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2016 年度 実施状況報告書

有機王水を用いた液相還元法による貴金属のナノ・マイクロ粒子の製造

研究課題

研究課題/領域番号 16K12630
研究機関千葉大学

研究代表者

松野 泰也  千葉大学, 大学院工学研究科, 教授 (50358032)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード大気圧走査電子顕微鏡 / ASEM / 有機王水 / 液相還元法 / 貴金属 / コンペイトウ状
研究実績の概要

本研究の目的は、有機王水を用いた溶解と水溶液等の添加による液相還元法により貴金属のナノ・マイクロ粒子を製造することを目的とする。
平成28年度は、有機王水を利用した溶解と液相還元法により、ナノ・マイクロ粒子の生成が既に確認できているAuに関して、1) 溶解したAuの還元条件の違いによる析出物の形状の違いの定量化とマッピング、2) 大気圧走査電子顕微鏡(ASEM)を利用したその場観察による粒子生成・成長のメカニズムの解析に取り組んだ。
1)に関しては、塩化銅を溶解した一定量のDMSO溶液にAuを溶解させ、それに様々な塩素イオン濃度の塩酸水溶液を添加することによりAuを還元させた。そして、生成した析出物をろ過、乾燥後、SEM-EDSにより形状観察した。そこでは、DMSO溶液中の金濃度と、添加する塩酸水溶液の塩素濃度の違いにより、粒子がコンペイトウ状になる領域と球状になる領域があることをマッピングすることができた。
2)に関しては、産業技術総合研究所バイオメディカル研究部門の協力を得て、各種条件において、還元塩酸水溶液の添加直後のAuの核生成から粒成長の様子をASEMによりその場(in-situ)観察することに世界で初めて成功した。Auマイクロ粒子は、液相還元開始してから60秒後には既に生成していることが観測され、概ね30分程度で粒子の生成と粒成長は終了していることが示された。液相中での粒径は概ね1 μm程度で、それ以上大きな粒子は観察されなかった。1)では、球状粒子が生成すると報告していた液相還元領域においても、in-situで観察によりコンペイトウ状に成長していることが分かった。液相にて生成したコンペイトウ状粒子が、その後、ろ過、洗浄、乾燥工程を経た際に球状粒子へと変化したものと考えられる。球状粒子の生成のメカニズムについては、今後の検討課題と認識された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成28年度は、1) 溶解したAuの還元条件の違いによる析出物の形状の違いの定量化とマッピング、2) 大気圧走査電子顕微鏡(ASEM)を利用したその場観察による粒子生成・成長のメカニズムの解析に取り組んだ。2)に関しては世界で初めての試みが成功し、既に論文として発表することができた。
当初は、生成した粒子の形状の違いによる機能性の違いの定量化に関しても行う予定であったが、粒子生成機構が予想とは異なり、球状粒子が生成すると報告していた領域においても、ASEMによるin-situ観察によりコンペイトウ状に成長していることが分かった。それゆえ、その機構の解明を先にしたうえで、機能性の違いの定量化を行うことにした。

今後の研究の推進方策

平成29年度においては、他の貴金属(Ag, Pd)のナノ・マイクロ粒子の製造に取り組み、その機能性の違いを検討する。
有機王水は、塩素や臭素等ハロゲンイオンを含有しているにも関わらず、Agを高速で溶解できる特長を有している。従って、有機王水にてAgを溶解させた後、液相還元法にて析出させ、ナノ・マイクロ粒子の製造が可能と考えられる。但し、塩酸などのハロゲン含有の水溶液を添加したのでは、電位―pH図から全てのpH領域においてハロゲン化銀として析出することが示唆されるので、エタノールやアスコルビン酸などの還元剤を用いて析出させることを試みる。
さらに、Auも含めて生成した粒子の形状の違いによる機能性の違いの定量化に取り組む予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成28年度に成果発表等のための海外旅費を計上していたが、発表を平成29年度にするために予算を残した。また、ロータリーエバポレータなどの備品の購入を計画していたが、研究協力者から拝借できたため購入しなかった。

次年度使用額の使用計画

平成29年度には、成果発表等のために海外出張を行う予定である。また、各種貴金属試料の購入費や、粒子物性測定のための分析費が多くかかることが予想されている。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] 大気圧走査電子顕微鏡ASEMによる液相での金のマイクロ粒子生成のin-situ観察2017

    • 著者名/発表者名
      松野泰也、小此木江里、吉村彰大、佐藤真理、佐藤主税
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 81 ページ: 191-195

    • DOI

      https://www.jim.or.jp/journal/j/81/04/192-195.html

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A novel process for the production of gold micrometer-sized particles from secondary sources2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yoshimura and Yasunari Matsuno
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 57 ページ: 357-361

    • 査読あり
  • [学会発表] 有機王水を用いた金マイクロ粒子製造プロセス2017

    • 著者名/発表者名
      松野泰也、小此木江里、吉村彰大、佐藤真理、佐藤主税
    • 学会等名
      第4回貴金属シンポジウム 貴金属の製錬・リサイクル技術の最前線
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2017-01-06 – 2017-01-06

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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