同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法
【課題】 絶縁体である担体粒子の表面に均等に、かつ排ガスの浄化触媒として機能する場所である排ガスと貴金属ナノ粒子と担体との三相界面が効率よく形成されるように貴金属ナノ粒子を担持させること。
【解決手段】 白金の円柱状カソード電極２２、その外周の絶縁碍子２３、その外周のトリガ電極２４、その外周から所定の間隔をあけた円筒状で一端が真空チャンバ１１内に開口され他端が閉じられたアノード電極２５からなる同軸型真空アーク蒸着源２１を備えた真空アーク蒸着装置１を使用し、カソード電極２２とアノード電極２５との間に間欠的にアーク放電を誘起させて、カソード電極２２から蒸発しプラズマ化される白金を担体のアルミナ粒子Ｐへに到らせ、その表面に白金のナノ粒子を形成させる。
【解決手段】 白金の円柱状カソード電極２２、その外周の絶縁碍子２３、その外周のトリガ電極２４、その外周から所定の間隔をあけた円筒状で一端が真空チャンバ１１内に開口され他端が閉じられたアノード電極２５からなる同軸型真空アーク蒸着源２１を備えた真空アーク蒸着装置１を使用し、カソード電極２２とアノード電極２５との間に間欠的にアーク放電を誘起させて、カソード電極２２から蒸発しプラズマ化される白金を担体のアルミナ粒子Ｐへに到らせ、その表面に白金のナノ粒子を形成させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカーボンナノチューブの製造に使用される下地膜における触媒層、燃料電池用の電極触媒、自動車の排気ガスの浄化触媒等を製造する時に使用される触媒金属のナノ粒子の担持方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の排気ガスには、ＨＣ系のもの、ＣＯ系のもの、ＮＯｘ系のものの３種類がある。ＨＣ系の排気ガスは燃料の未燃焼から、ＣＯ系の排気ガスは燃料の不完全燃焼から、そしてＮＯｘ系の排気ガスは高温で空気の多い酸化性雰囲気において発生する。自動車の排気ガスの浄化触媒には、自動車の排気ガスの浄化触媒にはパラジウム、白金、ロジウムが使用されているが、自動車の加減速に伴う空燃比（空気と燃料の比率）の変動や高温環境にさらされることにより触媒性能が劣化するほか、燃料中に含まれるリンや硫黄は触媒毒であり触媒は被毒して活性を失う。この自動車の排気ガスの浄化触媒は１０年間、１０万ｋｍの寿命を有することが要請されている。
【０００３】
上記、自動車の排気ガスの浄化触媒において、パラジウムに比して融点が高い白金を例にとると、従来は白金イオンを含む溶液中で担体のアルミナの粒子に付着させるウエットプロセスか、または電子ビーム蒸着でアルミナの粒子に付着させるドライプロセスが行われている。図３は上記のウエットプロセスを概念的に示す図であり、塩化白金酸等の白金イオンを含む溶液中へアルミナの粒子（左側の黒い丸印）と蒸留水を加えて撹拌すると、溶液中の白金イオンが移行し白金が付着したアルミナの粒子（右側の網掛けの丸印）が形成されるので、これを濾過し乾燥することによって白金を担持したアルミナが作製される（特許文献１を参照）。しかし、この担持方法では白金はアルミナ粒子上の欠陥のあるところに凝集するほか、付着した白金は球形である。
【０００４】
また図４はＨＯＰＧ（高配向パイロティック・グラファイト）からなる基板に付着させたアルミナ粒子に対して電子ビーム蒸着によって蒸着された白金を示す電子顕微鏡写真であり、図４Ａを５倍に拡大したものが図４Ｂである。ＨＯＰＧは微視的には極めて平坦な基板であるが、段差（ステップ）になっている箇所があり、このようにして作製される白金の微粒子は基板との密着性が弱いので、白金を担持したアルミナ粒子は移動して、図４に見られるように、段差の箇所に集まり易く白金が偏在すること、また形成される白金の微粒子は球形である。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８-３８８９７号公報
【０００６】
浄化触媒の効率を向上させるには、白金の超微粒子は担体に対し均一に付着していることが望ましい。また、浄化触媒が機能する場所は、図５に示すように、担体（例えばアルミナ粒子）と貴金属ナノ粒子（例えば白金）と排気ガス（ＨＣ系、ＮＯ系、ＣＯ系）との三相が接触する界面であるとされている。そうであるとすると、上記のウエットプロセスでは白金がアルミナ粒子の表面の欠陥部分を主体に付着し表面全体に均一に付着しないほか、白金の形状も球形であるから、アルミナと白金との接触点は非常に小さい。またドライプロセスの電子ビーム蒸着による場合も、白金の微粒子が偏在していること、粒子の形状が球形であることから、同様にアルミナと白金との接触点は非常に小さい。すなわち、排ガス浄化触媒としての効率は低いものとなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑みてなされ、粒子状絶縁体（例えばアルミナ粒子）の表面に貴金属のナノ粒子を均等に担持させ、かつ排ガスの浄化触媒として機能するガスと貴金属の微粒子と担体粒子との三相界面が効率よく形成されるように貴金属のナノ粒子を担持させることができる担持方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、請求項１の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば、次に示す如くである。
【０００９】
本発明の請求項１の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、真空チャンバに、貴金属からなる円柱状のカソード電極と、その外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、該トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側が真空チャンバ内に開口され他端側がカソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備え、かつ真空チャンバ内に同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して被蒸着体が配置される真空アーク蒸着装置を使用し、カソード電極とアノード電極との間に直流電源とコンデンサを接続して、放電電圧を印加し間欠的に放電させて貴金属を融解、蒸発させ、被蒸着体であり担体である粒子状絶縁体の表面に貴金属のナノ粒子を形成させて担持させる方法である。
