JPH06199509A - Method for stabilizing superfine particles, superfine particles wrapped with graphite and production thereof - Google Patents
Method for stabilizing superfine particles, superfine particles wrapped with graphite and production thereofInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】超微粒子を化学的および物理的に安定化させる
こと、および、安定化された超微粒子を作製すること、
およびその効率的な製造方法を実現することを目的とす
る。
【構成】超微粒子をグラファイトで包むことにより、超
微粒子を安定化させる。このような安定化超微粒子は、
原料を含む炭素棒をアーク放電することで、作製され
る。この安定化超微粒子は、空気中保存、溶媒中での浸
漬や熱によっても変質することがなく、これまで超微粒
子の熱的な安定性や溶媒との反応性の問題で使用できな
かった種々の分野への適用が可能となる。
(57) [Abstract] [Purpose] Stabilizing ultrafine particles chemically and physically, and producing stabilized ultrafine particles,
And an efficient manufacturing method thereof. [Structure] The ultrafine particles are stabilized by wrapping them with graphite. Such stabilized ultrafine particles are
It is produced by arc-discharging a carbon rod containing a raw material. The stabilized ultrafine particles do not change in quality by storage in air, immersion in a solvent, or heat, and thus various types of ultrafine particles that could not be used due to thermal stability of the ultrafine particles and reactivity with a solvent have hitherto been used. It is possible to apply to the field of.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は微粒子の安定化方法、安
定化された超微粒子およびその製造方法に関するもので
ある。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for stabilizing fine particles, stabilized ultrafine particles and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】数nmから数μm程度の直径を持つ超微粒
子は、金属、半導体、セラミック、有機物など様々な物
質を原料として作製でき、触媒、ファインセラミックス
原料、色材、新合金の原料、分散性の良い医薬品などの
様々な新規材料への応用が研究開発されている。現在、
超微粒子の開発技術は、粒子化技術と粒子複合化技術に
分けられる。その内、粒子複合化技術には表面改質やマ
イクロカプセルなどがある。カプセル化による改質とし
ては、（１）化学的技法；界面重合法、in situ重合法
など（２）物理化学的手法；相分離法、液中乾燥法、融
解分散冷却法など（３）機械的かつ物理的手法；気中懸
濁被覆法、スプレイドライ法、真空蒸着被覆法などの方
法が知られている。（小石真純、”超微粒子開発応用ハ
ンドブック”、サイエンスフォーラム社、1989年、p1
5）これらマイクロカプセル化の目的は、内部の超微粒
子を周囲の環境から保護すること、あるいは、内部超微
粒子と異なる特性を持つ被膜をカプセルとしてその被膜
と内部超微粒子の２つの特性を同時に満足できるようす
ることなどである。2. Description of the Related Art Ultrafine particles having a diameter of several nm to several μm can be produced by using various materials such as metals, semiconductors, ceramics and organic materials as raw materials, and catalysts, fine ceramic raw materials, coloring materials, new alloy raw materials Research and development has been carried out for application to various new materials such as pharmaceuticals with good dispersibility. Current,
Ultrafine particle development technology can be divided into particle technology and particle composite technology. Among them, particle composite technology includes surface modification and microcapsules. Modifications by encapsulation include (1) chemical techniques; interfacial polymerization, in situ polymerization, etc. (2) physicochemical techniques; phase separation, in-liquid drying, melt dispersion cooling, etc. (3) machinery And physical methods; air suspension coating method, spray dry method, vacuum deposition coating method and the like are known. (Masumi Koishi, "Ultrafine Particle Development and Application Handbook", Science Forum, 1989, p1
5) The purpose of these micro-encapsulations is to protect the internal ultrafine particles from the surrounding environment, or to simultaneously satisfy the two characteristics of the film and the internal ultrafine particles by encapsulating a film having different properties from the internal ultrafine particles To be able to do so.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】酸化物や水酸化物など
