金属微粒的制造方法及含有该微粒的组合物技术

本发明专利技术的目的是提供一种金属微粒的制造方法，它是在含有表面活性剂的水溶液中还原金属离子而制造金属微粒的方法，其特征在于，通过调整液温而进行还原反应，来控制金属微粒的纵横比。本发明专利技术还涉及含有该微粒的组合物。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
金属微粒的制造方法及含有该微粒的组合物本申请是申请号为CN200480025144. 7 (国际申请曰为2004年9 月2日)、专利技术名称为"金属微粒、含有该微粒的组合物及金属微粒 的制造方法"的进入国家阶段的PCT申请的分案申请。4支术领域本专利技术涉及对从可见光到近红外光的波长区域中的任意波长具有 选择性的光吸收功能，而且其吸光度高、且吸收光谱的宽度窄、具有 尖锐的吸光特性的金属微粒，优选涉及金微粒、特别是纳米大小的棒 状金微粒(以下称为金纳米棒)。另外，本专利技术涉及金属微粒的制造方法，该方法能够容易地控制 金属微粒的纵横比。进而，本专利技术涉及含有上述金属微粒或采用上述制造方法得到的 金属微粒的组合物等。本申请的母申请对2003年9月5日申请的特愿2003-3142 08号、 2004年4月9日申请的特愿2004-116253号、及2004年4月9日申请 的特愿2004-116254号主张优先权，在此援引其内容。
技术介绍
对金属微粒照射光，就发生被称为等离子体激元吸收的共振吸收 现象。在该共振吸收现象中，根椐金属的种类和形状不同，吸收波长 不同。例如，水中分散了球状金微粒的胶体金在530nm附近具有吸收 区。相比之下知道，当将金微粒制成短轴10nm左右的棒状时，除了具 有起因于棒的短轴的530nm附近的吸收以外，还具有起因于棒的长轴 的长波长侧的吸收(S-S. Chang等人，Langmuir， 1999， 15，第701-709 页)。提出了将含有该贵金属微粒作为涂料或树脂组合物的着色材料的 树脂组合物作为滤光器等的光学材料使用的方案(特开平11-80647号 公报)。另外，作为滤光器材料，知道含有具有特定的化学结构的 染料的滤色器(特开2001-108815号公报)、和具有同时舍有具有特定的化学结构的染料和金属配合物的涂膜的滤光器(特开2002-22935 号公报)。关于前者的滤色器，提供了在透明衬底上具有红、绿、蓝 三色的条状图形的滤色器，关于后者的滤光器，例举出在 750nm-1， lOOnm的波长区域下光透射率为0. 01-30%的滤光器。另一方面，还知道利用金属微粒的等离子体激元激发来形成金属 细线图形的方法(特开2001-64794号公报)。这是利用在平滑的半导 体表面或固体金属表面担载金属微粒，金属微粒相应于等离子体激元 激发而线性伸长的方法。如以上所述，知道将贵金属微粒作为涂料或树脂组合物的着色材 料使用的事实，但该贵金属微粒是球状。例如，能够得到球状的金微 粒的等离子体激元显色，被限定于蓝、蓝紫、红紫等可见光线。因此， 利用了球状金微粒的等离子体激元吸收的组合物或涂布或捏和了该组 合物的基材限于蓝、蓝紫、红紫等色调。上述含有具有特定的化学结构的染料的滤色器等，所含有的染料 与颜料及金属微粒比较，耐热性、耐光性、及耐药品性差，因此，经 过长时间就大多产生褪色或吸收功能的降低，有可靠性低的问题。另 一方面，在固体表面生长金属微粒的方法，由于在担载于固体表面的 状态下生长该金属微粒，因此不能使之分散在各种溶剂、粘合剂中， 涂料化困难。另外，在上述公报中，金属微粒的等离子体激元吸收只 被用于合成过程中的金属微粒的生长，并不利用起因于金属微粒的长 轴的特定波长的选择性的光吸收功能。本专利技术是解决以往的滤色器或金属微粒的细线化方法等具有的上 述问题的专利技术，通过将金属微粒制成纵横比大于1.1的棒状的微粒、 也就是金属纳米棒，就能够发挥以往的球状金属微粒所得不到的色调。 另外，提供在波长吸收特性及耐热性等优异的着色材料或适宜在光滤 光器材料中使用的金属微粒。金属纳米棒，期待着在利用了其光吸收特性的滤光器材料、近红 外线吸收材料、着色剂、化妆品、及利用了导电性的导电材料或布线 材料、电磁波屏蔽材料等广泛的用途中被利用。