JP2003013105A - 金属微粒子付着担体の製造方法 - Google Patents

金属微粒子付着担体の製造方法

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JP2003013105A JP2001199727A JP2001199727A JP2003013105A JP 2003013105 A JP2003013105 A JP 2003013105A JP 2001199727 A JP2001199727 A JP 2001199727A JP 2001199727 A JP2001199727 A JP 2001199727A JP 2003013105 A JP2003013105 A JP 2003013105A
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Keizo Hayashi
桂三 林
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Toagosei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な操作で、安価に金属の微粒子を生成さ
せ、更にこれを固体物質表面に付着させた金属微粒子付
着担体を製造する方法の提供。 【解決手段】担体となる固体物質の存在下、金属の化合
物またはイオンを含有した、還元能を有する液体または
還元物質を溶解した液体に、マイクロ波を照射させるこ
とを特徴とする、金属微粒子を表面に付着させた金属微
粒子付着担体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表面に金属微粒子を
付着させた担体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属微粒子、特に粒径1〜100nmの
微粒子は、種々の特異な性能を有することから、触媒、
センサー用電極あるいは電子材料と言うような分野で盛
んに注目されており、それに伴なって、各種の製造方法
が考えられている。代表的な製造方法としては、金属イ
オンを還元剤の存在下で加熱還元して金属元素とした後
に微粒子まで成長させる方法や、金属分を高温で蒸発さ
せた後に、トラップ等で捕捉する方法等が挙げられる。
【0003】しかし、前者の場合、微粒子の成長と凝集
の制御が難しく、また後者の場合は特殊な装置が必要で
かつ煩雑な工程を踏まなければ製造できない等の問題を
有していた。
【0004】更に、これらの方法等で得られた金属微粒
子を、触媒等として実用化するためには、固体物質から
なる担体の表面に付着させる必要がある。しかしなが
ら、一度生成した金属微粒子を更に担体に付着させる方
法は、煩雑かつ経済的ではなく、更に生成した微粒子が
二次凝集を起こし均一に付着できないという問題もあっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の欠点を解決し、簡単な操作で、安価に金属の
微粒子を生成させ、更にこれを固体物質表面に付着させ
た金属微粒子付着担体を製造する方法を提供することで
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、金属微粒
子および金属微粒子付着担体の製造に関して鋭意検討を
重ねた結果、特定の液体中に金属の化合物やイオンを含
有させ、ここにマイクロ波を照射すると液体中に金属微
粒子が生成し、その系にカーボン粒子または粉体等の固
体物質からなる担体を存在させると、容易に目的とする
金属微粒子付着担体を製造できることを見出して本発明
を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明は、担体となる固体物質の存
在下、金属の化合物またはイオンを含有した、還元能を
有する液体または還元物質を溶解した液体に、マイクロ
波を照射させるか、或いは、金属の化合物またはイオン
を含有した、還元能を有する液体または還元物質を溶解
した液体に、マイクロ波を照射させた後に、担体となる
固体物質を存在させることを特徴とする、金属微粒子を
表面に付着させた金属微粒子付着担体の製造方法であ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。 ○還元能を有する液体または還元物質を溶解した液体 本発明において反応は、還元能を有する液体または還元
物質を溶解した液体中で行なわれる。還元能を有する液
体とは、還元性の基を有する、即ち自己が酸化され得る
有機溶剤等が挙げられる。還元性を有する基としては、
アルコール性水酸基、アルデヒド基、アミノ基、イミノ
基等が挙げられ、具体的な有機溶剤としては、メタノー
ル、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノ
