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JP7162904B2 - Electroless deposition method for platinum group metals and alloys thereof, and plating bath used therefor - Google Patents

Electroless deposition method for platinum group metals and alloys thereof, and plating bath used therefor Download PDF

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JP7162904B2 JP2019567649A JP2019567649A JP7162904B2 JP 7162904 B2 JP7162904 B2 JP 7162904B2 JP 2019567649 A JP2019567649 A JP 2019567649A JP 2019567649 A JP2019567649 A JP 2019567649A JP 7162904 B2 JP7162904 B2 JP 7162904B2
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Description

本発明は、白金族金属およびそれらの合金の無電解析出方法ならびにそれに用いられるめっき浴を提供する。 The present invention provides a method for electroless deposition of platinum group metals and alloys thereof and plating baths used therein.

白金族金属(PGM)は、6の元素-白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびオスミウムからなる。白金族金属およびPGM合金のめっきにおける関心は、非常に広い範囲のそれらの用途に起因している。PGM層は耐食性を与えることができ、装飾層または変色層としても用いることができる。ロジウムは、典型的には、耐摩耗性の装飾仕上げ層としてめっきされる。PGMは、多くの化学反応に対するそれらの触媒活性も知られている。PGMは、電子デバイスおよび電子部品の製造、ならびに卑金属の腐食に対する保護を与える層として用いられる。たとば、亜鉛めっきのパラジウム、ルテニウムおよびそれらの合金は、コネクタ上の金代用コンタクトおよびプリント配線板として用いられる。 The platinum group metals (PGMs) consist of six elements - platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium and osmium. The interest in plating platinum group metals and PGM alloys stems from their very wide range of uses. The PGM layer can provide corrosion resistance and can also be used as a decorative layer or a discoloration layer. Rhodium is typically plated as a wear-resistant decorative finish layer. PGMs are also known for their catalytic activity for many chemical reactions. PGMs are used in the manufacture of electronic devices and components, and as layers that provide protection against corrosion of base metals. For example, zinc plated palladium, ruthenium and their alloys are used as gold substitute contacts on connectors and printed wiring boards.

白金層はまた、銅上金めっきに取って代わりうる。このような材料では、銅原子が金層を通して拡散する傾向があり、その表面の変色ならびに酸化物層および/または硫化物層の形成を引き起こす。銅上金層については、典型的にはニッケル層を、金層の機械的裏打ちを与えるために用いなければならない。しかし、このように変更した銅上金層では、高い頻度で、ニッケルの高い電気抵抗によるスキン効果が認められる。また、金めっき部品のはんだ付けは、金がはんだに溶けるので、問題になる。2-3 μmの金層は、典型的なウェーブはんだ付け条件の間に1秒以内に完全に溶ける。パラジウムおよびルテニウムは、半導体、たとえばGaAsおよびInP上の金属コンタクトとして用いられる。 A platinum layer can also replace the gold-on-copper plating. In such materials, copper atoms tend to diffuse through the gold layer, causing discoloration of the surface and the formation of oxide and/or sulfide layers. For a gold-on-copper layer, typically a nickel layer must be used to provide a mechanical backing for the gold layer. However, in such modified gold-on-copper layers, a skin effect is frequently observed due to the high electrical resistance of nickel. Soldering gold-plated parts is also problematic because the gold dissolves in the solder. A 2-3 μm gold layer completely melts within 1 second during typical wave soldering conditions. Palladium and ruthenium are used as metal contacts on semiconductors such as GaAs and InP.

PGMのめっきは、このアプローチを用いることによって、PGM(およびそれらの合金)を様々な低コスト基板上にめっきできるため、PGMの費用効果のよい使用のために特に適した方法である。無電解PGMめっきは、この方法では、層を非導電性支持体上にめっきできるため、特に適している。プラスチック上へのPGMめっきは、フレキシブル電子部品およびフレキシブル色素増感太陽電池に製造に応用することができる[Dao V-D, et al.: Dry plasma reduction to synthesize 担体ed platinum nanoparticles for flexible dye-sensitized solar cells. J. Mater. Chem. A 2013, 1:4436-4443]。 The plating of PGMs is a particularly suitable method for cost-effective use of PGMs, as PGMs (and their alloys) can be plated onto a variety of low-cost substrates using this approach. Electroless PGM plating is particularly suitable as this method allows the layer to be plated onto a non-conductive substrate. PGM plating on plastics can be applied in manufacturing flexible electronic components and flexible dye-sensitized solar cells [Dao V-D, et al.: Dry plasma reduction to synthesize carrier ed platinum nanoparticles for flexible dye-sensitized solar cells. J. Mater. Chem. A 2013, 1:4436-4443].

現在まで、少数のPGM無電解析出プロセスが文献に記載されている[Electroless Plating: Fundamentals and Applications; Glenn O. Mallory and Juan B. Hajdu, Ed., William Andrew, 1990]。そのうえ、それらのほとんどは、高い剥離傾向がある、脆弱で不均一な析出物をもたらす。文献調査は、PGMめっきに関するほとんどの研究が、めっき浴添加物の開発に集中しており、還元剤にはより少ししか重点が置かれていないことを示唆している。PGMの無電解析出の実質的にすべての方法において、以下の還元剤のうちの1が用いられている:ヒドラジンおよびその誘導体、水素化ホウ素または次亜リン酸水素。これらの還元剤の酸化還元電位は非常に低く、したがってPGMめっきは水素発生を伴い、これはPGM析出にとって好ましくない状態、たとえば水素脆化、剥離、荒れた析出物などをもたらす。 To date, a few PGM electroless deposition processes have been described in the literature [Electroless Plating: Fundamentals and Applications; Glenn O. Mallory and Juan B. Hajdu, Ed., William Andrew, 1990]. Moreover, most of them result in brittle, non-uniform deposits with a high flaking tendency. A literature survey suggests that most research on PGM plating has focused on the development of plating bath additives, with less emphasis on reducing agents. In virtually all methods of electroless deposition of PGM, one of the following reducing agents is used: hydrazine and its derivatives, borohydride or hydrogen hypophosphite. The redox potentials of these reducing agents are very low, so PGM plating involves hydrogen evolution, which leads to unfavorable conditions for PGM deposition, such as hydrogen embrittlement, flaking, and rough deposits.

白金めっきは複雑で困難なプロセスであることが一般に知られている。白金析出の電気化学的な方法は、粘着性の劣る白金黒析出物の形成をもたらす。KeitelおよびZschiegnerによって導入された伝統的な方法では、Pt析出を「Pt」塩前駆体から行う。これは、比較的滑らかなPtコーティングをもたらす少数の方法の1である[Keitel W and Zschiegner H: Electrodeposition of Platinum, Palladium and Rhodium. Trans. Electrochem. Soc. 1931, 59:273-275]。しかし、このめっきは、高温操作と、典型的には10%未満の、非常に低い陰極電流効率の白金析出を要する。スルファトジニトリト白金(II)を含む溶液がDNS白金めっき溶液の名称の下に業務用途のために調製され、この種のめっき浴をカバーする特許出願が多くの国で出願されている[Hopkin N and Wilson L: Bright platinum plating. Platinum Metals Review 1960, 4:56-58]。現在用いられている白金めっき溶液は、析出物の品質を改善するために多くの添加物を含んでいる。しかし、このアプローチは、高価であり、それ自体の限界と潜在的な問題を有するであろう。 It is generally known that platinum plating is a complicated and difficult process. Electrochemical methods of platinum deposition result in the formation of poorly sticky platinum black deposits. In the traditional method introduced by Keitel and Zschiegner, Pt deposition is performed from a "Pt" salt precursor. This is one of the few methods that result in relatively smooth Pt coatings [Keitel W and Zschiegner H: Electrodeposition of Platinum, Palladium and Rhodium. Trans. Electrochem. Soc. 1931, 59:273-275]. However, this plating requires high temperature operation and platinum deposition with very low cathodic current efficiency, typically less than 10%. Solutions containing sulfatodinitritoplatinum(II) have been prepared for commercial use under the name of DNS platinum plating solutions, and patent applications covering this type of plating bath have been filed in many countries [Hopkin et al. N and Wilson L: Bright platinum plating. Platinum Metals Review 1960, 4:56-58]. Currently used platinum plating solutions contain many additives to improve deposit quality. However, this approach is expensive and would have its own limitations and potential problems.

白金金属は化学的に不活性であるが、それらの表面は極めて反応性であり、したがってこれらの金属は不均一触媒に広く用いられている。パラジウム、ロジウムおよび他のPGMで合金化した白金は、種々の化学工業スケールのプロセスで用いられている。アンモニア酸化を要する、硝酸および農業肥料の製造は、PGM触媒にとって最高の需要を創出する。しかし、白金触媒にとって重要な用途は、ポリマー材料の製造、たとえばシリコーンおよび酢酸ビニルモノマーの製造においても見出されうる。PGMは、石油工業において改質反応および異性化反応における触媒として用いられる。ロジウム触媒はお基礎アルコールおよび酢酸の製造において用いられ、後者は触媒としてルテニウムおよびイリジウムによっても製造される。ルテニウムまたはルテニウム-イリジウム合金のいずれかでコートされたチタンからなる、寸法的に安定な陽極は、工業スケールでの塩素発生に用いられる。荒れたPGM析出物を燃料電池などに応用しうる。これらの全ての用途にとって、荒れたPGM析出物は、より高い表面積が層のより高い触媒活性をもたらすため、有益である
しかし、光沢剤なしのめっき浴中において得られた白金コーティングは、通常脆弱で粘着性に劣る[Feltham A and Spiro M: Platinized platinum electrodes. Chem. Reviews 1971, 71:177-193]。しばしば、このプロセスは水素発生を伴い、白金が溶液中で還元される。半世紀超のあいだ、少量の酢酸鉛を含む溶液からPt黒析出が行われており、これは水素発生を阻害し、Ptの粘着性を改善する。しかし、この手順において、鉛が層に取り込まれ、得られるPt析出物がPbで汚染され、これは触媒用途にとって特に好ましくない。
Although platinum metals are chemically inert, their surfaces are highly reactive, which is why these metals are widely used in heterogeneous catalysis. Platinum alloyed with palladium, rhodium and other PGMs is used in a variety of industrial scale processes. Nitric acid and agricultural fertilizer production, which require ammonia oxidation, create the highest demand for PGM catalysts. However, important applications for platinum catalysts can also be found in the production of polymeric materials, such as the production of silicone and vinyl acetate monomers. PGMs are used as catalysts in reforming and isomerization reactions in the petroleum industry. Rhodium catalysts are used in the production of basic alcohols and acetic acid, the latter also produced with ruthenium and iridium as catalysts. Dimensionally stable anodes consisting of titanium coated with either ruthenium or ruthenium-iridium alloys are used for chlorine generation on an industrial scale. Rough PGM deposits can be applied to fuel cells and the like. For all these applications, rough PGM deposits are beneficial because the higher surface area results in higher catalytic activity of the layer. However, platinum coatings obtained in plating baths without brighteners are usually brittle Feltham A and Spiro M: Platinized platinum electrodes. Chem. Reviews 1971, 71:177-193]. Often this process is accompanied by hydrogen evolution and platinum is reduced in solution. For more than half a century, Pt black deposition has been performed from solutions containing small amounts of lead acetate, which inhibits hydrogen evolution and improves Pt adhesion. However, in this procedure lead is incorporated into the layer and the resulting Pt deposit is contaminated with Pb, which is particularly undesirable for catalytic applications.

現在、非常に大きい比表面積上に、かつ基材に強く粘着性のある白金層を製造する技術はない。酸化物またはシリコン上に超薄層または金属クラスターを得ることができる[M.B. Vukmirovic et al., ChemElectroChem 2016, 3: 1-7; A. Munoz-Noval, Electrochemistry Communications, 2016, 71: 9-12]。少数の電解めっきおよび無電解めっき技術が白金について利用できる。蒸着法および無電解めっき法によって得られたグラファイト上の白金-レニウムのバイメタリッククラスターを含む触媒層の比較が、R. P. Galhenage, Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28354に記載されている。他の公知のめっき方法のほとんどにおいては、白金層のみが得られる(すなわち、他のPGMと組み合わせて白金をめっきする手段は開示されていない)。すべての公知の方法においては、特定の固体担体、たとえば銅またはチタン上でめっきを行うことができる。めっき条件、特に温度およびpHを制御することも必要である。また、このように典型的に用いられるめっき浴は、それらが多くの添加剤および還元剤、たとえばヒドラジンおよびその誘導体または次亜リン酸を含むので、得るのが非常に難しい。最後に、いかなる滑らかな層も、電解めっきにより、しかし非常に低い電流効率でしか得ることができない。 Currently, there is no technology for producing platinum layers on very large specific surface areas and with strong adhesion to substrates. Ultrathin layers or metal clusters can be obtained on oxides or silicon [M.B. Vukmirovic et al., ChemElectroChem 2016, 3: 1-7; A. Munoz-Noval, Electrochemistry Communications, 2016, 71: 9-12] . A few electrolytic and electroless plating techniques are available for platinum. A comparison of catalyst layers comprising platinum-rhenium bimetallic clusters on graphite obtained by evaporation and electroless plating methods is described in R. P. Galhenage, Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 28354. there is Most of the other known plating methods result in a platinum layer only (ie, no means disclosed for plating platinum in combination with other PGMs). In all known methods plating can be carried out on certain solid supports such as copper or titanium. It is also necessary to control plating conditions, especially temperature and pH. Also, the plating baths typically used in this way are very difficult to obtain as they contain many additives and reducing agents such as hydrazine and its derivatives or hypophosphorous acid. Finally, any smooth layer can only be obtained by electroplating, but with very low current efficiencies.

一方、白金前駆体の化学的還元は、白金ナノ粒子の製造に広く用いられている。白金ナノ粒子調製のための非常に普及している還元剤は、脂肪族アルコールおよびアルデヒドである。ナノ粒子調製のための必要な条件の1は速い還元工程であり、通常比較的高温で行われる(典型的には還元工程の温度は70℃より高い)。より低い温度では、より強い還元剤、たとえばヒドラジンを用いなければならない[WO2013186740]。 On the other hand, chemical reduction of platinum precursors is widely used for the production of platinum nanoparticles. Very popular reducing agents for platinum nanoparticles preparation are aliphatic alcohols and aldehydes. One of the prerequisites for nanoparticle preparation is a fast reduction step, usually carried out at relatively high temperature (typically the temperature of the reduction step is higher than 70°C). At lower temperatures stronger reducing agents such as hydrazine have to be used [WO2013186740].

