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JP2013040358A - Method for manufacturing metal porous body - Google Patents

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JP2013040358A
JP2013040358A JP2011176167A JP2011176167A JP2013040358A JP 2013040358 A JP2013040358 A JP 2013040358A JP 2011176167 A JP2011176167 A JP 2011176167A JP 2011176167 A JP2011176167 A JP 2011176167A JP 2013040358 A JP2013040358 A JP 2013040358A
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JP
Japan
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metal
metal particles
particles
porous body
melting point
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Withdrawn
Application number
JP2011176167A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Yamada
勝弘 山田
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel and Sumikin Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

【課題】有機溶媒などを用いることなく簡易な方法で、所望の微細孔、特にナノメータオーダの微細孔を有する金属多孔質体を提供する。
【解決手段】平均粒子径が5nm以上量子効果による融点降下の開始点における粒径以下である第1の金属粒子を準備する。次いで、前記第1の金属粒子を、前記第1の金属粒子の第1の融点よりも低い第2の融点の第2の金属で被覆し、前記第1の金属粒子の表面に前記第2の金属からなる被膜を形成する。次いで、前記被膜を含む前記第1の金属粒子を加熱して前記被膜を溶解させ、得られた溶解物を介して前記第1の金属粒子を結合し、金属多孔質体を製造する。
【選択図】なし
Provided is a metal porous body having desired micropores, particularly nanometer-order micropores, by a simple method without using an organic solvent or the like.
First metal particles having an average particle size of 5 nm or more and not more than a particle size at a starting point of a melting point drop due to a quantum effect are prepared. Next, the first metal particles are coated with a second metal having a second melting point lower than the first melting point of the first metal particles, and the second metal is coated on the surface of the first metal particles. A film made of metal is formed. Next, the first metal particles including the coating are heated to dissolve the coating, and the first metal particles are bonded through the obtained dissolved material to produce a metal porous body.
[Selection figure] None

Description

本発明は、特にエネルギーデバイスへの応用が可能な金属多孔質体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a metal porous body that is particularly applicable to energy devices.

比表面積の大きな金属多孔質体は、触媒やガス吸蔵材、ガスセンサ、キャパシタ、選択透過膜等として使用されている。これらの用途においては、比表面積が高いほど各用途における機能性が向上する。   Metal porous bodies having a large specific surface area are used as catalysts, gas storage materials, gas sensors, capacitors, permselective membranes, and the like. In these applications, the higher the specific surface area, the better the functionality in each application.

従来、金属多孔質体を製造するに際しては、高温焼成時に金属粒子が相互に凝集しやすくなるので、多孔質化に制約が加わり、特にナノメータオーダの微細孔を有する金属多孔質体を製造するのは困難であった。   Conventionally, when producing a metal porous body, metal particles are likely to aggregate each other during high-temperature firing, which imposes restrictions on the porous structure, and in particular, produces a metal porous body having nanometer-order micropores. Was difficult.

このような状況に鑑みて、特許文献1には、ポリビニルアルコールのフィルムにニッケル化合物を分散吸着させた後、還元性又は非酸化性雰囲気中で加熱することによりポリビニルアルコールフィルムを消失させると共にニッケル化合物を金属Niに還元することにより、ニッケル多孔質体を製造する技術が開示されている。また、特許文献2には、金属ベース化合物及びポリマーを含む粒子を溶媒中に分散させた後、得られた分散液を基材上に塗布した後、溶媒を除去して多孔性の金属含有材料を提供することが開示されている。   In view of such a situation, Patent Document 1 discloses that after a nickel compound is dispersed and adsorbed on a polyvinyl alcohol film, the polyvinyl alcohol film disappears by heating in a reducing or non-oxidizing atmosphere. A technique for producing a nickel porous body by reducing the metal to Ni is disclosed. Patent Document 2 discloses a porous metal-containing material in which particles containing a metal base compound and a polymer are dispersed in a solvent, and then the obtained dispersion is applied onto a substrate, and then the solvent is removed. Is disclosed.

特許文献3には、予め所定の大きさの多孔質基体を準備し、この多孔質基体に対してナノ粒子を含むスラリー及びエアロゾルを供給し、多孔質基体に対して多孔質焼結ナノ粒子の層を形成する方法が開示されている。また、特許文献4には、カップリング剤又は該カップリング剤の反応物を含む下地層を備える基材の、当該下地層上に、結合剤を含まない金属ナノ粒子コロイド溶液からなる塗膜を形成し、この塗膜を焼結することによって多孔質膜を形成することが開示されている。   In Patent Document 3, a porous substrate having a predetermined size is prepared in advance, slurry and aerosol containing nanoparticles are supplied to the porous substrate, and porous sintered nanoparticles are supplied to the porous substrate. A method of forming a layer is disclosed. Patent Document 4 discloses a coating film made of a metal nanoparticle colloid solution containing no coupling agent on a base material including a base layer containing a coupling agent or a reaction product of the coupling agent. It is disclosed that a porous film is formed by forming and sintering the coating film.

特許文献5には、多孔質基体上に、焼結可能粒子の懸濁物を塗布した後、この焼結可能粒子を焼結することによって、多孔質基体上に多孔質膜を形成することが開示されている。また、特許文献6には、異なる粒径のものを含む金属粉体(大粒径金属粉体及び小粒径金属粉体)を焼結し、金属粉体の間に空気室を形成することにより多孔質材料を形成することが開示されている。   In Patent Document 5, a porous film is formed on a porous substrate by applying a suspension of sinterable particles on a porous substrate and then sintering the sinterable particles. It is disclosed. In Patent Document 6, metal powders (large particle size metal powder and small particle size metal powder) having different particle diameters are sintered and an air chamber is formed between the metal powders. To form a porous material.

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、多孔質体を製造するに際し、母材となる金属粒子のサイズの制御に何ら注意が払われておらず、加熱による有機フィルム消失の過程で金属粒子の溶融も生じる可能性があるので、母材の焼結制御が困難になることや、金属粒子によって形成される微細孔のサイズにも制限があった。また、特許文献2に記載の方法においても、金属含有ポリマー粒子の熱処理により、ポリマーの分解及び除去を行い、母材となる金属粒子を焼結するので、細孔サイズを制御するためには、分散液の濃度や温度制御などを厳密に行う必要があり、製造方法が煩雑になるという問題があった。   However, in the method described in Patent Document 1, no attention is paid to the control of the size of the metal particles used as the base material when the porous body is manufactured, and the metal particles are removed in the process of disappearing the organic film by heating. Since melting may also occur, it becomes difficult to control the sintering of the base material, and the size of the micropores formed by the metal particles is limited. Also, in the method described in Patent Document 2, since the polymer is decomposed and removed by heat treatment of the metal-containing polymer particles, and the metal particles as the base material are sintered, in order to control the pore size, There is a problem that the manufacturing method is complicated because it is necessary to strictly control the concentration and temperature of the dispersion.

特許文献3に記載の方法では、多孔質基体に対してナノ粒子を含むスラリーを供給して表層のみに多孔質体を製造するものであるため、全体としてナノメータオーダの微細孔を有する金属多孔質体を製造することは困難である。また、特許文献4に記載の方法においても、下地層によって多孔質膜の固定化と細孔の形成を行っているので、3次元的な構造を有する多孔質体の製造には不向きである。特許文献5に記載の方法においては、粒子の懸濁物を用いる製造方法であるため、多孔質体を所定の厚みにするためには、被覆と焼結を数回繰り返す必要があり、形成する細孔サイズの制御は、分散液の濃度や温度制御などを厳密に行う必要があり、製造方法が煩雑になるという問題があった。   In the method described in Patent Document 3, a slurry containing nanoparticles is supplied to a porous substrate to produce a porous body only on the surface layer, so that a metal porous having fine pores on the order of nanometers as a whole. It is difficult to make a body. Also, the method described in Patent Document 4 is not suitable for the production of a porous body having a three-dimensional structure because the porous film is fixed and the pores are formed by the underlayer. The method described in Patent Document 5 is a manufacturing method using a suspension of particles. Therefore, in order to make the porous body have a predetermined thickness, it is necessary to repeat coating and sintering several times to form the porous body. The control of the pore size requires a precise control of the concentration of the dispersion and the temperature, and there is a problem that the manufacturing method becomes complicated.

