JP2011144420A - Precious-metal-based colloidal solution and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散している、保存性に優れた貴金属系コロイド溶液を提供すること。
【解決手段】貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子と、重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンとを含有する貴金属系コロイド溶液であり、
該コロイド溶液のpHが2.5〜6.0であり、
該コロイド溶液中に分散している微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜10.0nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下である前記貴金属系微粒子である、
ことを特徴とする貴金属系コロイド溶液。
【選択図】なしThe present invention provides a noble metal colloid solution having excellent storage stability in which uniform noble metal fine particles having a small particle diameter are uniformly dispersed.
SOLUTION: At least one kind of noble metal fine particles selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles, and a polyalkyleneimine having a weight average molecular weight of 3000 to 15000 are contained. A noble metal colloid solution,
The pH of the colloidal solution is 2.5-6.0,
Particulates dispersed in said colloidal solution is, the particle diameter D 90 of and cumulative mass is a particle diameter D 50 which cumulative mass in the particle size distribution is 50% 0.8~10.0nm is 90% the The noble metal-based fine particles having a particle diameter D 50 of 2.5 or less.
A noble metal-based colloidal solution.
[Selection figure] None
Description
本発明は、貴金属系コロイド溶液およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a noble metal colloid solution and a method for producing the same.
貴金属微粒子や貴金属合金微粒子などの貴金属系微粒子は、通常、担体などに担持され、触媒など様々な用途に用いられている。このような貴金属系微粒子は、従来、貴金属系微粒子の原料である貴金属錯体と、酸化物または複合酸化物で構成される数ミクロンの凝集粉末である担体とを混合した後、あるいは酸化物または複合酸化物で構成される数ミクロンの凝集粉末である担体に貴金属錯体を含浸させた後、粒子を形成させることにより担体に担持されていた。しかしながら、この方法では、貴金属錯体が、一次粒子が凝集して形成された担体の表面近傍に吸着されるため、形成される貴金属系微粒子も近接して配置されて分散性が低くなり、使用時に貴金属系微粒子の粒成長が起こりやすく、触媒活性が低下するという問題があった。 Noble metal fine particles such as noble metal fine particles and noble metal alloy fine particles are usually carried on a carrier and used for various applications such as a catalyst. Such noble metal-based fine particles are conventionally obtained by mixing a noble metal complex, which is a raw material of noble metal-based fine particles, with a carrier that is an aggregated powder of several microns composed of an oxide or a composite oxide, or an oxide or a composite. After impregnating a noble metal complex with a carrier, which is an agglomerated powder of several microns composed of an oxide, particles were formed and supported on the carrier. However, in this method, the noble metal complex is adsorbed in the vicinity of the surface of the support formed by agglomeration of the primary particles, so that the formed noble metal fine particles are also arranged close to each other and the dispersibility becomes low. There was a problem that noble metal-based fine particles were likely to grow and the catalytic activity was lowered.
また、担体に貴金属系微粒子を担持させる方法としては、貴金属系微粒子を含有するコロイド溶液を担体に吸着させる方法が開示されている。この方法によれば、貴金属系微粒子を含有するコロイド溶液を一次粒子が凝集して形成された担体に、撹拌しながら加熱して担持させるため、十分に均一に担持させることが困難であった。一方、適切な高分子分散剤を吸着させた水中分散性の高い酸化物または複合酸化物を含有するコロイド溶液と貴金属系微粒子を含有するコロイド溶液とを均一に混合した後、pH調整により高分子分散剤を脱離させて均一に配置された貴金属系微粒子を固定化する方法によって担体に貴金属系微粒子を担持させることができる。しかしながら、貴金属系微粒子などのナノ粒子は水などの溶媒中で凝集しやすく、貴金属系微粒子が高度に分散したコロイド溶液を得ることは容易ではなかった。 In addition, as a method for supporting noble metal-based fine particles on a carrier, a method of adsorbing a colloidal solution containing noble metal-based fine particles on the carrier is disclosed. According to this method, since the colloidal solution containing the noble metal-based fine particles is supported on the support formed by agglomeration of the primary particles by heating with stirring, it is difficult to support the colloid solution sufficiently uniformly. On the other hand, a colloid solution containing a highly dispersible oxide or composite oxide in which an appropriate polymer dispersant is adsorbed and a colloid solution containing noble metal fine particles are uniformly mixed, and then the pH is adjusted to adjust the polymer. The noble metal fine particles can be supported on the carrier by a method of fixing the noble metal fine particles arranged uniformly by removing the dispersant. However, nanoparticles such as noble metal-based fine particles tend to aggregate in a solvent such as water, and it has not been easy to obtain a colloid solution in which noble metal-based fine particles are highly dispersed.
例えば、特開2004−261735号公報(特許文献1)には、水などの溶媒と、貴金属のクラスター粒子と、ポリエチレンイミンなどの高分子分散剤と、からなる貴金属コロイド溶液が開示されている。この貴金属コロイド溶液は水溶性が良好で、使用時に速やかな沈殿は起こらないものの、コロイド溶液中の貴金属微粒子は液中で凝集したものであり、その凝集粒子は貴金属の結晶が高分子分散剤を介して多数集まって形成されたものであり、単分散性は低いものであった。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-261735 (Patent Document 1) discloses a noble metal colloid solution comprising a solvent such as water, cluster particles of noble metal, and a polymer dispersant such as polyethyleneimine. Although this noble metal colloid solution has good water solubility and does not cause rapid precipitation during use, the noble metal fine particles in the colloid solution are aggregated in the liquid. The monodispersibility was low.
また、特開2006−183092号公報(特許文献2)には、2種以上の金属イオンを、カルボキシル基を有し且つ分子量が4000〜30000の高分子分散剤の存在下、液相の反応系中で還元剤の作用によって還元させて合金微粒子を析出させる方法が開示されている。この方法によれば、合金微粒子およびそれを含む金属コロイド溶液を効率よく得ることができる。しかしながら、この方法により得られた金属コロイド溶液においても、上記特許文献1に記載の貴金属コロイド溶液に比べて貴金属微粒子の液中分散性は向上するものの、未だ十分なものではなかった。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-183092 (Patent Document 2) discloses a reaction system in a liquid phase containing two or more kinds of metal ions in the presence of a polymer dispersant having a carboxyl group and a molecular weight of 4000 to 30000. Among them, a method is disclosed in which alloy fine particles are precipitated by being reduced by the action of a reducing agent. According to this method, alloy fine particles and a metal colloid solution containing the same can be efficiently obtained. However, even in the metal colloid solution obtained by this method, although the dispersibility of the noble metal fine particles in the liquid is improved as compared with the noble metal colloid solution described in Patent Document 1, it is still not sufficient.
さらに、特開2009−144250号公報(特許文献3)には、近接・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間にできる、薄膜流体中で均一に攪拌・混合する反応装置を用いて、高分子分散剤および金属化合物を含む水溶液を上記の薄膜中で還元剤水溶液と合流させ、薄膜中で均一混合しながら還元反応を行うことにより得られた金属微粒子およびそれを含む金属コロイドが開示されている。この方法によれば、粒子径が均一な金属微粒子を含む金属コロイド溶液を得ることができる。しかしながら、この金属コロイド溶液においても、金属微粒子は液中で凝集しており、その液中分散性は十分なものではなかった。 Furthermore, in JP 2009-144250 A (Patent Document 3), a thin film fluid is formed between processing surfaces which are disposed so as to be able to approach and separate from each other and at least one of which rotates relative to the other. Obtained by mixing the aqueous solution containing the polymer dispersant and the metal compound with the reducing agent aqueous solution in the above thin film and carrying out the reduction reaction while uniformly mixing in the thin film. Disclosed are metal fine particles and metal colloids containing the same. According to this method, a metal colloid solution containing metal fine particles having a uniform particle diameter can be obtained. However, even in this metal colloid solution, the metal fine particles are aggregated in the liquid, and the dispersibility in the liquid is not sufficient.
このように、従来のコロイド溶液においては、貴金属微粒子の液中分散性が未だ十分なものではなく、このような貴金属コロイド溶液を用いて貴金属微粒子担体に担持させても、貴金属系微粒子が高度に分散した触媒などを得ることは困難であった。 As described above, in the conventional colloidal solution, the dispersibility of the noble metal fine particles in the liquid is not yet sufficient, and even when the noble metal colloidal solution is supported on the noble metal fine particle carrier, the noble metal-based fine particles are highly advanced. It was difficult to obtain a dispersed catalyst or the like.
また、特開2005−133135号公報(特許文献4)には、反応液を瞬時に混合し、配管内で反応を進行させて金属微粒子を形成させる方法が開示されており、この方法は、特に、界面活性剤を用いた逆ミセル法による金属微粒子形成に好適な方法であることが開示されている。そして、上記特許文献4には、混合方法として、高速撹拌混合方式、微小ギャップ混合方式、高圧混合方式が開示されている。しかしながら、前記高速撹拌混合方式に用いられる混合装置においては、反応液は反応場に滴下した後、混合されており、高い剪断力が付与された反応場に直接導入されて混合されるものではない。また、前記微小ギャップ混合方式に用いられる混合装置においては、狭小な反応場で剪断力を付与しながら反応液が供給されて混合されているが、反応液の供給口が離れており、瞬時の混合という観点においては十分なものではなかった。さらに、上記特許文献4には、高圧混合方式に用いられる混合装置としてY字型やT字型のものが開示されているが、これらにおいては反応液を配管内で衝突させて混合するものであり、剪断力を考慮したものではない。このため、上記特許文献4に記載の方法では、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散している貴金属系コロイド溶液を得ることは困難であった。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-133135 (Patent Document 4) discloses a method in which a reaction liquid is instantaneously mixed and a reaction is allowed to proceed in a pipe to form metal fine particles. It is disclosed that this is a method suitable for forming metal fine particles by a reverse micelle method using a surfactant. And in the said patent document 4, the high-speed stirring mixing system, the fine gap mixing system, and the high pressure mixing system are disclosed as a mixing method. However, in the mixing device used for the high-speed stirring and mixing method, the reaction liquid is mixed after being dropped into the reaction field, and is not directly introduced into the reaction field to which high shear force is applied and mixed. . In the mixing device used for the micro gap mixing method, the reaction liquid is supplied and mixed while applying a shearing force in a narrow reaction field, but the reaction liquid supply port is separated and instantaneous In terms of mixing, it was not sufficient. Furthermore, in Patent Document 4, Y-shaped and T-shaped mixing devices used for the high pressure mixing method are disclosed, but in these devices, the reaction liquid is collided in the pipe and mixed. Yes, it does not consider shear force. For this reason, it has been difficult for the method described in Patent Document 4 to obtain a noble metal colloid solution in which uniform noble metal fine particles having a small particle diameter are uniformly dispersed.
