JP6713662B2 - Method for producing metal nanoparticles - Google Patents
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Description
本発明は、金属ナノ粒子の新規な製造方法に関する。 The present invention relates to a novel method for producing metal nanoparticles.
一般に、粒子径が100nm未満の金属ナノ粒子は、バルクの金属よりも融点が降下することが知られている。このような性質を有する金属ナノ粒子においては、低温焼結プロセスの実現が期待できるため、エレクトロニクス実装技術への応用研究が盛んに行われている。 It is generally known that the melting point of metal nanoparticles having a particle size of less than 100 nm is lower than that of bulk metal. Since it is expected that a low-temperature sintering process will be realized in the metal nanoparticles having such properties, application research to electronics packaging technology is being actively conducted.
エレクトロニクス実装技術とは、電子機器内部のプリント配線基板等に電子部品をはんだ材料で接合する技術のことであり、従来よりはんだ粒子とペースト状フラックスを混練して得られるソルダペーストが使用されている。一般的なソルダペースト用はんだ粒子は、錫を主成分とする金属粒子であり、粒子径が数〜数十μm程度のものが主に使用されている。例えば、ソルダペーストをスクリーン印刷機によりプリント配線板上に印刷し、その上に電子部品の端子が接するように搭載した後のリフロー(加熱)によって、はんだ粒子が溶融し、一体化することにより微細な配線が形成される。 The electronics mounting technology is a technology for joining electronic parts to a printed wiring board inside an electronic device with a solder material, and conventionally a solder paste obtained by kneading solder particles and a paste-like flux has been used. .. Common solder particles for solder paste are metal particles containing tin as a main component, and those having a particle diameter of several to several tens of μm are mainly used. For example, solder paste is printed on a printed wiring board by a screen printer, and the solder particles are melted and integrated by reflow (heating) after mounting so that the terminals of electronic parts are in contact Wiring is formed.
近年、携帯電話、ノート型パソコン等の携帯電子機器の小型化・高性能化が急速に進んでいるため、搭載される電子部品も小型化・高密度化の一途をたどっている。そのため、ソルダペーストの印刷エリアが格段に狭くなっており、ソルダペーストに配合されるはんだ粒子もより微細なものが求められている。現在では、粒子径が数十〜数百nmのはんだ粒子の開発も要求され始めている。 In recent years, mobile electronic devices such as mobile phones and notebook computers have been rapidly reduced in size and improved in performance, so that electronic components mounted therein are also becoming smaller and higher in density. Therefore, the printing area of the solder paste is remarkably narrowed, and the solder particles blended in the solder paste are required to be finer. At present, development of solder particles having a particle diameter of several tens to several hundreds of nm is beginning to be required.
金属ナノ粒子の製造については、主として、溶媒中で還元して金属を析出させる方法が知られている。例えば、カルボン酸金属塩をベースに調製した懸濁液に還元剤水溶液を混合することにより銀を主成分とする金属ナノ粒子を合成する方法(特許文献1)、有機アミンである保護剤とアスコルビン酸等の還元剤を用いて貴金属を銅で被覆した金属ナノ粒子を合成する方法(特許文献2)、アポフェリチンの空隙内で錫ナノ粒子を形成する方法(特許文献3)等が提案されている。 Regarding the production of metal nanoparticles, a method of reducing in a solvent to deposit a metal is known. For example, a method of synthesizing metal nanoparticles containing silver as a main component by mixing an aqueous solution of a reducing agent with a suspension prepared based on a metal salt of a carboxylic acid (Patent Document 1), a protecting agent that is an organic amine, and ascorbin. A method of synthesizing metal nanoparticles in which a noble metal is coated with copper using a reducing agent such as an acid (Patent Document 2) and a method of forming tin nanoparticles in the voids of apoferritin (Patent Document 3) have been proposed. There is.
しかしながら、これらの従来の方法では、数十〜数百nmのナノ粒子を効率良く製造するためにはさらなる改善の余地がある。例えば、従来のはんだの主成分である錫については、数十〜数百nmのナノ粒子に効率的に製造することが困難である。 However, these conventional methods have room for further improvement in order to efficiently produce nanoparticles of tens to hundreds of nm. For example, it is difficult to efficiently manufacture tin, which is the main component of conventional solder, into nanoparticles of several tens to several hundreds of nm.
その理由としては、特許文献1の方法では、銀の共存が必要とされ、錫単独の微粒子等を製造することはできない。特許文献2の方法では、適用範囲が還元されやすい金属種に制約されていることが挙げられる。特許文献3の方法では、アポフェリチンという特定のタンパク質が必要であり、また金属濃度が10mM以下に制限されていることからも、工業的規模での大量生産には不向きといえる。 The reason is that the method of Patent Document 1 requires the coexistence of silver and cannot produce fine particles of tin alone. In the method of Patent Document 2, the range of application is limited to metal species that are easily reduced. Since the method of Patent Document 3 requires a specific protein called apoferritin and the metal concentration is limited to 10 mM or less, it can be said that it is not suitable for mass production on an industrial scale.
このように、従来の金属ナノ粒子の製造方法では、粒子径が数十〜数百nmの錫ナノ粒子を効率良く合成することが困難であるため、エレクトロニクス実装分野に金属ナノ粒子を応用するにあたっては、はんだの主流である錫ではなく、高価な金、白金、銀等の貴金属に頼らざるを得ないため、これが製品の低コスト化等の障害となっているのが現状である。 As described above, in the conventional method for producing metal nanoparticles, it is difficult to efficiently synthesize tin nanoparticles having a particle size of several tens to several hundreds nm, and therefore, when applying the metal nanoparticles to the field of electronic packaging. Inevitably, it is necessary to rely on expensive noble metals such as gold, platinum and silver instead of tin, which is the mainstream of solder, and this is an obstacle to cost reduction of products.
従って、本発明の主な目的は、金属錫ナノ粒子をはじめとして、さまざまな種類の金属ナノ粒子を効率的に合成できる方法を提供することにある。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a method capable of efficiently synthesizing various kinds of metal nanoparticles including metal tin nanoparticles.
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の工程を採用することにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor has conducted intensive studies in view of the problems of the prior art, and as a result, found that the above object can be achieved by adopting a specific process, and completed the present invention.
