mm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、粒子組成物を得た。工程1~工程4までの時間Tは、0.13秒であり、実施例1と同一であった。
 受け容器12を2時間撹拌後、固体をろ取し、大気中、ろ取した固体を100℃で7時間乾燥させ、コアシェル構造(Au-コア/Pd-シェル)を有する金属複合粒子が担持された担持体(Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ)を合成した。実施例1と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、金属複合粒子が担持された担持体におけるPd濃度及びAu濃度を求めた。結果は表5、図31及び図32に示すとおりであった。
 図31の写真A~Dは、実施例9で得られた担持体に担持された金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。確認された全ての金属粒子はからPdとAuの両方を含んでいた。よって、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は100%であった。すなわち、実施例9では、金属粒子としてAuとPdが複合化した金属複合粒子のみを含む粒子組成物が得られた。図32は、実施例9の金属複合粒子の粒径分布である。このとおり、粒径のばらつきが小さい金属複合粒子を含む粒子組成物が得られることが確認された。
<実施例10>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:8.3mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.6mmol/L)。
(C液の調製)
 実施例1と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:2.6mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:5.1mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子担持体の合成)
 上記で調製したA液~D液に変えたこと以外は、実施例9と同様にして、金属複合粒子が担持された担持体(Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ)を合成した。実施例1と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、粒径分布、金属複合粒子が担持された担持体におけるPd濃度及びAu濃度を求めた。結果は表5、図33及び図34に示すとおりであった。
 図33のA~Dは、実施例10で得られた担持体に担持された金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。確認された全ての金属粒子はからPdとAuの両方を含んでいた。よって、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は100%であった。
 図34は、実施例10の金属複合粒子の粒径分布である。このとおり、粒径のばらつきが小さい金属複合粒子を含む粒子組成物が得られることが確認された。
<実施例11>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:7.7mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.6mmol/L)。
(C液の調製)
 比較例3と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:5.0mmol/L、ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量:47.9mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:9.4mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、コアシェル構造(Au-コア/Pd-シェル)を有する金属複合粒子の濃縮液を得た。乳鉢ですり潰したγ-アルミナ(KHO-12(商品名)、住友化学株式会社製)1.5g及び純水10gに濃縮液(3.9g)を入れて、磁気撹拌子を用いて1時間撹拌した。その後、固体をろ取し、大気中、100℃で3時間乾燥して、担持体(Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ)を得た。実施例2と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、金属複合粒子が担持された担持体におけるPd濃度及びAu濃度を求めた。結果は表5に示すとおりであった。
<実施例12>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:8.0mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.6mmol/L)。
(C液の調製)
 実施例2と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:5.0mmol/L、ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量:45.8mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:9.8mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子担持体の合成)
