JP4265541B2 - Method for producing nanoparticles - Google Patents

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Description

本発明は、自動車排気浄化用、燃料電池用、環境浄化用に使用するナノ微粒子に関し、特に、ナノメートルオーダーの触媒粒子に関する。   The present invention relates to nano particles used for automobile exhaust purification, fuel cell, and environmental purification, and more particularly, to nanometer order catalyst particles.

例えば、自動車の排ガス等に含まれるHC、CO、NOx等の有害成分を浄化するための触媒としては、Pt、Pd、Rh等の貴金属が使用されている。これらの触媒用貴金属は、排ガスとの接触面積を高めるために、粒子として、アルミナ等の担体の表面に担持され、有害成分を浄化している。   For example, noble metals such as Pt, Pd, and Rh are used as catalysts for purifying harmful components such as HC, CO, and NOx contained in automobile exhaust gas. In order to increase the contact area with the exhaust gas, these noble metals for catalyst are supported as particles on the surface of a carrier such as alumina to purify harmful components.

近年、自動車等の排出ガス規制は、さらに厳しくなる一方であり、排ガス浄化用触媒には、有害成分の浄化をより高効率で行うことが望まれている。   In recent years, exhaust gas regulations for automobiles and the like are becoming stricter, and it is desired for exhaust gas purification catalysts to purify harmful components with higher efficiency.

同様に、燃料電池用の触媒(例えば、水素と酸素との反応やメタノール改質等の触媒)、環境浄化用の触媒においても、さらに浄化性能、機能を向上させる必要があり、より高活性な触媒の開発が期待されている。   Similarly, it is necessary to further improve the purification performance and function of a catalyst for a fuel cell (for example, a catalyst such as a reaction between hydrogen and oxygen or a methanol reforming catalyst) or a catalyst for environmental purification. Development of catalysts is expected.

貴金属触媒の効率向上対策の一つとして、貴金属粒子を微粒子化して、有害成分等との接触面積を大きくすることが考えられる。   As one of the measures for improving the efficiency of the noble metal catalyst, it is conceivable to make the noble metal particles fine and increase the contact area with harmful components.

しかしながら、従来の担持方法では、サブミクロンオーダ(数百nm程度)の貴金属粒子しか得ることができず、更なる触媒の比表面積の向上を妨げており、このような理由から、ナノメートルオーダ(ナノオーダ、約100nm以下)の貴金属微粒子触媒の出現が望まれている。   However, in the conventional loading method, only noble metal particles of submicron order (several hundreds nm) can be obtained, which hinders further improvement of the specific surface area of the catalyst. For this reason, nanometer order ( The appearance of a noble metal fine particle catalyst of nano order (about 100 nm or less) is desired.

そこで、上述のような背景において、更なる高活性化を目指し、接触面積の大きいナノオーダの貴金属粒子の開発が進んでいる。   Therefore, in the background as described above, the development of nano-order noble metal particles having a large contact area is progressing with the aim of further increasing the activation.

例えば、スパッタリング法を用いて、γAl23上にナノオーダの金属微粒子を担持させる方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。また、電子線同時照射法を用いて、Al23等の担体上に、20nm以下の微粒子を担持させる方法が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 For example, a method of supporting nano-order metal fine particles on γAl 2 O 3 using a sputtering method has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Further, a method has been proposed in which fine particles of 20 nm or less are supported on a carrier such as Al 2 O 3 by using an electron beam simultaneous irradiation method (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、上記した各特許文献においては、ナノオーダの貴金属微粒子を担体に担持させることはできるものの、それらの貴金属微粒子表面の構成(形状、特異性等)については特に限定されていない。   However, in each of the above patent documents, nano-order noble metal fine particles can be supported on a carrier, but the configuration (shape, specificity, etc.) of the surface of the noble metal fine particles is not particularly limited.

また、たとえば、HC、CO、NOxなどの複数の有害物質を同時に浄化するためには、助触媒の存在が不可欠であるが、助触媒の構造や触媒との複合化については研究例がかなり少ない。   In addition, for example, the presence of a cocatalyst is indispensable for simultaneously purifying a plurality of harmful substances such as HC, CO, and NOx. .

以上のことから、より高活性なナノ複合触媒を開発するためには、薄膜レベルあるいは原子レベルでの触媒設計が必要であるといえる。そのような要望に対して、より高活性であり且つ複数種類の物質に対して活性を示すことの可能な触媒粒子が提案されている(特許文献3参照)。   From the above, it can be said that the catalyst design at the thin film level or the atomic level is necessary to develop a nanocomposite catalyst with higher activity. In response to such a demand, a catalyst particle having higher activity and capable of exhibiting activity against a plurality of types of substances has been proposed (see Patent Document 3).

このものは、ナノメートルオーダの一次粒子径を持つ一種の単体微粒子または二種以上の固溶体微粒子である基粒子と、この基粒子の表面の少なくとも一部を被覆する一種以上の金属またはそれらの誘導体と、よりなることを特徴とする触媒粒子およびその製造方法を提供するものである。
特表2000−510042号公報 特開2000−15098号公報 特開2003−80077号公報
This includes a single particle having a primary particle size of nanometer order or two or more solid solution fine particles, and one or more metals or their derivatives covering at least a part of the surface of the basic particle. The catalyst particles and the method for producing the same are provided.
Special table 2000-510042 gazette JP 2000-15098 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-80077

しかしながら、上記特許文献3に記載してある触媒粒子の製造方法は、構造を制御し易い気相中での方法であり、量産を考慮した場合、必ずしも十分満足行く製法とは言い難い。そこで、量産性に優れた液相中での製造方法の開発が急務である。   However, the method for producing catalyst particles described in the above-mentioned Patent Document 3 is a method in the gas phase in which the structure is easily controlled, and is not necessarily a satisfactory method when mass production is considered. Therefore, there is an urgent need to develop a production method in a liquid phase that is excellent in mass productivity.