ール、シクロヘキサノール、デカノール等のアコール
類;エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコー
ル類;アニリン、エタノールアミン等の有機アミン類;
N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、アセトン等が挙げられる。
【0009】また、還元物質を溶解した液体としては、
ギ酸、シュウ酸、糖類等の水溶液または有機溶剤溶液が
挙げられる。本発明で用いる還元能を有する液体の中で
は、還元能を有する有機溶剤が反応性の高さおよび取り
扱い易さから好ましく、更に好ましくはアルコール類ま
たは多価アルコール類である。また、本発明で用いる還
元物質を溶解した液体の中では、還元性を有する糖類の
水溶液が反応性の高さおよび取り扱い易さから好まし
く、更に好ましくブドウ糖の水溶液である。
【0010】本発明では、前記液体中に、金属の化合物
またはイオン(以下「金属成分」と称する。)を添加
し、マイクロ波を照射することを特徴とする。マイクロ
波は分子レベルで局部的な加熱を起こさせるため、マイ
クロ波の照射された前記液体中の還元性を有する基また
は還元物質は部分的に反応を開始する。アルコールを例
に採ると、アルコール性水酸基にマイクロ波が照射され
ると、該基はアルデヒド基あるいはカルボキシル基に酸
化される。
【0011】この時、系内に金属成分が存在している
と、アルコールが還元剤として働き、当該金属成分が金
属に還元される。その時、金属は非常に細かい微粒子と
して生成する。
【0012】またその系に、カーボンの粒子または粉体
等の担体となる固体物質を添加しておくと、還元によっ
て生成した金属微粒子が当該固体物質表面に析出し、結
果として金属微粒子を表面に付着させた担体が製造でき
る。
【0013】担体となる固体物質は、マイクロ波を照射
する系に最初から存在させなくとも、金属成分を含有す
る液体にマイクロ波を照射させることにより液体中に金
属微粒子を生成させた後に、そこに担体となる固体物質
を存在させ、表面に金属微粒子を付着させてもよい。し
かし生成した金属微粒子の付着性や金属微粒子同士の凝
集の防止を考えると、担体となる固体物質は最初から同
じ系に存在させた方が好ましい。
【0014】○担体となる固体物質 金属微粒子を表面に付着させる担体としては、固体物質
であれば特に種類は問わないが、マイクロ波を反射させ
ない非金属物質が好ましい。また、形状としては、表面
積が大きくて金属微粒子を付着し易い粒子または粉体が
好ましく、更に好ましくは、カーボンまたはアルミナの
粒子または粉体である。
【0015】○金属成分 微粒子化させる金属は、例えば、Fe、Ni、Cu、A
g、Pt、Ru等が挙げられるが、空気の存在下におい
て安定なものであれば、どの金属であっても使用でき、
目的とする用途に応じて選択すれば良い。系内に投入す
る微粒子金属源としては、イオンだけでなく、酸化物ま
たは水酸化物等の化合物の形体でも使用できる。金属成
分は、イオンの形態で存在していると還元し易く好まし
い。金属の化合物の中でも、金属酸化物または水酸化物
も同様に好ましい。一部の金属酸化物または水酸化物
は、使用する還元能を有する液体または還元物質を溶解
した液体に不溶な場合もあるが、当該液体に分散させて
使用することができる。
【0016】微粒子化を目的とする金属がAgや白金族
元素以外の場合には、系内に、反応開始剤となるAgま
たは白金族元素のイオンを微量添加すると、反応が速や
かに進行するので好ましい。これら元素の中でもPtが
特に効果が大きく好ましい。また、開始剤の添加量は、
微粒子化を目的とする金属成分に対して1モル%以下が
その性能を発揮し易く好ましい。
【0017】微粒子化を目的とする金属に対する還元能
を有する液体または還元物質を溶解した液体の配合量は
特に規定はなく、金属成分のモル数以上の量を適宜選択
すれば良い。照射するマイクロ波の強さと時間は、還元
能を有する液体または還元物質を溶解した液体により適
宜選択するが、0.01〜0.5W/cm3の強度のも
のを数秒〜数十分照射すれば良い。反応の温度は、還元
能を有する液体または還元物質を溶解した液体の沸点以
下であれば良い。
【0018】
【作用】金属成分を含有した、還元能を有する液体また
は還元物質を溶解した液体にマイクロ波を照射させた場
合に、その系に固体物質が存在していると、金属微粒子
が表面に付着した担体が製造できる理由は定かでない
が、当該固体物質の表面が局部的に加熱されて、そこが
反応場になり、還元によって生成した金属微粒子が担体
となる固体物質表面に析出するためと推測される。
【0019】
【実施例】以下、実施例を挙げて更に詳しく本発明を説
明する。
