(57)【要約】【課題】多孔質の銅の粒子及びその製造方法を提供する。【解決手段】ＣＯ３を０．５重量％以上含有している酸化銅の粒子を水に入れて攪拌するとともに（ステップＳ１０）、この水のｐＨをアルカリに調整する（ステップＳ２０）。次いで、原料粒子を含む水を、例えば６５℃以上、好ましくは７０℃以上に加熱してから（ステップＳ３０）、この水に還元剤を投入する。還元剤は、例えばヒドラジン水溶液である。この還元剤により酸化銅は銅に還元され、その結果、金属銅を主成分とする粒子が生成する。【選択図】図１
2019059982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を９５重量％以上含んでおり、
複数の一次粒子が集まることにより形成されており、かつ、空隙を有しており、
平均粒径が１００μｍ以下である粒子。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子において、
比表面積が３ｍ２／ｇ以上である粒子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の粒子において、
前記一次粒子の平均粒径は２μｍ以下である粒子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子において、
前記複数の一次粒子が凝集することにより形成されている粒子。
【請求項５】
銅を９５重量％以上含んでおり、
比表面積が３ｍ２／ｇ以上であり、
平均粒径が１００μｍ以下である粒子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子において、
銅を９８重量％以上含んでいる粒子。
【請求項７】
ＣＯ３を０．５重量％以上含有している酸化銅の粒子を還元することにより、複数の空隙を有していて金属銅を含有する粒子を製造する粒子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の粒子の製造方法において、
前記酸化銅のＣＯ３の含有量は０．６重量％以上である、粒子の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の粒子の製造方法において、
前記酸化銅のＣＯ３の含有量は１．０重量％以下である、粒子の製造方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の粒子の製造方法において、
前記酸化銅の粒子を還元するときに６５℃以上にする、粒子の製造方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか一項に記載の粒子の製造方法において、
前記酸化銅の粒子を還元するときに、ｐＨを１１以上にする、粒子の製造方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか一項に記載の粒子の製造方法において、
前記酸化銅の粒子の平均粒径を変えることにより、前記金属銅を含有する粒子の平均粒径を変える、粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅を含む粒子及び粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属を粒子状にすると、その金属の用途は広がる。特に銅は優れた特性を有しているため、銅を粒子状にするとその用途は広がると考えられる。例えば特許文献１には、直方体形状を有する銅粒子が記載されている。この銅粒子の平均粒径は１μｍ以上１５μｍ以下である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９００５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、銅粒子を多孔質にすると、比表面積が増大するため、その用途が増えると考えた。
【０００５】
本発明の目的は、多孔質の銅の粒子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、銅を９５重量％以上含んでおり、複数の一次粒子が集まることにより形成されており、かつ、空隙を有しており、平均粒径が１００μｍ以下である粒子が提供される。
【０００７】
本発明によれば、銅を９５％以上含んでおり、比表面積が５ｍ２／ｇ以上であり、平均粒径が１００μｍ以下である粒子が提供される。
【０００８】