燃料電池におけるそれらの考えられる使用のために、アルコールの酸化が広範に研究されている。最も広範な研究がメタノールについて行われ、エタノールについてはより狭い範囲で行われた。他のアルコールの酸化は時たま報告されている。ポリヒドロキシ化合物、すなわち糖および糖誘導体は、たとえばグルコース、アスコルビン酸は、銀および金をめっきするために以前は用いられていた[Kato M et al.: Electroless Gold Plating Bath Using Ascorbic Acid as Reducing Agent-Recent Improvements. In Proceedings of AESF Technical Conf SUR/FIN'95:1995:805-813]。脂肪族および芳香族モノアルコールは、無電解めっきにおける還元剤として、以前に一度も用いられていない。 Oxidation of alcohols has been extensively investigated because of their possible use in fuel cells. The most extensive studies were performed on methanol and to a lesser extent on ethanol. Oxidation of other alcohols has been occasionally reported. Polyhydroxy compounds, namely sugars and sugar derivatives, such as glucose, ascorbic acid, have previously been used to plate silver and gold [Kato M et al.: Electroless Gold Plating Bath Using Ascorbic Acid as Reducing Agent- Recent Improvements. In Proceedings of AESF Technical Conf SUR/FIN'95:1995:805-813]. Aliphatic and aromatic monoalcohols have never been used before as reducing agents in electroless plating.

白金および他のPGMで被覆された物品に対する大きな需要のため、良好に粘着する金属層の形成をもたらすであろう、白金および他のPGMの無電解析出のための方法の開発に対する大きなニーズがある。そのうえ、形成される金属層の性質を、単にプロセス条件を変化させることによって簡単に制御できる、PGM無電解めっき方法に対するニーズがある。また、このようなPGM無電解めっきの方法に用いられるめっき浴が光沢剤(たとえばサッカリンおよびポリエチレングリコール)ならびに他の添加剤および還元剤(たとえばヒドラジン、鉛または次亜リン酸塩)を含まないのであれば有利であろう。 Due to the great demand for platinum and other PGM coated articles, there is a great need to develop a method for electroless deposition of platinum and other PGMs that will result in the formation of well adherent metal layers. . Moreover, there is a need for a PGM electroless plating method in which the properties of the metal layer formed can be easily controlled simply by varying the process conditions. Also, the plating baths used in such PGM electroless plating methods do not contain brighteners (such as saccharin and polyethylene glycol) and other additives and reducing agents (such as hydrazine, lead or hypophosphite). It would be advantageous if

本発明の発明者は、芳香族および脂肪族アルコールを触媒として用いる、白金および他のPGM、ならびにそれらの合金の無電解析出のための方法を開発した。本明細書で用いる限り、PGM層とは、単一金属(たとえば白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウムおよびオスミウム)の層および白金族金属を含む金属合金層(たとえば白金-ロジウム、白金-イリジウム、白金-ルテニウムなど)の両方、ならびに白金族金属と他の金属、たとえば金、ニッケルおよび銅とを含む金属合金層(たとえば白金-金、白金-銅、白金-ニッケル、白金-ロジウム-金、ロジウム-ニッケルなど)をいう。最も好ましい本発明の態様においては、合金層が基材上に析出し、前記合金は、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、金、ニッケルおよび銅を含む群からの1以上の金属を含む。 The inventors of the present invention have developed a method for electroless deposition of platinum and other PGMs, and their alloys, using aromatic and aliphatic alcohols as catalysts. As used herein, PGM layers include layers of single metals (such as platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium and osmium) and metal alloy layers containing platinum group metals (such as platinum-rhodium, platinum-iridium, platinum-ruthenium, etc.), as well as metal alloy layers containing platinum group metals and other metals such as gold, nickel and copper (eg platinum-gold, platinum-copper, platinum-nickel, platinum-rhodium-gold, rhodium - Nickel, etc.). In a most preferred embodiment of the invention, an alloy layer is deposited on the substrate, said alloy containing one or more metals from the group comprising platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, gold, nickel and copper. include.

本発明の方法においては、第一級および第二級アルコールの両方を用い、金属および合金、ポリマー材料、グラファイトならびにシリコンを含む多種多様な基材上で析出を行う。本発明のPGMめっきのプロセスは、めっき浴の凝固点と沸点との間の温度で行われる。析出される層の層厚および表面形態の両方を、実験条件、特に還元剤、温度、pHならびに還元剤および白金族金属前駆体の両方の濃度を調製することによって、簡単な仕方で制御することができる。 Both primary and secondary alcohols are used in the method of the invention and deposition is carried out on a wide variety of substrates including metals and alloys, polymeric materials, graphite and silicon. The PGM plating process of the present invention is performed at a temperature between the freezing and boiling points of the plating bath. Controlling both the layer thickness and the surface morphology of the deposited layer in a simple manner by adjusting the experimental conditions, in particular the reducing agent, temperature, pH and the concentration of both the reducing agent and the platinum group metal precursor. can be done.

特に、本発明によれば、白金族金属およびそれらの合金の、めっき浴から基材上への無電解析出方法は、1以上の白金族金属前駆体の還元剤による還元工程を含み、前記還元剤は、第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールまたは第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールの混合物である。本明細書で用いる限り、用語「モノヒドロキシアルコール」とは、単独のヒドロキシル基を含む脂肪族および芳香族アルコールをいう。用語「第一級モノヒドロキシアルコール」とは、ヒドロキシル基が第一級炭素原子-1隣接炭素原子のみを有する炭素原子に連結しているアルコール(すなわち下記の基「-CH2OH」を有するアルコール)と理解すべきである。用語「第二級モノヒドロキシアルコール」とは、ヒドロキシル基が第二級炭素原子-2隣接炭素原子を有する炭素原子に連結しているアルコール(すなわち下記の基「-CHROH」、式中Rは炭素含有基(脂肪族または芳香族)を有するアルコール)と理解すべきである。本明細書で用いる限り、用語「第一級または第二級モノヒドロキシアルコールの混合物」とは、異なる第一級モノヒドロキシアルコールの混合物、異なる第二級モノヒドロキシアルコールの混合物、ならびに一級モノヒドロキシアルコールおよび第二級モノヒドロキシアルコールの両方を含む混合物をいう。用語「無電解析出」は、当業者によく知られており、外部の電子源を用いることのない、溶液からの金属イオンの還元による基板上への金属析出のプロセスをいう。 In particular, according to the present invention, a method for electroless deposition of platinum group metals and alloys thereof from a plating bath onto a substrate comprises a step of reducing one or more platinum group metal precursors with a reducing agent, said reduction The agent is a primary or secondary monohydroxy alcohol or a mixture of primary or secondary monohydroxy alcohols. As used herein, the term "monohydroxy alcohol" refers to aliphatic and aromatic alcohols containing a single hydroxyl group. The term "primary monohydroxy alcohol" means an alcohol in which the hydroxyl group is attached to a carbon atom having only the primary carbon atom-1 adjacent carbon atom (i.e., an alcohol having the group "-CH 2 OH" ) should be understood as The term "secondary monohydroxy alcohol" means an alcohol in which the hydroxyl group is attached to a carbon atom having a secondary carbon atom-2 adjacent carbon atoms (i.e., the group "-CHROH" below, where R is a carbon Alcohols with containing groups (aliphatic or aromatic) are to be understood. As used herein, the term "mixture of primary or secondary monohydroxy alcohols" includes mixtures of different primary monohydroxy alcohols, mixtures of different secondary monohydroxy alcohols, and primary monohydroxy alcohols and secondary monohydroxy alcohols. The term "electroless deposition" is well known to those skilled in the art and refers to the process of metal deposition onto a substrate by reduction of metal ions from solution without the use of an external electron source.

好ましくは、前記モノヒドロキシアルコールは下記一般式を有する。

Figure 0007162904000001
式中、R1およびR2は同じでも異なっていてもよく、それらの各々は独立に水素原子、直鎖または分枝のC1-7-アルキル基、C3-8-アリール基、C4-8-アラルキル基およびC4-8-アルカリール基を含む群より選択される。「アルキル」は、非環式、分枝または非分枝、飽和の一価のヒドロカルビル基を意味する。アルキルは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルおよびオクチル、ならびに分枝の飽和の一価のヒドロカルビル基で例示されるが、これらに限定されない。「アリール」は、環式、完全に不飽和なヒドロカルビル基を意味する。アリールは、シクロペンタジエニルおよびアリールで例示されるが、これらに限定されない。「アラルキル」は、ペンダントアルキル基を有するアリール基を意味する。「アルカリール」は、ペンダントおよび/または末端アリール基を有するアルキル基を意味する。 Preferably, said monohydroxy alcohol has the general formula:
Figure 0007162904000001
wherein R 1 and R 2 may be the same or different and each of them independently represents a hydrogen atom, a linear or branched C 1-7 -alkyl group, a C 3-8 -aryl group, a C 4 is selected from the group comprising -8 -aralkyl and C4-8 -alkaryl groups; "Alkyl" means an acyclic, branched or unbranched, saturated monovalent hydrocarbyl group. Alkyl is exemplified by, but not limited to, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl and octyl, and branched saturated monovalent hydrocarbyl groups. "Aryl" means a cyclic, fully unsaturated hydrocarbyl group. Aryl is exemplified by, but not limited to, cyclopentadienyl and aryl. "Aralkyl" means an aryl group having a pendant alkyl group. "Alkaryl" means an alkyl group having pendant and/or terminal aryl groups.

好ましくは、上記式中のR1およびR2は独立に、-H、-CH3、-C2H5、-C3H7、-CH(CH3)2、-C4H9、-CH2CH(CH3)2、-CH(CH3)C2H5、-C(CH3)3、-C5H11、-CH(CH3)C3H7、-CH2CH(CH3)C2H5、-C2H4CH(CH3)2、-C(CH3)2C2H5、-CH(CH3)CH(CH3)2、-CH2C(CH3)3、-CH(C2H5)2、-C6H13、-C7H15、および-CH(C2H5)(C4H9)を含む群より選択される。より好ましくは、前記モノヒドロキシアルコールは、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチルプロパン-1-オール、1-ペンタノール、3-メチルブタン-1-オール、2-メチルブタン-1-オール、2,2-ジメチルプロパン-1-オール、3-ペンタノール、2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、2,2-ジメチルブタン-1-オール、2,3-ジメチルブタン-1-オール、3,3-ジメチルブタン-1-オール、3,3-ジメチルブタン-2-オール、2-エチルブタン-1-オール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、4-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノールおよび2-エチルヘキサン-1-オールを含む群より選択される。最も好ましくは、前記モノヒドロキシアルコールは、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチルプロパン-1-オール、1-ペンタノール、3-メチルブタン-1-オール、2-メチルブタン-1-オール、2,2-ジメチルプロパン-1-オール、3-ペンタノール、2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、1-ヘキサノール、1-ヘプタノールおよび1-オクタノールを含む群より選択される。 Preferably, R 1 and R 2 in the above formula are independently -H , -CH3 , -C2H5 , -C3H7 , -CH (CH3)2 , -C4H9 , - CH2CH ( CH3 ) 2 , -CH( CH3 ) C2H5 , -C ( CH3 ) 3 , -C5H11 , -CH ( CH3 ) C3H7 , -CH2CH( CH3 ) C2H5, -C2H4CH(CH3)2 , -C ( CH3 ) 2C2H5 , -CH ( CH3 )CH ( CH3 ) 2 , -CH2C ( CH3 ) 3 , -CH ( C2H5 ) 2 , -C6H13 , -C7H15 , and -CH ( C2H5 ) ( C4H9 ). More preferably, said monohydroxy alcohol is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropan-1-ol, 1-pentanol, 3-methylbutane-1- ol, 2-methylbutan-1-ol, 2,2-dimethylpropan-1-ol, 3-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-methyl -1-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol , 2,2-dimethylbutan-1-ol, 2,3-dimethylbutan-1-ol, 3,3-dimethylbutan-1-ol, 3,3-dimethylbutan-2-ol, 2-ethylbutan-1 -ol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, 1-octanol, 2-octanol and 2-ethylhexan-1-ol. Most preferably, said monohydroxy alcohol is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropan-1-ol, 1-pentanol, 3-methylbutane-1- ol, 2-methylbutan-1-ol, 2,2-dimethylpropan-1-ol, 3-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 1-hexanol, 1-heptanol and 1-octanol selected from the group comprising

上述したモノヒドロキシアルコールのいくつかは、特殊な立体異性体の形態で存在する。たとえば2-ブタノールは、2の立体異性体-(R)-(-)-2-ブタノールおよび(S)-(+)-2-ブタノールのいずれかとして得ることができる。本発明は、別個の異性体としてのこのような立体異性体、ならびにそれらのラセミ混合物および他の混合物を想定している。 Some of the monohydroxy alcohols mentioned above exist in specific stereoisomeric forms. For example, 2-butanol can be obtained as either of the two stereoisomers -(R)-(-)-2-butanol and (S)-(+)-2-butanol. The present invention contemplates such stereoisomers as separate isomers, as well as racemic and other mixtures thereof.

本発明の方法において用いられる前記めっき浴中の前記モノヒドロキシアルコールの濃度は、0.02ないし12 Mの範囲、好ましくは0.1ないし5 Mの範囲である。水に貧溶性のモノヒドロキシアルコールの溶解度を、2-メチルプロパン-2-オールの転化によって増加させることができる。したがって、本発明の一態様において、本発明の方法に用いられるめっき浴はさらに、2-メチルプロパン-2-オールを含む。 The concentration of said monohydroxy alcohol in said plating bath used in the method of the present invention is in the range of 0.02 to 12M, preferably in the range of 0.1 to 5M. The solubility of monohydroxy alcohols, which are sparingly soluble in water, can be increased by conversion of 2-methylpropan-2-ol. Therefore, in one aspect of the invention, the plating bath used in the method of the invention further comprises 2-methylpropan-2-ol.