さらに、特許文献6に記載の方法では、目的とする多孔質体を得るための原料となる金属粉体が、数10nm〜1μm程度の粒子径のものになると、焼結過程での金属粒子の溶融が生じやすいため、その制御が困難であり、所望する微細孔を有する金属多孔質体を製造することは困難であった。   Furthermore, in the method described in Patent Document 6, when the metal powder as a raw material for obtaining the target porous body has a particle diameter of about several tens of nm to 1 μm, the metal particles in the sintering process Since melting is likely to occur, it is difficult to control, and it has been difficult to produce a metal porous body having desired micropores.

また、数十ナノメートルオーダの粒子サイズの金属粒子を製造する方法として、液相反応を利用した技術が報告されている(例えば、特許文献7〜9参照)。特許文献7では、ポリオール溶液に、還元剤、分散剤、およびニッケル塩を添加して混合溶液を製造する工程と、混合溶液を撹拌および加熱する工程と、混合溶液を反応させてニッケルナノ粒子を生成する工程と、を含むニッケルナノ粒子の製造方法が開示されている。特許文献8では、ニッケル前駆物質、有機アミンおよび還元剤を混合した後、加熱することでニッケルナノ粒子を得る技術が開示されている。特許文献9では、金属塩の還元をマイクロ波照射によって行っている。これらの従来技術は、金属多孔質体の製造方法については何ら教えるものではない。   In addition, as a method for producing metal particles having a particle size on the order of several tens of nanometers, techniques using a liquid phase reaction have been reported (for example, see Patent Documents 7 to 9). In Patent Document 7, a step of adding a reducing agent, a dispersant, and a nickel salt to a polyol solution to produce a mixed solution, a step of stirring and heating the mixed solution, and reacting the mixed solution to produce nickel nanoparticles. And a step of producing a nickel nanoparticle production method. Patent Document 8 discloses a technique for obtaining nickel nanoparticles by mixing a nickel precursor, an organic amine, and a reducing agent and then heating the mixture. In Patent Document 9, the metal salt is reduced by microwave irradiation. These prior arts do not teach any method for producing a metal porous body.

特開2003−239028号公報JP 2003-239028 A 特表2008−532913号公報Special table 2008-532913 gazette 特表2006−509918号公報JP-T-2006-509918 特開2010−37464号公報JP 2010-37464 A 特表2010−505043号公報Special table 2010-505043 gazette 特開2010−53414号公報JP 2010-53414 A 特開2009−024254号公報JP 2009-024254 A 特開2010−037647号公報JP 2010-037647 A 特開2000−256707号公報JP 2000-256707 A

本発明は、有機溶媒などを用いることなく簡易な方法で、所望の微細孔、特にナノメータオーダの微細孔を有する金属多孔質体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a porous metal body having desired micropores, particularly nanometer-order micropores, by a simple method without using an organic solvent or the like.

上記目的を達成すべく、本発明は、第1の金属材料を含有する金属粒子であって、該金属粒子の平均粒子径が10nm〜500nmの範囲内にある第1の金属粒子を準備する第1の工程と、
前記第1の金属粒子を、前記第1の金属材料の融点よりも低い融点の第2の金属材料で被覆する第2の工程と、
前記第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子を加熱して前記第2の金属材料を溶融させ、得られた溶融物によって前記第1の金属粒子を結合し、金属多孔質体を得る第3の工程と、
を具えることを特徴とする、金属多孔質体の製造方法に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first metal particle comprising a first metal material, wherein the first metal particle has an average particle diameter in the range of 10 nm to 500 nm. 1 process,
A second step of coating the first metal particles with a second metal material having a melting point lower than the melting point of the first metal material;
The first metal particles coated with the second metal material are heated to melt the second metal material, and the first metal particles are bonded by the obtained melt, and the metal porous body A third step of obtaining
It is related with the manufacturing method of a metal porous body characterized by comprising.

本発明においては、前記第3の工程を、前記第1の金属粒子及び前記第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子を混合して混合物を得た後に行うことができる。この場合、前記第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子の、前記混合物に対する割合が、10質量%以上〜100質量%未満の範囲内とすることができる。   In the present invention, the third step can be performed after obtaining the mixture by mixing the first metal particles and the first metal particles coated with the second metal material. In this case, the ratio of the first metal particles coated with the second metal material to the mixture can be in the range of 10% by mass to less than 100% by mass.

さらに、本発明において、前記被覆は、電解メッキ又は無電解メッキで行うことができる。   Furthermore, in the present invention, the coating can be performed by electrolytic plating or electroless plating.

また、本発明において、前記第1の金属材料の融点と前記第2の金属材料の融点との差が、300℃以上であることが好ましい。   In the present invention, the difference between the melting point of the first metal material and the melting point of the second metal material is preferably 300 ° C. or higher.

さらに、前記第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子における前記第2の金属材料の、前記第1の金属粒子に対する割合が、5質量%〜50質量%の範囲であることが好ましい。   Furthermore, the ratio of the second metal material to the first metal particles in the first metal particles coated with the second metal material is in the range of 5% by mass to 50% by mass. preferable.

また、本発明において、前記第1の金属粒子は、ニッケル、コバルト及び銅からなる群より選ばれる少なくとも一つとし、前記第2の金属粒子は、ビスマス、錫、亜鉛、インジウム、ガリウム及びアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも一つとすることができる。   In the present invention, the first metal particles may be at least one selected from the group consisting of nickel, cobalt, and copper, and the second metal particles may be bismuth, tin, zinc, indium, gallium, and antimony. And at least one selected from the group consisting of

本発明によれば、第1の金属粒子の原形を留めたまま、第1の金属粒子同士を繋ぐことが可能となる。例えば、金属多孔質体の母材となる金属粒子が、その表層部のみならず、金属粒子の内部まで溶融が進行しやすい場合であっても、第2の金属材料によって、特段の加熱制御を行うことなく、簡便に所望の金属多孔質体を提供することができる。また、高融点の金属粒子を用いて金属多孔質体の母材を形成する場合であっても、第2の金属材料を介在させることにより、比較的低温での金属多孔質体の形成が可能となる。このように、本発明に係る金属多孔質体の製造方法は、簡易な方法で、所望の微細孔、特にナノメータオーダの微細孔を有する金属多孔質体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to connect the first metal particles while keeping the original shape of the first metal particles. For example, even if the metal particles that are the base material of the metal porous body are likely to melt not only to the surface layer portion but also to the inside of the metal particles, special heating control is performed by the second metal material. Without performing, a desired metal porous body can be provided simply. In addition, even when the base material of the porous metal body is formed using high melting point metal particles, the porous metal body can be formed at a relatively low temperature by interposing the second metal material. It becomes. Thus, the method for producing a metal porous body according to the present invention can provide a metal porous body having desired micropores, particularly nanometer-order micropores, by a simple method.

以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, details of the present invention and other features and advantages will be described based on embodiments.

[第1の金属粒子を準備する第1の工程]
本実施形態においては、最初に、第1の金属材料を含有する金属粒子であって、該金属粒子の平均粒子径が10nm〜500nmの範囲内にある第1の金属粒子を準備する。
[First Step of Preparing First Metal Particles]
In the present embodiment, first, metal particles containing a first metal material, and first metal particles having an average particle diameter in the range of 10 nm to 500 nm are prepared.