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散している、保存性に優れた貴金属系コロイド溶液およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a noble metal colloid solution having excellent storage stability, in which uniform noble metal fine particles having a small particle diameter are uniformly dispersed, and a method for producing the same. The purpose is to provide.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンおよび所定の分子量のポリアルキレンイミンを含有する2種類以上の原料溶液を、所定の剪断力が付与された反応場で均質混合することにより、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散しているコロイド溶液が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have obtained two or more kinds of raw material solutions containing a precious metal ion and a polyalkylenimine having a predetermined molecular weight as raw materials for the precious metal-based fine particles. It has been found that by carrying out homogeneous mixing in a reaction field to which force is applied, a colloidal solution in which uniform noble metal fine particles having a small particle diameter are uniformly dispersed can be obtained, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の貴金属系コロイド溶液は、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子と、重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンとを含有する貴金属系コロイド溶液であり、該コロイド溶液のpHが2.5〜6.0であり、該コロイド溶液中に分散している微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜10.0nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下である前記貴金属系微粒子である、ことを特徴とするものである。また、本発明の貴金属系コロイド溶液としては、以下のような本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法により製造されたものが好ましい。 That is, the noble metal colloid solution of the present invention has at least one noble metal fine particle selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles, and a weight average molecular weight of 3000 to 15000. A noble metal-based colloidal solution containing polyalkyleneimine, the pH of the colloidal solution is 2.5 to 6.0, and the fine particles dispersed in the colloidal solution have a cumulative mass in the particle size distribution of 50% become particle diameter D 50 is 0.8~10.0nm and cumulative mass is the noble metal-based fine particle size D 90 of at most 2.5 times the particle diameter D 50 which is 90%, and It is characterized by. Further, the noble metal colloid solution of the present invention is preferably one produced by the following method for producing a noble metal colloid solution of the present invention.
すなわち、本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法は、2種類以上の原料溶液を混合して、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子を含有する貴金属系コロイド溶液を製造する方法であって、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンを含有するものであり、1100sec−1以上7500sec−1以下の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合し、溶液のpHを2.5〜6.0に調整することを特徴とする方法である。 That is, the method for producing a noble metal-based colloidal solution of the present invention comprises at least one selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles by mixing two or more raw material solutions. A noble metal-based colloidal solution containing noble metal-based fine particles, wherein at least one of the two or more kinds of raw material solutions contains a noble metal ion that is a raw material of the noble metal-based fine particles, the 2 least one of or more of the raw material solution are those having a weight average molecular weight containing polyalkyleneimine 3000-15000, the the area marked 1100Sec -1 or 7500 sec -1 or less shear rate Introduce each raw material solution directly and mix homogeneously, and adjust the pH of the solution to 2.5-6.0 A method comprising Rukoto.
このような貴金属系コロイド溶液の製造方法において、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記貴金属イオンを含有するものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記ポリアルキレンイミンを含有するものであることが好ましく、前記ポリアルキレンイミンを含有する原料溶液が還元剤をさらに含むものであることがより好ましい。また、前記貴金属イオンを含有する原料溶液の陽イオン濃度としては0.0001〜0.5mol/Lが好ましい。 In such a method for producing a noble metal colloid solution, at least one of the two or more kinds of raw material solutions contains the noble metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polyalkylene. It is preferable that it contains imine, and it is more preferable that the raw material solution containing polyalkyleneimine further contains a reducing agent. The cation concentration of the raw material solution containing the noble metal ions is preferably 0.0001 to 0.5 mol / L.
なお、本発明によって、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散しているコロイド溶液が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、貴金属系微粒子などのナノ粒子は水などの水性溶液中では凝集しやすく、通常、高分子分散剤を添加してナノ粒子に吸着させて凝集を抑制している。本発明に用いられるポリアルキレンイミンもナノ粒子に吸着して凝集を抑制するものと推察される。このとき、剪断速度が7500sec−1を超えるような非常に高い剪断力を反応場に付与すると粒子径の大きな凝集体が形成される傾向にある。これは、過剰な剪断力によってポリアルキレンイミンが破壊されるため、破壊されたポリアルキレンイミンがナノ粒子に吸着しても液中で十分な斥力を付与することができず、ナノ粒子やその凝集体が凝集するためであると推察される。 The reason why a colloidal solution in which uniform noble metal-based fine particles having a small particle size are uniformly dispersed is obtained by the present invention is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. That is, nanoparticles such as noble metal-based fine particles are likely to aggregate in an aqueous solution such as water, and usually a polymer dispersant is added and adsorbed to the nanoparticles to suppress aggregation. It is presumed that the polyalkyleneimine used in the present invention also adsorbs to the nanoparticles and suppresses aggregation. At this time, when a very high shearing force with a shear rate exceeding 7500 sec −1 is applied to the reaction field, aggregates having a large particle diameter tend to be formed. This is because the polyalkyleneimine is destroyed by excessive shearing force, so that even if the broken polyalkyleneimine is adsorbed to the nanoparticles, a sufficient repulsive force cannot be imparted in the liquid. It is inferred that the aggregates are aggregated.
また、ジエタノールアミンとポリエチレングリコールを添加した場合にも粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。これは、ポリエチレングリコールのみを添加した場合でも液中で凝集体が形成するが、ジエタノールアミンとポリエチレングリコールを添加すると貴金属系微粒子を生成させるために添加したジエタノールアミンが、生成した貴金属系微粒子に吸着してポリエチレングリコールの吸着を阻害するため、ポリエチレングリコールによる凝集抑制効果がさらに劣るものとなり、また、ジエタノールアミンが貴金属系微粒子に吸着しても液中で十分な立体障害斥力が作用せず、ジエタノールアミンによる凝集抑制効果も十分に発揮されないためであると推察される。また、ポリエチレングリコールの斥力発現作用が小さい上に吸着量が少ないため、斥力の作用が小さくなり、貴金属系コロイド溶液の保存中に凝集体がさらに凝集して液中での分散性が低下するものと推察される。 Further, when diethanolamine and polyethylene glycol are added, aggregates having a large particle size tend to be formed. This is because even when only polyethylene glycol is added, aggregates are formed in the liquid. However, when diethanolamine and polyethylene glycol are added, diethanolamine added to form noble metal-based fine particles is adsorbed to the generated noble metal-based fine particles. Since it inhibits the adsorption of polyethylene glycol, the effect of suppressing the aggregation by polyethylene glycol is further inferior, and even if diethanolamine is adsorbed to noble metal fine particles, sufficient steric hindrance is not exerted in the liquid, and the suppression of aggregation by diethanolamine It is presumed that the effect is not fully exhibited. In addition, the repulsive effect of polyethylene glycol is small and the amount of adsorption is small, so the repulsive effect is small, and the aggregates further agglomerate during storage of the noble metal-based colloid solution and the dispersibility in the liquid decreases. It is guessed.
一方、本発明の製造方法においては、所定の分子量のポリアルキレンイミンを添加し、剪断速度が所定の値となるように反応場に剪断力を付与しているため、ポリアルキレンイミンが破壊されずに貴金属系微粒子に吸着し、液中で貴金属系微粒子に十分な斥力が付与され、貴金属系コロイド溶液中において貴金属系微粒子は均一に分散した状態で存在するものと推察される。また、ポリアルキレンイミンは貴金属系コロイド溶液中で安定に存在するため、粒子径が大きな凝集体が形成されにくく、貴金属系微粒子はそのままの状態、または粒子径が比較的小さい凝集体の状態で貴金属系コロイド溶液中で安定に分散しているものと推察される。 On the other hand, in the production method of the present invention, a polyalkyleneimine having a predetermined molecular weight is added and a shearing force is applied to the reaction field so that the shear rate becomes a predetermined value, so that the polyalkyleneimine is not destroyed. It is presumed that the noble metal fine particles are adsorbed on the noble metal fine particles and sufficient repulsive force is imparted to the noble metal fine particles in the liquid, and the noble metal fine particles are present in a uniformly dispersed state in the noble metal colloid solution. In addition, since polyalkyleneimine is stably present in a noble metal colloid solution, it is difficult to form aggregates having a large particle size, and the noble metal fine particles remain as they are or in a state of aggregates having a relatively small particle size. This is presumed to be stably dispersed in the colloidal solution.
本発明によれば、粒子径が小さく均一な貴金属系微粒子が均一に分散している、保存性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a noble metal colloid solution having excellent storage stability in which uniform noble metal fine particles having a small particle diameter are uniformly dispersed.
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.
先ず、本発明の貴金属系コロイド溶液について説明する。本発明の貴金属系コロイド溶液は、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の貴金属系微粒子と、重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンとを含有する貴金属系コロイド溶液であり、該コロイド溶液のpHが2.5〜6.0であり、該コロイド溶液中に分散している微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜10.0nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下である前記貴金属系微粒子である、ことを特徴とするものである。 First, the noble metal colloid solution of the present invention will be described. The noble metal colloid solution of the present invention includes at least one noble metal fine particle selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles, and a polyalkylene having a weight average molecular weight of 3000 to 15000. A noble metal-based colloidal solution containing imine, the pH of the colloidal solution is 2.5 to 6.0, and the fine particles dispersed in the colloidal solution have a cumulative mass of 50% in the particle size distribution and cumulative mass particle diameter D 50 is 0.8~10.0nm is the noble metal-based fine particle size D 90 of at most 2.5 times the particle diameter D 50 which is 90%, characterized in that It is what.
本発明にかかる貴金属系微粒子は、貴金属微粒子、貴金属合金微粒子、貴金属化合物微粒子および貴金属合金化合物微粒子からなる群から選択される少なくとも1種の微粒子である。このような貴金属系微粒子を形成する貴金属としては、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)が挙げられる。これらの貴金属は、1種を単独で貴金属微粒子を形成していてもよいし、2種以上で貴金属合金微粒子を形成していてもよい。これらの貴金属系微粒子の中でも、優れた触媒活性を示すという観点から、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、またはこれらの合金からなる微粒子が好ましい。 The noble metal fine particles according to the present invention are at least one kind of fine particles selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles. Examples of the noble metal that forms such noble metal fine particles include gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium ( Os). These noble metals may be used alone to form noble metal fine particles, or two or more may form noble metal alloy fine particles. Among these noble metal fine particles, fine particles made of gold, silver, platinum, palladium, rhodium, iridium, or alloys thereof are preferable from the viewpoint of exhibiting excellent catalytic activity.
また、本発明の貴金属系コロイド溶液においては、前記貴金属と貴金属以外の金属との貴金属合金の微粒子を貴金属系微粒子として使用することも可能である。この貴金属以外の金属としては、鉄、ニッケル、コバルト、銅、マンガン、クロム、亜鉛、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステンなどが挙げられる。これらの金属は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。 Moreover, in the noble metal colloid solution of the present invention, fine particles of a noble metal alloy of the noble metal and a metal other than the noble metal can be used as the noble metal fine particles. Examples of the metal other than the noble metal include iron, nickel, cobalt, copper, manganese, chromium, zinc, niobium, molybdenum, tantalum, and tungsten. These metals may be used alone or in combination of two or more.
さらに、本発明にかかる貴金属系微粒子としては、前記貴金属の酸化物、水酸化物、塩、炭化物、窒化物、硫化物などの貴金属化合物の微粒子;前記貴金属合金の酸化物、水酸化物、塩、炭化物、窒化物、硫化物などの貴金属合金化合物の微粒子も使用することができる。なお、貴金属合金化合物とは、少なくとも1種の貴金属を含有する複合金属酸化物などの複合金属化合物を意味する。 Further, the noble metal fine particles according to the present invention include fine particles of noble metal compounds such as oxides, hydroxides, salts, carbides, nitrides and sulfides of the noble metals; oxides, hydroxides and salts of the noble metal alloys. Fine particles of noble metal alloy compounds such as carbides, nitrides and sulfides can also be used. The noble metal alloy compound means a composite metal compound such as a composite metal oxide containing at least one kind of noble metal.