しかし、液相中では、ナノオーダの一次粒子が分子間力やζ(ゼータ)電位などによって凝集し、二次粒子を形成してしまうために、一次粒子として単分散させることが必達である。   However, in the liquid phase, the primary particles of nano-order aggregate due to intermolecular force, ζ (zeta) potential, etc., and form secondary particles. Therefore, it is necessary to monodisperse as primary particles.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、一種の単体微粒子または二種以上の固溶体あるいは複合体粒子であってナノメートルオーダの一次粒子径を持つ微粒子、すなわちナノ微粒子を、液相中で適切に分散させることのできるナノ微粒子の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is a kind of single-particulate fine particles or two or more kinds of solid solution or composite particles having a primary particle size of nanometer order, that is, nano-particles. It aims at providing the manufacturing method of the nanoparticle which can be disperse | distributed appropriately in it.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、一種の単体微粒子または二種以上の固溶体あるいは複合体粒子であって1nm〜100nmの一次粒子径を持つ微粒子の凝集物を、液相中に投入し、超音波、圧力あるいは攪拌により、液相中にジェット流を発生させて前記液相中に気泡を生じさせ、このジェット流を用いて凝集物を解砕し、個々の微粒子(1)に分散させ
分散した個々の微粒子(1)を金属前駆体とともに、液相中に存在させ、再び、液相中に前記ジェット流を発生させ、このジェット流を用いて金属前駆体を還元して、分散した個々の微粒子(1)の表面に、金属前駆体が還元した金属であって1nm〜100nmの金属微粒子または数原子層からなる金属被覆層(2)を析出させることを特徴としている。
To achieve the above object, the invention described in claim 1, the a kind of single particles or two or more kinds of solid solutions or composite particles aggregates of fine particles having a primary particle size of 1 nm~100 nm, liquid phase The liquid is injected into the liquid phase by ultrasonic waves, pressure or agitation to generate bubbles in the liquid phase, and the agglomerates are crushed using the jet stream to obtain individual fine particles ( was dispersed in 1),
The dispersed fine particles (1) are present in the liquid phase together with the metal precursor, and the jet stream is generated again in the liquid phase, and the metal precursor is reduced and dispersed using the jet stream. on the surface of the individual particles (1), the metal precursor is characterized Rukoto precipitating metal coating layer made of the fine metal particles or a few atomic layers of 1nm~100nm a metal was reduced (2).

それによれば、ナノ微粒子の凝集物を液相中でジェット流を用いて解砕するため、当該ナノ微粒子を個々の微粒子(1)として分散させることができる。さらに、ナノ微粒子(1)の表面に、触媒機能などを有する金属被覆層(2)が設けられたものとなり、たとえば、触媒微粒子として機能するナノ微粒子を製造することができる。 According to this, since the aggregates of nano-particles are crushed using a jet flow in the liquid phase, the nanoparticles can be dispersed as individual particles (1). Further, the surface of the nano fine particles (1) is provided with a metal coating layer (2) having a catalytic function, and for example, nano fine particles functioning as catalyst fine particles can be produced.

また、請求項に記載の発明のように、請求項1記載のナノ微粒子の製造方法においては、前記液相の液温度としては、20℃以上60℃以下とすることが好ましい。 Further, as in the invention according to claim 2 , in the method for producing nano-particles according to claim 1 , the liquid temperature of the liquid phase is preferably 20 ° C. or more and 60 ° C. or less.

また、請求項に記載の発明のように、請求項1〜請求項に記載のナノ微粒子の製造方法においては、前記微粒子(1)としては、Ce、Zr、Al、Ti、Si、Mg、W、Fe、Sr、Yから選ばれる1種の単体、または2種以上の固溶体あるいは複合体からなる金属酸化物を用いることができる。 It is preferable as defined in claim 3, in the method of manufacturing nanoparticles according to claim 1 to claim 2, wherein as the fine particles (1), Ce, Zr, Al, Ti, Si, Mg , W, Fe, Sr and Y can be used alone, or a metal oxide composed of two or more solid solutions or composites can be used.

ここで、請求項に記載の発明のように、請求項1〜請求項3に記載のナノ微粒子の製造方法においては、前記金属前駆体としては、金属酸化物、金属塩化物、金属アンモニウム塩、金属硝酸塩およびそれらの誘導体から選ばれたものを採用することができる。 Here, as in the invention according to claim 4 , in the method for producing nano-particles according to claims 1 to 3 , the metal precursor includes a metal oxide, a metal chloride, and a metal ammonium salt. , Selected from metal nitrates and derivatives thereof.

また、請求項に記載の発明のように、請求項〜請求項に記載のナノ微粒子の製造方法においては、前記金属被覆層(2)は、遷移金属からなるものであって、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Au、Ag、Re、Os、Co、Ni、Fe、Cu、Mn、Cr、V、Mo、Wから選ばれる一種以上の単体、または二種以上の固溶体であるものにすることができる。 It is preferable as defined in claim 5, in the method of manufacturing nanoparticles according to claims 1 to 4, wherein the metal coating layer (2) is consisted of a transition metal, Pt , Pd, Rh, Ir, Ru, Au, Ag, Re, Os, Co, Ni, Fe, Cu, Mn, Cr, V, Mo, W, or one or more solid solutions. Can be a thing.

さらに、請求項に記載の発明では、請求項〜請求項に記載のナノ微粒子の製造方法において、前記分散した個々の微粒子(1)および前記金属前駆体とともに、還元剤を前記液相中に存在させ、前記金属前駆体の還元を、前記還元剤使用して行うことを特徴としている。 Furthermore, in the invention according to claim 6, in the manufacturing method of the nanoparticles according to claims 1 to 5, wherein the dispersed with individual particles (1) and the metal precursor, the liquid phase reducing agent And the reduction of the metal precursor is performed using the reducing agent.

金属前駆体を還元させるためには、このように還元剤を添加し、この還元剤を使用して還元を行うことが好ましい。   In order to reduce the metal precursor, it is preferable to add a reducing agent in this way and perform the reduction using this reducing agent.

ここで、請求項に記載の発明のように、請求項に記載のナノ微粒子の製造方法においては、前記還元剤としては、アルコール類、アミン類、糖類および界面活性剤から選ばれたものを用いることができる。 Here, as in the invention according to claim 7 , in the method for producing nano-particles according to claim 6 , the reducing agent is selected from alcohols, amines, saccharides and surfactants. Can be used.

また、請求項に記載の発明のように、請求項または請求項に記載のナノ微粒子の製造方法においては、前記還元剤の割合が、前記液相中の0.01wt%以上であることが好ましい。
Further, as in the invention according to claim 8 , in the method for producing nano-particles according to claim 6 or 7 , the ratio of the reducing agent is 0.01 wt% or more in the liquid phase. It is preferable.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態に係る触媒微粒子としてのナノ微粒子を模式的に示す図である。図1において、1はナノ微粒子であり、このナノ微粒子1は、ナノメートルオーダ(以下、ナノオーダという)の一次粒子径を持つ一種の単体微粒子または二種以上の固溶体あるいは複合体微粒子である。   FIG. 1 is a diagram schematically showing nano-particles as catalyst particles according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes nano-particles, and the nano-particles 1 are one kind of simple particles having a primary particle diameter of nanometer order (hereinafter referred to as nano-order), or two or more kinds of solid solution or composite particles.

ここで、ナノ微粒子1の一次粒子径とは、1個のナノ微粒子1の径のことであり、一次粒子径がナノオーダであるとは、通常、一次粒子径が100nm以下であることをいう。本例では、ナノ微粒子1の一次粒子径は、1nm〜50nm程度のものである。   Here, the primary particle diameter of the nano fine particles 1 is the diameter of one nano fine particle 1, and the primary particle diameter being nano-order usually means that the primary particle diameter is 100 nm or less. In this example, the primary particle diameter of the nano fine particles 1 is about 1 nm to 50 nm.

