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ゼオライトXに分散する金属ナノ粒子、金属ナノ粒子分散ゼオライトXおよび金属ナノ粒子分散ゼオライトXの製造方法

国内特許コード P180014940
掲載日 2018年5月1日
出願番号 特願2007-216744
公開番号 特開2009-046372
登録番号 特許第5428018号
出願日 平成19年8月23日(2007.8.23)
公開日 平成21年3月5日(2009.3.5)
登録日 平成25年12月13日(2013.12.13)
発明者
  • 松本 泰治
  • 大森 和宏
  • 後藤 義昭
出願人
  • 栃木県
発明の名称 ゼオライトXに分散する金属ナノ粒子、金属ナノ粒子分散ゼオライトXおよび金属ナノ粒子分散ゼオライトXの製造方法
発明の概要 【課題】ナノサイズの金属粒子を均一に細孔内に分散させたゼオライトを製造する。
【解決手段】ナノサイズの細孔容積を持つゼオライト内に存在する交換性陽イオンを、金属イオンとアンモニウムイオンとに交換して金属イオンとアンモニウムイオンとの両イオンが保持された前駆物質としてのゼオライトを調製した後、該調製したゼオライトを加熱処理してアンモニウムイオンを分解することによって発生する還元力の高いアンモニアにより金属イオンを還元することで、ナノサイズの金属粒子を均一にゼオライト細孔内に分散させるようにする。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


一般に、金属のナノサイズ微粒子(金属ナノ粒子)は、表面積が極めて大きいことに加え、バルク金属には無い電気的、光学的、触媒等の各種の有用な特性を発現することが知られている。このような特性の一つとしてプラズモン吸収が知られているが、これは例えば、金は赤、銀は黄色に発色し、この特性は古くからステンドグラスの着色に利用されている。また、金のナノ粒子は融点の低下と触媒機能の発現が知られている。さらには磁気粒子である鉄-白金合金(FePt)をシングルナノサイズまで微細化すると、テラビットクラスの超高密度磁気記録媒体となる可能性が期待されている。
ところで、従来の金属ナノ粒子の作製方法としては、乾式法と湿式法が知られている。乾式法には気相反応である金属蒸発法やスパッタリング法及び金属錯体や有機金属塩の熱分解法がある。これら乾式法は、粒径の均一化が困難である欠点がある。湿式法には液相中において金属イオン及び金属錯体に還元剤を作用させ金属粒子化する方法がある。この液相反応では、粒子のナノサイズ化(コロイド粒子化)を実現するためには金属濃度に限界があり、低濃度の分散液しか得られない欠点がある。また、乾式法、湿式法ともに、得られた金属ナノ粒子の凝集性が強いという問題がある。また、金属ナノ粒子は、表面積が膨大に増加することで、酸化が容易に進む欠点もある。
そこでこの凝集性と高酸化性の解決策として、金属ナノ粒子とポリマーの複合化、シリカゲルやゼオライトなどの多孔質物質中への金属ナノ粒子の分散担持などの方法が開発されている。