本発明の貴金属系コロイド溶液は、このような貴金属系微粒子が分散したものである。この貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布は、例えば、動的光散乱法により測定することができる。本発明のコロイド溶液中の微粒子は、このようにして測定された粒度分布において累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜10.0nm(好ましくは0.8〜5.0nm、より好ましくは0.8〜3.0nm)であり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下(好ましくは2.0倍以下)のものである。このような粒子径D50およびD90を有する貴金属系微粒子はコロイド溶液中において均一に分散している。このような貴金属系コロイド溶液を用いることにより、粒子径が小さく均一な貴金属系触媒粒子を得ることができ、しかも、この貴金属系触媒粒子は触媒として使用する際に粒成長しにくく、触媒活性の低下を抑制することが可能となる。また、前記貴金属系微粒子をアルミナ骨格を有する複合酸化物凝集粒子に担持させた場合、アルミナ骨格を有する複合酸化物凝集粒子の細孔径を変化させることによって、前記複合酸化物凝集粒子(触媒担体)の細孔径分布を任意に制御することが可能となる。したがって、触媒の調製の際に本発明の貴金属系コロイド溶液を用いることによって、触媒の使用温度領域に応じて理想的な形状の触媒を設計することが可能となり、例えば、ガス拡散性に最適な細孔径を有し、貴金属系微粒子が均一に触媒担体の細孔内に配置され、拡散律速領域で理想的な触媒活性を有する高耐熱性の触媒を得ることが可能となる。 The noble metal-based colloid solution of the present invention is a dispersion of such noble metal-based fine particles. The particle size distribution of the fine particles in the noble metal-based colloid solution can be measured by, for example, a dynamic light scattering method. Particles in the colloidal solution of the present invention, the particle diameter D 50 which cumulative mass in measured particle size distribution in this way is 50 percent 0.8~10.0Nm (preferably 0.8~5.0Nm, More preferably 0.8 to 3.0 nm) and a particle diameter D 90 with a cumulative mass of 90% is 2.5 times or less (preferably 2.0 times or less) of the particle diameter D 50. . Such noble metal fine particles having particle diameters D 50 and D 90 are uniformly dispersed in the colloidal solution. By using such a noble metal-based colloidal solution, uniform noble metal-based catalyst particles having a small particle diameter can be obtained, and when the noble metal-based catalyst particles are used as a catalyst, the particle growth is difficult and the catalytic activity is improved. It is possible to suppress the decrease. Further, when the noble metal-based fine particles are supported on the composite oxide aggregated particles having an alumina skeleton, the composite oxide aggregated particles (catalyst support) are changed by changing the pore diameter of the composite oxide aggregated particles having the alumina skeleton. It is possible to arbitrarily control the pore size distribution. Therefore, by using the noble metal colloidal solution of the present invention at the time of catalyst preparation, it becomes possible to design an ideally shaped catalyst according to the operating temperature range of the catalyst, for example, optimal for gas diffusivity. It is possible to obtain a highly heat-resistant catalyst having a pore size, in which noble metal-based fine particles are uniformly arranged in the pores of the catalyst carrier and having ideal catalytic activity in the diffusion-controlled region.
本発明の貴金属系コロイド溶液は所定の分子量のポリアルキレンイミンを含むものである。コロイド溶液中にこのようなポリアルキレンイミンが存在することによって、前記貴金属系微粒子は、その表面が正に帯電するため、凝集しにくくなり、均一な状態で安定してコロイド溶液中に分散することが可能となる。また、貴金属系微粒子の表面が正に帯電することによって、負に帯電した担体との間では静電引力が作用し、正に帯電した担体との間では斥力が作用することから、所定の担体に貴金属系微粒子を吸着させることが可能となる。例えば、アルミナとセリアとの複合酸化物担体に貴金属を吸着させる場合、従来の方法では、アルミナに吸着した貴金属が表面移動しやすいため、貴金属の粒成長により触媒活性が低下する傾向にあったが、本発明の貴金属系コロイド溶液を用いると、ポリアルキレンイミンの作用により貴金属系微粒子の表面が正に帯電するため、セリア微粒子の表面を負に帯電させ且つアルミナ微粒子の表面を正に帯電させることにより貴金属系微粒子を選択的にセリア微粒子に吸着させることができ、貴金属の粒成長が起こりにくくなり、触媒活性の低下が抑制される。 The noble metal colloid solution of the present invention contains a polyalkyleneimine having a predetermined molecular weight. Due to the presence of such polyalkyleneimine in the colloidal solution, the noble metal-based fine particles have a positively charged surface, so that they are less likely to aggregate and are stably dispersed in the colloidal solution in a uniform state. Is possible. In addition, since the surface of the noble metal fine particles is positively charged, an electrostatic attractive force acts on the negatively charged carrier and a repulsive force acts on the positively charged carrier. It is possible to adsorb noble metal-based fine particles. For example, when a noble metal is adsorbed on a composite oxide support of alumina and ceria, in the conventional method, the surface of the noble metal adsorbed on the alumina tends to move, and therefore the catalytic activity tends to decrease due to the noble metal grain growth. When the noble metal colloid solution of the present invention is used, the surface of the noble metal fine particles is positively charged by the action of the polyalkyleneimine, so that the surface of the ceria fine particles is negatively charged and the surface of the alumina fine particles is positively charged. Thus, the noble metal-based fine particles can be selectively adsorbed on the ceria fine particles, the noble metal particle growth is less likely to occur, and the decrease in the catalytic activity is suppressed.
このようなポリアルキレンイミンの重量平均分子量は3000〜15000である。ポリアルキレンイミンの重量平均分子量が前記範囲にあると貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、ポリアルキレンイミンの重量平均分子量が前記下限未満になるとポリアルキレンイミンが貴金属系微粒子に吸着しても立体障害による斥力が十分に発現せず、貴金属系微粒子が凝集し、他方、前記上限を超えるとポリアルキレンイミンが架橋構造を形成し、貴金属系微粒子が凝集して大きな凝集体が形成する。したがって、このような観点から、ポリアルキレンイミンの重量平均分子量としては、8000〜12000が好ましい。なお、前記重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定され、標準ポリスチレンで換算した値である。 The weight average molecular weight of such a polyalkyleneimine is 3000-15000. When the weight average molecular weight of the polyalkyleneimine is within the above range, the noble metal fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and obtain a noble metal colloid solution having excellent storage stability. Can do. On the other hand, when the weight average molecular weight of the polyalkyleneimine is less than the lower limit, even if the polyalkyleneimine is adsorbed to the noble metal fine particles, the repulsive force due to steric hindrance is not sufficiently expressed, and the noble metal fine particles are aggregated, while the upper limit is exceeded. If it exceeds, polyalkyleneimine forms a crosslinked structure, and the noble metal-based fine particles aggregate to form large aggregates. Therefore, from such a viewpoint, the weight average molecular weight of the polyalkyleneimine is preferably 8000 to 12000. The weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) and converted to standard polystyrene.
本発明のコロイド溶液において、ポリアルキレンイミンの含有量としては、前記貴金属系微粒子の単位表面積に対して0.5〜30mg/m2が好ましく、2〜20mg/m2がより好ましい。ポリアルキレンイミンの含有量が前記範囲にあると貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、前記ポリアルキレンイミンの含有量が前記下限未満になると貴金属系微粒子の表面をポリアルキレンイミンが十分に被覆することができず、貴金属系微粒子が凝集してより大きな凝集体が形成される傾向にあり、他方、前記上限を超えると貴金属系コロイド溶液中に遊離のポリアルキレンイミンが多く存在するため、ポリアルキレンイミンの架橋反応が著しく進行し、貴金属系微粒子が凝集して粒子径の大きな凝集体が形成する傾向にある。 In colloidal solution of the present invention, the content of the polyalkyleneimine is preferably 0.5 to 30 mg / m 2 with respect to the unit surface area of the noble metal particles, and more preferably 2 to 20 mg / m 2. When the content of the polyalkyleneimine is within the above range, the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and can provide a noble metal-based colloid solution with excellent storage stability. it can. On the other hand, when the content of the polyalkyleneimine is less than the lower limit, the surface of the noble metal fine particles cannot be sufficiently covered with the polyalkyleneimine, and the noble metal fine particles tend to aggregate to form larger aggregates. On the other hand, if the upper limit is exceeded, a large amount of free polyalkyleneimine is present in the noble metal colloid solution, so that the cross-linking reaction of the polyalkyleneimine proceeds remarkably, and the noble metal fine particles are aggregated and aggregated with a large particle size. There is a tendency for aggregates to form.
また、本発明のコロイド溶液のpHは2.5〜6.0である。前記コロイド溶液のpHが前記範囲にあるとポリアルキレンイミンは解離してNH3 +基が形成され、貴金属系微粒子の負に帯電したサイトまたはニュートラルなサイトに吸着して分散効果を付与する。その結果、貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、pHが前記下限未満になると還元反応速度が低下し、反応途中の中間生成物にポリアルキレンイミンが吸着し、その後、逐次反応が生ずるため、凝集が進行する。他方、前記上限を超えると、ポリアルキレンイミンの解離度が小さく、貴金属系微粒子へのポリアルキレンイミンの吸着量が減少し、貴金属系微粒子間に十分な斥力が発現せず、貴金属系微粒子が凝集する。 The colloidal solution of the present invention has a pH of 2.5 to 6.0. When the pH of the colloidal solution is in the above range, the polyalkyleneimine dissociates to form NH 3 + groups, which are adsorbed on the negatively charged sites or neutral sites of the noble metal-based fine particles and impart a dispersion effect. As a result, the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and a noble metal-based colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the pH is lower than the lower limit, the reduction reaction rate decreases, and the polyalkyleneimine is adsorbed to the intermediate product in the middle of the reaction. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the degree of dissociation of the polyalkyleneimine is small, the amount of polyalkyleneimine adsorbed on the noble metal fine particles is reduced, and no sufficient repulsive force is expressed between the noble metal fine particles, causing the noble metal fine particles to aggregate. To do.
本発明のコロイド溶液に用いられる溶媒としては、水、水溶性有機溶媒(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトンなど)、水と前記水溶性有機溶媒との混合溶媒などが挙げられる。本発明にかかるポリアルキレンイミンはこのような溶媒を用いた場合に優れた分散効果を発揮する傾向にある。 Examples of the solvent used in the colloidal solution of the present invention include water, water-soluble organic solvents (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, etc.), a mixed solvent of water and the water-soluble organic solvent, and the like. The polyalkyleneimine according to the present invention tends to exhibit an excellent dispersion effect when such a solvent is used.
