TWI728158B

TWI728158B - 含氫溶液、含氫溶液的製造方法、含氫溶液的製造裝置、及活體用氫生成材料

Info

Publication number: TWI728158B
Application number: TW106125642A
Authority: TW
Inventors: 小林光; 小林悠輝
Original assignee: 小林光; 日商Ｋｉｔ股份有限公司
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2021-05-21
Also published as: TW202202453A; JP2016155118A; JPWO2018037752A1; TWI757064B; WO2018037752A1; TWI783650B; TW201836990A; TW202128569A

Abstract

在乙醇中將矽微小粒子粉碎而得到矽微小奈米粒子及/或其一部分成為凝聚體者，使其接觸過氧化氫（H₂ O₂ ）溶液之後，藉由與水或水溶液接觸而生成氫，而得到在該水或該水溶液中具有預定的受控制的氫濃度的含氫溶液或富氫水。在此含氫溶液或富氫水的製造中，將矽微小粒子作為起始材料，可以安全並有效地製造包含具有實用性的濃度與量的溶解氫的富氫水。因此，不但能有效利用矽微小粒子，對環境保護產生貢獻，而且特別是在健康與醫療領域對有效提高氫生成材料及富氫水的活體安全性或大幅削減製造成本上作出貢獻。

Description

含氫溶液、含氫溶液的製造方法、含氫溶液的製造裝置、及活體用氫生成材料

本發明係有關一種含氫溶液、含氫溶液的製造方法、及含氫溶液的製造裝置、或富氫水、富氫水的製造方法、及富氫水的製造裝置、與活體用氫生成材料。

使氫溶解於水中而得到的富氫水必需具有1ppm以上的溶解氫濃度。由於藉由利用富氫水可以除去活性氧，因此在健康飲用水、洗臉水、入浴水、醫療領域或電子元件的洗淨水、或植物的促進生長水等多方面的利用都逐步進行中。一般而言，作為富氫水的製造技術或製造裝置，係藉由將氫氣體導入水中，或是進行水的電解法（例如，專利文獻1）。

此外，本發明人針對藉由矽奈米粒子之水的分解與氫濃度做了研究，並公開其結果（非專利文獻1、專利文獻2）。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開第2006-95389號公報　　專利文獻2：日本特開第2016-155118號公報

非專利文獻

非專利文獻1：松田真輔等，藉由矽奈米粒子之水的分解與氫濃度，第62次應用物理學會春季學術演講會　演講預印本，2015，11a-A27-6

發明要解決之課題

然而，在專利文獻1所揭露的富氫水的製造技術中，需要直接導入氫氣體的過程，其控制及處理上有問題。此外，目前市場需求為使用低成本且對活體及活體內的安全性高的氫生成材料、就地（on site）簡便的富氫水、其製造方法及其製造裝置。

本發明解決至少一個上述技術問題，有效利用微小的矽粒子，藉由meb具有優異的安全性、經濟性、及工業性的製造方法生成氫，對於簡單且安全的含氫溶液、含氫溶液的製造方法、及含氫溶液的製造裝置、或富氫水、富氫水的製造方法、及富氫水的製造裝置的實現作出大的貢獻。

本發明人注目於半導體或發光元件中矽微小粒子的有效利用而進行了研究。另一方面，針對從所述矽微小粒子製造具有優異的實用性及工業性的氫的技術，做了深入研究。其結果為，發現了即使在室溫之溫和的條件下，將低成本且安全的材料的微小矽粒子分散於水中，可以從水中生成氫，並發現使氫溶解於水中，可以實現具有受控制的氫濃度的富氫水。

本發明係基於上述觀點而創作者。

本發明之一種含氫溶液係將藉由矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體與水或水溶液接觸所生成的氫溶解在上述水或上述水溶液之中，其中矽微小奈米粒子及/或上述凝聚體係在乙醇中將矽微小粒子粉碎並使得到的矽微小奈米粒子及/或該上述凝聚體與過氧化氫溶液接觸。