(第1の金属粒子)
第1の金属粒子は、目的とする金属多孔質体の母材を構成するものであって、金属多孔質体の形成後も、その原形が判別できる状態となっていることが望ましい。第1の金属粒子の平均粒子径の下限値を10nmとすることによって、第1の金属粒子の、金属多孔質体内部での溶融の進行を抑制することができ、母材を構成する第1の金属粒子の原形が完全に消失することを防ぐことができる。
(First metal particles)
The first metal particles constitute the base material of the target metal porous body, and it is desirable that the original metal particles can be distinguished even after the metal porous body is formed. By setting the lower limit of the average particle diameter of the first metal particles to 10 nm, the progress of melting of the first metal particles inside the metal porous body can be suppressed, and the first material constituting the base material It is possible to prevent the original shape of the metal particles from completely disappearing.

本発明に係る金属多孔質体において、ナノメートルオーダの微細孔を有する金属多孔質体の形成を容易にするためには、その上限値が500nmであることが必要であり、さらには400nmであることが好ましく、特には200nmであることが好ましい。上限値が500nmを超えると、ナノメータオーダの微細孔を有する金属多孔質体を形成することが困難となる。ここで、平均粒子径は、SEM(走査電子顕微鏡)により粉末の写真を撮影して、そのなかから無作為に200個を抽出したものの面積平均粒子径である。また、金属粒子の粒子径は、一次粒子径(凝集せずに完全に独立した1個の金属粒子の粒子径)のみならず、凝集粒子の粒子径(複数の金属粒子が凝集して1個の金属粒子と見做したときの粒子径)を意味する。   In the metal porous body according to the present invention, in order to facilitate the formation of a metal porous body having fine pores on the order of nanometers, the upper limit value needs to be 500 nm, and further 400 nm. It is particularly preferable that the thickness is 200 nm. When the upper limit exceeds 500 nm, it becomes difficult to form a porous metal body having nanometer-order micropores. Here, the average particle diameter is an area average particle diameter of a powder photograph taken by SEM (scanning electron microscope) and randomly extracted 200 particles. The particle size of the metal particles is not only the primary particle size (the particle size of one metal particle that is completely independent without agglomeration), but also the particle size of the agglomerated particles (a plurality of metal particles are aggregated to be one particle). Mean particle diameter).

上記第1の金属材料は、1気圧(101,325Pa)での融点が1000℃以上の金属元素を主成分として含有していることが好ましく、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは95質量%以上含有することがよい。このような金属元素として、例えばニッケル(融点;1455℃)、コバルト(融点;1495℃)、鉄(融点;1535℃)、銅(融点;1083℃)、金(融点;1063℃)、白金(融点;1770℃)、パラジウム(融点;1550℃)、ロジウム(融点;1966℃)、イリジウム(融点;2454℃)、ルテニウム(融点;2500℃)、タングステン(融点;3390℃)、モリブデン(融点;2619℃)、バナジウム(融点;1730℃)、ニオブ(融点;2437℃)等が挙げられ、これらを単独又は2種以上を含有していてもよい。これらの中でも、入手が容易であって安価なニッケル、コバルト及び銅が好ましい。   The first metal material preferably contains a metal element having a melting point of 1000 ° C. or higher at 1 atm (101,325 Pa) as a main component, more preferably 70% by mass or more, and still more preferably 95% by mass. % Or more is preferable. Examples of such metal elements include nickel (melting point: 1455 ° C.), cobalt (melting point: 1495 ° C.), iron (melting point: 1535 ° C.), copper (melting point: 1083 ° C.), gold (melting point: 1063 ° C.), platinum ( Melting point: 1770 ° C., palladium (melting point: 1550 ° C.), rhodium (melting point: 1966 ° C.), iridium (melting point: 2454 ° C.), ruthenium (melting point: 2500 ° C.), tungsten (melting point: 3390 ° C.), molybdenum (melting point; 2619 ° C.), vanadium (melting point: 1730 ° C.), niobium (melting point: 2437 ° C.) and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Among these, nickel, cobalt, and copper, which are easily available and inexpensive, are preferable.

その他の金属元素として、例えば亜鉛、錫、銀等を含有してもよく、また水素元素、炭素元素、酸素元素、窒素元素、硫黄元素等の金属元素以外の元素を含有してもよいし、これらの合金であってもよい。さらに、第1の金属粒子は、単一の金属粒子で構成されていてもよく、2種以上の金属粒子の混合物であってもよい。   Other metal elements may contain, for example, zinc, tin, silver, etc., and may contain elements other than metal elements such as hydrogen element, carbon element, oxygen element, nitrogen element, sulfur element, These alloys may be used. Furthermore, the first metal particles may be composed of a single metal particle or a mixture of two or more metal particles.

なお、本発明が定義する融点は、金属材料(バルク材)の固有値(例えば、文献値)から確認することができる。ここに、上記に例示した金属元素の1気圧での融点の数値は、化学便覧 基礎編II(改訂3版 丸善出版)より引用した。   In addition, melting | fusing point which this invention defines can be confirmed from the intrinsic value (for example, literature value) of a metal material (bulk material). Here, the numerical values of the melting points at 1 atm of the metal elements exemplified above are quoted from Basic Handbook of Chemistry II (Revised 3rd edition, Maruzen Publishing).

第1の金属粒子は、2種類以上の化学種によって構成されるコア−シェル構造(Core−shell)や、2種類以上の化学種同士が互いに結合して複合化した構造であってもよく、例えば2種の化学種によって構成されるコア−シェル構造では、上記の第1の金属材料が任意の化学種の周囲を取り囲んだシェルを形成していることが好ましい態様である。   The first metal particles may have a core-shell structure composed of two or more kinds of chemical species (Core-shell), or a structure in which two or more kinds of chemical species are combined with each other and combined. For example, in a core-shell structure constituted by two kinds of chemical species, it is a preferable aspect that the first metal material forms a shell surrounding an arbitrary chemical species.

また、第1の金属粒子は、多孔質に起因した特性と相伴って、金属多孔質体の特性に影響を与える。従って、特に、最終的に得る金属多孔質体を触媒やガス吸蔵材、ガスセンサ、キャパシタ等の用途に用いる場合、第1の金属材料は、ニッケル、コバルト等とすることが好ましい。   Further, the first metal particles affect the characteristics of the metal porous body in combination with the characteristics due to the porosity. Therefore, in particular, when the finally obtained metal porous body is used for applications such as a catalyst, a gas storage material, a gas sensor, and a capacitor, the first metal material is preferably nickel, cobalt, or the like.

<第1の金属粒子の製造方法>
上記第1の金属粒子は、気相法や液相法などの方法により製造することもでき、その方法については特に限定されない。気相法では、例えば、気化部、反応部、冷却部を有する反応装置を用いるとともに、原料として金属塩化物を用い、この金属塩化物を気化部で加熱気化した後にキャリアガスで反応部に移送し、ここで水素と接触させることによって粒子状に金属を析出させ、その後、得られた金属粒子を冷却部で冷却するようにして得ることができる。例えば、ニッケルの金属粒子を製造する場合は、反応温度を950℃〜1100℃程度に制御する。
<The manufacturing method of the 1st metal particle>
The first metal particles can be produced by a method such as a gas phase method or a liquid phase method, and the method is not particularly limited. In the vapor phase method, for example, a reaction apparatus having a vaporization section, a reaction section, and a cooling section is used, and a metal chloride is used as a raw material. Here, the metal can be deposited in the form of particles by contacting with hydrogen, and then the obtained metal particles can be cooled in the cooling section. For example, when producing nickel metal particles, the reaction temperature is controlled to about 950 ° C to 1100 ° C.

