Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6206918B2 - Method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6206918B2 - Method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method - Google Patents

Method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method Download PDF

Info

Publication number
JP6206918B2
JP6206918B2 JP2013244924A JP2013244924A JP6206918B2 JP 6206918 B2 JP6206918 B2 JP 6206918B2 JP 2013244924 A JP2013244924 A JP 2013244924A JP 2013244924 A JP2013244924 A JP 2013244924A JP 6206918 B2 JP6206918 B2 JP 6206918B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prussian blue
complex nanoparticles
type complex
nanoparticles
synthesizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013244924A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015101523A (en
Inventor
顕 ▲高▼橋
顕 ▲高▼橋
徹 川本
徹 川本
田中 寿
寿 田中
究 陶
究 陶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2013244924A priority Critical patent/JP6206918B2/en
Publication of JP2015101523A publication Critical patent/JP2015101523A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6206918B2 publication Critical patent/JP6206918B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

本発明は、プルシアンブルー型錯体ナノ粒子の合成方法及び該方法で合成されたプルシアンブルー型錯体ナノ粒子に関する。   The present invention relates to a method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method.

配位高分子は配位子と金属イオンで構成される連続構造をもつ錯体である。配位高分子の中でもプルシアンブルーに代表されるプルシアンブルー型錯体ナノ粒子は原子力発電所事故にともない飛散した放射性セシウムの除去剤や電気化学的に色を変化させることが性質を利用してエレクトロクロミック材料としての研究開発が進められている。   A coordination polymer is a complex having a continuous structure composed of a ligand and a metal ion. Among the coordination polymers, Prussian blue-type complex nanoparticles represented by Prussian blue are electrochromic utilizing the property of removing the radioactive cesium scattered by the nuclear power plant accident and changing the color electrochemically. Research and development as a material is underway.

例えば放射性セシウムの除去剤としての利用に注目した場合、原子力発電所の事故により飛散した放射性セシウムが存在する系は土壌、河川、海水、焼却灰など多岐にわたり、これらはカリウムやナトリウムなど他の金属イオンを多量に含む。プルシアンブルー型錯体ナノ粒子は高いセシウム選択性を有しており、これらの対象から優先的に放射性セシウムを吸着する(特許文献1)。   For example, when attention is focused on the use of radioactive cesium as a scavenger, there are a wide variety of systems in which radioactive cesium is scattered due to accidents at nuclear power plants, including soil, rivers, seawater, and incinerated ash. These include other metals such as potassium and sodium. Contains a large amount of ions. Prussian blue-type complex nanoparticles have high cesium selectivity, and preferentially adsorb radioactive cesium from these objects (Patent Document 1).

また、配位高分子は、低電圧、低電力で駆動可能なエレクトロクロミック材料としても使用されている。その中でもプルシアンブルー型錯体は、その色と色変化は構成する金属イオンによって異なり、用途に応じて適切なプルシアンブルー型錯体を選ぶことができる(特許文献2)。また、複数の金属元素を含むようなプルシアンブルー型錯体ナノを合成することにより、その色調を変化させることができる。   Coordination polymers are also used as electrochromic materials that can be driven with low voltage and low power. Among them, the Prussian blue type complex varies in color and color depending on the constituent metal ions, and an appropriate Prussian blue type complex can be selected according to the application (Patent Document 2). Moreover, the color tone can be changed by synthesizing a Prussian blue-type complex nano containing a plurality of metal elements.

さらに、プルシアンブルー型錯体は、二次電池電極、バイオセンサのトランスデューサ、ガス吸着剤などとしての検討もなされている。   Further, Prussian blue type complexes have been studied as secondary battery electrodes, biosensor transducers, gas adsorbents, and the like.

このように、プルシアンブルー型錯体は多様な用途への応用を目的として研究開発が進められている。特に、そのナノ粒子化については、非常に注目を集めている。例えば、ナノ粒子化し、その表面を修飾することにより、溶媒への分散性を向上させることができる。この特徴を生かせば、溶媒に分散させた分散液をインクとして用い、印刷塗布で製膜が可能になり、特にエレクトロクロミック素子用薄膜の作製が容易となることなどが示されている。   As described above, the Prussian blue type complex is being researched and developed for application to various uses. In particular, the nanoparticulation has attracted much attention. For example, dispersibility in a solvent can be improved by forming nanoparticles and modifying the surface thereof. It has been shown that if this feature is utilized, a dispersion liquid dispersed in a solvent can be used as ink and film formation can be performed by printing and coating, and in particular, it becomes easy to produce a thin film for an electrochromic device.