作为制造该金属纳米棒的方法，过去知道电化学还原法、化学还 原法、光还原法、超声波照射法等。电化学还原法，例如是在添加了表面活性剂的电解液中使用金板阳极和铂板阴极并流通恒电流来制造金微粒的方法，从阳极产生的金 离子在阴极被还原，形成金微粒，该金微粒在表面活性剂的作用下成长为棒状，变成纳米大小的金纳米棒。有报告指出在电解法中，使 银板浸渍在电解液中，它的浸渍表面对棒长度有影响(Langmuir， 1999 年，15号，701-709页)。可是，银的溶脱量或溶脱速度根据银板的 表面状态不同而不同，因此调整银板的浸渍面积，充分控制金属纳米 棒的纵横比是难的。化学还原法，例如是在氯金酸水溶液中添加还原剂，还原氯金酸， 生成金纳米粒子，得到"种粒"，将该种粒转移到氯金酸水溶液中， 在液体中使之成长，由此制造金纳米棒的方法(J. Phys. Chem. B， 2001 年，105号，4065页-4067页)。在该方法中，通过改变转移到生长反 应槽中的种粒的量，就能够控制棒长度，但需要生成种粒的反应槽和 使种粒成长的反应槽，制造工序的操作麻烦。光还原法，是向氯金酸水溶液照射紫外线，还原液体中的氯金酸， 以制造金微粒的方法(J. Am. Chem. Soc. 2002年，124号，14316页-14318 页)。该光还原法不需要象化学还原法那样使用2个槽，另外，能够 根据光照射时间控制棒长度，但有反应时间慢的问题。本专利技术是解决以往的金属微粒制造方法中的上述课题的专利技术，提 供在制造金属纳米棒时，能够容易地控制金属微粒的纵横比的制造方法和含有采用该方法制造的金属微粒的组合物。还有，本专利技术提供金属微粒组合物的优选的使用方式。
技术实现思路
更具体讲，本专利技术提供以下的金属微粒、其制造方法、及金属微 粒组合物等。(1) 一种金属微粒，其特征在于，纵横比是1.1-8.0，等离子体 激元吸收的最大吸收波长是400iun-l， 200iim,最大吸收波长的峰位置上 的吸光系数是6， 000-20， OOOL/mol cm (测定浓度1. 6xl(T4mol/L，溶 剂水)。(2) —种金属微粒，其特征在于，纵横比是1.1-8.0，等离子体 激元吸收的最大吸收波长是550nm-1， 200nm，最大吸收波长的吸收光谱 的半值宽是200nm或以下。(3) 根据上述(1)或(2)所述的金属微粒，其中，金属微粒是 金纳米棒，等离子体激元吸收的最大吸收波长是550nm-l, 200nm。(4) 根据上述(3)所述的金纳米棒，其中，通过化学还原溶液 中的氯金酸之后进行光还原来制造，最大吸收波长的峰位置上的吸光 系数是6， 000-20, OOOL/mol .cm(测定浓度1. 6xlO"mol/L，溶剂水)， 最大吸收波长的吸收光谱的半值宽是200nm或以下。(5 ) —种含有上述(1 )或(2 )所述的金属微粒的组合物。(6) 根据上述(5)所述的组合物，其中，还进一步含有分散剂 和粘合剂，所述分散剂含有氮原子和硫原子的至少一方。(7) —种金属微粒的制造方法，它是在含有表面活性剂的水溶液 中还原金属离子来制造金属微粒的方法，其特征在于，通过在添加了 酸或碱的环境下制造金属微粒，来控制金属微粒的纵横比。(8) 根据上述(7)所述的金属微粒的制造方法，其中，作为酸 使用选自硝酸、硫酸、盐酸、氢溴酸的任一种，作为碱使用选自氩氧 化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属微粒的制造方法，它是在含有表面活性剂的水溶液中还原金属离子而制造金属微粒的方法，其特征在于，通过调整液温而进行还原反应，来控制金属微粒的纵横比。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高田佳明，平田宽树，佐藤纯悦，新留康郎，山田淳，西冈宏司，川崎英也，沟口大刚，永井昌宪，室内圣人，石原真兴，
申请(专利权)人：三菱麻铁里亚尔株式会社，大日本涂料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]