上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例9と同様にして、金属複合粒子が担持された担持体(Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ)を合成した。実施例2と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、粒径分布、金属複合粒子が担持された担持体におけるPd濃度及びAu濃度を求めた。結果は表6、図35及び図36に示すとおりであった。
 図35のA~Dは、実施例12で得られた担持体に担持された金属複合粒子のTEM-EDSマッピング分析結果である。確認された全ての金属粒子はからPdとAuの両方を含んでいた。よって、粒子組成物において金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は100%であった。
 図36は、実施例12の金属複合粒子の粒径分布である。このとおり、粒径のばらつきが小さい金属複合粒子を含む粒子組成物が得られることが確認された。
<実施例13>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:8.0mmol/L)。
(B液の調製)
 第一の金属前駆体であるHAuCl・3HO(Sigma-Aldrich製)25.1mg、及び保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量10,000)3.1mgを秤量し、純水で25mLにメスアップした(Au濃度:2.5mmol/L)。ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量は2.8mmol/Lであった。
(C液の調製)
 比較例3と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:5.0mmol/L、ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量:45.9mmol/L)。
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:8.0mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子の合成)
 上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、コアシェル構造(Au-コア/Pd-シェル)を有する金属複合粒子の濃縮液を合成した。実施例2と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、粒径分布、濃縮液におけるPd粒径分布濃度及びAu濃度を求めた。結果は表5及び図37に示すとおりであった。図37は、実施例13で得られた金属複合粒子の粒径分布を示す図である。また、TEM測定の結果、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合は100%であった。
 実施例13では、工程1で、金1molに対し、ポリビニルアルコールをモノマー(ビニルアルコール)換算で1.1mol使用し、工程2ではパラジウム1molに対し、ポリビニルアルコールをモノマー(ビニルアルコール)換算で9mol使用した。工程1において、金属複合粒子の凝集を防ぐ機能を有する保護剤を使用したが、TEMで測定される金属複合粒子の最大の粒子径が1.0~7.5nmであり、金属を含有する金属粒子全体に対する金属複合粒子の個数割合が95%以上である、粒子組成物を得ることができた。
<比較例7>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:8.1mmol/L)。
(B液の調製)
 第一金属化合物であるHAuCl・3HO(Sigma-Aldrich製)25.1mg及び保護剤であるポリビニルアルコール(Aldrich製、重量平均分子量:10,000)24.9mgを秤量し、純水で25mLにメスアップした(Au濃度:2.5mmol/L)。ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量は22.6mmol/Lであった。
(C液の調製)
 比較例3と同様にしてC液を調製した(Pd濃度:5.0mmol/L、ポリビニルアルコールのモノマー(ビニルアルコール)換算の量:47.7mmol/L)
(D液の調製)
 実施例1と同様にしてD液を調製した(NaBH濃度:9.2mmol/L)。
 得られた各溶液をそれぞれシリンジに約20mL充填し、HARVARD社製のシリンジポンプにセットした。
(マイクロフロープロセスを用いた金属複合粒子担持体の合成)
 上記で調製したA液~D液を用いたこと以外は、実施例9と同様にして、金属複合粒子が担持された担持体を合成した。実施例2と同様にして金属複合粒子の平均粒子径、標準偏差、変動係数、濃縮液におけるPd濃度及びAu濃度を求めた。結果は表5に示すとおりであった。
<比較例8>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:13.0mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1のC液と同様にして、第一金属化合物であるKPdClの溶液を調製した。これを比較例8のB液とした(Pd濃度:5.0mmol/L)。