本発明によれば、本発明の方法に用いられる前記白金族金属前駆体は好ましくは、H2PtCl6、H6Cl2N2Pt、PtCl2、PtBr2、K2[PtCl4]、Na2[PtCl4]、Li2[PtCl4]、H2Pt(OH)6、Pt(NO3)2、[Pt(NH3)4]Cl2、[Pt(NH3)4](HCO3)2、[Pt(NH3)4](OAc)2、(NH3)4Pt(NO3)2、(NH4)2PtBr6、K2PtCl6、PtSO4、Pt(HSO4)2、Pt(ClO4)2、K2PtI6、K2[Pt(CN)4]、cis-[Pt(NH3)2Cl2]、H2PdCl6、H6Cl2N2Pd、PdCl2、PdBr2、K2[PdCl4]、Na2[PdCl4]、Li2[PdCl4]、H2Pd(OH)6、Pd(NO3)2、[Pd(NH3)4]Cl2、[Pd(NH3)4](HCO3)2、[Pd(NH3)4](OAc)2、(NH4)2PdBr6、(NH3)2PdCl6、PdSO4、Pd(HSO4)2、Pd(ClO4)2、Pd(OAc)2、RuCl2 ((CH3)2SO)4、RuCl3、[Ru(NH3)5(N2)]Cl2、Ru(NO3)3、RuBr3、RuF3、Ru(ClO4)3、K2RuCl6、OsI、OsI2、OsBr3、OsCl4、OsF5、OsF6、OsOF5、OsF7、IrF6、IrCl3、IrF4、IrF5、Ir(ClO4)3、K3[IrCl6]、K2[IrCl6]、Na3[IrCl6]、Na2[IrCl6]、Li3[IrCl6]、Li2[IrCl6]、[Ir(NH3)4Cl2]Cl、RhF3、RhF4、RhCl3、[Rh(NH3)5Cl]Cl2、RhCl[P(C6H5)3]3、K[Rh(CO)2Cl2]、Na[Rh(CO)2Cl2] Li[Rh(CO)2Cl2]、Rh2(SO4)3、Rh(HSO4)3、Rh(ClO4)3、これらの水和物ならびにこれらの塩および/または水和物の混合物を含む群から選択される。用語「白金族金属前駆体」は、基材上に析出される金属形態へと還元され得る、めっき浴に可能な、あらゆる白金族金属の塩または錯体と理解すべきである。 According to the invention, said platinum group metal precursors used in the process of the invention are preferably H2PtCl6 , H6Cl2N2Pt , PtCl2 , PtBr2 , K2 [ PtCl4 ] , Na 2 [ PtCl4 ], Li2[ PtCl4 ], H2Pt(OH) 6 , Pt( NO3 ) 2 , [Pt( NH3 ) 4 ] Cl2 , [Pt ( NH3 ) 4 ] ( HCO3 ) 2 , [Pt( NH3 ) 4 ](OAc) 2 , ( NH3 ) 4Pt ( NO3 ) 2 , ( NH4) 2PtBr6 , K2PtCl6 , PtSO4 , Pt ( HSO4 ) 2 , Pt ( ClO4 ) 2 , K2PtI6 , K2[Pt (CN)4 ] , cis- [ Pt ( NH3 ) 2Cl2 ], H2PdCl6 , H6Cl2N2Pd , PdCl 2 , PdBr2 , K2[ PdCl4 ], Na2[ PdCl4 ], Li2[ PdCl4 ], H2Pd (OH) 6 , Pd ( NO3 ) 2 , [Pd ( NH3 ) 4 ]Cl 2 , [Pd( NH3 ) 4 ]( HCO3 ) 2 , [Pd( NH3 ) 4 ](OAc) 2 , ( NH4 ) 2PdBr6 , ( NH3 ) 2PdCl6 , PdSO4 , Pd ( HSO4) 2 , Pd( ClO4 ) 2 , Pd(OAc) 2 , RuCl2 ((CH3) 2SO ) 4 , RuCl3 , [Ru( NH3 ) 5 ( N2 )] Cl2 , Ru(NO 3 ) 3 , RuBr3 , RuF3 , Ru( ClO4 ) 3 , K2RuCl6 , OsI , OsI2 , OsBr3 , OsCl4 , OsF5 , OsF6 , OsOF5 , OsF7 , IrF6 , IrCl3 , IrF4 , IrF5 , Ir( ClO4 ) 3 , K3[ IrCl6 ], K2[ IrCl6 ], Na3 [ IrCl6 ], Na2 [ IrCl6 ], Li3 [ IrCl6 ] , Li 2 [ IrCl6 ], [Ir( NH3 ) 4Cl2 ]Cl, RhF3 , RhF4 , RhCl3 , [Rh ( NH3 ) 5Cl ] Cl2 , RhCl[P(C 6H5 ) 3 ] 3 , K[Rh(CO) 2Cl2 ], Na[Rh ( CO) 2Cl2 ]Li[Rh ( CO) 2Cl2 ], Rh2 ( SO4 ) 3 , Rh ( HSO4) 3 , Rh( ClO4 ) 3 , hydrates thereof and mixtures of salts and/or hydrates thereof. The term "platinum group metal precursor" should be understood as any salt or complex of a platinum group metal capable of being deposited in a plating bath, which can be reduced to the metallic form deposited on the substrate.

好ましい実施形態において、本発明の方法に用いられるめっき浴中の白金族金属前駆体濃度は、1 mMないし1 Mの範囲、より好ましくは5 mMないし100 mMの範囲、最も好ましくは10 mMないし50 mMの範囲である。 In a preferred embodiment, the platinum group metal precursor concentration in the plating bath used in the method of the present invention is in the range of 1 mM to 1 M, more preferably in the range of 5 mM to 100 mM, most preferably 10 mM to 50 mM. mM range.

好ましい実施形態においては、本発明の方法における前記還元工程を、前記めっき浴の凝固点と沸点との間の温度で行う。好ましくは、本発明の方法における前記還元工程の温度は、-10ないし80℃、より好ましくは0ないし40℃、最も好ましくは10ないし25℃である。 In a preferred embodiment, the reduction step in the method of the invention is performed at a temperature between the freezing point and the boiling point of the plating bath. Preferably, the temperature of said reduction step in the process of the invention is -10 to 80°C, more preferably 0 to 40°C, most preferably 10 to 25°C.

好ましい実施形態において、本発明の方法に用いられる前記めっき浴のpHは、7未満、好ましくは3ないし5、最も好ましくは約4である。前記めっき浴の前記pHが約4であるときに、最良の析出物が得られる。 In preferred embodiments, the pH of the plating bath used in the method of the present invention is below 7, preferably between 3 and 5, most preferably about 4. The best deposition is obtained when the pH of the plating bath is about 4.

本明細書で用いる限り、基材または担体は、その上にPGMおよびそれらの合金が析出される、あらゆる材料をいう。好適な基材/単体の例は、金属、たとえば白金、パラジウム、ニッケルおよび金、金属合金、たとえばスチール、鉄-クロム-アルミニウム合金(カンタル(登録商標))、ポリマー材料、たとえばナフィオン(登録商標)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、炭素(たとえばグラファイト)ならびにシリコンである。より好ましくは、本発明の方法に用いられる前記基材は、白金、パラジウム、ニッケル、金、スチール、鉄-クロム-アルミニウム合金、ナフィオン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、グラファイトおよびシリコンを含む群から選択される。 As used herein, substrate or support refers to any material onto which PGMs and their alloys are deposited. Examples of suitable substrates/monoliths are metals such as platinum, palladium, nickel and gold, metal alloys such as steel, iron-chromium-aluminum alloys (Kanthal®), polymeric materials such as Nafion® , polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), carbon (eg graphite) and silicon. More preferably, the substrates used in the method of the present invention are platinum, palladium, nickel, gold, steel, iron-chromium-aluminum alloys, Nafion®, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, graphite and silicon. selected from the group comprising

本発明の好ましい実施形態においては、その上にPGMが析出される基材の表面を、還元工程に先立ってシーディングする。本発明によれば、表面シーディングのあらゆる標準的なプロセスを用いることができる。1の好適なシーディング方法は、金属亜鉛の存在下で亜塩酸塩イオンを含む溶液から基材表面に亜鉛を析出させる亜鉛化法である。あるいは、シーディングを、スズ(II)イオンを用いて行ってもよい。 In a preferred embodiment of the invention, the surface of the substrate on which the PGM is deposited is seeded prior to the reduction step. According to the invention, any standard process of surface seeding can be used. One preferred seeding method is the zincation method in which zinc is deposited on the substrate surface from a solution containing chlorite ions in the presence of metallic zinc. Alternatively, seeding may be performed with tin(II) ions.

PGMを基材上に析出させた後、それに高温処理を施すことができる。この熱処理を用いて、荒れた表面析出物を、滑らかな表面を有する析出物に添加することができる。この工程は、高温に耐えることができる基材(たとえば金属、合金およびシリコン)上に析出されたPGM層に対してのみ行うことができる。したがって、好ましい実施形態において、本発明の方法はさらに、めっきプロセスが完了した後の高温処理の工程を含む。前記高温処理は、好ましくは700-1000℃の温度で行われる。より好ましくは、PGM析出物をもつ基材を火炎アニールする。最も好ましくは、高温処理を水素火炎中で行う。 After the PGM is deposited on the substrate, it can be subjected to high temperature treatment. This heat treatment can be used to add rough surface deposits to deposits with smooth surfaces. This process can only be performed for PGM layers deposited on substrates that can withstand high temperatures (eg metals, alloys and silicon). Therefore, in preferred embodiments, the method of the present invention further includes a step of high temperature treatment after the plating process is completed. Said high temperature treatment is preferably carried out at a temperature of 700-1000°C. More preferably, the substrate with PGM precipitates is flame annealed. Most preferably the high temperature treatment is carried out in a hydrogen flame.

PGM析出プロセス中のpH変化を避けるために、好ましい実施形態においては、めっき浴はさらに、pH緩衝剤を含んでいる。好ましくは、Britton-Robins緩衝液をめっき浴に用いる。他の緩衝剤を用いることもできる。このような緩衝剤の例は、リン酸、酢酸、クエン酸、およびホウ酸緩衝剤を含む。 To avoid pH changes during the PGM deposition process, in preferred embodiments the plating bath further contains a pH buffer. Preferably, a Britton-Robins buffer is used in the plating bath. Other buffering agents can also be used. Examples of such buffers include phosphate, acetate, citrate, and borate buffers.

光沢剤の添加は、本発明の方法では必要ないけれども、本明細書ではそれらの添加も想定されている。したがって、好ましい実施形態においては、本発明の方法に用いられるめっき浴は、さらに光沢剤、たとえばサッカリン、ポリエチレングリコール、パラトルエンスルホンアミド、ベンゼンスルホン酸、アリルスルホン酸ナトリウム、プロピルスルホン酸ピリジンを含む。そのうえ、本発明の方法においては、第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールまたは第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールの混合物に加えて、別の還元剤を用いることができる。したがって、本発明の別の実施形態においては、本発明の方法に用いられるめっき浴はさらに、追加の還元剤として、ヒドラジンおよびその誘導体、水素化ホウ素または次亜リン酸水素を含む。 Although the addition of brighteners is not required by the method of the present invention, their addition is also contemplated herein. Therefore, in a preferred embodiment, the plating bath used in the method of the present invention further comprises brighteners such as saccharin, polyethylene glycol, paratoluenesulfonamide, benzenesulfonic acid, sodium allylsulfonate, pyridine propylsulfonate. Moreover, in addition to the primary or secondary monohydroxy alcohol or mixture of primary or secondary monohydroxy alcohols, another reducing agent can be used in the process of the present invention. Therefore, in another embodiment of the invention, the plating bath used in the method of the invention further comprises hydrazine and its derivatives, borohydride or hydrogen hypophosphite as additional reducing agents.

別の態様において、本発明は、白金族金属およびそれらの合金の無電解析出のためのめっき浴を提供し、前記めっき浴は、還元剤として、第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールまたは第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールの混合物と、1以上の白金族金属前駆体とを含む水溶液である。本発明のめっき浴、ならびにその成分は、本発明の方法を参照して上に記載されている。 In another aspect, the present invention provides a plating bath for the electroless deposition of platinum group metals and alloys thereof, said plating bath comprising a primary or secondary monohydroxy alcohol or a secondary monohydroxy alcohol as a reducing agent. An aqueous solution containing a mixture of primary or secondary monohydroxy alcohols and one or more platinum group metal precursors. The plating bath of the invention, as well as its components, are described above with reference to the method of the invention.

最後に、本発明は、白金族金属の無電解析出における、上で規定しためっき浴の使用を提供する。 Finally, the invention provides the use of a plating bath as defined above in the electroless deposition of platinum group metals.

発明者によって行われた多数の実験に基づけば、白金および他のPGMの析出速度、ならびに同族列のアルコールの分子量に、単純な傾向は認められなかった。周囲温度で、一連の短鎖の水混和性アルコールにおいて、下記の順番の還元剤で無電解析出速度が減少した:エタノール、メタノール、2-プロパノール、1-プロパノール、2-ブタノール。(エタノールの存在下で、または高温で)PGM析出速度が高いほど、析出物の比表面積が高くなり、これは荒れた析出物に特有である。高い比表面積が有利である、触媒用途については、還元剤としてエタノールを用いるべきである。還元剤として用いられる、水に貧溶性のアルコールたとえば1-ブタノールおよび1-ペンタノールも、非常に荒れた析出物の形成をもたらす。最も光沢のある析出物は、周囲温度で1-プロパノールおよび2-プロパノールについて得られた。 Based on numerous experiments performed by the inventors, no simple trends were observed in the deposition rates of platinum and other PGMs, and in the molecular weights of the homologous series of alcohols. At ambient temperature, the electroless deposition rate decreased with the following order of reducing agents in a series of short-chain water-miscible alcohols: ethanol, methanol, 2-propanol, 1-propanol, 2-butanol. The higher the PGM deposition rate (either in the presence of ethanol or at elevated temperatures), the higher the specific surface area of the deposit, which is typical of rough deposits. For catalytic applications where high specific surface area is advantageous, ethanol should be used as reducing agent. Poorly water-soluble alcohols, such as 1-butanol and 1-pentanol, used as reducing agents also lead to the formation of very rough deposits. The brightest deposits were obtained for 1-propanol and 2-propanol at ambient temperature.

本発明の方法に用いられる様々なモノヒドロキシアルコールについて認められた傾向は、下記のようにまとめることができる:
・メタノール-荒れた層の形成をもたらす。
・エタノール-荒れた灰黒色の析出物の形成をもたらす;しかし、析出をより低い温度(約4℃)で行うと、滑らかな析出物の形成をもたらす。
・2-プロパノール-滑らかな析出物の形成をもたらす(滑らかで輝く)。
一般に、本発明の方法を低温で行うと、滑らかな析出物が得られる。そのうえ、本発明の方法を還元剤として第二級アルコールの存在下で行うと、析出物は金属基材上でより形成する見込みがある。第一級アルコールの場合、析出物はポリマー材料上でより形成する見込みがある。このように基材の性質に依存するので、還元剤として適切なモノヒドロキシアルコールを選ぶことによって、選択的な析出を行うことができる。
The observed trends for the various monohydroxy alcohols used in the method of the invention can be summarized as follows:
• Methanol—results in the formation of a rough layer.
• Ethanol - results in the formation of a rough, grey-black deposit; however, precipitation at a lower temperature (about 4°C) results in the formation of a smooth deposit.
• 2-propanol - results in the formation of a smooth deposit (smooth and shiny).
In general, the low temperature of the process of the present invention results in smooth deposits. Moreover, deposits are more likely to form on metal substrates when the process of the present invention is carried out in the presence of secondary alcohols as reducing agents. In the case of primary alcohols, deposits are more likely to form on polymeric materials. Depending on the properties of the substrate in this manner, selective deposition can be achieved by choosing a suitable monohydroxy alcohol as reducing agent.

