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
JP7430664B2 - metal particles - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7430664B2 - metal particles - Google Patents

metal particles Download PDF

Info

Publication number
JP7430664B2
JP7430664B2 JP2021079597A JP2021079597A JP7430664B2 JP 7430664 B2 JP7430664 B2 JP 7430664B2 JP 2021079597 A JP2021079597 A JP 2021079597A JP 2021079597 A JP2021079597 A JP 2021079597A JP 7430664 B2 JP7430664 B2 JP 7430664B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
particles
metal particles
nickel
organometallic compound
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
JP2021079597A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021139050A (en
Inventor
一人 岡村
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.)
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
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 Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd filed Critical Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority to JP2021079597A priority Critical patent/JP7430664B2/en
Publication of JP2021139050A publication Critical patent/JP2021139050A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7430664B2 publication Critical patent/JP7430664B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

本発明は、湿式還元法を利用した金属粒子の製造方法及び金属粒子に関する。 The present invention relates to a method for producing metal particles and metal particles using a wet reduction method.

金属粒子は、バルク金属とは異なる物理的・化学的特性を有することから、例えば、導電性ペーストや透明導電膜などの電極材料、高密度記録材料、触媒材料、半導体デバイス用の接合材料、インクジェット用インク材料等の様々な工業材料に利用されている。 Metal particles have physical and chemical properties different from those of bulk metals, so they can be used, for example, as electrode materials such as conductive pastes and transparent conductive films, high-density recording materials, catalyst materials, bonding materials for semiconductor devices, and ink jets. It is used in various industrial materials such as industrial ink materials.

金属粒子は、固相反応又は液相反応によって得られることが知られている。固相反応としては、塩化ニッケルの化学気相蒸着やギ酸ニッケルの熱分解等が知られている。液相反応としては、金属塩を水素化ホウ素ナトリウム等の強力な還元剤で直接還元する方法(例えば、特許文献1)、強アルカリの存在下でヒドラジン等の還元剤を添加して前駆体を形成した後に熱分解する方法(例えば、特許文献2)、金属塩や有機配位子を含有する金属錯体を溶媒とともに圧力容器に入れて熱分解によって合成する方法(例えば、特許文献3)等が挙げられる。 It is known that metal particles can be obtained by solid phase reaction or liquid phase reaction. As solid phase reactions, chemical vapor deposition of nickel chloride, thermal decomposition of nickel formate, etc. are known. Liquid phase reactions include a method in which a metal salt is directly reduced with a strong reducing agent such as sodium borohydride (for example, Patent Document 1), and a method in which a reducing agent such as hydrazine is added in the presence of a strong alkali to reduce the precursor. There are methods of thermally decomposing the metal complex after formation (for example, Patent Document 2), and methods of synthesizing by thermal decomposition by placing a metal complex containing a metal salt and an organic ligand in a pressure vessel together with a solvent (for example, Patent Document 3). Can be mentioned.

金属粒子を導電性ペーストや透明導電膜などの電極材料、高密度記録材料、触媒材料、インクジェット用インク材料等の用途に好適に供するには、均一な粒子径を有する微粒子の制御が必要である。 In order to suitably use metal particles for applications such as electrode materials such as conductive pastes and transparent conductive films, high-density recording materials, catalyst materials, and inkjet ink materials, it is necessary to control fine particles with uniform particle diameters. .

しかし、固相反応のうち化学気層蒸着による方法の場合、粒子がサブミクロンからミクロンオーダーに肥大化する傾向がある。また、熱分解による方法の場合、反応温度が高いことから、粒子が凝集する傾向がある。これら固相反応による製造方法は、液相反応による製造方法に比べて製造コストが高価になりがちである。 However, in the case of a method using chemical vapor deposition among solid phase reactions, particles tend to enlarge from submicron to micron order. Furthermore, in the case of a method using thermal decomposition, particles tend to aggregate due to the high reaction temperature. These manufacturing methods using solid phase reactions tend to be more expensive than manufacturing methods using liquid phase reactions.

一方、液相反応のうち強力な還元剤を使用する方法の場合、即座に粒子が還元されることから所望の粒子を得るために反応を制御することが困難である。また、前駆体を経由させる方法の場合、前駆体がゲル状をなし、その後の還元反応が不均一となること、水素合成の場合、反応温度が高いことから、いずれも凝集を避けることができない。 On the other hand, in the case of a liquid phase reaction that uses a strong reducing agent, particles are immediately reduced, making it difficult to control the reaction to obtain desired particles. In addition, in the case of the method of passing through the precursor, the precursor forms a gel, making the subsequent reduction reaction non-uniform, and in the case of hydrogen synthesis, the reaction temperature is high, so aggregation cannot be avoided in either case. .

また、金属塩を1級アミン等の還元剤を添加して、マイクロ波を照射して加熱することでニッケル微粒子を得る技術が提案されている(例えば、特許文献4)。この技術によれば、脂肪族1級アミンの炭素鎖の長さの調整や錯化反応液に貴金属塩を添加することによって、金属粒子の粒子径を制御できるとされている。この方法であれば、所望の粒子径を有する金属粒子が得られるものの、塩化ニッケル-アミン錯体、硫酸ニッケル-アミン錯体等、結晶性に優れるが還元性が低いという特徴を有する金属錯体への適用が困難であり、また反応を促進させることを目的として貴金属塩を使用するため、製造コストが高価になりがちである。更に、銀などは配線材料や電池など電子機器において、マイグレーションを生じ易く、電気特性等への悪影響があるため使用用途に制限を受け易い。 Furthermore, a technique has been proposed in which fine nickel particles are obtained by adding a reducing agent such as a primary amine to a metal salt and heating the mixture by irradiating it with microwaves (for example, Patent Document 4). According to this technique, the particle size of metal particles can be controlled by adjusting the length of the carbon chain of the aliphatic primary amine or by adding a noble metal salt to the complexing reaction solution. Although this method allows metal particles with the desired particle size to be obtained, it cannot be applied to metal complexes that have excellent crystallinity but low reducibility, such as nickel chloride-amine complexes and nickel sulfate-amine complexes. However, since noble metal salts are used for the purpose of accelerating the reaction, the manufacturing cost tends to be high. Further, silver and the like tend to undergo migration in wiring materials and electronic devices such as batteries, and have an adverse effect on electrical properties, so that their usage is likely to be restricted.

特開2003-193118号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-193118 特開2008-95146号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-95146 特開2010-105149号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-105149 再公表WO2011/115213号公報Re-publication WO2011/115213 publication

例えば、自動車等に搭載される、SiC等のパワー半導体用の接合材は、導電性、熱伝導性、機械的強度、耐久性等が要求されるが、このような要求を満たすためには、パワー半導体と電極とを接合する接合材の接合状態が極めて重要である。具体的には、接合材同士や接合材と被接合体との間の接合面積が大きい方が好ましい。しかし、接合材ペーストにおいて、接合材の分散性が悪く、凝集や沈降がある場合は、パワー半導体や電極上に接合材ペーストを均一に塗布することができず、その結果、接合面積が大きくすることが難しい、という課題があった。 For example, bonding materials for power semiconductors such as SiC installed in automobiles are required to have electrical conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, durability, etc. In order to meet these requirements, The bonding condition of the bonding material that bonds the power semiconductor and the electrode is extremely important. Specifically, it is preferable that the bonding area between the bonding materials or between the bonding material and the object to be bonded be large. However, if the bonding material paste has poor dispersibility and causes agglomeration or sedimentation, it may not be possible to apply the bonding material paste evenly on the power semiconductor or electrode, resulting in a large bonding area. The problem was that it was difficult.

本発明の目的は、簡便な方法で、且つ低コストで金属粒子の粒子径を制御可能であり、分散性に優れ、凝集や沈降が生じにくい金属粒子の製造方法及び金属粒子を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for producing metal particles that can control the particle size of metal particles by a simple method and at low cost, has excellent dispersibility, and is unlikely to cause aggregation or sedimentation, and to provide metal particles. be.

本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、金属錯体の配位子に着目し、求核性を有する有機金属化合物を使用することによって、還元性が低い金属錯体からでも金属粒子が得られるのみならず、有機金属化合物の添加量によって、粒子径が制御された金属粒子が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 In view of the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive research and have focused on the ligands of metal complexes, and by using organometallic compounds with nucleophilic properties, they have been able to remove metal complexes with low reducibility. It was discovered that not only metal particles could be obtained, but also metal particles whose particle diameter could be controlled by adjusting the amount of the organometallic compound added, leading to the completion of the present invention.

