金属ナノ粒子の製造方法及び導電性インク
【課題】高収率の均一な大きさの金属ナノ粒子を得ることができ、大量生産に適する金属ナノ粒子の製造方法が提示される。また多様な有機溶媒に再分散の際、分散安定性が優れて、高伝導度の導電性インクとして活用できる金属ナノ粒子が提示されている。
【解決手段】（ａ）金属前駆体と銅化合物を炭化水素系溶媒で混合する段階、（ｂ）段階（ａ）の混合溶液にアミン系化合物を混合する段階、及び（ｃ）段階（ｂ）の混合溶液に窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物を混合する段階を含む金属ナノ粒子の製造方法が提供される。
【解決手段】（ａ）金属前駆体と銅化合物を炭化水素系溶媒で混合する段階、（ｂ）段階（ａ）の混合溶液にアミン系化合物を混合する段階、及び（ｃ）段階（ｂ）の混合溶液に窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物を混合する段階を含む金属ナノ粒子の製造方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ナノ粒子の製造方法に関するもので、特に溶液法による金属ナノ粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属ナノ粒子を製造する方法では、大きく、気相法と溶液法（colloid法）があるが、プラズマや気体蒸発法を用いる気相法の場合高価の装備が要求される短所があるので、合成の容易い溶液法が主として用いられている。
【０００３】
この溶液法による金属ナノ粒子の製造方法では、今まで水系にて金属化合物を解離させた後還元剤や界面活性剤を使用してハイドロソール（hydrosol） 形態の金属ナノ粒子を製造する方法がある。また別の方法としては、相移動法があるが、水系相から非水系相に化合物を移動させることにより、非水系に分散可能な金属ナノ粒子を形成させる方法がある。しかし、このような従来の方法によって金属ナノ粒子を製造する場合は、金属化合物溶液の濃度に制限されて収率が非常に低いという限界がある。すなわち、金属化合物の濃度が ０．０５Ｍ以下になってから均一な大きさを有する金属ナノ粒子を形成することができた。したがって、得られる金属ナノ粒子の量にも限界があってグラム単位以上に、均一な大きさの金属ナノ粒子を得るためには １０００リットル以上の反応器が要求されて、効率的な大量生産には制限を受けていた。それに、相移動法による場合には相移動剤が必ず要求されて生産費用の増加の原因にもなっている。従来のこのような問題を解決し均一な大きさの金属ナノ粒子を大量生産するための努力が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、還元剤の役目をする銅化合物を用いて高い反応温度が要求されなく、 簡略化された工程によって高収率の均一な大きさである金属ナノ粒子の製造方法を提供する。また本発明は、数ないし数十ナノ大きさを有する金属ナノ粒子とこれを含む高伝導度の導電性インクを提供する。
【発明の効果】
【０００５】
上述したように本発明による金属ナノ粒子の製造方法によれば、高収率の均一な大きさの金属ナノ粒子を得ることができて、大量生産に適する。また本発明による金属ナノ粒子は、多様な有機溶媒に再分散の際、分散安定性が優れて多様な活用が可能であり、高伝導度の導電性インクとして活用されることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、（ａ）金属前駆体と銅化合物を炭化水素系溶媒に混合する段階、（ｂ）段階（ａ）の混合溶液にアミン系化合物を混合する段階、及び（ｃ）段階（ｂ）の混合溶液に窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物を混合する段階を含む金属ナノ粒子の製造方法を提示することができる。
【０００７】
ここで、金属前駆体は、銀、金、白金、パラジウム及びこれらの合金より成ってる群から選択される一つ以上の金属を含むことができる。好ましい実施例によれば、この金属前駆体は、上記金属の硝酸塩、炭酸塩、塩化塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化塩、スルホン酸塩、硫酸塩、ステアリン酸塩、ミリスチン酸塩及び酢酸塩より成ってる群から選択される一つ以上の化合物でありうるし、ＡｇＮＯ３、 ＡｇＢＦ４、ＡｇＢＦ６、Ａｇ２Ｏ、ＣＨ３ＣＯＯＡｇ、ＡｇＣＦ３ＳＯ３及びＡｇＣｌＯ４より成ってる群から選択される一つ以上の化合物が好ましい。またこの金属前駆体は０．０５ないし５モル濃度で混合されられる。
【０００８】
ここで、銅化合物は、酢酸銅、アセト酢酸銅、炭酸銅、シクロヘキサン酪酸銅、硝酸銅、ステアリン酸銅、過塩素酸銅、エチレンジアミンの銅着物、及びトリフルオロアセチルアセトンの銅着物より成ってる群から選択される一つ以上の化合物でありうる。好ましい実施例によれば、この銅化合物は、上記金属前駆体に対して ０．０１ないし１モル比で混合されられる。
【０００９】
ここで、炭化水素系溶媒は、ヘキサン、トルエン、キシレン、クロロ安息香酸、１-ヘキサデシン、１-テトラデシン及び １-オクタデシンより成ってる非水系群から選択される一つ以上の溶媒でありうる。
【００１０】
またここでアミン系化合物は、ＲＮＨ２の構造を有し ここでRは炭素数３ないし１９の飽和または不飽和脂肪族炭化水素でありうる。
【００１１】
ここで、上記段階（ｃ）の一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物は、アルカン酸またはアミン系化合物でありうるし、段階（ｃ）の混合溶液を５０ないし２００℃で加熱する段階をさらに含むことができる。
【００１２】
また本発明の別の実施形態によれば、上記金属ナノ粒子の製造方法によって得られた金属ナノ粒子を提示することができる。ここで、大きさが１ないし２０ｎｍである金属ナノ粒子を得ることができる。
【００１３】
本発明のまた別の実施形態によれば、上記金属ナノ粒子を含む導電性インクを提示することができる。
【００１４】
本発明のまた別の実施形態によれば、金属前駆体と、銅化合物と、アミン系化合物と、窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物と、を炭化水素系溶媒に混合した金属ナノ粒子溶液を提供する。
【００１５】
本発明のまた別の実施形態によれば、周囲にキャッピング分子として窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物が付着した金属ナノ粒子を提供する。
【００１６】
以下、本発明による金属ナノ粒子の製造方法に対して詳しく説明する事にするが、これに先立って本発明の製造方法において起きる反応に対して先ず説明する事にする。
【００１７】
本発明に用いられる銅化合物は、弱い還元剤として作用して別の金属イオンと銅イオン間に酸化-還元反応が起きるようにする。この反応で銅イオンは、所望の金属ナノ粒子が核成長できるようにするシード（seed）を構成するように還元剤の役目をし、このように生成された シードによって均一な大きさの金属ナノ粒子が成長できるようにする。