【００１０】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法によれば、同軸型真空アーク蒸着源におけるアーク放電によってカソード電極へ１００μｓｅｃ単位の短時間に多量のアーク電流が流れる。このアーク電流によってカソード電極の周囲にプラズマが形成され、カソード電極を構成している貴金属は部分的に融解されて蒸発し、蒸発した貴金属はプラズマ化されて電子と貴金属イオンに解離される。同時にアーク電流がカソード電極を流れることによりカソード電極を中心とする同心円状に磁場が形成される。カソード電極から放出された電子と貴金属イオンは上記磁場からローレンツ力を受ける。その中で（電荷／質量）比が大きい貴金属イオンはローレンツ力および電子との間のクーロン力によってカソード電極の軸線方向へ加速されて飛翔し、同軸型真空アーク蒸着源に対向して配置されている粒子状絶縁体に衝突して付着、凝集し、粒子状絶縁体の表面に貴金属のナノ粒子を形成する。その結果、粒子状絶縁体上で貴金属ナノ粒子は半球状に形成される。
【００１１】
請求項２の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、前記真空チャンバ内に前記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して前記粒子状絶縁体を撹拌可能に収容する容器か設けられており、前記容器内で前記粒子状絶縁体が撹拌しながら前記貴金属のナノ粒子を形成させる担持方法である。
【００１２】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、容器内で撹拌されている粒子状絶縁体それぞれの全面に貴金属のナノ粒子を均等に形成させる。
【００１３】
請求項３の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、前記コンデンサとして容量が１０００μＦ〜９０００μＦの範囲内ものを使用する担持方法である。
【００１４】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、粒子状絶縁体に対し１回のパルス状のアーク放電によりコンデンサの容量に比例する量のナノ粒子が過少または過剰になることなく形成される。
【００１５】
請求項４の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、前記ナノ粒子として、粒子径が１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内のナノ粒子を形成させる担持方法である。
【００１６】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、形成されるナノ粒子の粒子径が小さいので、浄化触媒が機能する三相界面の形成場所を格段に多く形成させる。
【００１７】
請求項５の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、前記粒子状絶縁体としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、チタニア（ＴｉＯ2 ）、シリカ（ＳｉＯ2 ）、セリア(ＣｅＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の内の何れか一種の単体の粒子、または二種以上の混合物の粒子を使用する担持方法である。
【００１８】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、担体となる粒子状絶縁体が金属酸化物であるから高い融点を持ち、高温度の使用環境にも十分に耐える。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、アーク電流によって形成されるプラズマや、カソード電極を流れるアーク電流が形成する磁場の影響を受けて、カソード電極から放出される貴金属の微粒子は加速されて担体の粒子状絶縁体へ衝突し、付着、凝縮して貴金属のナノ粒子が半球状に形成され、貴金属ナノ粒子と粒子状絶縁体との界面は円周線状になるので、ガス浄化触媒として機能する場所であるガスとの三相界面が効率よく形成される。
【００２０】
請求項２の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、粒子状絶縁体を撹拌しながらナノ粒子を形成させるので、粒子状絶縁体の全体に対して貴金属のナノ粒子を形成させることができる。
【００２１】
請求項３の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、１回のパルス放電によって適切な量のナノ粒子が形成されるので、そのようなパルス放電を繰り返すことによって製造される粒子状の浄化触媒体は全体が均等な機能を有するものとなる。
【００２２】
請求項４の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、貴金属のナノ粒子として粒子径が１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内のものを形成させるので、作製される浄化触媒は触媒活性の高いものとなる。
【００２３】
請求項５の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、融点が高い金属酸化物を担体とするので、作製される浄化触媒は高温度の使用環境においても変質することなく長時間の連続使用を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法を一実施の形態例によって説明すれば、真空アーク蒸着装置として、真空チャンバに、貴金属からなる円柱状のカソード電極と、その外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側が真空チャンバ内に開口され他端側がカソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備えており、かつ真空チャンバ内に上記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して被蒸着体である粒子状絶縁体を撹拌可能に収容する容器が設けられているものを使用する。
【００２５】