すなわち、本発明の金属粒子の製造方法は、下記の工程A及びB;
A)金属塩及び還元剤を混合して金属錯化反応液を得る工程、
B)前記金属錯化反応液を加熱して、該金属錯化反応液中の金属イオンを還元し、金属粒子のスラリーを得る工程、
を含んでいる。そして、本発明の金属粒子の製造方法は、前記工程Aから、前記工程Bで前記金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで、アルカリ金属系有機金属化合物又はアルカリ土類金属系有機金属化合物から選ばれる有機金属化合物を添加する。
That is, the method for producing metal particles of the present invention includes the following steps A and B;
A) A step of mixing a metal salt and a reducing agent to obtain a metal complexing reaction solution,
B) heating the metal complexing reaction liquid to reduce metal ions in the metal complexing reaction liquid to obtain a slurry of metal particles;
Contains. In the method for producing metal particles of the present invention, an alkali metal organic metal compound or an alkaline earth An organometallic compound selected from metal-based organometallic compounds is added.

本発明の金属粒子の製造方法は、前記有機金属化合物が、求核性を有するものであってもよい。 In the method for producing metal particles of the present invention, the organometallic compound may have nucleophilicity.

本発明の金属粒子の製造方法は、前記有機金属化合物が、有機マグネシウムハロゲン化物又は有機リチウムであってもよい。 In the method for producing metal particles of the present invention, the organometallic compound may be an organomagnesium halide or an organolithium.

本発明の金属粒子の製造方法は、前記金属塩が、ニッケル塩、銅塩又はコバルト塩であってもよい。 In the method for producing metal particles of the present invention, the metal salt may be a nickel salt, a copper salt, or a cobalt salt.

本発明の金属粒子の製造方法は、前記金属粒子の平均粒子径が、5~1000nmの範囲内であってもよい。 In the method for producing metal particles of the present invention, the average particle diameter of the metal particles may be within a range of 5 to 1000 nm.

本発明の金属粒子の製造方法は、前記工程Aにおいて得られた金属錯化反応液に、金属粒子を添加してもよい。 In the method for producing metal particles of the present invention, metal particles may be added to the metal complexing reaction solution obtained in step A above.

本発明の金属粒子は、卑金属及び/又は貴金属から選ばれる金属種を主成分として含有する金属粒子であって、ICP質量分析法によるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量が、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下であることを特徴とする。 The metal particles of the present invention are metal particles containing a metal species selected from base metals and/or noble metals as a main component, and have an alkali metal or alkaline earth metal content of 0.1 mg/ kg or more and 2,000 mg/kg or less.

本発明の金属粒子は、平均粒子径が、5~1000nmの範囲内であってもよい。 The metal particles of the present invention may have an average particle diameter within the range of 5 to 1000 nm.

本発明の金属粒子は、前記金属種が、ニッケル、チタン、コバルト、銅、金、銀及び白金から選ばれる1以上の金属であってもよい。 In the metal particles of the present invention, the metal species may be one or more metals selected from nickel, titanium, cobalt, copper, gold, silver, and platinum.

本発明の金属粒子は、アルカリ金属、もしくはアルカリ土類金属を微量含むことを特徴とし、且つその製造方法によれば、金属粒子の製造において、所定量の有機金属化合物を添加することで、容易に、ペースト、スラリー又は分散液とした場合の分散性が良く、所望の粒子径を有する金属粒子を製造することができる。そして、本発明の金属粒子を、例えば接合材用途に使用した場合、分散性に優れ、凝集や沈降が生じにくいという特長によって、パワー半導体や電極等の被接合体上に、接合材ペーストを均一に塗布することが可能になる。その結果、接合材と被接合体との接合面積を大きくすることが可能になり、電子機器の信頼性を向上させることができる。 The metal particles of the present invention are characterized by containing a trace amount of an alkali metal or an alkaline earth metal, and according to the manufacturing method thereof, the metal particles can be easily manufactured by adding a predetermined amount of an organometallic compound. In addition, it has good dispersibility when made into a paste, slurry, or dispersion, and metal particles having a desired particle size can be produced. When the metal particles of the present invention are used, for example, as a bonding material, they have excellent dispersibility and are resistant to agglomeration and sedimentation, allowing the bonding material paste to be uniformly spread over objects to be bonded such as power semiconductors and electrodes. It becomes possible to apply it to As a result, the bonding area between the bonding material and the objects to be bonded can be increased, and the reliability of the electronic device can be improved.

本発明の実施の形態について、以下に説明する。本実施の形態の金属粒子の製造方法は、下記の工程A及び工程B;
A)金属塩及び還元剤を混合して金属錯化反応液を得る工程、
B)金属錯化反応液を加熱して、該金属錯化反応液中の金属イオンを還元し、金属粒子のスラリーを得る工程、
を含んでいる。そして、本実施の形態の金属粒子の製造方法は、工程Aから、工程Bで金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで有機金属化合物を添加する。
Embodiments of the present invention will be described below. The method for manufacturing metal particles of this embodiment includes the following steps A and B;
A) A step of mixing a metal salt and a reducing agent to obtain a metal complexing reaction solution,
B) heating the metal complexing reaction liquid to reduce metal ions in the metal complexing reaction liquid to obtain a slurry of metal particles;
Contains. In the method for producing metal particles according to the present embodiment, the organometallic compound is added at any timing from step A to heating the metal complexing reaction solution in step B.

[工程A]
工程Aは、金属塩及び還元剤を混合して金属錯化反応液を得る工程である。
[Process A]
Step A is a step of mixing a metal salt and a reducing agent to obtain a metal complexing reaction solution.

<金属塩>
金属塩としては、公知の卑金属の塩又は貴金属の塩を挙げることができる。ここで、卑金属としては、例えば、ニッケル、チタン、コバルト、銅、クロム、マンガン、鉄、ジルコニウム、スズ、タングステン、モリブデン、バナジウム等を挙げることができる。貴金属としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、ロジウム、レニウム等を挙げることができる。上記卑金属又は貴金属の中でも、導電性ペーストや透明導電膜などの電極材料、高密度記録材料、触媒材料、半導体デバイス用の接合材料、インクジェット用インク材料等の様々な工業材料への適用をしやすい、ニッケル、チタン、コバルト、銅、金、銀、白金が好ましい。金属塩は、上記の金属元素を単独で又は2種以上含有していてもよい。また、金属塩としては、例えば、カルボン酸金属塩などの有機酸金属塩や、塩化金属塩、硫酸金属塩、硝酸金属塩、炭酸金属塩などの無機金属塩を挙げることができる。これらの中でも、金属粒子の粒子径や粒子径分布を制御しやすい塩化金属塩や、COOH基を除く部分の炭素数が1~12のカルボン酸金属塩が好ましい。これらの中でも、塩化ニッケル、酢酸ニッケル、酢酸銅、酢酸コバルトがより好ましい。
<Metal salt>
Examples of the metal salt include known salts of base metals and salts of noble metals. Here, examples of base metals include nickel, titanium, cobalt, copper, chromium, manganese, iron, zirconium, tin, tungsten, molybdenum, and vanadium. Examples of the noble metal include gold, silver, platinum, palladium, iridium, osmium, ruthenium, rhodium, and rhenium. Among the above base metals or noble metals, it is easy to apply to various industrial materials such as electrode materials such as conductive pastes and transparent conductive films, high-density recording materials, catalyst materials, bonding materials for semiconductor devices, and ink materials for inkjet. , nickel, titanium, cobalt, copper, gold, silver, and platinum are preferred. The metal salt may contain one or more of the above metal elements. Examples of metal salts include organic acid metal salts such as carboxylic acid metal salts, and inorganic metal salts such as chloride metal salts, sulfate metal salts, nitrate metal salts, and carbonate metal salts. Among these, chloride metal salts and carboxylic acid metal salts having 1 to 12 carbon atoms in the portion excluding the COOH group are preferred because they allow easy control of the particle size and particle size distribution of the metal particles. Among these, nickel chloride, nickel acetate, copper acetate, and cobalt acetate are more preferred.