を形成しやすい物質では、これをカプセル化する工程の
間に、溶媒や大気中の酸素や水と反応を起こして変質し
てしまう。これを防ぐためのコーティングはすき間のな
い完全なものでなければならないので、単に蒸着などの
方法でコーティング材を付着させても、完全に全面を覆
う均一なコーティングとはなりにくい。この他にも、例
えば、磁性超微粒子のマイクロカプセル化として、鉄の
超微粒子をスチレンなどのビニルで包込む方法などが実
現されている。しかし、この方法でも、超微粒子自体は
表面が酸化しており、また、コーティング膜であるビニ
ル膜は熱や薬品に弱いので使用上の制約が大きい。（角
田英男、”超微粒子開発応用ハンドブック”、サイエン
スフォーラム社、1989年、p297）A substance that easily forms an oxide or a hydroxide will undergo a reaction with a solvent or oxygen or water in the atmosphere during the encapsulation process to be deteriorated. . Since the coating for preventing this must be a perfect one without a gap, even if the coating material is simply attached by a method such as vapor deposition, it is difficult to form a uniform coating that completely covers the entire surface. In addition to this, for example, a method of encapsulating ultrafine iron particles with vinyl such as styrene has been realized as microencapsulation of magnetic ultrafine particles. However, even in this method, the surface of the ultrafine particles themselves is oxidized, and the vinyl film as the coating film is vulnerable to heat and chemicals, so that there is a large restriction in use. (Hideo Tsunoda, "Ultrafine Particle Development and Application Handbook", Science Forum, 1989, p297)
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この超微
粒子の変質を防いで本来の特性を得られる方法、また、
超微粒子として良好な保存ができる方法を検討した結
果、本発明に到達した。本発明は超微粒子の表面をグラ
ファイトで包んだことを特徴とする超微粒子の安定化方
法、表面をグラファイトで包まれた超微粒子および炭素
と超微粒子の原料の混合物を陽極に、炭素を陰極に用い
て、不活性ガス中で放電させることによりグラファイト
で包まれた超微粒子を得る安定化された超微粒子の製造
方法である。The inventors of the present invention have proposed a method for preventing deterioration of the ultrafine particles to obtain original characteristics, and
The present invention has been achieved as a result of studying a method capable of excellent storage as ultrafine particles. The present invention is a method for stabilizing ultrafine particles, characterized in that the surface of the ultrafine particles is wrapped with graphite, the ultrafine particles having the surface wrapped with graphite and a mixture of carbon and a raw material of ultrafine particles as an anode, and carbon as a cathode. It is a method for producing stabilized ultrafine particles, which is used to obtain ultrafine particles wrapped with graphite by discharging in an inert gas.
【０００５】[0005]
【作用】本発明の第一の特徴はグラファイトをコーティ
ング材としたことにある。グラファイトはそれ自身化学
的に安定な物質であり、表面にコーティングしても、そ
の内に包こまれる物質と反応を起こしにくい。さらに、
第二の特徴は、化学的な反応を用いてコーティングする
ために、グラファイトに原子レベルで間隙が非常に少な
く、多くの元素や化合物がこのコーティングを透過でき
ないことである。また、第三の特徴はヘリウムや水素な
どの原子半径の小さなガスなどは、グラファイトの網目
を透過できるので、選択的な反応を起こすことができる
ことである。以上述べたとおり、本発明により変質しに
くい超微粒子を提供することができる。The first feature of the present invention is that graphite is used as the coating material. Graphite itself is a chemically stable substance, and even if it is coated on the surface, it is unlikely to react with the substance enclosed in it. further,
The second feature is that since the coating is performed using a chemical reaction, the graphite has very few voids at the atomic level, and many elements and compounds cannot pass through this coating. The third feature is that a gas having a small atomic radius such as helium or hydrogen can permeate through the graphite network, and thus a selective reaction can occur. As described above, according to the present invention, it is possible to provide ultrafine particles that are unlikely to deteriorate.