又，本發明之一種活體用氫生成材料包含：使在乙醇中將矽微小粒子粉碎所得到的矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體與過氧化氫溶液接觸的上述矽微小奈米粒子及/或上述凝聚體。

又，本發明之一種含氫溶液的製造方法包含以下各工序：藉由在乙醇中將矽微小粒子粉碎以形成矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體的工序；過氧化氫溶液處理工序，使上述矽微小奈米粒子及/或上述凝聚體與過氧化氫溶液接觸；及溶解工序，在上述過氧化氫溶液處理工序之後，將藉由使上述矽微小奈米粒子及/或上述凝聚體與水或水溶液接觸而生成的氫溶解在上述水或上述水溶液之中。

又，本發明之一種含氫溶液的製造裝置具有：粉碎部，藉由在乙醇中將矽微小粒子粉碎以形成矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體；過氧化氫溶液處理部，使上述矽微小奈米粒子及/或上述凝聚體與過氧化氫溶液接觸；及溶解處理部，將藉由使與上述過氧化氫溶液接觸的上述矽微小奈米粒子及/或上述凝聚體與水或水溶液接觸所生成的氫溶解在上述水或上述水溶液之中。

又，本發明之一種富氫水，其中使矽微小粒子、或者將上述矽微小粒子進一步粉碎的矽微小粒子（以下稱為「矽微小奈米粒子」）及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體接觸及/或分散於水中以生成氫，且使上述氫直接溶解在上述水中並密封在容器中。

本發明之一種富氫水的製造裝置包含：粉碎部，用以形成矽微小粒子或將上述矽微小粒子進一步粉碎的矽微小奈米粒子；及富氫水生成部，使上述矽微小奈米粒子及/或其凝聚體接觸或分散於水或水溶液內，以直接使氫溶解於上述水中並密封以製造富氫水。

藉由此富氫水的製造裝置，使矽微小奈米粒子及/或其凝聚體在密封容器中接觸或者分散於水或水溶液中，可以高準確性、低成本、且安全地就地製造具有足夠實用性的氫濃度與量的富氫水。藉由此富氫水的製造裝置，可以大幅提高富氫水的製造之工業生產性。

又，本發明之一種富氫水的製造方法包含：粉碎工序，形成矽微小粒子；及富氫水的生成工序，使矽微小奈米粒子及/或其凝聚體接觸或者分散於水或水溶液以生成氫，並使該氫溶解於該水中並密封。

藉由此富氫水的製造方法，將矽微小粒子作為起始材料，可以製造具有足夠實用性的氫濃度與量的富氫水。又，此富氫水的製造方法不僅有效利用矽微小奈米粒子，對環境保護做出大的貢獻，也能做為飲用水等。藉由此富氫水的製造方法，可以大幅削減富氫水的製造成本，與大幅提高工業生產性。

又，在本發明之一種富氫水的製造中使用的矽微小奈米粒子及/或其凝聚體係微晶直徑的分佈為100nm（奈米）以下，較佳為50nm以下的範圍。採用此範圍適合於生成富氫水，即，在水中生成氫，使該氫溶解在該水中，並密封於容器中。

此外，在矽微小奈米粒子之中，以進行過化學處理（代表性處理為後述之各實施形態中的藉由氟酸水溶液及/或氟化銨水溶液的氧化膜的除去處理）者為適合作為富氫水製造用矽微小奈米粒子的一例。又，本發明之一種富氫水的製造方法包含形成矽微小奈米粒子的粉碎工序。

此外，在矽微小奈米粒子之中，以進行過化學處理（代表性的有後述之各實施形態中之藉由過氧化氫溶液的加熱處理）者為適合作為在活體及活體內的富氫水製造用矽微小奈米粒子的一例，本發明之一種含氫溶液或富氫水的製造方法為了形成矽微小奈米粒子，包含在乙醇中的粉碎工序。

