硅化合物包覆的金属镁微粒制造技术

本发明专利技术涉及一种硅化合物包覆的金属镁微粒，其是一种纳米尺寸的金属镁微粒的表面的至少一部分被硅化合物所包覆的硅化合物包覆的金属镁微粒，其特征在于，所述硅化合物包覆的金属镁微粒的平均粒径为5nm以上且500nm以下，所述硅化合物包覆层的厚度为1nm以上且50nm以下。本发明专利技术的硅化合物包覆的金属镁微粒在大气中易于处理，具有优异的抗氧化性，最大限度地提高纳米尺寸的金属镁微粒的预期特性、或补充其特性以控制其特性。其特性以控制其特性。其特性以控制其特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅化合物包覆的金属镁微粒


[0001]本专利技术涉及一种硅化合物包覆的金属镁微粒。

技术介绍

[0002]镁在金属中具有重量最轻、比强度高、吸振性、可回收性、散热性、电磁屏蔽性、切削性等优异，并且储量丰富等各种特点。利用这样的特点，目前正在将其应用于例如二次电池材料、生物医疗用的植入物材料等。关于二次电池材料，由于锂离子电池频繁地反复充放电，因此，正在研究和开发在反复充放电循环次数方面具有改进性能的二次电池，并且从有效利用资源的观点出发，需要使用地球上储量更丰富的元素构成的二次电池。在这样的元素中，已知金属镁作为能够解决资源枯竭问题的二次电池材料是有希望的(专利文献1)。另外，镁在实用金属中与铝一样密度小，并且镁对生物体没有不良影响，而且具有比较容易腐蚀的性质，利用这些性质，作为生物体医疗用的植入物材料的研究也在进行中。镁是一种生物体必须的元素，此外，作为一种通过在生物体内腐蚀而溶解，从而无需再次移除植入物材料、能够降低患者压力的金属而受到关注。进一步，镁和镁合金作为储氢金属、储氢合金也广为人知。
[0003]关于镁离子二次电池的负极材料，专利文献1公开了碳的同素异形体与金属镁的表面接触的金属镁微粒。在该专利文献1中，作为碳的同素异形体，具体列举了金刚石以外的具有石墨烯结构的碳。由于具有石墨烯结构的碳的同素异形体在电学上是导体，因此镁离子二次电池的电解质中的镁离子原本必须在金属镁表面被还原，但在专利文献1的微粒中，在石墨烯表面接收电子后也被还原为金属镁。然而，由于是通过金属镁表面的碳进行还原，因此在镁离子二次电池的负极材料中，存在导致镁离子向金属镁的还原效率降低、电流效率降低的问题。
[0004]专利文献2公开了一种表面被氧化硅粉末所包覆的金属镁粉。但是，专利文献2的金属镁粉专门用于在金属制外皮中填充焊剂而成的电弧焊接用药芯焊丝，其粒径为数十微米，与用于二次电池材料的纳米尺寸的微粒相比，比表面积极小。由于二次电池的充电和放电反应在金属镁微粒表面进行，因此即使将该微粒用于镁离子二次电池的负极材料，由于作为二次电池的负极的利用效率变低，因此无法期待电池性能的提高。
[0005]进一步，已知在利用金属镁作为镁离子能够溶解的性质的产品中，除了上述的镁离子二次电池的负极以外，还能够适用于生物体内的植入物材料。专利文献3公开了在由镁或镁合金制成的基材上生成含有可生物降解聚合物和氢氧化物的复合涂层。公开了通过使用这种材料，在骨折治疗等手术中用作嵌入金属配件的植入物材料溶解在生物体内，无需在愈合后再次移除植入物材料，从而能够减轻患者的负担。
[0006]在专利文献3中公开了，为了防止镁在患处愈合前溶出到体内，而无法发挥植入物材料的功能，由生物降解聚合物和氢氧化镁组成的复合涂层作为防腐涂层涂覆在镁基材表面，将镁基材通过使用生物降解聚合物的水溶液对镁基材进行水热处理，可以形成由氢氧化镁和生物降解聚合物组成的复合涂层。由于这些涂层作为后处理施加到经过表面加工的
镁基材上，因此可以预测镁基材表面上生成的氢氧化镁与生物降解聚合物之间的结合强度会发生偏差。即，专利文献3公开了L
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天冬氨酸作为生物降解聚合物，认为L
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天冬氨酸的羰基的氧原子与氢氧化镁的羟基的氢原子之间形成氢键以获得结合强度。然而，由于氢键的结合强度容易受到体内体液的pH值的影响，因此L
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天冬氨酸与氢氧化镁之间的结合强度容易发生偏差。因此，能够推测镁在生物体内的溶解速度变得不均匀，容易发生植入物材料残存不均匀的问题。其次，关于利用光催化剂等的素材或金属粒子的表面等离子激元等的装置，作为金属，以往使用贵金属的银和金，但是由于特性上的制约，使用贵金属的成本过高而阻碍了普及。
[0007]另一方面，在本申请申请人的专利文献4和5中，公开了通过使用专利文献6中所述的流体处理装置获得的硅化合物包覆的金属微粒，该流体处理装置具备可接近和分离地的相对旋转的处理用面。然而，关于纳米尺寸的金属镁，例如当使用纯水作为反应溶剂时，就会与水反应而溶解，或者与甲醇等醇反应生成镁醇盐，因此，在使用纯水和醇类等作为溶剂时，无法以金属微粒的形式析出。因此，溶剂的选择并不容易，并且用硅化合物包覆纳米尺寸的金属镁微粒非常困难。此外，由于金属镁在大气中容易被氧化的性质，因此即使得到了金属镁微粒，除非微粒的表面状态被严密控制，否则就会立即被氧化，因此能够用于二次电池或植入物等的纳米尺寸的金属镁微粒实际上还不为人知。
[0008]其结果，作为能量效率高的二次电池的负极材料、植入物用材料、其他的有效利用金属镁的特性的光催化剂等的各种材料以及使用这些材料的设备，金属镁被认为是有希望的，但是，还没有达到能够提供作为即使在大气中也可以处理的具有稳定表面的实用材料的金属镁微粒。现有技术专利文献
[0009]专利文献1：日本特开第2013
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145729号公报专利文献2：日本特开第2004
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136355号公报专利文献3：日本特开第2018
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204045号公报专利文献4：日本特许第6273633号公报专利文献5：日本特许第6273632号公报专利文献6：日本特许第5500597号公报