また、ナノ微粒子1として、一種の単体微粒子とは、一種のセラミックや金属等の元素または化合物よりなる微粒子のことであり、二種以上の固溶体微粒子とは、二種以上のセラミックや金属等の元素または化合物が固溶体となっている微粒子のことである。また、複合体微粒子とは、二種以上のセラミックや金属等の元素または化合物が混合物となっている微粒子のことである。   In addition, as the nanoparticle 1, a kind of simple particle is a kind of fine particle made of an element or compound such as a ceramic or metal, and two or more kinds of solid solution fine particles are two or more kinds of ceramic or metal. A fine particle in which an element or a compound is in a solid solution. The composite fine particles are fine particles in which two or more kinds of elements or compounds such as ceramics and metals are mixed.

このようなナノ微粒子1としては、金属酸化物からなるものにでき、具体的にはCe、Zr、Al、Ti、Si、Mg、W、Fe、Sr、Yから選ばれる1種の単体、または2種以上の固溶体あるいは複合体を採用することができる。   Such nanoparticle 1 can be made of a metal oxide, specifically, one kind of simple substance selected from Ce, Zr, Al, Ti, Si, Mg, W, Fe, Sr, Y, or Two or more solid solutions or composites can be employed.

このようなナノオーダの微粒子であるナノ微粒子1の作製方法としては、特に限定されるものではないが、共沈法、ゾルゲル法、水熱合成法、メッキ法、大気圧プラズマ法、真空蒸発法などがあげられる。   The method for producing the nano fine particles 1 that are such nano-order fine particles is not particularly limited, but includes a coprecipitation method, a sol-gel method, a hydrothermal synthesis method, a plating method, an atmospheric pressure plasma method, a vacuum evaporation method, and the like. Can be given.

また、二種以上の固溶体の性状、組成比なども特に限定されるものではなく、温度特性、耐久特性などの浄化性能を向上させるために、これら二種以上の固溶体の性状、組成比等を適宜調整すればよい。   In addition, the properties and composition ratios of the two or more solid solutions are not particularly limited, and the properties and composition ratios of the two or more solid solutions are set in order to improve the purification performance such as temperature characteristics and durability characteristics. What is necessary is just to adjust suitably.

そして、本実施形態では、このようなナノ微粒子1の表面の少なくとも一部を、一種以上の金属からなる金属被覆層2より被覆したものとしている。ここで、一種以上の金属とは、触媒機能を持つ貴金属等を用いることができる。   In the present embodiment, at least a part of the surface of the nanoparticle 1 is coated with a metal coating layer 2 made of one or more metals. Here, the one or more metals may be precious metals having a catalytic function.

この金属被覆層2は、ナノメートルオーダの金属微粒子、たとえば50nm未満の粒径を持つ超微粒子としてナノ微粒子1の表面に付着しているか、数原子層からなる被覆層としてナノ微粒子1の表面に付着している。   The metal coating layer 2 is attached to the surface of the nanoparticle 1 as nanoparticle metal particles, for example, ultrafine particles having a particle diameter of less than 50 nm, or is formed on the surface of the nanoparticle 1 as a coating layer consisting of several atomic layers. It is attached.

このように、ナノオーダのナノ微粒子1上に超微粒子または数原子層からなる金属被覆層2を形成させると、高活性な触媒微粒子が実現できる。この理由については、上記した特許文献3(特開2003−80077号公報)に記載されている。   Thus, when the metal coating layer 2 composed of ultrafine particles or several atomic layers is formed on the nano-order nano-particles 1, highly active catalyst particles can be realized. This reason is described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-80077) described above.

そして、このような金属被覆層2は、金属前駆体を後述する方法により還元した金属からなるものである。   And such a metal coating layer 2 consists of a metal which reduced the metal precursor by the method mentioned later.

この金属前駆体とは、上記金属被覆層2をナノ微粒子1の表面に析出させるための前駆体であり、金属酸化物、金属塩化物、金属アンモニウム塩、金属硝酸塩およびそれらの誘導体から選ばれたものである。   This metal precursor is a precursor for precipitating the metal coating layer 2 on the surface of the nanoparticle 1 and was selected from metal oxide, metal chloride, metal ammonium salt, metal nitrate and derivatives thereof. Is.

これらの化合物であれば、構造は特に限定されるものではなく、Ptを例にして記載すると、金属酸化物としては白金酸、金属塩化物としては塩化白金、金属アンモニウム塩としてはテトラアンミンジクロロ白金、金属硝酸塩としてはジニトロジアミン白金などがあげられる。   If these compounds are used, the structure is not particularly limited. When Pt is used as an example, platinum acid is used as the metal oxide, platinum chloride is used as the metal chloride, tetraamminedichloroplatinum is used as the metal ammonium salt, Examples of the metal nitrate include dinitrodiamine platinum.

そして、このような金属前駆体を還元することによりナノ微粒子1上に析出する金属被覆層2は、遷移金属からなり、具体的にはPt、Pd、Rh、Ir、Ru、Au、Ag、Re、Os、Co、Ni、Fe、Cu、Mn、Cr、V、Mo、Wから選ばれる一種以上の単体、または二種以上の固溶体である。   The metal coating layer 2 deposited on the nanoparticle 1 by reducing such a metal precursor is made of a transition metal, specifically, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Au, Ag, Re, , Os, Co, Ni, Fe, Cu, Mn, Cr, V, Mo, and W. One or more simple substances or two or more solid solutions.

なお、本実施形態では、ナノ微粒子1も触媒活性を持つものにすることができ、ナノ微粒子1と金属被覆層2とを、互いに異なる物質に対して触媒活性を示すものになるように選択することができるため、1種の触媒粒子で複数種類の物質に対して活性を示すことができる。   In the present embodiment, the nanoparticles 1 can also have catalytic activity, and the nanoparticles 1 and the metal coating layer 2 are selected so as to exhibit catalytic activity against different substances. Therefore, one type of catalyst particle can exhibit activity against a plurality of types of substances.

この詳細メカニズムについてはよくわかっていないが、実際に、相乗的に触媒機能を高めることができ、複数の有毒物質に対して、分解活性の高い触媒粒子を実現することが可能となる。   Although this detailed mechanism is not well understood, in practice, the catalytic function can be synergistically improved, and catalyst particles having high decomposition activity can be realized for a plurality of toxic substances.

具体的に、触媒機能の相乗効果が期待できる金属被覆層2にてコートされたナノ微粒子1の組合せとしては、PtにてコートされたCeO2微粒子、PtにてコートされたCeO2−ZrO2固溶微粒子、Auにてコ一トしたTiO2微粒子、Ptにてコートされた炭素粒子等があげられる。 Specifically, the combination of the nano fine particles 1 coated with the metal coating layer 2 that can be expected to have a synergistic effect on the catalyst function includes CeO 2 fine particles coated with Pt and CeO 2 —ZrO 2 coated with Pt. Examples thereof include solid solution fine particles, TiO 2 fine particles coated with Au, and carbon particles coated with Pt.

こうして、本実施形態によれば、より高活性であり且つ複数種類の物質に対して活性を示すことの可能な触媒微粒子を提供することができる。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to provide catalyst fine particles that have higher activity and can exhibit activity against a plurality of types of substances.

次に、本実施形態のナノ微粒子1の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the nanoparticle 1 of this embodiment is demonstrated.