発明者は、本発明の方法に関する下記のメカニズムも認めた:
・温度を、プロセスを制御するために用いることができる;
・プロセスの速度は、析出物の特性にとって決定的である(速度が遅いほど、より滑らかな析出層が得られる)
・本発明の方法では、アルコール酸化反応の中間体の1として一酸化炭素が形成され、これは光沢剤として作用し得る;
・析出物の良好な粘着は、反応の速度よりもむしろ、シーディングプロセスに関連しうる。
The inventors have also recognized the following mechanisms for the method of the invention:
- temperature can be used to control the process;
- The speed of the process is decisive for the properties of the deposit (slower speed gives a smoother deposit layer)
- In the process of the present invention, carbon monoxide is formed as one of the intermediates in the alcohol oxidation reaction, which can act as a brightener;
• Good adhesion of the precipitate may be related to the seeding process rather than the rate of reaction.

本発明の方法は多くの利点を有する。まず第一に、PGMおよびそれらの合金の良好な粘着層が得られる。本発明の方法によって析出したPGM層は、非常に安定で耐用性がある(たとえばそれらは析出後12カ月にわたって変化しないままであった;それらは電気化学実験において安定なままであった;それらは機械的応力下で安定なままである)。これらの層は、析出条件に依存して、緻密で均一なこともありうるし、あるいは非常に荒れた表面を有することもありうる。PGM層は、金属(たとえば白金、パラジウム、ニッケルおよび金)、金属合金(スチール、カンタル(登録商標))、ポリマー材料(たとえばナフィオン(登録商標)、PE、PP、PET)、炭素(たとえばグラファイト)ならびにシリコンを含む様々な基材上で得られる。プロセスは広い範囲の温度(-10ないし80℃)で行うことができ、用いる還元剤によっては、温度制御は決定的ではない。したがって、めっきプロセスを室温で行うことができる。そのうえ、本発明のめっき浴は、非常に単純な組成を有し、容易に調製することができ、非常に安定である。 The method of the invention has many advantages. First of all, a good adhesion layer of PGMs and their alloys is obtained. The PGM layers deposited by the method of the invention are very stable and durable (e.g. they remained unchanged over 12 months after deposition; they remained stable in electrochemical experiments; they remains stable under mechanical stress). These layers can be dense and uniform or have a very rough surface, depending on the deposition conditions. PGM layers include metals (e.g. platinum, palladium, nickel and gold), metal alloys (steel, Kanthal), polymeric materials (e.g. Nafion, PE, PP, PET), carbon (e.g. graphite) and on various substrates, including silicon. The process can be carried out over a wide temperature range (-10 to 80°C) and temperature control is not critical depending on the reducing agent used. Therefore, the plating process can be performed at room temperature. Moreover, the plating bath of the present invention has a very simple composition, can be easily prepared, and is very stable.

その普遍的な性質のおかげで、特に様々な担体上にPGMをめっきすることができるという事実のため、本発明の方法は様々な分野の技術に有用である。たとえば:
・PGMめっきしたナフィオン(登録商標)およびグラファイトを、燃料電池の電極として用いることができる;
・PGMめっきしたプラスチック(ポリマー材料)を、フレキシブル電子機器(フレックス回路)に用いることができる;
・PGMめっきした金属(スチール、カンタル(登録商標))を、触媒として用いることができる;
・PGMめっきしたシリコンを、電気コンタクトとして用いることができる;
・PGMめっきは、非腐食性電気コンタクトの製造のためおよび宝飾工業においても用いることができる。
Due to its universal nature, the method of the present invention is useful in various fields of technology, especially due to the fact that PGM can be plated on various supports. for example:
- PGM-plated Nafion® and graphite can be used as fuel cell electrodes;
- PGM-plated plastics (polymer materials) can be used in flexible electronics (flex circuits);
- PGM-plated metals (steel, Kanthal) can be used as catalysts;
- PGM plated silicon can be used as electrical contacts;
• PGM plating can also be used for the production of non-corrosive electrical contacts and in the jewelry industry.

本発明の主題を図面で説明する。 The subject matter of the invention is illustrated in the drawing.

図1は、実施例1に記載したように得られた、Ptめっきした白金ホイルの写真を示す。1 shows a photograph of a Pt-plated platinum foil obtained as described in Example 1. FIG. 図2は、実施例2に記載したように得られた、Ptめっきした、カンタル(登録商標)(a)、ナフィオン(登録商標)(b)、PP(c)およびPET(d)の写真を示す。FIG. 2 shows photographs of Pt-plated Kanthal® (a), Nafion® (b), PP (c) and PET (d) obtained as described in Example 2. show. 図3は、(a)実施例3に記載したように得られた、白金コートした金プレートの写真、および(b)こうして得られた白金層のSEM顕微鏡写真を示す。Figure 3 shows (a) a photograph of a platinum-coated gold plate obtained as described in Example 3 and (b) an SEM micrograph of the platinum layer thus obtained. 図4は、(a)白金コートしたグラファイトディスクの写真、および(b)実施例4に記載したように得られた、白金コートしたスチールプレートの写真を示す。4 shows (a) a photograph of a platinum-coated graphite disc and (b) a photograph of a platinum-coated steel plate obtained as described in Example 4. FIG. 図5は、実施例5に記載したように得られた、白金コートした銅ロッド上に析出した白金の写真を示す。5 shows a photograph of platinum deposited on a platinum-coated copper rod obtained as described in Example 5. FIG. 図6は、実施例7に記載したように調製された、合金析出物について、Pt 4f/Ir 4f領域におけるXPスペクトルを示す。FIG. 6 shows XP spectra in the Pt 4f/Ir 4f region for the alloy precipitates prepared as described in Example 7. 図7は、実施例8に記載したように得られた、金基材上に得られた合金層のSEM顕微鏡写真を示す:(a)合金Rh-Pt(MeOH);(b)Ru(MeOH)(倍率2,50K x);(c)Ru(MeOH)(倍率100,00K x);(d)合金Pt-Ir(MeOH)(倍率50.00 K x)(e)合金Pt-Ir(MeOH)(倍率1.00 K x);(f)合金Rh-Pt(EtOH);(g)合金Ru-Pt(EtOH);(h)合金Ir-Pt(EtOH);(i)合金Rh-Pt(イソプロパノール)(倍率1K x);(j)合金Ir-Pt(イソプロパノール)(倍率1.00 K x);(k)Ru(イソプロパノール)(倍率5.00 K x);(l)Ru(イソプロパノール)(倍率50.00 K x);(m)合金Pd-Pt(イソプロパノール);(n)合金Ir-Pt(イソプロパノール)(倍率1.00 K x);(o)Ir-Pt(イソプロパノール)(倍率50.00 K x)。Figure 7 shows SEM micrographs of the alloy layers obtained on gold substrates, obtained as described in Example 8: (a) alloy Rh-Pt(MeOH); (b) Ru(MeOH) ( (magnification 2,50K x); (c) Ru(MeOH) (magnification 100,00K x); (d) alloy Pt-Ir(MeOH) (magnification 50.00 K x) (e) alloy Pt-Ir(MeOH) (magnification 1.00 K x); (f) alloy Rh-Pt(EtOH); (g) alloy Ru-Pt(EtOH); (h) alloy Ir-Pt(EtOH); (i) alloy Rh-Pt (isopropanol) (magnification (1 K x); (j) alloy Ir-Pt (isopropanol) (magnification 1.00 K x); (k) Ru (isopropanol) (magnification 5.00 K x); (l) Ru (isopropanol) (magnification 50.00 K x); (n) alloy Ir-Pt (isopropanol) (magnification 1.00 Kx); (o) Ir-Pt (isopropanol) (magnification 50.00 Kx). 図8は、実施例9において、金基材上に得られた合金層の顕微鏡写真を示す:(a)合金Ru-Pt1:2(EtOH)(倍率2.50 K x);(b)合金Ru-Pt1:6(EtOH)(倍率25.00 K x);(c)合金Pt-Ir(BuOH)(倍率1.00 K x);(d)合金Pt-Ir(BuOH)(倍率50.00 K x)。Figure 8 shows micrographs of alloy layers obtained on gold substrates in Example 9: (a) alloy Ru-Pt1:2(EtOH) (magnification 2.50 Kx); (b) alloy Ru-Pt1: 6 (EtOH) (magnification 25.00 K x); (c) alloy Pt-Ir(BuOH) (magnification 1.00 K x); (d) alloy Pt-Ir(BuOH) (magnification 50.00 K x). 図9は、実施例10に記載したように得られた、PETおよびPP基材上の白金析出物の写真を示す。9 shows photographs of platinum deposits on PET and PP substrates, obtained as described in Example 10. FIG. 図10-1は、実施例11に記載したように、様々な還元剤を用いて得られた白金析出物についてのデータを示す:(a)様々な還元剤を用い、本発明に従って無電解析出によってPt上にめっきされた白金層について記録されたサイクリックボルタモグラム。サイクリックボルタモグラムは、0.5 M硫酸中、スキャン速度v = 1 mVs-1で記録した。(b)メタノール含有浴から白金上に析出した白金層の走査電子顕微鏡写真。Figure 10-1 shows data for platinum deposits obtained using various reducing agents, as described in Example 11: (a) electroless deposition according to the invention using various reducing agents; cyclic voltammograms recorded for a platinum layer plated on Pt by Cyclic voltammograms were recorded in 0.5 M sulfuric acid at a scan rate of v = 1 mVs -1 . (b) Scanning electron micrograph of a platinum layer deposited on platinum from a methanol-containing bath. 図10-2は、実施例11に記載したように、様々な還元剤を用いて得られた白金析出物についてのデータを示す:(c)2-プロパノール含有浴から白金上に析出した白金層の走査電子顕微鏡写真;(d)2-ブタノール含有浴から白金上に析出した白金層の走査電子顕微鏡写真。FIG. 10-2 shows data for platinum deposits obtained using various reducing agents, as described in Example 11: (c) Platinum layer deposited on platinum from bath containing 2-propanol. (d) Scanning electron micrograph of a platinum layer deposited on platinum from a bath containing 2-butanol. 図11は、実施例13に記載したように、様々な還元剤を用いて得られたPt-Ir合金析出物で、0.5 mol dm-3 H2SO4および0.5 mol dm-3 エタノール中で記録されたボルタモグラムを示す。FIG. 11 shows Pt-Ir alloy precipitates obtained with different reducing agents, as described in Example 13, recorded in 0.5 mol dm −3 H 2 SO 4 and 0.5 mol dm −3 ethanol. voltammogram is shown.

実施例1.白金ホイル上への白金析出
0.7 × 0.7 × 0.01 cm径の白金ホイルを水素火炎アニールし、脱イオン水中で急冷した。次に、基材を、2.2 M 2-プロパノール;0.01 M [PtCl4]2-+0.04 M H3BO3, 0.04 M H3PO4および0.04 M CH3COOHを含み、水酸化ナトリウムでpH=4.06に調整したBritton-Robins緩衝液を含む溶液中に浸漬した。めっき浴を、10時間、室温に保持した。こうして、2 μm厚のメタリックシルバーシャインコーティングを、98%の収率で得た。析出層の厚さおよび析出収率は、基材の重量変化に基づいて決定した。図1は、Ptめっきした白金ホイルの写真を示す。
Example 1. Platinum deposition on platinum foil
A 0.7 x 0.7 x 0.01 cm diameter platinum foil was hydrogen flame annealed and quenched in deionized water. 0.01 M [ PtCl4 ] 2- + 0.04 MH3BO3 , 0.04 MH3PO4 and 0.04 M CH3COOH , pH = 4.06 with sodium hydroxide. was immersed in a solution containing Britton-Robins buffer adjusted to The plating bath was held at room temperature for 10 hours. A 2 μm thick metallic silver shine coating was thus obtained with a yield of 98%. Deposition layer thickness and deposition yield were determined based on the weight change of the substrate. Figure 1 shows a photograph of a Pt-plated platinum foil.

実施例2.カンタル(登録商標)、PET、PP、ナフィオン(登録商標)およびシリコン基材上への白金析出
カンタル(登録商標)プレートを、2.2 M 2-プロパノール、0.01 M [PtCl4]2-+0.04 M H3BO3, 0.04 M H3PO4および0.04 M CH3COOHを含み、水酸化ナトリウムでpH=4.06に調整したBritton-Robins緩衝液を含む溶液中に浸漬した。めっき浴を、12時間、室温に保持した。メタリックシルバーシャインコーティングをカンタル(登録商標)表面に得た。図2(a)は、Ptめっきしたカンタル(登録商標)プレートの写真を示す。
Example 2. Platinum deposition on Kanthal® , PET, PP, Nafion® and silicon substrates. It was immersed in a solution containing Britton-Robins buffer containing 3 BO 3 , 0.04 MH 3 PO 4 and 0.04 M CH 3 COOH, adjusted to pH=4.06 with sodium hydroxide. The plating bath was held at room temperature for 12 hours. A metallic silver shine coating was obtained on the Kanthal® surface. FIG. 2(a) shows a photograph of a Pt-plated Kanthal® plate.

上の方法を、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナフィオン(登録商標)およびシリコン上への白金析出にも用いた。シリコン、PPおよびPET基材上にメタリックシルバーシャインコーティングを得たが、ナフィオン(登録商標)上には灰黒色コーティングを得た。白金コートしたナフィオン(登録商標)、PPおよびPETを、それぞれ図2b-dに示す。 The above method was also used for platinum deposition on polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), Nafion® and silicon. Metallic silver shine coatings were obtained on silicon, PP and PET substrates, while gray-black coatings were obtained on Nafion®. Platinum-coated Nafion®, PP and PET are shown in Figures 2b-d, respectively.

対応する仕方で、2.5 M 1-プロパノールを用い、pH 4を有し、7.5 mMの[PtCl4]2-を含む溶液から、PP 基材上に白金メタリックシルバーシャイン層を得た。 In a corresponding manner, a platinum metallic silver shine layer was obtained on a PP substrate from a solution with pH 4 and containing 7.5 mM [PtCl 4 ] 2- using 2.5 M 1-propanol.

実施例3.金基材上への白金析出
0.7 × 0.7 × 0.05 cm径の金プレートを、亜鉛化法を用いてシーディングした(1 MのNa2[Zn(OH)4]中、金属亜鉛の存在下、析出したZnの質量は50 μgに等しかった)。次に、基材を、2.2 M 2-プロパノール;0.01 M [PtCl4]2-+0.04 M H3BO3, 0.04 M H3PO4および0.04 M CH3COOHを含み、水酸化ナトリウムでpH=4.06に調整したBritton-Robins緩衝液を含む溶液中に浸漬した。めっき浴を、12時間、室温に保持した。こうして、2.4 μm厚のメタリックシルバーシャインコーティングを、95%の収率で得た。図3aは、白金コートした金プレートの写真を示す。析出物のSEM顕微鏡写真を、図3bに示す。
Example 3. Platinum deposition on gold substrate
A 0.7 × 0.7 × 0.05 cm diameter gold plate was seeded using the zincation method (in the presence of metallic zinc in 1 M Na 2 [Zn(OH) 4 ], the mass of deposited Zn was 50 μg was equal to ). 0.01 M [ PtCl4 ] 2- + 0.04 MH3BO3 , 0.04 MH3PO4 and 0.04 M CH3COOH , pH = 4.06 with sodium hydroxide. was immersed in a solution containing Britton-Robins buffer adjusted to The plating bath was held at room temperature for 12 hours. A 2.4 μm thick metallic silver shine coating was thus obtained with a yield of 95%. Figure 3a shows a photograph of a platinum-coated gold plate. A SEM micrograph of the precipitate is shown in Figure 3b.