プルシアンブルー型錯体ナノ粒子の粒径については、その制御方法は必ずしも明確ではない。非特許文献1には、亜鉛置換型プルシアンブルー型錯体ナノ粒子について、粒径を小さくすることにより、エレクトロクロミック反応が安定化することが示されている。しかしながら、ここで用いられている方法は、いったん合成した様々な粒径のナノ粒子を遠心分離法で分級するものである。これにより確かに小さなナノ粒子をえることができるものの、それは合成物のごく一部であり、歩留まりが悪い、という問題があった。   The method for controlling the particle size of Prussian blue complex nanoparticles is not always clear. Non-Patent Document 1 shows that the electrochromic reaction is stabilized by reducing the particle size of zinc-substituted Prussian blue complex nanoparticles. However, the method used here classifies nanoparticles having various particle sizes once synthesized by a centrifugal separation method. Although this could certainly yield small nanoparticles, it was a small part of the composite and had the problem of poor yield.

プルシアンブルー型錯体の中でもプルシアンブルーのナノ粒子は小さな粒径のものが比較的合成しやすいことが知られている。例えば、非特許文献2によると、フロー合成に加え、二液を単に混合させるバッチ法であっても、7nm以下の粒径のものが得られることが報告されている。
しかしながら、プルシアンブルー以外のプルシアンブルー型錯体については、15nm以下のナノ粒子の合成が困難であった。例えば、特許文献2には、他にも様々な金属Mのプルシアンブルー型錯体ナノ粒子の合成についての記載があり、実施例3にはM=Cuの場合が記載されているが、その粒径は45nmとされている。また、実施例4にはM=Coの例が記載されているが、この場合は粒径が30nmである。アンモニアを添加することによって粒径が小さくなるとの記載があるが、その場合であっても、17nmであり、さらに、このような他の材料の添加は、利用時に劣化などの原因になる可能性があり、可能ならば避けることが望ましい。さらに、M=Niの場合の粒径も20nmとの記載もある。また、非特許文献1にはM=Znの場合が記載されているが、この場合の粒径は、分級前は182nmとされている。このように、プルシアンブルー以外の材料については、ナノ粒子の合成要素以外の添加物なしで15nm以下のナノ粒子を合成することは困難であった。
Among Prussian blue-type complexes, it is known that Prussian blue nanoparticles having a small particle size are relatively easy to synthesize. For example, according to Non-Patent Document 2, it is reported that, in addition to flow synthesis, a batch method in which two liquids are simply mixed can obtain a particle size of 7 nm or less.
However, for Prussian blue-type complexes other than Prussian blue, it was difficult to synthesize nanoparticles of 15 nm or less. For example, Patent Document 2 has a description of the synthesis of various Prussian blue complex nanoparticles of metal M, and Example 3 describes the case of M = Cu. Is 45 nm. In Example 4, an example of M = Co is described. In this case, the particle size is 30 nm. Although there is a description that the particle size is reduced by adding ammonia, even in that case, it is 17 nm, and the addition of such other materials may cause deterioration during use. It is desirable to avoid it if possible. Further, there is a description that the particle diameter in the case of M = Ni is also 20 nm. Non-Patent Document 1 describes the case of M = Zn. In this case, the particle size is 182 nm before classification. As described above, for materials other than Prussian blue, it was difficult to synthesize nanoparticles of 15 nm or less without additives other than the nanoparticle synthesis element.

特開2013−160666号公報JP 2013-160666 A 国際公開第2008/081923号International Publication No. 2008/081923

Kyoung Moo Lee、Hisashi Tanaka、Kyong Ho Kim、Midori Kawamura、Yoshio Abe、Tohru Kawamoto、Applied Physics Letters、Vol.102、P141901(2013年).Kyoung Moo Lee, Hisashi Tanaka, Kyong Ho Kim, Midori Kawamura, Yoshi Abe, Tohru Kawamoto, Applied Physics Letters, Vol. 102, P141901 (2013). 針生北斗、川本徹、高橋顕、南公隆、山田和典、「フロー合成によるプルシアンブルーナノ粒子の物性」、日本大学生産工学部学術講演会、平成24年度12月1日Hokuto Hashio, Toru Kawamoto, Akira Takahashi, Kimiko Minami, Kazunori Yamada, “Physical Properties of Prussian Blue Nanoparticles by Flow Synthesis”, Nihon University College of Industrial Science, December 1, 2012

このように、プルシアンブルー型錯体ナノ粒子は、その粒径を制御することにより、機能が向上することが示されている。しかしながら、プルシアンブルーを除いては、効率的に粒径の小さいナノ粒子を合成する方法は知られておらず、さらには、エレクトロクロミズム以外の、例えば放射性セシウム吸着剤としての機能が、ナノ粒子化することにより向上するかどうかも必ずしも明確ではなかった。   Thus, it has been shown that the function of Prussian blue complex nanoparticles is improved by controlling the particle size. However, with the exception of Prussian Blue, there is no known method for efficiently synthesizing nanoparticles having a small particle diameter, and the function as a radioactive cesium adsorbent other than electrochromism, for example, is converted into nanoparticles. It was not always clear whether it would improve by doing.