本実施形態におけるナノ微粒子1の製造方法は、一種の単体微粒子または二種以上の固溶体あるいは複合体粒子であってナノメートルオーダの一次粒子径を持つナノ微粒子1の凝集物を、液相中に投入し、液相中にジェット流を発生させ、このジェット流を用いて凝集物を解砕し、個々の微粒子に分散させるものである。   The manufacturing method of the nano fine particles 1 in this embodiment is a kind of single fine particles or two or more kinds of solid solution or composite particles, and aggregates of the nano fine particles 1 having a primary particle size on the order of nanometers in the liquid phase. A jet stream is generated in the liquid phase, and aggregates are crushed using this jet stream and dispersed into individual fine particles.

ここで、ナノ微粒子1の凝集物は、市販品などにより入手することができる。ナノ微粒子1は、上述したように、分子間力やζ(ゼータ)電位などによって凝集した方がエネルギー的に安定であるため、ナノ微粒子1の凝集物は容易に入手可能である。   Here, the aggregate of the nano fine particles 1 can be obtained as a commercial product. As described above, since the nanoparticle 1 is more energetically stable when aggregated by intermolecular force, ζ (zeta) potential, or the like, the aggregate of the nanoparticle 1 is easily available.

また、液相としては、水や有機溶媒などを用いることができる。そして、このような溶媒に前記の凝集物を投入し、ジェット流を起こして、当該凝集物を解砕する。このメカニズムについては、詳細は不明であるが、ジェット流により生じる高温高圧のキャビティ(気泡)が消滅するときの衝撃により、凝集物が解砕されると考えられる。   Moreover, water, an organic solvent, etc. can be used as a liquid phase. And the said aggregate is thrown into such a solvent, a jet flow is made, and the said aggregate is disintegrated. Although the details of this mechanism are unknown, it is considered that the aggregates are crushed by the impact when the high-temperature and high-pressure cavities (bubbles) generated by the jet flow disappear.

そして、本製造方法によれば、ナノ微粒子1の凝集物を液相中でジェット流を用いて解砕するため、当該ナノ微粒子1を個々の微粒子として分散させることができる。つまり、本実施形態によれば、ナノ微粒子1を、液相中で適切に分散させることのできるナノ微粒子の製造方法を提供することができる。   And according to this manufacturing method, since the aggregate of the nanoparticle 1 is crushed using a jet flow in a liquid phase, the nanoparticle 1 can be dispersed as individual particles. That is, according to this embodiment, it is possible to provide a method for producing nano-particles in which the nanoparticles 1 can be appropriately dispersed in the liquid phase.

ここで、本実施形態のナノ微粒子の製造方法において、上記のジェット流は、液相中で発生したキャビテーションの爆発あるいは、液相中で発生する物理的な内部せん断力によって発生するものにできる。より具体的には、ジェット流の発生源としては、超音波、圧力、あるいは攪拌などを採用することができる。   Here, in the method for producing nanoparticles according to the present embodiment, the jet flow can be generated by an explosion of cavitation generated in the liquid phase or a physical internal shear force generated in the liquid phase. More specifically, ultrasonic waves, pressure, agitation, or the like can be employed as a jet flow generation source.

また、本実施形態のナノ微粒子の製造方法においては、液相の液温度としては、20℃以上60℃以下とすることが好ましい。低温になると、液相の粘度が増加し、解砕し難くなる問題が発生し、逆に、高温になると、装置側の問題や、微粒子自体が凝集し易くなるなどの問題が発生するためである。   Moreover, in the manufacturing method of the nanoparticle of this embodiment, it is preferable to set it as 20 to 60 degreeC as liquid temperature of a liquid phase. When the temperature is low, the viscosity of the liquid phase increases and it becomes difficult to disintegrate. On the other hand, when the temperature is high, problems such as a problem on the apparatus side and that the fine particles themselves easily aggregate occur. is there.

また、図1に示されるように、ナノ微粒子1の表面に金属被覆層2が析出してなる触媒微粒子を形成するためには、上記製造方法により分散した個々のナノ微粒子1を金属前駆体とともに、液相中に存在させ、再び液相中にジェット流を発生させ、このジェット流を用いて金属前駆体を還元して、上記分散した個々の微粒子の表面に、金属前駆体が還元した金属であってナノメートルオーダの金属微粒子または数原子層からなる金属被覆層2を析出させる。   Further, as shown in FIG. 1, in order to form catalyst fine particles in which the metal coating layer 2 is deposited on the surface of the nano fine particles 1, the individual nano fine particles 1 dispersed by the above production method are combined with the metal precursor. The metal which is present in the liquid phase, generates a jet flow again in the liquid phase, reduces the metal precursor using this jet flow, and the metal precursor is reduced on the surface of the dispersed fine particles. Then, the metal coating layer 2 composed of metal fine particles of nanometer order or several atomic layers is deposited.

それによれば、ナノ微粒子1の表面に、触媒機能などを有する金属被覆層2が設けられたものとなり、上記図1に示されるような触媒微粒子として機能するナノ微粒子1を製造することができる。   According to this, the surface of the nanoparticle 1 is provided with the metal coating layer 2 having a catalytic function and the like, and the nanoparticle 1 functioning as the catalyst particle as shown in FIG. 1 can be manufactured.

ここで、金属前駆体を還元させるためのジェット流も、液相中で発生したキャビテーションの爆発あるいは、液相中で発生する物理的な内部せん断力によって発生するものにできる。より具体的に、このジェット流の発生源としては、上記同様、超音波、圧力、あるいは攪拌などを採用することができる。   Here, the jet flow for reducing the metal precursor can also be generated by an explosion of cavitation generated in the liquid phase or a physical internal shear force generated in the liquid phase. More specifically, as the generation source of the jet flow, ultrasonic waves, pressure, stirring, or the like can be employed as described above.

ここで、本実施形態のナノ微粒子の製造方法において、上記の分散した個々の微粒子および金属前駆体とともに、還元剤を液相中に存在させ、金属前駆体の還元を、還元剤を使用して行うようにしてもよい。   Here, in the method for producing nano-particles of the present embodiment, a reducing agent is present in the liquid phase together with the dispersed individual fine particles and the metal precursor, and the reduction of the metal precursor is performed using the reducing agent. You may make it perform.

金属前駆体を還元させるためには、このように還元剤を添加し、この還元剤を使用して還元を行うことが好ましい。このような還元剤としては、特に限定されるものではないが、アルコール類、アミン類、糖類、界面活性剤などがあげられる。   In order to reduce the metal precursor, it is preferable to add a reducing agent in this way and perform the reduction using this reducing agent. Such a reducing agent is not particularly limited, and examples thereof include alcohols, amines, saccharides, and surfactants.

具体的には、アルコール類としてはエタノール、プロパノール、アミン類としては、ジエタノールアミン、糖類としてはショ糖、界面活性剤としてはアルカリ性活性剤などがあげられる。   Specifically, the alcohols include ethanol, propanol, the amines include diethanolamine, the saccharides include sucrose, and the surfactant includes an alkaline surfactant.

