[发明专利]金属胶体溶液及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属胶体溶液，特别涉及稳定性优异、经长时间也难以发生金属离子从胶体颗粒中溶出的金属胶体溶液。

背景技术

正在研究金属胶体在如催化剂或光学·电气·磁性材料等各个领域的材料制造中的应用。金属胶体是指不溶于溶剂的1～100nm的金属微粒(簇颗粒)分散、悬浮在溶剂中的状态，通常已知的是分散在液体溶剂中的金属胶体溶液的形态。金属胶体之所以可用于上述用途，是因为微粒可在适当的分散状态下与任意支持体结合。例如，在催化剂领域中，为了提高活性或确保耐久性，载体上的催化剂金属的粒径控制成为一个课题，通过使用金属胶体可以满足这个要求。

并且，金属胶体适合作为各种材料的前驱体的其他理由是能够使由多种金属形成的合金的颗粒在调整组成的同时与支持体结合。另外，金属胶体容易在其制造过程中调整金属颗粒的组成，可以将其照原样担载到载体上，因此也具有能够形成所需组成的催化剂颗粒的优点。

作为金属胶体溶液的制造方法，通常是将构成金属颗粒的金属化合物(金属盐)溶解在溶剂中，向其中添加还原剂和保护剂的工序。在该工序中，溶解于溶剂中的金属盐成为金属离子，并在通过还原剂将其还原为金属原子的同时聚集从而形成簇颗粒，通过在其上结合保护剂来形成胶体颗粒。需要说明的是，保护剂是指能够以化学或物理方式结合在簇颗粒周围的化合物，并且以物理方式抑制纳米颗粒之间的聚集并使之稳定化(下面，将该簇颗粒与保护材料结合得到的颗粒称为胶体颗粒)。保护剂使用较多的是聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯亚胺等高分子有机化合物。另外，在合金的胶体颗粒的形成过程中，通过在考虑了目标组成的配比下同时或阶段性地使用构成金属的金属盐，可以制造目标组成的胶体颗粒。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：特开2000-087248号公报

专利文献2：特开2006-055748号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

如上所述，胶体颗粒被认为在保护剂的作用下处于稳定状态，并且在维持胶体颗粒中的金属含量的同时将其分散在溶剂中。但是，本发明的发明人已经确认，对于传统的金属胶体溶液，胶体颗粒会发生经时变化，其金属含量稍微改变。本发明的发明人认为，该胶体颗粒经时变化的主要原因是胶体颗粒中的金属溶出(再离子化)。迄今为止几乎没有指出胶体颗粒经时变化这样的问题。据认为这是由于从胶体颗粒中溶出的金属离子吸附在胶体颗粒的保护剂上而不是分散在溶剂中因而难以检出，另外，也因为通常的过滤无法将胶体颗粒与金属离子分开。

因为对于从胶体颗粒中溶出并且再吸附的金属离子，很难说其本身是杂质，所以也有观点不将其视为问题。然而，在制造催化剂等的时候，如上所述的吸附在保护剂上的金属离子与胶体颗粒一起吸附在载体上，形成了胶体颗粒以外的金属颗粒。源于该金属离子的金属颗粒与由胶体颗粒形成的金属颗粒粒径不同，因此可能会对载体上的金属颗粒的粒径分布产生影响。另外，对于合金的胶体颗粒，由于构成的金属并不总是均匀地溶解，所以由于金属离子溶出导致胶体颗粒的组成发生变动，因而无法形成可发挥设计性能的金属颗粒。

本发明基于上述问题做出，并提供一种稳定的、特别是抑制了由金属离子溶出引起的胶体颗粒的经时变化的金属胶体溶液。另外，还公开了该金属胶体溶液的制造方法。

[解决问题的方案]

本发明的发明人已经研究了胶体颗粒的金属离子溶出的主要原因。其结果，发明人认为是由于源自金属胶体溶液的制造过程中使用的金属盐的阴离子的影响。即，在金属胶体制造过程中，经常使用氯化物、硝酸盐等金属盐，这些金属盐溶解在溶剂中的话，与该金属离子一起产生氯离子(Cl^-)、硝酸根离子(NO₃^-)等阴离子。其后，通过添加还原剂和保护剂将金属离子还原为金属颗粒，但阴离子原样地残留在溶液中。本发明的发明人认为，由于该残留的阴离子使胶体颗粒的金属颗粒溶解并再离子化，因此胶体溶液的金属浓度和合金的组成发生变动。该金属离子的溶出的反应速度并不快，但只要阴离子存在就随着时间而进行。因此，作为能够解决上述问题的金属胶体溶液，本发明的发明人等想到将这些阴离子的浓度限制在预定值以下。

即，本发明提供含有胶体颗粒和作为所述胶体颗粒的分散介质的溶剂的金属胶体溶液，所述胶体颗粒由1或2种以上的金属形成的金属颗粒和与所述金属颗粒结合的保护剂形成，其中，每1质量％金属浓度的氯离子浓度为25ppm以下，并且，每1质量％金属浓度的硝酸根离子浓度为7500ppm以下。