[发明专利]贵金属-氧化物接合纳米粒子及其高纯度制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及可以期待在催化剂等中应用的,1个贵金属纳米粒子与1个氧化物纳米粒子接合成的接合纳米粒子(下面有时也称“接合纳米粒子”为“复合纳米粒子”)及其高纯度的生成法。

背景技术

多种不同性质的物质,通过以原子水平进行接合,可以得到各种单独的物质无法得到的特性。例如,p型与n型半导体的接合,可产生整流性能、光起电力效果、场致发光等性质,在二极管、三极管等元件中已广泛应用。还有,通过磁性薄膜的接合构造呈现的隧道磁阻效果、巨大磁阻效果等异型接合,作为物性控制方法之一,占有非常重要的位置。

另一方面,近年来,通过把物质的3维大小控制在纳米级别,特异物性的应用展开是非常惊人的,在这里指出异型接合的重要性。已知金是最惰性的金属,纳米大小的金粒子负载在氧化钛或氧化铈等氧化物上,对一氧化碳的氧化或水性气体的转移反应、丙烯等的选择氧化等工业上重要的催化反应是有效的。从近年的研究可知,作为其机理,指出了金纳米粒子与氧化物的异型接合状态,对催化剂活性是不可缺少的。金纳米粒子催化剂的生成法,一般采用共沉淀法或析出沉淀法等。采用这些方法,在预先准备的亚微米大小的氧化物粉末结晶上,使金析出,通过高温烧成,在金纳米粒子与氧化物粉末结晶表面之间形成牢固的接合。

例如,非专利文献(1)～(5)、专利文献(1)～(4)记载了对金-氧化物复合纳米粒子,采用液相合成的方法,专利文献(5)记载了贵金属与硫化物的复合纳米粒子。

具体的是,专利文献(3)中记载了作为可在生物医学、纳米装置等上应用的哑铃状或花卉形状的纳米粒子的制造方法,根据含疏水性外侧涂层的纳米粒子与前体的混合物,第1部分包含PbS,CdSe,CdS,ZnS,Au,Ag,Pd,Pt的任何一种,第2部分包含Au,Ag,Pd,Pt,Fe,Co,Ni等的纳米粒子的制造方法要点,但关于贵金属与氧化物的接合纳米粒子,仅记载了Au-Fe₂O₃,Ag-Fe₃O₄的实施例。

专利文献(4)记载了燃料电池的氧电极中使用的复合催化剂,1个贵金属纳米粒子(平均粒子大小不足10nm)外延式结合在1个铁氧体粒子(平均粒子大小为5～50nm)上构成的哑铃形状复合纳米粒子、或2个以上的贵金属纳米粒子外延式结合在1个铁氧体粒子上构成的花卉形状复合纳米粒子,采用添加了金属氧化物母体及贵金属纳米粒子的有机溶剂与表面活性剂的混合溶液,通过加热、回流,使复合纳米粒子沉淀等方法进行制造,铁氧体粒子至少含有化学式A²⁺B³⁺₂O₄(式中,A²⁺为选自Mn²⁺,Fe²⁺,Co²⁺,Ni²⁺,Cu²⁺,Mg²⁺,Zn²⁺及Cd²⁺构成的组中的离子,B³⁺为选自Fe³⁺,Cr³⁺及Mn³⁺构成的组中的离子)的铁氧体,上述贵金属纳米粒子至少含有选自Pt,Pd及Ag构成的组中的至少1个元素。但是,作为实施例,仅记载了Pt-Fe₃O₄。

专利文献(5)记载了在硫醇化合物存在下,2种金属盐在高温下通过多元醇还原,制造的各向异性相分离的橡实形状的二元金属纳米粒子,一种金属为Fe,Co,Ni或Cu,另一种金属为Pd,Pt,Au或Ag,可以期待在磁性化学领域及催化剂化学领域等的使用。但是,作为实施例,只记载了Co的硫化物与Pd的硫化物构成的二元纳米粒子,对含纯贵金属部分的纳米粒子及含贱金属氧化物的纳米粒子及其制造方法,完全未记载。

非专利文献(1)～(5)中记载了通过液相合成的哑铃状的Au-Fe₃O₄,Au-ZnO,Au-MnO的纳米粒子,而对采用Fe,Zn,Mn以外的非金属元素的内容完全未作记载。