WO2007148460A1 - 粒径200nm以下のナノ粒子の製造方法 - Google Patents

粒径200nm以下のナノ粒子の製造方法 Download PDF

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Masato Watanabe
Hiroshi Sugai
Hitoshi Takamura
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    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing nanoparticles having a particle size of 200 or less.
  • the method in this case is a method (polyol process) in which a solution containing a reducing agent such as polyhydric alcohol and a metal raw material such as an organic metal or metal salt is heated and refluxed to synthesize nanoparticles (polyol process).
  • a solution containing a reducing agent such as polyhydric alcohol and a metal raw material such as an organic metal or metal salt is heated and refluxed to synthesize nanoparticles.
  • This is a method based on decomposition by Such a wet method can produce high-quality nanoparticles that cannot be obtained by the dry method described above, but it involves complicated processes such as a purification step by centrifugation after synthesis and many technical know-hows. Mass production is difficult because it is required.
  • Some companies have gasified an inorganic raw material and synthesized nanoparticles by irradiating the gas with an infrared laser beam such as a carbon dioxide laser, and started supplying it to the plant.
  • an infrared laser beam such as a carbon dioxide laser
  • a gas that absorbs infrared light such as ethylene
  • This absorbing gas absorbs the energy of the laser beam and converts it into thermal energy. It is called “Laser Pyrolysis” because it is based on the principle that nanoparticles are synthesized by thermal decomposition!
  • liquid complexes such as metal carbo- hydrate are often used as raw materials, and it is difficult to remove carbon from the complex or absorbed gas, resulting in metal carbide nanoparticles.
  • metal carbo- hydrate are often used as raw materials, and it is difficult to remove carbon from the complex or absorbed gas, resulting in metal carbide nanoparticles.
  • This production method is a production method in which, for example, a metal zinc target is placed in a solvent containing a dispersant (surfactant) and laser ablation is performed in a liquid.
  • This manufacturing method is based on the fact that nanoparticles are formed by the so-called ablation phenomenon, in which a target metal material is irradiated with laser light and emitted as a single atom, ion, or cluster in a solution.
  • the principle is basically the same as that of abrasion (for example, see Patent Documents 2 and 3).
  • Non-Patent Document 1 Xiang Xin Bi et al., “Journal of Materials” Research No. 8-7 (J. Mater. Res., Vol. 8, no.7) “, (USA) (1993) p.166 6.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3268793
  • Patent Document 2 JP 2004-283924 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-264089
  • Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 have a problem that the recovery efficiency of the produced nanoparticles is not good.
  • a special “laser single light absorption gas” that plays a role of absorbing laser light and converting it into heat is required.
  • a multi-component alloy or multi-component nanoparticle of any composition can be prepared. There was a problem that manufacturing was difficult.
  • the present invention has been made paying attention to such a problem, and is excellent in recovery efficiency, and easily manufactures high-quality organic nanoparticle colloid solutions and multicomponent alloys or multicomponent compounds of any composition.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing nanoparticles having a particle diameter of 200 ° or less.
  • liquid-phase metal raw materials such as metal salt or metal complex solution are irradiated with high-intensity light typified by laser light.
  • high-quality inorganic nanoparticles with a narrow particle size distribution can be obtained very easily.
  • the method for producing nanoparticles having a particle size of 200 or less according to the present invention is characterized by irradiating the raw material liquid with high energy light having a wavelength of less than 400 nm.
  • nanoparticles of a multi-component compound or a high-quality inorganic nano-particle colloid solution or a multi-component alloy of any composition it is possible to easily produce nanoparticles of a multi-component compound or a high-quality inorganic nano-particle colloid solution or a multi-component alloy of any composition.
  • the inorganic nanoparticle colloid solution having excellent recovery efficiency and the multicomponent alloy of any composition or the multicomponent compound nanoparticles can be easily produced, and the particle size is 200 nm or less.
  • a method for producing nanoparticles can be provided.
  • nanoparticles having a particle size of 200 nm or less can be produced.
  • the raw material solution may be a solution in which the raw material of the nanoparticles to be produced is dissolved or a liquid phase raw material.