【００１８】
このように、銅化合物が金属前駆体と酸化-還元反応（Redox reaction）を起こすことは、各金属イオンの標準酸化/還元電位と関連がある。例えば銀イオンと銅イオンの場合、下記のような標準酸化/還元電位値を有する。
Ａｇ+ + ｅ- -> Ａｇ Ｅ °= +０.８ Ｖ
Ｃｕ２+ + ｅ- -> Ｃｕ+ Ｅ °= +０.１５ Ｖ
【００１９】
これらの金属イオンは、次のような反応式によって銅イオンは酸化して銅 ２価になり、銀イオンは還元して Ａｇ 粒子が形成される。
Ａｇ+ + Ｃｕ+ -> Ａｇ + Ｃｕ２+ Ｅ ｔｏｔａｌ°= +０.６５ Ｖ
【００２０】
反応結果、総標準酸化/還元電位が陽の値を有して ０価の酸化数を有する Ａｇが生成されられるように正反応が起きることになる。これにより銀粒子が成長して所望の大きさの銀ナノ粒子を得ることができる。また、金 、白金、パラジウムイオンの場合も次のような標準還元電位を有する。その値が銅イオンの標準還元電位より大きいのでこれらの金属も銅イオンと反応すると自然に酸化-還元反応が起きることになる。
Ａｕ２+ + ２ｅ- -> Ａｕ Ｅ ° = +１.４２Ｖ
Ｐｔ２+ + ２ｅ- -> Ｐｔ Ｅ ° = +１.２Ｖ
Ｐｄ２+ + ２ｅ- -> Ｐｄ Ｅ ° = +０.８３Ｖ
【００２１】
この以外にも本発明に用いられる金属前駆体は、標準還元電位が銅イオンの標準還元電位より大きい値を有する金属を含む化合物であれば制限なしに用いられることができるし、非水系溶媒によく解離されるほどより好ましい。
【００２２】
上記のように本発明に用いられることができる銅化合物の例として、これに限定されるのではないが、酢酸銅（Copper(II) acetate）、アセト酢酸銅（Copper(II) acetoacetate）、炭酸銅（Copper(II) carbonate）、シクロヘキサン酪酸銅（Copper(II) cyclohexane butyrate）、硝酸銅（Copper(II) nitrate）、 ステアリン酸銅（Copper(II) stearate）、 過塩素酸銅（Copper(II) perchlorate）、 エチレンジアミンの銅着物（Copper(II) ethylenediamine）、トリフルオロアセチルアセトンの銅着物（Copper(II) trifluoroacetylacetonate）などをあげることができる。その以外にも本発明の銅化合物は、還元力の強いＣｕ２＋を有する化合物であれば制限なしに使用可能である。
【００２３】
ここで、銅化合物は、ともに混合される金属前駆体に対して０．０１ないし１モル比で混合されるのが好ましい。このモル比で混合する場合、金属ナノ粒子の均一な核成長が可能である。０．０１モル比以下で銅化合物が含有されると所望の金属ナノ粒子の成長がよく起きなくて銅化合物が還元剤としての役割を果たせない。また、銅の化合物が１モル比以上に含有されると急激な反応によって金属ナノ粒子の不均一成長を起こして好ましくない。より好ましいのは、銅化合物が金属前駆体に対して０．１モル比で添加されることであって、均一で早く金属ナノ粒子を形成することができる。
【００２４】
ここで、金属前駆体の例として、銀、金、白金、パラジウム及びこれらの合金より成ってる群から少なくとも一つ選択される金属を含む、これらの金属の硝酸塩、炭酸塩、塩化塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化塩、スルホン酸塩、硫酸塩などの無機酸塩やステアリン酸塩、ミリスチン酸塩、酢酸塩などの有機酸塩をあげることができる。経済的で汎用的側面からこれらの金属の硝酸塩を用いるのがより好ましい。より具体的に金属前駆体の例を挙げると、銀化合物溶液のＡｇＮＯ３、 ＡｇＢＦ４、ＡｇＢＦ６、Ａｇ２Ｏ、ＣＨ３ＣＯＯＡｇ、ＡｇＣＦ３ＳＯ３、ＡｇＣｌＯ４などがある。
【００２５】
このような金属前駆体は、一般的に水系溶媒によく解離されると知られているが、本発明では、金属前駆体が非水系溶媒に解離される方法を提示した。この非水系溶媒としてアミン系化合物を選択した。したがって、後段階での還流溶媒として炭化水素系化合物が添加された際、アミン系化合物によって解離された金属イオン溶液と炭化水素系化合物との溶解度が高くなる。したがって、最終的に高い収率の金属ナノ粒子を回収することができる。また、再分散の際、非水系溶媒を利用することができて再分散収率も高めることができる長所がある。
【００２６】
このような金属前駆体は、０．０５ないし５モル濃度で含有されられるし、このモル濃度が安定的に金属ナノ粒子を均一に形成するのに好ましい。従来の溶液法では０．０５モル比以下の低濃度ではないと金属ナノ粒子が形成されないから低い収率を有するしかできなかった。しかし、本発明では、高濃度より金属ナノ粒子を形成させることができて高い収率が保障される。このような金属前駆体のモル濃度は、生産される金属ナノ粒子の収率と係わって、安定的に高濃度を維持することができれば濃度が高いほど得られる金属ナノ粒子の量も多くなる。ここで、金属前駆体の濃度が０．０５モル濃度以下に含有されるのは不可能なことではないが従来の溶液法と違いがなく高収率に生産しようとする本発明の目的に照らして好ましくないだけである。また５モル以上の金属前駆体を含む場合、形成される金属粒子の均一な成長に影響を及ぼして好ましくない。上記のような金属前駆体と銅化合物を炭化水素系溶媒にて混合するが、この炭化水素系溶媒は還流温度を調節するための還流溶媒として用いられた。この還流溶媒としては多様な種類の有機溶媒を選択することができる。本発明では、解離溶媒で非水系であるアミン系化合物を用いたので、還流溶媒としても非水系有機溶媒を用いるのが好ましい。代表的な非水系溶媒として炭化水素系化合物をあげられる。したがって、所望の還流条件に応じて炭化水素系化合物の種類が決まる。
【００２７】
好ましい炭化水素系化合物の例として、ヘキサン、トルエン、キシレン、１−テトラデカン、１−ヘキサデシン、１−オクタデシン、クロロ安息香酸などをあげることができる。ここで、還流溶媒としては、トルエン、キシレン、１−ヘキサデシン、クロロ安息香酸または１−オクタデシンなどが好ましい。これは、本発明によって金属ナノ粒子を形成させるのに混合溶液が高い温度で還流される必要がなく、経済的で容易く購入できる低沸点の多様な炭化水素系有機溶媒を用いることができるからである。好ましい実施例によれば、還流温度は５０ないし１１０℃から選択される。したがって、ヘキサン、トルエン、キシレン、ダイクロロベンゼンなどがより好ましく用いられることができる。
【００２８】
金属前駆体の濃度が、０．００１ないし１０モル比になるように、解離された金属イオン溶液に上述した炭化水素系化合物が添加されるのが好ましいが、このモル比の範囲で金属ナノ粒子を得るのに好ましい還流条件を形成することができるからである。金属前駆体の濃度が高いほど反応器の大きさを減らすことができて経済的な側面から大量生産が可能で好ましい。このような金属前駆体の濃度は、最終的に金属ナノ粒子の収率と係ることで、従来の溶液法では ０．０１ モル比以下の低濃度であるこそ金属ナノ粒子が形成されることができて低い収率を有するしかできなかった。しかし、本発明では、高濃度より金属ナノ粒子を形成させることができて高い収率が保障される。