そして、同軸型真空アーク蒸着源においては、放電電圧１００Ｖ〜４００Ｖの電源、容量１０００μＦ〜９０００μＦのコンデンサを備え、パルス放電の周期１Ｈｚ〜５Ｈｚ、放電時間１０００μｓｅｃ以下となるように設定して、トリガ電極とアノード電極との間にトリガ放電を発生させて、カソード電極とアノード電極との間に真空アーク放電を誘起させることにより、カソード電極を構成している貴金属を融解、蒸発させプラズマ化させて真空チャンバ内へ飛翔させ、真空チャンバ内で同軸型真空アーク蒸着源と対向して配置されている被蒸着体であり担体である粒子状絶縁体の表面に貴金属のナノ粒子を形成させて担持させる。カソード電極はその全体が貴金属で構成されていてもよく、また放電部分が貴金属とされているものであってもよい。
【００２６】
本発明で使用する貴金属としては、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）が使用されるが、それら以外の貴金属、例えばルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）も使用することができる。
【００２７】
また本発明で使用する粒子状絶縁体としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、シリカ（ＳｉＯ2）、セリア（ＣｅＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の内の何れか一種からなる単体の粒子、または二種以上の混合物（例えばコージェライト）からなる粒子を使用することができる。これらの金属酸化物は何れも融点が高く、高温度の使用環境に耐えることが可能な担体となる。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明を実施の形態例によって具体的に説明する。図１は本発明の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法に使用する真空アーク蒸着装置１を示す断面図である。真空アーク蒸着装置１は真空チャンバ１１の上部に白金を蒸発させる同軸型真空アーク蒸着源２１が取り付けられており、真空チャンバ１１内の底部には被蒸着材であり担体であるアルミナ粒子Ｐを収容し撹拌する撹拌容器３１が配置されている。また真空チャンバ１１の側壁には真空チャンバ１１内を排気するための真空排気系であるロータリポンプ１２とターボ分子ポンプ１３が取り付けられている。
【００２９】
同軸型真空アーク蒸着源２１は蒸発材料である白金（Ｐｔ）からなる円柱状のカソード電極２２と、カソード電極２２の外周面に接して同軸に設けられたハット形状の絶縁碍子２３と、絶縁碍子２３のハットの筒状部の外周面に接し、ハットの鍔部に上端を接して同軸に設けられた円筒状のトリガ電極２４と、トリガ電極２４の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状であり、下端側が開口され、上端側がカソード電極２２の上端から離隔した位置で閉じられているアノード電極２５とからなっている。
【００３０】
更にトリガ電極２４とカソード電極２２との間にはトリガ電源２６が設けられており、
カソード電極２２とアノード電極２５との間にはアーク用の直流電源２７が設けられている。そして、トリガ電源２６のプラス端子はトリガ電極２４に接続され、マイナス端子は直流電源２７のマイナス端子と同電位とされてカソード電極２２に接続されている。トリガ電源２６はパルストランスからなり、入力電圧２００Ｖ、周期μｓｅｃ単位のパルス電圧を１７倍の３．４ｋＶ（数μＡ）に昇圧して出力する。
【００３１】
上述したように、アノード電極２５とカソード電極２２との間には電圧１００Ｖ、電流が数Ａであるアーク用の直流電源２７が設けられており、直流電源２７のプラス端子は接地されてグランド電位にあり、アノード電極２５に接続されている。そして、直流電源２７と並列に容量８８００μＦのコンデンサユニット２８が設けられており、一方の端子は直流電源２７のプラス端子側に接続され、他方の端子は直流電源２７のマイナス端子側に接続されている。なお、コンデンサユニット２８は容量２２００μＦ、耐圧１００Ｖのコンデンサが４個並列に接続されているものである。コンデンサユニット２８は直流電源２７によって随時蓄電されるが、その蓄電に約１秒かかるので、コンデンサユニット２８からの放電を繰り返す場合の放電の周期は約１Ｈｚとなる。
【００３２】
アルミナ粒子Ｐの撹拌容器３１は真空チャンバ１１の下方の外部に設けた回転駆動源３２によって回転される。すなわち、回転駆動源３２の回転軸３３が真空チャンバ１１内へ図示を省略した真空シール機構を介して挿通され、更に真空チャンバ１１内に設けられた固定台３４を回転可能に挿通されており、その回転軸３３の上端に撹拌容器３１が取り付けられている。そして、固定台３４に取り付けた支柱３５に支持された固定羽根３６を撹拌容器３１の底面に近い深さに位置させたもので、撹拌容器３１が回転されることによって内部に収容されているアルミナ粒子Ｐが撹拌されるものである。
【００３３】
続いて、図１に示した真空アーク蒸着装置１を使用して、撹拌容器３１内の担体であるアルミナ粒子Ｐの表面に同軸型真空アーク蒸発源２１のカソード電極２２の構成材料であり蒸発材料である白金のナノ粒子を形成させる担持方法について説明する。なお、撹拌容器３１内に所定量のアルミナ粒子Ｐが収容され、撹拌容器３１は回転駆動源３２によって回転されて撹拌が開始されており、かつロータリポンプ１２、続いてターボ分子ポンプ１３を起動して真空チャンバ１１内が所定の真空度まで真空排気され、要すれば図示を省略した供給源から不活性ガスが導入されて、真空度１０-5Ｐａに維持されており、コンデンサユニット２８はアーク用の直流電源２７によって蓄電されているものとする。その状態で、先ずトリガ電源２６からトリガ電極２４へ電圧３．４ｋＶのパルス電圧を出力してカソード電極２２の下端とトリガ電極２４の下端との間の絶縁碍子２３の下端面に沿面放電、すなわちトリガ放電を生起させる。
【００３４】
そのトリガ放電に誘起されてカソード電極２２とアノード電極２５との間にアーク放電が発生する。すなわち、コンデンサユニット２８に蓄電されている電荷が真空アーク放電し、カソード電極２２へ多量のアーク電流（２０００Ａ〜５０００Ａ）が２００μｓｅｃ〜５５０μｓｅｃの間に流入する。このアーク電流によって、カソード電極２２の下端の近傍にはプラズマが形成され、かつカソード電極２２を構成している白金は下端面が部分的に融解されて蒸発するが、蒸発した白金はプラズマ化されて電子と白金イオンとに解離される。そしてアーク電流がカソード電極２２を流れることにより、カソード電極２２を中心にして同心円状に磁場が形成される。従って、カソード電極２２から放出された電子と白金イオンは磁場からローレンツ力を受け、電子はローレンツ力によって、また（電荷／質量）比が大きい原子状の白金イオンはローレンツ力および電子との間のクーロン力によって、カソード電極２２の軸心方向へ加速されて飛翔し、撹拌容器３１内で撹拌されているアルミナ粒子Ｐに衝突して付着し凝集する。