【０００６】[0006]
【実施例】以下、本発明を実施例および製造例によりさ
らに詳細に説明するが、もちろん本発明の趣旨と適用範
囲はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、以下の実施例においては、原料として炭素および
La2O3 を使用した例だけを記載するが、La2O3 の代わり
にCa, Sc,Y や La以外のランタノイド（ 原子番号でCe
から Luまで ）、 Li, Be, B, Na, Mg, Al,Si, K, Ti,
V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Zr,
Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, H
f, Ta, W, Re, Os, Ir, Ot, Au, Hg, Tl, Pb の単体、
酸化物、炭化物、その他の化合物、あるいは、それらす
べて物質の２つ以上の組み合わせを原料とした場合にも
同様のグラファイトで包まれた超微粒子が得られる。EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples and production examples, but of course the spirit and scope of the present invention are not limited by these examples.
In the following examples, carbon and
Only the example using La 2 O 3 is described, but instead of La 2 O 3 , lanthanoids other than Ca, Sc, Y and La (atomic number Ce
To Lu), Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ti,
V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Zr,
Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, H
f, Ta, W, Re, Os, Ir, Ot, Au, Hg, Tl, Pb simple substance,
Similar fine particles covered with graphite can be obtained by using oxides, carbides, other compounds, or a combination of two or more of all these substances as raw materials.
【０００７】（実施例１）純度９９％以上の炭素と重量
比で8.8%のLa2O3 を混合し、これを固めて直径5mmの炭
素棒を陽極として、また、純粋な炭素で直径10mmの棒を
陰極として、減圧容器中で直流80Aでアーク放電する。
このときに、雰囲気は約50TorrのHeである。このアーク
放電の後、陰極の炭素棒の付着物中にグラファイトで包
まれたLaC2の超微粒子を得た。(Example 1) Carbon having a purity of 99% or more and La 2 O 3 having a weight ratio of 8.8% were mixed and solidified to form a carbon rod having a diameter of 5 mm as an anode, and pure carbon having a diameter of 10 mm. Using the rod as a cathode, arc discharge at 80 A DC in a vacuum vessel.
At this time, the atmosphere is He of about 50 Torr. After this arc discharge, LaC 2 ultrafine particles encased in graphite in the deposit on the carbon rod of the cathode were obtained.
【０００８】作製したグラファイトで包まれた超微粒子
の高分解能電子顕微鏡像を図１（写真）に示す。この高
分解能像で、超微粒子の核（写真中央部の台形状の黒い
部分）はLaC2、これを取り囲む物質（平行な線状の部
分）はグラファイトである。本超微粒子を空気中で半年
間保管し、エタノール中に浸したもの、さらに空気中で
200℃以上、10分間加熱したものの２種類を透過型電子
顕微鏡で観察した。LaC2は本来吸湿性の物質で、単体で
は空気中で直ちに変質してしまうが、本発明のグラファ
イト殻で包む構造とすることで、変質しないLaC2超微粒
子を作製できた。FIG. 1 (photograph) shows a high-resolution electron microscope image of the ultrafine particles wrapped with the prepared graphite. In this high-resolution image, the core of the ultrafine particles (the trapezoidal black portion in the center of the photo) is LaC 2 , and the surrounding material (parallel linear portions) is graphite. The ultrafine particles stored in air for half a year, soaked in ethanol, and then in air
Two types, which were heated at 200 ° C or higher for 10 minutes, were observed with a transmission electron microscope. LaC 2 is a substance that is hygroscopic in nature, and when it is a single substance, it is immediately altered in air. However, by adopting the structure of wrapping with the graphite shell of the present invention, it is possible to produce LaC 2 ultrafine particles that are not altered.