<還元剤>
本実施の形態に用いられる還元剤としては、金属との錯体を形成できるものであれば特に制限はないが、例えば、1級アミン、脂肪族アルコールが好適に用いられる。特に、1級アミンは、金属との錯体を形成することができ、金属錯体に対する還元能を効果的に発揮できるため好ましい。一方、2級アミンは立体障害が大きいため、金属錯体の良好な形成を阻害するおそれがあり、3級アミンは金属の還元能を有しないため、いずれも単独では使用できないが、1級アミンを使用する上で、生成する金属粒子の形状に支障を与えない範囲でこれらを併用することは差し支えない。また、1級アミンと脂肪族アルコールを併用することもできる。
<Reducing agent>
The reducing agent used in this embodiment is not particularly limited as long as it can form a complex with the metal, but for example, primary amines and aliphatic alcohols are preferably used. In particular, primary amines are preferable because they can form complexes with metals and can effectively exhibit the ability to reduce metal complexes. On the other hand, secondary amines have a large steric hindrance, which may inhibit the good formation of metal complexes, and tertiary amines do not have the ability to reduce metals, so they cannot be used alone, but primary amines In use, these may be used in combination as long as the shape of the metal particles to be produced is not affected. Moreover, a primary amine and an aliphatic alcohol can also be used together.

還元剤は、常温で固体又は液体のものが使用できる。ここで、常温とは、20℃±15℃をいう。常温で液体の1級アミンは、金属錯体を形成する際の有機溶媒としても機能する。なお、常温で固体の1級アミンであっても、100℃以上の加熱によって液体であるか、又は有機溶媒を用いて溶解するものであれば、特に問題はない。 The reducing agent can be solid or liquid at room temperature. Here, normal temperature refers to 20°C±15°C. Primary amines that are liquid at room temperature also function as organic solvents when forming metal complexes. Note that even if the primary amine is solid at room temperature, there is no particular problem as long as it becomes liquid when heated to 100° C. or higher or dissolves using an organic solvent.

1級アミンは、芳香族1級アミンであってもよいが、反応液におけるニッケル錯体形成の容易性の観点からは脂肪族1級アミンが好適である。脂肪族1級アミンは、例えばその炭素鎖の長さを調整することによって生成する金属粒子の分散性を制御することができ、分散性が要求される用途において有利である。金属粒子の凝集を制御する観点から、脂肪族1級アミンは、その炭素数が6~20程度のものから選択して用いることが好適である。このようなアミンとして、例えばオクチルアミン、トリオクチルアミン、ジオクチルアミン、ヘキサデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ミリスチルアミン、ラウリルアミンを挙げることができる。オレイルアミン及びドデシルアミンは、金属粒子生成過程に於ける温度条件下において液体状態として存在するため均一溶液で反応を効率的に進行できるので特に好ましい。最も好ましくは、オレイルアミンである。 Although the primary amine may be an aromatic primary amine, an aliphatic primary amine is preferable from the viewpoint of ease of forming a nickel complex in the reaction solution. Aliphatic primary amines can control the dispersibility of metal particles produced by adjusting the length of their carbon chains, for example, and are advantageous in applications that require dispersibility. From the viewpoint of controlling the agglomeration of metal particles, it is preferable to use an aliphatic primary amine selected from those having about 6 to 20 carbon atoms. Examples of such amines include octylamine, trioctylamine, dioctylamine, hexadecylamine, dodecylamine, tetradecylamine, stearylamine, oleylamine, myristylamine, and laurylamine. Oleylamine and dodecylamine are particularly preferred because they exist in a liquid state under the temperature conditions during the metal particle production process, and therefore the reaction can proceed efficiently in a homogeneous solution. Most preferred is oleylamine.

脂肪族アルコールも同様に、例えばその炭素鎖の長さを調整することによって生成する金属粒子の分散性を制御することができ、分散性が要求される用途において有利である。金属粒子の凝集を制御する観点から、脂肪族アルコールは、その炭素数が8~18程度のものから選択して用いることが好適である。このような脂肪族アルコールとして、例えば、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトタデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノールを挙げることができる。オクタノール、デカノール、ドデカノールは、金属粒子生成過程に於ける温度条件下において液体状態として存在するため均一溶液で反応を効率的に進行できるので特に好ましい。 Similarly, aliphatic alcohols can control the dispersibility of metal particles produced by adjusting the length of their carbon chains, for example, and are advantageous in applications where dispersibility is required. From the viewpoint of controlling agglomeration of metal particles, it is preferable to use an aliphatic alcohol selected from those having about 8 to 18 carbon atoms. Examples of such aliphatic alcohols include octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetotadecanol, pentadecanol, hexadecanol, heptadecanol, and octadecanol. Octanol, decanol, and dodecanol are particularly preferable because they exist in a liquid state under the temperature conditions in the metal particle production process, so that the reaction can proceed efficiently in a homogeneous solution.

1級アミン及び脂肪族アルコールは、金属粒子の生成時に表面修飾剤として機能するため、当該1級アミン及び脂肪族アルコールの除去後においても二次凝集を抑制できる。また、1級アミン及び脂肪族アルコールは、工程Bにおける還元反応後に、生成した金属粒子の固体成分と溶剤または未反応の1級アミンもしくは脂肪族アルコール等を分離する洗浄工程における処理操作の容易性の観点からは室温で液体のものが好ましい。更に、1級アミン及び脂肪族アルコールは、金属錯体を還元して金属粒子を得るときの反応制御の容易性の観点からは還元温度より沸点が高いものが好ましい。1級アミン又は脂肪族アルコールの量は、金属の1molに対して、金属の価数×1倍mol以上の倍率で用いることが好ましく、価数×1.1倍mol以上用いることがより好ましく、価数×2倍mol以上用いることがさらに好ましい。1級アミン又は脂肪族アルコールの量が、金属の価数×1倍mol未満では、得られる金属粒子の粒子径の制御が困難となり、粒子径がばらつきやすくなる。また、1級アミン又は脂肪族アルコールの量の上限は特にはないが、例えば生産性の観点からは、金属の価数×10倍mol以下とすることが好ましい。 Since the primary amine and aliphatic alcohol function as surface modifiers during the generation of metal particles, secondary aggregation can be suppressed even after the primary amine and aliphatic alcohol are removed. In addition, primary amines and aliphatic alcohols are easy to handle in the cleaning step to separate the solid components of the generated metal particles from the solvent or unreacted primary amines or aliphatic alcohols after the reduction reaction in step B. From this point of view, those that are liquid at room temperature are preferable. Furthermore, the primary amine and aliphatic alcohol preferably have a boiling point higher than the reduction temperature from the viewpoint of ease of reaction control when reducing the metal complex to obtain metal particles. The amount of the primary amine or aliphatic alcohol is preferably used at a ratio of 1 mol or more of the valence of the metal, more preferably 1.1 times the mol or more of the valence of the metal, per 1 mol of the metal. It is more preferable to use valence x 2 times the mol or more. If the amount of the primary amine or aliphatic alcohol is less than the valence of the metal x 1 times the mol, it will be difficult to control the particle size of the resulting metal particles, and the particle size will tend to vary. Further, although there is no particular upper limit to the amount of the primary amine or aliphatic alcohol, for example, from the viewpoint of productivity, it is preferably less than 10 times the valence of the metal in mol.