本発明は、こうした現状を鑑みてなされたものであって、プルシアンブルー型錯体ナノ粒子の粒径を効率的に制御し、十分な歩留まりを確保したうえで、そのナノ粒子が、放射性セシウム吸着剤として高い機能を発現するための合成方法、及び該方法で合成されたプルシアンブルー型錯体ナノ粒子を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such a situation, and the particle size of Prussian blue complex nanoparticles is efficiently controlled, and after ensuring a sufficient yield, the nanoparticles are used as a radioactive cesium adsorbent. It is an object of the present invention to provide a synthesis method for expressing a high function, and Prussian blue complex nanoparticles synthesized by the method.

発明者らは、様々な検討の上、プルシアンブルー型錯体ナノ粒子において、粒径の小さな粒子を得るためには、均一な反応を連続的行うことが重要であることを明らかにした。本発明者らはこのような条件を達成すべくさらに鋭意研究を重ねた結果、プルシアンブルー型錯体を合成する際に、液の混合時に乱流を発生させることで迅速に撹拌することが可能なフロー合成を行うことにより、より粒径の小さな粒子を得ることができるという知見を得た。   The inventors have clarified that it is important to perform a uniform reaction continuously in order to obtain particles having a small particle diameter in Prussian blue-type complex nanoparticles through various studies. As a result of further earnest studies to achieve such conditions, the present inventors can swiftly stir by generating turbulent flow when mixing the liquid when synthesizing the Prussian blue type complex. It was found that particles having a smaller particle diameter can be obtained by performing flow synthesis.

本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1]二つまたは三つ以上の流入口を持ち、内部で合流した上で、一つまたは二つ以上の流出口を持つ液体の混合装置を用い、金属Mを含む塩の溶液からなる第1の溶液と、ヘキサシアノ鉄イオン([Fe(CN)6])を含む塩の溶液からなる第2の溶液をそれぞれ別の流入口から流しいれ、内部で混合させてプルシアンブルー型錯体ナノ粒子を合成する方法において、以下のa又はbの条件を満たす方法で合成することを特徴とするプルシアンブルー型錯体ナノ粒子の合成方法。
a.前記混合装置内の前記第1の溶液と前記第2の溶液の混合後のレイノルズ数が2000以上である条件で混合する。
b.前記混合装置内に邪魔板を設ける。
[2]前記金属Mが銅である[1]に記載のプルシアンブルー型錯体ナノ粒子の合成方法。
[3]前記混合装置内の流路半径が0.5mm以下であることを特徴とする[1]又は[2]に記載のプルシアンブルー型錯体ナノ粒子の合成方法。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載の合成方法で得られたプルシアンブルー型錯体ナノ粒子。
[5][1]〜[3]のいずれかに記載の合成方法で得られたプルシアンブルー型錯体ナノ粒子からなるセシウム吸着剤。
[6][1]〜[3]のいずれかに記載の合成方法で得られたプルシアンブルー型錯体ナノ粒子からなるエレクトロクロミック材料。
The present invention has been completed based on these findings, and according to the present invention, the following inventions are provided.
[1] A liquid mixing device having two or three or more inlets, joined inside, and having one or more outlets, and made of a salt solution containing metal M First solution and a second solution consisting of a salt solution containing hexacyanoiron ions ([Fe (CN) 6 ]) are allowed to flow from separate inlets and mixed inside to obtain Prussian blue complex nanoparticles. A method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles, which is synthesized by a method that satisfies the following conditions a or b.
a. Mixing is performed under a condition that the Reynolds number after mixing of the first solution and the second solution in the mixing apparatus is 2000 or more.
b. A baffle plate is provided in the mixing device.
[2] The method for synthesizing Prussian blue complex nanoparticles according to [1], wherein the metal M is copper.
[3] The method of synthesizing Prussian blue complex nanoparticles according to [1] or [2], wherein a flow path radius in the mixing apparatus is 0.5 mm or less.
[4] Prussian blue-type complex nanoparticles obtained by the synthesis method according to any one of [1] to [3].
[5] A cesium adsorbent comprising Prussian blue-type complex nanoparticles obtained by the synthesis method according to any one of [1] to [3].
[6] An electrochromic material comprising Prussian blue-type complex nanoparticles obtained by the synthesis method according to any one of [1] to [3].

本発明によれば、粒径の小さなナノ粒子を合成することができる。また、そのナノ粒子を利用することにより、より吸着性能の高いセシウム吸着剤を供することができる。   According to the present invention, nanoparticles having a small particle size can be synthesized. Further, by using the nanoparticles, a cesium adsorbent with higher adsorption performance can be provided.