【００２９】
また本発明に添加されるアミン系化合物は、RNH2の構造を有し、ここでRは炭素数３ ないし１９で、より好ましいのは、炭素数４ないし１８の飽和または不飽和脂肪族炭化水素である。このアミン系化合物は、金属前駆体を解離させるために液状であるのがさらに好ましい。
【００３０】
このようなアミン系化合物の例として、ここに限定されるのではないが、プロピルアミン（C3H7NH2）、ブチルアミン（C4H9NH2）、オクチルアミン（C8H17NH2）、 デシルアミン（C10H21NH2）、ドデシルアミン（C12H25NH2）、ヘキサデシルアミン（C16H33NH2）、オレイルアミン（C18H35NH2）を有することができる。好ましいには、ブチルアミンとプロピルアミンであり、より好ましいのは、ブチルアミンである。 ブチルアミンとプロピルアミンは、金属前駆体を解離させる能力が優れて、さらにブチルアミンはプロピルアミンより銀塩を解離させる能力がより強いからである。また、オクチルアミンとオレイルアミンも液状ではあるが、銀塩を解離させる能力がブチルアミンやプロピルアミンより落ちる。このアミン系化合物の中、デシルアミン（C10H21NH2）、ドデシルアミン（C12H25NH2）、ヘキサデシルアミン（C16H33NH2）は、固相であるので熱を加えるか有機溶剤の溶媒にとかして用いられることができる。
【００３１】
好ましい実施例によれば、アミン系化合物は、金属前駆体に対して０.０５モル以上のモル比で混合されることができる。アミン系化合物であるプロピルアミンとブチルアミンは、反応条件と収率などを考慮する際、１モル以上のモル比で混合するのが好ましい。したがって、アミン系化合物は金属前駆体に対して１ないし１００モル比で混合することができるし、金属前駆体を解離させることができる範囲内であれば経済的側面から可能な少なく混合するのが好ましい。
【００３２】
液相法にて金属ナノ粒子が製造されるためにキャッピング分子（capping molecular）が要求されるが、このようなキャッピング分子としては、一般的に酸素、窒素、硫黄及びリンの中の選択される一つ以上の原子を有する化合物が使用されられる。より具体的には、チオル基（-SH）、アミン基（-NH2）、カルボキシル基（-COOH）、-P基を有する化合物が使用されられるし、本発明の好ましい実施例によれば、アルカノアート分子（-COOR）を有する化合物またはアミン基を有するキャッピング分子を用いた。
【００３３】
ここで、アルカノアート分子をキャッピング分子とする場合、非水系溶媒と易しく混合することができるし、金属ナノ粒子と一定した強さに結合されていて安定的な金属ナノ粒子を形成させることができる また、アルカノアート分子を有する金属ナノ粒子が伝導性インクとして用いられる場合、焼成によって易しくキャッピング分子が除去されて優れた電気伝導度を有する配線を形成させられる。またアミン基を有する化合物は、非水系溶媒と易しくまじることができるし、分離が容易いので金属ナノ粒子を形成させるのに容易である。このようなアルカノアート分子を有する化合物として本発明では、アルカン酸を用いた。アルカン酸は ＲＣＯＯＨの構造を有し、Ｒは炭素数３ないし２０の飽和または不飽和脂肪族炭化水素である。すなわち Ｒは炭素数３ないし２０のアルキルグループ、アルケニル基、アルキレン基などでありうる。このようなアルカン酸の例としてより具体的には、ラウリン酸（C11H22COOH）、オレイン酸（C17H33COOH）、デカン酸（C9H19COOH）、パルミチン酸（C15H31COOH）などをあげられる。本発明の好ましい実施例によれば、収率及び伝導度側面からこの中、ラウリン酸、オレイン酸を用いた。
【００３４】
またキャッピング分子として用いられるアミン基を有する化合物は、炭素数４ないし４０のアミン基を有する化合物であれば制限なしに使用可能である。これは、１次アミンに限られなく２次、３次アミンも使用できるし、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素が結合することもできる。このようなアミン系化学物の具体的な例は、解離溶液として用いられた上述のアミン系化合物にも等しく使用できる。
【００３５】
金属ナノ粒子をキャッピングさせるために、アルカン酸またはアミン系化合物は金属前駆体に対して０．０５モル比以上添加されることができる。
【００３６】
本発明は、沸点の５０℃以上で使用可能なので還流温度を高めるためにまたは収率を高めるために別の還元剤が添加される必要はなく、銅化合物がこのような役目を遂行して高収率を保障できる。また本発明の製造方法では、酸化-還元反応がよく起きるように還流条件を提供する段階をさらに含むことができる。還流温度は、選択された炭化水素系化合物の沸点に応じて決まる。このような還流は１８℃から始まって５０℃ないし２００℃までの温度範囲で、１０分ないし１０時間行う。好ましくは６０ないし１１０℃で３０分ないし４時間行えば金属ナノ粒子を得ることができる。
【００３７】
このように形成された金属ナノ粒子は、大きさの選別過程を経らないで極性溶媒に沈澱させた後遠心分離して金属ナノ粒子を回収することができる。形成された金属ナノ粒子の大きさが均一であって大きさの選別過程を経る必要がないからである。この時、使用される極性溶媒として、アセトン、エチルアルコール、 メタノールまたはこれらの混合溶液を用いることができる。
【００３８】
このように回収された金属ナノ粒子は、１ないし２０ｎｍの均一な大きさを有し、好ましくは、４ないし７ｎｍの均一な大きさを有する金属ナノ粒子を得ることができた。図１は、本発明の好ましい一実施例によって製造された金属ナノ粒子のＴＥＭイメージである。図１を参照すれば、本発明による製造方法によって得られた銀ナノ粒子を分析した結果、４ｎｍの均一な大きさを有する銀ナノ粒子が形成されたことを確認した。またこのイメージによれば、得られた銀ナノ粒子の分散安定性も非常に優れることが分かる。
【００３９】
高粘度の非水系炭化水素系化合物によって製造されて金属ナノ粒子の収率も６０％ないし９０％に高めることができる。これは、従来の製造方法による収率が１０％程度しかなってないことと比べると６倍以上の収率を期待できるし、大量生産にも適する。
【００４０】
このように得られた金属ナノ粒子は、望む用途に相応しく、抗菌制、脱臭剤、殺菌剤、導電性接着剤、導電性インク及び画像表示装置の電子遮蔽膜として用いることができる。ここで、金属ナノ粒子が導電性インクとして用いられる場合、非水系の炭化水素系溶媒に金属ナノ粒子を分散させて導電性インクとして用いることができる。これは、金属ナノ粒子が非水系より製造されたので炭化水素系溶媒との混合性が優れるからである。
【００４１】
本発明による金属ナノ粒子の製造方法と導電性インクを具体的な実施例を基準として説明する事にする。
【実施例１】
【００４２】