工程Aにおける金属錯化反応液の形成条件、すなわち、金属塩及び還元剤の混合条件は、使用する金属塩及び還元剤によって異なるので、使用する原料に応じて適切な条件を選択すればよい。ここでは、金属塩としてカルボン酸ニッケル、還元剤として1級アミンを用いる場合を例に挙げて説明する。この場合、錯形成反応は、室温に於いても進行することができるが、十分且つ、より効率の良い錯形成反応を行うために、例えば100℃~165℃の範囲内の温度に加熱して反応を行うことが好ましい。加熱温度は、好ましくは100℃を超える温度とし、より好ましくは105℃以上の温度とすることで、カルボン酸ニッケルに配位した配位水と1級アミンとの配位子置換反応が効率よく行われ、錯体配位子としての水分子を解離させることができ、さらにその水を系外に出すことができるので、効率よくアミンとの錯体を形成させることができる。また、カルボン酸ニッケルとしてギ酸ニッケル2水和物を用いる場合は、室温では2個の配位水と2座配位子である2個のギ酸が存在した錯体構造をとっているため、この2つの配位水と1級アミンの配位子置換により効率よく錯形成させるには、100℃より高い温度で加熱し、錯体配位子としての水分子を解離させることが好ましい。加熱時間は、加熱温度や、各原料の含有量に応じて適宜決定することができる。加熱時間の上限は特にないが、不必要に長時間熱処理することはエネルギー消費及び工程時間を節約する観点から無駄である。 The conditions for forming the metal complexing reaction solution in step A, that is, the conditions for mixing the metal salt and reducing agent, vary depending on the metal salt and reducing agent used, so appropriate conditions may be selected depending on the raw materials used. Here, an example will be described in which a nickel carboxylate is used as the metal salt and a primary amine is used as the reducing agent. In this case, the complex formation reaction can proceed at room temperature, but in order to carry out a sufficient and more efficient complex formation reaction, it is heated to a temperature within the range of 100°C to 165°C, for example. Preferably, the reaction is carried out. By setting the heating temperature to preferably a temperature exceeding 100°C, more preferably a temperature of 105°C or higher, the ligand substitution reaction between the coordinated water coordinated to the nickel carboxylate and the primary amine can be efficiently carried out. This allows water molecules as complex ligands to be dissociated, and furthermore, the water can be taken out of the system, so that complexes with amines can be efficiently formed. In addition, when nickel formate dihydrate is used as nickel carboxylate, at room temperature it has a complex structure in which two coordinating waters and two formic acids, which are bidentate ligands, exist. In order to efficiently form a complex by substitution of two coordinated waters and a primary amine with a ligand, it is preferable to heat at a temperature higher than 100° C. to dissociate water molecules as complex ligands. The heating time can be appropriately determined depending on the heating temperature and the content of each raw material. Although there is no particular upper limit to the heating time, unnecessarily long heat treatment is wasteful from the viewpoint of saving energy consumption and process time.

工程Aにおける加熱の方法は、特に制限されず、例えばオイルバスなどの熱媒体による加熱であっても、マイクロ波照射や超音波照射による加熱であってもよい。 The heating method in step A is not particularly limited, and may be, for example, heating using a heat medium such as an oil bath, or heating using microwave irradiation or ultrasonic irradiation.

工程Aでは、均一溶液での反応をより効率的に進行させるために、1級アミンとは別の有機溶媒を新たに添加してもよい。有機溶媒を用いる場合、有機溶媒を金属塩及び還元剤と同時に混合してもよいが、金属塩及び還元剤を先ず混合し錯形成した後に有機溶媒を加えると、還元剤が効率的に金属原子に配位するので、より好ましい。使用できる有機溶媒としては、金属塩と還元剤との錯形成を阻害しないものであれば、特に限定するものではなく、例えば炭素数4~30のエーテル系有機溶媒、炭素数7~30の飽和又は不飽和の炭化水素系有機溶媒等を使用することができる。また、加熱条件下でも使用を可能とする観点から、使用する有機溶媒は、沸点が170℃以上のものを選択することが好ましい。このような有機溶媒の具体例としては、テトラエチレングリコール、n-オクチルエーテル、ラウリルアルコールが挙げられる。 In step A, an organic solvent other than the primary amine may be newly added in order to advance the reaction in a homogeneous solution more efficiently. When using an organic solvent, the organic solvent may be mixed at the same time as the metal salt and the reducing agent, but if the metal salt and reducing agent are first mixed to form a complex and then the organic solvent is added, the reducing agent will efficiently convert the metal atoms. It is more preferable because it coordinates with The organic solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not inhibit the complex formation between the metal salt and the reducing agent. For example, ether organic solvents having 4 to 30 carbon atoms, saturated organic solvents having 7 to 30 carbon atoms, Alternatively, an unsaturated hydrocarbon organic solvent or the like can be used. Further, from the viewpoint of enabling use even under heating conditions, it is preferable to select an organic solvent having a boiling point of 170° C. or higher. Specific examples of such organic solvents include tetraethylene glycol, n-octyl ether, and lauryl alcohol.

[工程B]
工程Bでは、錯形成反応によって得られた金属錯化反応液を加熱し、金属錯化反応液中の金属を還元して金属粒子のスラリーを得る。工程Bにおける加熱温度は、得られる金属粒子の金属種、粒子径、粒子径分布等によって異なる。
[Process B]
In step B, the metal complexing reaction liquid obtained by the complexing reaction is heated to reduce the metal in the metal complexing reaction liquid to obtain a slurry of metal particles. The heating temperature in step B varies depending on the metal species, particle size, particle size distribution, etc. of the metal particles to be obtained.

例えば、平均粒子径が5~100nmであるニッケル粒子を合成する場合、形状のばらつきを抑制するという観点から、好ましくは170℃以上、より好ましくは180℃以上とすることがよい。この場合、加熱温度の上限は特にないが、処理を能率的に行う観点からは例えば270℃以下とすることが好適である。 For example, when synthesizing nickel particles with an average particle size of 5 to 100 nm, the temperature is preferably 170° C. or higher, more preferably 180° C. or higher, from the viewpoint of suppressing shape variations. In this case, there is no particular upper limit to the heating temperature, but from the viewpoint of efficient processing, it is preferably 270° C. or lower, for example.

また、例えば、平均粒子径が300~600nmである銅粒子を合成する場合は、形状のばらつきを抑制するという観点から、好ましくは200℃以上、より好ましくは220℃以上とすることがよい。この場合、加熱温度の上限は特にないが、処理を能率的に行う観点からは例えば270℃以下とすることが好適である。 Further, for example, when synthesizing copper particles having an average particle diameter of 300 to 600 nm, the temperature is preferably 200° C. or higher, more preferably 220° C. or higher, from the viewpoint of suppressing shape variations. In this case, there is no particular upper limit to the heating temperature, but from the viewpoint of efficient processing, it is preferably 270° C. or lower, for example.

工程Bにおける加熱手段としては、オイルバスなどの熱媒体、電気、マイクロ波、超音波を用いた加熱法などが挙げられる。生産コストの観点からオイルバスなどの熱媒体、電気を用いた加熱方式が好適に用いられる。 Examples of the heating means in step B include heating methods using a heat medium such as an oil bath, electricity, microwaves, and ultrasonic waves. From the viewpoint of production cost, a heating method using a heat medium such as an oil bath or electricity is preferably used.

工程Bでは、金属粒子の分散性を改善したり、酸化を防止するための防錆剤等の機能を付与したりするために、分散剤や機能付与のための添加剤を添加しても良い。 In step B, a dispersant or functional additive may be added to improve the dispersibility of metal particles or to provide functions such as a rust preventive agent to prevent oxidation. .

[有機金属化合物の添加]
本実施の形態に使用される有機金属化合物は、求核試薬と同様の性質(求核性)を有し、金属錯体に作用するものであれば特に制約がない。好ましい有機金属化合物として、金属粒子の粒子径や粒子径分布の制御しやすさ、安全性、簡便さ、生産性の観点から、アルカリ金属に、アルキル基、アルコキシ基等の有機基が配位したアルカリ金属系有機金属化合物、及び、アルカリ土類金属に、前記有機基が配位したアルカリ土類金属系有機金属化合物を挙げることができる。以下、アルカリ金属系有機化合物及びアルカリ土類金属系有機化合物を総称して、「本有機金属化合物」という。本有機金属化合物は、塩素、臭素、沃素等のハロゲン化物を含有する有機金属ハロゲン化物であってもよい。この場合、それぞれ、アルカリ金属系有機金属ハロゲン化物及びアルカリ土類金属系有機金属ハロゲン化物ともいう。アルカリ金属系有機金属ハロゲン化物はアルカリ金属系有機金属化合物の一形態であり、アルカリ土類金属系有機金属ハロゲン化物はアルカリ土類金属系有機金属化合物の一形態である。
[Addition of organometallic compound]
The organometallic compound used in this embodiment is not particularly limited as long as it has properties similar to the nucleophilic reagent (nucleophilicity) and acts on the metal complex. Preferred organometallic compounds are those in which an alkali metal is coordinated with an organic group such as an alkyl group or an alkoxy group, from the viewpoint of ease of controlling the particle size and particle size distribution of metal particles, safety, simplicity, and productivity. Examples include alkali metal-based organometallic compounds and alkaline-earth metal-based organometallic compounds in which the organic group is coordinated to an alkaline earth metal. Hereinafter, the alkali metal organic compound and the alkaline earth metal organic compound will be collectively referred to as "the present organometallic compound." The organometallic compound may be an organometallic halide containing halides such as chlorine, bromine, and iodine. In this case, they are also referred to as an alkali metal-based organometallic halide and an alkaline earth metal-based organometallic halide, respectively. Alkali metal-based organometallic halides are one form of alkali metal-based organometallic compounds, and alkaline earth metal-based organometallic halides are one form of alkaline earth metal-based organometallic compounds.