藉由上述富氫水製造用的矽微小奈米粒子及其製造方法，提供矽微小奈米粒子及/或其凝聚體，作為有效地製造具有足夠實用性的氫濃度與量的富氫水的具有活體安全性的材料。

發明效果

藉由本發明之一種含氫溶液或富氫水的製造裝置、及本發明之一種含氫溶液或富氫水的製造方法，矽微小奈米粒子作為生成含氫溶液或富氫水的起始材料，被利用在高準確性、低成本、且安全地、就地製造具有足夠實用性的氫濃度與量的含氫溶液或富氫水。因此，可以有效利用矽微小奈米粒子及/或其凝聚體，不僅對環境保護或活體安全性做出貢獻，也對含氫溶液或富氫水的製造成本的大幅削減做出貢獻。

[實施例1]

基於添附的圖式詳細說明本發明之實施形態。

本實施形態之矽微小粒子的一例為，市售的高純度矽粉末（也稱為「高純度Si粉末」）（例如，高純度化學研究所公司製造，粒度分佈＜φ5μm，純度99.9%，i型矽）。又，本實施形態之矽微小奈米粒子的一例為，以該高純度矽粉末作為起始材料，藉由珠磨法將該高純度矽粉末微小化。在密閉容器內，使矽微小粒子或矽微小奈米粒子與複數種類的水溶液接觸。此外，該水溶液之一例為混合了pH値為8的弱鹼性硼酸鉀緩衝溶液的水溶液，該水溶液的另一例為pH値為7的超純水。又，該水溶液的再另一例為pH値為7.1-7.3的標準自來水。在密閉容器內，使各水溶液分別接觸矽微小粒子或矽微小奈米粒子。

此外，上述矽微小奈米粒子係，使用珠磨裝置（AIMEX股份公司製造:RMB型批式Ready研磨機），將高純度矽粉末15g分散到99%以上的異丙醇（IPA）300ml中，加入φ;0.5μm的氧化鋯製小珠（容量300ml），以旋轉數2500rpm進行粉碎（一階段粉碎）4小時。其結果為，藉由X光繞射裝置（XRD）的測量，得到平均微晶直徑（體積分佈）為20.0nm的矽微小奈米粒子。再使用φ;0.3mm的氧化鋯製小珠（容量300ml），對上述矽微小奈米粒子以旋轉數2500rpm進行粉碎（二階段粉碎）4小時，藉由XRD的測量，得到平均微晶直徑（體積分佈）為10.9nm的矽微小奈米粒子。

圖1為顯示本實施例中之珠磨機的一階段粉碎工序後得到的矽微小奈米粒子的結晶結構例的斷面TEM（穿透式電子顯微鏡）照片。圖1顯示由於矽微小奈米粒子的一部分凝聚，而形成不定形的約0.5μm以下的稍大的微粒子的狀態。又，圖2係針對個別的矽微小奈米粒子擴大後的TEM照片。如圖2中以白線包圍的區域所示，可以確認約5nm至10nm的大小的矽微小奈米粒子。又，可以確認此矽微小奈米粒子具有結晶性（（111）面）。外觀為不定形的形狀，可見到一部分為矽微小奈米粒子的凝聚體。雖然未圖示，然而藉由二階段粉碎後的TEM照片的分析，得到具有一階段粉碎後的約1/2左右以下的結晶性（（111）面）的矽微小奈米粒子。

圖3為顯示使用X光繞射裝置（股份公司Rigaku，產品名「SmartLab」）進行測量及分析，作為一階段粉碎之實施例的結果，所得到的矽微小奈米粒子的例子的微晶直徑分佈的結果的圖。在圖3中，横軸表示微晶直徑（nm），縱軸表示頻率。又，實線顯示個數分佈基準的微晶直徑分佈，虛線顯示體積分佈基準的微晶直徑分佈。在個數分佈中，模式直徑（Mode diameter）為0.29nm，中位直徑（Median diameter）（50%微晶直徑）為0.75nm，平均直徑為1.2nm。又，在體積分佈中，模式直徑為4.9nm，中位直徑為12.5nm，平均直徑為如上所述之20.0nm。