Y字管の形状をしたマイクロミキサを使用した場合の混合装置の模式図Schematic diagram of a mixing device when using a micromixer with a Y-shaped tube 実施例1で銅プルシアンブルー型錯体ナノ粒子の平均粒径のレイノルズ数依存性を示す図The figure which shows the Reynolds number dependence of the average particle diameter of a copper Prussian blue type complex nanoparticle in Example 1 実施例1で得られた銅プルシアンブルー型錯体ナノ粒子のセシウム吸着率のしんとう時間およびレイノルズ数依存性を示す図The figure which shows the cerium adsorption rate of the copper Prussian blue type | mold complex nanoparticle obtained in Example 1 as a function of time and Reynolds number

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明におけるプルシアンブルー型錯体とは、金属Mを含む塩1の溶液(第1の溶液)と、ヘキサシアノ鉄イオン[Fe(CN)6]を含む塩2の溶液(第2の溶液)を混合して得られ、組成としてAxM[Fe(CN)6]y・zH2Oであらわされるものをいう。ここでAはLiイオン、Naイオン、Kイオン、NHイオン、Rbイオン、Csイオンなどの陽イオンを表す。また、水以外の溶媒や、不純物として含まれるほかのイオンなど、組成にあらわされていない材料が含まれていてもよい。xは0から3の範囲が好ましく、0から2の範囲が特に好ましい。yは0.3から1.5の範囲が好ましく、0.4から1の範囲が特に好ましい。zは0から5の範囲が好ましく、0から4の範囲が特に好ましい。ただし、x、y、zは不純物として塩が含まれていたり、プルシアンブルー型錯体の内部構造に取り込まれていない水分を材料が有する場合などは、その効果を除去して評価されなければならない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The Prussian blue-type complex in the present invention is a mixture of a salt 1 solution containing metal M (first solution) and a salt 2 solution containing hexacyanoiron ion [Fe (CN) 6 ] (second solution). The composition is expressed by A x M [Fe (CN) 6 ] y · zH 2 O. Here, A represents a cation such as Li ion, Na ion, K ion, NH 4 ion, Rb ion, or Cs ion. In addition, a material other than the composition such as a solvent other than water and other ions included as impurities may be included. x is preferably in the range of 0 to 3, particularly preferably in the range of 0 to 2. y is preferably in the range of 0.3 to 1.5, particularly preferably in the range of 0.4 to 1. z is preferably in the range of 0 to 5, particularly preferably in the range of 0 to 4. However, x, y, and z must be evaluated with their effects removed, for example, when a salt is included as an impurity or the material has moisture that is not taken into the internal structure of the Prussian blue complex.

塩1は陽イオンとして金属Mを含んでいればよい。ここでMとしては、V,Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Ph、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag,Zn、La、Eu、Gd、Lu、Ba、Sr、Caの一種または二種以上であり、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mnが好ましく、特に、Ni、Cu、Zn、Mnが好ましい。塩1に含まれる陰イオンとしては、塩1が溶媒に分散すればよく、例えば硝酸イオン、塩素イオンなどが利用できる。   The salt 1 should just contain the metal M as a cation. Here, M is one or two of V, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Ph, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Zn, La, Eu, Gd, Lu, Ba, Sr, and Ca. Above, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Mn are preferable, and Ni, Cu, Zn, and Mn are particularly preferable. As the anion contained in the salt 1, it is sufficient that the salt 1 is dispersed in a solvent. For example, nitrate ion, chlorine ion, or the like can be used.

塩2は、ヘキサシアノ鉄イオンを含んでおり、溶媒に分散すればよく、例えばフェロシアン化カリウム、フェリシアン化カリウム、フェロシアン化ナトリウム、フェリシアン化ナトリウム、フェロシアン化アンモニウム、フェリシアン化アンモニウムなどが利用できる。   The salt 2 contains hexacyanoiron ions and may be dispersed in a solvent. For example, potassium ferrocyanide, potassium ferricyanide, sodium ferrocyanide, sodium ferricyanide, ammonium ferrocyanide, ammonium ferricyanide and the like can be used.

第1の溶液および第2の溶液濃度としては、10g/Lが望ましく、100g/Lがより望ましい。上限は特にないが、現実的には1000g/L以下である。第1の溶液および第2の溶液に使用する溶媒としては、塩1および塩2が溶解すれば等に制限はなく、水、メタノールなどが使用できる。   The concentration of the first solution and the second solution is preferably 10 g / L, and more preferably 100 g / L. Although there is no particular upper limit, it is practically 1000 g / L or less. The solvent used in the first solution and the second solution is not limited as long as the salt 1 and the salt 2 are dissolved, and water, methanol, and the like can be used.