アルカリ金属系有機金属化合物を構成するアルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムを挙げることができ、反応性が高いリチウムを含有する有機リチウムが好適に用いられる。
また、アルカリ土類金属系有機金属化合物を構成するアルカリ土類金属としては、例えば、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムを挙げることができ、反応性が良いマグネシウムを含有する有機マグネシウムハロゲン化物が好適に用いられる。なお、アルミニウムにアルキル基が配位したアルキルアルミニウムは、発火性が強いため、安全性及び簡便さの観点から、アルカリ金属系、及びアルカリ土類金属系の有機金属化合物が、より好適に用いられる。
Examples of the alkali metal constituting the alkali metal-based organometallic compound include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, and organolithium containing highly reactive lithium is preferably used.
Examples of the alkaline earth metals constituting the alkaline earth metal-based organometallic compound include beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium, and organomagnesium halides containing magnesium, which have good reactivity, Suitably used. Note that alkylaluminum, in which an alkyl group is coordinated with aluminum, has strong flammability, so from the viewpoint of safety and convenience, alkali metal-based and alkaline earth metal-based organometallic compounds are more preferably used. .

本有機金属化合物は、例えばテトラヒドロフラン、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、ブチルエーテル、ジブチルエーテル等の有機溶媒によって希釈した希釈溶液として用いることが好ましい。希釈溶液の濃度に制限はないが、微量で粒子径に影響する場合は低濃度の方が制御し易いので好ましい。 The present organometallic compound is preferably used as a diluted solution diluted with an organic solvent such as tetrahydrofuran, hexane, toluene, cyclohexane, butyl ether, dibutyl ether, or the like. There is no limit to the concentration of the diluted solution, but if the particle size is affected by a small amount, a low concentration is preferable because it is easier to control.

アルカリ金属系有機金属化合物としては、安価で汎用的なn-ブチルリチウムやフェニルリチウムが好適に用いられ、これらのトルエン溶液やn-ヘキサン溶液が、安全性及び簡便さの観点から特に好適である。
また、アルカリ土類金属系有機金属化合物として、エチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロミド、ブチルマグネシウムクロリド、2-ブチルマグネシウムクロリド-塩化リチウム錯体、ブチルマグネシウムブロミドが好適に用いられ、これらのテトラヒドロフラン溶液が特に好適に用いられる。
As the alkali metal-based organometallic compound, cheap and general-purpose n-butyllithium and phenyllithium are suitably used, and solutions of these toluene and n-hexane are particularly suitable from the viewpoint of safety and convenience. .
Furthermore, as the alkaline earth metal-based organometallic compound, ethylmagnesium chloride, ethylmagnesium bromide, butylmagnesium chloride, 2-butylmagnesium chloride-lithium chloride complex, and butylmagnesium bromide are preferably used, and solutions of these in tetrahydrofuran are particularly preferable. used for.

本有機金属化合物の添加量は、目的とする粒子径に応じた添加量を選定すればよいため、特に制限はない。具体的には、本有機金属化合物の添加量は、以下に例示するとおりである。 The amount of the organometallic compound to be added is not particularly limited, as the amount to be added may be selected depending on the intended particle size. Specifically, the amount of the organometallic compound added is as exemplified below.

例えば、酢酸ニッケルとオレイルアミンを混合して得られた金属錯体(金属錯化反応液)と、2N-エチレンマグネシウムクロリドテトラヒドロフラン(エチレンマグネシウムクロリド18重量%含有)溶液を用いて、ニッケル粒子を形成する場合、ニッケル100重量部に対してエチレンマグネシウムクロリドとして0.01重量部から5重量部の範囲内を添加することが好ましい。この場合、添加量が0.01重量部未満であると、ニッケル粒子が微粒子化する効果が小さく、ニッケル粒子の粒子径分布が大きくなる傾向にある。また、添加量が5重量部を超えると、ニッケル粒子の微粒子化に寄与せず不純物となるエチレンマグネシウムクロリドが、増える傾向にある。 For example, when nickel particles are formed using a metal complex obtained by mixing nickel acetate and oleylamine (metal complexation reaction liquid) and a 2N-ethylene magnesium chloride tetrahydrofuran (containing 18% by weight ethylene magnesium chloride) solution. It is preferable to add ethylene magnesium chloride in an amount of 0.01 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of nickel. In this case, if the amount added is less than 0.01 parts by weight, the effect of making the nickel particles finer is small, and the particle size distribution of the nickel particles tends to become larger. Moreover, when the amount added exceeds 5 parts by weight, ethylene magnesium chloride, which does not contribute to the formation of fine particles of nickel particles and becomes an impurity, tends to increase.

また、例えば、酢酸ニッケルとオレイルアミンを反応させた金属錯体に、本有機金属化合物として約1.6mol/Lフェニルリチウムのブチルエーテル溶液(フェニルリチウム16重量%含有)を用いてニッケル粒子を形成する場合、ニッケル100重量部に対してフェニルリチウムとして0.03重量部から5重量部の範囲内を添加することが好ましい。この場合、添加量が0.03重量部未満であるとニッケル粒子が微粒子化する効果が小さく、ニッケル粒子の粒子径分布が大きくなる傾向にある。また、添加量が5重量部を超えるとニッケル粒子の微粒子化に寄与せず不純物となるフェニルリチウムが、増える傾向にある。 For example, when forming nickel particles using a butyl ether solution of about 1.6 mol/L phenyllithium (containing 16% by weight of phenyllithium) as the organometallic compound in a metal complex obtained by reacting nickel acetate and oleylamine, It is preferable to add phenyllithium in an amount of 0.03 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of nickel. In this case, if the amount added is less than 0.03 parts by weight, the effect of making the nickel particles into fine particles is small, and the particle size distribution of the nickel particles tends to become large. Furthermore, when the amount added exceeds 5 parts by weight, phenyllithium, which does not contribute to the formation of fine particles of nickel particles and becomes an impurity, tends to increase.

また、例えば、酢酸銅(無水物)とオレイルアミンを反応させた金属錯体に、本有機金属化合物として2N-エチレンマグネシウムクロリドのテトラヒドロフラン溶液(エチレンマグネシウムクロリド18重量%含有)を加えて、銅粒子を形成する場合、銅100重量部に対してエチレンマグネシウムクロリドとして5重量部以上を添加することが好ましい。この場合、添加量が5重量部未満であると600nm以下の粒子が生成せず、また不定形の粒子や繊維状の銅が含まれることがある。 Alternatively, for example, a tetrahydrofuran solution of 2N-ethylenemagnesium chloride (containing 18% by weight of ethylenemagnesium chloride) as the organometallic compound is added to a metal complex obtained by reacting copper acetate (anhydride) with oleylamine to form copper particles. In this case, it is preferable to add 5 parts by weight or more of ethylene magnesium chloride to 100 parts by weight of copper. In this case, if the amount added is less than 5 parts by weight, particles with a diameter of 600 nm or less will not be produced, and irregularly shaped particles or fibrous copper may be contained.

本有機金属化合物は、工程Aから、工程Bで金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで添加すればよい。例えば、有機金属化合物は、工程Aで金属塩及び還元剤を混合して余分な水分を除去した後に添加してもよいし、金属錯化反応液を調製した後で添加してもよい。また、本有機金属化合物は、水分によって失活し効果を失い易いことから、工程Bで金属錯化反応液を加熱する直前に添加することが好ましい。本有機金属化合物を添加することによって、金属粒子の粒子径を顕著に小さくすることができる。その作用機構は未だ明らかではないが、おそらく、求核性を有する有機金属化合物が、金属錯体に作用し、金属核の生成を促すものと推測される。吸湿の影響により効果が失活することで、粒度分布の制御が困難になるため、有機金属化合物を、工程Bで金属錯化反応液を加熱する直前に添加することが好ましい。 The organometallic compound may be added at any timing from step A to heating the metal complexing reaction solution in step B. For example, the organometallic compound may be added after mixing the metal salt and reducing agent and removing excess water in step A, or may be added after preparing the metal complexing reaction solution. Further, since the present organometallic compound is easily deactivated by moisture and loses its effect, it is preferably added immediately before heating the metal complexing reaction solution in step B. By adding the present organometallic compound, the particle size of the metal particles can be significantly reduced. Although its mechanism of action is not yet clear, it is presumed that an organometallic compound with nucleophilic properties acts on the metal complex and promotes the generation of metal nuclei. It is preferable to add the organometallic compound immediately before heating the metal complexing reaction solution in step B, since the effect is lost due to the influence of moisture absorption, making it difficult to control the particle size distribution.

