JP2000160210A - 微粒子の製造方法 - Google Patents

微粒子の製造方法

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JP2000160210A
JP2000160210A JP10334023A JP33402398A JP2000160210A JP 2000160210 A JP2000160210 A JP 2000160210A JP 10334023 A JP10334023 A JP 10334023A JP 33402398 A JP33402398 A JP 33402398A JP 2000160210 A JP2000160210 A JP 2000160210A
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polymer
room temperature
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Masahiro Izumoto
政博 巖本
Shigehiko Hayashi
茂彦 林
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Mitsuboshi Belting Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定の官能基をもった保護高分子を使用し、
還元剤を使用せずに残留不純物を減らした簡便な方法で
微粒子を作製することができる微粒子の製造方法を提供
する。 【解決手段】 塩化金酸と、分子の末端あるいは側鎖も
しくはこれらの両方にアミノ基を有する保護高分子とを
加熱混合することにより、金微粒子を室温でロウ状の保
護高分子中に分散させた微粒子の製造方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は微粒子の製造方法に
係り、詳しくは還元反応を利用した簡便な微粒子の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来における微粒子を調製する場合、細
分化法(breaking−downprocess)
と成長法(building−up process)
がある。ナノサイズの微粒子を調整する場合、一般に成
長法が用いられる。成長法はイオン、原子、分子から核
生成と粒成長の二つの過程によって液相中あるいは気相
中で微粒子を調製する方法である。例えば、液相中で微
粒子を調製する場合には、水溶液に塩化金酸などの化合
物を溶かした後、水溶液中に還元剤を入れて金イオンを
還元反応によって微粒子化していた。
【0003】上記液相法において、水素化触媒などに用
いられる粒径1μm以下の金属微粒子分散溶液は、金属
塩溶液から還元反応によって得られる。一般に金属微粒
子は疎水性であり、溶液中では速やかに凝集するが、金
属イオンの還元時に保護作用をもつ親水性高分子などを
くわえると、これが生成した微粒子の周りを保護し、粒
子同士の凝集、つまり二次粒子を形成しない安定な金属
微粒子分散液が調節できる。溶媒、還元剤(水素化ホウ
素ナトリウム、クエン酸、アルコール等)、金属塩、保
護剤(ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、
ポリビニルエーテル等)の4つの原料が金属微粒子分散
液の調製に使用されている。
【0004】一方、気相中で微粒子を調製する方法の場
合には、1)蒸発して得られた金属の微粒子を基板に付
着させ、得られた微粒子を基板から剥ぎ取る、2)蒸発
して得られた金属の微粒子を界面活性剤の蒸気に触れさ
せ、金属微粒子を落としてコロイドとする、3)蒸発し
て得られた金属の微粒子をオイル上に捕捉して粒成長を
起こさせないように集める、などの方法がある。
【0005】更に、他の方法として、特公平6−995
85号公報に、高分子材料を融解後、これにより生じた
物を急速固化した熱力学的に非平衡状態とした高分子層
の表面に金属層を密着させた後、この高分子層を平衡状
態になるまで緩和させることで、該金属層を微粒子化し
た金属そして/あるいはその酸化物を高分子層内に分散
させる方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶液中で微粒
子を作製する方法では、溶液中には金微粒子以外の還元
剤のような不純物が存在する問題があり、またそのまま
では金微粒子は不安定であり、通常、安定化させるため
に界面活性剤等を加えていた。また、微粒子の高濃度化
には不向きであることも問題であった。
【0007】一方、気相中で微粒子を作製する方法の場
合でも、1)では微粒子を分散させて他の用途に使用す
ることはできないこと、2)では固体にすると凝集して
再度分散できない、3)ではコロイドとして安定化でき
ないので凝集してしまう問題があった。更に、高分子層
内に微粒子化した金属そして/あるいは金属酸化物を分
散させる方法では、微粒子の濃度を高めることが困難で
あった。
【0008】本発明は、このような問題点を改善するも
のであり、特定の官能基をもった保護高分子を使用し、
還元剤を使用せずに残留不純物を減らした簡便な方法で
微粒子を作製することができる微粒子の製造方法を提供
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】即ち、本願請求項1の発
明は、塩化金酸と、分子の末端あるいは側鎖もしくはこ
れらの両方にアミノ基を有する保護高分子とを加熱混合
することにより、金微粒子を室温でロウ状の保護高分子
中に分散させてなる微粒子の製造方法にある。
【0010】本願請求項2の発明は、保護高分子がポリ
エチレンオキサイド末端ジアミンである微粒子の製造方
法にある。
【0011】本願請求項3の発明は、アルカリ成分を添
加して中和してなる微粒子の製造方法にある。
【0012】上記の方法で作製した微粒子分散高分子で
は、水、アルコールに可溶である低融点の高分子マトリ
クス中にナノサイズの金微粒子を分散させたものであ
り、室温でロウ状の物質である。このため、保存時に
は、固体内に微粒子を閉じ込めこの微粒子の凝集・沈殿
を防ぎ、必要に応じて融解、溶解させて用いることがで
きる。また、還元剤を用いておらず、還元反応後、残留
不純物がなく、また簡便な作製方法のため低コストで作
製でき、更には溶媒を用いておらず微粒子の高濃度化に
適している。
【0013】
【発明の実施の形態】上記保護高分子は、分子の末端そ
して/あるいは側鎖にアミノ基(−NH2 )の官能基を
有するもので、その骨格にはポリエチレングリコール、
ポリビニルアルコール等からなり、その融点あるいは軟
化点は40〜100°Cである。オリゴマーの平均分子
量も特に制限はないが、500〜5,000程度であ
る。上記官能基は特に金微粒子を形成する金原子と共有
結合や配位結合を形成しやすく、粒成長を抑制し、微粒
子の分散性を高めることになる。
【0014】中でも、骨格としてポリエチレングリコー
ル、ポリビニルアルコールを有する分子量が1000〜
4000の高分子あるいはオリゴマーは、水あるいは水
と混合できるアルコール類に可溶であり、微粒子分散液
を製造することができる。
【0015】上記塩化金酸と保護高分子とは、室温で乾
燥空気に置換したグローブボックス内で10〜60分
間、温度50〜150℃で加熱混合しながら攪拌するこ
とにより、目的物を得ることができる。上記保護高分子
と塩化金酸との混合比率は、保護高分子100重量部に
対して塩化金酸を0.1〜2.0重量部添加する。2.