また、このような還元剤の添加量についても、特に限定されるものではなく、溶媒に対して0.01wt%(重量%)以上、つまり、液相中の0.01wt%以上であるであれば良い。   Further, the amount of such a reducing agent added is not particularly limited, and may be 0.01 wt% (wt%) or more with respect to the solvent, that is, 0.01 wt% or more in the liquid phase. It ’s fine.

ただし、還元剤の割合をコントロールすることにより、還元析出する金属粒径をコントロールすることが可能であり、希望とする金属粒径に対する還元剤の割合を選定することが望ましい。   However, by controlling the ratio of the reducing agent, it is possible to control the metal particle size that is reduced and deposited, and it is desirable to select the ratio of the reducing agent to the desired metal particle size.

還元剤の割合が多いと、反応が速くなるために、金属粒子の成長が促進され、金属粒径が大きくなる。これに対し、還元剤の割合が少ないと、金属粒子の成長がゆっくりとなり、かつ成長よりも他の活性点への析出も促進されるため、金属粒径が小さくなる傾向にある。   When the ratio of the reducing agent is large, the reaction becomes faster, so that the growth of the metal particles is promoted and the metal particle size is increased. On the other hand, when the ratio of the reducing agent is small, the growth of the metal particles is slow and the precipitation to other active sites is promoted more than the growth, so that the metal particle size tends to be small.

このようなジェット流による金属被覆層2の形成のメカニズムについても詳細は不明であるが、次のような推定メカニズムにより金属前駆体の還元および析出がなされるものと考えられる。   Although the details of the mechanism of formation of the metal coating layer 2 by such a jet flow are unknown, it is considered that the metal precursor is reduced and precipitated by the following presumed mechanism.

たとえば、ナノ微粒子としてCeO2、金属前駆体としてPtCl2を用いた例について述べると、溶媒中にてナノ微粒子と金属前駆体とを混在させると、CeO2、Pt2+イオンCl-イオンが溶媒中に分散した状態となる。 For example, an example using CeO 2 as a nanoparticle and PtCl 2 as a metal precursor will be described. When a nanoparticle and a metal precursor are mixed in a solvent, CeO 2 and Pt 2+ ions Cl ions are dissolved in the solvent. It is in a dispersed state.

そして、溶媒中に含まれる還元剤によって、CeO2表面の活性点を核としてPt2+イオンが還元して原子化(金属化)することにより、CeO2表面に金属被覆層としてPt金属が析出する。また、ジェット流の衝撃によって原子化されたPtがCeO2表面に打ち込まれる。 Then, the reducing agent contained in the solvent reduces and atomizes (metalizes) Pt 2+ ions using the active sites on the CeO 2 surface as nuclei, thereby depositing Pt metal as a metal coating layer on the CeO 2 surface. To do. Further, Pt atomized by the impact of the jet stream is driven into the CeO 2 surface.

そして、Pt金属の析出が進行して行くが、このとき、ジェット流によって、CeO2表面にキャビティが発生する。このキャビティの存在によりPt金属がCeO2表面に分散して析出するとともに、キャビティの消滅の衝撃によりPt金属の結晶成長が抑制される。 Then, precipitation of Pt metal proceeds. At this time, a cavity is generated on the CeO 2 surface by the jet flow. Due to the presence of the cavity, Pt metal is dispersed and precipitated on the CeO 2 surface, and the crystal growth of the Pt metal is suppressed by the impact of the disappearance of the cavity.

このような還元剤による原子化とジェット流による打ち込み効果とにより、CeO2表面にPt金属が析出し、こうして、ナノ微粒子の表面に金属被覆層ができあがると考えられる。 It is considered that Pt metal is deposited on the CeO 2 surface by the atomization by the reducing agent and the jetting effect by the jet flow, and thus a metal coating layer is formed on the surface of the nano fine particles.

このように、本実施形態によれば、一種の単体微粒子または二種以上の固溶体あるいは複合体粒子であってナノメートルオーダの一次粒子径を持つナノ微粒子1の凝集物を、液相中に投入し、液相中にジェット流を発生させ、このジェット流を用いて凝集物を解砕し、個々の微粒子に分散させることを特徴とするナノ微粒子の製造方法を提供することができる。   Thus, according to this embodiment, an aggregate of nano fine particles 1 having a single particle size or two or more solid solution or composite particles and having a primary particle size on the order of nanometers is put into the liquid phase. In addition, it is possible to provide a method for producing nano-particulates, characterized in that a jet stream is generated in the liquid phase, aggregates are crushed using the jet stream, and dispersed into individual micro-particles.

そして、本製造方法によれば、ナノ微粒子1の凝集物を液相中でジェット流を用いて解砕するため、ナノ微粒子1を、液相中で適切に分散させることのできるナノ微粒子の製造方法を提供することができる。   And according to this manufacturing method, since the aggregate of the nanoparticle 1 is disintegrated in the liquid phase using a jet stream, the nanoparticle 1 can be appropriately dispersed in the liquid phase. A method can be provided.

また、本実施形態の製造方法においては、上述したように、ジェット流の発生源として、液相中で発生したキャビテーションの爆発、あるいは、液相中で発生する物理的な内部せん断力、具体的に言うならば、超音波、圧力、あるいは攪拌を採用することも特徴のひとつである。   Further, in the manufacturing method of the present embodiment, as described above, as a generation source of the jet flow, an explosion of cavitation generated in the liquid phase, or a physical internal shear force generated in the liquid phase, specifically In other words, it is one of the characteristics to employ ultrasonic waves, pressure, or stirring.

また、本実施形態の製造方法においては、上述したように、液相の液温度としては、20℃以上60℃以下とすることも特徴のひとつである。さらには、ナノ微粒子1としては、Ce、Zr、Al、Ti、Si、Mg、W、Fe、Sr、Yから選ばれる1種の単体、または2種以上の固溶体あるいは複合体からなる金属酸化物を用いることも特徴のひとつである。   Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, as mentioned above, it is also one of the characteristics that the liquid temperature of the liquid phase is 20 ° C. or more and 60 ° C. or less. Furthermore, the nanoparticle 1 includes a metal oxide composed of a single element selected from Ce, Zr, Al, Ti, Si, Mg, W, Fe, Sr, and Y, or two or more solid solutions or composites. It is one of the features to use.

また、本実施形態によれば、ナノ微粒子1の凝集物を、液相中に投入し、液相中にジェット流を発生させ、このジェット流を用いて凝集物を解砕し、個々の微粒子に分散させ、次に、分散した個々のナノ微粒子1を金属前駆体とともに、液相中に存在させ、再び液相中にジェット流を発生させ、このジェット流を用いて金属前駆体を還元して、上記分散した個々の微粒子の表面に、金属前駆体が還元した金属であってナノメートルオーダの金属微粒子または数原子層からなる金属被覆層2を析出させることを特徴とするナノ微粒子の製造方法が提供される。   Further, according to the present embodiment, the aggregates of the nano fine particles 1 are charged into the liquid phase, a jet flow is generated in the liquid phase, and the aggregates are crushed using the jet flow to obtain individual fine particles. Next, the dispersed individual nanoparticles 1 are made to exist together with the metal precursor in the liquid phase, a jet flow is generated again in the liquid phase, and the metal precursor is reduced using this jet flow. Then, on the surface of each dispersed fine particle, a metal fine particle having a reduced metal precursor and having a nanometer-order metal fine particle or a metal coating layer 2 consisting of several atomic layers is deposited. A method is provided.