実施例4.ニッケル、スチールおよびグラファイト基材上への白金析出
ニッケル、スチールおよびグラファイト基材上の白金析出物を、実施例3に記載したように得た。すべての基材上に、メタリックシルバーシャイン白金コーティングを得た。図4は、白金コートしたグラファイトディスク(a)の写真、および白金コートしたスチールプレート(b)の写真を示す。
Example 4. Platinum Depositions on Nickel, Steel and Graphite Substrates Platinum deposits on nickel, steel and graphite substrates were obtained as described in Example 3. A metallic silver shine platinum coating was obtained on all substrates. FIG. 4 shows a photograph of a platinum-coated graphite disc (a) and a platinum-coated steel plate (b).

実施例5.銀、パラジウム、PET、PPおよびナフィオン(登録商標)基材上への白金析出
銀、パラジウム、PET、PPおよびナフィオン(登録商標)基材上の白金析出物を、実施例3に記載したように得たが、基材表面のシーディングのために、Na2[Zn(OH)4]の代わりに、塩化スズ(II)(SnCl2)を用いたことが異なる。すべての基材上に、メタリックシルバーシャイン白金コーティングを得た。図5は、200 nmのパラジウムをもつ、白金コートした銅ロッド上の白金析出物の写真を示す。
Example 5. Platinum Deposition on Silver, Palladium, PET, PP and Nafion® Substrates Platinum deposition on silver, palladium, PET, PP and Nafion® substrates was performed as described in Example 3. , except that tin(II) chloride (SnCl 2 ) was used instead of Na 2 [Zn(OH) 4 ] for seeding the substrate surface. A metallic silver shine platinum coating was obtained on all substrates. FIG. 5 shows a photograph of a platinum deposit on a platinum coated copper rod with 200 nm of palladium.

実施例6.触媒用途のための荒れた白金層の調製
0.7 × 0.7 × 0.01 cm径の白金ホイルを水素火炎アニールし、脱イオン水中で急冷した。次に、基材を、2.85 M エタノール;0.01 M [PtCl4]2-+0.04 M H3BO3, 0.04 M H3PO4および0.04 M CH3COOHを含み、水酸化ナトリウムでpH=4.06に調整したBritton-Robins緩衝液を含む溶液中に浸漬した。めっき浴を、1時間、室温に保持した。こうして、0.4 μm厚の粘着性の灰黒色コーティングを、比粗さ係数Rf = Aspecific / Ageometric = 130で得た。ここで、AspecificおよびAgeometricは、それぞれ、析出物の比表面積および幾何学表面積である。析出物の質量m=1.63 mgを考慮すると、これは16.3 m2/gの質量比表面積に相当する。
Example 6. Preparation of roughened platinum layers for catalytic applications
A 0.7 x 0.7 x 0.01 cm diameter platinum foil was hydrogen flame annealed and quenched in deionized water. The substrate was then adjusted to pH = 4.06 with sodium hydroxide containing 2.85 M ethanol ; immersed in a solution containing Britton-Robins buffer. The plating bath was held at room temperature for 1 hour. A 0.4 μm thick sticky grey-black coating was thus obtained with a specific roughness factor R f = A specific / A geometric = 130. Here, A specific and A geometric are the specific surface area and geometric surface area of the precipitate, respectively. Taking into account the precipitate mass m=1.63 mg, this corresponds to a mass specific surface area of 16.3 m 2 /g.

この種の白金析出物は、触媒用途に使用するのに特に好適である。 This type of platinum deposit is particularly suitable for use in catalytic applications.

実施例7.金基材上への白金-イリジウム合金の調製
0.2 × 0.05 cm系の金ディスクを、亜鉛化法を用いてシーディングした(1 MのNa2[Zn(OH)4]中、金属亜鉛の存在下、析出したZnの質量は20 μgに等しかった)。次に、基材を、4 M メタノール;0.01 M [PtCl4]2-+0.04 M H3BO3, 0.04 M H3PO4および0.04 M CH3COOHを含み、水酸化ナトリウムでpH=4.06に調整したBritton-Robins緩衝液を含む溶液中に浸漬した。めっき浴を、24時間、室温に保持した。こうして、1 μm厚のメタリックシルバーシャインコーティングを、95%の収率で得た。
Example 7. Preparation of platinum-iridium alloys on gold substrates
A 0.2 × 0.05 cm system of gold discs was seeded using the zincation method (in the presence of metallic zinc in 1 M Na 2 [Zn(OH) 4 ], the mass of deposited Zn was equal to 20 μg). rice field). The substrate was then adjusted to pH = 4.06 with sodium hydroxide containing 4 M methanol ; immersed in a solution containing Britton-Robins buffer. The plating bath was kept at room temperature for 24 hours. A 1 μm thick metallic silver shine coating was thus obtained with a yield of 95%.

析出物の化学組成および化学的特性を、X線光電子分光法によって調査した。この方法を用い、イリジウムの金属的特性を確認した。Pt 4f/Ir 4f領域のX線スペクトルは、2の二重線を示した。60.71 eVおよび63.69 eVに成分をもつ二重線は、金属Ir(それぞれIr 4f7/2およびIr 4f5/2の信号)に帰属させることができるが、71.34 eVおよび74.67 eVの信号は、金属Pt(それぞれPt 4f7/2およびPt 4f5/2の信号)に帰属させることができる。金属IrおよびPtについての文献上の位置:それぞれIr 4f7/2およびIr 4f5/2の信号に対する60.81 eVおよび63.76 eVならびにそれぞれPt 4f7/2およびPt 4f5/2の信号に対する71.09 eVおよび74.42 eV (NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database, Version 4.1 [National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 2012); http://srdata.nist.gov/xps/.])を垂直線でマークした。測定したピーク位置と文献上のピーク位置と間の少しの差は、最もおそらくは合金形成が原因となっている[Adam Lewera et al.: Core-level Binding Energy Shifts in Pt-Ru nanoparticles: A puzzle resolved. Chem. Phys. Lett. 2007, 44: 39-43)。約76.69 eVおよび80.02 eVの小さい二重線はおそらく、少量の還元されなかったPt、最もおそらくはPt(IV)化合物の形態にあるものの存在に関連している。XPSデータから決定されたPt対Irの比は、75:25原子パーセント(Pt:Ir)に等しい。図6は、Pt 4f/Ir 4f領域におけるXPスペクトルを示す。1はPtについて、第2はIrについての2の信号二重線を明確に見ることができる。完全に還元された金属についてのPtおよびIrの信号の参考文献上の位置を垂直線でマークしている。 The chemical composition and chemical properties of the deposits were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. Using this method, the metallic properties of iridium were confirmed. The X-ray spectrum of the Pt 4f/Ir 4f region showed two doublets. The doublets with components at 60.71 eV and 63.69 eV can be assigned to metallic Ir (Ir 4f 7/2 and Ir 4f 5/2 signals, respectively), whereas the signals at 71.34 eV and 74.67 eV are Pt (Pt 4f 7/2 and Pt 4f 5/2 signals, respectively) can be assigned. Literature positions for metallic Ir and Pt: 60.81 eV and 63.76 eV for signals of Ir 4f 7/2 and Ir 4f 5/2 respectively and 71.09 eV and 71.09 eV for signals of Pt 4f 7/2 and Pt 4f 5/2 respectively 74.42 eV (NIST X-ray Photoelectron Spectroscopy Database, Version 4.1 [National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 2012); http://srdata.nist.gov/xps/.]) was marked with a vertical line. Small differences between measured and literature peak positions are most likely due to alloy formation [Adam Lewera et al.: Core-level Binding Energy Shifts in Pt-Ru nanoparticles: A puzzle resolved Chem. Phys. Lett. 2007, 44: 39-43). The small doublets at about 76.69 eV and 80.02 eV are probably related to the presence of small amounts of unreduced Pt, most likely in the form of Pt(IV) compounds. The ratio of Pt to Ir determined from XPS data is equal to 75:25 atomic percent (Pt:Ir). FIG. 6 shows XP spectra in the Pt 4f/Ir 4f region. Two signal doublets can be clearly seen, one for Pt and the second for Ir. The reference positions of the Pt and Ir signals for the fully reduced metals are marked with vertical lines.

実施例8.金基材上への白金-ロジウム、-ルテニウム、-パラジウムおよび-イリジウム合金の調製
還元剤として用いられる様々なアルコールについて合金形成の可能性をさらに調査し、その目的のために金基材上に下記の合金層を調製した:白金-ロジウム、白金-ルテニウム、白金-パラジウムおよび白金-イリジウム。実施例7に記載したのに対応する仕方でめっきのプロセスを行ったが、白金前駆体として3 mM K2PtCl6を用い、連続する例において、還元剤として5 M MeOH、3,5 M EtOHおよび2,6 M イソプロパノールを用い、合金中の第2のPGMとして6 mM Rh2+, 6 mM Ru2+, 7 mM Pd2+, および6 mM Ir(IV)を用いた。下の表は、基材の合金めっきに用いた条件、ならびに得られた層の性質をまとめている。合金形成およびそれらの組成をEDSによって決定した(データは表に含まれている)。
Example 8. Preparation of platinum-rhodium, -ruthenium, -palladium and -iridium alloys on gold substrates. were prepared: platinum-rhodium, platinum-ruthenium, platinum-palladium and platinum-iridium. The plating process was carried out in a manner corresponding to that described in Example 7, but with 3 mM K2PtCl6 as the platinum precursor and, in successive examples, with 5 M MeOH, 3,5 M EtOH as reducing agents. and 2,6 M isopropanol with 6 mM Rh 2+ , 6 mM Ru 2+ , 7 mM Pd 2+ , and 6 mM Ir(IV) as the second PGM in the alloy. The table below summarizes the conditions used for the alloy plating of the substrates, as well as the properties of the resulting layers. Alloy formation and their compositions were determined by EDS (data are included in the table).

Figure 0007162904000002
Figure 0007162904000002

実施例9.カンタル(登録商標)基材上への白金-ロジウム、-ルテニウム、-パラジウムおよび-イリジウム合金の調製
合金である白金-ルテニウムおよび白金-イリジウムの層を、実施例8および9に記載した手順を用いて形成したが、カンタル(登録商標)基材を形成される層の固体担体として用い、様々なアルコール-エタノールおよびsec-ブタノール-を還元剤とした用いたことが異なっている。下の表は、基材の合金めっきに用いた条件、ならびに得られた層の性質をまとめている。合金形成およびそれらの組成をEDSによって決定した(データは表に含まれている)。
Example 9. Preparation of platinum-rhodium, -ruthenium, -palladium and -iridium alloys on Kanthal substrates Layers of platinum-ruthenium and platinum-iridium alloys were prepared using the procedures described in Examples 8 and 9. The difference was that a Kanthal substrate was used as the solid support for the layers to be formed, and various alcohols--ethanol and sec-butanol--as reducing agents. The table below summarizes the conditions used for the alloy plating of the substrates, as well as the properties of the resulting layers. Alloy formation and their compositions were determined by EDS (data are included in the table).

Figure 0007162904000003
Figure 0007162904000003

実施例10.エタノールを用いて得られたPETおよびPP基材上の白金層
実施例2に記載したように、PETおよびPP基材上に白金層を得た。しかし、2-プロパノールの代わりに、エタノールを還元剤として用いた。メタリックシルバーシャインコーティングが得られた。図9は、PETおよびPP基材上の白金析出物の写真を示す。
Example 10. Platinum Layers on PET and PP Substrates Obtained Using Ethanol As described in Example 2, platinum layers were obtained on PET and PP substrates. However, instead of 2-propanol, ethanol was used as reducing agent. A metallic silver shine coating was obtained. FIG. 9 shows photographs of platinum deposits on PET and PP substrates.

実施例11.様々な還元剤を用いた白金基材上への白金層の析出
析出物の性質への様々な還元剤の影響を調べた。したがって、様々な還元剤を用い、白金基材上に白金層を得た。析出に先立って、白金電極を火炎アニールし、脱イオン水中で急冷した。実施例1のようにめっき浴から白金を析出させたが、様々な還元剤を2 Mの濃度で用いた。12時間の析出後、0.5 H2SO4中でサイクリックボルタモグラムを記録した。
Example 11. Deposition of platinum layers on platinum substrates using different reducing agents The effect of different reducing agents on the properties of the deposit was investigated. Therefore, various reducing agents were used to obtain platinum layers on platinum substrates. Prior to deposition, platinum electrodes were flame annealed and quenched in deionized water. Platinum was deposited from the plating bath as in Example 1, but with different reducing agents at a concentration of 2M. Cyclic voltammograms were recorded in 0.5 H 2 SO 4 after 12 h precipitation.

メタノール含有浴で最も荒れた析出物が得られたが、このことはサイクリックボルタモグラムでの最も高い電流密度に相当する(図10a)。 The roughest deposit was obtained with the methanol-containing bath, which corresponds to the highest current density in the cyclic voltammogram (Fig. 10a).

選択した析出物の表面の走査電子顕微鏡写真を、図10b、cおよびdに示す。材料は、マイクロメーターサイズの球状構造からなる典型的な「カリフラワー様」表面を有する。得られた層について規則した高倍率は、材料のナノ結晶/アモルファス用の構造化を示している。より低い倍率では、材料の応力破壊の傾向が見られた(ここでは示さず)。また、コーティングのデンドライト様成長のある程度の傾向が認められる。断面破砕は、成長方向におけるコーティングのある程度の内部繊維状構造化を示している。 Scanning electron micrographs of the surfaces of selected deposits are shown in Figures 10b, c and d. The material has a typical "cauliflower-like" surface consisting of micrometer-sized spherical structures. A regular high magnification of the resulting layer shows the nanocrystalline/amorphous structuring of the material. At lower magnifications, a tendency towards stress fracture of the material was seen (not shown here). Also, some tendency for dendrite-like growth of the coating is observed. Cross-sectional fracture indicates some degree of internal fibrous structuring of the coating in the growth direction.