すなわち、本発明は、下記の金属ナノ粒子の製造方法に係る。
1. 液相で金属ナノ粒子を製造する方法であって、界面活性剤及び金属が水系溶媒に溶解した金属イオン含有溶液に対し、還元剤を添加することによって金属ナノ粒子を生成させる工程を含むことを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法。
2. 前記水系溶媒が、5質量%以上の水と95質量%以下の水溶性有機溶剤とを含む、前記項1に記載の製造方法。
3. 前記水溶性有機溶剤が、一価アルコールを含む、前記項2に記載の製造方法。
4. 前記界面活性剤が、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤及びポリオキシエチレンヒマシ油系界面活性剤の少なくとも1種を含む、前記項1に記載の製造方法。
5. 生成する金属ナノ粒子の平均粒子径が10〜500nmである、前記項1に記載の製造方法。
6. 生成する金属ナノ粒子の積算体積粒子径分布において、
(1)当該分布の10体積%に対応する粒子径が、当該分布の50体積%に対応する粒子径の0.5倍以上であり、かつ、
(2)当該分布の90体積%に対応する粒子径が、当該分布の50体積%に対応する粒子径の1.5倍以下、
である、前記項1に記載の製造方法。
That is, the present invention relates to the following method for producing metal nanoparticles.
1. A method for producing metal nanoparticles in a liquid phase, comprising the step of producing metal nanoparticles by adding a reducing agent to a metal ion-containing solution in which a surfactant and a metal are dissolved in an aqueous solvent. A method for producing a characteristic metal nanoparticle.
2. Item 2. The production method according to Item 1, wherein the aqueous solvent contains 5% by mass or more of water and 95% by mass or less of a water-soluble organic solvent.
3. Item 3. The production method according to Item 2, wherein the water-soluble organic solvent contains a monohydric alcohol.
4. Item 2. The production method according to Item 1, wherein the surfactant contains at least one of a polyoxyethylene hydrogenated castor oil-based surfactant and a polyoxyethylene castor oil-based surfactant.
5. Item 2. The production method according to Item 1, wherein the produced metal nanoparticles have an average particle diameter of 10 to 500 nm.
6. In the cumulative volume particle size distribution of the generated metal nanoparticles,
(1) The particle size corresponding to 10% by volume of the distribution is 0.5 times or more the particle size corresponding to 50% by volume of the distribution, and
(2) The particle size corresponding to 90% by volume of the distribution is 1.5 times or less the particle size corresponding to 50% by volume of the distribution,
2. The manufacturing method according to 1 above.
本発明の製造方法によれば、金属錫のナノ粒子をはじめ、さまざまな種類の金属ナノ粒子を効率的に合成することができる。すなわち、本発明によって、錫ナノ粒子等の工業的規模での生産に適した方法を提供することができる。より具体的には、以下に示すような効果が得られる。 According to the production method of the present invention, various kinds of metal nanoparticles including metal tin nanoparticles can be efficiently synthesized. That is, the present invention can provide a method suitable for producing tin nanoparticles and the like on an industrial scale. More specifically, the following effects can be obtained.
(1)平均粒子径が数十〜数百nm、かつ、比較的粒子径の揃った錫ナノ粒子等を得ることができるため、従来のはんだと同等の接合信頼性を確保しながら、従来よりも微細なはんだ接合が可能となる。 (1) Since it is possible to obtain tin nanoparticles having an average particle diameter of several tens to several hundreds nm and a relatively uniform particle diameter, it is possible to obtain the bonding reliability equivalent to that of the conventional solder and Also enables fine solder joints.
(2)錫ナノ粒子等が分散液の状態で得られ、かつ、粒子の乾燥工程を経ることなく、溶媒を置換できるため、粒子の良好な分散状態が維持された高品質のソルダペースト製品を提供することができる。 (2) Since tin nanoparticles and the like are obtained in a dispersion state and the solvent can be replaced without undergoing a particle drying step, a high quality solder paste product in which a good dispersion state of particles is maintained is obtained. Can be provided.
(3)錫以外のさまざまな金属にも適用できることから、エレクトロニクス実装(特に電子部品のはんだ付け用ないしは導体形成用)の用途のほか、例えば医薬品、食品、化粧品、塗料、触媒等にも幅広く応用することができる。 (3) Since it can be applied to various metals other than tin, it is widely used not only for electronic packaging (especially for soldering electronic parts or forming conductors) but also for pharmaceuticals, foods, cosmetics, paints, catalysts, etc. can do.
本発明の製造方法は、液相で金属ナノ粒子を製造する方法であって、界面活性剤及び金属が水系溶媒に溶解した金属イオン含有溶液に対し、還元剤を添加することによって金属ナノ粒子を生成させる工程を含むことを特徴とする。なお、本発明の製造方法の一例を示すフローを図1に示す。 The production method of the present invention is a method for producing metal nanoparticles in a liquid phase, in which a metal ion-containing solution in which a surfactant and a metal are dissolved in an aqueous solvent is added to the metal nanoparticles by adding a reducing agent. It is characterized by including a step of generating. A flow showing an example of the manufacturing method of the present invention is shown in FIG.
本発明では、出発原料として、界面活性剤及び金属が水系溶媒に溶解した金属イオン含有溶液を用いる。 In the present invention, a metal ion-containing solution in which a surfactant and a metal are dissolved in an aqueous solvent is used as a starting material.
金属としては、特に限定されず、種々の金属種を適用することができる。例えば、アルミニウム(Al)、スカンジウム(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、テクネチウム(Tc)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、カドミウム(Cd)、インジウム(In)、錫(Sn)、白金(Pt)、金(Au)、水銀(Hg)、タリウム(Tl)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)等を挙げることができる。特に、本発明では、錫(金属スズ)のナノ粒子の製造に適している。 The metal is not particularly limited, and various metal species can be applied. For example, aluminum (Al), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu). ), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium (Ge), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), technetium (Tc), ruthenium (Ru), rhodium (Rh). ), palladium (Pd), silver (Ag), cadmium (Cd), indium (In), tin (Sn), platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), thallium (Tl), lead (Pb). ), bismuth (Bi), and the like. In particular, the present invention is suitable for producing tin (metal tin) nanoparticles.