トルエン溶媒 ３００ｇに ＡｇＮＯ３ １７０ｇとアセト酢酸銅（Cu（acac）2） 化合物 ２０ｇを混合した後、ここに、ブチルアミンを １００ｇをさらに添加して撹拌した。この混合溶液にパルミチン酸 ５０ｇを添加した。これらの化合物を１１０℃温度に高めた後 ２時間撹拌して維持させ、室温（２８℃）に温度を低める。形成されたＡｇナノ粒子をメタノールを入れて遠心分離してＡｇナノ粒子だけ沈澱させて分離する。図１のように均一な大きさの粒子の分布を有する４ｎｍ金属ナノ粒子９０ｇを得た。このＡｇナノ粒子を図２に示したようにＴＧＡ分析した結果、Ａｇの含有割合が８５重量％であることが分かった。このように得られたAgナノ粒子を有機溶媒に再分散させた時も分散安定性が高く、再分散収率も高かった。
【実施例２】
【００４３】
トルエン溶媒 ３００ｇに ＡｇＮＯ３ １７０ｇと Ｃｕ（ａｃａｃ）２化合物２０ｇを混合した後、ここにブチルアミンを １００ｇをさらに添加して撹拌した。この混合溶液にオレイルアミン ５０ｇを添加し、この混合した化合物を １１０℃ 温度に高めた後 １時間撹拌して維持させて室温（２８℃）に温度を低める。形成されたＡｇナノ粒子をメタノールを入れて遠心分離してＡｇナノ粒子だけ沈澱させて分離する。図３のように均一な粒子分布を有する５ｎｍのＡｇナノ粒子９０ｇを得た。
［比較例］
【００４４】
トルエン溶媒３００ｇに ＡｇＮＯ３ １７０ｇを混合した後、ここに、ブチルアミン １００ｇをさらに添加する。この混合した化合物にパルミチン酸５０ｇを添加して１１０℃ 温度に高めた後 ２時間撹拌して維持させ、室温（２８℃）に温度を低める。形成されたＡｇナノ粒子をメタノールを入れて遠心分離してＡｇナノ粒子だけ沈澱させて分離する。Ａｇナノ粒子１０ｇを得た。ここで得られたＡｇナノ粒子は、不均一粒子分布を有し、４ないし１２ｎｍの大きさを有した。
[導電性インクの製造]
【００４５】
実施例１ないし２によって製造された４ないし５ｎｍの銀ナノ粒子１０ｇをジエチレングリコールブチルエーテルアセタートとエチルアルコール水溶液に入れて、ウルトラソニケートより分散させて２０ｃｐｓの導電性インクを製造した。このように製造された導電性インクは、インクジェット方式によって回路基板に印刷されて導電性配線を形成することができる。
【００４６】
本発明の上記実施例を、銀ナノ粒子の製造方法を主として説明したが、銀化合物以外にも、金、白金、パラジウムまたはこれらの合金である金属を含む金属前駆体の場合にも等しく適用できる。すなわち、上記実施例と等しい方法によって金属ナノ粒子を製造することができる。
【００４７】
本発明は、上記実施例に限定されないし、多くの変形が、本発明の思想内で当分野の通常の知識を持った者によって可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の好ましい一実施例によって製造された金属ナノ粒子のTEMイメージである。
【図２】本発明の好ましい一実施例によって製造された金属ナノ粒子のTGA分析結果グラフである。
【図３】本発明の好ましい別の一実施例によって製造された金属ナノ粒子のTEMイメージである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ナノ粒子の製造方法に関するもので、特に溶液法による金属ナノ粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属ナノ粒子を製造する方法では、大きく、気相法と溶液法（colloid法）があるが、プラズマや気体蒸発法を用いる気相法の場合高価の装備が要求される短所があるので、合成の容易い溶液法が主として用いられている。
【０００３】
この溶液法による金属ナノ粒子の製造方法では、今まで水系にて金属化合物を解離させた後還元剤や界面活性剤を使用してハイドロソール（hydrosol） 形態の金属ナノ粒子を製造する方法がある。また別の方法としては、相移動法があるが、水系相から非水系相に化合物を移動させることにより、非水系に分散可能な金属ナノ粒子を形成させる方法がある。しかし、このような従来の方法によって金属ナノ粒子を製造する場合は、金属化合物溶液の濃度に制限されて収率が非常に低いという限界がある。すなわち、金属化合物の濃度が ０．０５Ｍ以下になってから均一な大きさを有する金属ナノ粒子を形成することができた。したがって、得られる金属ナノ粒子の量にも限界があってグラム単位以上に、均一な大きさの金属ナノ粒子を得るためには １０００リットル以上の反応器が要求されて、効率的な大量生産には制限を受けていた。それに、相移動法による場合には相移動剤が必ず要求されて生産費用の増加の原因にもなっている。従来のこのような問題を解決し均一な大きさの金属ナノ粒子を大量生産するための努力が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、還元剤の役目をする銅化合物を用いて高い反応温度が要求されなく、 簡略化された工程によって高収率の均一な大きさである金属ナノ粒子の製造方法を提供する。また本発明は、数ないし数十ナノ大きさを有する金属ナノ粒子とこれを含む高伝導度の導電性インクを提供する。
【発明の効果】
【０００５】
上述したように本発明による金属ナノ粒子の製造方法によれば、高収率の均一な大きさの金属ナノ粒子を得ることができて、大量生産に適する。また本発明による金属ナノ粒子は、多様な有機溶媒に再分散の際、分散安定性が優れて多様な活用が可能であり、高伝導度の導電性インクとして活用されることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、（ａ）金属前駆体と銅化合物を炭化水素系溶媒に混合する段階、（ｂ）段階（ａ）の混合溶液にアミン系化合物を混合する段階、及び（ｃ）段階（ｂ）の混合溶液に窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物を混合する段階を含む金属ナノ粒子の製造方法を提示することができる。
【０００７】
ここで、金属前駆体は、銀、金、白金、パラジウム及びこれらの合金より成ってる群から選択される一つ以上の金属を含むことができる。好ましい実施例によれば、この金属前駆体は、上記金属の硝酸塩、炭酸塩、塩化塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化塩、スルホン酸塩、硫酸塩、ステアリン酸塩、ミリスチン酸塩及び酢酸塩より成ってる群から選択される一つ以上の化合物でありうるし、ＡｇＮＯ３、 ＡｇＢＦ４、ＡｇＢＦ６、Ａｇ２Ｏ、ＣＨ３ＣＯＯＡｇ、ＡｇＣＦ３ＳＯ３及びＡｇＣｌＯ４より成ってる群から選択される一つ以上の化合物が好ましい。またこの金属前駆体は０．０５ないし５モル濃度で混合されられる。
【０００８】
ここで、銅化合物は、酢酸銅、アセト酢酸銅、炭酸銅、シクロヘキサン酪酸銅、硝酸銅、ステアリン酸銅、過塩素酸銅、エチレンジアミンの銅着物、及びトリフルオロアセチルアセトンの銅着物より成ってる群から選択される一つ以上の化合物でありうる。好ましい実施例によれば、この銅化合物は、上記金属前駆体に対して ０．０１ないし１モル比で混合されられる。