(マイクロフロープロセスを用いた金属粒子担持体の合成)
 図26に示すような装置を以下の要領で作製した。シリンジポンプとマイクロミキサーを長さ50cm及び内径1mmのステンレス製マイクロチューブで連結した。マイクロミキサーはSWAGELOK社製のロー・デッド・ボリューム型ユニオン・ティ(内径:0.33mm)を用いた。
 マイクロミキサー10aから受け容器12までは、長さ5cm及び内径0.5mmのテフロン(登録商標)チューブで連結した。受け容器12には、乳鉢ですり潰したγ-アルミナ(KHO-12(商品名)、住友化学株式会社製)3g及び純水7gをいれ、磁気撹拌子を用いて撹拌を継続して行った。
 シリンジポンプを用いて、A液を20mL/min及びB液を20mL/minで送液し、A液とB液を混合して反応させて反応液を得た。チューブの先端から排出される反応液を、磁気撹拌子を用いて撹拌を行っている受け容器12に捕集して、γ-アルミナと反応液を混合した。マイクロミキサー10aの液出口3の先端15までの滞留時間は0.03秒であった。
 受け容器12を1時間撹拌後、固体をろ取し、大気中、105℃で6.5時間乾燥して、担体(γ-アルミナ)にPd粒子が担持された担持体(Pd/γ-アルミナ)を合成した。実施例1と同様にしてPd粒子の平均粒子径、標準偏差及び変動係数を求めた。結果は表5に示すとおりであった。
<比較例9>
(A液の調製)
 実施例1と同様にしてA液を調製した(NaBH濃度:9.0mmol/L)。
(B液の調製)
 実施例1と同様にしてB液を調製した(Au濃度:2.4mmol/L)。
(バッチプロセスによる金属粒子の担持体の合成)
 ガラス製容器に、乳鉢ですり潰したγ-アルミナ(KHO-12(商品名)、住友化学株式会社製)3g及び純水7gを入れ、磁気撹拌子を用いて撹拌を行った。撹拌下、B液を10g及びA液を10g入れ、30分間撹拌した。ろ過により固形分を回収し、100℃で2時間乾燥を行い、担体にAu粒子が担持された2.9gの担持体(Au/γ-アルミナ)を得た。実施例1と同様にしてAu粒子の平均粒子径、標準偏差及び変動係数を求めた。結果は表5に示すとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 マイクロリアクターを用いた実施例6~実施例13では、平均粒子径が小さく且つ粒子径のばらつきが小さい金属複合粒子を製造することができた。
 幾つかの実施例及び比較例において、炭素含有量、一酸化炭素の吸着量(CO吸着量)、PdAu担持量、Pdによる表面被覆率(Pd被覆率)の測定又は計算を行った。結果は表6に示すとおりであった。なお、実施例6~8については、金属複合粒子を以下の手順で担体に担持させた担持体(Au-コア/Pd-シェル/γ-アルミナ)として、CO吸着量及びPdAu担持量を測定した。すなわち、γ-アルミナ(KHO-12(商品名)、住友化学株式会社製)1.0gを、金属複合粒子を含む分散液の濃縮液(0.5g)に入れ、1時間浸漬した。その後、固体をろ取して得られた固体を、大気中、100℃で一晩乾燥して、担持体を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6の炭素の含有量は、高周波燃焼-赤外線吸収法により分析した。金属複合担持体を得た各実施例及び各比較例において担体として用いたγ-アルミナの炭素含有量を高周波燃焼-赤外線吸収法によって分析したところ0.13重量%であった。この炭素分はγ-アルミナ製造過程での混入又は空気中の二酸化炭素の吸着によるものと考えられる。表6には、担持体の分析値からγ-アルミナの炭素含有量(0.13重量%)を差し引いて求めた金属複合粒子の炭素含有量を示した。
 表6のPdAu担持量は、担持体1gに担持されているPdとAuの合計モル数である。この合計モル数は、ICP分析値に基づいて求めた。
 表6のCO吸着量は、日本ベル製の金属分散度測定装置(装置名:BEL-METAL)を用い、パルスインジェクション化学吸着量測定法で測定した。具体的な手順は以下のとおりである。
 予め十分に洗浄した測定セルの空重量を測定した後、この測定セルに試料を入れた。試料を入れた測定セルの重量を測定した。測定装置に測定セルを取り付け、Heガス流通下、100℃まで昇温した後、Hガス流通下、100℃で前処理を1時間行った。その後、50℃、Heガス流通下、COガスをパルスで試料に供給し、TCD(熱伝導度検出器)でCOガス量(時間積分強度)を検出した。吸着測定を行った後、定常COパルスの供給を飽和に到達するまで3回繰り返して行い、COガスの消費量から試料へのCO吸着量を算出した。
 表6のPd被覆率は、調製した金属複合粒子中のPdはすべて金属複合粒子の表面に存在し、Pd原子2個にCOが1分子吸着すると仮定して求めた。また、金属複合粒子の粒径はTEMで求めた平均粒子径を用いた。その時の複合金属粒子の最外層原子数と内部原子数の比率は、金属ナノ粒子の安定構造である正二十面体のマジック原子数の値を参考にした(文献1:Chem. Mater., 1998, 10,594)。
 一例として実施例7の被覆率の算出方法を示す。TEMで求めた金属複合粒子の平均粒子径は2.6nm(表6)であるが、最外層原子数と内部原子数の比率は、上記文献1のFig.1に示される4-shell(粒径:2.7nm)の場合の値を使用した。4-shellの場合、総原子数は309個であり、そのうち内部原子数は147個、表面原子数は162個となる。