  • the raw material may be organic or inorganic. For example, it can be selected from carbon compounds, silicon compounds, metal salts, metal compounds, metal complexes, and the like. However, if the raw material is a metal, it is preferable that it also has a metal salt strength. Yes. This is because, in general, the production efficiency of nanoparticles obtained as a result of obtaining a solution having a higher concentration than that of a metal complex is often higher with metal salts.
  • the solvent may be a polar solvent such as water or alcohol, or a nonpolar solvent such as an ether as long as the raw material can be dissolved.
  • a polar solvent such as water or alcohol
  • a nonpolar solvent such as an ether
  • the liquid phase raw materials they can be used as irradiated raw materials without being dissolved.
  • the liquid phase raw material for example, a complex or compound itself in a liquid phase, such as iron pentacarbon, nickel pentacarbon, and silicon tetrachloride, can be used.
  • a higher concentration of the raw material solution is preferable because it increases the efficiency of the produced nanoparticles.
  • the high-energy light with a wavelength of less than 400 nm to be irradiated may be any wavelength as long as the wavelength is less than 400 nm, but a laser beam with a wavelength of 193 nm to 300 nm is particularly preferable.
  • a laser beam having a wavelength is preferred.
  • “high energy light” means energy light of lmj or more, energy light of lOOmJ to lOOOmJ is preferable, and energy light of 500 mJ is particularly preferable.
  • the irradiation time is not limited, but when the raw material solution is an ethanol solution having a metal component concentration of a metal salt, metal compound or metal complex of 1 weight percent, it is usually preferably 1 minute to 60 minutes.
  • the yield of this method is extremely high.
  • a laser beam of 500 mJ having a wavelength of 248 nm is irradiated to an ethanol solution of a metal salt, a metal compound or a metal complex with a concentration power ⁇ weight percent
  • Nanoparticles of 200 ° or less can be produced in a yield such that 80 to 99 weight percent of the metal component in the raw material liquid is the metal content of the produced nanoparticles.
  • Nanoparticles having a particle size of 2 OOnm or less can be produced by irradiating the raw material solution with high-energy energy having a wavelength of less than 400nm.
  • nanoparticles having an average particle size of lOOnm to 200nm can be preferably produced.
  • nanoparticles having a particle size of 10 nm or less, preferably 0.5 nm or more and 5 nm or less can be produced.
  • nanoparticles having an average particle size force of 2 nm or more and 3 ions or less can be produced.
  • the particle size of the produced nanoparticles can be adjusted within a range of particle size of 200 nm or less.
  • This method is particularly suitable for the production of inorganic nanoparticles or inorganic / organic composite nanoparticles having a particle size of 200 or less.
  • This method can also produce alloy nanoparticles, silicon nanoparticles, silicon dioxide nanoparticles, polymer nanoparticles, and diamond nanoparticles.
  • laser light is preferable. Even when laser light is not used, nanoparticles can be produced, but the production efficiency is significantly reduced.
  • a far-infrared carbon dioxide laser in the laser pyrolysis method can also be used. However, the most desirable is ultraviolet excimer laser light with a short wavelength and high photon energy. The average particle size of the nanoparticles obtained at this time is small, and at the same time, the particle size distribution is narrow and good quality.
  • a metal salt, a metal compound, a metal complex, or the like when used as a raw material, a metal ion or complex in a liquid phase is directly decomposed and reduced by high-intensity light energy, so that the nanoparticles can be reduced. It is based on the principle of generation and is also different from “liquid phase laser ablation”, in which a solid metal target material is irradiated with laser light.
  • nanoparticles can be generated only by irradiating the raw material with high-energy light (high-intensity light) having a wavelength of less than 400 nm typified by laser light.
  • high-energy light high-intensity light
  • nano-particle dispersant By adding a nano-particle dispersant, nano-particles with a small particle size can be obtained by suppressing the grain growth, and also after the synthesis, it has high stability.
  • the dispersant is added to the raw material liquid as described above, the inorganic nanoparticle composite surface is obtained because the organic dispersant covers the surface of the inorganic nanoparticle.
  • Various commercially available surfactants can be used as the dispersing agent at this time.
  • a polar solvent such as water and a solvent such as ethanol
  • a water-soluble polymer such as PVP, or taenic acid
  • carboxylic acids such as oleic acid, amines such as oleylamine, and thiols such as dodecanethiol can be typically used.