【０００９】
ここで、炭化水素系溶媒は、ヘキサン、トルエン、キシレン、クロロ安息香酸、１-ヘキサデシン、１-テトラデシン及び １-オクタデシンより成ってる非水系群から選択される一つ以上の溶媒でありうる。
【００１０】
またここでアミン系化合物は、ＲＮＨ２の構造を有し ここでRは炭素数３ないし１９の飽和または不飽和脂肪族炭化水素でありうる。
【００１１】
ここで、上記段階（ｃ）の一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物は、アルカン酸またはアミン系化合物でありうるし、段階（ｃ）の混合溶液を５０ないし２００℃で加熱する段階をさらに含むことができる。
【００１２】
また本発明の別の実施形態によれば、上記金属ナノ粒子の製造方法によって得られた金属ナノ粒子を提示することができる。ここで、大きさが１ないし２０ｎｍである金属ナノ粒子を得ることができる。
【００１３】
本発明のまた別の実施形態によれば、上記金属ナノ粒子を含む導電性インクを提示することができる。
【００１４】
本発明のまた別の実施形態によれば、金属前駆体と、銅化合物と、アミン系化合物と、窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物と、を炭化水素系溶媒に混合した金属ナノ粒子溶液を提供する。
【００１５】
本発明のまた別の実施形態によれば、周囲にキャッピング分子として窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物が付着した金属ナノ粒子を提供する。
【００１６】
以下、本発明による金属ナノ粒子の製造方法に対して詳しく説明する事にするが、これに先立って本発明の製造方法において起きる反応に対して先ず説明する事にする。
【００１７】
本発明に用いられる銅化合物は、弱い還元剤として作用して別の金属イオンと銅イオン間に酸化-還元反応が起きるようにする。この反応で銅イオンは、所望の金属ナノ粒子が核成長できるようにするシード（seed）を構成するように還元剤の役目をし、このように生成された シードによって均一な大きさの金属ナノ粒子が成長できるようにする。
【００１８】
このように、銅化合物が金属前駆体と酸化-還元反応（Redox reaction）を起こすことは、各金属イオンの標準酸化/還元電位と関連がある。例えば銀イオンと銅イオンの場合、下記のような標準酸化/還元電位値を有する。
Ａｇ+ + ｅ- -> Ａｇ Ｅ °= +０.８ Ｖ
Ｃｕ２+ + ｅ- -> Ｃｕ+ Ｅ °= +０.１５ Ｖ
【００１９】
これらの金属イオンは、次のような反応式によって銅イオンは酸化して銅 ２価になり、銀イオンは還元して Ａｇ 粒子が形成される。
Ａｇ+ + Ｃｕ+ -> Ａｇ + Ｃｕ２+ Ｅ ｔｏｔａｌ°= +０.６５ Ｖ
【００２０】
反応結果、総標準酸化/還元電位が陽の値を有して ０価の酸化数を有する Ａｇが生成されられるように正反応が起きることになる。これにより銀粒子が成長して所望の大きさの銀ナノ粒子を得ることができる。また、金 、白金、パラジウムイオンの場合も次のような標準還元電位を有する。その値が銅イオンの標準還元電位より大きいのでこれらの金属も銅イオンと反応すると自然に酸化-還元反応が起きることになる。
Ａｕ２+ + ２ｅ- -> Ａｕ Ｅ ° = +１.４２Ｖ
Ｐｔ２+ + ２ｅ- -> Ｐｔ Ｅ ° = +１.２Ｖ
Ｐｄ２+ + ２ｅ- -> Ｐｄ Ｅ ° = +０.８３Ｖ
【００２１】
この以外にも本発明に用いられる金属前駆体は、標準還元電位が銅イオンの標準還元電位より大きい値を有する金属を含む化合物であれば制限なしに用いられることができるし、非水系溶媒によく解離されるほどより好ましい。
【００２２】
上記のように本発明に用いられることができる銅化合物の例として、これに限定されるのではないが、酢酸銅（Copper(II) acetate）、アセト酢酸銅（Copper(II) acetoacetate）、炭酸銅（Copper(II) carbonate）、シクロヘキサン酪酸銅（Copper(II) cyclohexane butyrate）、硝酸銅（Copper(II) nitrate）、 ステアリン酸銅（Copper(II) stearate）、 過塩素酸銅（Copper(II) perchlorate）、 エチレンジアミンの銅着物（Copper(II) ethylenediamine）、トリフルオロアセチルアセトンの銅着物（Copper(II) trifluoroacetylacetonate）などをあげることができる。その以外にも本発明の銅化合物は、還元力の強いＣｕ２＋を有する化合物であれば制限なしに使用可能である。
【００２３】
ここで、銅化合物は、ともに混合される金属前駆体に対して０．０１ないし１モル比で混合されるのが好ましい。このモル比で混合する場合、金属ナノ粒子の均一な核成長が可能である。０．０１モル比以下で銅化合物が含有されると所望の金属ナノ粒子の成長がよく起きなくて銅化合物が還元剤としての役割を果たせない。また、銅の化合物が１モル比以上に含有されると急激な反応によって金属ナノ粒子の不均一成長を起こして好ましくない。より好ましいのは、銅化合物が金属前駆体に対して０．１モル比で添加されることであって、均一で早く金属ナノ粒子を形成することができる。
【００２４】
ここで、金属前駆体の例として、銀、金、白金、パラジウム及びこれらの合金より成ってる群から少なくとも一つ選択される金属を含む、これらの金属の硝酸塩、炭酸塩、塩化塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化塩、スルホン酸塩、硫酸塩などの無機酸塩やステアリン酸塩、ミリスチン酸塩、酢酸塩などの有機酸塩をあげることができる。経済的で汎用的側面からこれらの金属の硝酸塩を用いるのがより好ましい。より具体的に金属前駆体の例を挙げると、銀化合物溶液のＡｇＮＯ３、 ＡｇＢＦ４、ＡｇＢＦ６、Ａｇ２Ｏ、ＣＨ３ＣＯＯＡｇ、ＡｇＣＦ３ＳＯ３、ＡｇＣｌＯ４などがある。
【００２５】
このような金属前駆体は、一般的に水系溶媒によく解離されると知られているが、本発明では、金属前駆体が非水系溶媒に解離される方法を提示した。この非水系溶媒としてアミン系化合物を選択した。したがって、後段階での還流溶媒として炭化水素系化合物が添加された際、アミン系化合物によって解離された金属イオン溶液と炭化水素系化合物との溶解度が高くなる。したがって、最終的に高い収率の金属ナノ粒子を回収することができる。また、再分散の際、非水系溶媒を利用することができて再分散収率も高めることができる長所がある。
【００２６】