この方法における粒径制御は、例えばキャリアガスの流速を制御することによって実施できる。一般に、キャリアガスの流速を上昇させれば、得られる金属粒子の粒径は小さくなる傾向がある。   The particle size control in this method can be carried out, for example, by controlling the flow rate of the carrier gas. Generally, if the flow rate of the carrier gas is increased, the particle size of the obtained metal particles tends to be small.

また、気相法は液相法に比べて製造コストが高価になりがちであるので、液相法を適用することは有利である。液相法のなかでも、金属多孔質体の空隙率を向上させるために、好ましくは第1の金属粒子の粒子径分布が狭いもの、より好ましくは第1の金属粒子の粒子径分布が狭いもの及び第2の金属粒子の粒子径分布が狭いものを選択することがよい。このような粒子径分布が狭い金属粒子を短時間で容易に製造する方法として、下記の工程A〜C;
A)第1の金属材料の前駆体である金属塩を有機溶媒に溶解して、金属錯体を生成させた錯化反応液を得る工程、
B)前記錯化反応液を、マイクロ波照射によって加熱して、前記第1の金属粒子のスラリーを得る工程、
C)前記第1の金属粒子のスラリーから前記第1の金属粒子を単離する工程、
を具えることが好ましい。
Further, since the vapor phase method tends to be expensive to produce compared with the liquid phase method, it is advantageous to apply the liquid phase method. Among the liquid phase methods, in order to improve the porosity of the metal porous body, the first metal particles preferably have a narrow particle size distribution, more preferably the first metal particles have a narrow particle size distribution. It is preferable to select the second metal particles having a narrow particle size distribution. As a method for easily producing such metal particles having a narrow particle size distribution in a short time, the following steps A to C;
A) A step of obtaining a complexing reaction solution in which a metal salt, which is a precursor of the first metal material, is dissolved in an organic solvent to form a metal complex,
B) Heating the complexing reaction liquid by microwave irradiation to obtain a slurry of the first metal particles,
C) isolating the first metal particles from the slurry of the first metal particles;
It is preferable to comprise.

工程A)錯化反応液生成工程:
(金属塩)
金属塩の種類は特に限定されず、得られる金属粒子の金属材料の種類に応じて選定することができる。金属塩として、例えば水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、カルボン酸塩、β−ジケトナト塩等が挙げられる。この中でも、還元過程での解離温度(分解温度)が比較的低いカルボン酸塩を用いることが好ましい。
Step A) Complexation reaction solution generation step:
(Metal salt)
The kind of metal salt is not particularly limited, and can be selected according to the kind of metal material of the obtained metal particles. Examples of the metal salt include hydroxide, halide, nitrate, sulfate, carbonate, carboxylate, β-diketonate salt and the like. Among these, it is preferable to use a carboxylate having a relatively low dissociation temperature (decomposition temperature) in the reduction process.

(有機溶媒)
有機溶媒は、金属塩を溶解できるものであれば、特に限定されず、例えばエチレングリコール、アルコール類、有機アミン類、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン等が挙げられるが、金属塩に対して還元作用があるエチレングリコール、アルコール類、有機アミン類等の有機溶媒が好ましい。このなかでも特に、1級の有機アミン(以下、「1級アミン」と略称する。)は、金属塩との混合物を溶解することにより、金属イオンとの錯体を形成することができ、金属錯体(又は金属イオン)に対する還元能を効果的に発揮すしやすく、加熱による還元温度が高温の金属塩に対して有利に使用できる。1級アミンは、金属イオンとの錯体を形成できるものであれば、特に限定するものではなく、常温で固体又は液体のものが使用できる。ここで、常温とは、20℃±15℃をいう。
(Organic solvent)
The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the metal salt, and examples thereof include ethylene glycol, alcohols, organic amines, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetone, and the like. On the other hand, organic solvents such as ethylene glycol, alcohols and organic amines having a reducing action are preferred. Among these, primary organic amines (hereinafter abbreviated as “primary amines”) can form a complex with a metal ion by dissolving a mixture with a metal salt. It is easy to effectively exhibit the reducing ability for (or metal ions), and can be advantageously used for metal salts having a high reduction temperature by heating. The primary amine is not particularly limited as long as it can form a complex with a metal ion, and can be a solid or liquid at room temperature. Here, room temperature means 20 ° C. ± 15 ° C.

常温で液体の1級アミンは、金属錯体を形成する際の有機溶媒としても機能する。なお、常温で固体の1級の有機アミンであっても、加熱によって液体であるか、又は有機溶媒を用いて溶解するものであれば、特に問題はない。   The primary amine that is liquid at room temperature also functions as an organic solvent for forming a metal complex. Even if it is a primary organic amine that is solid at room temperature, there is no particular problem as long as it is liquid by heating or can be dissolved using an organic solvent.

1級アミンは、芳香族1級アミンであってもよいが、反応液における金属錯体形成の容易性の観点からは脂肪族1級アミンが好適である。脂肪族1級アミンは、例えばその炭素鎖の長さを調整することによって生成する金属粒子の粒径を制御することができる。金属粒子の粒径を制御する観点から、脂肪族1級アミンは、その炭素数が6〜20程度のものから選択して用いることが好適である。炭素数が多いほど得られる金属粒子の粒径が小さくなる。このようなアミンとして、例えばオクチルアミン、トリオクチルアミン、ジオクチルアミン、ヘキサデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ミリスチルアミン、ラウリルアミン等を挙げることができる。   The primary amine may be an aromatic primary amine, but an aliphatic primary amine is preferred from the viewpoint of ease of forming a metal complex in the reaction solution. Aliphatic primary amine can control the particle size of the metal particles produced | generated by adjusting the length of the carbon chain, for example. From the viewpoint of controlling the particle size of the metal particles, the aliphatic primary amine is preferably selected from those having about 6 to 20 carbon atoms. The larger the carbon number, the smaller the particle size of the metal particles obtained. Examples of such amines include octylamine, trioctylamine, dioctylamine, hexadecylamine, dodecylamine, tetradecylamine, stearylamine, oleylamine, myristylamine, and laurylamine.

1級アミンは、還元反応後の生成したナノ粒子の固体成分と溶剤または未反応の1級アミン等を分離する洗浄工程における処理操作の容易性の観点からは室温で液体のものが好ましい。さらに、1級アミンは、金属錯体を還元して金属粒子を得るときの反応制御の容易性の観点からは還元温度より沸点が高いものが好ましい。1級アミンの量は、金属塩1molに対して2mol以上用いることが好ましく、2.2mol以上用いることがより好ましい。1級アミンの量が2mol未満では、得られる金属粒子の粒子径の制御が困難となり、粒子径がばらつきやすくなる。また、1級アミンの量の上限は特にはないが、例えば生産性の観点からは20mol以下とすることが好ましい。   The primary amine is preferably liquid at room temperature from the viewpoint of ease of processing operation in the washing step of separating the solid component of the produced nanoparticles after the reduction reaction from the solvent or the unreacted primary amine. Further, the primary amine is preferably one having a boiling point higher than the reduction temperature from the viewpoint of easy control of the reaction when the metal complex is reduced to obtain metal particles. The amount of the primary amine is preferably 2 mol or more, more preferably 2.2 mol or more, relative to 1 mol of the metal salt. When the amount of primary amine is less than 2 mol, it is difficult to control the particle size of the resulting metal particles, and the particle size tends to vary. The upper limit of the amount of primary amine is not particularly limited, but is preferably 20 mol or less from the viewpoint of productivity, for example.