このような貴金属系コロイド溶液は、例えば、前記貴金属イオンを含有する原料溶液と前記ポリアルキレンイミンを含有する原料溶液とを、剪断速度が1100sec−1以上となるような剪断力が付与された反応場で均質混合することによって製造することができる。本発明のコロイド溶液は、2種類以上の原料溶液を混合する方法であって、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類として前記貴金属イオンを含有するものを使用し、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類として前記ポリアルキレンイミンを含有するものを使用し、これら原料溶液を1100sec−1以上7500sec−1以下の剪断速度となっている領域に独立に直接導入して均質混合する方法によって製造することが可能である。特に、許容剪断速度の中で比較的高い範囲(1800sec−1以上7500sec−1以下)においてコロイド溶液を作製すれば、水などの貴金属系微粒子が凝集しやすい溶媒においても、貴金属系微粒子を凝集させずに、均一に分散させることが可能となる。 Such a noble metal-based colloid solution is, for example, a reaction in which a shearing force is applied to a raw material solution containing the noble metal ion and a raw material solution containing the polyalkyleneimine so that a shear rate is 1100 sec −1 or more. It can be produced by in-situ mixing. The colloidal solution of the present invention is a method of mixing two or more kinds of raw material solutions, wherein at least one of the two or more kinds of raw material solutions contains the noble metal ion, and the two or more kinds are used. at least one as used those containing the polyalkyleneimine, homogeneous introduced directly into these independently raw material solution in an area that is the 1100Sec -1 or 7500 sec -1 or less shear rate of the raw material solution It can be produced by a mixing method. In particular, when making a colloidal solution in a relatively high range (1800 sec -1 or 7500 sec -1 or less) in the allowable shear rate, in a solvent in which the noble metal-based particles are likely to aggregate, such as water, to coagulate the noble metal particles Without being distributed uniformly.
このような製造方法に用いられる装置としては、例えば、図1に示すものが挙げられる。以下、図面を参照しながら、本発明の貴金属系コロイド溶液を製造するための好適な装置ついて詳細に説明する。なお、以下の説明および図面中、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。 As an apparatus used for such a manufacturing method, for example, the apparatus shown in FIG. Hereinafter, a suitable apparatus for producing the noble metal colloid solution of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions may be omitted.
図1に示す製造装置は、攪拌装置としてホモジナイザー10を備えており、ホモジナイザー10の先端部(攪拌部)が反応容器20内に配置されている。ホモジナイザー10の先端部は、図2に示すように、凹型のローター11と、ローター11の外周との間に所定のギャップの領域が形成されるように配置された凹型の外側ステータ12と、ローター11の内周との間に所定のギャップの領域が形成されるように配置された凸型の内側ステータ13とを備えている。さらに、ローター11は、回転シャフト14を介してモーター15に接続されており、回転することが可能な構造となっている。 The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a homogenizer 10 as a stirring device, and a front end portion (stirring portion) of the homogenizer 10 is disposed in the reaction vessel 20. As shown in FIG. 2, the front end of the homogenizer 10 includes a concave outer stator 12 disposed so that a predetermined gap region is formed between the concave rotor 11 and the outer periphery of the rotor 11, and the rotor. 11 and a convex inner stator 13 arranged so that a predetermined gap region is formed between the inner periphery of the inner stator 11 and the inner periphery. Further, the rotor 11 is connected to a motor 15 via a rotating shaft 14 and has a structure capable of rotating.
そして、図1に示す製造装置においては、複数のノズル、すなわち、原料溶液Aを導入するためのノズル16Aと原料溶液Bを導入するためのノズル16Bとが、それぞれ内側ステータ13におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられている。また、ノズル16Aには流路17Aを介して原料溶液Aの供給装置(図示せず)が、ノズル16Bには流路17Bを介して原料溶液Bの供給装置(図示せず)がそれぞれ接続されており、ローター11と内側ステータ13との間の領域に原料溶液Aと原料溶液Bとをそれぞれ独立して直接的に導入することが可能な構造となっている。 In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, a plurality of nozzles, that is, a nozzle 16 </ b> A for introducing the raw material solution A and a nozzle 16 </ b> B for introducing the raw material solution B are opposed to the rotor 11 in the inner stator 13. It is provided on each surface. Further, a supply device (not shown) for the raw material solution A is connected to the nozzle 16A via a flow path 17A, and a supply device (not shown) for the raw material solution B is connected to the nozzle 16B via a flow path 17B. The raw material solution A and the raw material solution B can be directly and independently introduced into the region between the rotor 11 and the inner stator 13.
さらに、図1に示す製造装置においては、図3および図4に示すように、ノズル16Aおよびノズル16Bが、内側ステータ13におけるローター11に対向する面において、ローター11の回転軸Xに対して直交する所定の面Yの外周方向に交互に設けられている。 Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, as shown in FIGS. 3 and 4, the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are orthogonal to the rotation axis X of the rotor 11 on the surface facing the rotor 11 in the inner stator 13. The predetermined surfaces Y are alternately provided in the outer peripheral direction.
なお、図3および図4においては、ノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ12個ずつ設けられているが(24孔タイプ)、ノズル16Aおよびノズル16Bの数は特に限定されるものではない。したがって、ノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ1個ずつ設けられていればよいが(2孔タイプ)、原料溶液Aおよび原料溶液Bが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間をより短縮できるという観点から、ノズル16Aおよびノズル16Bの数はそれぞれ10個以上であることが好ましく、20個以上であることがより好ましい。一方、ノズル16Aおよびノズル16Bのそれぞれの数の上限は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、ノズルの詰まりをより確実に防止するという観点から、交互に配置されたノズル16Aおよびノズル16Bの開口部の直径が0.1mm程度以上の寸法を取り得るようにすることが好ましい。このようにノズルの開口部の直径は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、ノズルの詰まりをより確実に防止するという観点から、0.1〜1mm程度であることが好ましい。 3 and 4, 12 nozzles 16A and 12 nozzles 16B are provided (24-hole type), but the number of nozzles 16A and nozzles 16B is not particularly limited. Therefore, it is only necessary to provide one nozzle 16A and one nozzle 16B (two-hole type), but the time from when the raw material solution A and the raw material solution B are introduced into the region until homogeneous mixing is further reduced. From the viewpoint of being able to do so, the number of nozzles 16A and nozzles 16B is preferably 10 or more, and more preferably 20 or more. On the other hand, the upper limit of the number of each of the nozzles 16A and 16B is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus. From the viewpoint of more reliably preventing nozzle clogging, the alternately arranged nozzles 16A It is preferable that the diameter of the opening of the nozzle 16B can be about 0.1 mm or more. As described above, the diameter of the opening of the nozzle is not particularly limited and varies depending on the size of the apparatus, but is preferably about 0.1 to 1 mm from the viewpoint of more reliably preventing nozzle clogging. .
また、図3および図4においては、ノズル16Aおよびノズル16Bが、ローター11の回転軸Xに対して直交する一つの面Yの外周方向に一列に交互に設けられているが、複数の面の外周方向に複数の列において交互に設けられていてもよい。 3 and 4, the nozzles 16A and the nozzles 16B are alternately provided in a row in the outer circumferential direction of one surface Y orthogonal to the rotation axis X of the rotor 11. It may be provided alternately in a plurality of rows in the outer circumferential direction.
以上説明した図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとから原料溶液Aおよび原料溶液Bがそれぞれ導入される領域、すなわち図1および図2においてはローター11の内周と内側ステータ13の外周との間の領域において、剪断速度が1100sec−1以上であることが好ましく、1800sec−1以上であることがより好ましい。この領域の剪断速度が前記下限未満になると反応場に十分な剪断力が付与されず、凝集した貴金属系微粒子が分離されず、大きな凝集体が形成する傾向にある。また、前記領域の剪断速度が7500sec−1以下であることが好ましく、6500sec−1以下であることがより好ましい。前記剪断速度が前記上限を超えるとポリアルキレンイミンが破壊されて、前記貴金属系微粒子に十分な斥力を付与することができず、より大きな凝集体が形成する傾向にある。 In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 described above, regions where the raw material solution A and the raw material solution B are respectively introduced from the nozzle 16A and the nozzle 16B, that is, the inner periphery of the rotor 11 and the inner stator 13 in FIGS. in the region between the outer periphery of, preferably shear rate is 1100Sec -1 or more, and more preferably 1800 sec -1 or more. When the shear rate in this region is less than the lower limit, sufficient shearing force is not applied to the reaction field, aggregated noble metal-based fine particles are not separated, and large aggregates tend to be formed. Moreover, it is preferable that the shear rate of the said area | region is 7500 sec < -1 > or less, and it is more preferable that it is 6500 sec < -1 > or less. When the shear rate exceeds the upper limit, the polyalkyleneimine is destroyed and sufficient repulsive force cannot be applied to the noble metal-based fine particles, and a larger aggregate tends to be formed.
このような範囲の剪断速度を達成するための条件としては、ローターの回転速度およびローターとステータとの間のギャップの大きさが影響するため、前記領域の剪断速度が前記条件を満たすようにそれらを設定する必要がある。具体的なローター11の回転速度は特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、例えば、内側ステータ13の外径10mm、ローター11と外側ステータ12との間のギャップ0.2mm、およびローター11と内側ステータ13との間のギャップ0.2mmの場合にはローター11の回転速度を好ましくは600〜4000rpm、より好ましくは1000〜3500rpmに設定することによって前記剪断速度を達成することが可能となる。 Conditions for achieving such a range of shear rates are affected by the rotational speed of the rotor and the size of the gap between the rotor and the stator. Need to be set. The specific rotation speed of the rotor 11 is not particularly limited and varies depending on the size of the device. For example, the outer diameter of the inner stator 13 is 10 mm, the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is 0.2 mm, In the case of a gap of 0.2 mm between the rotor 11 and the inner stator 13, the shear speed can be achieved by setting the rotational speed of the rotor 11 to preferably 600 to 4000 rpm, more preferably 1000 to 3500 rpm. It becomes possible.
また、ローター11と内側ステータ13との間のギャップの大きさも特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.5〜1.0mmであることがより好ましい。さらに、ローター11と外側ステータ12との間のギャップの大きさも特に制限されず、装置の大きさによっても変わってくるが、0.2〜1.0mmであることが好ましく、0.5〜1.0mmであることがより好ましい。このギャップの大きさの変化に対応してローター11の回転速度を調整することにより前記範囲の剪断速度を達成することが可能となる。これらのギャップが前記下限未満になるとギャップの詰まりが発生し易くなる傾向にあり、前記上限を超えると効果的な剪断力を付与できない傾向にある。 Further, the size of the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 is not particularly limited, and varies depending on the size of the device, but is preferably 0.2 to 1.0 mm, 0.5 to 1 More preferably, it is 0.0 mm. Further, the size of the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 is not particularly limited, and varies depending on the size of the device, but is preferably 0.2 to 1.0 mm, 0.5 to 1 More preferably, it is 0.0 mm. By adjusting the rotational speed of the rotor 11 in response to the change in the size of the gap, it becomes possible to achieve the shear speed in the above range. When these gaps are less than the lower limit, clogging of the gaps tends to occur, and when the upper limit is exceeded, effective shearing force cannot be applied.