【００３５】
その結果、アルミナ粒子Ｐの表面に白金ナノ粒子（粒子径１ｎｍ〜１０ｎｍ）が半球状に形成され、白金ナノ粒子とアルミナ粒子Ｐとの界面は円周線状になる。従って、これを排ガスの浄化触媒として使用する時に、触媒として機能する場所であるガスと白金ナノ粒子とアルミナ粒子Ｐとの三相界面が効率よく形成される。図２は、上記のようにしてアルミナ粒子Ｐの表面に白金ナノ粒子を担持させたものの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真であり、図２Ａ、図２Ｂのそれぞれには対応するスケールを示している。すなわち、図２Ｂは図２Ａを約１０倍に拡大したものである。
【００３６】
なお、図２Ｂが図２Ａの何れの部分に相当するかは示すかの関係はない。図２Ｂは、アルミナ粒子Ｐの表面に白金ナノ粒子が半球状に形成されて面接触したようになっていることを示しており、白金ナノ粒子とアルミナ粒子Ｐとの界面が円周状に形成されていることが明白である。すなわち、これを排ガスの浄化触媒として利用する時、触媒として機能する場所である排ガスと白金ナノ粒子とアルミナ粒子Ｐとの三相界面が効率的に形成されるものとなっている。
【００３７】
このようにして、コンデンサユニット２８に蓄電されていた電荷が放出され終わるとアーク放電は停止する。上記のトリガ放電を多数回（例えば１００００回）繰り返し、そのトリガ放電毎にアーク放電を誘起させることにより、撹拌容器３１内で撹拌されているアルミナ粒子Ｐの全体に白金のナノ粒子が均等に形成される。
【００３８】
以上、本発明の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法を実施の形態例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば本実施の形態例においては、同軸型真空アーク蒸発源２１のカソード電極２２とトリガ電極２４との間の絶縁碍子２３をハット形状のものとした真空アーク蒸発装置を使用したが、トリガ電極２２の下端とカソード電極２２の下端との間でのみトリガ放電が発生するものである限りにおいて、絶縁碍子２３の形状は限定されない。
また、同軸型真空アーク蒸発源２１のカソード電極２２の下端面とアノード電極２５の下端とを同一の平面上に位置させた真空アーク蒸発装置を使用したが、アーク放電が円滑に行われる限りにおいて、アノード電極２５の下端の位置は限定されない。
【００４０】
また本実施の形態例においては、アルミナ粒子Ｐを収容した撹拌容器３１の回転と、撹拌容器３１の底面近くまで挿入した固定羽根３６とによって、アルミナ粒子Ｐを撹拌する方式を採用したが、容器を固定し羽根を回転させてもよく、また容器に振動を与えて、アルミナ粒子Ｐを撹拌するようにしてもよい。・・・・を例示したが、・・としてもよい。
【００４１】
また本実施の形態例においては、常温のアルミナ粒子Ｐに白金ナノ粒子を形成させたが、白金ナノ粒子Ｐを一定の温度に上昇させた状態で白金ナノ粒子を形成させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態例で使用する同軸型真空アーク蒸着源を備えた真空アーク蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の担持方法によって形成されたアルミナ粒子上の白金のナノ粒子を示す透過型電子顕微鏡写真である。
【図３】従来例のウエットプロセスによるアルミナ粒子への白金の担持方法を概念的に示す図である。
【図４】他の従来例のドライプロセスによって白金を担持させたアルミナ粒子を示す電子顕微鏡写真である。
【図５】排ガスの浄化触媒が機能する場所としての貴金属とその担体と排ガスとの三相界面を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・真空アーク蒸着装置、 １１・・・真空チャンバ、
２１・・・同軸型真空アーク蒸発源、 ２２・・・カソード電極、
２３・・・絶縁碍子、 ２４・・・トリガ電極、 ２５・・・アノード電極、
２６・・・トリガ電源、 ２７・・・アーク用直流電源、
２８・・・コンデンサユニット、 ３１・・・アルミナ粒子の撹拌容器、
３２・・・回転駆動源、 ３３・・・回転軸、 ３６・・・固定羽根、
【技術分野】
【０００１】
本発明はカーボンナノチューブの製造に使用される下地膜における触媒層、燃料電池用の電極触媒、自動車の排気ガスの浄化触媒等を製造する時に使用される触媒金属のナノ粒子の担持方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の排気ガスには、ＨＣ系のもの、ＣＯ系のもの、ＮＯｘ系のものの３種類がある。ＨＣ系の排気ガスは燃料の未燃焼から、ＣＯ系の排気ガスは燃料の不完全燃焼から、そしてＮＯｘ系の排気ガスは高温で空気の多い酸化性雰囲気において発生する。自動車の排気ガスの浄化触媒には、自動車の排気ガスの浄化触媒にはパラジウム、白金、ロジウムが使用されているが、自動車の加減速に伴う空燃比（空気と燃料の比率）の変動や高温環境にさらされることにより触媒性能が劣化するほか、燃料中に含まれるリンや硫黄は触媒毒であり触媒は被毒して活性を失う。この自動車の排気ガスの浄化触媒は１０年間、１０万ｋｍの寿命を有することが要請されている。
【０００３】
上記、自動車の排気ガスの浄化触媒において、パラジウムに比して融点が高い白金を例にとると、従来は白金イオンを含む溶液中で担体のアルミナの粒子に付着させるウエットプロセスか、または電子ビーム蒸着でアルミナの粒子に付着させるドライプロセスが行われている。図３は上記のウエットプロセスを概念的に示す図であり、塩化白金酸等の白金イオンを含む溶液中へアルミナの粒子（左側の黒い丸印）と蒸留水を加えて撹拌すると、溶液中の白金イオンが移行し白金が付着したアルミナの粒子（右側の網掛けの丸印）が形成されるので、これを濾過し乾燥することによって白金を担持したアルミナが作製される（特許文献１を参照）。しかし、この担持方法では白金はアルミナ粒子上の欠陥のあるところに凝集するほか、付着した白金は球形である。
【０００４】
また図４はＨＯＰＧ（高配向パイロティック・グラファイト）からなる基板に付着させたアルミナ粒子に対して電子ビーム蒸着によって蒸着された白金を示す電子顕微鏡写真であり、図４Ａを５倍に拡大したものが図４Ｂである。ＨＯＰＧは微視的には極めて平坦な基板であるが、段差（ステップ）になっている箇所があり、このようにして作製される白金の微粒子は基板との密着性が弱いので、白金を担持したアルミナ粒子は移動して、図４に見られるように、段差の箇所に集まり易く白金が偏在すること、また形成される白金の微粒子は球形である。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８-３８８９７号公報