従って、金属イオンを得るためには、それらの金属を含む金属化合物を供給源として使用すれば良い。金属イオン供給源となる化合物は、水溶性金属化合物であれば限定的でなく、例えば炭酸塩、塩化物、フッ化物、硫酸塩、硝酸塩等の無機酸の金属塩、酢酸塩、シュウ酸塩等の有機酸の金属塩が挙げられる。また、例えばクロロ錯体、フルオロ錯体、シアノ錯体、ヒドロキシ錯体、アンミン錯体等の錯塩(又は有機金属化合物)も金属イオン供給源として使用することができる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。 Therefore, in order to obtain metal ions, a metal compound containing these metals may be used as a supply source. The compound serving as a metal ion supply source is not limited as long as it is a water-soluble metal compound, and examples thereof include metal salts of inorganic acids such as carbonates, chlorides, fluorides, sulfates and nitrates, acetates, oxalates and the like. The metal salts of organic acids can be mentioned. Also, complex salts (or organometallic compounds) such as chloro complex, fluoro complex, cyano complex, hydroxy complex, ammine complex, etc. can be used as the metal ion supply source. These can use 1 type(s) or 2 or more types.
界面活性剤としては、水溶性であって、金属ナノ粒子の分散状態を安定に保つことができるものであれば良く、例えば陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン系界面活性剤等の各種のタイプの界面活性剤から適宜選択することができる。これらの中でも、高い分散性等が得られるという点で非イオン系界面活性剤を用いることが好ましい。非イオン系界面活性剤として、例えばポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンヒマシ油、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、レシチン等が挙げられる。 The surfactant may be any one that is water-soluble and can stably maintain the dispersed state of the metal nanoparticles, and examples thereof include anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants. , Nonionic surfactants and other various types of surfactants can be appropriately selected. Among these, it is preferable to use a nonionic surfactant because high dispersibility and the like can be obtained. As the nonionic surfactant, for example, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, polyoxyethylene castor oil, glycerin fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, poly Examples thereof include oxyethylene polyoxypropylene alkyl ether and lecithin.
特に、本発明では、金属イオン含有溶液中に一価アルコールを含む場合等には、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤及びポリオキシエチレンヒマシ油系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。これによって、所望の粒度分布を有する金属ナノ粒子をより確実かつ効率良く製造することができる。 In particular, in the present invention, when the metal ion-containing solution contains a monohydric alcohol, it contains at least one selected from polyoxyethylene hydrogenated castor oil-based surfactants and polyoxyethylene castor oil-based surfactants. It is preferable. This makes it possible to produce the metal nanoparticles having a desired particle size distribution more reliably and efficiently.
界面活性剤の添加量については、金属ナノ粒子の分散安定化に適した濃度になるように設定すれば良く、例えば金属イオン含有溶液中0.01〜20質量%の範囲内、特に1〜5質量%となるように設定することが好ましい。 The amount of the surfactant added may be set to a concentration suitable for stabilizing the dispersion of the metal nanoparticles, and for example, in the range of 0.01 to 20 mass% in the metal ion-containing solution, particularly 1 to 5 It is preferable to set it so as to be mass%.
本発明では、水系溶媒として水単独又は水と水溶性有機溶剤との混合溶液を用いることができる。水溶性有機溶剤としては、特に限定されないが、アルコール類を好適に用いることができる。例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール等の一価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールを用いることができる。特に、本発明では、これらアルコール類のうち、特に一価アルコールが好ましい。これにより、生成する粒子の凝集、合一等の現象をより効果的に抑制ないしは防止できる結果、高い分散性を有する金属ナノ粒子をより確実に得ることができる。 In the present invention, water alone or a mixed solution of water and a water-soluble organic solvent can be used as the aqueous solvent. The water-soluble organic solvent is not particularly limited, but alcohols can be preferably used. For example, monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol and t-butyl alcohol, and polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerin can be used. Of these alcohols, monohydric alcohols are particularly preferable in the present invention. This makes it possible to more effectively suppress or prevent phenomena such as agglomeration and coalescence of generated particles, and as a result, it is possible to more reliably obtain metal nanoparticles having high dispersibility.
水系溶媒における水と水溶性有機溶剤の含有量は、金属イオンの種類等に応じて適宜設定することができ、例えば水5質量%以上及び水溶性有機溶剤95質量%以下の範囲内、特に水40〜80質量%及び水溶性有機溶剤20〜60質量%の範囲内とすることが好ましい。 The content of water and the water-soluble organic solvent in the water-based solvent can be appropriately set according to the type of metal ions, and for example, in the range of 5% by mass or more of water and 95% by mass or less of the water-soluble organic solvent, particularly water. It is preferably within the range of 40 to 80% by mass and the water-soluble organic solvent within 20 to 60% by mass.
本発明では、必要に応じて上記金属化合物の溶解を促進することを主目的として、酸又はアルカリを添加することもできる。酸又はアルカリは、溶質を所望の濃度で溶解でき、かつ、金属を析出させるための還元反応の進行を妨げないものであれば特に制限されない。酸としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸等が挙げられる。アルカリとしては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム等が挙げられる。これらは水溶液の形態で添加することもできる。添加量は、用いる金属化合物の種類等に応じて適宜設定することができる。 In the present invention, an acid or an alkali may be added, if necessary, mainly for the purpose of promoting the dissolution of the metal compound. The acid or alkali is not particularly limited as long as it can dissolve the solute at a desired concentration and does not hinder the progress of the reduction reaction for depositing the metal. Examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and the like. Examples of the alkali include ammonia and sodium hydroxide. These can also be added in the form of an aqueous solution. The addition amount can be appropriately set according to the type of metal compound used and the like.
このような金属イオン含有溶液に対して還元剤を添加することによって金属ナノ粒子を生成させる還元剤を添加することによって金属ナノ粒子を生成させる。 Metal nanoparticles are produced by adding a reducing agent to such a metal ion-containing solution to produce metal nanoparticles.
還元剤の種類は、対象となる金属の酸化還元電位よりも負側の電位を有していれば良く、例えば水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、アスコルビン酸、シュウ酸、酢酸、クエン酸、ギ酸、ヒドラジン等から適宜選択することができる。 The type of the reducing agent may be such that it has a potential on the negative side of the redox potential of the target metal, for example, sodium borohydride, sodium cyanoborohydride, lithium aluminum hydride, ascorbic acid, oxalic acid. , Acetic acid, citric acid, formic acid, hydrazine and the like.