[金属粒子]
以上のようにして、金属粒子を含有するスラリーを得ることが出来る。なお、得られた金属粒子のスラリーを、例えば、静置分離し、上澄み液を取り除いた後、適当な溶媒を用いて洗浄し、乾燥することで、乾燥状態の金属粒子を分取してもよい。製造された金属粒子は、原料である上記金属塩と同様の金属種である卑金属及び/又は貴金属を主成分として含有し、且つ使用する有機金属化合物に含まれるアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を含有するものとなる。ここで、「主成分」とは、金属粒子の全重量に対して、前記金属塩に由来する卑金属及び/又は貴金属を合計で90重量%以上、好ましくは95重量%以上、より好ましくは97重量%以上含むことを意味する。また、金属粒子は、酸素、水素、炭素、窒素、硫黄等の金属元素以外の元素を含有していてもよいし、これらの合金であってもよい。さらに、単一の金属粒子で構成されていてもよく、2種以上の金属粒子を混合したものであってもよい。また、金属粒子は、同種の金属又は異種金属による多層構造、例えばコア-シェル構造であってもよい。
[Metal particles]
In the manner described above, a slurry containing metal particles can be obtained. Note that it is also possible to collect the dried metal particles by, for example, separating the obtained slurry of metal particles by standing, removing the supernatant liquid, washing with an appropriate solvent, and drying. good. The manufactured metal particles contain as a main component a base metal and/or a noble metal that is the same metal type as the above-mentioned metal salt as a raw material, and also contain an alkali metal or an alkaline earth metal contained in the organometallic compound used. Become something to do. Here, the "main component" refers to a total of 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, more preferably 97% by weight of base metals and/or noble metals derived from the metal salt, based on the total weight of the metal particles. % or more. Furthermore, the metal particles may contain elements other than metal elements such as oxygen, hydrogen, carbon, nitrogen, and sulfur, or may be alloys thereof. Furthermore, it may be composed of a single metal particle or a mixture of two or more types of metal particles. Further, the metal particles may have a multilayer structure of the same kind of metal or different kinds of metals, for example, a core-shell structure.

金属粒子に含まれるアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属は、添加する有機金属化合物の量によって異なるが、高周波誘導結合プラズマ質量分析(ICP質量分析)法による測定値が、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下の範囲で含まれることが好ましい。より好ましい下限は、0.3mg/kgであり、さらに好ましくは0.5mg/kg以上である。また、より好ましい上限は1,800mg/kg以下であり、さらに好ましくは1,000mg/kg以下であり、特に好ましくは100mg/kg以下であり、最も好ましくは10mg/kg以下である。この範囲であれば、ペースト、スラリー又は分散液とした場合に沈降や凝集が少なく分散性(以下、単に「分散性」ともいう。)に優れる金属粒子が得られる。0.1mg/kg未満だと、特に平均粒子径が100nm以下の範囲において所望する粒子径が得られない傾向にあり、一方、2,000mg/kgを超えると、分散性が損なわれる傾向にある。 The alkali metal or alkaline earth metal contained in the metal particles varies depending on the amount of the organometallic compound added, but if the value measured by high frequency inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP mass spectrometry) is 0.1 mg/kg or more, 2 ,000mg/kg or less. A more preferable lower limit is 0.3 mg/kg, and even more preferably 0.5 mg/kg or more. Further, the upper limit is more preferably 1,800 mg/kg or less, further preferably 1,000 mg/kg or less, particularly preferably 100 mg/kg or less, and most preferably 10 mg/kg or less. Within this range, metal particles with less sedimentation and aggregation and excellent dispersibility (hereinafter also simply referred to as "dispersibility") can be obtained when made into a paste, slurry, or dispersion. If it is less than 0.1 mg/kg, the desired particle size tends not to be obtained, especially in the range where the average particle size is 100 nm or less, while if it exceeds 2,000 mg/kg, dispersibility tends to be impaired. .

本発明の金属粒子の製造方法では、得られる金属粒子の平均粒子径に特に制限はないが、本有機金属化合物の添加によって、平均粒子径を例えば5nm~1000nmの範囲内で所望の大きさに制御することができる。例えば、ニッケル粒子の場合、平均粒子径が5~100nmの範囲内で制御することもできる。また、銅粒子の場合、平均粒子径が300~600nmの範囲内で制御することもできる。
また、工程Aにおいて得られた金属錯化反応液に、金属粒子(「種粒子」ともいう。)を添加することで、種粒子の表面にさらに金属層を形成し、種粒子よりも粒子径の大きい金属粒子を得ることができる。この場合、種粒子を構成する金属種と、前記金属層を構成する金属種とは、同じであっても異なっても良い。例えば、種粒子が20nm~40nmの範囲内の平均粒子径である場合、この種粒子を、工程Aにおいて得られた金属錯化反応液に添加し、工程Bを行うことで、平均粒子径が100nm以上の金属粒子を得ることができる。
なお、種粒子の製造方法は限定しないが、金属粒子の粒子径及び粒子径分布の制御しやすさの観点から、本発明の金属粒子の製造方法によって得られた金属粒子を使用することが好ましい。
また、本有機金属化合物の添加によって、粒子径分布の狭い金属粒子を得ることができる。具体的には、粒子径分布の指標であるCV値が0.3以下の金属粒子を得ることができる。
In the method for producing metal particles of the present invention, there is no particular restriction on the average particle size of the metal particles obtained, but by adding the present organometallic compound, the average particle size can be adjusted to a desired size within the range of, for example, 5 nm to 1000 nm. can be controlled. For example, in the case of nickel particles, the average particle diameter can be controlled within the range of 5 to 100 nm. Further, in the case of copper particles, the average particle diameter can be controlled within the range of 300 to 600 nm.
In addition, by adding metal particles (also referred to as "seed particles") to the metal complexing reaction solution obtained in step A, a metal layer is further formed on the surface of the seed particles, and the particle size is larger than that of the seed particles. Large metal particles can be obtained. In this case, the metal species constituting the seed particles and the metal species constituting the metal layer may be the same or different. For example, when the seed particles have an average particle size within the range of 20 nm to 40 nm, the average particle size can be increased by adding the seed particles to the metal complexing reaction solution obtained in step A and performing step B. Metal particles of 100 nm or more can be obtained.
Although the method for producing the seed particles is not limited, it is preferable to use metal particles obtained by the method for producing metal particles of the present invention from the viewpoint of ease of controlling the particle size and particle size distribution of the metal particles. .
Further, by adding the present organometallic compound, metal particles with a narrow particle size distribution can be obtained. Specifically, metal particles having a CV value, which is an index of particle size distribution, of 0.3 or less can be obtained.

また、金属粒子の分散性、耐熱性、触媒作用、電気伝導性などの機能が要求される場合に、得られた金属粒子に対し、その使用目的に応じて、分散剤や異種金属、導電性を有する無機・有機物質などの添加剤を金属粒子の生成を阻害しない範囲内で添加することができる。 In addition, when functions such as dispersibility, heat resistance, catalytic action, and electrical conductivity are required for metal particles, we apply dispersants, different metals, and electrical conductivity to the obtained metal particles depending on the purpose of use. Additives such as inorganic and organic substances having the following properties can be added within a range that does not inhibit the production of metal particles.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特にことわりのない限り測定、評価は下記によるものである。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way. In addition, in the following examples, measurements and evaluations are as follows unless otherwise specified.

[平均粒子径の測定]
平均粒子径の測定は、SEM(走査電子顕微鏡)により試料の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出してそれぞれの面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として一次粒子の平均粒子径を算出した。また、CV値(変動係数)は、(標準偏差)÷(平均粒子径)によって算出した。なお、CV値が小さいほど、粒子径がより均一であることを示す。
[Measurement of average particle diameter]
To measure the average particle size, take a photo of the sample using a SEM (scanning electron microscope), randomly select 200 particles from the sample, calculate the area of each particle, and calculate the particle size when converted to a perfect sphere. The average particle diameter of primary particles was calculated as a number standard. Further, the CV value (coefficient of variation) was calculated by (standard deviation)÷(average particle diameter). Note that the smaller the CV value, the more uniform the particle diameter is.