0重量部を越えると、粒成長が抑えきれなるなる可能性
が高い。
【0016】ここにおいて、保護高分子と塩化金酸との
反応機構では、金イオンと保護高分子との錯形成が起こ
り、還元剤により金イオンが金原子に還元され、金原子
の凝集が起こり1〜100nmのナノサイズの微粒子に
成長する。粒成長でナノサイズの大きさに止まるのは、
錯形成していた高分子が周りを保護し、成長を阻止する
ためと考えられる。
【0017】得られた微粒子分散高分子は、室温でロウ
状であり、50〜70℃で加熱すると溶融する。また、
アミノ基(−NH2 )を有する保護高分子を使用する場
合、塩酸のような酸性成分を含んでいるときには、これ
を中和する水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のよう
なアルカリ成分を添加すれば、保護高分子に対して金濃
度を高めることができる。得られたものが液状体であれ
ば、加熱して水分を除去しロウ状にすることができる。
また、水素化ホウ素ナトリウム、硫酸第一鉄、塩化第一
鉄のような還元剤を添加していないため、微粒子分散高
分子は不必要な物質を含んでいない。
【0018】このようにして得られた微粒子分散高分子
は、導電性高分子、導電性ペーストを初めとして、微粒
子化金属の極めて大きい触媒活性をもち、しかも高分子
あるいはオリゴマーが被覆した形状になっているため安
定に保持された触媒、微粒子化したことで大きなメモリ
容量が期待される磁気メモリ、光もしくは熱等の刺激に
よって高分子あるいはオリゴマーを前記微粒子の間の構
造、距離が変化することを利用する光もしくは熱応答
材、高分子あるいはオリゴマーの種類を適当に選定する
ことによって透明でしかも固有の色を示すことから液晶
カラー表示などの光学材、微粒子によって粉末金属の焼
結温度が低下することを利用する焼結促進剤及び接合
材、微粒子の比熱容量が大きいことを利用する微粒子複
合物による熱交換膜、大容量コンデンサ材、各種ガスセ
ンサなどに適用される。
【0019】
【実施例】次に、本発明を具体的な実施例により更に詳
細に説明する。 実施例1〜5、比較例1〜2 分子の末端をジアミノ化した平均分子量2000(GP
C測定による)のポリエチレンオキサイド(ゼネラルサ
イエンスコーポレイション社製)3gに塩化金酸・四水
和物(HAuCl4・4H2O)を所定量加えた後、ホッ
トプレートスターラーで約100°Cで、約30分間加
熱攪拌して室温でロウ状の微粒子分散高分子を得た。表
1に配合と配合剤を加熱攪拌する前の色、加熱攪拌した
直後の生成物の色、そして加熱攪拌10日後の生成物の
色をそれぞれ示す。
【0020】また、実施例3に示す配合物の加熱攪拌前
の生成物と加熱攪拌後の生成物の可視吸収スペクトルを
測定した結果を図1に示す。この結果、540nm付近
に金微粒子の表面プラズモンに起因する極大ピ−クが観
察され、また図2は加熱攪拌後の生成物を電子顕微鏡に
より観察した結果を示すものであり、この結果粒径8.