本発明によれば、ＣＯ３を０．５重量％以上含有しており、かつ複数の空隙を有する酸化銅の粒子を還元することにより、複数の空隙を有していて金属銅を含有する粒子を製造する粒子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多孔質の銅の粒子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る粒子の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】実施例１及び比較例１，２で生成された粒子のＳＥＭ像である。
【図３】実施例２に係る粒子のＳＥＭ写真を、実施例１に係る粒子のＳＥＭ写真とともに示す。
【図４】実施例２に係る２次粒子を拡大したＳＥＭ写真を、実施例１に係る２次粒子を拡大したＳＥＭ写真とともに示す。
【図５】実施例１及び３のそれぞれにおける、製造された粒子と原料粒子のＳＥＭ写真である。
【図６】（Ａ）は実施例１で製造された粒子の粒径分布を示しており、（Ｂ）は実施例３で製造された粒子の粒径分布を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
図１は、実施形態に係る粒子の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態において製造される粒子は、銅を主成分としており、ＣＯ３を含有する酸化銅を還元することにより製造される。
【００１３】
詳細には、まず、原料となる酸化銅（例えば酸化銅（ＩＩ）粒子。以下、原料粒子と記載）を準備する。この原料粒子は、ＣＯ３を０．５重量％以上、好ましくは０．６重量％以上含有している。また、原料粒子に含まれるＣＯ３は、好ましくは１．０重量％以下である。原料粒子は、例えば酸化銅からなる一次粒子が集まった（例えば凝集する）ものである。この場合、一次粒子の平均直径は、例えば５００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である。そして原料粒子は、複数の空隙を有しているのが好ましい。また、原料粒子における酸化銅の含有率は、例えば９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上である。このような原料粒子は、例えば塩化第２銅水溶液と炭酸ナトリウム水溶液とを反応させ、さらにこの反応生成物を含む水溶液のｐＨを調整することにより生成できる。そして、この生成条件を調整することにより、原料粒子のＣＯ３含有率を調整できる。
【００１４】
次に、この原料粒子を水に入れて攪拌するとともに（ステップＳ１０）、この水のｐＨをアルカリに調整する（ステップＳ２０）。ｐＨは、具体的には、例えば１１以上、好ましくは１２以上である。さらに、ｐＨは好ましくは１３以下である。ｐＨの調整は、例えば水酸化ナトリウム水溶液を添加することにより行われる。
【００１５】
次いで、原料粒子を含む水を、例えば６５℃以上、好ましくは７０℃以上に加熱してから（ステップＳ３０）、この水に還元剤を投入する。還元剤は、例えばヒドラジン水溶液である。この還元剤により酸化銅は銅に還元され、その結果、金属銅を主成分とする粒子が生成する。その後、デカンデーションや遠心分離を行うなどして、生成した粒子を取り出す。
【００１６】
生成した粒子は、複数の一次粒子が集まった２次粒子である。２次粒子の平均粒径は、１００μｍ以下、例えば５０μｍ以下である。大部分の２次粒子は、原料粒子（酸化銅の２次粒子）がそのまま還元されたものと推定される。このため、原料粒子の平均粒径を変えることにより、生成した粒子の平均粒径を変えることができる。生成された粒子に含まれる一次粒子の平均粒径は、例えば２μｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である。また、銅の含有率は、９５重量％以上、さらには９７重量％以上、さらには９８重量％以上である。
【００１７】
原料粒子が還元される際、原料粉末に含まれるＣＯ３がＣＯ２になり、泡として水中に出てくる。このため、一次粒子が過度に凝集することが抑制される。その結果、２次粒子は十分空隙を有し、比表面積が３ｍ２／ｇ以上、例えば５ｍ２／ｇ以上になる。なお、原料粉末に含まれるＣＯ３が多すぎる場合（例えば１．０重量％超）、上記した泡の生成が激しくなりすぎ、その結果、２次粒子が一次粒子に分解する恐れが出てくると考えられる。
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