均一溶液での反応をより効率的に進行させるために、1級アミンとは別の有機溶媒を新たに添加してもよい。使用できる有機溶媒としては、1級アミンと金属イオンとの錯形成を阻害しないものであれば、特に限定するものではなく、例えば炭素数4〜30のエーテル系有機溶媒、炭素数7〜30の飽和又は不飽和の炭化水素系有機溶媒、炭素数8〜18のアルコール系有機溶媒等を使用することができる。また、マイクロ波照射による加熱条件下でも使用を可能とする観点から、使用する有機溶媒は、沸点が170℃以上のものを選択することが好ましく、より好ましくは200〜300℃の範囲内にあるものを選択することがよい。このような有機溶媒の具体例としては、例えばテトラエチレングリコール、n−オクチルエーテル等が挙げられる。   In order to proceed the reaction in a homogeneous solution more efficiently, an organic solvent other than the primary amine may be newly added. The organic solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not inhibit the complex formation between the primary amine and the metal ion. For example, the ether-based organic solvent having 4 to 30 carbon atoms and the carbon number having 7 to 30 carbon atoms. A saturated or unsaturated hydrocarbon organic solvent, an alcohol organic solvent having 8 to 18 carbon atoms, or the like can be used. Moreover, from the viewpoint of enabling use even under heating conditions by microwave irradiation, it is preferable to select an organic solvent having a boiling point of 170 ° C. or higher, more preferably in the range of 200 to 300 ° C. It is better to choose one. Specific examples of such an organic solvent include tetraethylene glycol and n-octyl ether.

錯形成反応は室温に於いても進行することができるが、十分且つ、より効率の良い錯形成反応を行うために、例えば50℃〜160℃の範囲内に加熱して反応を行う。この加熱は、後に続く金属錯体(又は金属イオン)のマイクロ波照射による加熱還元の過程と確実に分離し、前記の錯形成反応を完結させるという観点から、上記上限を適宜設定することができる。   Although the complex formation reaction can proceed even at room temperature, in order to perform a sufficient and more efficient complex formation reaction, for example, the reaction is performed by heating within a range of 50 ° C. to 160 ° C. This heating can be appropriately set from the viewpoint of reliably separating the subsequent metal complex (or metal ion) from the process of heat reduction by microwave irradiation and completing the complex formation reaction.

工程B)金属粒子スラリー生成工程:
本工程では、金属塩と有機溶媒との錯形成反応によって得られた錯化反応液を、マイクロ波照射によって加熱し、錯化反応液中の金属イオンを還元して金属粒子のスラリーを得る。マイクロ波照射によって加熱する温度は、得られるナノ粒子の形状のばらつきを抑制するという観点から、好ましくは170℃以上、より好ましくは180℃以上とすることがよい。加熱温度の上限は特にないが、処理を能率的に行う観点からは例えば270℃以下とすることが好適である。なお、マイクロ波の使用波長は、特に限定するものではなく、例えば2.45GHzである。
Step B) Metal particle slurry generation step:
In this step, a complexing reaction solution obtained by a complex formation reaction between a metal salt and an organic solvent is heated by microwave irradiation to reduce metal ions in the complexing reaction solution to obtain a slurry of metal particles. The temperature for heating by microwave irradiation is preferably 170 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher, from the viewpoint of suppressing variation in the shape of the obtained nanoparticles. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited, but is preferably set to 270 ° C. or less, for example, from the viewpoint of efficiently performing the treatment. In addition, the use wavelength of a microwave is not specifically limited, For example, it is 2.45 GHz.

本工程では、マイクロ波が反応液内に浸透するため、均一加熱が行われ、かつ、エネルギーを媒体に直接与えることができるため、急速加熱を行うことができる。これにより、反応液全体を所望の温度に均一にすることができ、金属錯体(又は金属イオン)の還元、核生成、核成長各々の過程を溶液全体において同時に生じさせ、結果として粒径分布の狭い単分散な粒子を短時間で容易に製造することができる。   In this step, since microwaves penetrate into the reaction solution, uniform heating is performed, and energy can be directly applied to the medium, so that rapid heating can be performed. As a result, the entire reaction solution can be made uniform at a desired temperature, and the processes of reduction, nucleation, and nucleation of the metal complex (or metal ions) can occur simultaneously in the entire solution. Narrow monodisperse particles can be easily produced in a short time.

均一な粒径を有する金属粒子を生成させるには、錯化反応液生成工程の加熱温度を特定の範囲内で調整し、金属粒子スラリー生成工程におけるマイクロ波による加熱温度よりも確実に低くしておくことで、粒径・形状の整った粒子が生成し易い。例えば、錯化反応液生成工程で加熱温度が高すぎると金属錯体の生成と金属(0価)への還元反応が同時に進行し異種の金属種が発生することで、金属粒子スラリー生成工程での粒子形状の整った粒子の生成が困難となるおそれがある。また、金属粒子スラリー生成工程の加熱温度が低すぎると金属(0価)への還元反応速度が遅くなり核の発生が少なくなるため粒子が大きくなるだけでなく、金属粒子の収率の点からも好ましくはない。   In order to generate metal particles having a uniform particle size, the heating temperature in the complexing reaction liquid generation step is adjusted within a specific range, and is surely lower than the heating temperature by the microwave in the metal particle slurry generation step. This makes it easy to produce particles having a uniform particle size and shape. For example, if the heating temperature is too high in the complexing reaction liquid generation process, the metal complex formation and the reduction reaction to metal (zero valence) proceed simultaneously to generate different kinds of metal species. There is a possibility that it is difficult to generate particles having a uniform particle shape. In addition, if the heating temperature in the metal particle slurry generation step is too low, the reduction reaction rate to metal (zero valence) is slowed and the generation of nuclei is reduced, so that not only the particles are enlarged, but also from the viewpoint of the yield of metal particles. Is also not preferred.

金属粒子スラリー生成工程においては、必要に応じ、前述した有機溶媒を加えてもよい。なお、前記したように、錯形成反応に使用する1級アミンを有機溶媒としてそのまま用いることは、本発明の好適な実施の形態である。   In the metal particle slurry generation step, the organic solvent described above may be added as necessary. As described above, it is a preferred embodiment of the present invention to use the primary amine used in the complex formation reaction as an organic solvent as it is.

工程C)金属粒子単離工程:
本工程では、マイクロ波照射によって加熱して得られる金属粒子スラリーを、例えば、静置分離し、上澄み液を取り除いた後、適当な溶媒を用いて洗浄し、乾燥することで、金属粒子が得られる。
Step C) Metal particle isolation step:
In this step, the metal particle slurry obtained by heating by microwave irradiation, for example, standing and separating, removing the supernatant liquid, washing with an appropriate solvent, and drying to obtain metal particles. It is done.

以上のように、本実施の形態に係る第1の金属粒子の製造方法によれば、多量の還元剤を使用することなく、簡便な方法で、均一な粒子径を有する金属粒子を製造できるが、上述した製法によって得られたものに限定されるものではなく、適宜市販のものを用いることができる。   As described above, according to the first method for producing metal particles according to the present embodiment, metal particles having a uniform particle diameter can be produced by a simple method without using a large amount of reducing agent. These are not limited to those obtained by the above-described production method, and commercially available products can be used as appropriate.

[第2の金属材料で被覆する第2の工程]
本工程では、第1の金属粒子を第2の金属材料で被覆する。第2の金属材料は、金属多孔質体の母材となる第1の金属粒子に対する結合剤として機能するものであるので、以下に説明する加熱処理において、第2の金属材料のみが溶融し、第1の金属粒子の溶融を抑制するために、第2の金属材料の融点は、第1の金属粒子材料の融点よりも低いことが必要である。
[Second Step of Coating with Second Metal Material]
In this step, the first metal particles are coated with the second metal material. Since the second metal material functions as a binder for the first metal particles serving as a base material of the metal porous body, only the second metal material is melted in the heat treatment described below, In order to suppress melting of the first metal particles, the melting point of the second metal material needs to be lower than the melting point of the first metal particle material.