また、図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとからそれぞれ供給された原料溶液Aおよび原料溶液Bが、前記領域に導入されてから1msec以内(特に好ましくは0.5msec以内)に均質混合されるようにノズル16Aおよびノズル16Bが配置されていることが好ましい。なお、ここでいう原料溶液が前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間とは、ノズル16A(またはノズル16B)から導入された原料溶液A(または原料溶液B)が隣接するノズル16B(またはノズル16A)の位置に到達し、ノズル16B(またはノズル16A)から導入された原料溶液B(または原料溶液A)と混合されるまでの時間をいう。 Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the raw material solution A and the raw material solution B respectively supplied from the nozzle 16A and the nozzle 16B are introduced within 1 msec (particularly preferably within 0.5 msec) after being introduced into the region. It is preferable that the nozzle 16A and the nozzle 16B are arranged so as to be homogeneously mixed. Here, the time from when the raw material solution is introduced into the region until it is homogeneously mixed is the nozzle 16B adjacent to the raw material solution A (or raw material solution B) introduced from the nozzle 16A (or nozzle 16B). It means the time until the position of (or nozzle 16A) is reached and mixed with raw material solution B (or raw material solution A) introduced from nozzle 16B (or nozzle 16A).
以上、本発明の貴金属系コロイド溶液の製造に好適に用いられる装置について説明したが、本発明のコロイド溶液の製造方法は、図1に示す製造装置を用いる方法に限定されるものではない。例えば、図1に示す製造装置においては、2種類の原料溶液が導入できるように構成されているが、3種類以上の原料溶液が導入できるようにノズルや原料溶液供給装置等を構成してもよい。 Although the apparatus suitably used for the production of the noble metal colloid solution of the present invention has been described above, the method for producing the colloid solution of the present invention is not limited to the method using the production apparatus shown in FIG. For example, the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is configured so that two kinds of raw material solutions can be introduced, but a nozzle, a raw material solution supply apparatus, or the like may be configured so that three or more kinds of raw material solutions can be introduced. Good.
また、図1に示す製造装置においては、ノズル16Aとノズル16Bとがそれぞれ内側ステータ13におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられているが、ノズル16Aとノズル16Bとがそれぞれ外側ステータ12におけるローター11に対向する面にそれぞれ設けられていてもよい。そのように構成すれば、ローター11と外側ステータ12との間の領域に原料溶液Aと原料溶液Bとをそれぞれ独立して直接的に導入することが可能となる。なお、その領域における剪断速度は前記条件を満たすように設定する必要がある。 Further, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are respectively provided on the surface facing the rotor 11 in the inner stator 13, but the nozzle 16 </ b> A and the nozzle 16 </ b> B are respectively rotors in the outer stator 12. 11 may be provided respectively on the surface facing 11. If comprised in that way, it will become possible to introduce the raw material solution A and the raw material solution B directly into the area | region between the rotor 11 and the outer side stator 12, respectively independently. Note that the shear rate in that region needs to be set so as to satisfy the above condition.
さらに、上述したように、剪断速度が所定の値となるような剪断力が反応場に付与できる方法であれば、例えば、攪拌子などを用いて2種類以上の原料溶液を均質混合してもよい。 Furthermore, as described above, if a shearing force that gives a predetermined shear rate to the reaction field can be applied to the reaction field, for example, two or more kinds of raw material solutions can be homogeneously mixed using a stirrer or the like. Good.
次に、本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法の好適な一実施形態について説明する。本発明の貴金属系コロイド溶液の製造方法においては、原料溶液を導入する領域の剪断速度を前記範囲に設定し、前記各原料溶液を前記領域に独立して直接的に導入することが好ましい。例えば、図1に示す製造装置を用いる場合には、ノズル16Aとノズル16Bとから原料溶液Aおよび原料溶液Bがそれぞれ導入される領域、すなわち図1および図2においてはローター11と内側ステータ13との間の領域の剪断速度が前記範囲となるようにローター11を回転させ、原料溶液Aおよび原料溶液Bをそれぞれノズル16Aおよびノズル16Bから前記領域に独立して直接的に導入する。このように剪断速度が所定の値となっている領域に直接導入された各原料溶液は、極めて短時間の間に均質混合されて反応が終了し、前記原料溶液中の原料に由来する貴金属系微粒子が得られる。このような方法により得られた貴金属系微粒子は、粒子径がより小さく且つ粒度分布がより狭いものとなる。 Next, a preferred embodiment of the method for producing a noble metal colloid solution of the present invention will be described. In the method for producing a noble metal colloid solution of the present invention, it is preferable that the shear rate of the region into which the raw material solution is introduced is set in the above range, and each of the raw material solutions is directly and independently introduced into the region. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is used, regions where the raw material solution A and the raw material solution B are respectively introduced from the nozzle 16A and the nozzle 16B, that is, the rotor 11 and the inner stator 13 in FIG. 1 and FIG. The rotor 11 is rotated so that the shear rate in the region between the above ranges is within the above range, and the raw material solution A and the raw material solution B are directly introduced into the region independently from the nozzle 16A and the nozzle 16B, respectively. Thus, each raw material solution directly introduced into the region where the shear rate is a predetermined value is homogeneously mixed in a very short time to complete the reaction, and the noble metal system derived from the raw material in the raw material solution Fine particles are obtained. The noble metal fine particles obtained by such a method have a smaller particle size and a narrower particle size distribution.
また、各原料溶液の送液速度としては特に制限はないが、1.0〜30ml/minが好ましい。原料溶液の送液速度が前記下限未満になると貴金属系微粒子の製造効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると貴金属系微粒子の液中における凝集粒子径が大きくなる傾向にある。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a liquid feeding rate of each raw material solution, However, 1.0-30 ml / min is preferable. When the feed rate of the raw material solution is less than the lower limit, the production efficiency of the noble metal-based fine particles tends to decrease, and when the upper limit is exceeded, the aggregate particle diameter of the noble metal-based fine particles in the liquid tends to increase.
本発明のコロイド溶液の製造方法においては、貴金属系コロイド溶液のpHを2.5〜6.0に調整する。コロイド溶液のpHを前記範囲にするとポリアルキレンイミンは解離してNH3 +基が形成され、貴金属系微粒子の負に帯電したサイトまたはニュートラルなサイトに吸着して分散効果を付与する。その結果、貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、pHが前記下限未満になると還元反応速度が低下し、反応途中の中間生成物にポリアルキレンイミンが吸着し、その後、逐次反応が生ずるため、凝集が進行する。他方、前記上限を超えると、ポリアルキレンイミンの解離度が小さく、貴金属系微粒子へのポリアルキレンイミンの吸着量が減少し、貴金属系微粒子間に十分な斥力が発現せず、貴金属系微粒子が凝集する。 In the method for producing a colloidal solution of the present invention, the pH of the noble metal-based colloidal solution is adjusted to 2.5 to 6.0. When the pH of the colloidal solution is within the above range, the polyalkyleneimine dissociates to form NH 3 + groups, which are adsorbed on the negatively charged sites or neutral sites of the noble metal-based fine particles and impart a dispersion effect. As a result, the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and a noble metal-based colloidal solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the pH is lower than the lower limit, the reduction reaction rate decreases, and the polyalkyleneimine is adsorbed to the intermediate product in the middle of the reaction. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the degree of dissociation of the polyalkyleneimine is small, the amount of polyalkyleneimine adsorbed on the noble metal fine particles is reduced, and no sufficient repulsive force is expressed between the noble metal fine particles, causing the noble metal fine particles to aggregate. To do.
本発明の貴金属系コロイド溶液を製造する場合、前記貴金属イオンと前記ポリアルキレンイミンは、同じ原料溶液に含まれていてもよいし、各々別の原料溶液に含まれていてもよいが、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記貴金属イオンを含むものであり、残りの原料溶液のうちの少なくとも1種類が前記ポリアルキレンイミンを含むものであることが好ましい。さらに、ヒドラジンおよび水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤は貴金属イオンと同一の原料溶液には含まれず、ポリアルキレンイミンと同一の原料溶液には含まれていてもよい。例えば、図1に示す製造装置を用いる場合には、前記貴金属イオンと前記ポリアルキレンイミンがともに原料溶液Aに含まれていてもよいし、原料溶液Aに前記貴金属イオンが含まれ、原料溶液Bに前記ポリアルキレンイミンが含まれていてもよいが、後者が好ましい。 When producing the noble metal-based colloidal solution of the present invention, the noble metal ion and the polyalkyleneimine may be contained in the same raw material solution, or may be contained in different raw material solutions. It is preferable that at least one of the plurality of raw material solutions contains the noble metal ion, and at least one of the remaining raw material solutions contains the polyalkyleneimine. Furthermore, reducing agents such as hydrazine and sodium borohydride are not included in the same raw material solution as the noble metal ions, but may be included in the same raw material solution as the polyalkyleneimine. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is used, both the noble metal ion and the polyalkyleneimine may be contained in the raw material solution A, or the raw material solution A contains the noble metal ion and the raw material solution B. May contain the polyalkyleneimine, but the latter is preferred.
また、前記貴金属イオンを含む原料溶液(例えば前記原料溶液A)の陽イオン濃度としては0.0001〜0.5mol/Lが好ましく、0.0001〜0.2mol/Lがより好ましい。陽イオン濃度が前記範囲にあると貴金属系微粒子は、粒子径が小さく均一で、凝集しにくく、均一に分散しており、しかも保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ることができる。一方、陽イオン濃度が前記下限未満になると貴金属系微粒子の収率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えるとコロイド溶液中の貴金属系微粒子間の距離が短くなるため、ポリアルキレンイミンが効果的な形態で貴金属系微粒子に吸着できず、貴金属系微粒子が凝集する傾向にある。 The cation concentration of the raw material solution containing the noble metal ions (for example, the raw material solution A) is preferably 0.0001 to 0.5 mol / L, and more preferably 0.0001 to 0.2 mol / L. When the cation concentration is in the above-mentioned range, the noble metal-based fine particles have a small particle size, are uniform, hardly aggregate, are uniformly dispersed, and a noble metal-based colloid solution having excellent storage stability can be obtained. On the other hand, when the cation concentration is less than the lower limit, the yield of the noble metal-based fine particles tends to decrease. On the other hand, when the cation concentration exceeds the upper limit, the distance between the noble metal-based fine particles in the colloidal solution is shortened. It cannot be adsorbed to the noble metal fine particles in an effective form, and the noble metal fine particles tend to aggregate.
このような本発明の貴金属系コロイド溶液を製造する場合に適用できる反応系は特に制限されず、アルコキシドの加水分解反応や貧溶媒を用いた溶解度変化を利用する析出反応などが挙げられるが、中和反応や酸化還元反応といった核生成速度や反応速度が極めて早い反応においても前記製造方法によれば貴金属系微粒子は粒子径が小さく均一なものとなり、分散性および保存安定性に優れた貴金属系コロイド溶液が得られるため、本発明の製造方法はこのような核生成速度や反応速度が極めて早い反応系に対して特に有用である。 The reaction system applicable to the production of such a noble metal colloidal solution of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include hydrolysis reactions of alkoxides and precipitation reactions utilizing solubility changes using poor solvents. Even in a reaction with a very fast nucleation rate or reaction rate such as a summation reaction or oxidation-reduction reaction, the noble metal-based fine particles have a small particle size and are uniform according to the above-mentioned production method, and are excellent in dispersibility and storage stability. Since the solution is obtained, the production method of the present invention is particularly useful for such a reaction system having a very high nucleation rate and reaction rate.