 ICP分析値から求めたPdAu担持量(Pd+Au=3.4μmol/g)から、粒径2.7nmの金属ナノ粒子の表面金属原子の単位質量当たりのモル数は、3.4μmol/g × (162個/309個)= 1.8μmol/gとなる。この表面の金属原子が全てPd原子であり(つまり、Pd被覆率=100%)、Pd原子2個にCOが1分子吸着すると仮定すると、CO吸着量は1.78μmol/g/2= 0.89μmol/gとなる。
 ここで、CO吸着量の実測値(表6参照)が、0.62μmol/gであることから、Pd被覆率は0.62/0.89×100=71%と算出される。他の実施例及び比較例についても同様にして計算した。
 実施例1~4及び実施例6~10において、パラジウム及び金の合成収率を求めた。結果を表7に示す。いずれの実施例においても99重量%以上の収率で、金属複合粒子を製造することができた。製造方法によっては、特開2016-108635号公報等に記載の通り、合成収率が90重量%を下回ることがあり、高価な金属のロスが多くなることがあった。しかし、各実施例では、この収率を大きく上回っていた。このことは、本開示の製造方法が、工業的に優れていることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
[凝集抑制効果の確認]
 実施例1及び比較例1で調製した金属複合粒子の担持体(0.5g)を水素雰囲気下(水素ガスの流通量:50ml/min)、600℃で2時間加熱を行った。加熱処理前及び各温度で加熱処理した後の金属複合粒子の粒径分布を比較した。
 図38(A)は、実施例1で調製した担持体の加熱処理前の粒径分布である。図38(B)は、実施例1で調製した担持体の加熱処理後の粒径分布である。実施例1の担持体の加熱処理前の平均粒子径は3.3nm、標準偏差は1.1nmであった。これに対し、加熱処理後の平均粒子径は3.3nmであり、標準偏差は1.3nmであった。
 図39(A)は、比較例1と同様の方法で調製した担持体の加熱処理前の粒径分布である。図39(B)は、比較例1と同様の方法で調製した担持体の加熱処理後の粒径分布である。比較例1の担持体の加熱処理前の平均粒子径は3.3nm、標準偏差は2.2nmであった。これに対し、加熱処理後の平均粒子径は3.7nmであり、標準偏差は2.1nmであった。この結果から、保護剤を低減し、異種金属を複合化させることによって凝集を抑制することができた。
 本開示では、金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いることなく、工業的に好適な方法により、金属複合粒子担持体を製造する方法を提供することができる。また、本開示では、単分散の粒径分布を有する金属複合粒子担持体を製造する方法を提供することができる。さらに、単独金属から構成される金属粒子の生成を抑制し、金属原子利用効率を高めることが可能な金属複合粒子の製造方法を提供することができる。本開示では、金属複合粒子の凝集を防ぐことを目的として十分な量の保護剤を用いることなく、工業的に好適な方法により製造された金属複合粒子及び金属複合粒子担持体を提供することができる。本開示の金属複合粒子担持体は触媒として有用である。
 1,2,4,5,7,8…液入口、3,6,9…液出口、10a…マイクロミキサー(第1マイクロミキサー),10b…第2マイクロミキサー,10c…第3マイクロミキサー、11a,11b,13a,13b,14a…ステンレス製マイクロチューブ(チャンネル)、11c…テフロン(登録商標)チューブ(チャンネル)、12…受け容器、100…マイクロリアクター。

Claims (22)

  1.  マイクロリアクターを用いて、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合して第1反応液を得る工程1と、
     前記マイクロリアクターを用いて、前記第1反応液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第2金属元素を構成元素として有し、前記第2金属元素は前記第1金属元素とは異なる第二金属化合物を含む溶液と、を混合して混合液を得る工程2と、
     前記マイクロリアクターを用いて、前記混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して金属複合粒子を得る工程3と、を有し、
     前記工程1、前記工程2及び前記工程3に所要する合計時間が0.001秒~6秒であり、
     前記工程1では金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が前記第1金属元素1molに対して1.5mol以下である、金属複合粒子の製造方法。
  2.  前記工程3の後に、前記工程3で得られる、前記金属複合粒子を含む第2反応液と担体とを混合して前記担体に前記金属複合粒子を担持させる工程4を含み、
     前記工程1、前記工程2、前記工程3及び前記工程4に所要する合計時間が0.001~6秒であり、
     前記工程1、前記工程2、前記工程3及び前記工程4において前記保護剤の使用量が前記第1金属元素1mol及び前記第2金属元素1molのそれぞれに対して1.5mol以下である、請求項1記載の金属複合粒子の製造方法。
  3.  前記工程2及び前記工程3を交互に1回以上繰り返して行い、前記工程2及び前記工程3の少なくとも1回の工程において前記保護剤を使用する、請求項1又は2記載の金属複合粒子の製造方法。
  4.  前記工程2においてのみ前記保護剤を使用する、請求項1~3のいずれか一項に金属複合粒子の製造方法。
  5.  前記保護剤が高分子型分散剤を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の金属複合粒子の製造方法。