したがって、上記要件を満足すれば、第2の金属材料は如何なる金属から構成することもできる。しかしながら、第1の金属粒子はナノ粒子化しており、そのため、その融点もバルク状態のときに比べて大幅に減少している。このため、第2の金属材料は、バルク状態において融点が低く、第1の金属粒子がナノ粒子化した際においても、その第1の融点よりも低い第2の融点を有するような金属であることが好ましい。このような観点から、第2の金属材料の融点は、第1の金属材料の融点との差が、好ましくは300℃以上であることがよい。具体的には、第2の金属材料は、1気圧(101,325Pa)での融点が700℃以下の金属元素を主成分として含有していることが好ましく、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは95質量%以上含有することがよい。このような金属材料として、ビスマス(融点;271℃)、錫(融点;232℃)、亜鉛(融点;420℃)、インジウム(融点;157℃)、ガリウム(融点;37℃)及びアンチモン(融点;631℃)からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。   Therefore, the second metal material can be made of any metal as long as the above requirements are satisfied. However, the first metal particles are in the form of nanoparticles, and therefore the melting point thereof is greatly reduced compared to the bulk state. For this reason, the second metal material is a metal having a low melting point in the bulk state and having a second melting point lower than the first melting point even when the first metal particles are made into nanoparticles. It is preferable. From such a viewpoint, the difference between the melting point of the second metal material and the melting point of the first metal material is preferably 300 ° C. or higher. Specifically, the second metal material preferably contains a metal element having a melting point of 700 ° C. or less at 1 atm (101,325 Pa) as a main component, more preferably 70% by mass or more, and further Preferably it is 95 mass% or more. Examples of such metal materials include bismuth (melting point: 271 ° C.), tin (melting point: 232 ° C.), zinc (melting point: 420 ° C.), indium (melting point: 157 ° C.), gallium (melting point: 37 ° C.), and antimony (melting point). At least one selected from the group consisting of: 631 ° C.).

また、第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子における第2の金属材料の、第1の金属粒子に対する割合が、5質量%〜50質量%の範囲であることが好ましい。5質量%よりも小さいと、第2の金属の絶対量が少なくなって、第1の金属粒子を結合させることができなくなる。また、50質量%よりも大きくなると、第2の金属の絶対量が多くなりすぎ、形成した金属多孔質体の細孔を塞いでしまい、ナノメートルオーダの微細孔を有する金属多孔質体を得るのが困難になる場合がある。   Moreover, it is preferable that the ratio with respect to the 1st metal particle of the 2nd metal material in the said 1st metal particle coat | covered with the 2nd metal material is the range of 5 mass%-50 mass%. If it is less than 5% by mass, the absolute amount of the second metal is reduced, and the first metal particles cannot be bonded. On the other hand, if it exceeds 50% by mass, the absolute amount of the second metal is excessively large and closes the pores of the formed metal porous body, thereby obtaining a metal porous body having fine pores on the order of nanometers. Can be difficult.

第1の金属粒子に対する第2の金属材料の被覆方法は、特に限定されるものではない。例えば、第2の金属材料を溶融し、得られた溶融金属中に第1の金属粒子を浸漬して形成することもできるが、第1の金属粒子がナノ粒子であるため分散性が極めて悪く、当該方法では均一な被膜を形成できない場合がある。このような観点から、上記被覆は電解メッキあるいは浸漬メッキ又は化学メッキ等のいわゆる無電解メッキを用いて行うことが好ましい。   The method for coating the second metal material on the first metal particles is not particularly limited. For example, the first metal particles can be formed by melting the second metal material and immersing the first metal particles in the obtained molten metal, but the dispersibility is extremely poor because the first metal particles are nanoparticles. In some cases, this method cannot form a uniform film. From such a viewpoint, the coating is preferably performed using so-called electroless plating such as electrolytic plating, immersion plating, or chemical plating.

浸漬メッキ法は、種金属のイオン化傾向の相違を利用するもので、電気化学的に貴な金属イオンを含む溶液中に、卑な金属を挿入する時、その卑な金属の溶解によって放出される電子が溶液中の貴な金属イオンヘ転移し、卑な金属表面上に貴な金属が被覆される。化学メッキ法は、還元剤の酸化によって放たれる電子が金属イオンに転移し、金属が被覆される。なお、本発明が定義する被覆とは、第1の金属粒子の全体又は部分的な被覆、並びに一次粒子(凝集せずに完全に独立した1個の金属粒子)及び凝集粒子(複数の金属粒子が凝集して1個の金属粒子と見做したときの粒子)に対しての被覆など、あらゆる被覆状態のものを包含する。   The immersion plating method uses the difference in ionization tendency of seed metals, and when a base metal is inserted into a solution containing electrochemically noble metal ions, it is released by dissolution of the base metal. Electrons are transferred to noble metal ions in the solution, and the noble metal is coated on the base metal surface. In the chemical plating method, electrons released by oxidation of the reducing agent are transferred to metal ions, and the metal is coated. The coating defined by the present invention includes the entire or partial coating of the first metal particles, primary particles (one metal particle completely independent without agglomeration), and agglomerated particles (a plurality of metal particles). In a state of all coatings, such as a coating on particles that are aggregated and regarded as one metal particle).

[金属多孔質体を得る第3の工程]
本工程では、第2の金属材料で被覆された第1の金属粒子を加熱して、第2の金属材料を溶融させ、得られた溶融物によって第1の金属粒子を結合し、金属多孔質体を得る。
[Third step of obtaining metal porous body]
In this step, the first metal particles coated with the second metal material are heated to melt the second metal material, and the first metal particles are bonded by the obtained melt to form a metal porous material. Get the body.

第2の金属材料で被覆された第1の金属粒子は、粉末、スラリー、ペースト等が可能であり、所定の容器に入れられるか、あるいは所定の基材上に堆積又は塗布し、必要に応じ、乾燥させる。乾燥方法は、特に制限されず、例えば30〜150℃の範囲内の温度で乾燥を行うことが好ましい。   The first metal particles coated with the second metal material can be powders, slurries, pastes, etc., and can be put in a predetermined container, or deposited or applied on a predetermined base material, if necessary. ,dry. A drying method in particular is not restrict | limited, For example, it is preferable to dry at the temperature within the range of 30-150 degreeC.

本工程においては、第2の金属材料で被覆された第1の金属粒子を用いるが、当該被覆された第1の金属粒子を単独で用いてもよいし、当該被覆された第1の金属粒子及び第2の金属材料で被覆されない第1の金属粒子の混合物を用いてもよい。第2の金属材料で被覆された第1の金属粒子及び被覆されていない第1の金属粒子の混合物として用いる場合、混合物100質量部に対して、第2の金属材料で被覆された第1の金属粒子を10質量部以上〜100質量部未満の範囲内とすることが好ましい。   In this step, the first metal particles coated with the second metal material are used. However, the coated first metal particles may be used alone or the coated first metal particles. And a mixture of first metal particles not coated with a second metal material may be used. When used as a mixture of the first metal particles coated with the second metal material and the first metal particles not coated, the first coated with the second metal material with respect to 100 parts by mass of the mixture. The metal particles are preferably in the range of 10 parts by mass to less than 100 parts by mass.

加熱処理は、例えば150℃〜300℃の範囲内の温度にて行うことができる。この温度は、第1の金属粒子を完全には溶融させずに、第2の金属材料を溶融させることができる温度に適宜設定すればよい。   The heat treatment can be performed, for example, at a temperature in the range of 150 ° C to 300 ° C. This temperature may be appropriately set to a temperature at which the second metal material can be melted without completely melting the first metal particles.

