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多孔質シリコン材料 外国出願あり

国内特許コード P140010899
整理番号 3203
掲載日 2014年8月19日
出願番号 特願2012-546751
出願日 平成23年11月7日(2011.11.7)
国際出願番号 JP2011075586
国際公開番号 WO2012073652
国際出願日 平成23年11月7日(2011.11.7)
国際公開日 平成24年6月7日(2012.6.7)
優先権データ
  • 特願2010-268018 (2010.12.1) JP
  • 特願2011-024579 (2011.2.8) JP
発明者
  • 深見 一弘
  • 尾形 幸生
  • 作花 哲夫
  • 幸田 吏央
  • 浦田 智子
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 多孔質シリコン材料 外国出願あり
発明の概要 孔径が1~5nmである孔を有する多孔質シリコン基材に疎水化処理を施した後、当該多孔質シリコン基材に電解めっき処理を施すことによって当該多孔質シリコン基材の孔内に金属を析出させることからなる金属が充填された多孔質シリコン材料の製造方法、前記金属が充填された多孔質シリコン材料を製造した後、当該金属が充填された多孔質シリコン材料に含まれているシリコンを溶解させることからなる金属ナノ粒子ないしナノファイバーの製造方法、前記金属ナノ粒子ないしナノファイバーの製造方法によって得られた金属ナノ粒子ないしナノファイバー、および孔径が1~5nmである孔を有し、比抵抗が5~20Ω・cmである多孔質シリコン基材の孔内に金属が充填されてなる多孔質シリコン材料が提供される。
従来技術、競合技術の概要



多孔質シリコン基材の孔内に金属が充填されたシリコン材料は、湿式太陽電池用電極、燃料電池用電極などに有用であることから、近年、着目されている材料の1つである。





多孔質層の孔径が大きく、空孔率が高い金属担持多孔質シリコンを製造する方法として、多孔質層を有するシリコン基体をめっき液に浸漬し、多孔質層に形成されているシリコン酸化膜を溶解させるとともに金属を析出させる際に、めっき液に含まれる金属イオンの量を所定値に調整する金属担持多孔質シリコンの製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。





しかし、この金属担持多孔質シリコンの製造方法には、孔径が20~50nm程度の孔径が大きい多孔質層を有するシリコン基体を用いた場合には、金属担持多孔質シリコンを製造することができるが、1~5nm程度の非常に小さい孔径を有するシリコン基体を用いた場合には、めっき液を用いて金属を析出する際に、多孔質層の表面に存在している孔が析出した金属によって閉塞されるため、孔内に金属を十分に充填することができないという欠点がある。また、前記製造方法によって得られた金属担持多孔質シリコンは、多孔質層の孔径が大きいことから、それ自体の機械的強度があまり高いものであるとはいえない。





したがって、近年、1~5nm程度の非常に小さい孔径を有する多孔質シリコン基材の孔内に金属を十分に充填させることができる、孔内に金属が充填された多孔質シリコン材料の製造方法の開発が待ち望まれている。

産業上の利用分野



本発明は、多孔質シリコン材料に関する。さらに詳しくは、本発明は、多孔質シリコン材料およびその製造方法、ならびに当該多孔質シリコン材料の製造方法を利用した金属ナノ粒子ないしナノファイバーの製造方法に関する。本発明の多孔質シリコン材料は、湿式太陽電池用電極、燃料電池用電極などに有用である。また、金属ナノ粒子ないしナノファイバーは、高い比表面積を有することから、燃料電池などの電極材料、触媒材料、バイオセンシング用材料などに有用である。





なお、本明細書において、金属ナノ粒子ないしナノファイバーは、直径がナノメートルオーダー、例えば、直径が1~5nm程度である、金属粒子および金属繊維を総称するものである。当該金属ナノ粒子ないしナノファイバーの概念には、金属粒子単独、金属繊維単独、および金属粒子と金属繊維との混合物が含まれる。また、金属が充填された多孔質シリコン基材は、多孔質シリコン基材の孔内に金属が充填されているものを意味する。

特許請求の範囲 【請求項1】
孔径が1~5nmである孔を有する多孔質シリコン基材に疎水化処理を施した後、当該多孔質シリコン基材に電解めっき処理を施すことによって当該多孔質シリコン基材の孔内に金属を析出させることを含む金属が充填されてなる多孔質シリコン材料の製造方法。

【請求項2】
フッ化水素を用いて比抵抗が5~20Ω・cmであるシリコン基材に孔を形成することにより、孔径が1~5nmである孔を有する多孔質シリコン基材を製造する請求項1に記載の多孔質シリコン材料の製造方法。

【請求項3】
炭素-炭素不飽和二重結合または炭素-炭素不飽和三重結合と末端に疎水性基とを有する有機化合物を用いて多孔質シリコン基材に疎水化処理を施す請求項1または2に記載の多孔質シリコン材料の製造方法。

【請求項4】
請求項1~3のいずれかに記載の多孔質シリコン材料の製造方法によって多孔質シリコン材料を製造した後、当該金属が充填された多孔質シリコン材料に含まれているシリコンを溶解させることからなる金属ナノ粒子ないしナノファイバーの製造方法。

【請求項5】
請求項4に記載の製造方法によって得られた金属ナノ粒子ないしナノファイバー。

【請求項6】
孔径が1~5nmである孔を有し、比抵抗が5~20Ω・cmである多孔質シリコン基材の孔内に金属が充填されてなる多孔質シリコン材料。

【請求項7】
請求項1~3のいずれかに記載の製造方法によって得られた多孔質シリコン材料である請求項6に記載の多孔質シリコン材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012546751thum.jpg
出願権利状態 公開
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