ゼオライトは、その細孔内にイオン交換法により金属イオンを容易に均一分散できることから、ゼオライト中の交換性陽イオンを、目的の金属イオンと交換後、水素等の還元ガス雰囲気熱処理、電子ビーム照射、光還元処理、電気化学還元処理などによる還元方法が次のとおり数多く報告されている。例えば、ゼオライト中の銀イオンを水素雰囲気加熱により還元する銀ナノ粒子の作製方法(非特許文献1参照)、ゼオライト中の銀イオンを水素雰囲気加熱により還元する銀ナノ粒子の作製方法(非特許文献2参照)、銀イオン交換ゼ才ライトを真空中で電子ビーム照射し銀を還元する方法(非特許文献3参照)、銀イオン交換したゼオライトに水中で可視光を照射して銀を還元し、ゼオライト表面に析出させる方法(非特許文献4参照)、白金上にゼオライト膜を形成したものに銀イオン交換した後、電流を通すことにより銀に還元し、銀ナノ粒子を作製する方法(非特許文献5参照)、メソポーラスシリカ中に含浸したニッケルを一酸化炭素ガスで還元するニッケルナノ粒子の作製方法(非特許文献6参照)、ゼオライトをコバルトイオン交換後、一酸化炭素ガス雰囲気で加熱することによりコバルトイオンを還元し、コバルトナノ粒子を作製する方法(非特許文献7参照)、アンモニウムイオン交換されたゼオライトにコバルト水溶液を含浸させ、乾燥後、水素還元処理することにより金属コバルト含有ゼオライトの作製方法(特許文献1参照)が知られている。
【非特許文献1】
C.N.Tan,F.R.Trouw,and L.E.Iton:J.Phys.Chem.A,108,4737-4743,(2004)
【非特許文献2】
T.Baba,N.Akinaka,M.Nomura,and Y.Ono:J.Chem.Soc.Commun,4,339-340,(1992)
【非特許文献3】
M.J.Edmonson,S.A.Siebar,L.P.jones,L.Gameson,P.A.Andersen,P.P.Edwards,and W.Zhou:Adv.Mater.,13,1608-1611,(2001)
【非特許文献4】
S.Leutwyler,and E.Schumacher:Chimia,31,475-478,(1977)
【非特許文献5】
Y.Zhang,F.Chen,J.Zhuang,Y.Tang,D.Wang,Y.Wang,A.Dong,and N.Ren:Chem.Commun.,23,2814-2815,(2002)
【非特許文献6】
E.R.Leite,N.L.V.Carreno,E.Longo,A.Va1entini,and L.F.D.Probst:J.nanosci.Nonotech.,2,89-94(2002)
【非特許文献7】
Q.Tang,Y.Wang,P.Wang,Q.Zhang,and H.Wan:Studies Sur.Sci.Catal.,147,325-330(2004):
【特許文献1】
特開平9-75743号公報

産業上の利用分野


本発明は、導電性ペースト、抗菌剤、触媒、磁性材料等に使用可能なゼオライトXに分散する金属ナノ粒子、金属ナノ粒子分散ゼオライトおよび金属ナノ粒子分散ゼオライトの製造方法の技術分野に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ナノサイズの細孔を持つゼオライト内に存在する交換性陽イオンを、金属イオンとアンモニウムイオンとにそれぞれ交換して金属イオンとアンモニウムイオンとの両イオンがそれぞれ保持された前駆物質としての金属イオンとアンモニウムイオンとの両イオンが保持されるゼオライトを調製する工程と、該調製した両イオンを保持するゼオライトを加熱処理してゼオライトXに保持されるアンモニウムイオンを分解することによって発生するアンモニアによりゼオライトXに保持される金属イオンを還元してゼロ価の金属粒子を保持するゼオライトXにする工程とを備えており、前記金属イオンは、銀、ニッケル、コバルト、金、白金、銅、鉄から選択される1種類以上の金属イオンであることを特徴とする金属ナノ粒子分散ゼオライトの製造方法。

【請求項2】
ナノサイズの細孔を持つゼオライト内に存在する交換性陽イオンを、金属イオンとアンモニウムイオンとの両イオンがそれぞれ保持されるようにイオン交換して前駆物質として得た前記金属イオンとアンモニウムイオンとの両イオンを含むゼオライトに、加熱処理してゼオライトXに保持されるアンモニウムイオンを分解することによって発生するアンモニアによりゼオライトXに保持される金属イオンをゼロ価の金属に還元して得たものであり、前記金属イオンは、銀、ニッケル、コバルト、金、白金、銅、鉄から選択される1種類以上の金属イオンであることを特徴とする金属ナノ粒子分散ゼオライト

【請求項3】
ナノサイズの細孔を持つゼオライト内に存在する交換性陽イオンを、金属イオンとアンモニウムイオンとの両イオンがそれぞれ保持されるようにイオン交換して前駆物質として得た前記金属イオンとアンモニウムイオンとの両イオンを含むゼオライトに、加熱処理してゼオライトXに保持されるアンモニウムイオンを分解することによって発生するアンモニアによりゼオライトXに保持される金属イオンをゼロ価の金属に還元して得られたものであり、前記金属イオンは、銀、ニッケル、コバルト、金、白金、銅、鉄から選択される1種類以上の金属イオンであることを特徴とするゼオライトに分散する金属ナノ粒子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録


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