1〜31.9nm(平均粒径17.5nm)の金微粒子
が確認できた。
【0021】
【表1】
【0022】この結果、実施例では、加熱攪拌後の生成
物は金微粒子が高分子中に分散しているが、塩化金酸の
添加量が所定量より多くなると加熱攪拌直後の生成物に
おいては不透明で沈殿物を含んだ溶液になり、生成物の
色から判断すると、金微粒子が生成していないことが判
る。即ち、金イオンと保護高分子のみで金微粒子が生成
し、これは末端をジアミノ化したポリエチレンオキサイ
ドが溶媒、還元剤、保護高分子の役割をしていることが
判る。
【0023】比較例3〜7 所定量のポリエチレングルコール(平均分子量100
0)に塩化金酸・四水和物(HAuCl4・4H2O)を
所定量加えた後、ホットプレートスターラーで約100
°Cで、約30分間加熱攪拌した。その配合と配合剤を
加熱攪拌する前の色、加熱攪拌した直後の生成物の色、
そして加熱攪拌10日後の生成物の色をそれぞれ表2に
示す。尚、比較例3の加熱攪拌前のサンプルと加熱攪拌
後の生成物の可視吸収スペクトルを測定した結果を図3
に示す。
【0024】
【表2】
【0025】いずれも場合にも、加熱攪拌した直後の生
成物の色、そして加熱攪拌10日後の生成物の色から判
断すると、金微粒子が生成していないことが判る。
【0026】比較例8〜11 所定量の分子の末端をジアミノ化した平均分子量200
0(GPC測定による)のポリエチレンオキサイド(ゼ
ネラルサイエンスコーポレイション社製)に塩化白金酸
・六水和物(H2PtCl6・6H2O)もしくは硝酸銀
(AgNO3)を所定量加えた後、ホットプレートスタ
ーラーで約100°Cで、約30分間加熱攪拌した。そ
の配合と配合剤を加熱攪拌する前の色、加熱攪拌した直
後の生成物の色、そして加熱攪拌10日後の生成物の色
をそれぞれ表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】塩化白金酸や硝酸銀を使用しても、加熱攪
拌した直後の生成物の色、そして加熱攪拌10日後の生
成物の色から判断すると、微粒子が生成しておらず、塩
化金酸が有効な金属塩であることが判る。
【0029】実施例6〜12 乾燥空気を置換したグローブブックス内で分子の末端を
ジアミノ化した平均分子量2000(GPC測定によ
る)のポリエチレンオキサイド(ゼネラルサイエンスコ
ーポレイション社製)に所定量の塩化金酸・四水和物
(HAuCl4・4H2O)を加えた後、また0.1Nの
水酸化ナトリウムを金イオンと同モル数添加してホット
プレート付マグネティックスターラーで約100°C
で、約60分間加熱攪拌して微粒子分散高分子を得た。
表4に配合と配合剤を加熱攪拌する前の色、加熱攪拌し
た直後の生成物の色、そして加熱攪拌10日後の生成物
の色をそれぞれ結果を示す。
【0030】
【表4】
【0031】この結果、生成物が塩酸を含んでいるた
め、中和剤として水酸化ナトリウムを添加して中和する
ことにより、保護高分子に対して塩化金酸の添加量が多
くなっても金微粒子が生成している。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本願各請求項の発明は、
塩化金酸と、分子の末端あるいは側鎖もしくはこれらの
両方にアミノ基を有する保護高分子とを加熱混合するこ
とにより、金微粒子を室温でロウ状の保護高分子中に分
散させてなる微粒子の製造方法にあり、作製した微粒子
分散高分子においては水、アルコールに可溶である低融
点の高分子マトリクス中にナノサイズの金微粒子を分散
させたものであり、室温でロウ状の物質である。このた
め、保存時には、固体内に微粒子を閉じ込めこの微粒子
の凝集・沈殿を防ぎ、必要に応じて融解、溶解させて用
いることができる。また、還元剤を用いておらず、還元
反応後、残留不純物がなく、また簡便な作製方法のため
低コストで作製でき、更には溶媒を用いておらず微粒子
の高濃度化に適している。また、アルカリ成分を添加し
て中和することにより、保護高分子に対して金濃度を高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例における加熱攪拌前のサンプルと加熱
攪拌後の生成物の可視吸収スペクトルを測定した結果を
示す。
【図2】本実施例に係る加熱攪拌後の生成物を電子顕微
鏡により観察した結果を示す写真図である。
【図3】比較例における加熱攪拌前のサンプルと加熱攪
拌後の生成物の可視吸収スペクトルを測定した結果を示
す。
フロントページの続き Fターム(参考) 4G065 AB10Y AB17Y AB29Y BA07 BA13 BB07 CA11 CA13 DA04 4G075 AA27 BB05 BB08 BD16 CA02 CA53 ED08 4K017 AA03 BA02 CA08 DA01 DA09 EH18 FB07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化金酸と、分子の末端あるいは側鎖も
    しくはこれらの両方にアミノ基を有する保護高分子とを
    加熱混合することにより、金微粒子を室温でロウ状の保
    護高分子中に分散させてなることを特徴とする微粒子の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 保護高分子がポリエチレンオキサイド末
    端ジアミンである請求項1記載の微粒子の製造方法。
  3. 【請求項3】 アルカリ成分を添加してなる請求項1ま
    たは2記載の微粒子の製造方法。
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