【０００９】陽電極中の炭素とLa2O3の混合比は50%以下
であればよく0.1%以下としても目的の超微粒子は生成で
きる。しかし、超微粒子の収率は混合比が5-20%の範囲
が高い。使用した電極の形状ではアーク放電が起これば
超微粒子は生成できる。容器内の圧力が0.1から200Torr
の間で超微粒子は生成できるが、50-100Torrが最も高い
収率を与える。The target ultrafine particles can be produced even if the mixing ratio of carbon and La 2 O 3 in the positive electrode is 50% or less. However, the yield of ultrafine particles is high in the range of the mixing ratio of 5-20%. With the shape of the electrode used, ultrafine particles can be generated if arc discharge occurs. Pressure in the container is 0.1 to 200 Torr
Ultrafine particles can be produced in between, but 50-100 Torr gives the highest yield.
【００１０】[0010]
【発明の効果】以上説明したように、本発明により得ら
れたグラファイトで包まれた超微粒子は、空気中での半
年以上の保存、２００度以上での加熱、エタノール、ア
セトン、水などの溶媒での浸漬、高速電子線などの照射
によっても全く変化がなく、酸化や水酸化などを受けに
くい化学的に安定な炭化物の超微粒子を提供することが
できる。したがって、従来使用できなかった高温・低温
中、また、強酸・強アルカリ中での用途に利用できる。
また、これらの特徴により、空気中で変質しやすい物
質、有害物質の安定な保存方法として利用できる。As described above, the graphite-encapsulated ultrafine particles obtained by the present invention are stored in the air for more than half a year, heated at 200 ° C. or higher, and used as a solvent such as ethanol, acetone or water. It is possible to provide ultrafine particles of a chemically stable carbide that does not undergo any change even by immersion in, or irradiation with a high-speed electron beam, and is resistant to oxidation and hydroxylation. Therefore, it can be used in high temperature / low temperature, which cannot be used conventionally, or in strong acid / strong alkali.
Further, due to these characteristics, it can be used as a stable storage method for substances that are easily deteriorated in the air and harmful substances.
【図１】本発明の第１の実施例のグラファイトで包まれ
たＬａＣ2 の超微粒子の構造を示す透過電子顕微鏡写真
（写真の実寸は約３５×４０ｎｍ）FIG. 1 is a transmission electron micrograph showing the structure of LaC 2 ultrafine particles wrapped with graphite according to the first embodiment of the present invention (actual size of the photograph is about 35 × 40 nm).
Claims (3)
とを特徴とする超微粒子の安定化方法。1. A method for stabilizing ultrafine particles, characterized in that the surface of the ultrafine particles is wrapped with graphite.
徴とする超微粒子。2. Ultrafine particles having a surface wrapped with graphite.
に、炭素を陰極に用いて、不活性ガス中で放電させるこ
とを特徴とするグラファイトで包まれた超微粒子の製造
方法。3. A method for producing ultrafine particles wrapped with graphite, which comprises discharging a mixture of carbon and a raw material of ultrafine particles as an anode and using carbon as a cathode in an inert gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06199509A (en) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | Method for stabilizing superfine particles, superfine particles wrapped with graphite and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50A JPH06199509A (en) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | Method for stabilizing superfine particles, superfine particles wrapped with graphite and production thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06199509A true JPH06199509A (en) | 1994-07-19 |
Family
ID=11931659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50A Pending JPH06199509A (en) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | Method for stabilizing superfine particles, superfine particles wrapped with graphite and production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06199509A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005533745A (en) * | 2002-07-22 | 2005-11-10 | ライプニッツ−インスティトゥート フュア フェストケルパー− ウント ヴェルクシュトフフォルシュング ドレスデン エー ファオ | Method for producing endohedral fullerene |
-
1993
- 1993-01-07 JP JP50A patent/JPH06199509A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005533745A (en) * | 2002-07-22 | 2005-11-10 | ライプニッツ−インスティトゥート フュア フェストケルパー− ウント ヴェルクシュトフフォルシュング ドレスデン エー ファオ | Method for producing endohedral fullerene |
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