還元剤は、そのまま又は溶液の形態で添加することができる。溶液の形態(還元剤溶液)にする場合の溶媒としては、a)水単独、b)水溶性有機溶剤単独又はc)水と水溶性有機溶剤との混合溶媒を用いることができる。水溶性有機溶剤としては、特に限定されないが、アルコール類を好適に用いることができる。例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール等の一価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールを用いることができる。特に、本発明では、これらアルコール類のうち、特に一価アルコールが好ましい。これによって、生成する粒子の凝集、合一等の現象をより効果的に抑制ないしは防止できる結果、高い分散性を有する金属ナノ粒子をより確実に得ることができる。 The reducing agent can be added as it is or in the form of a solution. As a solvent for forming a solution form (reducing agent solution), a) water alone, b) water-soluble organic solvent alone, or c) a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent can be used. The water-soluble organic solvent is not particularly limited, but alcohols can be preferably used. For example, monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol and t-butyl alcohol, and polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerin can be used. Of these alcohols, monohydric alcohols are particularly preferable in the present invention. As a result, it is possible to more effectively suppress or prevent phenomena such as agglomeration and coalescence of generated particles, and as a result, it is possible to more reliably obtain metal nanoparticles having high dispersibility.
また、還元剤溶液には、界面活性剤を配合することもできる。界面活性剤としては、水溶性であって、金属ナノ粒子の分散状態を安定に保つことができるものであれば良く、例えば陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン系界面活性剤等の各種のタイプの界面活性剤から適宜選択すれば良い。これらの中でも、非イオン系界面活性剤が好ましい。非イオン系界面活性剤として、例えばポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンヒマシ油、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、レシチン等が挙げられる。 Further, a surfactant can be added to the reducing agent solution. The surfactant may be any one that is water-soluble and can stably maintain the dispersed state of the metal nanoparticles, and examples thereof include anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants. It may be appropriately selected from various types of surfactants such as nonionic surfactants. Among these, nonionic surfactants are preferable. As the nonionic surfactant, for example, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, polyoxyethylene castor oil, glycerin fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, poly Examples thereof include oxyethylene polyoxypropylene alkyl ether and lecithin.
特に、本発明では、還元剤溶液中に一価アルコールを含む場合には、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤及びポリオキシエチレンヒマシ油系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。 In particular, in the present invention, when the reducing agent solution contains a monohydric alcohol, it may contain at least one selected from polyoxyethylene hydrogenated castor oil-based surfactants and polyoxyethylene castor oil-based surfactants. preferable.
界面活性剤の添加量については、特に制限されず、例えば還元剤溶液中0.01〜20質量%の範囲内、特に1〜5質量%となるように設定することが好ましい。 The amount of the surfactant added is not particularly limited, and for example, it is preferable to set it in the range of 0.01 to 20% by mass, particularly 1 to 5% by mass in the reducing agent solution.
還元剤の添加方法については、特に制限されず、例えば前記金属イオン含有溶液を撹拌しながら、還元剤をそのまま投入又は予め溶液にしたものをピペット等で滴下する方法等を採用することができる。特に、金属イオン含有溶液に撹拌下において還元剤を滴下する方法が好ましい。還元剤を滴下することによって、金属ナノ粒子を凝集させることなく、高分散の状態で生成させることができる。 The method of adding the reducing agent is not particularly limited, and for example, a method of adding the reducing agent as it is or dropping a solution in advance with a pipette while stirring the metal ion-containing solution can be employed. In particular, a method in which the reducing agent is added dropwise to the metal ion-containing solution while stirring is preferable. By dropping the reducing agent, the metal nanoparticles can be produced in a highly dispersed state without aggregating.
本発明では、還元剤を添加した後の液体中に分散した金属ナノ粒子の濃度が1M以下となるように制御することが好ましい。このように制御することによって、より確実に高分散状態の分散液とすることができる。上記濃度の制御は、例えば水系溶媒の量、還元剤の添加量等によって適宜行うことができる。なお、前記濃度の下限値は例えば20mMと設定できるが、これに限定されるものではない。 In the present invention, it is preferable to control the concentration of the metal nanoparticles dispersed in the liquid after adding the reducing agent to 1 M or less. By controlling in this way, a highly dispersed dispersion liquid can be obtained more reliably. The control of the above concentration can be appropriately performed by, for example, the amount of the aqueous solvent, the amount of the reducing agent added, and the like. The lower limit of the concentration can be set to, for example, 20 mM, but is not limited to this.
本発明では、還元剤を添加することによって、金属ナノ粒子が均一に分散した分散液が得られる。こうして得られた金属ナノ粒子は、通常は平均粒径が10〜500nmの範囲内にあり、かつ、粒子径が比較的揃っている。ここに、本発明の平均粒径は、一般的には走査型電子顕微鏡による観察で任意に特定した100〜200個の粒子の粒子径の平均値を示す。 In the present invention, by adding a reducing agent, a dispersion liquid in which metal nanoparticles are uniformly dispersed can be obtained. The metal nanoparticles thus obtained usually have an average particle size in the range of 10 to 500 nm and have relatively uniform particle sizes. Here, the average particle diameter of the present invention generally indicates an average value of particle diameters of 100 to 200 particles arbitrarily specified by observation with a scanning electron microscope.
金属ナノ粒子(粉末)の粒度分布は、好ましくは金属ナノ粒子の積算体積粒子径分布において、
(1)当該分布の10体積%に対応する粒子径が、当該分布の50体積%に対応する粒子径の0.5倍以上(D10/D50の値が0.5以上)であり、
(2)当該分布の90体積%に対応する粒子径が、当該分布の50体積%に対応する粒子径の1.5倍以下(D90/D50の値が1.5以下)
であることを特徴とする。このような粒度分布を有する粒子群(粉末)は比較的粒子径が揃った状態となっている。上記のD10/D50の上限値は限定されず、例えば0.9程度とすることができる。また、上記のD90/D50の下限値は限定されず、例えば1.1程度とすることができる。
The particle size distribution of the metal nanoparticles (powder) is preferably, in the cumulative volume particle size distribution of the metal nanoparticles,
(1) The particle diameter corresponding to 10% by volume of the distribution is 0.5 times or more the particle diameter corresponding to 50% by volume of the distribution (D10/D50 value is 0.5 or more),
(2) The particle size corresponding to 90% by volume of the distribution is 1.5 times or less the particle size corresponding to 50% by volume of the distribution (D90/D50 value is 1.5 or less).