2-プロパノール含有浴から得られた試料は、他の試料と比較してはるかに滑らかである。高倍率の写真は、ナノメータースケールでの構造化材料を示している。ある程度の破砕の傾向が見られるが、それらの数ははるかに少ない。また、その形状は、このコーティングのより高い可塑性を示唆している。たぶん、見られるいくつかの破砕は、ベース(基材)中の応力に関係している。試料の断面破砕は、コーティングの内部構造化の傾向を示していない。 The samples obtained from the 2-propanol containing bath are much smoother compared to the other samples. Higher magnification pictures show the structured material at the nanometer scale. There is some tendency to fragmentation, but they are much less numerous. Also, the shape suggests a higher plasticity of this coating. Presumably, some of the fractures seen are related to stress in the base. Cross-sectioning of the samples shows no tendency for internal structuring of the coating.

2-ブタノールから得られた試料のモフォロジーを図10cに示す。析出物の表面はかなり滑らかである。メタノールで得られた試料とよく似て、マイクロメータースケールのいくつかの節状構造が見られるが、はるかに少ない数である。断面破砕は、材料の内部構造化がないことを示している。すべての3の試料は、ベース担体のモフォロジーにかなり似ている。そのうえ、破砕したときでさえ、析出物は基材材料に対して粘着性なままである(図10b)。コーティングの欠陥は、メタライゼーションのプロセスにおける添加剤の使用、またはプロセスの物理パラメータ(すなわち温度)のわずかな変化によって除くことができる。 The morphology of the sample obtained from 2-butanol is shown in Figure 10c. The surface of the precipitate is fairly smooth. Some nodular structures on the micrometer scale are seen, much like the samples obtained with methanol, but in much lower numbers. Cross-sectional fracture indicates no internal structuring of the material. All 3 samples closely resemble the morphology of the base carrier. Moreover, even when crushed, the precipitate remains sticky to the substrate material (Fig. 10b). Coating defects can be eliminated by the use of additives in the metallization process or by slight changes in the physical parameters (ie temperature) of the process.

実施例12.PET、PPおよびナフィオン(登録商標)基材上の白金層の機械的性質
実施例2および5において得られた、白金コートしたPET、PPおよびナフィオン(登録商標)の基材に機械的ストレステストを施した。すべての白金コートした基材を、手で折り曲げ、伸ばし、捻った。テスト後、全ての基材を白金コーティングの保全性に関して調べた。クラックまたは剥離のような、析出層の変化は認められなかった。白金層が機械的ストレステストの間にそのままであったという事実は、ポリマー材料基材に対する析出した白金層の著しい保全性および非常に良好な粘着性を示している。
Example 12. Mechanical Properties of Platinum Layers on PET, PP and Nafion® Substrates The platinum-coated PET, PP and Nafion® substrates obtained in Examples 2 and 5 were subjected to mechanical stress tests. provided. All platinum coated substrates were folded, stretched and twisted by hand. After testing, all substrates were examined for the integrity of the platinum coating. No deposit changes, such as cracks or delamination, were observed. The fact that the platinum layer remained intact during the mechanical stress test indicates the outstanding integrity and very good adhesion of the deposited platinum layer to the polymeric material substrate.

実施例13.金、カンタル(登録商標)、および白金基材上のPGM析出物層の電気化学的性質
金、カンタル(登録商標)および白金基材上のPGM析出物層の電気化学的性質を調べた。実験の1において、実施例1-11で得られた析出物-基材アセンブリを用い、エタノールの酸化を行った。
Example 13. Electrochemical Properties of PGM Deposited Layers on Gold, Kanthal®, and Platinum Substrates The electrochemical properties of PGM deposited layers on gold, Kanthal®, and platinum substrates were investigated. In Experiment 1, the deposit-substrate assembly obtained in Examples 1-11 was used to oxidize ethanol.

代表的な結果を図11に示すが、これは、様々な還元剤を用いて得られたPt-Ir合金析出物で、0.5 mol dm-3 H2SO4および0.5 mol dm-3 エタノール中で記録したボルタモグラムを示す:灰色-エタノール;黒色-ブタノール。ボルタモグラムは5 mV s-1のスキャン速度で記録し、電流を幾何学面積に対して規格化した。図11に示したように、無電解析出層は、エタノール酸化の開始電位および相対的ボルタモペロメトリック電流の両方に関して、エタノール酸化に対して非常に活性であることがわかった。還元剤としてエタノールおよびブタノールを用いることによって、最も活性な層が析出した。上述したように、これらの還元剤は、表面粗さを著しく促進し、これは順に酸化電流を増加させる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 白金族金属およびそれらの合金の、めっき浴から基材上への無電解析出方法であって、1以上の白金族金属前駆体の還元剤による還元工程を含み、前記還元剤は、第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールまたは第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールの混合物である、方法。
[2] 前記モノヒドロキシアルコールは下記一般式を有する、[1]の方法。