圖4為顯示作為藉由X光繞射裝置（XRD）測量分析，作為二階段粉碎之實施例的結果，所得到的矽微小奈米粒子的微晶直徑分佈的結果的圖。在圖4中，横軸表示微晶直徑（nm），縱軸表示頻率。又，實線顯示個數分佈基準的微晶直徑分佈，虛線顯示體積分佈基準的微晶直徑分佈。如圖4所示，在個數分佈中，模式直徑為0.14nm，中位直徑（50%微晶直徑）為0.37nm，平均直徑為0.6nm。又，在體積分佈中，模式直徑為2.6nm，中位直徑為6.7nm，平均直徑為如上所述之10.9nm。藉由該等結果，可以知道二階段粉碎後所得到的矽微小奈米粒子，比起一階段粉碎，可以達成約1/2以下的微小化。藉由使用上述各實施例的珠磨法的粉碎處理，確認得到了微晶直徑分佈在100nm以下之範圍，特別是50nm以下之範圍的矽微小奈米粒子。

以下詳細說明使用以一階段粉碎與二階段粉碎所製造的矽微小奈米粒子之含氫溶液或富氫水的生成與其溶解氫濃度的控制。

上述以一階段粉碎與二階段粉碎所製造的包含小珠的矽微小奈米粒子可以經由下述工序得到。具體而言，使用安裝在小珠分離容器（AIMEX股份公司製造）上的SUS過濾器（在φ:0.5mm的小珠的情況下，過濾器使用網孔0.35mm，在φ:0.3mm的小珠的情況下使用網孔0.06mm），從其上部注入異丙醇（IPA）溶液，其包含含有小珠的矽微小奈米粒子。其後，藉由進行分級處理、吸引過濾、分離小珠，而得到包含矽微小奈米粒子的IPA溶液。其後，藉由使用減壓蒸發裝置，在40℃將IPA進行蒸發處理，而得到矽微小奈米粒子。

接著，在進行與氟酸溶液接觸或浸漬在氟酸溶液中之處理（以下，也單純稱為「氟酸處理」。）的情況下，追加以下的處理。將得到的矽微小奈米粒子浸漬在5%濃度的氟酸溶液中10分鐘。其後，以100nm的氟樹脂製的膜過濾器在大氣中進行過濾處理，將矽微小奈米粒子收集在膜過濾器上，呈層狀殘存。將此膜過濾器上的矽微小奈米粒子置於氟樹脂製燒杯上，在進行過氟酸處理的情況下，從其上滴加乙醇，以除去氟酸成分。將膜過濾器上的矽微小奈米粒子在空氣中進行30分鐘左右的乾燥處理，而得到進行過氟酸處理的矽微小奈米粒子。

藉由XPS法測量該等矽微小奈米粒子表面的氧化矽膜厚。在未進行氟酸處理的情況下，具有膜厚為1.6nm左右的氧化矽膜。在進行過氟酸處理的情況下，氧化膜被蝕刻除去，成為0.07nm以下，幾乎不具有氧化膜。

將得到的矽微小奈米粒子10mg置入容量30ml的玻璃瓶（硼矽酸玻璃，厚度1mm左右，ASONE公司製造的Laboran螺旋管瓶），其後，投入乙醇1ml，使之分散，添加預定的水溶液約29ml，使全量成為30ml，填滿到玻璃瓶的開口為止，以不讓空氣進入的方式蓋上內蓋，並蓋上蓋子（長1cm），將其完全密封。蓋子為聚丙烯（厚度2mm），內蓋使用聚乙烯與聚丙烯的多層過濾器製造者。藉由上述結構，可以充分減緩生成的氫的穿透或洩漏。