なお、加熱処理は、例えば窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中、1〜5KPaの真空中、大気中又は水素ガス中で行うことができ、第1の金属粒子の種類や得られる金属多孔質体の使用目的によって適宜選択すればよい。また、必要に応じ、熱プレス又は高圧下での加熱を行ってもよい。   The heat treatment can be performed, for example, in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, in a vacuum of 1 to 5 KPa, in the air, or in hydrogen gas, and the type of the first metal particles and the metal obtained What is necessary is just to select suitably according to the intended purpose of using a porous body. Moreover, you may perform a hot press or the heating under high pressure as needed.

また、上記加熱処理は、加圧雰囲気で行うことが好ましい。上述したように、加熱処理によって第2の金属材料は溶融し、第1の金属粒子に対して結合剤として機能するようになるが、当該加熱処理を加圧雰囲気化で行うことによって、第2の金属材料による第1の金属粒子の結合をより強固に行うことができるとともに、第1の金属粒子同士も互いに加圧されて結合するようになる。すなわち、最終的に得る金属多孔質体の骨格強度が増大し、この結果、金属多孔質体の強度が増大するようになる。   The heat treatment is preferably performed in a pressurized atmosphere. As described above, the second metal material is melted by the heat treatment and functions as a binder with respect to the first metal particles. However, the second heat treatment is performed in a pressurized atmosphere. The first metal particles can be more firmly bonded to each other by the metal material, and the first metal particles are also pressed and bonded to each other. That is, the skeleton strength of the metal porous body finally obtained increases, and as a result, the strength of the metal porous body increases.

加圧力は、例えば0.1MPa〜10MPaとすることができる。上述した加圧雰囲気は、上記反応容器中に窒素ガスや水素ガスなどを加圧状態で充填することにより実現することができる。また、上記熱プレスによって必然的に行うことができる。   The applied pressure can be, for example, 0.1 MPa to 10 MPa. The pressurized atmosphere described above can be realized by filling the reaction vessel with nitrogen gas, hydrogen gas, or the like in a pressurized state. Moreover, it can necessarily carry out by the said heat press.

なお、本実施形態では、上述した第2の金属材料を直接用いる代わりに、この第2の金属材料を構成することになる第2の金属材料を含む前駆体を用いることもできる。この場合は、上述した加熱処理によって、前駆体が熱分解して上記第2の金属材料が生成されるので、生成した第2の金属材料は、上述したように溶解して第1の金属粒子を接合し、上述した微細孔を有する金属多孔質体を得ることができるようになる。   In this embodiment, instead of directly using the above-described second metal material, a precursor containing the second metal material that constitutes the second metal material can be used. In this case, the precursor is thermally decomposed by the heat treatment described above to generate the second metal material. Therefore, the generated second metal material is dissolved as described above to form the first metal particles. Can be joined to obtain a porous metal body having the above-mentioned fine pores.

上記前駆体としては、例えば第2の金属材料を構成する金属の、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、カルボン酸塩、β−ジケトナト塩等とすることができる。   Examples of the precursor include a hydroxide, a halide, a nitrate, a sulfate, a carbonate, a carboxylate, and a β-diketonate of a metal constituting the second metal material.

次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、本発明の実施例において特にことわりのない限り、各種測定、評価は下記によるものである。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited at all by these Examples. In the examples of the present invention, various measurements and evaluations are as follows unless otherwise specified.

[金属粒子の平均粒子径]
金属粒子の平均粒子径は、SEM(走査電子顕微鏡)により試料の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出してそれぞれの粒子径を求め、平均粒子径を算出した。
[Average particle diameter of metal particles]
The average particle size of the metal particles was obtained by taking a photograph of the sample with an SEM (scanning electron microscope), randomly extracting 200 samples from the sample, obtaining each particle size, and calculating the average particle size.

[5%熱収縮温度]
5%熱収縮温度は、試料を5Φ×2mmの円柱状成型器に入れ、プレス成型して得られる成型体を作製し、これを窒素ガス(水素ガス3%含有)の雰囲気下で、熱機械分析装置(TMA)により測定される5%熱収率の温度とした。
[5% heat shrink temperature]
The 5% heat shrink temperature is obtained by placing a sample in a 5Φ × 2 mm cylindrical molding machine and producing a molded product obtained by press molding, and then heating it in an atmosphere of nitrogen gas (containing 3% hydrogen gas). The temperature was 5% thermal yield measured by an analyzer (TMA).

(合成例1)
125.9gのラウリルアミンに18.5gのギ酸ニッケル二水和物を加え、窒素フロー下、120℃で10分間加熱することによって、ギ酸ニッケルを溶解させて錯化反応液を得た。次いで、その錯化反応液に、さらに83.9gのラウリルアミンを加え、マイクロ波を用いて180℃で10分間加熱することによって、ニッケル粒子スラリー1aを得た。
(Synthesis Example 1)
18.5 g of nickel formate dihydrate was added to 125.9 g of laurylamine and heated at 120 ° C. for 10 minutes under a nitrogen flow to dissolve nickel formate to obtain a complexing reaction solution. Next, 83.9 g of laurylamine was further added to the complexing reaction solution, and the mixture was heated at 180 ° C. for 10 minutes using a microwave to obtain a nickel particle slurry 1a.

ニッケル粒子スラリー1aを静置分離し、上澄み液を取り除いた後、ヘキサンとメタノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥してニッケル粒子1(ニッケル含有率;98mass%、平均粒子径;100nm、CV値;0.17、5%熱収縮温度;295℃)を得た。元素分析の結果、C;0.5、N;0.026、O;2.2(単位は質量%)であった。   The nickel particle slurry 1a was allowed to stand and separated, the supernatant was removed, washed with hexane and methanol, and then dried in a vacuum dryer maintained at 60 ° C. for 6 hours to obtain nickel particles 1 (nickel content; 98 mass%, average particle diameter; 100 nm, CV value; 0.17, 5% heat shrinkage temperature; As a result of elemental analysis, it was C; 0.5, N; 0.026, O; 2.2 (unit: mass%).

(合成例2)
4280gのオレイルアミンに、310gのギ酸ニッケル2水和物、及び181gのギ酸銅4水和物を加え、窒素フロー下、120℃で40分間加熱することによって、Ni塩及びCu塩を溶解させて錯化反応液を得た。次いで、その錯化反応液に、さらに3230gの1−オクタノールを加え、マイクロ波を用いて190℃で5分間加熱することによって、ニッケル−銅粒子スラリー2aを得た。
(Synthesis Example 2)
To 4280 g of oleylamine, 310 g of nickel formate dihydrate and 181 g of copper formate tetrahydrate are added and heated at 120 ° C. for 40 minutes under a nitrogen flow to dissolve and complex the Ni and Cu salts. The reaction solution was obtained. Next, 3230 g of 1-octanol was further added to the complexing reaction solution, and the mixture was heated at 190 ° C. for 5 minutes using a microwave to obtain a nickel-copper particle slurry 2a.

ニッケル−銅粒子スラリー2aを静置分離し、上澄み液を取り除いた後、ヘキサンとメタノールを用いて洗浄した後、60℃に維持される真空乾燥機で6時間乾燥してニッケル−銅粒子2(ニッケル含有率;67mass%、銅含有率;33mass%、平均粒子径;40nm、CV値;0.16、5%熱収縮温度;265℃)を得た。   The nickel-copper particle slurry 2a was allowed to stand and separated, the supernatant was removed, washed with hexane and methanol, and then dried in a vacuum dryer maintained at 60 ° C. for 6 hours to obtain nickel-copper particles 2 ( Nickel content: 67 mass%, copper content: 33 mass%, average particle diameter: 40 nm, CV value: 0.16, 5% heat shrinkage temperature: 265 ° C.).