このような金属前駆体は、０．０５ないし５モル濃度で含有されられるし、このモル濃度が安定的に金属ナノ粒子を均一に形成するのに好ましい。従来の溶液法では０．０５モル比以下の低濃度ではないと金属ナノ粒子が形成されないから低い収率を有するしかできなかった。しかし、本発明では、高濃度より金属ナノ粒子を形成させることができて高い収率が保障される。このような金属前駆体のモル濃度は、生産される金属ナノ粒子の収率と係わって、安定的に高濃度を維持することができれば濃度が高いほど得られる金属ナノ粒子の量も多くなる。ここで、金属前駆体の濃度が０．０５モル濃度以下に含有されるのは不可能なことではないが従来の溶液法と違いがなく高収率に生産しようとする本発明の目的に照らして好ましくないだけである。また５モル以上の金属前駆体を含む場合、形成される金属粒子の均一な成長に影響を及ぼして好ましくない。上記のような金属前駆体と銅化合物を炭化水素系溶媒にて混合するが、この炭化水素系溶媒は還流温度を調節するための還流溶媒として用いられた。この還流溶媒としては多様な種類の有機溶媒を選択することができる。本発明では、解離溶媒で非水系であるアミン系化合物を用いたので、還流溶媒としても非水系有機溶媒を用いるのが好ましい。代表的な非水系溶媒として炭化水素系化合物をあげられる。したがって、所望の還流条件に応じて炭化水素系化合物の種類が決まる。
【００２７】
好ましい炭化水素系化合物の例として、ヘキサン、トルエン、キシレン、１−テトラデカン、１−ヘキサデシン、１−オクタデシン、クロロ安息香酸などをあげることができる。ここで、還流溶媒としては、トルエン、キシレン、１−ヘキサデシン、クロロ安息香酸または１−オクタデシンなどが好ましい。これは、本発明によって金属ナノ粒子を形成させるのに混合溶液が高い温度で還流される必要がなく、経済的で容易く購入できる低沸点の多様な炭化水素系有機溶媒を用いることができるからである。好ましい実施例によれば、還流温度は５０ないし１１０℃から選択される。したがって、ヘキサン、トルエン、キシレン、ダイクロロベンゼンなどがより好ましく用いられることができる。
【００２８】
金属前駆体の濃度が、０．００１ないし１０モル比になるように、解離された金属イオン溶液に上述した炭化水素系化合物が添加されるのが好ましいが、このモル比の範囲で金属ナノ粒子を得るのに好ましい還流条件を形成することができるからである。金属前駆体の濃度が高いほど反応器の大きさを減らすことができて経済的な側面から大量生産が可能で好ましい。このような金属前駆体の濃度は、最終的に金属ナノ粒子の収率と係ることで、従来の溶液法では ０．０１ モル比以下の低濃度であるこそ金属ナノ粒子が形成されることができて低い収率を有するしかできなかった。しかし、本発明では、高濃度より金属ナノ粒子を形成させることができて高い収率が保障される。
【００２９】
また本発明に添加されるアミン系化合物は、RNH2の構造を有し、ここでRは炭素数３ ないし１９で、より好ましいのは、炭素数４ないし１８の飽和または不飽和脂肪族炭化水素である。このアミン系化合物は、金属前駆体を解離させるために液状であるのがさらに好ましい。
【００３０】
このようなアミン系化合物の例として、ここに限定されるのではないが、プロピルアミン（C3H7NH2）、ブチルアミン（C4H9NH2）、オクチルアミン（C8H17NH2）、 デシルアミン（C10H21NH2）、ドデシルアミン（C12H25NH2）、ヘキサデシルアミン（C16H33NH2）、オレイルアミン（C18H35NH2）を有することができる。好ましいには、ブチルアミンとプロピルアミンであり、より好ましいのは、ブチルアミンである。 ブチルアミンとプロピルアミンは、金属前駆体を解離させる能力が優れて、さらにブチルアミンはプロピルアミンより銀塩を解離させる能力がより強いからである。また、オクチルアミンとオレイルアミンも液状ではあるが、銀塩を解離させる能力がブチルアミンやプロピルアミンより落ちる。このアミン系化合物の中、デシルアミン（C10H21NH2）、ドデシルアミン（C12H25NH2）、ヘキサデシルアミン（C16H33NH2）は、固相であるので熱を加えるか有機溶剤の溶媒にとかして用いられることができる。
【００３１】
好ましい実施例によれば、アミン系化合物は、金属前駆体に対して０.０５モル以上のモル比で混合されることができる。アミン系化合物であるプロピルアミンとブチルアミンは、反応条件と収率などを考慮する際、１モル以上のモル比で混合するのが好ましい。したがって、アミン系化合物は金属前駆体に対して１ないし１００モル比で混合することができるし、金属前駆体を解離させることができる範囲内であれば経済的側面から可能な少なく混合するのが好ましい。
【００３２】
液相法にて金属ナノ粒子が製造されるためにキャッピング分子（capping molecular）が要求されるが、このようなキャッピング分子としては、一般的に酸素、窒素、硫黄及びリンの中の選択される一つ以上の原子を有する化合物が使用されられる。より具体的には、チオル基（-SH）、アミン基（-NH2）、カルボキシル基（-COOH）、-P基を有する化合物が使用されられるし、本発明の好ましい実施例によれば、アルカノアート分子（-COOR）を有する化合物またはアミン基を有するキャッピング分子を用いた。
【００３３】
ここで、アルカノアート分子をキャッピング分子とする場合、非水系溶媒と易しく混合することができるし、金属ナノ粒子と一定した強さに結合されていて安定的な金属ナノ粒子を形成させることができる また、アルカノアート分子を有する金属ナノ粒子が伝導性インクとして用いられる場合、焼成によって易しくキャッピング分子が除去されて優れた電気伝導度を有する配線を形成させられる。またアミン基を有する化合物は、非水系溶媒と易しくまじることができるし、分離が容易いので金属ナノ粒子を形成させるのに容易である。このようなアルカノアート分子を有する化合物として本発明では、アルカン酸を用いた。アルカン酸は ＲＣＯＯＨの構造を有し、Ｒは炭素数３ないし２０の飽和または不飽和脂肪族炭化水素である。すなわち Ｒは炭素数３ないし２０のアルキルグループ、アルケニル基、アルキレン基などでありうる。このようなアルカン酸の例としてより具体的には、ラウリン酸（C11H22COOH）、オレイン酸（C17H33COOH）、デカン酸（C9H19COOH）、パルミチン酸（C15H31COOH）などをあげられる。本発明の好ましい実施例によれば、収率及び伝導度側面からこの中、ラウリン酸、オレイン酸を用いた。
【００３４】
またキャッピング分子として用いられるアミン基を有する化合物は、炭素数４ないし４０のアミン基を有する化合物であれば制限なしに使用可能である。これは、１次アミンに限られなく２次、３次アミンも使用できるし、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素が結合することもできる。このようなアミン系化学物の具体的な例は、解離溶液として用いられた上述のアミン系化合物にも等しく使用できる。
【００３５】
金属ナノ粒子をキャッピングさせるために、アルカン酸またはアミン系化合物は金属前駆体に対して０．０５モル比以上添加されることができる。
【００３６】
本発明は、沸点の５０℃以上で使用可能なので還流温度を高めるためにまたは収率を高めるために別の還元剤が添加される必要はなく、銅化合物がこのような役目を遂行して高収率を保障できる。また本発明の製造方法では、酸化-還元反応がよく起きるように還流条件を提供する段階をさらに含むことができる。還流温度は、選択された炭化水素系化合物の沸点に応じて決まる。このような還流は１８℃から始まって５０℃ないし２００℃までの温度範囲で、１０分ないし１０時間行う。好ましくは６０ないし１１０℃で３０分ないし４時間行えば金属ナノ粒子を得ることができる。