  6.  前記工程2において、前記工程1で前記第一金属化合物を含む溶液と前記第1還元剤を含む溶液との混合を開始してから0.001秒~5秒で前記第1反応液と前記第二金属化合物を含む溶液との混合を開始する、請求項1~5のいずれか一項に記載の金属複合粒子の製造方法。
  7.  前記第1還元剤及び前記第2還元剤は、ヒドラジン化合物、水素化ホウ素化合物、及び有機カルボン酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の金属複合粒子の製造方法。
  8.  前記第一金属化合物及び前記第二金属化合物は、それぞれ、前記第1金属元素及び前記第2金属元素として、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)のうち1種のみを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の金属複合粒子の製造方法。
  9.  前記第一金属化合物が金化合物、パラジウム化合物、又は銅化合物を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の金属複合粒子の製造方法。
  10.  第二金属化合物がパラジウム化合物、又は金化合物を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の金属複合粒子の製造方法。
  11.  前記第一金属化合物が金化合物を含み、前記第二金属化合物がパラジウム化合物を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の金属複合粒子の製造方法。
  12.  前記工程4において、前記工程3で前記混合液と前記第2還元剤を含む溶液との混合を開始してから0.001秒~5秒で前記第2反応液と担体との混合を開始する、請求項2に記載の金属複合粒子の製造方法。
  13.  前記工程2では、前記第二金属化合物を含む溶液の代わりに前記第2還元剤を含む溶液を用い、前記工程3では、前記第2還元剤を含む溶液の代わりに前記第二金属化合物を含む溶液を用いる、請求項1又は2に記載の金属複合粒子の製造方法。
  14.  請求項1~13のいずれか一項に記載の製造方法によって得られ、複数種の金属を含有する金属複合粒子。
  15.  コア-シェル構造を有する、請求項14に記載の金属複合粒子。
  16.  マイクロリアクターを用いて、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物を含む溶液と、第1還元剤を含む溶液とを混合して第1反応液を得る工程1と、
     前記マイクロリアクターを用いて、工程1で得られた混合液と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第2金属元素を構成元素として有し、前記第2金属元素は前記第1金属元素とは異なる第二金属化合物を含む溶液と、を混合して混合液を得る工程2と、
     前記マイクロリアクターを用いて、前記混合液と、第2還元剤を含む溶液とを混合して金属複合粒子を含む第2反応液を得る工程3と、
     前記第2反応液と担体とを混合して担体に前記金属複合粒子を担持させる工程4と、を有し、
     前記工程1、前記工程2、前記工程3及び前記工程4に所要する合計時間が0.001~6秒であり、
     前記工程1、前記工程2、前記工程3及び前記工程4において金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤の使用量が前記第1金属元素1mol及び前記第2金属元素1molのそれぞれに対して1.5mol以下である方法によって製造される、金属複合粒子担持体。
  17.  高周波燃焼-赤外線吸収法で測定される、金属複合粒子の炭素含有量が0.3重量%以下である、請求項15に記載の金属複合粒子担持体。
  18.  金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第1金属元素を構成元素として有する第一金属化合物と、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む第2金属元素を構成元素として有し、前記第2金属元素は前記第1金属元素とは異なる第二金属化合物と、金属複合粒子の凝集を抑制する保護剤と、を含む溶液と、
     還元剤を含む溶液と、をマイクロリアクターを用いて混合して、前記第一金属化合物及び前記第二金属化合物を還元する工程を有し、
     前記マイクロリアクターにおける滞留時間が0.001秒~6秒である、金属複合粒子の製造方法。
  19.  金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)及びレニウム(Re)からなる群より選ばれる2種以上の金属を含有する金属複合粒子を複数含み、
     TEMで測定される前記金属複合粒子の最大の粒子径が1.0~7.5nmであり、金属を含有する金属粒子全体に対する前記金属複合粒子の個数割合が95%以上である、粒子組成物。
  20.  TEMで測定される前記金属複合粒子の平均粒子径が1.0~5.0nmであり、粒子径の標準偏差が1.5nm以下である、請求項19に記載の粒子組成物。
  21.  高周波燃焼-赤外線吸収法で測定される前記金属複合粒子の炭素含有量が0.01~0.55重量%である、請求項19又は20に記載の粒子組成物。
  22.  前記金属複合粒子同士が凝集することが抑制されている、請求項19~21に記載の粒子組成物。
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