(実施例1)
最初に、合成例1で得られたニッケル粒子1(比表面積:8.9m/kg)を準備した。
Example 1
First, nickel particles 1 (specific surface area: 8.9 m 2 / kg) obtained in Synthesis Example 1 were prepared.

ニッケル粒子1を電解メッキにより錫で被覆して、錫被覆ニッケル粒子1’を得た。錫被覆ニッケル粒子1’における錫メッキ量は、ニッケル粒子1の錫メッキ前後の重量の増加から錫メッキ量を算出し、ニッケル粒子1に対して20質量%であった。   The nickel particles 1 were coated with tin by electrolytic plating to obtain tin-coated nickel particles 1 '. The tin plating amount in the tin-coated nickel particles 1 ′ was 20% by mass with respect to the nickel particles 1 by calculating the tin plating amount from the increase in the weight of the nickel particles 1 before and after tin plating.

次いで、錫被覆ニッケル粒子1’を、5Φ×2mmの円柱状成型器に入れ、プレス機で1MPaの圧力下で成型体を作製し、その成型体を窒素ガス(水素ガス3%含有)の雰囲気下で、250℃、1時間加熱処理し、目的とする金属多孔質体1を得た。   Next, the tin-coated nickel particles 1 ′ are put into a 5Φ × 2 mm cylindrical molding machine, and a molded body is produced under a pressure of 1 MPa with a press machine. The molded body is an atmosphere of nitrogen gas (containing 3% hydrogen gas). Under the condition, heat treatment was performed at 250 ° C. for 1 hour to obtain a target porous metal body 1.

得られた金属多孔質体1の窒素吸収等温線からBET法によって比表面積を求めたところ、1.5m/gであることが判明した。さらに、DH法(Dollimore-Heal法)で求められたメソ細孔分布から、細孔径約21nmをピークとし、1〜50nm程度の細孔分布を有することが判明した。 When the specific surface area was determined by the BET method from the nitrogen absorption isotherm of the obtained metal porous body 1, it was found to be 1.5 m 2 / g. Furthermore, from the mesopore distribution determined by the DH method (Dollimore-Heal method), it was found that the pore diameter is about 21 nm and the pore distribution is about 1 to 50 nm.

(実施例2)
最初に、合成例2で得られたニッケル−銅粒子2(比表面積;14.5m/g)を準備した。
(Example 2)
First, nickel-copper particles 2 (specific surface area: 14.5 m 2 / g) obtained in Synthesis Example 2 were prepared.

ニッケル−銅粒子2を無電解メッキにより錫で被覆して、錫被覆ニッケル−銅粒子2’を得た。錫被覆ニッケル−銅粒子2’における錫メッキ量は、ニッケル−銅粒子2の錫メッキ前後の重量の増加から錫メッキ量を算出し、ニッケル−銅粒子2に対して15質量%であった。   The nickel-copper particles 2 were coated with tin by electroless plating to obtain tin-coated nickel-copper particles 2 '. The tin plating amount in the tin-coated nickel-copper particles 2 ′ was 15 mass% with respect to the nickel-copper particles 2, as calculated from the increase in the weight of the nickel-copper particles 2 before and after tin plating.

次いで、錫被覆ニッケル−銅粒子2’の1重量部及び合成例1で得られたニッケル粒子1の3重量部を混合して混合物2を得た。   Next, 1 part by weight of the tin-coated nickel-copper particles 2 ′ and 3 parts by weight of the nickel particles 1 obtained in Synthesis Example 1 were mixed to obtain a mixture 2.

混合物2を、5Φ×2mmの円柱状成型器に入れ、プレス機で1MPaの圧力下で成型体を作製し、その成型体を水素ガスの雰囲気下で、250℃、1時間加熱処理し、目的とする金属多孔質体2を得た。   The mixture 2 is put into a 5Φ × 2 mm cylindrical molding machine, a molded body is produced with a press machine under a pressure of 1 MPa, and the molded body is heated at 250 ° C. for 1 hour in an atmosphere of hydrogen gas. A porous metal body 2 was obtained.

得られた金属多孔質体2の窒素吸収等温線からBET法によって比表面積を求めたところ、2.1m/gであることが判明した。さらに、DH法(Dollimore-Heal法)で求められたメソ細孔分布から、細孔径約30nmをピークとし、1〜46nm程度の細孔分布を有することが判明した。 When the specific surface area was determined by the BET method from the nitrogen absorption isotherm of the obtained metal porous body 2, it was found to be 2.1 m 2 / g. Furthermore, it was found from the mesopore distribution obtained by the DH method (Dollimore-Heal method) that the pore diameter is about 30 nm and the pore distribution is about 1 to 46 nm.

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。   While the present invention has been described in detail based on the above specific examples, the present invention is not limited to the above specific examples, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.

Claims (7)

第1の金属材料を含有する金属粒子であって、該金属粒子の平均粒子径が10nm〜500nmの範囲内にある第1の金属粒子を準備する第1の工程と、
前記第1の金属粒子を、前記第1の金属材料の融点よりも低い融点の第2の金属材料で被覆する第2の工程と、
前記第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子を加熱して前記第2の金属材料を溶融させ、得られた溶融物によって前記第1の金属粒子を結合し、金属多孔質体を得る第3の工程と、
を具えることを特徴とする、金属多孔質体の製造方法。
A first step of preparing metal particles containing a first metal material, wherein the metal particles have an average particle diameter in the range of 10 nm to 500 nm;
A second step of coating the first metal particles with a second metal material having a melting point lower than the melting point of the first metal material;
The first metal particles coated with the second metal material are heated to melt the second metal material, and the first metal particles are bonded by the obtained melt, and the metal porous body A third step of obtaining
A method for producing a metal porous body, comprising:
前記第3の工程を、前記第1の金属粒子及び前記第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子を混合して混合物を得た後に行うことを特徴とする、請求項1に記載の金属多孔質体の製造方法。   2. The method according to claim 1, wherein the third step is performed after mixing the first metal particles and the first metal particles coated with the second metal material to obtain a mixture. The manufacturing method of the metal porous body of description. 前記第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子の、前記混合物に対する割合が、10質量%以上〜100質量%未満の範囲内であることを特徴とする、請求項2に記載の金属多孔質体の製造方法。   The ratio of the first metal particles coated with the second metal material to the mixture is within a range of 10% by mass to less than 100% by mass. A method for producing a metal porous body. 前記被覆は、電解メッキ又は無電解メッキで行うことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の金属多孔質体の製造方法。   The said coating is performed by electrolytic plating or electroless plating, The manufacturing method of the metal porous body in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記第1の金属材料の融点と前記第2の金属材料の融点との差が、300℃以上であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一に記載の金属多孔質体の製造方法。   The metal porous body according to any one of claims 1 to 4, wherein a difference between a melting point of the first metal material and a melting point of the second metal material is 300 ° C or more. Production method. 前記第2の金属材料で被覆された前記第1の金属粒子における前記第2の金属材料の、前記第1の金属粒子に対する割合が、5質量%〜50質量%の範囲であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一に記載の金属多孔質体の製造方法。   The ratio of the second metal material to the first metal particles in the first metal particles coated with the second metal material is in the range of 5% by mass to 50% by mass. The manufacturing method of the metal porous body as described in any one of Claims 1-5. 前記第1の金属粒子は、ニッケル、コバルト及び銅からなる群より選ばれる少なくとも一つであり、前記第2の金属粒子は、ビスマス、錫、亜鉛、インジウム、ガリウム及びアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記載の金属多孔質体の製造方法。   The first metal particles are at least one selected from the group consisting of nickel, cobalt and copper, and the second metal particles are selected from the group consisting of bismuth, tin, zinc, indium, gallium and antimony. It is at least one, The manufacturing method of the metal porous body as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
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