[有機金属化合物]
有機金属化合物(1):東京化成工業株式会社製、エチルマグネシウムクロリドの約10%テトラヒドロフラン溶液(約1mol/L)
有機金属化合物(2):東京化成工業株式会社製、ブチルリチウムの約15%ヘキサン溶液(1.6mol/L)
有機金属化合物(3):東京化成工業株式会社製、フェニルリチウムの約16%ブチルエーテル溶液(約1.6mol/L)
[Organometallic compound]
Organometallic compound (1): Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., approximately 10% tetrahydrofuran solution of ethylmagnesium chloride (approximately 1 mol/L)
Organometallic compound (2): Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., approximately 15% hexane solution of butyllithium (1.6 mol/L)
Organometallic compound (3): manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., approximately 16% butyl ether solution of phenyllithium (approximately 1.6 mol/L)

(合成例1)
6000gのオレイルアミンに2466gの酢酸ニッケル四水和物を加え、窒素フロー下で140℃、4時間加熱することで錯化反応液1(ニッケルイオン濃度;7.5重量%)を得た。
(Synthesis example 1)
2466 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 6000 g of oleylamine and heated at 140° C. for 4 hours under a nitrogen flow to obtain complex reaction solution 1 (nickel ion concentration: 7.5% by weight).

(合成例2)
200gのオレイルアミンに78.7gの塩化ニッケル六水和物を加え、窒素フロー下で140℃、4時間加熱することで錯体反応液2(ニッケルイオン濃度;7.5重量%)を得た。
(Synthesis example 2)
78.7 g of nickel chloride hexahydrate was added to 200 g of oleylamine and heated at 140° C. for 4 hours under a nitrogen flow to obtain a complex reaction solution 2 (nickel ion concentration: 7.5% by weight).

(合成例3)
200gのオレイルアミンに65.7gの酢酸銅・無水物を加え、窒素フロー下で110℃、10分間加熱することで錯化反応液3(銅イオン濃度;7.5重量%)を得た。
(Synthesis example 3)
65.7 g of copper acetate/anhydride was added to 200 g of oleylamine and heated at 110° C. for 10 minutes under a nitrogen flow to obtain complex reaction solution 3 (copper ion concentration: 7.5% by weight).

(合成例4)
474.4gのオレイルアミンに190.3gの酢酸コバルト・4水和物を加え、窒素フロー下で140℃、4時間加熱することで錯化反応液4(コバルトイオン濃度;7.5重量%)を得た。
(Synthesis example 4)
190.3 g of cobalt acetate tetrahydrate was added to 474.4 g of oleylamine and heated at 140°C for 4 hours under a nitrogen flow to form complexing reaction solution 4 (cobalt ion concentration: 7.5% by weight). Obtained.

(実施例1)
600gの錯化反応液1に0.358gの有機金属化合物(1)を添加し、窒素フロー下で230℃までマントルヒーターを用いて加熱し、20分間反応させることによって、ニッケル粒子1(平均粒子径;51.4nm、CV値;0.21)を得た。ICP質量分析法で0.87mg/kgのMgが検出された。
(Example 1)
0.358 g of organometallic compound (1) was added to 600 g of complexing reaction solution 1, heated to 230° C. using a mantle heater under nitrogen flow, and reacted for 20 minutes to form nickel particles 1 (average particles). A diameter of 51.4 nm and a CV value of 0.21) were obtained. 0.87 mg/kg of Mg was detected by ICP mass spectrometry.

(実施例2)
600gの錯化反応液1に0.333gの有機金属化合物(2)を添加し、窒素フロー下で230℃までマントルヒーターを用いて加熱し、20分間反応させることによって、実施例1と同様にして、ニッケル粒子2(平均粒子径;49.8nm、CV値;0.27)を得た。ICP質量分析法で2.60mg/kgのLiが検出された。
(Example 2)
The same procedure as in Example 1 was carried out by adding 0.333 g of organometallic compound (2) to 600 g of complexing reaction solution 1, heating it to 230 ° C. using a mantle heater under a nitrogen flow, and allowing the reaction to occur for 20 minutes. As a result, nickel particles 2 (average particle diameter: 49.8 nm, CV value: 0.27) were obtained. 2.60 mg/kg of Li was detected by ICP mass spectrometry.

(実施例3)
600gの錯化反応液1に6.0gの有機金属化合物(3)を添加し、窒素フロー下で210℃までマントルヒーターを用いて加熱し、20分間反応させることによって、ニッケル粒子3(平均粒子径;16.1nm、CV値;0.13)を得た。ICP質量分析法で検出されたLiは1,500mg/kgであった。
(Example 3)
6.0 g of organometallic compound (3) was added to 600 g of complexing reaction solution 1, heated to 210° C. using a mantle heater under nitrogen flow, and reacted for 20 minutes to form nickel particles 3 (average particles). A diameter of 16.1 nm and a CV value of 0.13) were obtained. Li detected by ICP mass spectrometry was 1,500 mg/kg.

(実施例4)
600gの錯化反応液1に0.285gの有機金属化合物(3)を添加し、窒素フロー下で220℃までマントルヒーターを用いて加熱し、20分間反応させることによって、ニッケル粒子4(平均粒子径;50.7nm、CV値;0.20)を得た。ICP質量分析法で検出されたLiは3.3mg/kgであった。
(Example 4)
0.285 g of organometallic compound (3) was added to 600 g of complexing reaction solution 1, heated to 220° C. using a mantle heater under nitrogen flow, and reacted for 20 minutes to form nickel particles 4 (average particles). A diameter of 50.7 nm and a CV value of 0.20 were obtained. Li detected by ICP mass spectrometry was 3.3 mg/kg.

(実施例5)
600gの錯化反応液1に0.122gの有機金属化合物(3)を添加し、窒素フロー下で230℃までマントルヒーターを用いて加熱し、20分間反応させることによって、ニッケル粒子5(平均粒子径;80.4nm、CV値;0.16)を得た。ICP質量分析法で1.80mg/kgのLiが検出された。
(Example 5)
0.122 g of organometallic compound (3) was added to 600 g of complexing reaction solution 1, heated to 230° C. using a mantle heater under nitrogen flow, and reacted for 20 minutes to form nickel particles 5 (average particles). A diameter of 80.4 nm and a CV value of 0.16) were obtained. 1.80 mg/kg of Li was detected by ICP mass spectrometry.

(比較例1)
有機金属化合物(1)を添加しなかったこと以外、実施例1と同様にして、ニッケル粒子6(平均粒子径;132.9nm、CV値;0.16)を得た。ICP質量分析法でアルカリ金属及びアルカリ土類金属は検出されなかった。比較例1で得られたニッケル粒子6は、原料の組成が実施例1と同じであるにもかかわらず、所望の粒子径(平均粒子径が50nm程度)のものを得ることができなかった。
(Comparative example 1)
Nickel particles 6 (average particle diameter: 132.9 nm, CV value: 0.16) were obtained in the same manner as in Example 1, except that the organometallic compound (1) was not added. No alkali metals or alkaline earth metals were detected by ICP mass spectrometry. The nickel particles 6 obtained in Comparative Example 1 could not have the desired particle size (average particle size of about 50 nm), although the raw material composition was the same as in Example 1.

(実施例6)
240gの錯化反応液2に0.50gの有機金属化合物(1)を添加し、窒素フロー下で215℃までマントルヒーターを用いて加熱し、20分間反応させることによって、ニッケル粒子7(平均粒子径;54.5nm、CV値;0.17)を得た。ICP質量分析法で0.49mg/kgのMgが検出された。
(Example 6)
0.50 g of organometallic compound (1) was added to 240 g of complexing reaction solution 2, heated to 215° C. using a mantle heater under nitrogen flow, and reacted for 20 minutes to form nickel particles 7 (average particles). Diameter: 54.5 nm, CV value: 0.17). 0.49 mg/kg of Mg was detected by ICP mass spectrometry.

(比較例2)
有機金属化合物(1)を添加しなかったこと以外、実施例6と同様にして、加熱を行い、ニッケル粒子8(平均粒子径;約400nm)を得たが、収率は低く、粒子形状も角張ったものであった。
(Comparative example 2)
Nickel particles 8 (average particle diameter: about 400 nm) were obtained by heating in the same manner as in Example 6, except that the organometallic compound (1) was not added, but the yield was low and the particle shape was It was angular.