【０００６】
浄化触媒の効率を向上させるには、白金の超微粒子は担体に対し均一に付着していることが望ましい。また、浄化触媒が機能する場所は、図５に示すように、担体（例えばアルミナ粒子）と貴金属ナノ粒子（例えば白金）と排気ガス（ＨＣ系、ＮＯ系、ＣＯ系）との三相が接触する界面であるとされている。そうであるとすると、上記のウエットプロセスでは白金がアルミナ粒子の表面の欠陥部分を主体に付着し表面全体に均一に付着しないほか、白金の形状も球形であるから、アルミナと白金との接触点は非常に小さい。またドライプロセスの電子ビーム蒸着による場合も、白金の微粒子が偏在していること、粒子の形状が球形であることから、同様にアルミナと白金との接触点は非常に小さい。すなわち、排ガス浄化触媒としての効率は低いものとなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑みてなされ、粒子状絶縁体（例えばアルミナ粒子）の表面に貴金属のナノ粒子を均等に担持させ、かつ排ガスの浄化触媒として機能するガスと貴金属の微粒子と担体粒子との三相界面が効率よく形成されるように貴金属のナノ粒子を担持させることができる担持方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、請求項１の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば、次に示す如くである。
【０００９】
本発明の請求項１の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、真空チャンバに、貴金属からなる円柱状のカソード電極と、その外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、該トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側が真空チャンバ内に開口され他端側がカソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備え、かつ真空チャンバ内に同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して被蒸着体が配置される真空アーク蒸着装置を使用し、カソード電極とアノード電極との間に直流電源とコンデンサを接続して、放電電圧を印加し間欠的に放電させて貴金属を融解、蒸発させ、被蒸着体であり担体である粒子状絶縁体の表面に貴金属のナノ粒子を形成させて担持させる方法である。
【００１０】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法によれば、同軸型真空アーク蒸着源におけるアーク放電によってカソード電極へ１００μｓｅｃ単位の短時間に多量のアーク電流が流れる。このアーク電流によってカソード電極の周囲にプラズマが形成され、カソード電極を構成している貴金属は部分的に融解されて蒸発し、蒸発した貴金属はプラズマ化されて電子と貴金属イオンに解離される。同時にアーク電流がカソード電極を流れることによりカソード電極を中心とする同心円状に磁場が形成される。カソード電極から放出された電子と貴金属イオンは上記磁場からローレンツ力を受ける。その中で（電荷／質量）比が大きい貴金属イオンはローレンツ力および電子との間のクーロン力によってカソード電極の軸線方向へ加速されて飛翔し、同軸型真空アーク蒸着源に対向して配置されている粒子状絶縁体に衝突して付着、凝集し、粒子状絶縁体の表面に貴金属のナノ粒子を形成する。その結果、粒子状絶縁体上で貴金属ナノ粒子は半球状に形成される。
【００１１】
請求項２の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、前記真空チャンバ内に前記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して前記粒子状絶縁体を撹拌可能に収容する容器か設けられており、前記容器内で前記粒子状絶縁体が撹拌しながら前記貴金属のナノ粒子を形成させる担持方法である。
【００１２】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、容器内で撹拌されている粒子状絶縁体それぞれの全面に貴金属のナノ粒子を均等に形成させる。
【００１３】
請求項３の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、前記コンデンサとして容量が１０００μＦ〜９０００μＦの範囲内ものを使用する担持方法である。
【００１４】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、粒子状絶縁体に対し１回のパルス状のアーク放電によりコンデンサの容量に比例する量のナノ粒子が過少または過剰になることなく形成される。
【００１５】
請求項４の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、前記ナノ粒子として、粒子径が１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内のナノ粒子を形成させる担持方法である。
【００１６】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、形成されるナノ粒子の粒子径が小さいので、浄化触媒が機能する三相界面の形成場所を格段に多く形成させる。
【００１７】
請求項５の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、前記粒子状絶縁体としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、チタニア（ＴｉＯ2 ）、シリカ（ＳｉＯ2 ）、セリア(ＣｅＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の内の何れか一種の単体の粒子、または二種以上の混合物の粒子を使用する担持方法である。
【００１８】