Figure 0007162904000004
式中、R 1 およびR 2 は同じでも異なっていてもよく、それらの各々は独立に水素原子、直鎖または分枝のC 1-7 -アルキル基、C 3-8 -アリール基、C 4-8 -アラルキル基およびC 4-8 -アルカリール基を含む群より選択される。
[3] R 1 およびR 2 は独立に、-H、-CH 3 、-C 2 H 5 、-C 3 H 7 、-CH(CH 3 ) 2 、-C 4 H 9 、-CH 2 CH(CH 3 ) 2 、-CH(CH 3 )C 2 H 5 、-C(CH 3 ) 3 、-C 5 H 11 、-CH(CH 3 )C 3 H 7 、-CH 2 CH(CH 3 )C 2 H 5 、-C 2 H 4 CH(CH 3 ) 2 、-C(CH 3 ) 2 C 2 H 5 、-CH(CH 3 )CH(CH 3 ) 2 、-CH 2 C(CH 3 ) 3 、-CH(C 2 H 5 ) 2 、-C 6 H 13 、-C 7 H 15 、および-CH(C 2 H 5 )(C 4 H 9 )を含む群より選択される、[1]または[2]の方法。
[4] 前記モノヒドロキシアルコールは、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチルプロパン-1-オール、1-ペンタノール、3-メチルブタン-1-オール、2-メチルブタン-1-オール、2,2-ジメチルプロパン-1-オール、3-ペンタノール、2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、2,2-ジメチルブタン-1-オール、2,3-ジメチルブタン-1-オール、3,3-ジメチルブタン-1-オール、3,3-ジメチルブタン-2-オール、2-エチルブタン-1-オール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、4-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノールおよび2-エチルヘキサン-1-オールを含む群より選択される、[1]~[3]のいずれか一つの方法。
[5] 前記モノヒドロキシアルコールは、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチルプロパン-1-オール、1-ペンタノール、3-メチルブタン-1-オール、2-メチルブタン-1-オール、2,2-ジメチルプロパン-1-オール、3-ペンタノール、2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、1-ヘキサノール、1-ヘプタノールおよび1-オクタノールを含む群より選択される、[1]~[4]のいずれか一つの方法。
[6] 前記めっき浴中の前記モノヒドロキシアルコールの濃度が0.02ないし12 Mの範囲である、[1]~[5]のいずれか一つの方法。
[7] 前記めっき浴中の前記モノヒドロキシアルコールの濃度が0.1ないし5 Mの範囲である、[6]の方法。
[8] 前記白金族金属前駆体は、H 2 PtCl 6 、H 6 Cl 2 N 2 Pt、PtCl 2 、PtBr 2 、K 2 [PtCl 4 ]、Na 2 [PtCl 4 ]、Li 2 [PtCl 4 ]、H 2 Pt(OH) 6 、Pt(NO 3 ) 2 、[Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2 、[Pt(NH 3 ) 4 ](HCO 3 ) 2 、[Pt(NH 3 ) 4 ](OAc) 2 、(NH 3 ) 4 Pt(NO 3 ) 2 、(NH 4 ) 2 PtBr 6 、K 2 PtCl 6 、PtSO 4 、Pt(HSO 4 ) 2 、Pt(ClO 4 ) 2 、K 2 PtI 6 、K 2 [Pt(CN) 4 ]、cis-[Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ]、H 2 PdCl 6 、H 6 Cl 2 N 2 Pd、PdCl 2 、PdBr 2 、K 2 [PdCl 4 ]、Na 2 [PdCl 4 ]、Li 2 [PdCl 4 ]、H 2 Pd(OH) 6 、Pd(NO 3 ) 2 、[Pd(NH 3 ) 4 ]Cl 2 、[Pd(NH 3 ) 4 ](HCO 3 ) 2 、[Pd(NH 3 ) 4 ](OAc) 2 、(NH 4 ) 2 PdBr 6 、(NH 3 ) 2 PdCl 6 、PdSO 4 、Pd(HSO 4 ) 2 、Pd(ClO 4 ) 2 、Pd(OAc) 2 、RuCl 2 ((CH3) 2 SO) 4 、RuCl 3 、[Ru(NH 3 ) 5 (N 2 )]Cl 2 、Ru(NO 3 ) 3 、RuBr 3 、RuF 3 、Ru(ClO 4 ) 3 、K 2 RuCl 6 、OsI、OsI 2 、OsBr 3 、OsCl 4 、OsF 5 、OsF 6 、OsOF 5 、OsF 7 、IrF 6 、IrCl 3 、IrF 4 、IrF 5 、Ir(ClO 4 ) 3 、K 3 [IrCl 6 ]、K 2 [IrCl 6 ]、Na 3 [IrCl 6 ]、Na 2 [IrCl 6 ]、Li 3 [IrCl 6 ]、Li 2 [IrCl 6 ]、[Ir(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl、RhF 3 、RhF 4 、RhCl 3 、[Rh(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 、RhCl[P(C 6 H 5 ) 3 ] 3 、K[Rh(CO) 2 Cl 2 ]、Na[Rh(CO) 2 Cl 2 ] Li[Rh(CO) 2 Cl 2 ]、Rh 2 (SO 4 ) 3 、Rh(HSO 4 ) 3 、Rh(ClO 4 ) 3 、これらの水和物ならびにこれらの塩および/または水和物の混合物を含む群から選択される、[1]~[7]のいずれか一つの方法。
[9] 1以上の白金族金属前駆体の前記還元工程を、異なる金属の1または複数の前駆体の存在下で行い、それによって1以上の白金族金属および異なる金属を含む合金を形成する、[1]~[8]のいずれか一つの方法。
[10] 形成した合金は、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、金、ニッケルおよび銅を含む群から選択される2以上の金属を含む、[9]の方法。
[11] 前記めっき浴中の前記前駆体の濃度は、1 mMないし1 M、好ましくは5 mMないし100 mM、より好ましくは10 mMないし50 mMの範囲である、[1]~[10]のいずれか一つの方法。
[12] 前記還元工程を、前記めっき浴の凝固点と沸点との間の温度で行う、[1]~[10]のいずれか一つの方法。
[13] 前記還元工程を、-10ないし80℃、好ましくは0ないし40℃、より好ましくは10ないし25℃の温度で行う、[12]の方法。
[14] 前記めっき浴はさらに、pH緩衝剤を含む、[1]~[13]のいずれか一つの方法。
[15] 前記めっき浴のpHが7未満である、[1]~[14]のいずれか一つの方法。
[16] 前記めっき浴の前記pHが3ないし5である、[15]の方法。
[17] 前記めっき浴の前記pHが約4である、[16]の方法。
[18] 前記基材は、金属、金属合金、ポリマー材料、炭素およびシリコンを含む群から選択される、[1]~[17]のいずれか一つの方法。
[19] 前記基材は、白金、パラジウム、ニッケル、金、スチール、鉄-クロム-アルミニウム合金、ナフィオン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、グラファイトおよびシリコンを含む群から選択される、[18]の方法。
[20] 前記白金族金属前駆体の還元工程に先立って、前記基材の表面をシーディングする、[1]~[19]のいずれか一つの方法。
[21] めっき工程を完了した後、めっきされた基材に高温処理を施す、[1]~[20]のいずれか一つの方法。
[22] 前記めっき浴はさらに、光沢剤を含む、[1]~[21]のいずれか一つの方法。
[23] 前記めっき浴はさらに、追加の還元剤、好ましくは、ヒドラジンおよびその誘導体、水素化ホウ素または次亜リン酸水素を含む群から選択される還元剤を含む、[1]~[22]のいずれか一つの方法。
[24] 前記めっき浴はさらに、2-メチルプロパン-2-オールを含む、[1]~[23]のいずれか一つの方法。
[25] 白金族金属およびそれらの合金の無電解析出のためのめっき浴であって、前記めっき浴は、還元剤として、第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールまたは第一級もしくは第二級モノヒドロキシアルコールの混合物と、1以上の白金族金属前駆体とを含む水溶液である、めっき浴。
[26] 前記モノヒドロキシアルコールは下記一般式を有する、[25]のめっき浴。
Figure 0007162904000005
式中、R 1 およびR 2 は同じでも異なっていてもよく、それらの各々は独立に水素原子、直鎖または分枝のC 1-7 -アルキル基、C 3-8 -アリール基、C 4-8 -アラルキル基およびC 4-8 -アルカリール基を含む群より選択される。
[27] R 1 およびR 2 は独立に、-H、-CH 3 、-C 2 H 5 、-C 3 H 7 、-CH(CH 3 ) 2 、-C 4 H 9 、-CH 2 CH(CH 3 ) 2 、-CH(CH 3 )C 2 H 5 、-C(CH 3 ) 3 、-C 5 H 11 、-CH(CH 3 )C 3 H 7 、-CH 2 CH(CH 3 )C 2 H 5 、-C 2 H 4 CH(CH 3 ) 2 、-C(CH 3 ) 2 C 2 H 5 、-CH(CH 3 )CH(CH 3 ) 2 、-CH 2 C(CH 3 ) 3 、-CH(C 2 H 5 ) 2 、-C 6 H 13 、-C 7 H 15 、および-CH(C 2 H 5 )(C 4 H 9 )を含む群より選択される、[26]のめっき浴。
[28] 前記モノヒドロキシアルコールは、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチルプロパン-1-オール、1-ペンタノール、3-メチルブタン-1-オール、2-メチルブタン-1-オール、2,2-ジメチルプロパン-1-オール、3-ペンタノール、2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-1-ペンタノール、3-メチル-2-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-メチル-3-ペンタノール、2,2-ジメチルブタン-1-オール、2,3-ジメチルブタン-1-オール、3,3-ジメチルブタン-1-オール、3,3-ジメチルブタン-2-オール、2-エチルブタン-1-オール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、4-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノールおよび2-エチルヘキサン-1-オールを含む群より選択される、[27]のめっき浴。
[29] 前記モノヒドロキシアルコールは、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチルプロパン-1-オール、1-ペンタノール、3-メチルブタン-1-オール、2-メチルブタン-1-オール、2,2-ジメチルプロパン-1-オール、3-ペンタノール、2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、1-ヘキサノール、1-ヘプタノールおよび1-オクタノールを含む群より選択される、[28]のめっき浴。
[30] 前記モノヒドロキシアルコールの濃度が0.02ないし12 Mの範囲、好ましくは0.1ないし5 Mの範囲である、[25]~[29]のいずれか一つのめっき浴。
[31] さらに、追加の還元剤、好ましくは、ヒドラジンおよびその誘導体、水素化ホウ素または次亜リン酸水素を含む群から選択される還元剤を含む、[25]~[30]のいずれか一つのめっき浴。
[32] 前記白金族金属前駆体は、H 2 PtCl 6 、H 6 Cl 2 N 2 Pt、PtCl 2 、PtBr 2 、K 2 [PtCl 4 ]、Na 2 [PtCl 4 ]、Li 2 [PtCl 4 ]、H 2 Pt(OH) 6 、Pt(NO 3 ) 2 、[Pt(NH 3 ) 4 ]Cl 2 、[Pt(NH 3 ) 4 ](HCO 3 ) 2 、[Pt(NH 3 ) 4 ](OAc) 2 、(NH 3 ) 4 Pt(NO 3 ) 2 、(NH 4 ) 2 PtBr 6 、K 2 PtCl 6 、PtSO 4 、Pt(HSO 4 ) 2 、Pt(ClO 4 ) 2 、K 2 PtI 6 、K 2 [Pt(CN) 4 ]、cis-[Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ]、H 2 PdCl 6 、H 6 Cl 2 N 2 Pd、PdCl 2 、PdBr 2 、K 2 [PdCl 4 ]、Na 2 [PdCl 4 ]、Li 2 [PdCl 4 ]、H 2 Pd(OH) 6 、Pd(NO 3 ) 2 、[Pd(NH 3 ) 4 ]Cl 2 、[Pd(NH 3 ) 4 ](HCO 3 ) 2 、[Pd(NH 3 ) 4 ](OAc) 2 、(NH 4 ) 2 PdBr 6 、(NH 3 ) 2 PdCl 6 、PdSO 4 、Pd(HSO 4 ) 2 、Pd(ClO 4 ) 2 、Pd(OAc) 2 、RuCl 2 ((CH3) 2 SO) 4 、RuCl 3 、[Ru(NH 3 ) 5 (N 2 )]Cl 2 、Ru(NO 3 ) 3 、RuBr 3 、RuF 3 、Ru(ClO 4 ) 3 、K 2 RuCl 6 、OsI、OsI 2 、OsBr 3 、OsCl 4 、OsF 5 、OsF 6 、OsOF 5 、OsF 7 、IrF 6 、IrCl 3 、IrF 4 、IrF 5 、Ir(ClO 4 ) 3 、K 3 [IrCl 6 ]、K 2 [IrCl 6 ]、Na 3 [IrCl 6 ]、Na 2 [IrCl 6 ]、Li 3 [IrCl 6 ]、Li 2 [IrCl 6 ]、[Ir(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl、RhF 3 、RhF 4 、RhCl 3 、[Rh(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 、RhCl[P(C 6 H 5 ) 3 ] 3 、K[Rh(CO) 2 Cl 2 ]、Na[Rh(CO) 2 Cl 2 ] Li[Rh(CO) 2 Cl 2 ]、Rh 2 (SO 4 ) 3 、Rh(HSO 4 ) 3 、Rh(ClO 4 ) 3 、これらの水和物ならびにこれらの塩および/または水和物の混合物を含む群から選択される、[25]~[31]のいずれか一つのめっき浴。
[33] 前記前駆体の濃度が、1 mMないし1 Mの範囲である、[25]~[32]のいずれか一つのめっき浴。
[34] 前記前駆体の濃度が、5 mMないし100 mMの範囲である、[33]のめっき浴。
[35] 前記前駆体の濃度が、10 mMないし50 mMの範囲である、[34]のめっき浴。
[36] 前記めっき浴のpHが7未満である、[25]~[36]のいずれか一つのめっき浴。
[37] 前記pHが3ないし5である、[36]のめっき浴。
[38] 前記めっき浴の前記pHが約4である、[37]のめっき浴。
[39] さらに、pH緩衝剤を含む、[25]~[21]のいずれか一つの方法。
[40] さらに、光沢剤を含む、[25]~[39]のいずれか一つのめっき浴。
[41] さらに、2-メチルプロパン-2-オールを含む、[25]~[40]のいずれか一つのめっき浴。
[42] [25]~[41]のいずれか一つに規定しためっき浴の、白金族金属の無電解析出における使用。 Representative results are shown in Fig. 11, which are Pt - Ir alloy precipitates obtained with different reducing agents in 0.5 mol dm -3 H2SO4 and 0.5 mol dm -3 ethanol. Recorded voltammograms are shown: gray - ethanol; black - butanol. Voltamograms were recorded at a scan rate of 5 mV s-1 and currents were normalized to geometric area. As shown in FIG. 11, the electrolessly deposited layers were found to be highly active for ethanol oxidation, both in terms of onset potential and relative voltamoperometric current for ethanol oxidation. The most active layers were deposited by using ethanol and butanol as reducing agents. As noted above, these reducing agents significantly promote surface roughness, which in turn increases oxidation current.
The invention described in the claims as originally filed will be added below.
[1] A method for electroless deposition of platinum group metals and alloys thereof from a plating bath onto a substrate, comprising a step of reducing one or more platinum group metal precursors with a reducing agent, said reducing agent comprising: A method that is a primary or secondary monohydroxy alcohol or a mixture of primary or secondary monohydroxy alcohols.
[2] The method of [1], wherein the monohydroxy alcohol has the following general formula.
Figure 0007162904000004
wherein R 1 and R 2 may be the same or different and each of them independently represents a hydrogen atom, a linear or branched C 1-7 -alkyl group, a C 3-8 -aryl group, a C 4 is selected from the group comprising -8 -aralkyl and C4-8 -alkaryl groups;
[3 ] R1 and R2 are independently -H , -CH3 , -C2H5 , -C3H7 , -CH ( CH3 ) 2 , -C4H9 , -CH2CH ( CH3 ) 2 , -CH ( CH3 ) C2H5 , -C ( CH3 ) 3 , -C5H11 , -CH ( CH3 ) C3H7 , -CH2CH ( CH3 ) C 2H5 , -C2H4CH ( CH3 ) 2 , -C ( CH3 ) 2C2H5 , -CH ( CH3 ) CH ( CH3 ) 2 , -CH2C ( CH3 ) 3 _ _ , -CH ( C2H5 ) 2 , -C6H13 , -C7H15 , and -CH ( C2H5 ) ( C4H9 ) [ 1 ] or [2] method.
[4] The monohydroxy alcohol is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropan-1-ol, 1-pentanol, 3-methylbutan-1-ol. , 2-methylbutan-1-ol, 2,2-dimethylpropan-1-ol, 3-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-methyl- 1-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 2,2-dimethylbutan-1-ol, 2,3-dimethylbutan-1-ol, 3,3-dimethylbutan-1-ol, 3,3-dimethylbutan-2-ol, 2-ethylbutan-1-ol of [1] to [3] selected from the group comprising ol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, 1-octanol, 2-octanol and 2-ethylhexan-1-ol any one method.
[5] The monohydroxy alcohol is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropan-1-ol, 1-pentanol, 3-methylbutan-1-ol. , 2-methylbutan-1-ol, 2,2-dimethylpropan-1-ol, 3-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 1-hexanol, 1-heptanol and 1-octanol The method of any one of [1] to [4], selected from the group comprising.
[6] The method of any one of [1] to [5], wherein the monohydroxy alcohol concentration in the plating bath is in the range of 0.02 to 12M.
[7] The method of [6], wherein the monohydroxy alcohol concentration in the plating bath is in the range of 0.1 to 5M.
[ 8 ] The platinum group metal precursors are H2PtCl6 , H6Cl2N2Pt , PtCl2 , PtBr2 , K2 [ PtCl4 ] , Na2 [ PtCl4 ] , Li2 [ PtCl4 ] , H2Pt(OH) 6 , Pt(NO3 ) 2 , [Pt(NH3 ) 4 ] Cl2 , [Pt(NH3 ) 4 ] (HCO3 ) 2 , [Pt ( NH3 ) 4 ] ( OAc) 2 , ( NH3 ) 4Pt ( NO3 ) 2 , ( NH4 ) 2PtBr6 , K2PtCl6 , PtSO4 , Pt ( HSO4 ) 2 , Pt ( ClO4 ) 2 , K2PtI6 , K2 [ Pt ( CN) 4 ] , cis- [ Pt ( NH3 ) 2Cl2 ] , H2PdCl6 , H6Cl2N2Pd , PdCl2 , PdBr2 , K2 [ PdCl4 ] , Na2[PdCl4 ] , Li2 [PdCl4 ] , H2Pd (OH) 6 , Pd ( NO3 ) 2 , [Pd(NH3 )4 ] Cl2 , [ Pd ( NH3 ) 4 ] ( HCO 3 ) 2 , [Pd(NH3 ) 4 ] ( OAc ) 2 , (NH4 ) 2PdBr6 , (NH3 ) 2PdCl6 , PdSO4 , Pd( HSO4 ) 2 , Pd ( ClO4 ) 2 , Pd(OAc) 2 , RuCl2 ( (CH3) 2SO ) 4 , RuCl3 , [Ru(NH3 ) 5 ( N2 )]Cl2 , Ru(NO3 ) 3 , RuBr3 , RuF3 , Ru ( ClO4 ) 3 , K2RuCl6 , OsI , OsI2 , OsBr3 , OsCl4 , OsF5 , OsF6 , OsOF5 , OsF7 , IrF6 , IrCl3 , IrF4 , IrF5 , Ir ( ClO4 ) 3 , K3[IrCl6 ] , K2 [IrCl6 ] , Na3 [IrCl6 ] , Na2 [ IrCl6 ], Li3 [ IrCl6 ], Li2 [IrCl6 ] , [ Ir ( NH3 ) 4Cl2 ]Cl, RhF3 , RhF4 , RhCl3 , [Rh(NH3 ) 5Cl ] Cl2 , RhCl [P( C6H5 ) 3 ] 3 , K [ Rh ( CO) 2Cl2 ], Na[Rh(CO) 2Cl2 ] Li[Rh(CO) 2Cl2 ] , Rh2 ( SO4 ) 3 , Rh ( HSO4 ) 3 , Rh ( ClO4 ) 3 , The method according to any one of [1] to [7], which is selected from the group containing hydrates thereof and mixtures of salts and/or hydrates thereof.
[9] performing said reduction step of one or more platinum group metal precursors in the presence of one or more precursors of different metals, thereby forming an alloy comprising one or more platinum group metals and a different metal; Any one method of [1] to [8].
[10] The method of [9], wherein the alloy formed comprises two or more metals selected from the group comprising platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, gold, nickel and copper.
[11] the concentration of the precursor in the plating bath is in the range of 1 mM to 1 M, preferably 5 mM to 100 mM, more preferably 10 mM to 50 mM; any one method.
[12] The method according to any one of [1] to [10], wherein the reducing step is performed at a temperature between the freezing point and the boiling point of the plating bath.
[13] The method of [12], wherein the reduction step is carried out at a temperature of -10 to 80°C, preferably 0 to 40°C, more preferably 10 to 25°C.
[14] The method according to any one of [1] to [13], wherein the plating bath further contains a pH buffer.
[15] The method according to any one of [1] to [14], wherein the plating bath has a pH of less than 7.
[16] The method of [15], wherein the pH of the plating bath is 3-5.
[17] The method of [16], wherein the pH of the plating bath is about 4.
[18] The method of any one of [1] to [17], wherein the substrate is selected from the group including metals, metal alloys, polymeric materials, carbon and silicon.
[19] The substrate is selected from the group comprising platinum, palladium, nickel, gold, steel, iron-chromium-aluminum alloy, Nafion®, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, graphite and silicon, [ 18] method.
[20] The method of any one of [1] to [19], wherein the surface of the substrate is seeded prior to the step of reducing the platinum group metal precursor.
[21] The method of any one of [1]-[20], wherein after completing the plating step, the plated substrate is subjected to a high temperature treatment.
[22] The method according to any one of [1] to [21], wherein the plating bath further contains a brightener.
[23] The plating bath further comprises an additional reducing agent, preferably a reducing agent selected from the group comprising hydrazine and its derivatives, borohydride or hydrogen hypophosphite [1]-[22] any one method.
[24] The method of any one of [1] to [23], wherein the plating bath further contains 2-methylpropan-2-ol.
[25] A plating bath for electroless deposition of platinum group metals and alloys thereof, said plating bath comprising, as a reducing agent, a primary or secondary monohydroxy alcohol or a primary or secondary A plating bath that is an aqueous solution comprising a mixture of monohydroxy alcohols and one or more platinum group metal precursors.
[26] The plating bath of [25], wherein the monohydroxy alcohol has the following general formula.
Figure 0007162904000005
wherein R 1 and R 2 may be the same or different and each of them independently represents a hydrogen atom, a linear or branched C 1-7 -alkyl group, a C 3-8 -aryl group, a C 4 is selected from the group comprising -8 -aralkyl and C4-8 -alkaryl groups;
[ 27] R1 and R2 are independently -H , -CH3 , -C2H5 , -C3H7 , -CH ( CH3 ) 2 , -C4H9 , -CH2CH ( CH3 ) 2 , -CH ( CH3 ) C2H5 , -C ( CH3 ) 3 , -C5H11 , -CH ( CH3 ) C3H7 , -CH2CH ( CH3 ) C 2H5 , -C2H4CH ( CH3 ) 2 , -C ( CH3 ) 2C2H5 , -CH ( CH3 ) CH ( CH3 ) 2 , -CH2C ( CH3 ) 3 _ _ , -CH ( C2H5 ) 2 , -C6H13 , -C7H15 , and -CH ( C2H5 ) ( C4H9 ) of [ 26 ] . plating bath.
[28] The monohydroxy alcohol is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropan-1-ol, 1-pentanol, 3-methylbutan-1-ol. , 2-methylbutan-1-ol, 2,2-dimethylpropan-1-ol, 3-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 2-methyl- 1-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol, 2,2-dimethylbutan-1-ol, 2,3-dimethylbutan-1-ol, 3,3-dimethylbutan-1-ol, 3,3-dimethylbutan-2-ol, 2-ethylbutan-1-ol The plating bath of [27] selected from the group comprising ol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, 1-octanol, 2-octanol and 2-ethylhexan-1-ol.
[29] The monohydroxy alcohol is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropan-1-ol, 1-pentanol, 3-methylbutan-1-ol. , 2-methylbutan-1-ol, 2,2-dimethylpropan-1-ol, 3-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, 1-hexanol, 1-heptanol and 1-octanol The plating bath of [28], selected from the group comprising:
[30] The plating bath of any one of [25]-[29], wherein the concentration of the monohydroxy alcohol is in the range of 0.02 to 12M, preferably in the range of 0.1 to 5M.
[31] Any one of [25] to [30], further comprising an additional reducing agent, preferably a reducing agent selected from the group containing hydrazine and its derivatives, borohydride or hydrogen hypophosphite two plating baths.
[ 32 ] The platinum group metal precursors are H2PtCl6 , H6Cl2N2Pt , PtCl2 , PtBr2 , K2 [ PtCl4 ] , Na2 [ PtCl4 ] , Li2 [ PtCl4 ] , H2Pt(OH) 6 , Pt(NO3 ) 2 , [Pt(NH3 ) 4 ] Cl2 , [Pt(NH3 ) 4 ] (HCO3 ) 2 , [Pt ( NH3 ) 4 ] ( OAc) 2 , ( NH3 ) 4Pt ( NO3 ) 2 , ( NH4 ) 2PtBr6 , K2PtCl6 , PtSO4 , Pt ( HSO4 ) 2 , Pt ( ClO4 ) 2 , K2PtI6 , K2 [ Pt ( CN) 4 ] , cis- [ Pt ( NH3 ) 2Cl2 ] , H2PdCl6 , H6Cl2N2Pd , PdCl2 , PdBr2 , K2 [ PdCl4 ] , Na2[PdCl4 ] , Li2 [PdCl4 ] , H2Pd (OH) 6 , Pd ( NO3 ) 2 , [Pd(NH3 )4 ] Cl2 , [ Pd ( NH3 ) 4 ] ( HCO 3 ) 2 , [Pd(NH3 ) 4 ] ( OAc ) 2 , (NH4 ) 2PdBr6 , (NH3 ) 2PdCl6 , PdSO4 , Pd( HSO4 ) 2 , Pd ( ClO4 ) 2 , Pd(OAc) 2 , RuCl2 ( (CH3) 2SO ) 4 , RuCl3 , [Ru(NH3 ) 5 ( N2 )]Cl2 , Ru(NO3 ) 3 , RuBr3 , RuF3 , Ru ( ClO4 ) 3 , K2RuCl6 , OsI , OsI2 , OsBr3 , OsCl4 , OsF5 , OsF6 , OsOF5 , OsF7 , IrF6 , IrCl3 , IrF4 , IrF5 , Ir ( ClO4 ) 3 , K3[IrCl6 ] , K2 [IrCl6 ] , Na3 [IrCl6 ] , Na2 [ IrCl6 ], Li3 [ IrCl6 ], Li2 [IrCl6 ] , [ Ir ( NH3 ) 4Cl2 ]Cl, RhF3 , RhF4 , RhCl3 , [Rh(NH3 ) 5Cl ] Cl2 , RhCl [ P( C6H5 ) 3 ] 3 , K [ Rh (CO) 2Cl2 ], Na[Rh(CO) 2Cl2 ] Li[Rh(CO) 2Cl2 ] , Rh2 ( SO4 ) 3 , Rh ( HSO4 ) 3 , Rh ( ClO4 ) 3 , hydrates thereof and mixtures of salts and/or hydrates thereof, the plating bath of any one of [25] to [31].
[33] The plating bath of any one of [25]-[32], wherein the concentration of the precursor ranges from 1 mM to 1M.
[34] The plating bath of [33], wherein the precursor concentration is in the range of 5 mM to 100 mM.
[35] The plating bath of [34], wherein the precursor concentration is in the range of 10 mM to 50 mM.
[36] The plating bath according to any one of [25] to [36], wherein the plating bath has a pH of less than 7.
[37] The plating bath of [36], wherein the pH is 3-5.
[38] The plating bath of [37], wherein said pH of said plating bath is about 4.
[39] The method of any one of [25] to [21], further comprising a pH buffer.
[40] The plating bath of any one of [25] to [39], further comprising a brightener.
[41] The plating bath of any one of [25] to [40], further containing 2-methylpropan-2-ol.
[42] Use of the plating bath defined in any one of [25] to [41] for electroless deposition of platinum group metals.