  • an oxidizing agent it is possible to easily synthesize oxide nanoparticles.
  • the raw material is an easily oxidizable element other than a noble metal, it is allowed to stand for a certain period of time after synthesis without adding an oxidizer, thereby generating natural acid nanoparticles. can do. Therefore, this method is suitable for the production of iron oxide nanoparticles!
  • the raw material liquid may be a mixture of raw material liquids of a plurality of different elements.
  • the raw material liquid that is, the liquid phase
  • a multi-component alloy or a multi-component compound having an arbitrary composition may be generated. Easy.
  • the raw material liquid may flow.
  • a liquid raw material liquid is used, nanoparticles can be produced by irradiating a fluid raw material. This makes it possible to efficiently and flexibly design plant process lines for mass production, such as raw material supply, mixing, reaction, and recovery processes. In order to increase the yield, it is preferable to stir the raw material solution to be irradiated.
  • the high-energy light applied to the raw material liquid can be transmitted through the raw material liquid as it is, or it can be reflected and transmitted repeatedly.
  • this method of irradiating a raw material solution with high-energy energy having a wavelength of less than 400 nm is a technique for producing various inorganic and carbon-based nanoparticles extremely easily in a short time.
  • the applicable industrial fields are wide-ranging and attract attention in medical diagnostic fields such as POC.
  • Applicable to precious metal nanoparticles such as gold and silver modified with antibodies, hard magnetic nanoparticles that can be used as ultra-high-density magnetic recording medium materials, and nanoparticles that are used in various catalytic fields. It is. In particular, these applications are preferable because particles as small as 2 to 3 nm can be obtained.
  • it can be applied to single-electron devices or devices using the surface plasmon phenomenon in the visible region of noble metals.
  • Tables 1 and 2 show the preparation tables for the precursor solutions used to synthesize Pt and Fe nanoparticles.
  • Table 1 shows the precursor solution for producing Pt nanoparticles
  • Table 2 shows the precursor solution for producing Fe nanoparticles.
  • Dispersant-Solvent C2H5OH 39.5 g 50mL Weight% 0.12 (Fe) wt%
  • Dispersant Oleic Acia 5 mM 0.25 mmol 70.6 mg 79.3 Solvent C2H5OH 39.5 g 50 mL Weight% 0.12 (Fe) wt%
  • the raw material liquid was irradiated with high-energy light having a wavelength of less than 400 nm to produce nanoparticles having a particle size of 200 nm or less.
  • the raw material solution is a solution of salt ⁇ platinum (IV) acid hexahydrate (H Pt (IV) Cl • 6H ⁇ ) in ethanol (CH OH) Used as. Also minutes
  • the raw material solution is a complex of iron (III) acetylylacetonate (FeOllXC H 0;)) dissolved in ethanol (CH OH). Used as
  • KrF excimer laser light was used as the high-tech energy to irradiate.
  • the irradiation conditions are summarized in Table 3.
  • FIG. 1 is a graph showing the particle size distribution of Pt and Fe nanoparticles by a dynamic light scattering (DLS) method of an example of the present invention.