実施形態に示した方法を用いて、粒子を製造した（実施例１）。また、ＣＯ３の含有量が実施例と異なる原料粒子を用いて、図１に示した方法を用いて粒子を製造した（比較例１，２）。原料粒子を含む水のｐＨは１３に調整され、また、還元剤を投入するときの水の温度は７０℃に制御された。
【００１９】
実施例１及び比較例１，２それぞれにおける原料粒子のＣＯ３の含有量を、表１に示す。なお、ＣＯ３含有量は、酸素気流中燃焼−赤外線吸収法を用いて測定した。具体的には、原料粒子中の全炭素量を酸素気流中燃焼-赤外線吸収法で測定し、全炭素が炭酸根として存在しているとの仮定のもと、炭酸根に換算することで算出した。
【００２０】
【表１】
2019059982.tif 000003
【００２１】
表１に示すように、実施例１に用いた原料粒子はＣＯ３を０．６５重量％含んでいた。一方、比較例１に用いた原料粒子はＣＯ３を０．４０重量％含んでおり、比較例２に用いた原料粒子はＣＯ３を０．２４重量％含んでいた。
【００２２】
図２は、実施例１及び比較例１，２で生成された粒子のＳＥＭ像である。実施例１に係る２次粒子は、直径が４０〜５０μｍ程度であり、また、２次粒子の形状を十分保っていた。これに対して、比較例１に係る２次粒子の形状は保たれていない。さらに比較例２においては、大部分の２次粒子が一次粒子に分解してしまったと思われる。
【００２３】
このように、原料粒子のＣＯ３の含有量が０．５重量％以上の場合、空隙を十分有していて比表面積が大きい粒子を製造できる。
【００２４】
（実施例２）
原料粒子を含む水の還元剤を投入するときの温度が６０℃に制御されたこと以外は実施例１と同一の条件で、粒子を製造した（実施例２）。
【００２５】
図３は、実施例２に係る粒子のＳＥＭ写真を、実施例１に係る粒子のＳＥＭ写真とともに示している。実施例２に係る２次粒子は、実施例１よりも形状が崩れているが、比較例１，２と比べると十分形状を保っている。
【００２６】
図４は、実施例２に係る２次粒子を拡大したＳＥＭ写真を、実施例１に係る２次粒子を拡大したＳＥＭ写真とともに示している。いずれの実施例に係る２次粒子も、十分空隙を有していることが分かる。また、いずれの実施例においても、一次粒子の平均粒径は１００ｎｍ以下、場合によっては５０ｎｍ以下であり、また、一次粒子は凹凸を有していて比表面積が大きい。
【００２７】
（実施例３及び４）
原料の粒子の平均径が実施例１と異なること以外は実施例１と同一の条件で、粒子を製造した（実施例３）。また、実施例１とほぼ同じ大きさの原料粒子を用いて、粒子を製造した（実施例４）。
【００２８】
図５は、実施例１及び３のそれぞれにおける、製造された粒子と原料粒子のＳＥＭ写真である。図６（Ａ）は実施例１で製造された粒子の粒径分布を示しており、図６（Ｂ）は実施例３で製造された粒子の粒径分布を示している。
【００２９】
表２は、実施例１，３，４で製造された粒子のＣｕ濃度、比表面積、平均粒子径、及び安息角を示している。なお、Ｃｕ濃度は銅電解重量法により測定されており、比表面積はＢＥＴ１点法により測定されており（使用機器：micromeritics社製  FlowSorb III 2310）、平均粒子径はレーザー回折・散乱法(使用機器：日機装（株）製  マイクロトラック9320HRA)により測定されている。また、安息角は、JIS K5101準拠で測定されている。
【００３０】
【表２】
2019059982.tif 000004
【００３１】
図５に示したＳＥＭ写真から、原料粒子の平均粒径を変えると、製造された粒子の平均粒径が変わることがわかる。表２に示したように、実施例１で製造された粒子の平均粒径は４１μｍであった。なお、１０％径は３１μｍであり、９０％径は５１μｍであった。一方、実施例３において、製造された粒子の平均粒径は２１μｍであった。なお、１０％径は１５μｍであり、９０％径は３３μｍであった。
【００３２】
実施例１，４のＣｕ濃度は、それぞれ９８．７重量％、９８．４重量％であった。また、実施例１，３，４の比表面積は、それぞれ６．１（ｍ２／ｇ）、５．８（ｍ２／ｇ）、８．５（ｍ２／ｇ）であった。また、実施例１，４の安息角は、それぞれ３６°，３０°であった。
【００３３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【図１】
2019059982.tif 000005
【図２】
2019059982.tif 000006
【図３】
2019059982.tif 000007
【図４】
2019059982.tif 000008
【図５】
2019059982.tif 000009
【図６】
2019059982.tif 000010