Is characterized in that The particle group (powder) having such a particle size distribution has a relatively uniform particle diameter. The upper limit value of D10/D50 is not limited and can be set to about 0.9, for example. The lower limit value of D90/D50 is not limited and can be set to about 1.1, for example.
上記分散体は、そのまま所定の用途に使用しても良いし、あるいは公知の方法に従って別の溶媒に置換した分散体として使用できるほか、固液分離等を経て固形粉末(乾燥粉末)として使用することもできる。なお、前記の固液分離は、例えばろ過、遠心分離等の公知の方法を採用することができる。また、必要に応じて分級、洗浄(水洗等)、乾燥等の工程も適宜採用することができる。 The above dispersion may be used as it is for a predetermined purpose, or may be used as a dispersion in which another solvent is substituted according to a known method, or as a solid powder (dry powder) after solid-liquid separation or the like. You can also For the solid-liquid separation, known methods such as filtration and centrifugation can be adopted. Further, if necessary, steps such as classification, washing (washing with water, etc.) and drying can be appropriately adopted.
本発明の製造方法で得られる金属ナノ粒子(粉末)は、本発明の効果を妨げない範囲内で他の成分が含まれていても良い。その金属の純度は例えば90〜100質量%(特に95〜100質量%)の範囲内で金属ナノ粒子の用途、使用方法等に応じて適宜決定することができる。 The metal nanoparticles (powder) obtained by the production method of the present invention may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired. The purity of the metal can be appropriately determined within the range of 90 to 100% by mass (particularly 95 to 100% by mass) according to the application of the metal nanoparticles, the method of use, and the like.
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。 The features of the present invention will be described more specifically below with reference to Examples and Comparative Examples. However, the scope of the present invention is not limited to the examples.
実施例1
金属イオン含有溶液として塩化錫II(和光純薬工業(株)製)1g(5.27mmol)と界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)1gと20%塩酸(和光純薬工業(株)製)1.5gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液23.6mLを、還元剤溶液として還元剤である水素化ホウ素ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.6gと界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)0.5gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液11.0mLを調製した。次に、前記金属イオン含有溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下することによって、液中に分散した金属ナノ粒子を得た。
得られた粒子を5回の洗浄及び8000rpmの遠心分離((株)久保田製作所製、6500)により回収した後、粒子径を電界放出形走査電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、S−4800)により176個の任意の粒子について計測した結果、平均粒子径が42nm、D10/D50が0.77、D90/D50が1.28であった。粒子の電子顕微鏡写真を図2に示し、粒子径分布を図3に示す。さらに、粒子の表面付近の元素を同顕微鏡に付属のEDX分析装置(EDAX社製、EDAX Jenesis APEX2)により分析した結果、錫93.4質量%、酸素4.1質量%、炭素2.5質量%であり、生成した粒子が錫であることが確認された。
Example 1
1 g (5.27 mmol) of tin chloride II (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a metal ion-containing solution and 1 g of polyoxyethylene hydrogenated castor oil (HCO-60, manufactured by Nippon Surfactant Industry Co., Ltd.) which is a surfactant. And 20% hydrochloric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1.5 g dissolved in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (weight ratio of water to ethanol 1:1) 23.6 mL, as a reducing agent solution, 0.6 g of a reducing agent, sodium borohydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and a surfactant, polyoxyethylene hydrogenated castor oil (manufactured by Nippon Surfactant Industry Co., Ltd.) , HCO-60) was dissolved in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (water/ethanol weight ratio 1:1) to prepare a solution (11.0 mL). Next, the metal ion-containing solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was dropped into the solution with a pipette to obtain metal nanoparticles dispersed in the solution.
After the obtained particles were washed 5 times and collected by centrifugation at 8000 rpm (6500, manufactured by Kubota Manufacturing Co., Ltd.), the particle size was determined by field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). ), the average particle diameter was 42 nm, D10/D50 was 0.77, and D90/D50 was 1.28. An electron micrograph of the particles is shown in FIG. 2, and a particle size distribution is shown in FIG. Furthermore, as a result of analyzing the elements near the surface of the particles with an EDX analyzer (EDAX Genesis APEX2, manufactured by EDAX) attached to the microscope, tin 93.4 mass%, oxygen 4.1 mass%, carbon 2.5 mass %, and it was confirmed that the particles produced were tin.
実施例2
金属イオン含有溶液として塩化錫II(和光純薬工業(株)製)1g(5.27mmol)と界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)0.002gと20%塩酸(和光純薬工業(株)製)0.36gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液22.3mLを、還元剤溶液として還元剤である水素化ホウ素ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.6gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液11.0mLを調製した。次に、前記金属イオン含有溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下することによって、液中に分散した金属ナノ粒子を得た。
得られた粒子を5回の洗浄及び8000rpmの遠心分離((株)久保田製作所製、6500)により回収した後、粒子径を電界放出形走査電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、S−4800)により159個の任意の粒子について計測した結果、平均粒子径が300nm、D10/D50が0.59、D90/D50が1.49であった。その粒子径分布を図3に示す。さらに、粒子の表面付近の元素を同顕微鏡に付属のEDX分析装置(EDAX社製、EDAX Jenesis APEX2)により分析した結果、錫94.4質量%、酸素3.8質量%、炭素1.8質量%であり、生成した粒子が錫であることが確認された。
Example 2
1 g (5.27 mmol) of tin chloride II (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a metal ion-containing solution and polyoxyethylene hydrogenated castor oil (HCO-60, manufactured by Nippon Surfactant Industry Co., Ltd.) 0 as a surfactant 0.002 g and 0.36 g of 20% hydrochloric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (weight ratio of water to ethanol 1:1). As a reducing agent solution, 22.3 mL of the solution was added with 0.6 g of a reducing agent, sodium borohydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ( 11.0 mL of a solution prepared by dissolving water and ethanol in a weight ratio of 1:1) was prepared. Next, the metal ion-containing solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was dropped into the solution with a pipette to obtain metal nanoparticles dispersed in the solution.