それによれば、ナノ微粒子1を、液相中で適切に分散させることができるとともに、その表面に触媒機能などを有する金属被覆層2が設けられてなるナノ微粒子1を製造することができる。   According to this, the nanoparticles 1 can be appropriately dispersed in the liquid phase, and the nanoparticles 1 having the metal coating layer 2 having a catalytic function or the like on the surface thereof can be produced.

ここで、さらに、本実施形態の製造方法において、金属前駆体としては、金属酸化物、金属塩化物、金属アンモニウム塩、金属硝酸塩およびそれらの誘導体から選ばれたものを採用することも特徴のひとつであることは上述の通りである。   Here, in the manufacturing method of the present embodiment, one of the features is that a metal precursor selected from metal oxides, metal chlorides, metal ammonium salts, metal nitrates, and derivatives thereof is employed. As described above.

また、上述したように、本実施形態の製造方法において、金属被覆層2が、遷移金属からなるものであって、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Au、Ag、Re、Os、Co、Ni、Fe、Cu、Mn、Cr、V、Mo、Wから選ばれる一種以上の単体、または二種以上の固溶体であることも特徴のひとつである。   Further, as described above, in the manufacturing method of the present embodiment, the metal coating layer 2 is made of a transition metal, and Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Au, Ag, Re, Os, Co, It is also one of the characteristics that it is one or more simple substances selected from Ni, Fe, Cu, Mn, Cr, V, Mo, and W, or two or more solid solutions.

さらに、本実施形態の製造方法において、還元剤を用いて金属前駆体の還元を行うこと、還元剤として、アルコール類、アミン類、糖類および界面活性剤から選ばれたものを用いること、還元剤の割合を液相中の0.01wt%以上とすることも、特徴のひとつである。   Furthermore, in the production method of the present embodiment, the reduction of the metal precursor using a reducing agent, the use of a reducing agent selected from alcohols, amines, sugars and surfactants, the reducing agent It is also one of the features that the ratio of is 0.01 wt% or more in the liquid phase.

以下に、触媒として用いることのできるナノ微粒子の実施例を比較例とともに説明するが、このナノ微粒子であり、排ガス浄化用、環境浄化用、燃料電池用など幅広く多くの分野で適用可能であり、実施例に限定されないことは言うまでもない。   Examples of nanoparticles that can be used as a catalyst will be described below together with a comparative example. These nanoparticles are applicable to a wide variety of fields such as exhaust gas purification, environmental purification, and fuel cells. Needless to say, the present invention is not limited to the examples.

ナノ微粒子として一次粒子径が数nmのCeO2微粒子の凝集体を、水中に混合し、高速回転ミキサを用いて、撹拌によりジェット流を発生させて、解砕した。ジェット流による撹拌時間は30分、水温は20℃とした。 Agglomerates of CeO 2 fine particles having a primary particle diameter of several nanometers as nano-fine particles were mixed in water and pulverized by generating a jet stream by stirring using a high-speed rotating mixer. The stirring time by jet flow was 30 minutes, and the water temperature was 20 ° C.

ナノ微粒子として一次粒子径が数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子の凝集体を、水中に混合し、高速回転ミキサを用いて、撹拌によりジェット流を発生させて、解砕した。ジェット流による撹拌時間は30分、水温は20℃とした。 Aggregates of CeO 2 .ZrO 2 solid solution fine particles having a primary particle diameter of several nanometers as nanoparticles were mixed in water and pulverized by generating a jet stream by stirring using a high-speed rotating mixer. The stirring time by jet flow was 30 minutes, and the water temperature was 20 ° C.

ナノ微粒子として一次粒子径が数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子の凝集体を、水中に混合し、超音波照射装置を用いて、超音波によりジェット流を発生させて、解砕した。ジェット流による撹拌時間は30分、水温は20℃とした。 Aggregates of CeO 2 .ZrO 2 solid solution fine particles having a primary particle size of several nanometers as nano-fine particles were mixed in water, and pulverized by generating a jet stream by ultrasonic waves using an ultrasonic irradiation device. The stirring time by jet flow was 30 minutes, and the water temperature was 20 ° C.

ナノ微粒子として一次粒子径が数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子の凝集体を、水中に混合し、この混合溶液を、圧縮した後、スリットを通過させることで、圧力によりジェット流を発生させて、解砕した。 Agglomerates of CeO 2 · ZrO 2 solid solution fine particles with a primary particle size of several nanometers as nanoparticles are mixed in water, and this mixed solution is compressed and then passed through a slit to generate a jet flow by pressure. And crushed.

ナノ微粒子として一部をPtで被覆した一次粒子径が数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子の凝集体を、水中に混合し、超音波照射装置を用いて、超音波によりジェット流を発生させて、解砕した。ジェット流による撹拌時間は30分、水温は20℃とした。 Aggregates of CeO 2 / ZrO 2 solid solution fine particles with a primary particle size of several nanometers partially coated with Pt as nano fine particles are mixed in water, and jet flow is generated by ultrasonic waves using an ultrasonic irradiation device. And crushed. The stirring time by jet flow was 30 minutes, and the water temperature was 20 ° C.

(比較例1)
ナノ微粒子として一次粒子径が数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子の凝集体を、水中に混合し、ZrO2ボールを用いたボールミルにて、解砕した。
(Comparative Example 1)
An aggregate of CeO 2 .ZrO 2 solid solution fine particles having a primary particle diameter of several nanometers as nanoparticles was mixed in water and crushed by a ball mill using ZrO 2 balls.

上記実施例2で解砕させた一次粒子径が数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子を含有する水溶液に、金属前駆体としてPtCl2を水中に混合し、回転子などを用いて、均一に分散させた。 PtCl 2 as a metal precursor is mixed in water in an aqueous solution containing CeO 2 · ZrO 2 solid solution fine particles having a primary particle size of several nanometers crushed in Example 2 above, and uniformly using a rotor or the like. Dispersed.

次に、還元剤としてエタノールを混合し、高速回転ミキサを用いて、撹拌によりジェット流を発生させて、金属前駆体を還元し、CeO2・ZrO2固溶体微粒子上にPtからなる金属被覆層を析出させた。ここでは、ジェット流による撹拌時間は30分、水温は20℃とした。 Next, ethanol is mixed as a reducing agent, a jet flow is generated by stirring using a high-speed rotating mixer to reduce the metal precursor, and a metal coating layer made of Pt is formed on the CeO 2 · ZrO 2 solid solution fine particles. Precipitated. Here, the stirring time by the jet flow was 30 minutes, and the water temperature was 20 ° C.