このような中和反応、酸化還元反応などにおける具体的な反応系は特に制限されるものではないが、酸化還元反応系が好ましく、例えば、2種類の原料溶液を用いる場合には以下のような原料溶液AおよびBを用いる酸化還元反応系がより好ましい。
原料溶液A(貴金属イオン含有溶液):硝酸銀、硝酸パラジウム、塩化白金酸、硝酸ロジウム、ジニトロジアンミン白金硝酸(以下、「硝酸白金」という)などを含有する溶液。
原料溶液B(還元剤):アセトアルデヒド溶液、水素化ホウ素ナトリウム溶液、ヒドラジン、エタノールなど。
A specific reaction system in such neutralization reaction, oxidation-reduction reaction, etc. is not particularly limited, but an oxidation-reduction reaction system is preferable. For example, when two kinds of raw material solutions are used, the following reaction system is used. A redox reaction system using raw material solutions A and B is more preferable.
Raw material solution A (precious metal ion-containing solution): A solution containing silver nitrate, palladium nitrate, chloroplatinic acid, rhodium nitrate, dinitrodiammine platinum nitrate (hereinafter referred to as “platinum nitrate”), and the like.
Raw material solution B (reducing agent): acetaldehyde solution, sodium borohydride solution, hydrazine, ethanol and the like.
なお、ポリアルキレンイミンは、上記いずれの反応においても原料溶液Aおよび原料溶液Bの少なくとも一方に含まれていればよいが、原料溶液Bに含まれていることが好ましい。例えば、前記酸化還元反応においては、貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンを含有する原料溶液Aと、還元剤とポリアルキレンイミンとを含有する原料溶液Bとを用いることが好ましい。 The polyalkyleneimine may be contained in at least one of the raw material solution A and the raw material solution B in any of the above reactions, but is preferably contained in the raw material solution B. For example, in the oxidation-reduction reaction, it is preferable to use a raw material solution A containing noble metal ions, which are raw materials of noble metal-based fine particles, and a raw material solution B containing a reducing agent and a polyalkyleneimine.
このような原料溶液の組成や組み合わせは、目的とする貴金属系コロイド溶液の種類や使用する原料の種類などに応じて適宜設定することができる。 The composition and combination of such raw material solutions can be appropriately set according to the type of the target noble metal colloid solution and the type of raw material used.
本発明のコロイド溶液の製造方法によって得られる貴金属系コロイド溶液の組成は特に限定されず、様々な原料溶液を用いることによって、貴金属、貴金属合金、貴金属化合物、貴金属合金化合物といった種々の組成の貴金属系コロイド溶液を得ることが可能となる。 The composition of the noble metal-based colloidal solution obtained by the method for producing a colloidal solution of the present invention is not particularly limited. By using various raw material solutions, noble metal-based noble metals, noble metal alloys, noble metal compounds, noble metal alloy compounds, and the like are used. A colloidal solution can be obtained.
また、本発明の貴金属系コロイド溶液は液中で非常に分散性が高く、高分散性の触媒担体コロイド溶液と均質混合することによって高度に分散した状態で貴金属系微粒子を触媒担体に担持させることができる。さらに、本発明の貴金属系コロイド溶液においては、pH調整を行うことによって貴金属微粒子からポリアルキレンイミンを瞬時に脱着させることができるため、触媒担体へ貴金属系微粒子を均一に配置した状態で容易に担持させることが可能となる。また、本発明の貴金属系コロイド溶液と同様にして調製した金属酸化物または複合金属酸化物のコロイド溶液を用いて前記触媒担体を調製した場合には、触媒担体である金属酸化物粒子または複合金属酸化物粒子からポリアルキレンイミンを瞬時に脱着させることができるため、さらに均一な状態で貴金属系微粒子を担持させることが可能となる。 In addition, the noble metal colloid solution of the present invention is highly dispersible in the liquid, and the noble metal fine particles are supported on the catalyst carrier in a highly dispersed state by being homogeneously mixed with the highly dispersible catalyst carrier colloid solution. Can do. Furthermore, in the noble metal colloid solution of the present invention, the polyalkyleneimine can be instantaneously desorbed from the noble metal fine particles by adjusting the pH, so that the noble metal fine particles are easily supported evenly on the catalyst support. It becomes possible to make it. In addition, when the catalyst carrier is prepared using a metal oxide or composite metal oxide colloidal solution prepared in the same manner as the noble metal colloid solution of the present invention, the metal oxide particles or composite metal which is the catalyst carrier. Since the polyalkyleneimine can be instantaneously desorbed from the oxide particles, the noble metal-based fine particles can be supported in a more uniform state.
以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
先ず、Pt含有量が4.565質量%の硝酸白金溶液4.85gにイオン交換水を添加して、陽イオン(Ptイオン)濃度が0.0025mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液(原料溶液A)125mlを調製した。また、ヒドラジン一水和物0.95gおよび下記式(1):
Example 1
First, ion-exchanged water is added to 4.85 g of a platinum nitrate solution having a Pt content of 4.565% by mass, and a noble metal ion-containing raw material aqueous solution (raw material solution A) having a cation (Pt ion) concentration of 0.0025 mol / L. ) 125 ml was prepared. Further, 0.95 g of hydrazine monohydrate and the following formula (1):
で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン0.2gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、ポリエチレンイミン水溶液(原料溶液B)125mlを調製した。このポリエチレンイミン水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが3.0となるように微量の硝酸を添加した。 Ion-exchanged water was added to a mixture of polyethyleneimine 0.2 g having a weight average molecular weight of 10000 represented by the formula (1) and dissolved to prepare 125 ml of a polyethyleneimine aqueous solution (raw material solution B). A small amount of nitric acid was added to the polyethyleneimine aqueous solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 3.0.
次に、図1に示す製造装置(スーパーアジテーションリアクター)を用いて貴金属系コロイド溶液を作製した。なお、ステータ13としてはノズル16Aおよびノズル16Bがそれぞれ24個ずつ設けられている48孔タイプのものを使用した。 Next, a noble metal colloid solution was prepared using the manufacturing apparatus (super agitation reactor) shown in FIG. The stator 13 was a 48-hole type in which 24 nozzles 16A and 24 nozzles 16B were provided.
図1に示すように、ホモジナイザー10の先端を100mlビーカー20の中に浸るようにセットし、ホモジナイザー10におけるローター11を3200rpmの回転速度で回転させながら、前記原料溶液Aと前記原料溶液Bとをそれぞれ2.5ml/minの供給速度でチューブポンプ(図示せず)を用いてノズル16Aおよびノズル16Bからローター11と内側ステータ13との間の領域に送液して混合し、貴金属系コロイド溶液を作製した。 As shown in FIG. 1, the tip of the homogenizer 10 is set so as to be immersed in a 100 ml beaker 20, and the raw material solution A and the raw material solution B are put together while rotating the rotor 11 in the homogenizer 10 at a rotational speed of 3200 rpm. Using a tube pump (not shown) at a supply rate of 2.5 ml / min, the solution is fed from the nozzle 16A and the nozzle 16B to the region between the rotor 11 and the inner stator 13 and mixed to obtain a noble metal colloid solution. Produced.
なお、ローター11の外径は17.8mm、ローター11と外側ステータ12との間のギャップは0.5mmであり、それらの間の領域における剪断速度は6000sec−1であった。また、内側ステータ13の外径は12.2mm、ローター11と内側ステータ13との間のギャップは0.2mmであり、それらの間の領域における剪断速度は6000sec−1であった。さらに、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は0.394msecであった。ここで、均質混合されるまでの時間とは、ノズル16Aまたはノズル16Bから吐出された原料溶液Aまたは原料溶液Bがローター11の回転によって隣接するノズル16Bまたはノズル16Aに到達するまでの時間と定義されるものである。 The outer diameter of the rotor 11 was 17.8 mm, the gap between the rotor 11 and the outer stator 12 was 0.5 mm, and the shear rate in the region between them was 6000 sec −1 . The outer diameter of the inner stator 13 was 12.2 mm, the gap between the rotor 11 and the inner stator 13 was 0.2 mm, and the shear rate in the region between them was 6000 sec −1 . Furthermore, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 0.394 msec. Here, the time until homogeneous mixing is defined as the time until the raw material solution A or the raw material solution B discharged from the nozzle 16A or the nozzle 16B reaches the adjacent nozzle 16B or the nozzle 16A by the rotation of the rotor 11. It is what is done.
ビーカー20からあふれて出てくる貴金属系コロイド溶液を、上記ビーカー20のさらに下に1Lビーカー(図示せず)をセットして受け止めた。 The noble metal colloidal solution overflowing from the beaker 20 was received by setting a 1 L beaker (not shown) further below the beaker 20.
得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属系コロイド溶液を数滴、カーボン支持膜に滴下して高分解能走査透過型電子顕微鏡(高分解能STEM、日本電子(株)製「JEM2100F−Csコレクター」)による観察を行なった。その結果を図5Aに示す。また、透過型電子顕微鏡を用いて電子線回折パターンを測定した。図5Bには貴金属系微粒子の電子線回折像を示す。hkl面間距離について、この電子線回折像から求められる測定値を理論値と比較したところ、前記貴金属系コロイド溶液に含まれる微粒子は白金微粒子であることが確認された(表2参照)。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. In addition, several drops of the noble metal colloid solution were dropped on the carbon support film and observed with a high resolution scanning transmission electron microscope (high resolution STEM, “JEM2100F-Cs collector” manufactured by JEOL Ltd.). The result is shown in FIG. 5A. Moreover, the electron beam diffraction pattern was measured using the transmission electron microscope. FIG. 5B shows an electron diffraction image of the noble metal-based fine particles. When the measured value obtained from this electron beam diffraction image was compared with the theoretical value for the distance between hkl planes, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal colloid solution were platinum fine particles (see Table 2).
次に、この貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を動的光散乱法(日機装(株)製「Nanotrac250」を使用)により測定した。この貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布から累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液について上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Next, the particle size distribution of the fine particles in this noble metal colloid solution was measured by a dynamic light scattering method (using “Nanotrac 250” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The noble metal particle diameter D 50 cumulative mass from the particle size distribution of the particles in the colloidal solution is 50% (average particle diameter) and cumulative mass was determined particle diameter D 90 which is 90%. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal-based colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle size D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(実施例2)
先ず、Pd含有量が8.2質量%の硝酸パラジウム溶液2.71gにイオン交換水を添加して、陽イオン(Pdイオン)濃度が0.0025mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液125mlを調製した。また、水素化ホウ素ナトリウム0.95gおよび前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン0.2gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、ポリエチレンイミン水溶液125mlを調製した。このポリエチレンイミン水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが5.5となるように微量の硝酸を添加した。
(Example 2)
First, ion-exchanged water was added to 2.71 g of a palladium nitrate solution having a Pd content of 8.2% by mass to prepare 125 ml of a noble metal ion-containing raw material aqueous solution having a cation (Pd ion) concentration of 0.0025 mol / L. . Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of sodium borohydride and 0.2 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the above formula (1) to dissolve them to prepare 125 ml of a polyethyleneimine aqueous solution. did. A small amount of nitric acid was added to the polyethyleneimine aqueous solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 5.5.