このような同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法は、担体となる粒子状絶縁体が金属酸化物であるから高い融点を持ち、高温度の使用環境にも十分に耐える。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、アーク電流によって形成されるプラズマや、カソード電極を流れるアーク電流が形成する磁場の影響を受けて、カソード電極から放出される貴金属の微粒子は加速されて担体の粒子状絶縁体へ衝突し、付着、凝縮して貴金属のナノ粒子が半球状に形成され、貴金属ナノ粒子と粒子状絶縁体との界面は円周線状になるので、ガス浄化触媒として機能する場所であるガスとの三相界面が効率よく形成される。
【００２０】
請求項２の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、粒子状絶縁体を撹拌しながらナノ粒子を形成させるので、粒子状絶縁体の全体に対して貴金属のナノ粒子を形成させることができる。
【００２１】
請求項３の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、１回のパルス放電によって適切な量のナノ粒子が形成されるので、そのようなパルス放電を繰り返すことによって製造される粒子状の浄化触媒体は全体が均等な機能を有するものとなる。
【００２２】
請求項４の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、貴金属のナノ粒子として粒子径が１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内のものを形成させるので、作製される浄化触媒は触媒活性の高いものとなる。
【００２３】
請求項５の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法によれば、融点が高い金属酸化物を担体とするので、作製される浄化触媒は高温度の使用環境においても変質することなく長時間の連続使用を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法を一実施の形態例によって説明すれば、真空アーク蒸着装置として、真空チャンバに、貴金属からなる円柱状のカソード電極と、その外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側が真空チャンバ内に開口され他端側がカソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備えており、かつ真空チャンバ内に上記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して被蒸着体である粒子状絶縁体を撹拌可能に収容する容器が設けられているものを使用する。
【００２５】
そして、同軸型真空アーク蒸着源においては、放電電圧１００Ｖ〜４００Ｖの電源、容量１０００μＦ〜９０００μＦのコンデンサを備え、パルス放電の周期１Ｈｚ〜５Ｈｚ、放電時間１０００μｓｅｃ以下となるように設定して、トリガ電極とアノード電極との間にトリガ放電を発生させて、カソード電極とアノード電極との間に真空アーク放電を誘起させることにより、カソード電極を構成している貴金属を融解、蒸発させプラズマ化させて真空チャンバ内へ飛翔させ、真空チャンバ内で同軸型真空アーク蒸着源と対向して配置されている被蒸着体であり担体である粒子状絶縁体の表面に貴金属のナノ粒子を形成させて担持させる。カソード電極はその全体が貴金属で構成されていてもよく、また放電部分が貴金属とされているものであってもよい。
【００２６】
本発明で使用する貴金属としては、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）が使用されるが、それら以外の貴金属、例えばルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）も使用することができる。
【００２７】
また本発明で使用する粒子状絶縁体としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、シリカ（ＳｉＯ2）、セリア（ＣｅＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の内の何れか一種からなる単体の粒子、または二種以上の混合物（例えばコージェライト）からなる粒子を使用することができる。これらの金属酸化物は何れも融点が高く、高温度の使用環境に耐えることが可能な担体となる。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明を実施の形態例によって具体的に説明する。図１は本発明の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法に使用する真空アーク蒸着装置１を示す断面図である。真空アーク蒸着装置１は真空チャンバ１１の上部に白金を蒸発させる同軸型真空アーク蒸着源２１が取り付けられており、真空チャンバ１１内の底部には被蒸着材であり担体であるアルミナ粒子Ｐを収容し撹拌する撹拌容器３１が配置されている。また真空チャンバ１１の側壁には真空チャンバ１１内を排気するための真空排気系であるロータリポンプ１２とターボ分子ポンプ１３が取り付けられている。
【００２９】
同軸型真空アーク蒸着源２１は蒸発材料である白金（Ｐｔ）からなる円柱状のカソード電極２２と、カソード電極２２の外周面に接して同軸に設けられたハット形状の絶縁碍子２３と、絶縁碍子２３のハットの筒状部の外周面に接し、ハットの鍔部に上端を接して同軸に設けられた円筒状のトリガ電極２４と、トリガ電極２４の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状であり、下端側が開口され、上端側がカソード電極２２の上端から離隔した位置で閉じられているアノード電極２５とからなっている。
【００３０】
更にトリガ電極２４とカソード電極２２との間にはトリガ電源２６が設けられており、
カソード電極２２とアノード電極２５との間にはアーク用の直流電源２７が設けられている。そして、トリガ電源２６のプラス端子はトリガ電極２４に接続され、マイナス端子は直流電源２７のマイナス端子と同電位とされてカソード電極２２に接続されている。トリガ電源２６はパルストランスからなり、入力電圧２００Ｖ、周期μｓｅｃ単位のパルス電圧を１７倍の３．４ｋＶ（数μＡ）に昇圧して出力する。
【００３１】
上述したように、アノード電極２５とカソード電極２２との間には電圧１００Ｖ、電流が数Ａであるアーク用の直流電源２７が設けられており、直流電源２７のプラス端子は接地されてグランド電位にあり、アノード電極２５に接続されている。そして、直流電源２７と並列に容量８８００μＦのコンデンサユニット２８が設けられており、一方の端子は直流電源２７のプラス端子側に接続され、他方の端子は直流電源２７のマイナス端子側に接続されている。なお、コンデンサユニット２８は容量２２００μＦ、耐圧１００Ｖのコンデンサが４個並列に接続されているものである。コンデンサユニット２８は直流電源２７によって随時蓄電されるが、その蓄電に約１秒かかるので、コンデンサユニット２８からの放電を繰り返す場合の放電の周期は約１Ｈｚとなる。