在保持此狀態之下，在室溫下，在密閉的玻璃瓶中從矽微小奈米粒子逐漸生成氫，可以使具有預定濃度的氫溶解在水溶液中，而能夠得到安全的含氫溶液或富氫水。

在水溶液中的溶解氫濃度的反應時間相依性的測量時，使用東亞DKK公司製造的可攜式溶解氫濃度計。首先，圖5中顯示使用未進行氟酸處理之情況下的矽微小奈米粒子的pH値為7的超純水的情況下的測量結果。

圖5顯示未粉碎高純度矽粉末、一階段粉碎（平均晶粒直徑20.0nm）、及二階段粉碎（平均晶粒直徑10.9nm）的超純水溶液中的溶解氫濃度的測量値。可以理解由於粒徑（微晶直徑）變小，矽微小奈米粒子的表面積增大，在表面上反應生成的氫增加，溶解氫濃度增加。又，隨著反應時間的增加得到的溶解氫濃度增大，在400分鐘（約7小時）左右的反應下，即使在超純水中也達成了0.4ppm左右的溶解氫濃度。為了得到1ppm以上的溶解氫濃度，只要增加矽微小奈米粒子的量即可。

又，可見到水溶液中的溶解氫濃度對於水溶液的pH値也具有相依性。具體而言，很明確可見使pH値為8.0時，與超純水相比，水溶液中的溶解氫濃度大量增加。

圖6顯示藉由對進行過一階段粉碎的矽微小奈米粒子（平均微晶直徑20.0nm）施加氟酸處理除去氧化膜的情況下的例子（圖中的三角標記）、與未施加氟酸處理的情況下的例子（圖中的×標記）做比較的結果。此外，兩者的水溶液的pH値均為8。

在使用進行過氟酸處理的矽微小奈米粒子的情況下，在20分鐘左右達成超過1ppm、在100分鐘達成超過1.4ppm的溶解氫濃度。在欲進一步縮短時間的情況下，只要增加矽微小奈米粒子的投入量即可。

又，使用日本國之標準飲用可能的自來水（pH値7.1-7.3左右），進行一階段粉碎，未進行氟酸處理的情況下的矽微小奈米粒子（平均微晶直徑20.0nm）混合至自來水中而製造含氫溶液或富氫水。圖7顯示其測量値，也同時顯示使用超純水取代自來水的情況下的測量値。

如圖7所示，比起混合在超純水（pH値7.0）中時的溶解氫濃度，顯示顯著的增加，在200分鐘左右達成了1ppm。

此外，將進行過二階段粉碎的矽微小奈米粒子（平均微晶直徑為10.9nm）混合於自來水中，製造含氫溶液或富氫水。雖然未圖示，其結果為，比起使用一階段粉碎的矽微小奈米粒子的情況的溶解氫濃度，進一步增加了1.4-1.6倍左右。

可了解能夠使用自來水、未進行氟酸處理、以低成本得到安全的氫濃度1ppm以上的含氫溶液或富氫水。在欲進一步縮短時間的情況下，只要增加矽微小奈米粒子的投入量即可。

圖8顯示為了比較施加氟酸處理的情況與未施加氟酸處理的情況，將進行過一階段粉碎的矽微小奈米粒子分散在超純水（pH値7.0）中時的溶解氫濃度的經時變化的測量結果。此外，在進行過氟酸處理的情況下，儘管是相對地較短的20小時，也達成了1ppm溶解氫濃度。在未進行氟酸處理的情況下，經過160小時（1週左右）之後，達成1ppm溶解氫濃度。

從上述結果可以判斷，在未進行氟酸處理的情況下，由於矽微小奈米粒子的表面存在氧化矽膜，因此矽微小奈米粒子之在超純水中的氫生成反應，其氧化矽膜在超純水中一邊逐漸溶解，一邊極緩慢地發生。其結果為，氫濃度在長時間下，一邊增加一邊持續，如圖8所示。

