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METHOD FOR PRODUCING METAL NANOSHEET, AND METAL NANOSHEET

Patent code P100000424
File No. NI0900011
Posted date Nov 20, 2009
Application number P2009-136787
Publication number P2010-280977A
Patent number P5582464
Date of filing Jun 8, 2009
Date of publication of application Dec 16, 2010
Date of registration Jul 25, 2014
Inventor
  • (In Japanese)杉本 渉
  • (In Japanese)福田 勝利
  • (In Japanese)才田 隆広
  • (In Japanese)加藤 久登
  • (In Japanese)高須 芳雄
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title METHOD FOR PRODUCING METAL NANOSHEET, AND METAL NANOSHEET
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing metal nanosheets which can produce various metal nanosheets by utilizing the layer-shaped compounds of metallic compounds as precursors, and to provide metal nanosheets produced by the method.
SOLUTION: The method for producing metal nanosheets comprises: a layer-shaped compound preparation stage ST10 where layer-shaped compounds in which metallic compounds such as metal sulfide, metal oxide, metal hydroxide and clay mineral are superimposed to layer shape are prepared; and a reduction stage ST40 where the metallic compounds are reduced so as to obtain metal nanosheets with the layer-shaped compounds as precursors. In the reduction stage ST40, firing treatment is performed in a reducing atmosphere. Further, after a single layer peeling stage ST20 and before the reduction stage ST40, a deposition stage ST30 where the metal compound nanosheets are deposited by self-organization so as to obtain a thin film is performed, and, regarding the reduction stage ST40, in a state where the metallic compound nanosheets lie in the thin film, the metallic compounds are reduced so as to obtain metal nanosheets.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



ナノシートとは、通常、厚さがナノメートルオーダーであるのに対して、横サイズがその数十倍から数百倍以上という高い異方性を持つ2次元物質である。かかるナノシートは、母相の機能性(導電性、半導体的性質、誘電性等)を継承するだけでなく、触媒反応等に必要な広い比表面積を有する。また、ナノシートは、一次元の量子サイズ効果を発現する等、際立った物性を示すことがある。さらに、ナノシートは、一度分離させたナノシートを機能性ブロックとして再び3次元的に集積化し、熱力学的には達成できない人工超格子状のナノ構造材料を構築することにより、物性・特性を自在に制御できる可能性を秘めている。それ故、ナノシートについては、これまで分子線ビームエピタキシー等の気相合成技術が主流であった超格子アプローチを液相で展開できるため、製品性能だけでなく合成ルートの視点からも、エネルギー・デバイス分野を中心とした産業界から高い関心を集めている。





かかるナノシートの合成方法に関しては、

合成方法(1):分子、イオン等から成長させる方法

合成方法(2):層状化合物を単層剥離する方法

が提案されている。





これらの合成方法(1)、(2)は、金属化合物のナノシートの合成に向けて検討されてきたものであるが、液相反応を利用して白金や金等といった貴金属のナノシートを製造する技術も提案されている(特許文献1、2参照)

Field of industrial application (In Japanese)



本発明は、金属ナノシートの製造方法、および当該製造方法により得られた金属ナノシートに関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
少なくとも、
金属化合物が層状に重なる層状化合物を準備する層状化合物準備工程と、
原子拡散を抑制する条件によりトポタクティックな構造相転移を経由して前記金属化合物を還元し、前記層状化合物を前駆体とし、当該層状化合物の層状構造を反映した、厚さが1nm以下で、シート平面方向における寸法が30nm以上の金属ナノシートを得る還元工程と、
を有し、
前記金属化合物は、ルテニウム、チタン、ニオブ、バナジウム、マンガン、コバルト、およびモリブデンのうちのいずれか一つの硫化物、酸化物または水酸化物であることを特徴とする金属ナノシートの製造方法。

【請求項2】
 
前記還元工程では、前記層状化合物を単層剥離させてなる金属化合物ナノシートの状態、あるいは前記層状化合物の状態で、前記金属化合物を還元することを特徴とする請求項1に記載の金属ナノシートの製造方法。

【請求項3】
 
前記層状化合物準備工程を行なった後、前記還元工程の前に、前記層状化合物を単層剥離させて前記金属化合物ナノシートを得る単層剥離工程を行い、
前記還元工程では、当該金属化合物ナノシートの状態で前記金属化合物を還元することを特徴とする請求項2に記載の金属ナノシートの製造方法。

【請求項4】
 
前記単層剥離工程の後、前記還元工程の前に、前記金属化合物ナノシートを堆積させて薄膜を形成する堆積工程を行い、
前記還元工程では、前記金属化合物ナノシートの薄膜の状態で前記金属化合物を還元することを特徴とする請求項3に記載の金属ナノシートの製造方法。

【請求項5】
 
前記還元工程では、前記層状化合物の状態で前記金属化合物を還元して前記金属ナノシートが複数積層した金属ナノシート構造体を得ることを特徴とする請求項2に記載の金属ナノシートの製造方法。

【請求項6】
 
前記還元工程の後、前記金属ナノシート構造体を単層の前記金属ナノシートに単層剥離させる単層剥離工程を行なうことを特徴とする請求項5に記載の金属ナノシートの製造方法。

【請求項7】
 
前記還元工程では、還元性雰囲気下での焼成処理を行なうことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の金属ナノシートの製造方法。

【請求項8】
 
前記還元工程では、還元性溶液を用いた湿式処理を行なうことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の金属ナノシートの製造方法。

【請求項9】
 
前記金属化合物は、ルテニウムの硫化物酸化物または水酸化物あることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の金属ナノシートの製造方法。

【請求項10】
 
前駆体として用いた層状化合物を構成する金属化合物還元生成物からなる金属ナノシートであって、
前記金属化合物は、ルテニウム、チタン、ニオブ、バナジウム、マンガン、コバルト、およびモリブデンのうちのいずれか一つの硫化物、酸化物または水酸化物であり、
前記金属化合物が、原子拡散を抑制する条件によりトポタクティックな構造相転移を経由して還元されることによって、前記層状化合物の層状構造を反映し、かつ、厚さが1nm以下で、シート平面方向における寸法が30nm以上であることを特徴とする金属ナノシート。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2009136787thum.jpg
State of application right Registered
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