  • DLS dynamic light scattering

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Abstract

【課題】回収効率に優れ、良質の無機ナノ粒子コロイド溶液や任意の組成の多元合金あるいは多元化合物のナノ粒子を容易に製造可能な、粒径200nm以下のナノ粒子の製造方法を提供する。 【解決手段】原材料液に対して400nm未満の波長の高エネルギー光を照射して、粒径200nm以下のナノ粒子を製造する。製造するナノ粒子がPtナノ粒子の場合には、塩化白金(IV)酸六水和物（H2Pt(IV)Cl6・6H2O）をエタノール（C2H5OH）中に溶解したものが原材料液として用いられる。

Description

明 細 書
粒径 200nm以下のナノ粒子の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、粒径 200應以下のナノ粒子の製造方法に関する。
背景技術
[0002] 現在、ナノテクノロジー分野の研究の進展により、多くの無機ナノ粒子の合成方法 が提案されている。ナノ粒子の工業的応用として、電子回路の微細配線用途の開発 が民間企業グループによって進められている力 これには不活性ガス中での金属蒸 気の急冷を利用したドライ製法が用いられている。この製法による貴金属ナノ粒子溶 液 (ナノインク）力 微細配線用として市場に供給され始めている。し力しながら、以下 に示すウエットの製法に比較すると、一般的に粒度分布に代表されるナノ粒子の特 ¾は劣るものが多い。
[0003] 一方、人工的な超格子構造を構成するような非常に粒径の揃った自己組織化ナノ 粒子の合成は、基礎的な研究分野を中心に行われている。この場合の方法は、多価 アルコールなどの還元剤と有機金属あるいは金属塩などの金属原料を含む溶液を 加熱'還流して、ナノ粒子を合成する方法 (ポリオールプロセス)であり、熱と還元剤に よる分解に基づいた方法である。このようなウエット製法では、上記のドライ製法では 得られないような高品質ナノ粒子を得ることができるが、合成後の遠心分離による精 製工程など、煩雑なプロセスと多くの技術的なノウハウが必要とされるため、大量生 産は困難である。
[0004] 上記のドライおよびウエットの製法は、 20年以上前から研究開発が行われてきてい る力 これらとは異なるレーザー光を用いた製法も近年実用化される例がでてきてい る。
[0005] 無機原料をガス化し、このガスに炭酸ガスレーザーなどの赤外レーザー光を照射 することによってナノ粒子を合成し巿場への供給を始めて 、る企業もある。この製法 にお 、ては、無機原料ガスと一緒に必ずエチレンなどの赤外光を吸収するガスを混 合している。この吸収ガスがレーザー光のエネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換 され、この熱による分解によってナノ粒子が合成される原理に基づいているため、「レ 一ザ一熱分解法（Laser Pyrolysis)」と呼ばれて!/、る。この製法によって金属ナノ粒子 を合成する場合には、金属カルボ-ルなど液体の錯体を原料として用いる場合が多 ぐ錯体あるいは吸収ガス中のカーボン除去が困難であるために炭化金属ナノ粒子 となる場合が多い (例えば、非特許文献 1,特許文献 1参照)。
[0006] 一方、酸化物ナノ粒子を合成する場合には、錯体あるいは吸収ガス中のカーボン C あるいは塩化物の塩素 C1は、炭酸ガス COあるいは塩化水素 HC1のガスとして蒸発す
2
るため、純粋な酸ィ匕物ナノ粒子を合成することができる。このため、この方法は酸ィ匕 物ナノ粒子合成に用いられる場合が多 ヽ。
[0007] また、「液相中レーザーアブレーシヨン」によるナノ粒子合成が試みられて 、る。この 製法は、分散剤 (界面活性剤)を含む溶媒中に、例えば金属亜鉛ターゲットを配置し て、液体中でレーザーアブレーシヨンを行う製法である。この製法は、ターゲット金属 材料にレーザー光を照射して溶液中に原子、イオン、クラスタ一として放出させる、い わゆるアブレーシヨン現象によってナノ粒子が形成されることに基づいており、真空中 でのレーザーアブレーシヨンと基本的には同じ原理による（例えば、特許文献 2, 3参 照)。
[0008] 非特許文献 1：キシアング ·キシン ·ビ等（Xiang Xin Bi et al.)著,「ジャーナル ·ォブ ·マ テリアルズ 'リサーチ第 8卷第 7号 (J. Mater. Res., vol.8, no.7)」，（米国）（1993) p.166 6.