[實施例2] 基於添附的圖式詳細說明本發明之其他的實施形態（實施例2）。

矽微小奈米粒子係如下製造，即，使用珠磨裝置（AIMEX股份公司製:RMB型批式Ready研磨機），使高純度矽（Si）粉末（例如，高純度化學研究所公司製造，粒度分佈＜φ5μm，純度99.9%，i型矽））60g分散在99.5wt%的乙醇250ml中，加入φ;0.5μm的氧化鋯製小珠（容量300ml），以旋轉數2500rpm進行粉碎（一階段粉碎）4小時。

藉由本實施例中之珠磨機的一階段粉碎工序所得到的體積分佈及矽微小奈米粒子的結晶結構，可以判斷係與實施例1大略相同的結果。

以下詳細說明以乙醇中的一階段粉碎製造、使用後述之過氧化氫溶液處理後的矽微小奈米粒子的含氫溶液或富氫水的生成與其溶解氫濃度及氫生成量的控制。

上述包含藉由進行乙醇中的一階段粉碎所得到的小珠的矽微小奈米粒子可以經由以下工序得到。具體而言，使用安裝在小珠分離容器（AIMEX股份公司製）上的SUS過濾器（在φ:0.5mm的小珠的情況下過濾器的網孔為0.35mm，在φ:0.3mm的小珠的情況下使用網孔0.06mm），從其上部注入乙醇溶液，其包含含有小珠的矽微小奈米粒子。其後，藉由分級處理、吸引過濾、分離小珠，得到包含矽微小奈米粒子的乙醇溶液。其後，藉由使用減壓蒸發裝置，在30℃-35℃下對乙醇進行蒸發處理，得到矽微小奈米粒子及/或其凝聚體（以下，作為總稱也稱為「矽微小奈米粒子」）。

作為過氧化氫溶液處理，將得到的矽微小奈米粒子投入內含過氧化氫溶液（例如，3.5wt%，100ml）的耐熱性玻璃中，進行30分鐘加熱處理（溫度約75℃）。

把過氧化氫溶液處理後的矽微小奈米粒子移到離心管中，藉由離心處理，進行固液分離，將液體丟棄，重新投入乙醇（例如，3.5%或99.5%，100ml）。其後，在乙醇中攪拌矽微小奈米粒子，進行同樣的離心，進行與上述相同的處理。其後，同樣地，加入與上述同量的乙醇，進行與上述同樣的離心處理，而得到矽微小奈米粒子。

其後，進行自然乾燥1天左右（長時間）。在經過1天左右後的狀態下，可以認為乙醇及過氧化氫溶液已大略完全被除去。

又，作為上述例子的其他例子，進行過氧化氫溶液60分鐘加熱處理（溫度約75℃）及同樣的離心處理，而得到矽微小粒子。

如上所述，藉由將與過氧化氫溶液混合的矽微小奈米粒子，使用已知的離心處理裝置，藉由固液分離處理除去過氧化氫溶液，可以得到藉由過氧化氫溶液進行了表面處理的矽微小奈米粒子。此外，藉由以過氧化氫溶液進行表面處理，能夠除去存在矽微小奈米粒子表面上的烷基（例如，甲基）。其結果為，該矽微小奈米粒子及其凝聚體可以形成為，其整體可以保持表面的親水性，並同時也具有可以與可包含水含有液的媒介直接接觸的表面的狀態。藉由施加此種特殊的表面處理，能夠以更高準確性促進氫的生成。