【0020】実施例1 塩化白金酸溶液7ml(Pt含有量0.14g)に粉砕
したカーボンブラック(電気化学工業(株)製AB−1
2)0.14gを添加し、スターラーで10分攪拌、混
合した。試薬特級エチレングリコールで全量を150m
lにし、冷却管を取り付けたガラス製の反応器に全量を
注ぎ、マイクロ波テスト装置(四国計測工業(株)製)
にて0.022W/cm3の出力でマイクロ波を6分間照
射した。液温が室温になった後に、全量を吸引ろ過し、
得られた固形物を包埋用常温硬化型エポキシ樹脂に添加
して混ぜて包埋をおこなった後に、ウルトラミクロトー
ムにて厚さ70nmの超薄切片を作成して、透過型電子
顕微鏡観察した。その結果、カーボンブラックの表面に
は5〜10nmの大きさのPt粒子が生成しているのが
確認できた。
【0021】実施例2 白金0.0001mmolを溶解した硝酸銀溶液7ml
(Ag含有量0.14g)に、粉砕したカーボンブラッ
ク(電気化学工業(株)製AB−12)0.14gを添
加し、スターラーで10分攪拌し、カーボンブラックと
白金を混合した。試薬特級エチレングリコールで全量を
150mlにし、実施例1に示した装置にて、同様の操
作を行い生成した銀粒子を透過型電子顕微鏡で観察し
た。その結果、カーボンブラックの表面には5〜20n
mの大きさのAg粒子が生成しているのが確認できた。
【0022】実施例3 白金0.0001mmolを溶解した水酸化ニッケル分
散液7ml(Ni含有量0.14g)に、実施例2に示
す操作を施した後に、透過型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、カーボンブラックの表面には5〜20nmの大きさ
のNi粒子が生成しているのが確認できた。
【0023】比較例1 塩化白金酸を溶解したブタノール30ml(Pt含有量
0.14g)に粉砕したカーボンブラック(電気化学工
業(株)製AB−12)0.14gを添加し、スターラ
ーで10分攪拌、混合した。カーボンブラックをブタノ
ールから濾別し、得られたカーボンブラックを200℃
で1時間酸化分解した後に、200℃の水素気流下で2時
間還元し、カーボンブラックの表面に白金を析出させ
た。透過型電子顕微鏡で観察したところ、カーボンブラ
ックの表面に析出しているPtの粒径は大きく、20〜
200nm程あった。中には10nm程度の細かい粒子
も存在したが、その多くは二次凝集しており、全体とし
て大きな粒径の固まりとなっていた。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な操作で、安価に
金属の微粒子を生成させ、更にこれを表面に担持させた
金属微粒子付着担体を製造することができ、得られた金
属微粒子付着担体は各種反応の触媒、センサー用電極或
いは電子材料として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B22F 9/24 B22F 9/24 B C E Fターム(参考) 4G069 AA01 AA03 AA08 BA01A BA08A BA08B BB02A BB02B BC32B BC68B BC75B DA05 EA01X EA01Y EA02X EA02Y EB19 FA01 FA02 FB14 FB18 FB46 FB58 4K017 AA03 BB02 BB05 BB06 CA08 DA01 DA09 EJ01 FB04 FB11 4K018 BA01 BA02 BA04 BA13 BC26 BC32

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 担体となる固体物質の存在下、金属の化
    合物またはイオンを含有した、還元能を有する液体また
    は還元物質を溶解した液体に、マイクロ波を照射させる
    か、或いは、金属の化合物またはイオンを含有した、還
    元能を有する液体または還元物質を溶解した液体に、マ
    イクロ波を照射させた後に、担体となる固体物質を存在
    させることを特徴とする、金属微粒子を表面に付着させ
    た金属微粒子付着担体の製造方法。
  2. 【請求項2】 担体となる固体物質が非金属物質である
    請求項1の金属微粒子付着担体の製造方法。
  3. 【請求項3】 担体となる固体物質がカーボンまたはア
    ルミナからなる請求項2の金属微粒子付着担体の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 担体となる固体物質が粒子または粉体で
    あり、かつ還元能を有する液体または還元物質を溶解し
    た液体に分散させることを特徴とする請求項1乃至3の
    金属微粒子付着担体の製造方法。
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