After the obtained particles were washed 5 times and collected by centrifugation at 8000 rpm (6500, manufactured by Kubota Manufacturing Co., Ltd.), the particle size was determined by field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). ), the average particle diameter was 300 nm, D10/D50 was 0.59, and D90/D50 was 1.49. The particle size distribution is shown in FIG. Furthermore, the elements near the surface of the particles were analyzed by an EDX analyzer (EDAX Genesis APEX2 manufactured by EDAX) attached to the microscope, and as a result, 94.4 mass% tin, 3.8 mass% oxygen, and 1.8 mass% carbon. %, and it was confirmed that the particles produced were tin.
実施例3
金属イオン含有溶液として塩化錫II(和光純薬工業(株)製)1g(5.27mmol)と界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)0.2gと20%塩酸(和光純薬工業(株)製)1.5gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比7:3)に溶解させた溶液22.6mLを、還元剤溶液として還元剤である水素化ホウ素ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.6gと界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)0.1gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比7:3)に溶解させた溶液10.5mLを調製した。次に、前記溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下することによって、液中に分散した金属ナノ粒子を得た。
得られた粒子を5回の洗浄及び8000rpmの遠心分離((株)久保田製作所製、6500)により回収した後、粒子径を電界放出形走査電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、S−4800)により150個の任意の粒子について計測した結果、平均粒子径が67nm、D10/D50が0.65、D90/D50が1.46であった。その粒子径分布を図3に示す。
Example 3
1 g (5.27 mmol) of tin chloride II (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a metal ion-containing solution and polyoxyethylene hydrogenated castor oil (HCO-60, manufactured by Nippon Surfactant Industry Co., Ltd.) 0 as a surfactant .2 g and 20% hydrochloric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1.5 g were dissolved in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (weight ratio of water to ethanol 7:3). 22.6 mL of the obtained solution was used as a reducing agent solution, and 0.6 g of a reducing agent, sodium borohydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and a surfactant, polyoxyethylene hydrogenated castor oil (Japan Surfactant Industry Co., Ltd. ), HCO-60) (0.1 g) was dissolved in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (water/ethanol weight ratio 7:3) to prepare a solution (10.5 mL). Next, the solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was dropped into the solution with a pipette to obtain metal nanoparticles dispersed in the solution.
After the obtained particles were washed 5 times and collected by centrifugation at 8000 rpm (6500, manufactured by Kubota Manufacturing Co., Ltd.), the particle size was determined by field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). ), the average particle diameter was 67 nm, D10/D50 was 0.65, and D90/D50 was 1.46. The particle size distribution is shown in FIG.
実施例4
金属イオン含有溶液として硝酸銀(和光純薬工業(株)製)0.8g(4.71mmol)と界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)1gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液22.0mLを、還元剤溶液として還元剤である水素化ホウ素ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.36gと界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)1gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液22.0mLを調製した。次に、前記金属イオン含有溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下することによって、液中に分散した金属ナノ粒子を得た。
得られた粒子を5回の洗浄及び8000rpmの遠心分離((株)久保田製作所製、6500)により回収した後、粒子径を電界放出形走査電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、S−4800)により150個の任意の粒子について計測した結果、平均粒子径74nm、D10/D50が0.65、D90/D50が1.44であった。その粒子径分布を図3に示す。さらに、粒子の表面付近の元素を同顕微鏡に付属のEDX分析装置(EDAX社製、EDAX Jenesis APEX2)により分析した結果、銀96.9質量%、炭素2.4質量%、酸素0.7質量%であり、生成した粒子が銀であることが確認された。
Example 4
0.8 g (4.71 mmol) of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a solution containing metal ions and 1 g of polyoxyethylene hydrogenated castor oil (manufactured by Nippon Surfactant Industry Co., Ltd., HCO-60) which is a surfactant. 22.0 mL of a solution prepared by dissolving water in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (weight ratio of water and ethanol 1:1) was used as a reducing agent solution, sodium borohydride as a reducing agent. 0.36 g (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1 g of polyoxyethylene hydrogenated castor oil (HCO-60, manufactured by Nippon Surfactant Industry Co., Ltd.), which is a surfactant, are added to water and ethanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). 2) was prepared by dissolving 2) in a mixed solvent of ()) (a weight ratio of water and ethanol of 1:1). Next, the metal ion-containing solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was dropped into the solution with a pipette to obtain metal nanoparticles dispersed in the solution.
After the obtained particles were washed 5 times and collected by centrifugation at 8000 rpm (6500, manufactured by Kubota Manufacturing Co., Ltd.), the particle size was determined by field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). ), the average particle diameter was 74 nm, D10/D50 was 0.65, and D90/D50 was 1.44. The particle size distribution is shown in FIG. Furthermore, as a result of analyzing the elements near the surface of the particle with an EDX analyzer (EDAX Genesis APEX2, manufactured by EDAX) attached to the microscope, 96.9% by mass of silver, 2.4% by mass of carbon, 0.7% by mass of oxygen %, and it was confirmed that the produced particles were silver.
実施例5
金属イオン含有溶液として硝酸銀(和光純薬工業(株)製)0.1g(0.589mmol)を水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解し、さらにアンモニアガスをノズルで1分間供給した後、界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)2.5gを溶解させた溶液54.9mLを調製した。また、還元剤溶液として還元剤であるL−アスコルビン酸(和光純薬工業(株)製)0.06gと界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)2.5gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液54.9mLを調製した。次に、前記金属イオン含有溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下することによって、液中に分散した金属ナノ粒子を得た。
得られた粒子の粒子径を動的光散乱光度計(大塚電子(株)製、ELSZ−2)により計測した結果、平均粒子径16nm、D10/D50が0.84、D90/D50が1.22であった。その粒子径分布を図3に示す。
Example 5
As a metal ion-containing solution, 0.1 g (0.589 mmol) of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (weight ratio of water and ethanol is 1:). A solution in which 2.5 g of polyoxyethylene hydrogenated castor oil (manufactured by Japan Surfactant Industry Co., Ltd., HCO-60), which is a surfactant, is dissolved after dissolving in 1) and further supplying ammonia gas for 1 minute with a nozzle. 54.9 mL was prepared. Further, as a reducing agent solution, 0.06 g of L-ascorbic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) which is a reducing agent and polyoxyethylene hydrogenated castor oil (manufactured by Japan Surfactant Industry Co., Ltd., HCO-) which is a surfactant. (60) 2.5 g was dissolved in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (weight ratio of water and ethanol: 1:1) to prepare 54.9 mL of a solution. Next, the metal ion-containing solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was dropped into the solution with a pipette to obtain metal nanoparticles dispersed in the solution.