將藉由上述各工序得到的矽微小奈米粒子11mg（過氧化氫溶液處理（30分鐘處理））置入容量115ml的玻璃瓶（硼矽酸玻璃厚度1mm左右，ASONE公司製造Laboran螺旋管瓶）中，使其分散，使全量成為115ml的方式添加預定的水溶液（純水）約115ml與碳酸氫鈉（符合日本藥典者，投入約20g，使其成為1.88wt%，得到pH約8.3）。其後，填滿到玻璃瓶的開口為止，以不讓空氣進入的方式蓋上內蓋，並蓋上蓋子（長1cm），將其完全密封。蓋子的材質為聚丙烯（厚度2mm），內蓋使用聚乙烯與聚丙烯的多層過濾器製造者。藉由上述結構，可以充分減緩生成的氫的穿透或洩漏。矽微小奈米粒子直接以該狀態均勻地混合在水溶液的整體之中。這可以認為是由於藉由過氧化氫溶液處理，矽微小奈米粒子有效地成為親水性的緣故。換言之，可以認為是藉由過氧化氫溶液處理，在適當保持矽微小粒子表面的親水性的同時，可以實現具有可以與該水溶液直接接觸的充分的表面積的狀態。

此外，關於過氧化氫溶液處理（60分鐘處理），使用矽微小奈米粒子5mg，進行氫生成的實驗。

在保持完全密封的狀態下，在室溫下，在密閉的玻璃瓶中從矽微小奈米粒子逐漸生成氫，可以使具有預定的濃度的氫溶解在水溶液中。因此，在實施例2中，由於沒有像實施例1一樣使用IPA或氟酸，因此值得特別說明的是，可以藉由對活體或活體內更安全安心的藥液與工程處理而得到矽微小奈米粒子及含氫溶液或富氫水。

水溶液中的溶解氫濃度的反應時間相依性的測量係使用東亞DKK公司製造的可攜式溶解氫濃度計。在圖9（a）中，顯示使用以下三種矽微小奈米粒子時的溶解氫濃度的測量結果：未進行過氧化氫溶液處理的情況下的矽微小奈米粒子、用過氧化氫溶液處理30分鐘的矽微小奈米粒子、或使用過氧化氫溶液處理60分鐘的矽微小奈米粒子。又，圖9（b）表示針對上述各條件，顯示換算成每1g矽（Si）的氫生成量。圖9（a）的縱軸表示溶解氫濃度，横軸表示反應時間（h:小時）。又，圖9（b）的縱軸表示氫生成量，横軸表示反應時間（h:小時）。

如圖9所示，藉由過氧化氫溶液處理，氫生成快速增大。此係由於矽微小奈米粒子成為親水性，並均勻分散於水溶液中之故。在採用「過氧化氫溶液處理（30分鐘處理）」的條件時，得到值得說明的濃度為在2小時400ppb、在4小時接近1000ppb。又，在24小時達到了2000ppb。

另一方面，在採用「過氧化氫溶液處理（60分鐘處理）」的條件的情況下，氫生成量比起「過氧化氫溶液處理（30分鐘處理）」的條件時低。此係由於採用「過氧化氫溶液處理（60分鐘處理）」的條件，則矽微小奈米粒子的表面氧化膜比「過氧化氫溶液處理（30分鐘處理）」的條件時的膜厚更厚，因此氫生成量受到抑制。此外，雖然在此未圖示，然而以「過氧化氫溶液處理（15分鐘處理）」的條件進行了與上述同樣的實驗，得到的實驗結果與「過氧化氫溶液處理（30分鐘處理）」的條件大略相同。在1-2分鐘處理時，與無處理時為相同程度，沒有得到有效的氫生成。

因此，過氧化氫溶液處理的時間以5-30分鐘為適當。混合碳酸氫鈉，可以相當於一般活體的小腸的pH狀態，在體內產生有效的氫生成。圖9（b）顯示換算成每1gSi的氫生成量。縱軸表示每1gSi的氫生成量（ml），横軸表示反應時間（h:小時）。如圖9（b）所示，在過氧化氫溶液處理（30分鐘處理）的條件下，可以在2小時以上持續得到極有效的氫生成量（40ml）。

從上述實驗結果來看，不使用IPA或氟酸，可以製造即使使用在活體，也更安全且安心的矽微小奈米粒子，因此可以安全地在活體內使氫生成。進一步而言，使用此矽微小奈米粒子，加入已知的添加劑或食品中，可以製造活體用氫生成材料。