特許文献 1：特許第 3268793号公報
特許文献 2：特開 2004-283924号公報
特許文献 3：特開 2005-264089号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] しかしながら、非特許文献 1および特許文献 1記載の、レーザー熱分解法などの気 相原材料への照射による合成方法では、生成ナノ粒子の回収効率が良くないという 課題があった。また、レーザー光を吸収して熱に変換する役割を担う特殊な「レーザ 一光吸収ガス」が必要になるという課題があった。 [0010] 特許文献 2, 3記載の「液相中レーザーアブレーシヨン」による方法では、固体金属 ターゲット材料を準備する必要があるため、任意の組成の多元合金あるいは多元化 合物のナノ粒子の製造が難 、と 、う課題があった。
[0011] 本発明は、このような課題に着目してなされたもので、回収効率に優れ、良質の無 機ナノ粒子コロイド溶液や任意の組成の多元合金あるいは多元化合物のナノ粒子を 容易に製造することができる粒径 200應以下のナノ粒子の製造方法を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明の目的を解決するために鋭意研究を進めたところ、金属塩あるいは金属錯 体の溶解溶液などの液相の金属原材料に対して、レーザー光に代表される高強度 光を照射することによって、非常に容易に粒度分布の狭い良質の無機ナノ粒子を得 ることができるとの知見を得た。
[0013] すなわち、本発明に係る粒径 200應以下のナノ粒子の製造方法は、原材料液に対 して 400nm未満の波長の高エネルギー光を照射することを特徴とする。
本発明によれば、回収効率に優れ、良質の無機ナノ粒子コロイド溶液や任意の組 成の多元合金ある 、は多元化合物のナノ粒子を容易に製造することができる。
発明の効果
[0014] 本発明によれば、回収効率に優れ、良質の無機ナノ粒子コロイド溶液や任意の組 成の多元合金ある 、は多元化合物のナノ粒子を容易に製造可能な、粒径 200nm以 下のナノ粒子の製造方法を提供することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
原材料液に対して 400nm未満の波長の高エネルギー光を照射することにより、粒径 200nm以下のナノ粒子を製造することができる。
[0016] 原材料液は、製造しょうとするナノ粒子の原材料を溶解させた溶液であっても、液 相の原材料であってもよい。その原材料は、有機物であっても無機物であってもよぐ 例えば、炭素化合物、ケィ素化合物、金属塩、金属化合物、金属錯体などから選択 することができる。し力しながら、原材料は、金属の場合、金属塩力も成ることが好まし い。一般に金属塩の方が金属錯体よりも高濃度の溶液が得易ぐ結果として得られる ナノ粒子の生成効率が上がる場合が多 、からである。
[0017] 原材料液が溶液の場合、溶媒は原材料を溶解可能であれば、水、アルコール類な どの極性溶媒であっても、エーテル類などの無極性溶媒であってもよい。液相の原 材料の場合、溶解せずにそのまま被照射原材料として利用できる。液相の原材料と しては、例えば、鉄ペンタカルボ -ル、ニッケルペンタカルボ -ル、四塩化シリコンな ど、錯体あるいは化合物そのものが液相のものを用いることができる。原材料液の濃 度は、濃度が高い方が生成ナノ粒子の効率を高めるため、好ましい。
[0018] 照射する 400nm未満の波長の高エネルギー光は、 400nm未満の波長であれば、い かなる波長であってもよいが、 193nm〜300nmの波長のレーザー光が好ましぐ特に、 248nmの波長のレーザー光が好ましい。本明細書中において、「高エネルギー光」と は、 lmj以上のエネルギー光を意味し、 lOOmJ乃至 lOOOmJのエネルギー光が好ましく 、特に、 500mJのエネルギー光が好ましい。照射時間は限定されないが、原材料液が 金属塩、金属化合物または金属錯体の金属成分濃度が 1重量パーセントのエタノー ル溶液の場合、通常、 1分間乃至 60分間が好ましい。
[0019] 本方法による収率は極めて高ぐ例えば、 248nmの波長の 500mJのレーザー光を金 属塩、金属化合物または金属錯体の金属成分の濃度力 ^重量パーセントのエタノー ル溶液に照射した場合、 200應以下のナノ粒子を、原材料液中金属成分の 80重量 パーセント乃至 99重量パーセントが生成ナノ粒子の金属量となるような収率で製造す ることがでさる。