次に、原料溶液AおよびBとして、それぞれ前記貴金属イオン含有原料水溶液および前記ポリエチレンイミン水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして図1に示す製造装置を用いて貴金属系コロイド溶液を作製した。 Next, a noble metal colloid solution was prepared using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the noble metal ion-containing raw material aqueous solution and the polyethyleneimine aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. .
得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属系コロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして高分解能STEMによる観察と電子線回折パターンによる同定を行なった。その結果を図6A〜6Bに示す。実施例1と同様にしてhkl面間距離の測定値と理論値を比較したところ、前記貴金属系コロイド溶液に含まれる微粒子はパラジウム微粒子であることが確認された(表3参照)。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. The fine particles in the noble metal colloid solution were observed with a high resolution STEM and identified with an electron diffraction pattern in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. When the measured value and the theoretical value of the hkl interplane distance were compared in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal colloid solution were palladium fine particles (see Table 3).
さらに、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。また、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution is measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass becomes 50% and the particle diameter at which the cumulative mass becomes 90%. D 90 was determined. In addition, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal-based colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(実施例3)
先ず、Rh含有量が2.75質量%の硝酸ロジウム溶液8.07gにイオン交換水を添加して、陽イオン(Rhイオン)濃度が0.0025mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液125mlを調製した。また、水素化ホウ素ナトリウム0.95gおよび前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン0.2gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、ポリエチレンイミン水溶液125mlを調製した。このポリエチレンイミン水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが5.5となるように微量の硝酸を添加した。
(Example 3)
First, ion exchange water was added to 8.07 g of a rhodium nitrate solution having a Rh content of 2.75% by mass to prepare 125 ml of a noble metal ion-containing raw material aqueous solution having a cation (Rh ion) concentration of 0.0025 mol / L. . Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of sodium borohydride and 0.2 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the above formula (1) to dissolve them to prepare 125 ml of a polyethyleneimine aqueous solution. did. A small amount of nitric acid was added to the polyethyleneimine aqueous solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 5.5.
次に、原料溶液AおよびBとして、それぞれ前記貴金属イオン含有原料水溶液および前記ポリエチレンイミン水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして図1に示す製造装置を用いて貴金属系コロイド溶液を作製した。 Next, a noble metal colloid solution was prepared using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the noble metal ion-containing raw material aqueous solution and the polyethyleneimine aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. .
得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属系コロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして高分解能STEMによる観察と電子線回折パターンによる同定を行なった。その結果を図7A〜7Bに示す。実施例1と同様にしてhkl面間距離の測定値と理論値を比較したところ、前記貴金属系コロイド溶液に含まれる微粒子はロジウム微粒子であることが確認された(表4参照)。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. The fine particles in the noble metal colloid solution were observed with a high resolution STEM and identified with an electron diffraction pattern in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. When the measured value and the theoretical value of the hkl interplane distance were compared in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal colloid solution were rhodium fine particles (see Table 4).
さらに、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。また、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution is measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass becomes 50% and the particle diameter at which the cumulative mass becomes 90%. D 90 was determined. In addition, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal-based colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(実施例4)
先ず、硝酸銀0.106gに硝酸とイオン交換水を添加して、陽イオン(Agイオン)濃度が0.0025mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液125mlを調製した。また、水素化ホウ素ナトリウム0.95gおよび前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン0.2gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、ポリエチレンイミン水溶液125mlを調製した。このポリエチレンイミン水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが5.5となるように微量の硝酸を添加した。
Example 4
First, nitric acid and ion-exchanged water were added to 0.106 g of silver nitrate to prepare 125 ml of a noble metal ion-containing raw material aqueous solution having a cation (Ag ion) concentration of 0.0025 mol / L. Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of sodium borohydride and 0.2 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the above formula (1) to dissolve them to prepare 125 ml of a polyethyleneimine aqueous solution. did. A small amount of nitric acid was added to the polyethyleneimine aqueous solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 5.5.
次に、原料溶液AおよびBとして、それぞれ前記貴金属イオン含有原料水溶液および前記ポリエチレンイミン水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして図1に示す製造装置を用いて貴金属系コロイド溶液を作製した。 Next, a noble metal colloid solution was prepared using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the noble metal ion-containing raw material aqueous solution and the polyethyleneimine aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. .
得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属系コロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして高分解能STEMによる観察と電子線回折パターンによる同定を行なった。その結果を図8A〜8Bに示す。実施例1と同様にしてhkl面間距離の測定値と理論値を比較したところ、前記貴金属系コロイド溶液に含まれる微粒子は酸化銀微粒子であることが確認された(表5参照)。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. The fine particles in the noble metal colloid solution were observed with a high resolution STEM and identified with an electron diffraction pattern in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. When the measured value and the theoretical value of the hkl interplane distance were compared in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal colloid solution were silver oxide fine particles (see Table 5).
さらに、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。また、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution is measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass becomes 50% and the particle diameter at which the cumulative mass becomes 90%. D 90 was determined. In addition, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal-based colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(実施例5)
先ず、Pt含有量が4.565質量%の硝酸白金溶液4.86gおよびRh含有量が2.75質量%の硝酸ロジウム溶液1.61gの混合物にイオン交換水を添加して、陽イオン(Ptイオン/Rhイオン=5:1)濃度が0.0030mol/Lの貴金属イオン含有原料水溶液125mlを調製した。また、水素化ホウ素ナトリウム0.95gおよび前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリエチレンイミン0.2gの混合物にイオン交換水を添加してこれらを溶解させ、ポリエチレンイミン水溶液125mlを調製した。このポリエチレンイミン水溶液には、前記貴金属イオン含有原料水溶液と混合した後のpHが5.5となるように微量の硝酸を添加した。
(Example 5)
First, ion-exchanged water was added to a mixture of 4.86 g of a platinum nitrate solution having a Pt content of 4.565% by mass and 1.61 g of a rhodium nitrate solution having an Rh content of 2.75% by mass to obtain a cation (Pt Ion / Rh ion = 5: 1) 125 ml of a noble metal ion-containing raw material aqueous solution having a concentration of 0.0030 mol / L was prepared. Also, ion-exchanged water was added to a mixture of 0.95 g of sodium borohydride and 0.2 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10000 represented by the above formula (1) to dissolve them to prepare 125 ml of a polyethyleneimine aqueous solution. did. A small amount of nitric acid was added to the polyethyleneimine aqueous solution so that the pH after mixing with the noble metal ion-containing raw material aqueous solution was 5.5.
次に、原料溶液AおよびBとして、それぞれ前記貴金属イオン含有原料水溶液および前記ポリエチレンイミン水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして図1に示す製造装置を用いて貴金属合金コロイド溶液を作製した。 Next, a noble metal alloy colloid solution was prepared using the production apparatus shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 except that the noble metal ion-containing raw material aqueous solution and the polyethyleneimine aqueous solution were used as the raw material solutions A and B, respectively. .
得られた貴金属合金コロイド溶液のpHを表1に示す。また、貴金属合金コロイド溶液中の微粒子について実施例1と同様にして高分解能STEMによる観察と電子線回折パターンによる同定を行なった。その結果を図9A〜9Bに示す。実施例1と同様にしてhkl面間距離の測定値と理論値を比較したところ、前記貴金属合金コロイド溶液に含まれる微粒子は白金/ロジウム合金微粒子であることが確認された(表6参照)。 Table 1 shows the pH of the obtained noble metal alloy colloid solution. Further, the fine particles in the noble metal alloy colloid solution were observed with a high resolution STEM and identified with an electron diffraction pattern in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. When the measured value and the theoretical value of the hkl interplane distance were compared in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the fine particles contained in the noble metal alloy colloid solution were platinum / rhodium alloy fine particles (see Table 6).
さらに、実施例1と同様にして、貴金属合金コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。また、30日間静置した貴金属合金コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal alloy colloid solution is measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass becomes 50% and the particle diameter at which the cumulative mass becomes 90%. D 90 was determined. In addition, the particle size distribution of the fine particles of the noble metal alloy colloid solution that was allowed to stand for 30 days was measured in the same manner as described above, and the particle size D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(実施例6)
ローター11の回転速度を600rpmに変更した以外は実施例1と同様にして貴金属系コロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は1100sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は1100sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は2.1msecであった。
Example 6
A noble metal-based colloidal solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 600 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 1100 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 1100 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 2.1 msec.
得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(比較例1)
Pt含有量が4.565質量%の硝酸白金溶液4.85g、ヒドラジン一水和物0.95g、および前記式(1)で表される重量平均分子量10000のポリビニルピロリドン3.2gをイオン交換水250mlに添加し、プロペラ撹拌を300rpmで12時間行ない、貴金属系コロイド溶液を作製した。なお、硝酸白金溶液の添加量はコロイド形成前の陽イオン(Ptイオン)濃度が0.0025mol/Lとなる量である。
(Comparative Example 1)
4.85 g of platinum nitrate solution having a Pt content of 4.565% by mass, 0.95 g of hydrazine monohydrate, and 3.2 g of polyvinylpyrrolidone having a weight average molecular weight of 10,000 represented by the above formula (1) are ion-exchanged water. The mixture was added to 250 ml, and propeller stirring was performed at 300 rpm for 12 hours to prepare a noble metal colloid solution. The amount of platinum nitrate solution added is such that the cation (Pt ion) concentration before colloid formation is 0.0025 mol / L.
得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(比較例2)
ポリビニルピロリドンを使用しなかった以外は比較例1と同様にして貴金属系コロイド溶液を作製した。得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A noble metal colloid solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that polyvinylpyrrolidone was not used. The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(比較例3)
重量平均分子量10000のポリエチレンイミンの代わりに重量平均分子量1800のポリエチレンイミン0.2gを用いた以外は実施例1と同様にして貴金属系コロイド溶液を作製した。得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
A noble metal colloid solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.2 g of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 1800 was used instead of polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10,000. The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
(比較例4)
ローター11の回転速度を300rpmに変更した以外は実施例1と同様にして貴金属系コロイド溶液を作製した。この場合、ローター11と外側ステータ12との間の領域における剪断速度は550sec−1であり、ローター11と内側ステータ13との間の領域における剪断速度は550sec−1であった。また、原料溶液Aと原料溶液Bとが前記領域に導入されてから均質混合されるまでの時間は4.2msecであった。
(Comparative Example 4)
A noble metal-based colloidal solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the rotation speed of the rotor 11 was changed to 300 rpm. In this case, the shear rate in the region between the rotor 11 and the outer stator 12 was 550 sec −1 , and the shear rate in the region between the rotor 11 and the inner stator 13 was 550 sec −1 . Further, the time from when the raw material solution A and the raw material solution B were introduced into the region until they were homogeneously mixed was 4.2 msec.