為了在反應時間數小時以內得到1ppm以上的溶解氫濃度，只要增加矽微小奈米粒子的量即可。

然而，作為矽微小粒子，除了高純度矽（Si）粉末以外，利用太陽能電池級的矽基板的切割加工時所生成的矽切粉或半導體級的研磨屑，也可以生成含氫溶液或富氫水。又，不只是i型，也可以使用n型、p型。

產業上之利用可能性

本發明係可以製造具有活體安全性的矽微小奈米粒子，並可以將其有效利用而發展成具有優異的安全性、實用性及經濟性的含氫溶液或富氫水與其製造技術者，特別是，可以利用至含有健康、醫療用矽微小奈米粒子的氫生成材料（劑）、洗淨水、或健康飲用水等健康、醫療食品、產品領域。

無

圖1係顯示實施例中之一階段粉碎後的矽微小奈米粒子的結晶結構例的斷面TEM（穿透式電子顯微鏡）照片圖。　圖2係針對個別的矽微小奈米粒子擴大後的TEM照片。　圖3係在實施例的一階段粉碎得到的矽微小奈米粒子的藉由X光繞射裝置（XRD）的微晶直徑分佈圖。　圖4係在實施例的二階段粉碎得到的矽微小奈米粒子的藉由XRD的微晶直徑分佈圖。　圖5係在實施例得到的含氫溶液或富氫水中的溶解氫濃度特性圖。　圖6係在實施例得到的含氫溶液或富氫水中的溶解氫濃度特性圖。　圖7係在實施例得到的含氫溶液或富氫水中的溶解氫濃度特性圖。　圖8係在實施例得到的含氫溶液或富氫水中的溶解氫濃度特性圖。　圖9（a）係在其他的實施例得到的含氫溶液或富氫水中的溶解氫濃度特性圖；圖9（b）係在其他的實施例得到的含氫溶液或富氫水中的換算成每1g矽（Si）的氫生成量特性圖。

Claims

一種含氫溶液，其係將藉由矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體與水或水溶液接觸所生成的氫溶解在上述水或上述水溶液之中，其中該矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體係具有親水性的表面，該表面上存在的烷基已實質上地被除去。
如申請專利範圍第1項所述之含氫溶液，其中，上述水或上述水溶液係pH值為7之中性水、pH值為8-9的水溶液、或pH值為7.1-7.5的自來水。
一種活體用氫生成材料，包含：具有親水性的表面的矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體，該表面上存在的烷基已實質上地被除去。
一種富氫水的製造方法，包含以下各工序：形成矽微小粒子或將上述矽微小粒子進一步粉碎的矽微小奈米粒子的工序；使上述矽微小粒子、或者將上述矽微小粒子進一步粉碎的矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體接觸或分散於水或水溶液中，直接生成富氫水的工序；及表面氧化矽膜除去工序，其中使上述矽微小粒子、或者上述矽微小奈米粒子及/或上述凝聚體接觸氟酸或氟化銨水溶液。
一種富氫水的製造裝置，包含：粉碎部，用以形成矽微小粒子或將上述矽微小粒子進一步粉碎的矽微小奈米粒子；及氫生成部，使上述矽微小粒子、或者上述矽微小奈米粒子及/或該矽微小奈米粒子的凝聚體接觸或分散於水或水溶液內，以直接使氫溶解於上述水中並密封以製造富氫水。
一種活體用氫生成材料的製造方法，包含將矽微小粒子在乙醇中粉碎以形成矽微小奈米粒子的粉碎工序，以及在粉碎工序之後，將該矽微小奈米粒子或該矽微小奈米粒子的凝聚體與過氧化氫溶液混合的混合工序。
一種食品，包含如申請專利範圍第3項所述之活體用氫生成材料。
一種醫療食品，包含如申請專利範圍第3項所述之活體用氫生成材料。
一種飲用水，包含如申請專利範圍第3項所述之活體用氫生成材料。