上記実施例2で解砕させた一次粒子径が数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子を含有する水溶液に、金属前駆体としてPtCl2およびRhCl3・3H2Oを水中に混合し、回転子などを用いて、均一に分散させた。 PtCl 2 and RhCl 3 .3H 2 O as a metal precursor were mixed in water in an aqueous solution containing CeO 2 .ZrO 2 solid solution fine particles having a primary particle diameter of several nanometers crushed in Example 2 above, and the rotor Etc. to uniformly disperse.

次に、還元剤としてエタノールを混合し、高速回転ミキサを用いて、撹拌によりジェット流を発生させ、金属前駆体を還元し、CeO2・ZrO2固溶体微粒子上にPtおよびRhからなる金属被覆層を析出させた。ジェット流による撹拌時間は30分、水温は20℃とした。 Next, ethanol is mixed as a reducing agent, a jet flow is generated by stirring using a high-speed rotating mixer, the metal precursor is reduced, and a metal coating layer composed of Pt and Rh on CeO 2 · ZrO 2 solid solution fine particles Was precipitated. The stirring time by jet flow was 30 minutes, and the water temperature was 20 ° C.

上記実施例2で解砕させた一次粒子径が数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子を含有する水溶液に、金属前駆体としてPtCl2およびRhCl3・3H2Oを水中に混合し、回転子などを用いて、均一に分散させた。 PtCl 2 and RhCl 3 .3H 2 O as a metal precursor were mixed in water in an aqueous solution containing CeO 2 .ZrO 2 solid solution fine particles having a primary particle diameter of several nanometers crushed in Example 2 above, and the rotor Etc. to uniformly disperse.

次に、本例では還元剤としてエタノールアミンを混合し、高速回転ミキサを用いて、撹拌によりジェット流を発生させ、金属前駆体を還元し、CeO2・ZrO2固溶体微粒子上にPtおよびRhからなる金属被覆層を析出させた。ジェット流による撹拌時間は30分、水温は20℃とした。 Next, in this example, ethanolamine is mixed as a reducing agent, a jet flow is generated by stirring using a high-speed rotary mixer, the metal precursor is reduced, and Pt and Rh are formed on CeO 2 · ZrO 2 solid solution fine particles. A metal coating layer was deposited. The stirring time by jet flow was 30 minutes, and the water temperature was 20 ° C.

(比較例2)
上記比較例1で解砕させた一次粒子径数nmのCeO2・ZrO2固溶体微粒子を含有する水溶液を使用した他は、上記実施例6と同様の方法で、CeO2・ZrO2固溶体微粒子上にPtからなる金属被覆層を析出させた。
(Comparative Example 2)
Other using an aqueous solution containing CeO 2 · ZrO 2 solid solution particles of the primary particles size of several nm that is disintegrated in Comparative Example 1, in the same manner as in Example 6, CeO 2 · ZrO 2 on solid solution particles The metal coating layer which consists of Pt was deposited on this.

(単分散状態の観察)
上記実施例1〜5、比較例1で作製した微粒子の粒子径などを確認するために、光散乱法による粒度分布測定およびTEM観察を実施した。
(Observation of monodisperse state)
In order to confirm the particle diameters and the like of the fine particles produced in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, particle size distribution measurement by a light scattering method and TEM observation were performed.

比較例1においては、平均粒子径が140nmであり、ボールミル粉砕により若干は解砕できているものの、ボールミル粒子自体が大きいために、ナノオーダまでの解砕はとうてい困難である。   In Comparative Example 1, although the average particle diameter is 140 nm and it can be slightly crushed by ball milling, since the ball mill particles themselves are large, crushing to the nano-order is very difficult.

これに対し、上記実施例1〜5によるジェット流を使用してナノ微粒子の凝集物を解砕した場合は、解砕後のナノ微粒子の平均粒径が3.8nmであり、一次粒径まで単分散できていることが確認できた。   In contrast, when the nanoparticle aggregates were crushed using the jet flow according to Examples 1 to 5, the average particle size of the pulverized nanoparticles was 3.8 nm, and the primary particle size was reduced to the primary particle size. It was confirmed that it was monodispersed.

(有毒物質の浄化性能評価)
上記実施例が、有害ガスに対して高活性を示すことを確認するために、上記実施例6〜8および比較例2で作製した触媒微粒子を用いて、浄化性能を評価した。
(Evaluation of purification performance of toxic substances)
In order to confirm that the above examples show high activity against harmful gases, the purification performance was evaluated using the catalyst fine particles produced in the above Examples 6 to 8 and Comparative Example 2.

上記実施例6〜8および比較例2の微粒子を含有する水溶液から水分を除去、乾燥した後に、当該微粒子からなる直径10mm、厚さ6mmのペレットを作製した。その後、このペレットを、ふるいを用いてφ0.85mm〜1.7mmに粉砕し、粉砕された顆粒5ccを石英ガラス管内にセットした。   After removing water from the aqueous solutions containing the fine particles of Examples 6 to 8 and Comparative Example 2 and drying, pellets having a diameter of 10 mm and a thickness of 6 mm made of the fine particles were produced. Thereafter, this pellet was pulverized to φ0.85 mm to 1.7 mm using a sieve, and 5 cc of the pulverized granule was set in a quartz glass tube.

赤外線イメージ炉の50℃〜400℃の条件下において、当該ガラス管の入口側から、プロピレンガスを流し、ガラス管の出口側から出てくるガス量、ガス成分をガスクロマトグラフィーにて分析し、プロピレンガスが50%浄化する際の温度(浄化温度)を測定した。これを初期の浄化温度ということにする。   Under conditions of 50 ° C. to 400 ° C. in an infrared image furnace, propylene gas is allowed to flow from the inlet side of the glass tube, and the gas amount and gas components coming out from the outlet side of the glass tube are analyzed by gas chromatography. The temperature at which propylene gas was purified by 50% (purification temperature) was measured. This is called the initial purification temperature.

さらに、高温での触媒微粒子の安定性を評価するために、1000℃の炉で24時間放置した後に、同様の測定を実施した。また、この測定により得られた浄化温度を、エージング後の浄化温度ということにする。浄化温度が低いほど浄化性能に優れる。   Further, in order to evaluate the stability of the catalyst fine particles at a high temperature, the same measurement was carried out after leaving in a furnace at 1000 ° C. for 24 hours. The purification temperature obtained by this measurement will be referred to as the purification temperature after aging. The lower the purification temperature, the better the purification performance.

上記各実施例6〜8および上記比較例2について浄化温度を測定した結果は、次の通りであった。   The results of measuring the purification temperature for each of Examples 6 to 8 and Comparative Example 2 were as follows.

実施例6では、初期の浄化温度:165℃、エージング後の浄化温度:199℃であった。   In Example 6, the initial purification temperature was 165 ° C., and the purification temperature after aging was 199 ° C.

実施例7では、初期の浄化温度:157℃、エージング後の浄化温度:188℃であった。   In Example 7, the initial purification temperature was 157 ° C., and the purification temperature after aging was 188 ° C.

実施例8では、初期の浄化温度:158℃、エージング後の浄化温度:190℃であった。   In Example 8, the initial purification temperature was 158 ° C., and the purification temperature after aging was 190 ° C.