本発明の対象となるプルシアンブルー型錯体の合成は2つ、またはそれ以上の原料液を混合することにより達成される。混合装置の形状としては、流入口が二つ以上あり、流出口が一つ以上あればよく、第1の溶液と第2の溶液が内部で混合できればよい。
具体的な例として、図1にY字管の形状をしたマイクロミキサを混合装置として使用した場合の装置図を示す。
効率的な混合が達成できれば特に形状の制限はないが、内部に合成されたナノ粒子がたまる構造などでなければよい。また、混合の効率の観点から混合液のお互いの比率は1000倍以下が望ましく、100倍以下がより望ましい。現実的には10倍以下である。材質に制限は無いが、粒子の付着による管の閉塞を防ぐために、合成される粒子との親和性が低いものが望ましい。例えば、ステンレス(SUS316L、SUS304など)、PEEKなどが使用できる。
The synthesis of the Prussian blue complex that is the subject of the present invention is achieved by mixing two or more raw material liquids. As the shape of the mixing apparatus, it is sufficient that there are two or more inflow ports and one or more outflow ports, and it is sufficient that the first solution and the second solution can be mixed inside.
As a specific example, FIG. 1 shows a device diagram in the case where a micromixer having a Y-shaped tube is used as a mixing device.
There is no particular limitation on the shape as long as efficient mixing can be achieved, but it may be a structure in which nanoparticles synthesized inside accumulate. Further, from the viewpoint of mixing efficiency, the ratio of the mixed liquids is desirably 1000 times or less, and more desirably 100 times or less. Actually, it is 10 times or less. Although there is no restriction | limiting in a material, in order to prevent the obstruction | occlusion of the pipe | tube by adhesion of particle | grains, a thing with low affinity with the particle | grains synthesize | combined is desirable. For example, stainless steel (SUS316L, SUS304, etc.), PEEK, etc. can be used.

本発明においては、合成時に乱流を発生させることが重要である。乱流を発生させる手法としては、配管内に邪魔板を設置することが挙げられる。また、混合部としてマイクロミキサを使用するなど、配管内に邪魔板の設置が難しい場合には、レイノルズ数を2000以上として、乱流状態とすることが利用できる。具体的には、図1に示す装置の場合、混合部直後、すなわち図1に示す矢印※の位置におけるレイノルズ数を増加させることで乱流状態とすることが必要である。乱流状態とすることにより、高速かつ均一に二つの液を混合することが可能になり、結果として得られるナノ粒子の粒径を小さくすることができる。レイノルズ数Reは2000以上が特に好ましく、5000以上がより好ましい。特に上限は無いが、1000000以下が現実的である。   In the present invention, it is important to generate turbulent flow during synthesis. As a method for generating turbulent flow, a baffle plate is installed in the pipe. Further, when it is difficult to install a baffle plate in the pipe such as using a micromixer as the mixing section, it is possible to use a turbulent state with a Reynolds number of 2000 or more. Specifically, in the case of the apparatus shown in FIG. 1, it is necessary to make a turbulent state by increasing the Reynolds number immediately after the mixing section, that is, at the position of the arrow * shown in FIG. By setting it as a turbulent flow state, it becomes possible to mix two liquids uniformly at high speed, and the particle diameter of the nanoparticle obtained as a result can be made small. The Reynolds number Re is particularly preferably 2000 or more, and more preferably 5000 or more. There is no particular upper limit, but 1000000 or less is realistic.

ここで、レイノルズ数Reとは、混合後のプルシアンブルー型錯体ナノ粒子が通過する管における流れに対して定義される量を示し、(液の密度)×(液の流速)×(配管の直径)/(液の粘性)であらわされる無次元量である。レイノルズ数が高いほど、乱流状態になりやすいことが知れており、混合状態の評価に用いることができる。   Here, the Reynolds number Re indicates an amount defined for the flow in the pipe through which the Prussian blue complex nanoparticles after mixing pass, and (liquid density) × (liquid flow velocity) × (piping diameter) ) / (Dimensionless amount expressed by (viscosity of liquid)). It is known that the higher the Reynolds number, the more likely it becomes a turbulent state, which can be used for evaluation of the mixed state.

プルシアンブルー型錯体ナノ粒子の望ましい粒径としては、一次平均粒径が30nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、15nm以下が特に好ましい。また、Mの種類によっては、例えばM=Znの際のように、ナノ粒子の構成要素以外の物質の添加なしや遠心分離などの分級作業なしでは100nm以下のナノ粒子の合成が困難な場合もあり、その場合は、上記記載の粒径に限らず、本発明により、従来技術に比べて小さな粒径の粒子の合成にも使用できる。本発明において、一次粒径とは、一次粒子の直径をいい、その円相当直径を粉末X線構造解析のピークの半値幅より算出することができる。また、配位子などが粒子表面に吸着している場合もあるが、その場合も一次粒径としては、配位子を除いた粒径を指すものとする。   The desirable particle size of the Prussian blue complex nanoparticles is preferably a primary average particle size of 30 nm or less, more preferably 20 nm or less, and particularly preferably 15 nm or less. In addition, depending on the type of M, for example, when M = Zn, it may be difficult to synthesize nanoparticles of 100 nm or less without the addition of substances other than the constituents of the nanoparticles or without classification work such as centrifugation. In this case, the present invention is not limited to the above-described particle size, and according to the present invention, the present invention can be used to synthesize particles having a smaller particle size than the conventional technology. In the present invention, the primary particle diameter means the diameter of the primary particles, and the equivalent circle diameter can be calculated from the half width of the peak of the powder X-ray structure analysis. Moreover, although the ligand etc. may adsorb | suck to the particle | grain surface, in that case, as a primary particle size, the particle size except a ligand shall be pointed out.

