[发明专利]核/壳型纳米粒子的制造方法、使用该方法的烧结体的制造方法及通过该方法制造的热电转换材料

说明书

技术领域

本发明涉及核/壳型纳米粒子的制造方法、使用该方法的烧结体的制造方法及通过该方法制造的热电转换材料。

背景技术

以往，为了制造热电转换材料(Bi₂Te₃合金等)，在各构成元素的化合物(BiCl₃、TeCl₄等)的溶液中添加还原剂(BaBH₄等)，作为各构成元素复合而成的纳米粒子(粒径：数十纳米左右或其以下)析出，通过水热合成将该复合纳米粒子合金化，将该合金粉末烧结，形成热电转换材料(Bi₂Te₃合金等)。

但是，该方法中，在下述的1)、2)和3)点上存在问题。

1)源自还原剂(BaBH₄等)的杂质(Na，B等)残留，最终制品的热电转换特性恶化。为了去除杂质，在水热合成前需要清洗复合纳米粒子，但是难以完全去除，清洗后的杂质水平不固定，因此，结果热电转换特性的变动是不可避免的。

2)在烧结工序中，构成元素(Bi，Te等)中容易蒸发的元素(Te等)因蒸发而失去，因此，不能实现目标的合金组成(Bi₂Te₃等)，无法得到原来的热电转换特性。作为其对策，可考虑对于容易蒸发的元素，估计蒸发损失部分，预先多添加。但是，例如，因为Te为高价，所以在成本方面应避免成品率降低，因为本来由蒸发造成的损失的程度不固定，所以结果难以稳定地得到目标组成。

3)另外，为了将复合粒子合金化而需要的水热处理具有导致能量增大和制造工序复杂化这样的缺点。

另一方面，已知通过溶液等离子体法制作纳米粒子。专利文献1中公开了在金属盐的水溶液中使等离子体产生，生成粒径为500nm以下的金属纳米粒子的方法。生成的纳米粒子是金、银、铑、铂。另外，专利文献2中公开了将使用溶液等离子体法生成的微粒与多电弧等离子体射流一起向对象物(不是纳米粒子)喷出进行涂敷的方法。

另外，专利文献3中公开了由具有多个核部和被覆这些核部的壳部的核/壳结构体构成的热电转换材料。实施例中是核/壳型热电转换材料，由CoSb₃热电转换材料的壳部覆盖ZnO氧化物的纳米粒子(3nm)的核，核作为声子散射粒子发挥功能，提高热电转换特性。对于溶液等离子体法没有提及。

上述文献都不能消除上述问题点1)～3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008-013810号公报

专利文献2：特开2002-045684号公报

专利文献3：特开2005-294478号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于，提供一种通过使用溶液等离子体法，消除上述现有技术的问题点1)、2)和3)，制造核/壳型纳米粒子的方法、使用该方法的烧结体的制造方法及通过该方法制造的热电转换材料。

用于解决课题的手段

本发明人专心研究的结果，想到了本发明。本发明的要点如下。

(1)一种使用溶液等离子体法的核/壳型纳米粒子的制造方法，其特征在于，包括通过在溶液中产生等离子体而将溶解于该溶液的两种金属盐分别还原，使第一金属和第二金属析出的工序，该工序包括下述阶段：

第一阶段，通过施加第一电功率产生所述等离子体，使所述第一金属选择性地析出，形成作为核的纳米粒子；和

第二阶段，通过施加比所述第一电功率大的第二电功率产生所述等离子体，使氧化还原电位比所述第一金属小的所述第二金属在所述核表面析出，形成被覆包含所述第一金属的所述核的、包含所述第二金属的壳。

(2)根据(1)所述的核/壳型纳米粒子的制造方法，其特征在于，在由于所述第一电功率的施加，所述溶液的透射率(％)相对于时间直线性降低的期间中，使所述施加的电功率增大至所述第二电功率。

(3)根据(1)或(2)所述的核/壳型纳米粒子的制造方法，其特征在于，在所述溶液的透射率(％)处于[初期透射率-3％]以下且[初期透射率-5％]以上的范围时，使所述施加的电功率从所述第一电功率增大至所述第二电功率。

(4)根据(1)～(3)中任一项所述的核/壳型纳米粒子的制造方法，其特征在于，所述第一和第二金属分别为Te和Bi，以包含Bi的壳被覆包含Te的核。

(5)根据(1)～(3)中任一项所述的核/壳型纳米粒子的制造方法，其特征在于，所述第一金属为Au，所述第二金属为Cu或Co。