比較例2では、初期の浄化温度:176℃、エージング後の浄化温度:208℃であった。   In Comparative Example 2, the initial purification temperature was 176 ° C., and the purification temperature after aging was 208 ° C.

比較例2に比べ、実施例6〜8では初期およびエージング後の浄化温度が低く、ジェット流による解砕および還元により、浄化性能が向上することが確認されている。これは、水溶液中での単分散により、金属前駆体の還元における高分散化も可能となったためと考えられる。   Compared to Comparative Example 2, in Examples 6 to 8, the purification temperature after the initial stage and after aging was low, and it was confirmed that the purification performance was improved by crushing and reduction by jet flow. This is presumably because high dispersion in reduction of the metal precursor was made possible by monodispersion in an aqueous solution.

また、実施例と比較例との評価結果からも明らかなように、同温度での浄化を考えた場合、本実施例による触媒は、既存のものに比べ、少量で機能すると言え、コストダウンにも寄与すると予測することができる。   In addition, as is clear from the evaluation results of the examples and comparative examples, when purification at the same temperature is considered, it can be said that the catalyst according to this example functions in a small amount compared to the existing one, which reduces the cost. Can also be expected to contribute.

以上述べてきたように、本発明は、一次粒子径がナノオーダであるナノ微粒子を液相中で、単分散させる手法および当該ナノ微粒子上に金属被覆層を形成させ、ナノ複合粒子を生成する手法である。   As described above, the present invention provides a method for monodispersing nanoparticle having a primary particle size of nano-order in a liquid phase and a method for forming a nanocomposite particle by forming a metal coating layer on the nanoparticle. It is.

具体的には、ジェット流を用いて、ナノオーダの一次粒子径を持つ微粒子の凝集体を解砕し、単分散させることを特徴とする。また、ジェット流は、単分散のみならず、ナノオーダの一次粒子径を持つ微粒子上に金属被覆層が形成させたい場合、還元剤などと組み合わせることで、金属被覆層を形成することも可能である。   Specifically, it is characterized in that a fine particle aggregate having a primary particle size of nano-order is pulverized and monodispersed using a jet flow. In addition, in the case of jet flow, when it is desired to form a metal coating layer on fine particles having a primary particle size of nano-order as well as monodisperse, it is also possible to form a metal coating layer by combining with a reducing agent. .

本発明の実施形態に係る触媒微粒子としてのナノ微粒子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the nanoparticle as a catalyst particle concerning embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…ナノ微粒子、2…金属被覆層。   1 ... nano fine particles, 2 ... metal coating layer.

Claims (8)

一種の単体微粒子または二種以上の固溶体あるいは複合体粒子であって1nm〜100nmの一次粒子径を持つ微粒子の凝集物を、液相中に投入し、
超音波、圧力あるいは攪拌により、前記液相中にジェット流を発生させて前記液相中に気泡を生じさせ、このジェット流を用いて前記凝集物を解砕し、個々の微粒子(1)に分散させ
前記分散した個々の微粒子(1)を金属前駆体とともに、前記液相中に存在させ、再び、前記液相中に前記ジェット流を発生させ、
このジェット流を用いて前記金属前駆体を還元して、前記分散した個々の微粒子(1)の表面に、前記金属前駆体が還元した金属であって1nm〜100nmの金属微粒子または数原子層からなる金属被覆層(2)を析出させることを特徴とするナノ微粒子の製造方法。
A kind of single particles or two or more of a solid solution or a composite particle aggregates of fine particles having a primary particle size of 1 nm~100 nm, was introduced in the liquid phase,
A jet stream is generated in the liquid phase by ultrasonic waves, pressure, or stirring to generate bubbles in the liquid phase, and the aggregate is crushed using the jet stream to form individual fine particles (1). Disperse ,
The dispersed individual fine particles (1) are present together with a metal precursor in the liquid phase, and again, the jet stream is generated in the liquid phase,
The metal precursor is reduced using this jet stream, and the metal particles reduced from the metal precursor and having a thickness of 1 nm to 100 nm or several atomic layers are formed on the surface of the dispersed fine particles (1). method for producing nanoparticles, wherein Rukoto precipitate metallized layer (2) made.
前記液相の液温度は、20℃以上60℃以下であることを特徴とする請求項に記載のナノ微粒子の製造方法。 The method for producing nanoparticles according to claim 1 , wherein the liquid temperature of the liquid phase is 20 ° C. or more and 60 ° C. or less. 前記微粒子(1)は、Ce、Zr、Al、Ti、Si、Mg、W、Fe、Sr、Yから選ばれる1種の単体、または2種以上の固溶体あるいは複合体からなる金属酸化物であることを特徴とする請求項1または2に記載のナノ微粒子の製造方法。 The fine particles (1) are a single oxide selected from Ce, Zr, Al, Ti, Si, Mg, W, Fe, Sr, and Y, or a metal oxide composed of two or more solid solutions or composites. The method for producing nano-particles according to claim 1 or 2 . 前記金属前駆体は、金属酸化物、金属塩化物、金属アンモニウム塩、金属硝酸塩およびそれらの誘導体から選ばれたものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のナノ微粒子の製造方法。 The metal precursor, metal oxides, metal chlorides, nano according to any one of claims 1 to 3, characterized in that selected from metal salts, metal nitrates and their derivatives A method for producing fine particles. 前記金属被覆層(2)は、遷移金属からなるものであって、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Au、Ag、Re、Os、Co、Ni、Fe、Cu、Mn、Cr、V、Mo、Wから選ばれる一種以上の単体、または二種以上の固溶体であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載のナノ微粒子の製造方法。 The metal coating layer (2) is made of a transition metal, and is made of Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Au, Ag, Re, Os, Co, Ni, Fe, Cu, Mn, Cr, V, The method for producing nanoparticles according to any one of claims 1 to 4, wherein the method is one or more simple substances selected from Mo and W, or two or more solid solutions. 前記分散した個々の微粒子(1)および前記金属前駆体とともに、還元剤を前記液相中に存在させ、前記金属前駆体の還元を、前記還元剤使用して行うことを特徴とする請求項ないしのいずれか1つに記載のナノ微粒子の製造方法。 Claim 1, with individual particles (1) and the metal precursor described above dispersion, the reducing agent is present in the liquid phase, the reduction of the metal precursor, and carrying out using the reducing agent The manufacturing method of the nanoparticle as described in any one of thru | or 5 . 前記還元剤は、アルコール類、アミン類、糖類および界面活性剤から選ばれたものであることを特徴とする請求項に記載のナノ微粒子の製造方法。 The method for producing nanoparticles according to claim 6 , wherein the reducing agent is selected from alcohols, amines, sugars and surfactants. 前記還元剤の割合が、前記液相中の0.01wt%以上であることを特徴とする請求項またはに記載のナノ微粒子の製造方法。 The method for producing nanoparticles according to claim 6 or 7 , wherein a ratio of the reducing agent is 0.01 wt% or more in the liquid phase.
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