以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定して解釈されるものではない。
(実施例1)
<銅プルシアンブルー型錯体ナノ粒子の一次粒径のレイノルズ数依存性>
銅−鉄シアノ錯体ナノ粒子(Cu3[Fe(CN)6]2)を以下の通りに調製した。硫酸銅五水和物140gを純水で500mLになるように溶解し、フェロシアン化カリウム三水和物104gを純水で500mLになるように溶解したものを調整した。流量を、4.7、9.4、37、94mL/分に調整しフロー方式により合成した。ここでは、Y字型のマイクロミキサ(VICI社製 マイクロボリュームコネクター「1/16 Y PEEK,製品番号 MY1XCPK」の流路部分と「1/16 Y SUS,製品番号MY1XCS6」の接続部分をつなぎあわせたもの)を用い、液の密度は1100kg/m3、配管の直径は1.5×10-4m、粘度は2×10-3Pa/sであった。これらよりそれぞれの流量におけるレイノルズ数を計算すると、389、778、3180、7780に対応する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention should not be construed as being limited thereto.
Example 1
<Reynolds number dependence of the primary particle size of copper Prussian blue complex nanoparticles>
Copper-iron cyano complex nanoparticles (Cu 3 [Fe (CN) 6 ] 2 ) were prepared as follows. A solution prepared by dissolving 140 g of copper sulfate pentahydrate in 500 mL with pure water and 104 g of potassium ferrocyanide trihydrate in 500 mL with pure water was prepared. The flow rate was adjusted to 4.7, 9.4, 37, 94 mL / min, and synthesized by the flow method. Here, the Y-shaped micromixer (VICI's micro volume connector “1/16 Y PEEK, product number MY1XCPK” and the connection part of “1/16 Y SUS, product number MY1XCS6” are joined together. The density of the liquid was 1100 kg / m 3 , the diameter of the piping was 1.5 × 10 −4 m, and the viscosity was 2 × 10 −3 Pa / s. When the Reynolds number at each flow rate is calculated from these, it corresponds to 389, 778, 3180, and 7780.

得られた液を10000rpm15分間の遠心分離を行い、得られた沈殿物を純水洗浄後、真空乾燥することで赤褐色粉末P1、P2、P3、P4を得た。
得られたP1、P2、P3、P4について、X線回折装置で評価したところ、いずれもデータベース中にK2Cu3[Fe(CN)6]2ピーク位置と一致した。
また、得られたP1、P2、P3、P4の平均一次粒径を粉末X線回折のピーク幅からシェラーの式で算出した。シェラーの式は以下のように表される式である。
d=K×λ/(β×cosθ)
(d:一次粒径、K:シェラー定数、λ:X線の波長、θ:ピークの回折角)
The obtained liquid was centrifuged at 10,000 rpm for 15 minutes, and the resulting precipitate was washed with pure water and then vacuum dried to obtain reddish brown powders P1, P2, P3, and P4.
When the obtained P1, P2, P3, and P4 were evaluated by an X-ray diffractometer, all coincided with the K 2 Cu 3 [Fe (CN) 6 ] 2 peak position in the database.
Further, the average primary particle diameters of the obtained P1, P2, P3, and P4 were calculated by the Scherrer equation from the peak width of the powder X-ray diffraction. Scherrer's formula is expressed as follows.
d = K × λ / (β × cos θ)
(d: primary particle size, K: Scherrer constant, λ: X-ray wavelength, θ: diffraction angle of peak)

得られた結果を図2に示す。図2から明らかなように、レイノルズ数が高いほど小さいという結果が得られた。レイノルズ数が2000より小さい場合には、レイノルズ数を増加させると共に粒径が小さくなるが、レイノルズ数が2000を超えると粒径はほぼ一定となった。   The obtained results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, the higher the Reynolds number, the smaller the result. When the Reynolds number was smaller than 2000, the Reynolds number was increased and the particle size became smaller. However, when the Reynolds number exceeded 2000, the particle size became almost constant.