技术实现思路

专利技术要解决的技术问题
[0010]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种纳米尺寸的金属镁微粒，其在大气中易于处理，具有优异的抗氧化性，进一步最大限度地提高纳米尺寸的金属镁微粒的预期特性、或补充其特性以控制其特性。解决技术问题的技术手段
[0011]本申请的专利技术人发现，通过用硅化合物包覆纳米尺寸的金属镁微粒，并严密控制表面状态，即，纳米尺寸的金属镁微粒的表面的至少一部分被硅化合物所包覆的硅化合物包覆的金属镁微粒，通过使所述硅化合物包覆的金属镁微粒的平均粒径为5nm以上且500nm以下，所述硅化合物包覆层的厚度为1nm以上且50nm以下，使得硅化合物包覆的金属镁微粒
在大气中易于处理，具有优异的抗氧化性，最大限度地提高纳米尺寸的金属镁微粒的预期特性、或补充其特性以得到其特性被控制的纳米尺寸的镁微粒，从而完成了本专利技术。
[0012]即，本专利技术的一个技术方案是一种硅化合物包覆的金属镁微粒，上述金属镁微粒的表面的至少一部分被硅化合物所包覆，其特征在于，上述硅化合物包覆的金属镁微粒的平均粒径为5nm以上且500nm以下，上述硅化合物包覆层的厚度为1nm以上且50nm以下。
[0013]此外，本专利技术的如上述技术方案中所述的硅化合物包覆的金属镁微粒，其特征在于，上述硅化合物包覆的金属镁微粒中的金属镁微粒没有凝集。
[0014]此外，上述技术方案的任意一个中所述的硅化合物包覆的金属镁微粒，其特征在于，上述硅化合物包覆的金属镁微粒中含有小于1质量％的锂。
[0015]此外，上述技术方案的任意一个中所述的硅化合物包覆的金属镁微粒，其特征在于，上述硅化合物包覆的金属镁微粒中含有的Si
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O键相对于Mg
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硅化合物包覆的金属镁微粒，所述金属镁微粒的表面的至少一部分被硅化合物所包覆，其特征在于，所述硅化合物包覆的金属镁微粒的平均粒径为5nm以上且500nm以下，所述硅化合物包覆层的厚度为1nm以上且50nm以下。2.根据权利要求1所述的硅化合物包覆的金属镁微粒，其特征在于，所述硅化合物包覆的金属镁微粒中的金属镁微粒没有凝集。3.根据权利要求1或2所述的硅化合物包覆的金属镁微粒，其特征在于，所述硅化合物包覆的金属镁微粒中含有小于1质量％的锂。4.根据权利要求1至3的任意一项所述的硅化合物包覆的金属镁微粒，其特征在于，所述硅化合物包覆的金属镁微粒中含有的Si
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O键相对于Mg
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O键的比率即Si
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O键/Mg
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O键的比率为0.1～2.0；所述Si
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O键是通过波形分离使用全反射法(ATR法)或扩散反射法测定的所述硅化合物包覆的金属镁微粒的红外吸收光谱中的波数为400cm
‑1～1400cm
‑1的区域中的峰而得到的，在波数为1000cm
‑1～1300cm
‑1的区域中峰内，归属于面积最大的峰；所述Mg
‑
O键是通过波形分离使用全反射法(ATR法)或扩散反射法测定的所述硅化合物包覆的金属镁微粒的红外吸收光谱中的波数为400cm
‑1～1400cm
‑1的区域中的峰而得到的，在波数为400cm
‑1～600cm
‑1的区域中波形分离的源自Mg
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【专利技术属性】
技术研发人员：榎村真一，大川秀树，
申请(专利权)人：M技术株式会社，
类型：发明
国别省市：