【００３２】
アルミナ粒子Ｐの撹拌容器３１は真空チャンバ１１の下方の外部に設けた回転駆動源３２によって回転される。すなわち、回転駆動源３２の回転軸３３が真空チャンバ１１内へ図示を省略した真空シール機構を介して挿通され、更に真空チャンバ１１内に設けられた固定台３４を回転可能に挿通されており、その回転軸３３の上端に撹拌容器３１が取り付けられている。そして、固定台３４に取り付けた支柱３５に支持された固定羽根３６を撹拌容器３１の底面に近い深さに位置させたもので、撹拌容器３１が回転されることによって内部に収容されているアルミナ粒子Ｐが撹拌されるものである。
【００３３】
続いて、図１に示した真空アーク蒸着装置１を使用して、撹拌容器３１内の担体であるアルミナ粒子Ｐの表面に同軸型真空アーク蒸発源２１のカソード電極２２の構成材料であり蒸発材料である白金のナノ粒子を形成させる担持方法について説明する。なお、撹拌容器３１内に所定量のアルミナ粒子Ｐが収容され、撹拌容器３１は回転駆動源３２によって回転されて撹拌が開始されており、かつロータリポンプ１２、続いてターボ分子ポンプ１３を起動して真空チャンバ１１内が所定の真空度まで真空排気され、要すれば図示を省略した供給源から不活性ガスが導入されて、真空度１０-5Ｐａに維持されており、コンデンサユニット２８はアーク用の直流電源２７によって蓄電されているものとする。その状態で、先ずトリガ電源２６からトリガ電極２４へ電圧３．４ｋＶのパルス電圧を出力してカソード電極２２の下端とトリガ電極２４の下端との間の絶縁碍子２３の下端面に沿面放電、すなわちトリガ放電を生起させる。
【００３４】
そのトリガ放電に誘起されてカソード電極２２とアノード電極２５との間にアーク放電が発生する。すなわち、コンデンサユニット２８に蓄電されている電荷が真空アーク放電し、カソード電極２２へ多量のアーク電流（２０００Ａ〜５０００Ａ）が２００μｓｅｃ〜５５０μｓｅｃの間に流入する。このアーク電流によって、カソード電極２２の下端の近傍にはプラズマが形成され、かつカソード電極２２を構成している白金は下端面が部分的に融解されて蒸発するが、蒸発した白金はプラズマ化されて電子と白金イオンとに解離される。そしてアーク電流がカソード電極２２を流れることにより、カソード電極２２を中心にして同心円状に磁場が形成される。従って、カソード電極２２から放出された電子と白金イオンは磁場からローレンツ力を受け、電子はローレンツ力によって、また（電荷／質量）比が大きい原子状の白金イオンはローレンツ力および電子との間のクーロン力によって、カソード電極２２の軸心方向へ加速されて飛翔し、撹拌容器３１内で撹拌されているアルミナ粒子Ｐに衝突して付着し凝集する。
【００３５】
その結果、アルミナ粒子Ｐの表面に白金ナノ粒子（粒子径１ｎｍ〜１０ｎｍ）が半球状に形成され、白金ナノ粒子とアルミナ粒子Ｐとの界面は円周線状になる。従って、これを排ガスの浄化触媒として使用する時に、触媒として機能する場所であるガスと白金ナノ粒子とアルミナ粒子Ｐとの三相界面が効率よく形成される。図２は、上記のようにしてアルミナ粒子Ｐの表面に白金ナノ粒子を担持させたものの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真であり、図２Ａ、図２Ｂのそれぞれには対応するスケールを示している。すなわち、図２Ｂは図２Ａを約１０倍に拡大したものである。
【００３６】
なお、図２Ｂが図２Ａの何れの部分に相当するかは示すかの関係はない。図２Ｂは、アルミナ粒子Ｐの表面に白金ナノ粒子が半球状に形成されて面接触したようになっていることを示しており、白金ナノ粒子とアルミナ粒子Ｐとの界面が円周状に形成されていることが明白である。すなわち、これを排ガスの浄化触媒として利用する時、触媒として機能する場所である排ガスと白金ナノ粒子とアルミナ粒子Ｐとの三相界面が効率的に形成されるものとなっている。
【００３７】
このようにして、コンデンサユニット２８に蓄電されていた電荷が放出され終わるとアーク放電は停止する。上記のトリガ放電を多数回（例えば１００００回）繰り返し、そのトリガ放電毎にアーク放電を誘起させることにより、撹拌容器３１内で撹拌されているアルミナ粒子Ｐの全体に白金のナノ粒子が均等に形成される。
【００３８】
以上、本発明の同軸型真空アーク蒸着源を使用するナノ粒子の担持方法を実施の形態例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば本実施の形態例においては、同軸型真空アーク蒸発源２１のカソード電極２２とトリガ電極２４との間の絶縁碍子２３をハット形状のものとした真空アーク蒸発装置を使用したが、トリガ電極２２の下端とカソード電極２２の下端との間でのみトリガ放電が発生するものである限りにおいて、絶縁碍子２３の形状は限定されない。
また、同軸型真空アーク蒸発源２１のカソード電極２２の下端面とアノード電極２５の下端とを同一の平面上に位置させた真空アーク蒸発装置を使用したが、アーク放電が円滑に行われる限りにおいて、アノード電極２５の下端の位置は限定されない。
【００４０】
また本実施の形態例においては、アルミナ粒子Ｐを収容した撹拌容器３１の回転と、撹拌容器３１の底面近くまで挿入した固定羽根３６とによって、アルミナ粒子Ｐを撹拌する方式を採用したが、容器を固定し羽根を回転させてもよく、また容器に振動を与えて、アルミナ粒子Ｐを撹拌するようにしてもよい。・・・・を例示したが、・・としてもよい。
【００４１】
また本実施の形態例においては、常温のアルミナ粒子Ｐに白金ナノ粒子を形成させたが、白金ナノ粒子Ｐを一定の温度に上昇させた状態で白金ナノ粒子を形成させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態例で使用する同軸型真空アーク蒸着源を備えた真空アーク蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の担持方法によって形成されたアルミナ粒子上の白金のナノ粒子を示す透過型電子顕微鏡写真である。
【図３】従来例のウエットプロセスによるアルミナ粒子への白金の担持方法を概念的に示す図である。
【図４】他の従来例のドライプロセスによって白金を担持させたアルミナ粒子を示す電子顕微鏡写真である。