(実施例2)
<銅プルシアンブルー型錯体ナノ粒子のセシウム吸着能>
実施例1で得られたP1、P2、P3、P4のセシウム吸着能を以下の方法で調べた。
それぞれの粉末0.1gを500mLの2mg/LのCsNO3水溶液に添加し、200rpmの条件でしんとう試験を行った。実験には、しんとう装置としてTAITEC社TS−20を用いた。また、比較のため、特許文献2に記載のプルシアンブルーナノ粒子を用いた試験も同様に行った。しんとう途中にサンプルを採取し、液中のCs濃度を誘導結合プラズマ質量分析装置(NexION300D,Perkin Elmer社)で測定することにより、液中のCs濃度を測定し、初期液中Cs濃度の差分から固体中のCs吸着量を算出した。
得られた結果を図3に示す。図3から明らかなように、セシウムの吸着量は合成時のレイノルズ数が高いほど早く吸着し、平衡状態におけるCs吸着量も大きいことが分かった。
(Example 2)
<Cesium adsorption ability of copper Prussian blue complex nanoparticles>
The cesium adsorption ability of P1, P2, P3, and P4 obtained in Example 1 was examined by the following method.
Each powder (0.1 g) was added to 500 mL of a 2 mg / L CsNO 3 aqueous solution, and a lenticular test was performed at 200 rpm. In the experiment, TAITEC TS-20 was used as a shinto device. For comparison, a test using Prussian blue nanoparticles described in Patent Document 2 was performed in the same manner. A sample is taken in the middle of the measurement, and the Cs concentration in the liquid is measured by an inductively coupled plasma mass spectrometer (NexION300D, Perkin Elmer) to measure the Cs concentration in the liquid. The amount of Cs adsorption in the solid was calculated.
The obtained results are shown in FIG. As is clear from FIG. 3, it was found that the amount of cesium adsorbed earlier as the Reynolds number at the time of synthesis increased, and the amount of Cs adsorbed in the equilibrium state was larger.

Claims (5)

二つまたは三つ以上の流入口を持ち、内部で合流した上で、一つまたは二つ以上の流出口を持つ液体の混合装置を用い、金属Mを含む塩の溶液からなる第1の溶液と、ヘキサシアノ鉄イオン([Fe(CN)6])を含む塩の溶液からなる第2の溶液をそれぞれ別の流入口から流しいれ、内部で混合させてプルシアンブルー型錯体ナノ粒子を合成する方法において、以下のaの条件を満たす方法で合成することを特徴とするプルシアンブルー型錯体ナノ粒子の合成方法。
a.前記混合装置内の前記第1の溶液と前記第2の溶液の混合後のレイノルズ数が2000以上である条件で混合する
First solution comprising a salt solution containing metal M using a liquid mixing device having two or three or more inlets, combined inside, and having one or more outlets And a second solution composed of a salt solution containing hexacyanoiron ions ([Fe (CN) 6 ]) from different inlets and mixed inside to synthesize Prussian blue complex nanoparticles And a method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles, which is synthesized by a method that satisfies the following condition a .
a. Mixing is performed under a condition that the Reynolds number after mixing of the first solution and the second solution in the mixing apparatus is 2000 or more .
前記金属Mが銅である請求項1に記載のプルシアンブルー型錯体ナノ粒子の合成方法。   The method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles according to claim 1, wherein the metal M is copper. 前記混合装置内の流路半径が0.5mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のプルシアンブルー型錯体ナノ粒子の合成方法。   The method for synthesizing Prussian blue complex nanoparticles according to claim 1 or 2, wherein a flow path radius in the mixing apparatus is 0.5 mm or less. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の合成方法でプルシアンブルー型錯体ナノ粒子を合成することを特徴とする、プルシアンブルー型錯体ナノ粒子からなるセシウム吸着剤の製造方法A method for producing a cesium adsorbent comprising Prussian blue-type complex nanoparticles , wherein the Prussian blue-type complex nanoparticles are synthesized by the synthesis method according to claim 1. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の合成方法でプルシアンブルー型錯体ナノ粒子を合成することを特徴とする、プルシアンブルー型錯体ナノ粒子からなるエレクトロクロミック材料の製造方法A method for producing an electrochromic material comprising Prussian blue-type complex nanoparticles , wherein the Prussian blue-type complex nanoparticles are synthesized by the synthesis method according to claim 1.
JP2013244924A 2013-11-27 2013-11-27 Method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method Active JP6206918B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013244924A JP6206918B2 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013244924A JP6206918B2 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015101523A JP2015101523A (en) 2015-06-04
JP6206918B2 true JP6206918B2 (en) 2017-10-04

Family

ID=53377534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013244924A Active JP6206918B2 (en) 2013-11-27 2013-11-27 Method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6206918B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12023648B2 (en) * 2018-10-15 2024-07-02 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Process for desorption of ammonia chemical species using carbon dioxide, ammonia chemical species-providing agent, and apparatus for adsorption and desorption of ammonia chemical species
CN109638241B (en) * 2018-11-30 2021-07-23 张五星 Superfine iron-based Prussian blue and analogue thereof, preparation method and sodium ion battery
JP7426056B2 (en) * 2019-02-28 2024-02-01 公立大学法人大阪 remover
JP6918323B1 (en) * 2020-11-10 2021-08-11 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Granulation adsorbent and its manufacturing method
CN114551805B (en) * 2022-02-25 2024-03-12 厦门市美耐威新能源科技有限公司 Gradient graded Prussian blue sodium ion positive electrode material and preparation method thereof
CN115367772B (en) * 2022-09-15 2023-06-23 中国石油大学(华东) Preparation method of Prussian blue positive electrode material
CN116040655A (en) * 2022-12-22 2023-05-02 宿迁学院 Preparation method and application of sub-Prussian blue-like nano particles
CN116345026B (en) * 2023-05-31 2023-08-15 广汽埃安新能源汽车股份有限公司 Battery core and battery
CN117819570A (en) * 2023-12-18 2024-04-05 贲安能源科技(上海)有限公司 Stable continuous industrialized synthesis method of Prussian blue positive electrode material