【００３７】
このように形成された金属ナノ粒子は、大きさの選別過程を経らないで極性溶媒に沈澱させた後遠心分離して金属ナノ粒子を回収することができる。形成された金属ナノ粒子の大きさが均一であって大きさの選別過程を経る必要がないからである。この時、使用される極性溶媒として、アセトン、エチルアルコール、 メタノールまたはこれらの混合溶液を用いることができる。
【００３８】
このように回収された金属ナノ粒子は、１ないし２０ｎｍの均一な大きさを有し、好ましくは、４ないし７ｎｍの均一な大きさを有する金属ナノ粒子を得ることができた。図１は、本発明の好ましい一実施例によって製造された金属ナノ粒子のＴＥＭイメージである。図１を参照すれば、本発明による製造方法によって得られた銀ナノ粒子を分析した結果、４ｎｍの均一な大きさを有する銀ナノ粒子が形成されたことを確認した。またこのイメージによれば、得られた銀ナノ粒子の分散安定性も非常に優れることが分かる。
【００３９】
高粘度の非水系炭化水素系化合物によって製造されて金属ナノ粒子の収率も６０％ないし９０％に高めることができる。これは、従来の製造方法による収率が１０％程度しかなってないことと比べると６倍以上の収率を期待できるし、大量生産にも適する。
【００４０】
このように得られた金属ナノ粒子は、望む用途に相応しく、抗菌制、脱臭剤、殺菌剤、導電性接着剤、導電性インク及び画像表示装置の電子遮蔽膜として用いることができる。ここで、金属ナノ粒子が導電性インクとして用いられる場合、非水系の炭化水素系溶媒に金属ナノ粒子を分散させて導電性インクとして用いることができる。これは、金属ナノ粒子が非水系より製造されたので炭化水素系溶媒との混合性が優れるからである。
【００４１】
本発明による金属ナノ粒子の製造方法と導電性インクを具体的な実施例を基準として説明する事にする。
【実施例１】
【００４２】
トルエン溶媒 ３００ｇに ＡｇＮＯ３ １７０ｇとアセト酢酸銅（Cu（acac）2） 化合物 ２０ｇを混合した後、ここに、ブチルアミンを １００ｇをさらに添加して撹拌した。この混合溶液にパルミチン酸 ５０ｇを添加した。これらの化合物を１１０℃温度に高めた後 ２時間撹拌して維持させ、室温（２８℃）に温度を低める。形成されたＡｇナノ粒子をメタノールを入れて遠心分離してＡｇナノ粒子だけ沈澱させて分離する。図１のように均一な大きさの粒子の分布を有する４ｎｍ金属ナノ粒子９０ｇを得た。このＡｇナノ粒子を図２に示したようにＴＧＡ分析した結果、Ａｇの含有割合が８５重量％であることが分かった。このように得られたAgナノ粒子を有機溶媒に再分散させた時も分散安定性が高く、再分散収率も高かった。
【実施例２】
【００４３】
トルエン溶媒 ３００ｇに ＡｇＮＯ３ １７０ｇと Ｃｕ（ａｃａｃ）２化合物２０ｇを混合した後、ここにブチルアミンを １００ｇをさらに添加して撹拌した。この混合溶液にオレイルアミン ５０ｇを添加し、この混合した化合物を １１０℃ 温度に高めた後 １時間撹拌して維持させて室温（２８℃）に温度を低める。形成されたＡｇナノ粒子をメタノールを入れて遠心分離してＡｇナノ粒子だけ沈澱させて分離する。図３のように均一な粒子分布を有する５ｎｍのＡｇナノ粒子９０ｇを得た。
［比較例］
【００４４】
トルエン溶媒３００ｇに ＡｇＮＯ３ １７０ｇを混合した後、ここに、ブチルアミン １００ｇをさらに添加する。この混合した化合物にパルミチン酸５０ｇを添加して１１０℃ 温度に高めた後 ２時間撹拌して維持させ、室温（２８℃）に温度を低める。形成されたＡｇナノ粒子をメタノールを入れて遠心分離してＡｇナノ粒子だけ沈澱させて分離する。Ａｇナノ粒子１０ｇを得た。ここで得られたＡｇナノ粒子は、不均一粒子分布を有し、４ないし１２ｎｍの大きさを有した。
[導電性インクの製造]
【００４５】
実施例１ないし２によって製造された４ないし５ｎｍの銀ナノ粒子１０ｇをジエチレングリコールブチルエーテルアセタートとエチルアルコール水溶液に入れて、ウルトラソニケートより分散させて２０ｃｐｓの導電性インクを製造した。このように製造された導電性インクは、インクジェット方式によって回路基板に印刷されて導電性配線を形成することができる。
【００４６】
本発明の上記実施例を、銀ナノ粒子の製造方法を主として説明したが、銀化合物以外にも、金、白金、パラジウムまたはこれらの合金である金属を含む金属前駆体の場合にも等しく適用できる。すなわち、上記実施例と等しい方法によって金属ナノ粒子を製造することができる。
【００４７】
本発明は、上記実施例に限定されないし、多くの変形が、本発明の思想内で当分野の通常の知識を持った者によって可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の好ましい一実施例によって製造された金属ナノ粒子のTEMイメージである。
【図２】本発明の好ましい一実施例によって製造された金属ナノ粒子のTGA分析結果グラフである。
【図３】本発明の好ましい別の一実施例によって製造された金属ナノ粒子のTEMイメージである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）金属前駆体と銅化合物を炭化水素系溶媒にて混合する段階;
（ｂ）段階（ａ）の混合溶液にアミン系化合物を混合する段階;及び
（ｃ）段階（ｂ）の混合溶液に窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物を混合する段階を含む金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項２】
前記段階（ａ）の前記金属前駆体は、銀、金、白金、パラジウム及びこれらの合金より成ってる群から選択される一つ以上の金属を含む請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項３】
前記段階（ａ）の前記金属前駆体は、前記金属の硝酸塩、炭酸塩、塩化塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化塩、スルホン酸塩、硫酸塩、ステアリン酸塩、ミリスチン酸塩及び酢酸塩より成ってる群から選択される一つ以上の化合物である請求項２に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項４】
前記金属前駆体は、ＡｇＮＯ３、ＡｇＢＦ４、ＡｇＢＦ６、Ａｇ２Ｏ、ＣＨ３ＣＯＯＡｇ、ＡｇＣＦ３ＳＯ３及びＡｇＣｌＯ４より成ってる群から選択される一つ以上の化合物である請求項３に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項５】
前記金属前駆体は、０．０５ないし５モル濃度で混合される請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項６】