得られた貴金属系コロイド溶液のpHを表1に示す。また、実施例1と同様にして、貴金属系コロイド溶液中の微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50(平均粒子径)および累積質量が90%となる粒子径D90を求めた。さらに、30日間静置した貴金属系コロイド溶液についても上記と同様にして微粒子の粒度分布を測定し、累積質量が50%となる粒子径D50を求めた。これらの結果を表1に示す。 The pH of the obtained noble metal colloid solution is shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, the particle size distribution of the fine particles in the noble metal colloid solution was measured, and the particle diameter D 50 (average particle diameter) at which the cumulative mass was 50% and the particle diameter at which the cumulative mass was 90%. D 90 was determined. Further, the particle size distribution of the fine particles was measured in the same manner as described above for the noble metal colloid solution that was allowed to stand for 30 days, and the particle diameter D 50 at which the cumulative mass was 50% was determined. These results are shown in Table 1.
表1に示した結果から明らかなように、重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンを添加し、1100sec−1以上7500sec−1以下の剪断速度となっている領域に原料溶液を独立に直接導入して均質混合して得られた本発明の貴金属系コロイド溶液(実施例1〜6)においては、平均粒子径がナノオーダーで粒径分布も狭い貴金属系微粒子が分散していることが確認された。また、この貴金属系コロイド溶液は、30日間保存しても前記貴金属系微粒子の平均粒子径に変化は見られず、保存性に優れたものであった。 And As is apparent from the results shown in Table 1, a weight average molecular weight is added polyalkyleneimine 3000-15000, direct a raw material solution separately in a region that is the 1100Sec -1 or 7500 sec -1 or less shear rate In the noble metal colloid solutions of the present invention obtained by introduction and homogeneous mixing (Examples 1 to 6), it was confirmed that noble metal fine particles having an average particle size of nano order and a narrow particle size distribution are dispersed. It was done. Further, this noble metal colloid solution was excellent in storability without any change in the average particle diameter of the noble metal fine particles even after being stored for 30 days.
一方、重量平均分子量が3000未満のポリアルキレンイミンを添加した場合(比較例3)には平均粒子径がミクロンオーダーとなった。これは、貴金属系微粒子が水中での凝集力が大きいため、凝集しやすく、さらに、液中で十分な斥力が作用しなかったためと推察される。 On the other hand, when a polyalkyleneimine having a weight average molecular weight of less than 3000 was added (Comparative Example 3), the average particle diameter was in the micron order. This is presumably because the noble metal-based fine particles have a high cohesive force in water, and thus easily aggregate, and a sufficient repulsive force did not act in the liquid.
また、本発明にかかるポリアルキレンイミンを添加しない場合(比較例1)、ポリアルキレンイミンの代わりにポリビニルピロリドンを用いた場合(比較例2)、および剪断速度が1100sec−1未満となっている領域で原料溶液を独立に直接導入して均質混合した場合(比較例4)においては、平均粒子径がナノオーダーではあるが大きく、しかも粒径分布が広い貴金属系微粒子が形成されることが分かった。さらに、30日間保存した場合には貴金属系微粒子の平均粒子径が大きくなり、保存性に劣るものであった。これは、貴金属系微粒子が水中での凝集力が大きいため、凝集しやすく、さらに、比較例2の場合には、このような微粒子にポリビニルピロリドンが効果的な形態で吸着しないためであると推察され、比較例4の場合には、還元反応後に凝集し、凝集体が破壊される程の十分な機械的・物理的応力が付与されなかったためと推察される。 Further, when the polyalkyleneimine according to the present invention is not added (Comparative Example 1), when polyvinylpyrrolidone is used instead of the polyalkyleneimine (Comparative Example 2), and the region where the shear rate is less than 1100 sec −1 In the case where the raw material solution was directly introduced independently and mixed homogeneously (Comparative Example 4), it was found that noble metal-based fine particles having a large average particle size but a wide particle size distribution were formed although the average particle size was nano-order. . Furthermore, when stored for 30 days, the average particle diameter of the noble metal-based fine particles was large, and the storage stability was poor. This is presumably because noble metal-based fine particles have a high cohesive force in water and thus easily aggregate, and in the case of Comparative Example 2, polyvinyl pyrrolidone is not adsorbed to such fine particles in an effective form. In the case of Comparative Example 4, it is presumed that sufficient mechanical and physical stress that aggregates after the reduction reaction and breaks the aggregates was not applied.
以上説明したように、本発明によれば、粒子径が小さく粒度分布が狭い貴金属系微粒子が均一に分散している、保存性に優れた貴金属系コロイド溶液を得ること可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a noble metal-based colloid solution excellent in storage stability in which noble metal-based fine particles having a small particle size and a narrow particle size distribution are uniformly dispersed.
したがって、本発明の貴金属系コロイド溶液は、貴金属系微粒子がナノサイズで高度に分散したものであるため、例えば、このような貴金属系コロイド溶液を用いて貴金属系微粒子を触媒担体に担持させることによって、貴金属系微粒子が高度に分散した状態で担持された貴金属系触媒を得ることができる。このような貴金属系微粒子が高度に分散した触媒は、ナノサイズ効果の発現が期待され、触媒活性に優れた貴金属系触媒などとして有用である。 Therefore, since the noble metal-based colloid solution of the present invention is a nano-sized highly dispersed noble metal-based fine particle, for example, by supporting the noble metal-based fine particle on the catalyst carrier using such a noble metal-based colloid solution. In addition, it is possible to obtain a noble metal catalyst supported in a state in which noble metal fine particles are highly dispersed. A catalyst in which such noble metal-based fine particles are highly dispersed is expected to exhibit a nano-size effect and is useful as a noble metal-based catalyst having excellent catalytic activity.
10…ホモジナイザー、11…ローター、12…外側ステータ、13…内側ステータ、14…回転シャフト、15…モーター、16A,16B…ノズル、17A,17B…流路(供給管)、20…反応容器、A,B…反応溶液、X…回転軸、Y…回転軸Xに対して直交する面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Homogenizer, 11 ... Rotor, 12 ... Outer stator, 13 ... Inner stator, 14 ... Rotating shaft, 15 ... Motor, 16A, 16B ... Nozzle, 17A, 17B ... Flow path (supply pipe), 20 ... Reaction vessel, A , B ... reaction solution, X ... rotation axis, Y ... surface perpendicular to the rotation axis X.
Claims (9)
該コロイド溶液のpHが2.5〜6.0であり、
該コロイド溶液中に分散している微粒子が、粒度分布における累積質量が50%となる粒子径D50が0.8〜10.0nmであり且つ累積質量が90%となる粒子径D90が前記粒子径D50の2.5倍以下である前記貴金属系微粒子である、
ことを特徴とする貴金属系コロイド溶液。 Noble metal colloid solution containing at least one kind of noble metal fine particles selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles, and a polyalkyleneimine having a weight average molecular weight of 3000 to 15000 And
The pH of the colloidal solution is 2.5-6.0,
Particulates dispersed in said colloidal solution is, the particle diameter D 90 of and cumulative mass is a particle diameter D 50 which cumulative mass in the particle size distribution is 50% 0.8~10.0nm is 90% the The noble metal-based fine particles having a particle diameter D 50 of 2.5 or less.
A noble metal-based colloidal solution.
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記ポリアルキレンイミンを含有するものであり、
1100sec−1以上7500sec−1以下の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合することにより得られたものであることを特徴とする請求項1に記載の貴金属系コロイド溶液。 A noble metal colloid solution containing the noble metal fine particles produced by mixing two or more kinds of raw material solutions;
At least one of the two or more raw material solutions contains a noble metal ion that is a raw material of the noble metal-based fine particles, and at least one of the two or more raw material solutions contains the polyalkyleneimine. Contains
2. The method according to claim 1 , wherein each raw material solution is directly and independently introduced into a region where the shear rate is 1100 sec −1 or more and 7500 sec −1 or less and is homogeneously mixed. Precious metal colloid solution.
前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は前記貴金属系微粒子の原料である貴金属イオンを含有するものであり、前記2種類以上の原料溶液のうちの少なくとも1種類は重量平均分子量が3000〜15000のポリアルキレンイミンを含有するものであり、
1100sec−1以上7500sec−1以下の剪断速度となっている領域に前記各原料溶液を独立に直接導入して均質混合し、溶液のpHを2.5〜6.0に調整することを特徴とする貴金属系コロイド溶液の製造方法。 Two or more raw material solutions are mixed to produce a noble metal colloid solution containing at least one noble metal fine particle selected from the group consisting of noble metal fine particles, noble metal alloy fine particles, noble metal compound fine particles and noble metal alloy compound fine particles. A method,
At least one of the two or more raw material solutions contains a noble metal ion that is a raw material of the noble metal-based fine particles, and at least one of the two or more raw material solutions has a weight average molecular weight of 3000. Containing ~ 15000 polyalkyleneimines,
1100sec homogeneously mixed directly introduced the -1 7500 sec -1 in a region that is the following shear rate independently of each raw material solution, and characterized in adjusting the pH of the solution to 2.5 to 6.0 A method for producing a noble metal colloid solution.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011143340A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | Colloidal solution of metallic compound, and method for producing the same |
| JP2011144421A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | Precious-metal-based colloidal solution and method for producing the same |
| JP2013252486A (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Toyota Central R&D Labs Inc | Exhaust gas purification catalyst and its manufacturing method |
| JP2014171969A (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | Method for manufacturing a particulate carrier |
| JP2019094540A (en) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | Production method of noble metal nanoparticle |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007146279A (en) * | 2005-10-26 | 2007-06-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Method for producing silver colloid solution, silver fine particles obtained by the production method and dispersion thereof |
| WO2009008390A1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | M.Technique Co., Ltd. | Method for production of metal microparticle, and metal colloid solution comprising metal microparticle |
| JP2010110719A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Toyota Central R&D Labs Inc | Colloidal solution of metallic compound, and method of producing the same |
| JP2011021122A (en) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Nissan Chem Ind Ltd | Dispersant for metal fine particle comprising highly branched polymer having amino functional group or imino functional group at terminal |
| WO2011030875A1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 株式会社豊田中央研究所 | Composite metal oxide porous body, catalyst using same, and method for producing each |
| JP2011143339A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | Method for producing exhaust cleaning catalyst |
-
2010
- 2010-01-14 JP JP2010005616A patent/JP5517343B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007146279A (en) * | 2005-10-26 | 2007-06-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Method for producing silver colloid solution, silver fine particles obtained by the production method and dispersion thereof |
| WO2009008390A1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | M.Technique Co., Ltd. | Method for production of metal microparticle, and metal colloid solution comprising metal microparticle |
| JP2010110719A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Toyota Central R&D Labs Inc | Colloidal solution of metallic compound, and method of producing the same |
| JP2011021122A (en) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Nissan Chem Ind Ltd | Dispersant for metal fine particle comprising highly branched polymer having amino functional group or imino functional group at terminal |
| WO2011030875A1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 株式会社豊田中央研究所 | Composite metal oxide porous body, catalyst using same, and method for producing each |
| JP2011143339A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | Method for producing exhaust cleaning catalyst |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011143340A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | Colloidal solution of metallic compound, and method for producing the same |
| JP2011144421A (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | Precious-metal-based colloidal solution and method for producing the same |
| JP2013252486A (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Toyota Central R&D Labs Inc | Exhaust gas purification catalyst and its manufacturing method |
| JP2014171969A (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | Method for manufacturing a particulate carrier |
| JP2019094540A (en) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | Production method of noble metal nanoparticle |
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