(実施例7)
265.7gの錯化反応液3に5gの有機金属化合物(1)を添加し、窒素フロー下で220℃までマントルヒーターを用いて加熱し、20分間反応させることによって、銅粒子9(平均粒子径;486nm、CV値;0.15)を得た。ICP質量分析法で5.02mg/kgのMgが検出された。
(Example 7)
5 g of organometallic compound (1) was added to 265.7 g of complexing reaction solution 3, heated to 220° C. using a mantle heater under nitrogen flow, and reacted for 20 minutes to form copper particles 9 (average particles). Diameter: 486 nm, CV value: 0.15). 5.02 mg/kg of Mg was detected by ICP mass spectrometry.

(比較例3)
265.7gの錯化反応液3を、窒素フロー下で220℃までマントルヒーターを用いて加熱し、10分間反応させることによって、少数の銅粒子10(平均粒子径;1.37μm、CV値;0.18)、並びに大半の不定形及び繊維状の塊を確認した。
(Comparative example 3)
By heating 265.7 g of complexing reaction solution 3 to 220° C. using a mantle heater under a nitrogen flow and reacting for 10 minutes, a small number of copper particles 10 (average particle diameter: 1.37 μm, CV value; 0.18), as well as most amorphous and fibrous masses.

(実施例8)
600gの錯化反応液4に実施例4で得られたニッケル粒子4を22.5g添加し、窒素フロー下で210℃までマントルヒーターを用いて加熱し、20分間反応させることによって、ニッケルコア、コバルトシェルのコア-シェル構造を有する多層コバルトニッケル粒子11(平均粒子径;80.2nm、CV値;0.19)を得た。ICP質量分析法で検出されたLiは0.51mg/kgであった。
(Example 8)
22.5 g of the nickel particles 4 obtained in Example 4 were added to 600 g of the complexing reaction solution 4, heated to 210° C. using a mantle heater under nitrogen flow, and reacted for 20 minutes to form a nickel core, Multilayer cobalt nickel particles 11 (average particle diameter: 80.2 nm, CV value: 0.19) having a core-shell structure of cobalt shells were obtained. Li detected by ICP mass spectrometry was 0.51 mg/kg.

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。


Although the embodiments of the present invention have been described above in detail for the purpose of illustration, the present invention is not limited to the above embodiments.


Claims (2)

卑金属及び/又は貴金属から選ばれる金属種を主成分として含有する金属粒子の製造方法であって、
前記卑金属が、ニッケル、チタン、コバルト、銅、クロム、マンガン、鉄、ジルコニウム、スズ、タングステン、モリブデン又はバナジウムから選ばれる1種以上であり、
前記貴金属が、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、ロジウム又はレニウムから選ばれる1種以上であり、
前記金属粒子の平均粒子径が5~1000nmの範囲内であるとともに、粒子径分布の指標であるCV値が0.3以下であり、
前記金属粒子は、ICP質量分析法によるアルカリ金属及びアルカリ土類金属の合計の含有量が、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下であるとともに、前記アルカリ金属及び前記アルカリ土類金属が、前記金属粒子の製造過程で添加された有機金属化合物に由来するものを含むことを特徴とする金属粒子の製造方法
A method for producing metal particles containing as a main component a metal species selected from base metals and/or noble metals,
The base metal is one or more selected from nickel, titanium, cobalt, copper, chromium, manganese, iron, zirconium, tin, tungsten, molybdenum or vanadium,
The noble metal is one or more selected from gold, silver, platinum, palladium, iridium, osmium, ruthenium, rhodium or rhenium,
The average particle diameter of the metal particles is within the range of 5 to 1000 nm, and the CV value, which is an index of particle size distribution, is 0.3 or less,
The metal particles have a total content of alkali metals and alkaline earth metals of 0.1 mg/kg or more and 2,000 mg/kg or less as determined by ICP mass spectrometry, and A method for producing metal particles, characterized in that the metal particles include those derived from an organometallic compound added during the production process of the metal particles.
前記金属種が、ニッケル、チタン、コバルト、銅、金、銀及び白金から選ばれる1以上の金属である、請求項1に記載の金属粒子の製造方法 The method for producing metal particles according to claim 1, wherein the metal species is one or more metals selected from nickel, titanium, cobalt, copper, gold, silver, and platinum.
JP2021079597A 2016-12-28 2021-05-10 metal particles Active JP7430664B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021079597A JP7430664B2 (en) 2016-12-28 2021-05-10 metal particles

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016256912A JP6933897B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Manufacturing method of metal particles and metal particles
JP2021079597A JP7430664B2 (en) 2016-12-28 2021-05-10 metal particles

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016256912A Division JP6933897B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Manufacturing method of metal particles and metal particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021139050A JP2021139050A (en) 2021-09-16
JP7430664B2 true JP7430664B2 (en) 2024-02-13

Family

ID=62844317

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016256912A Active JP6933897B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Manufacturing method of metal particles and metal particles
JP2021079597A Active JP7430664B2 (en) 2016-12-28 2021-05-10 metal particles

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016256912A Active JP6933897B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Manufacturing method of metal particles and metal particles

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP6933897B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111101019B (en) * 2020-01-03 2021-04-16 北京科技大学 Method for preparing high-performance titanium and titanium alloy on surface of metal halide purified particles
JP7662378B2 (en) 2021-03-31 2025-04-15 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 Nickel nanoparticles, their manufacturing method, paste material and multilayer ceramic capacitor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004308013A (en) 2003-04-08 2004-11-04 Samsung Electronics Co Ltd Nickel metal powder, method for producing the same, conductive paste and multilayer ceramic capacitor
JP2007197836A (en) 2007-03-06 2007-08-09 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Nickel powder
JP2015127448A (en) 2013-12-27 2015-07-09 新日鉄住金化学株式会社 Nickel particle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3576578B2 (en) * 1993-10-18 2004-10-13 Jfeスチール株式会社 Atomized iron powder for sinter forging and method for producing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004308013A (en) 2003-04-08 2004-11-04 Samsung Electronics Co Ltd Nickel metal powder, method for producing the same, conductive paste and multilayer ceramic capacitor
JP2007197836A (en) 2007-03-06 2007-08-09 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Nickel powder
JP2015127448A (en) 2013-12-27 2015-07-09 新日鉄住金化学株式会社 Nickel particle

Also Published As

Publication number Publication date
JP6933897B2 (en) 2021-09-08
JP2018109210A (en) 2018-07-12
JP2021139050A (en) 2021-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5706881B2 (en) Method for producing nickel nanoparticles
JP6061427B2 (en) Electronic component bonding material, bonding composition, bonding method, and electronic component
JP7430664B2 (en) metal particles
JP5830010B2 (en) Method for producing nickel-cobalt nanoparticles
JP6042747B2 (en) Nickel fine particles, method of using the same, and method of producing nickel fine particles
JP2011214143A (en) Method for production of nickel nanoparticle
WO2015129781A1 (en) Metal nanowire-forming composition, metal nanowire, and method for producing same
JP5831967B2 (en) Composite nickel nanoparticles and method for producing the same
JP5818318B2 (en) Method for producing nickel nanoparticles
JP2013108140A (en) Metal particulate composition and method for producing the same
JP7573378B2 (en) Nickel nanoparticle aggregate, its manufacturing method, and nickel nanoparticle composite substrate
EP3837068A2 (en) Thin copper flakes for conductive inks
JP6126426B2 (en) Joining method
JP2013043159A (en) Dispersant, and dispersible composition of metal nanoparticles
JP2011214142A (en) Method for production of nickel nanoparticle
JP2011214144A (en) Method for production of nickel nanoparticle
JP5906245B2 (en) Dispersant and dispersible metal nanoparticle composition
JP6603031B2 (en) Nickel particles and method for producing the same
JP2013043157A (en) Dispersant, and dispersible composition of metal nanoparticles
JP5744580B2 (en) Method for producing metal composite nickel nanoparticles containing iron oxide and metal composite nickel nanoparticles containing iron oxide
JP2013043158A (en) Dispersant, and dispersible composition of metal nanoparticles
JP2013043160A (en) Dispersant, and dispersible composition of metal nanoparticles
JP2013108141A (en) Metal particulate composition and method for producing the same
JP7045665B2 (en) Oxygen gas manufacturing method
JP6608378B2 (en) Method for producing nickel particles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210510

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220408

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220419

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220609

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220906

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221116

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20221116

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20221213

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20221220

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20230127

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20230131

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20230404

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20230411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231002

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240131

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7430664

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150