The particle diameter of the obtained particles was measured by a dynamic light scattering photometer (ELSZ-2, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). As a result, the average particle diameter was 16 nm, D10/D50 was 0.84, and D90/D50 was 1. It was 22. The particle size distribution is shown in FIG.
実施例6
金属イオン含有溶液として硝酸銀(和光純薬工業(株)製)3.5g(20.6mmol)を水に溶解し、さらにアンモニアガスをノズルで1分間供給した後、界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)0.5gを溶解させた溶液10mLを調製した。また、還元剤溶液として還元剤であるL−アスコルビン酸(和光純薬工業(株)製)2gと界面活性剤であるポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(日本サーファクタント工業(株)製、HCO−60)0.5gを水に溶解させた溶液10mLを調製した。次に、前記金属イオン含有溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下することによって、液中に分散した金属ナノ粒子を得た。
得られた粒子を5回の洗浄及び8000rpmの遠心分離((株)久保田製作所製、6500)により回収した後、粒子径を電界放出形走査電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、S−4800)により147個の任意の粒子について計測した結果、平均粒子径483nm、D10/D50が0.64、D90/D50が1.33であった。その粒子径分布を図3に示す。さらに、粒子の表面付近の元素を同顕微鏡に付属のEDX分析装置(EDAX社製、EDAX Jenesis APEX2)により分析した結果、銀97.0質量%、炭素1.4質量%、酸素0.7質量%、アルミニウム0.5質量%、マグネシウム0.4質量%であり、生成した粒子が銀であることが確認された。
Example 6
As a metal ion-containing solution, 3.5 g (20.6 mmol) of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in water, and further ammonia gas was supplied for 1 minute with a nozzle, and then polyoxyethylene which was a surfactant. 10 mL of a solution in which 0.5 g of hydrogenated castor oil (manufactured by Nippon Surfactant Industry Co., Ltd., HCO-60) was dissolved was prepared. Further, as a reducing agent solution, 2 g of a reducing agent, L-ascorbic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and polyoxyethylene hydrogenated castor oil (HCO-60, manufactured by Japan Surfactant Industry Co., Ltd.), which is a surfactant. 10 mL of a solution prepared by dissolving 0.5 g in water was prepared. Next, the metal ion-containing solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was dropped into the solution with a pipette to obtain metal nanoparticles dispersed in the solution.
After the obtained particles were washed 5 times and collected by centrifugation at 8000 rpm (6500, manufactured by Kubota Manufacturing Co., Ltd.), the particle size was determined by field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). The average particle diameter was 483 nm, D10/D50 was 0.64, and D90/D50 was 1.33. The particle size distribution is shown in FIG. Furthermore, the elements near the surface of the particle were analyzed by an EDX analyzer (EDAX Genesis APEX2 manufactured by EDAX) attached to the microscope, and as a result, silver 97.0 mass %, carbon 1.4 mass %, oxygen 0.7 mass. %, aluminum 0.5 mass %, magnesium 0.4 mass %, and it was confirmed that the produced particles were silver.
実施例7
金属イオン含有溶液として塩化錫II(和光純薬工業(株)製)1g(5.27mmol)と界面活性剤であるn−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.1gと20%塩酸(和光純薬工業(株)製)1gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液23.1mLを、還元剤溶液として還元剤である水素化ホウ素ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.6gと界面活性剤であるn−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.05gを水とエタノール(和光純薬工業(株)製)の混合溶媒(水とエタノールの重量比1:1)に溶解させた溶液11.0mLを調製した。次に、前記金属イオン含有溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下することによって、液中に分散した金属ナノ粒子を得た。
得られた粒子を5回の洗浄及び8000rpmの遠心分離((株)久保田製作所製、6500)により回収した後、粒子径を電界放出形走査電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、S−4800)により180個の任意の粒子について計測した結果、平均粒子径が188nm、D10/D50が0.61、D90/D50が1.40であった。その粒子径分布を図3に示す。さらに、粒子の表面付近の元素を同顕微鏡に付属のEDX分析装置(EDAX社製、EDAX Jenesis APEX2)により分析した結果、錫91.7質量%、酸素5.1質量%、炭素3.2質量%であり、生成した粒子が錫であることが確認された。
Example 7
1 g (5.27 mmol) of tin chloride II (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a metal ion-containing solution and 0.1 g of sodium n-dodecylbenzenesulfonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) which is a surfactant. A solution prepared by dissolving 1 g of 20% hydrochloric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (weight ratio of water to ethanol 1:1). 1 mL of a reducing agent solution, 0.6 g of a reducing agent, sodium borohydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and a surfactant, sodium n-dodecylbenzenesulfonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) 0.05 g was dissolved in a mixed solvent of water and ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (weight ratio of water and ethanol 1:1) to prepare 11.0 mL of a solution. Next, the metal ion-containing solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was dropped into the solution with a pipette to obtain metal nanoparticles dispersed in the solution.
After the obtained particles were washed 5 times and collected by centrifugation at 8000 rpm (6500, manufactured by Kubota Manufacturing Co., Ltd.), the particle size was determined by field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). ), the average particle diameter was 188 nm, D10/D50 was 0.61, and D90/D50 was 1.40. The particle size distribution is shown in FIG. Furthermore, as a result of analyzing the elements near the surface of the particle with an EDX analyzer (EDAX Genesis APEX2 manufactured by EDAX) attached to the microscope, tin was 91.7% by mass, oxygen was 5.1% by mass, and carbon was 3.2% by mass. %, and it was confirmed that the particles produced were tin.