前記段階（ａ）の前記銅化合物は、酢酸銅、アセト酢酸銅、炭酸銅、シクロヘキサン酪酸銅、硝酸銅、ステアリン酸銅、過塩素酸銅、エチレンジアミンの銅着物、及びトリフルオロアセチルアセトンの銅着物より成ってる群から選択される一つ以上の化合物である請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項７】
前記銅化合物は、前記金属前駆体に対して０．０１ないし１モル比で混合される請求項６に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項８】
前記段階（ａ）の前記炭化水素系溶媒は、ヘキサン、トルエン、キシレン、クロロ安息香酸、１-ヘキサデシン、１-テトラデシン及び１-オクタデシンより成ってる非水系群から選択される一つ以上の溶媒である請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項９】
前記段階（ｂ）の前記アミン系化合物は、ＲＮＨ２の構造を有し、ここで、Ｒは炭素数３ないし１９の飽和または不飽和脂肪族炭化水素である請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記段階（ｃ）の一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物は、アルカン酸またはアミン系化合物である請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項１１】
前記段階（ｃ）の混合溶液を５０ないし２００℃に加熱する段階をさらに含む請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の中のある一項記載の金属ナノ粒子の製造方法によって得られた金属ナノ粒子。
【請求項１３】
大きさが１ないし２０ｎｍである請求項１２に記載の金属ナノ粒子。
【請求項１４】
請求項１２に記載による金属ナノ粒子を含む導電性インク。
【請求項１５】
金属前駆体と、銅化合物と、アミン系化合物と、窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物と、を炭化水素系溶媒に混合した金属ナノ粒子溶液。
【請求項１６】
周囲にキャッピング分子として窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物が付着した金属ナノ粒子。
【請求項１】
（ａ）金属前駆体と銅化合物を炭化水素系溶媒にて混合する段階;
（ｂ）段階（ａ）の混合溶液にアミン系化合物を混合する段階;及び
（ｃ）段階（ｂ）の混合溶液に窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物を混合する段階を含む金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項２】
前記段階（ａ）の前記金属前駆体は、銀、金、白金、パラジウム及びこれらの合金より成ってる群から選択される一つ以上の金属を含む請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項３】
前記段階（ａ）の前記金属前駆体は、前記金属の硝酸塩、炭酸塩、塩化塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化塩、スルホン酸塩、硫酸塩、ステアリン酸塩、ミリスチン酸塩及び酢酸塩より成ってる群から選択される一つ以上の化合物である請求項２に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項４】
前記金属前駆体は、ＡｇＮＯ３、ＡｇＢＦ４、ＡｇＢＦ６、Ａｇ２Ｏ、ＣＨ３ＣＯＯＡｇ、ＡｇＣＦ３ＳＯ３及びＡｇＣｌＯ４より成ってる群から選択される一つ以上の化合物である請求項３に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項５】
前記金属前駆体は、０．０５ないし５モル濃度で混合される請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項６】
前記段階（ａ）の前記銅化合物は、酢酸銅、アセト酢酸銅、炭酸銅、シクロヘキサン酪酸銅、硝酸銅、ステアリン酸銅、過塩素酸銅、エチレンジアミンの銅着物、及びトリフルオロアセチルアセトンの銅着物より成ってる群から選択される一つ以上の化合物である請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項７】
前記銅化合物は、前記金属前駆体に対して０．０１ないし１モル比で混合される請求項６に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項８】
前記段階（ａ）の前記炭化水素系溶媒は、ヘキサン、トルエン、キシレン、クロロ安息香酸、１-ヘキサデシン、１-テトラデシン及び１-オクタデシンより成ってる非水系群から選択される一つ以上の溶媒である請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項９】
前記段階（ｂ）の前記アミン系化合物は、ＲＮＨ２の構造を有し、ここで、Ｒは炭素数３ないし１９の飽和または不飽和脂肪族炭化水素である請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記段階（ｃ）の一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物は、アルカン酸またはアミン系化合物である請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項１１】
前記段階（ｃ）の混合溶液を５０ないし２００℃に加熱する段階をさらに含む請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の中のある一項記載の金属ナノ粒子の製造方法によって得られた金属ナノ粒子。
【請求項１３】
大きさが１ないし２０ｎｍである請求項１２に記載の金属ナノ粒子。
【請求項１４】
請求項１２に記載による金属ナノ粒子を含む導電性インク。
【請求項１５】
金属前駆体と、銅化合物と、アミン系化合物と、窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物と、を炭化水素系溶媒に混合した金属ナノ粒子溶液。
【請求項１６】
周囲にキャッピング分子として窒素、酸素、硫黄及びリンの中から選択される一つ以上の原子の孤立電子対を有する化合物が付着した金属ナノ粒子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−４６１６２（Ｐ２００７−４６１６２Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１４６１６（Ｐ２００６−２１４６１６）
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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