[0020] 原材料液に対して 400nm未満の波長の高工ネルギ一光を照射することにより粒径 2 OOnm以下のナノ粒子、好適には 50nm以上 200nm以下のナノ粒子を製造することがで きる。この場合、好適には平均粒径 lOOnm以上〜 200nm以下のナノ粒子を製造するこ とができる。原材料液に後述の分散剤を添加した場合には、粒径 10應以下、好適に は 0.5nm以上 5nm以下のナノ粒子を製造することができる。この場合、好適には平均 粒径力 2nm以上 3應以下のナノ粒子を製造することができる。特に、分散剤の種類や 濃度を調整することにより、粒径 200nm以下の範囲で、製造されるナノ粒子の粒径を 調整することができる。 [0021] 本方法は、特に、粒径 200應以下の無機ナノ粒子あるいは無機 ·有機複合ナノ粒 子の製造に適している。本方法では、合金ナノ粒子や、シリコンナノ粒子、二酸化シリ コンナノ粒子、ポリマーナノ粒子、ダイヤモンドナノ粒子の製造も可能である。
[0022] 利用する高エネルギー光としては、レーザー光が好ましい。レーザー光を用いない 場合にもナノ粒子を生成可能であるが、著しく生成効率が落ちる。また、レーザー熱 分解法における遠赤外の炭酸ガスレーザーなども利用可能である。しかし、最も望ま しいのは波長が短く高いフォトンエネルギーの紫外エキシマレーザー光であり、この とき得られるナノ粒子の平均粒径は小さぐ同時に粒度分布が狭い良質なものとなる
[0023] 以上のとおり、 400nm未満の波長の高工ネルギ一光を照射する本方法では、レー ザ一に代表される高エネルギー光（高強度光）を原材料液、すなわち、液相に対して 照射するため、気相の原材料への照射を特徴とする「レーザー熱分解法」とは異なつ ている。また、本方法では、液相中にナノ粒子が直接生成されるため、レーザー熱分 解法などの気相原材料への照射による合成方法よりも、生成ナノ粒子の回収効率に 優れている。さらに、本方法では、レーザー光を吸収して熱に変換する役割を担う特 殊な「レーザー光吸収ガス」も必要としない。
[0024] 本方法は、金属塩、金属化合物、金属錯体などを原材料とする場合、液相中での 金属イオンあるいは錯体などが高強度の光エネルギーによって直接分解'還元する ことによって、ナノ粒子が生成する原理に基づいており、固体金属ターゲット材料に 対してレーザー光の照射を行う「液相中レーザーアブレーシヨン」ともその原理が異な つている。
[0025] 本方法によれば、上記原材料に対して、レーザー光に代表される 400nm未満の波 長の高工ネルギ一光 (高強度光)を照射するだけでナノ粒子は生成可能である。しか しながら、原材料液にナノ粒子分散剤を添加した方が好ましい。ナノ粒子分散剤を添 加することにより、粒成長が抑制され粒径の小さなナノ粒子が得られ、また合成後に 凝集もしに《安定性も高いからである。また、以上のように原材料液に分散剤を添 カロした場合には、無機ナノ粒子表面を有機分散剤が覆うため、無機'有機複合ナノ 粒子が得られる。 [0026] このときの分散剤としては、各種市販の界面活性剤が利用可能であるが、極性溶媒 である水とエタノールなどの溶媒を用いる場合には、 PVPなどの水溶性ポリマー、タエ ン酸などが、非極性溶媒の有機溶媒を用いる場合には、ォレイン酸などのカルボン 酸、ォレイルァミンなどのアミン類、ドデカンチオールなどのチオール類などが代表的 に使用可能である。
[0027] また、原材料液中に酸化剤を添加することが好ま ヽ。酸化剤の添加により、酸ィ匕 物ナノ粒子の合成を容易に行うことができる。また、原材料が貴金属以外の酸化しや すい元素の場合には、酸化剤を添加しなくても、合成後に一定時間放置することによ り自然酸ィ匕させて酸ィ匕物ナノ粒子を生成することができる。このため、本方法は、酸 化鉄ナノ粒子の製造に適して!/、る。
[0028] 本方法にお!ヽて、原材料液は、複数種類の異なる元素の原材料液を混合したもの であってもよい。この場合、原材料液であること、すなわち、液相であることを利用して 、異なる元素の原材料液を複数種混合することによって、任意の組成の多元合金あ るいは多元化合物を生成することも容易である。
[0029] また、本方法にお!、て、原材料液は、流動して ヽてもよ ヽ。この場合、液相の原材 料液を用いることから、流動原材料に対しても照射を行うことによりナノ粒子製造が可 能である。これにより、原材料の供給、混合、反応および回収プロセスなど、大量生 産の際のプラントのプロセスライン設計を効率よくフレキシブルに行うことも可能である 高工ネルギ一光の照射経路が一定の場合、収率を高めるため、照射する原材料液 を攪拌することが好ましい。