Claims (32)

白金の、めっき浴から基材上への無電解析出方法であって、1以上の白金前駆体の還元剤による還元工程を含み、前記還元剤は、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノールおよび2-ブタノールからなる群より選択されるモノヒドロキシアルコールである、方法。 1. A method for electroless deposition of platinum from a plating bath onto a substrate comprising a step of reducing one or more platinum precursors with a reducing agent, said reducing agent being methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol. and a monohydroxy alcohol selected from the group consisting of 2-butanol . 前記めっき浴中の前記モノヒドロキシアルコールの濃度が0.02ないし12 Mの範囲である、請求項1の方法。 2. The method of claim 1, wherein the concentration of said monohydroxy alcohol in said plating bath ranges from 0.02 to 12M. 前記めっき浴中の前記モノヒドロキシアルコールの濃度が0.1ないし5 Mの範囲である、請求項2の方法。 3. The method of claim 2 , wherein the concentration of said monohydroxy alcohol in said plating bath ranges from 0.1 to 5M. 前記1以上の白金前駆体は、H2PtCl6、H6Cl2N2Pt、PtCl2、PtBr2、K2[PtCl4]、Na2[PtCl4]、Li2[PtCl4]、H2Pt(OH)6、Pt(NO3)2、[Pt(NH3)4]Cl2、[Pt(NH3)4](HCO3)2、[Pt(NH3)4](OAc)2、(NH3)4Pt(NO3)2、(NH4)2PtBr6、K2PtCl6、PtSO4、Pt(HSO4)2、Pt(ClO4)2、K2PtI6、K2[Pt(CN)4]、cis-[Pt(NH3)2Cl2]、これらの水和物ならびにこれらの塩および/または水和物の混合物を含む群から選択される、請求項1-3のいずれか1項の方法。 The one or more platinum precursors are H2PtCl6 , H6Cl2N2Pt , PtCl2 , PtBr2 , K2[ PtCl4 ], Na2 [ PtCl4 ], Li2 [ PtCl4 ] , H 2Pt(OH) 6 , Pt( NO3 ) 2 , [Pt( NH3 ) 4 ] Cl2 , [Pt( NH3 ) 4 ]( HCO3 ) 2 , [Pt( NH3 ) 4 ] ( OAc) 2 , ( NH3 ) 4Pt ( NO3 ) 2 , ( NH4) 2PtBr6 , K2PtCl6 , PtSO4 , Pt ( HSO4 ) 2 , Pt ( ClO4 ) 2 , K2PtI6 , K 2 selected from the group comprising [Pt(CN) 4 ], cis-[Pt ( NH3 ) 2Cl2 ], hydrates thereof and mixtures of salts and/or hydrates thereof; - The method of any one of 3 . 前記めっき浴中の前記白金前駆体の濃度は、1 mMないし1 M、好ましくは5 mMないし100 mM、より好ましくは10 mMないし50 mMの範囲である、請求項1-4のいずれか1項の方法。 5. Any one of claims 1-4 , wherein the concentration of said platinum precursor in said plating bath ranges from 1 mM to 1 M, preferably from 5 mM to 100 mM, more preferably from 10 mM to 50 mM. the method of. 前記還元工程を、前記めっき浴の凝固点と沸点との間の温度で行う、請求項1-5のいずれか1項の方法。 6. The method of any one of claims 1-5 , wherein the reducing step is performed at a temperature between the freezing point and the boiling point of the plating bath. 前記還元工程を、-10ないし80℃、好ましくは0ないし40℃、より好ましくは10ないし25℃の温度で行う、請求項6の方法。 7. The method of claim 6 , wherein said reduction step is carried out at a temperature of -10 to 80°C, preferably 0 to 40°C, more preferably 10 to 25°C. 前記めっき浴はさらに、pH緩衝剤を含む、請求項1-7のいずれか1項の方法。 8. The method of any one of claims 1-7 , wherein the plating bath further comprises a pH buffer. 前記めっき浴のpHが7未満である、請求項1-8のいずれか1項の方法。 9. The method of any one of claims 1-8 , wherein the plating bath has a pH of less than 7. 前記めっき浴の前記pHが3ないし5である、請求項9の方法。 10. The method of claim 9 , wherein said pH of said plating bath is 3-5. 前記めっき浴の前記pHが4である、請求項10の方法。 11. The method of claim 10 , wherein said pH of said plating bath is 4. 前記基材は、金属、金属合金、ポリマー材料、炭素およびシリコンを含む群から選択される、請求項1-11のいずれか1項の方法。 12. The method of any one of claims 1-11 , wherein the substrate is selected from the group comprising metals, metal alloys, polymeric materials, carbon and silicon. 前記基材は、白金、パラジウム、ニッケル、金、スチール、鉄-クロム-アルミニウム合金、ナフィオン(登録商標)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、グラファイトおよびシリコンを含む群から選択される、請求項12の方法。 13. The substrate of claim 12 , wherein said substrate is selected from the group comprising platinum, palladium, nickel, gold, steel, iron-chromium-aluminum alloy, Nafion®, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, graphite and silicon. Method. 前記白金前駆体の還元工程に先立って、前記基材の表面をシーディングする、請求項1-13のいずれか1項の方法。 14. The method of any one of claims 1-13 , wherein the surface of the substrate is seeded prior to the step of reducing the platinum precursor. めっき工程を完了した後、めっきされた基材に、700-1000℃の温度で行う高温処理を施すか、火炎アニールする、請求項1-14のいずれか1項の方法。 15. The method of any one of claims 1-14 , wherein after completing the plating step, the plated substrate is subjected to a high temperature treatment performed at a temperature of 700-1000<0>C or flame annealed. 前記めっき浴はさらに、光沢剤を含む、請求項1-15のいずれか1項の方法。 16. The method of any one of claims 1-15 , wherein the plating bath further comprises a brightener. 前記めっき浴はさらに、追加の還元剤、好ましくは、ヒドラジンおよびその誘導体、水素化ホウ素または次亜リン酸水素を含む群から選択される還元剤を含む、請求項1-16のいずれか1項の方法。 17. Any one of claims 1-16 , wherein the plating bath further comprises an additional reducing agent, preferably selected from the group comprising hydrazine and its derivatives, borohydride or hydrogen hypophosphite. the method of. 前記めっき浴はさらに、2-メチルプロパン-2-オールを含む、請求項1-17のいずれか1項の方法。 18. The method of any one of claims 1-17 , wherein the plating bath further comprises 2-methylpropan-2-ol. 白金の無電解析出のためのめっき浴であって、前記めっき浴は、還元剤として、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノールおよび2-ブタノールからなる群より選択されるモノヒドロキシアルコールと、1以上の白金前駆体とを含む水溶液であ、めっき浴。 A plating bath for electroless deposition of platinum, said plating bath comprising a monohydroxy alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol and 2-butanol as a reducing agent. , and one or more platinum precursors. 前記モノヒドロキシアルコールの濃度が0.02ないし12 Mの範囲、好ましくは0.1ないし5 Mの範囲である、請求項19のめっき浴。 20. The plating bath of claim 19, wherein the concentration of said monohydroxy alcohol is in the range 0.02 to 12M, preferably in the range 0.1 to 5M. さらに、追加の還元剤、好ましくは、ヒドラジンおよびその誘導体、水素化ホウ素または次亜リン酸水素を含む群から選択される還元剤を含む、請求項19または20のめっき浴。 21. The plating bath of claim 19 or 20 , further comprising an additional reducing agent, preferably selected from the group comprising hydrazine and its derivatives, borohydride or hydrogen hypophosphite. 前記1以上の白金前駆体は、H2PtCl6、H6Cl2N2Pt、PtCl2、PtBr2、K2[PtCl4]、Na2[PtCl4]、Li2[PtCl4]、H2Pt(OH)6、Pt(NO3)2、[Pt(NH3)4]Cl2、[Pt(NH3)4](HCO3)2、[Pt(NH3)4](OAc)2、(NH3)4Pt(NO3)2、(NH4)2PtBr6、K2PtCl6、PtSO4、Pt(HSO4)2、Pt(ClO4)2、K2PtI6、K2[Pt(CN)4]、cis-[Pt(NH3)2Cl2]、これらの水和物ならびにこれらの塩および/または水和物の混合物を含む群から選択される、請求項19-21のいずれか1項のめっき浴。 The one or more platinum precursors are H2PtCl6 , H6Cl2N2Pt , PtCl2 , PtBr2 , K2[ PtCl4 ], Na2 [ PtCl4 ], Li2 [ PtCl4 ] , H 2Pt(OH) 6 , Pt( NO3 ) 2 , [Pt( NH3 ) 4 ] Cl2 , [Pt( NH3 ) 4 ]( HCO3 ) 2 , [Pt( NH3 ) 4 ] ( OAc) 2 , ( NH3 ) 4Pt ( NO3 ) 2 , ( NH4) 2PtBr6 , K2PtCl6 , PtSO4 , Pt ( HSO4 ) 2 , Pt ( ClO4 ) 2 , K2PtI6 , K 20 selected from the group comprising 2 [Pt(CN) 4 ], cis- [Pt( NH3 ) 2Cl2 ], hydrates thereof and mixtures of salts and/or hydrates thereof; The plating bath of any one of -21 . 前記前駆体の濃度が、1 mMないし1 Mの範囲である、請求項19-22のいずれか1項のめっき浴。 23. The plating bath of any one of claims 19-22 , wherein the concentration of said precursor ranges from 1 mM to 1M. 前記前駆体の濃度が、5 mMないし100 mMの範囲である、請求項23のめっき浴。 24. The plating bath of claim 23 , wherein the precursor concentration ranges from 5 mM to 100 mM. 前記前駆体の濃度が、10 mMないし50 mMの範囲である、請求項24のめっき浴。 25. The plating bath of claim 24 , wherein the precursor concentration ranges from 10 mM to 50 mM. 前記めっき浴のpHが7未満である、請求項19-25のいずれか1項のめっき浴。 26. The plating bath of any one of claims 19-25 , wherein the plating bath has a pH of less than 7. 前記pHが3ないし5である、請求項26のめっき浴。 27. The plating bath of claim 26 , wherein said pH is 3-5. 前記めっき浴の前記pHが4である、請求項27のめっき浴。 28. The plating bath of claim 27 , wherein said pH of said plating bath is 4. さらに、pH緩衝剤を含む、請求項19-28のいずれか1項のめっき浴。 29. The plating bath of any one of claims 19-28 , further comprising a pH buffer. さらに、光沢剤を含む、請求項19-29のいずれか1項のめっき浴。 30. The plating bath of any one of claims 19-29 , further comprising a brightener. さらに、2-メチルプロパン-2-オールを含む、請求項19-30のいずれか1項のめっき浴。 31. The plating bath of any one of claims 19-30, further comprising 2-methylpropan-2-ol. 請求項19-31のいずれか1項に規定しためっき浴の、白金の無電解析出における使用。 Use of a plating bath as defined in any one of claims 19-31 for the electroless deposition of platinum.
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