【図５】排ガスの浄化触媒が機能する場所としての貴金属とその担体と排ガスとの三相界面を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・真空アーク蒸着装置、 １１・・・真空チャンバ、
２１・・・同軸型真空アーク蒸発源、 ２２・・・カソード電極、
２３・・・絶縁碍子、 ２４・・・トリガ電極、 ２５・・・アノード電極、
２６・・・トリガ電源、 ２７・・・アーク用直流電源、
２８・・・コンデンサユニット、 ３１・・・アルミナ粒子の撹拌容器、
３２・・・回転駆動源、 ３３・・・回転軸、 ３６・・・固定羽根、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバに、貴金属からなる円柱状のカソード電極と、その外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、前記トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側が前記真空チャンバ内に開口され他端側が前記カソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備え、かつ前記真空チャンバ内に前記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して被蒸着体が配置される真空アーク蒸着装置を使用し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間に直流電源とコンデンサを接続して、放電電圧を印加し間欠的に放電させて前記貴金属を融解、蒸発させ、前記被蒸着体であり担体である粒子状絶縁体の表面に前記貴金属のナノ粒子を形成させて担持させることを特徴とする同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項２】
前記真空チャンバ内に前記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して前記粒子状絶縁体を撹拌可能に収容する容器か設けられており、前記容器内で前記粒子状絶縁体が撹拌しながら前記貴金属のナノ粒子を形成させる請求項１に記載の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項３】
前記コンデンサとして容量が１０００μＦ〜９０００μＦの範囲内ものを使用する請求項１または請求項２に記載の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項４】
前記ナノ粒子として、粒子径が１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の微粒子を形成させる請求項１から請求項３までの何れかに記載の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項５】
前記粒子状絶縁体として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、チタニア（ＴｉＯ2 ）、シリカ（ＳｉＯ2 ）、セリア（ＣｅＯ2 ）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の内の何れか一種の単体の粒子、または二種以上の混合物の粒子を使用する請求項１から請求項４までの何れかに記載の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項１】
真空チャンバに、貴金属からなる円柱状のカソード電極と、その外周面に接して同軸に設けられた円筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の外周面に接して同軸に設けられたトリガ電極と、前記トリガ電極の外周面から所定の間隔をあけて同軸に設けられた円筒状で一端側が前記真空チャンバ内に開口され他端側が前記カソード電極と離隔した位置で閉じられたアノード電極とからなる同軸型真空アーク蒸着源を備え、かつ前記真空チャンバ内に前記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して被蒸着体が配置される真空アーク蒸着装置を使用し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間に直流電源とコンデンサを接続して、放電電圧を印加し間欠的に放電させて前記貴金属を融解、蒸発させ、前記被蒸着体であり担体である粒子状絶縁体の表面に前記貴金属のナノ粒子を形成させて担持させることを特徴とする同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項２】
前記真空チャンバ内に前記同軸型真空アーク蒸着源の開口側と対向して前記粒子状絶縁体を撹拌可能に収容する容器か設けられており、前記容器内で前記粒子状絶縁体が撹拌しながら前記貴金属のナノ粒子を形成させる請求項１に記載の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項３】
前記コンデンサとして容量が１０００μＦ〜９０００μＦの範囲内ものを使用する請求項１または請求項２に記載の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項４】
前記ナノ粒子として、粒子径が１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の微粒子を形成させる請求項１から請求項３までの何れかに記載の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【請求項５】
前記粒子状絶縁体として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、チタニア（ＴｉＯ2 ）、シリカ（ＳｉＯ2 ）、セリア（ＣｅＯ2 ）、ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の内の何れか一種の単体の粒子、または二種以上の混合物の粒子を使用する請求項１から請求項４までの何れかに記載の同軸型真空アーク蒸着源を用いるナノ粒子の担持方法。
【図１】
【図３】
【図５】
【図２】
【図４】
【図３】
【図５】
【図２】
【図４】
【公開番号】特開２００８−３０８７３５（Ｐ２００８−３０８７３５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５８１９１（Ｐ２００７−１５８１９１）
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]