原材料液に照射した高エネルギー光は、原材料液をそのまま透過させても、反射さ せて繰返し透過させてもょ ヽ。
[0030] 本方法により、回収効率に優れ、良質の無機ナノ粒子コロイド溶液や任意の組成の 多元合金あるいは多元化合物のナノ粒子を容易に製造することができる。
[0031] このように、原材料液に対して 400nm未満の波長の高工ネルギ一光を照射する本 方法は、各種無機および炭素系ナノ粒子を極めて容易に短時間で製造する技術で ある。その応用可能な産業上の分野は多岐にわたり、 POCなど医療診断分野で注目 されつつある、抗体などで修飾された金、銀などの貴金属ナノ粒子や、超高密度磁 気記録媒体材料として利用可能な硬磁性ナノ粒子、あるいは各種触媒分野で利用さ れるナノ粒子として適用可能である。特に、それらの用途では、粒径 2 〜 3 nmと非常 に小さい粒子を得ることができることから、好適である。その他にも、単電子デバイス、 あるいは貴金属の可視域における表面プラズモン現象を利用したデバイスなどに応 用可能である。
実施例
[0032] 以下に本発明の実施例を示す。
表 1と表 2に、用いた Ptおよび Feナノ粒子合成用の前駆体溶液の調整表を示す。表 1が Ptナノ粒子生成用前駆体溶液、表 2が Feナノ粒子生成用前駆体溶液である。
[0033] [表 1]
Figure imgf000009_0001
[表 2] モル濃度 モル g~r
体積
Fe原料 Fe(III)(C5H702)3 2.67mM 0.13mmol 47.1 mg
分散剤 -- 溶媒 C2H5OH 39.5 g 50mL 重量％ 0.12 (Fe)wt%
Fe原料 Fe(III)(C5H702)3 2.67mM 0.13mmol 47.1 mg
分散剤 Oleic Acia 5mM 0.25mmol 70.6 mg 79.3 溶媒 C2H5OH 39.5 g 50mL 重量％ 0.12 (Fe)wt%
[0034] 原材料液に対して 400nm未満の波長の高エネルギー光を照射して、粒径 200nm以 下のナノ粒子を製造した。
製造するナノ粒子が Ptナノ粒子の場合には、塩ィ匕白金 (IV)酸六水和物（H Pt(IV)Cl •6H〇）をエタノール (C H OH)中に溶解したものを原材料液として用いた。また、分
6 2 2 5
散剤として水溶性ポリマーの PVP ((C H N〇））を添カ卩したものと添加しないものを用
6 9 n
j¾しプ o
[0035] 製造するナノ粒子が Feナノ粒子の場合には、錯体である鉄 (III)ァセチルァセトネー ト（FeOllXC H 0；) )をエタノール (C H OH)中に溶解したものを原材料液として用い
5 7 2 3 2 5
た。また、分散剤としてカルボン酸の一種であるォレイン酸 (CH (CH ) CH=CH(CH )
3 2 7 2 7
COOH)を添カ卩したものと添カ卩しないものを用意した。ァセチルァセトネートの場合に は、塩ィ匕物に比べて溶解しにくいため濃度は 2桁ほど低くしてある。
照射する高工ネルギ一光としては、 KrFエキシマレーザー光を用いた。その照射条 件を表 3にまとめて示す。
[0036] [表 3] レーザー波長 248nm (KrF)
照射時間 20min.
印加高圧 25kV
ノヽ。ノレスレー ト 40Hz
レーザーエネルギー ~500mJ
[0037] 調整前駆体溶液は、ビーカー中に保持してエキシマレーザー光は溶液上部から照 射した。 20分間照射した後に、動的光散乱法による粒度分布測定を行った。その結 果を、図 1にまとめて示す。
[0038] Ptおよび Feナノ粒子の両方の場合にぉ 、て、分散剤を添加しな 、場合には比較的 粒径の大きくなり、平均粒径 100〜200nmのナノ粒子が形成されることがわかった。こ れに対し、分散剤を添加した場合には粒成長がカゝなり抑制されて、両者ともに平均 粒径が 2〜3nmのシャープな粒度分布が得られることが確認された。
図面の簡単な説明
[0039] [図 1]本発明の実施例の動的光散乱 (DLS)法による Ptおよび Feナノ粒子の粒度分布 を示すグラフである。

Claims

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原材料液に対して 400nm未満の波長の高工ネルギ一光を照射することを特徴とす る粒径 200nm以下のナノ粒子の製造方法。
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