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1873117B1 (en) * 2005-02-17 2018-05-30 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Methods for producing ultrafine particle of prussian blue-type metal complex and of a dispersion liquid thereof
JP5697068B2 (en) * 2006-12-28 2015-04-08 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing Prussian blue-type metal complex nanoparticles, Prussian blue-type metal complex nanoparticles obtained thereby, dispersion thereof, color development control method thereof, electrode and transmission light control device using the same
JP5224223B1 (en) * 2012-01-24 2013-07-03 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing cation sorbent
JP2013160666A (en) * 2012-02-07 2013-08-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for safely disposing burned ash containing radioactive cesium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015101523A (en) 2015-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6206918B2 (en) Method for synthesizing Prussian blue-type complex nanoparticles and Prussian blue-type complex nanoparticles synthesized by the method
Yang et al. Understanding the relationship between particle size and ultrasonic treatment during the synthesis of metal nanoparticles
Liu et al. Investigation of the adsorption behavior of Pb (II) onto natural-aged microplastics as affected by salt ions
Karami et al. A novel TMD/MOF (Transition Metal Dichalcogenide/Metalorganic frameworks) composite for highly and selective adsorption of methylene blue dye from aqueous mixture of MB and MO
Jiang et al. Micro/nano-structured graphitic carbon nitride–Ag nanoparticle hybrids as surface-enhanced Raman scattering substrates with much improved long-term stability
Patel et al. High-performance nanothermite composites based on aloe-vera-directed CuO nanorods
Abbas et al. A novel approach for the synthesis of ultrathin silica-coated iron oxide nanocubes decorated with silver nanodots (Fe 3 O 4/SiO 2/Ag) and their superior catalytic reduction of 4-nitroaniline
Yavuz et al. A graphene/Co 3 O 4 nanocomposite as a new adsorbent for solid phase extraction of Pb (II), Cu (II) and Fe (III) ions in various samples
US20170096348A1 (en) Ammonia adsorbent
Muñoz-Espí et al. Colloidal systems for crystallization processes from liquid phase
Lazarus et al. Flow-focused synthesis of monodisperse gold nanoparticles using ionic liquids on a microfluidic platform
Shahri et al. Facile synthesis and characterization of nanostructured flower-like copper molybdate by the co-precipitation method
Sun et al. A solvothermal method for synthesizing monolayer protected amorphous calcium carbonate clusters
Han et al. Synthesis of transparent dispersion of monodispersed silver nanoparticles with excellent conductive performance using high-gravity technology
JP5224223B1 (en) Method for producing cation sorbent
Zhang et al. A one-step colorimetric method of analysis detection of Hg2+ based on an in situ formation of Au@ HgS core–shell structures
Mashentseva et al. Evaluation of the catalytic activity of the composite track-etched membranes for p-nitrophenol reduction reaction
Sannohe et al. Synthesis of monodispersed silver particles: Synthetic techniques to control shapes, particle size distribution and lightness of silver particles
Jiang et al. One-pot synthesis of monodisperse Cu 2 O nanoparticle aggregates through an in situ seed generation process
Javed et al. Surfactant-Free synthesis of melon Seed–Like CeO2 and Ho@ CeO2 nanostructures with enriched oxygen vacancies: Characterization and their enhanced antibacterial properties
Zhang et al. Hydrodynamic cavitation synthesis of water-soluble CdSe quantum dots: Effect of venturi tube parameters on size distribution and fluorescence properties, with application in Fe3+ detection
Liu et al. Synthesis and absorption properties of hollow-spherical Dy2Cu2O5 via a coordination compound method with [DyCu (3, 4-pdc) 2 (OAc)(H2O) 2]• 10.5 H2O precursor
Ouyang et al. Cost-effective sodium alginate-based hydrogel microrobot for multidirectional motion, high-efficiency Cd (II) adsorption and fluorescent detection
Biswas et al. Facile synthesis of asymmetric patchy Janus Ag/Cu particles and study of their antifungal activity
Liu et al. Simultaneous enrichment, separation and detection of mercury (ii) ions using cloud point extraction and colorimetric sensor based on thermoresponsive hyperbranched polymer–gold nanocomposite

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160729

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170704

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170809

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170829

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6206918

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250