実施例8
金属イオン含有溶液として硝酸銀(和光純薬工業(株)製)0.8g(4.71mmol)を水に溶解し、さらにアンモニアガスをノズルで1分間供給した後、界面活性剤であるポリオキシエチレンラウリルエーテル(日本サーファクタント工業(株)製、BL−25)0.5gを溶解させた溶液10mLを調製した。また、還元剤溶液として還元剤であるL−アスコルビン酸(和光純薬工業(株)製)0.45gと界面活性剤であるポリオキシエチレンラウリルエーテル(日本サーファクタント工業(株)製、BL−25)0.25gを水に溶解させた溶液5mLを調製した。次に、前記金属イオン含有溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下することによって、液中に分散した金属ナノ粒子を得た。
得られた粒子を5回の洗浄及び8000rpmの遠心分離((株)久保田製作所製、6500)により回収した後、粒子径を電界放出形走査電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、S−4800)により167個の任意の粒子について計測した結果、平均粒子径342nm、D10/D50が0.65、D90/D50が1.41であった。その粒子径分布を図3に示す。さらに、粒子の表面付近の元素を同顕微鏡に付属のEDX分析装置(EDAX社製、EDAX Jenesis APEX2)により分析した結果、銀97.0質量%、炭素1.1質量%、酸素0.7質量%、アルミニウム0.7質量%、マグネシウム0.4質量%であり、生成した粒子が銀であることが確認された。
Example 8
0.8 g (4.71 mmol) of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a metal ion-containing solution was dissolved in water, and ammonia gas was further supplied for 1 minute with a nozzle, and then polyoxyethylene which was a surfactant. 10 mL of a solution in which 0.5 g of lauryl ether (BL-25, manufactured by Nippon Surfactant Industry Co., Ltd.) was dissolved was prepared. Further, as a reducing agent solution, 0.45 g of L-ascorbic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) which is a reducing agent and polyoxyethylene lauryl ether (manufactured by Japan Surfactant Industry Co., Ltd., BL-25) which is a surfactant. ) 0.25 g was dissolved in water to prepare a solution 5 mL. Next, the metal ion-containing solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was dropped into the solution with a pipette to obtain metal nanoparticles dispersed in the solution.
After the obtained particles were washed 5 times and collected by centrifugation at 8000 rpm (6500, manufactured by Kubota Manufacturing Co., Ltd.), the particle size was determined by field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). ), the average particle diameter was 342 nm, D10/D50 was 0.65, and D90/D50 was 1.41. The particle size distribution is shown in FIG. Furthermore, as a result of analyzing the elements near the surface of the particle with an EDX analyzer (EDAX Genesis APEX2 manufactured by EDAX) attached to the microscope, 97.0% by mass of silver, 1.1% by mass of carbon, 0.7% by mass of oxygen %, aluminum 0.7 mass %, magnesium 0.4 mass %, and it was confirmed that the produced particles were silver.
比較例1
金属イオン含有溶液として塩化錫II(和光純薬工業(株)製)1g(5.27mmol)と20%塩酸(和光純薬工業(株)製)1.5gを水に溶解させた溶液21.5mLを、還元剤溶液として還元剤である水素化ホウ素ナトリウム(和光純薬工業(株)製)0.6gを水に溶解させた溶液10.0mLを調製した。次に、前記金属イオン含有溶液をスターラーにより200rpmで撹拌し、そこに還元剤溶液をピペットで滴下した。その結果、直径約1cmのほぼ球形かつスポンジ状の塊が生成した。
得られた塊の表面付近の元素を実施例1と同じ方法で分析した結果、錫98.5質量%、酸素1.5質量%であり、生成した塊が錫であることが確認された。
Comparative Example 1
A solution obtained by dissolving 1 g (5.27 mmol) of tin chloride II (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1.5 g of 20% hydrochloric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in water as a solution containing metal ions. 5 mL was used as a reducing agent solution to prepare a solution 10.0 mL in which 0.6 g of a reducing agent, sodium borohydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in water. Next, the metal ion-containing solution was stirred with a stirrer at 200 rpm, and the reducing agent solution was added dropwise thereto with a pipette. As a result, a substantially spherical and sponge-like lump having a diameter of about 1 cm was formed.
As a result of analyzing the elements near the surface of the obtained lump by the same method as in Example 1, it was confirmed that tin was 98.5% by mass and oxygen was 1.5% by mass, and the generated lump was tin.
Claims (6)
ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤及びポリオキシエチレンヒマシ油系界面活性剤の少なくとも1種を含む界面活性剤及び金属が一価アルコールを含む水系溶媒に溶解した金属イオン含有溶液に対し、
ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤及びポリオキシエチレンヒマシ油系界面活性剤から選ばれる少なくとも1種を含む界面活性剤及び還元剤が水と一価アルコールを含む混合溶媒に溶解させた還元剤溶液を添加することによって金属ナノ粒子を生成させる工程
を含むことを特徴とする金属ナノ粒子の製造方法。 A method for producing metal nanoparticles in a liquid phase, comprising:
For a metal ion-containing solution obtained by dissolving a surfactant containing at least one of a polyoxyethylene hydrogenated castor oil-based surfactant and a polyoxyethylene castor oil-based surfactant and a metal in an aqueous solvent containing a monohydric alcohol ,
Surfactant containing at least one selected from polyoxyethylene hydrogenated castor oil type surfactant and polyoxyethylene castor oil type surfactant and reducing agent dissolved in a mixed solvent containing water and monohydric alcohol A method for producing metal nanoparticles, comprising the step of producing metal nanoparticles by adding a solution .
(1)当該分布の10体積%に対応する粒子径が、当該分布の50体積%に対応する粒子径の0.5倍以上であり、かつ、
(2)当該分布の90体積%に対応する粒子径が、当該分布の50体積%に対応する粒子径の1.5倍以下
である、請求項1に記載の製造方法。 In the cumulative volume particle size distribution of the generated metal nanoparticles,
(1) The particle size corresponding to 10% by volume of the distribution is 0.5 times or more the particle size corresponding to 50% by volume of the distribution, and
(2) The production method according to claim 1, wherein the particle size corresponding to 90% by volume of the distribution is 1.5 times or less the particle size corresponding to 50% by volume of the distribution.
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