(57)【要約】  微粒子の表面性質の１つである酸性度をコントロール可能な微粒子の製造方法および微粒子を提供する。微粒子の製造方法は原料の粉末を用いて気相法により微粒子を製造する。微粒子の製造方法は原料微粒子に有機酸を供給する工程を有する。気相法は、例えば、熱プラズマ法、または火炎法である。微粒子は、少なくともカルボキシル基を含む表面被覆物を有する。
2019146411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の粉末を用いて、気相法により微粒子を製造する製造方法であって、
原料微粒子に有機酸を供給する工程を有することを特徴とする微粒子の製造方法。
【請求項２】
前記気相法は、熱プラズマ法、または火炎法である請求項１に記載の微粒子の製造方法。
【請求項３】
前記有機酸を供給する工程は、前記有機酸を含む水溶液を前記有機酸が熱分解する雰囲気に噴霧する請求項１または２に記載の微粒子の製造方法。
【請求項４】
前記有機酸は、Ｃ、ＯおよびＨだけで構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の微粒子の製造方法。
【請求項５】
前記有機酸は、Ｌ−アスコルビン酸、ギ酸、グルタル酸、コハク酸、シュウ酸、ＤＬ−酒石酸、ラクトース一水和物、マルトース一水和物、マレイン酸、Ｄ−マンニット、クエン酸、リンゴ酸、およびマロン酸のうち、少なくとも１種である請求項１〜４のいずれか１項に記載の微粒子の製造方法。
【請求項６】
前記原料の粉末は銀を除く金属の粉末であり、前記気相法により金属微粒子が製造される請求項１〜５のいずれか１項に記載の微粒子の製造方法。
【請求項７】
表面被覆物を有し、
前記表面被覆物は、少なくともカルボキシル基を含むことを特徴とする微粒子。
【請求項８】
前記微粒子は粒子径が１〜１００ｎｍである請求項７に記載の微粒子。
【請求項９】
表面被覆物を有し、
前記表面被覆物は、有機酸の熱分解で生じた有機物で構成されることを特徴とする微粒子。
【請求項１０】
前記微粒子は粒子径が１〜１００ｎｍである請求項９に記載の微粒子。
【請求項１１】
前記有機酸は、Ｌ−アスコルビン酸、ギ酸、グルタル酸、コハク酸、シュウ酸、ＤＬ−酒石酸、ラクトース一水和物、マルトース一水和物、マレイン酸、Ｄ−マンニット、クエン酸、リンゴ酸、およびマロン酸のうち、少なくとも１種である請求項９または１０に記載の微粒子。
【請求項１２】
前記有機酸は、クエン酸である請求項９または１０に記載の微粒子。
【請求項１３】
前記微粒子は、銀を除く金属微粒子である請求項７〜１２のいずれか１項に記載の微粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相法を用いた微粒子の製造方法および微粒子に関し、特に、ｐＨをコントロールした微粒子の製造方法および微粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、金属微粒子、酸化物微粒子、窒化物微粒子、炭化物微粒子、酸窒化物微粒子、樹脂微粒子等の微粒子が種々の用途に用いられている。微粒子は、絶縁部品等の電気絶縁材料、センサ等の機能性材料、燃料電池の電極材料、切削工具用材料、機械工作材料、焼結材料、導電性材料、および触媒等に用いられている。
例えば、現在、タブレット型コンピュータおよびスマートフォン等、液晶表示装置等の表示装置とタッチパネルとが組み合わされて利用されており、タッチパネルを用いた入力操作が広く普及している。特許文献１には、タッチパネルの配線に利用できる銀微粒子の製造方法が記載されている。
また、例えば、特許文献２には、窒素雰囲気下において１５０℃以下の温度で加熱すると焼結し、導電性を示す銅微粒子材料が記載されている。
さらには、特許文献３には、珪素微粒子が炭化珪素で被覆された珪素／炭化珪素複合微粒子が記載され、特許文献４には、タングステン複合酸化物粒子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０８０５２８号
【特許文献２】特開２０１６−１４１８１号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１３５２４号公報
【特許文献４】国際公開第２０１５／１８６６６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、微粒子は用途に応じたものが用いられる。しかしながら、組成が同じであっても、用途に応じて要求される性質が異なることがある。例えば、親水性であることが要求されたり、疎水性が要求されることがある。この場合、微粒子の表面性質のコントロール等が必要である。上述のように、種々の微粒子が提案されており、上述の特許文献３の珪素／炭化珪素複合微粒子は珪素微粒子が炭化珪素で被覆されているが、親水性、または疎水性等の微粒子の表面性質はコントロールされていない。現状では、用途に応じた表面性質を備える微粒子が要求されている。【０００５】
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、微粒子の表面性質の１つである酸性度をコントロール可能な微粒子の製造方法および微粒子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明は、原料の粉末を用いて、気相法により微粒子を製造する製造方法であって、原料微粒子に有機酸を供給する工程を有することを特徴とする微粒子の製造方法を提供するものである。【０００７】
気相法は、熱プラズマ法、または火炎法であることが好ましい。
有機酸を供給する工程は、有機酸を含む水溶液を有機酸が熱分解する雰囲気に噴霧することが好ましい。
有機酸は、Ｃ、ＯおよびＨだけで構成されていることが好ましい。有機酸は、Ｌ−アスコルビン酸、ギ酸、グルタル酸、コハク酸、シュウ酸、ＤＬ−酒石酸、ラクトース一水和物、マルトース一水和物、マレイン酸、Ｄ−マンニット、クエン酸、リンゴ酸、およびマロン酸のうち、少なくとも１種であることが好ましい。
例えば、原料の粉末は銀を除く金属の粉末であり、気相法により金属微粒子が製造される。【０００８】
また、本発明は、表面被覆物を有し、表面被覆物は、少なくともカルボキシル基を含むことを特徴とする微粒子を提供するものである。
例えば、微粒子は粒子径が１〜１００ｎｍである。
また、本発明は、表面被覆物を有し、表面被覆物は、有機酸の熱分解で生じた有機物で構成されることを特徴とする微粒子を提供するものである。
例えば、微粒子は粒子径が１〜１００ｎｍである。
有機酸は、Ｃ、ＯおよびＨだけで構成されていることが好ましい。有機酸は、Ｌ−アスコルビン酸、ギ酸、グルタル酸、コハク酸、シュウ酸、ＤＬ−酒石酸、ラクトース一水和物、マルトース一水和物、マレイン酸、Ｄ−マンニット、クエン酸、リンゴ酸、およびマロン酸のうち、少なくとも１種であることが好ましい。この中で、有機酸は、クエン酸であることが好ましい。微粒子は、銀を除く金属微粒子であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、微粒子のｐＨ等の表面性質をコントロールすることができる。
また、本発明によれば、ｐＨ等の表面性質がコントロールされた微粒子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る微粒子の製造方法に用いられる微粒子製造装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る微粒子の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の製造方法で得られた金属微粒子と、従来の製造方法で得られた金属微粒子とのＸ線回折法による結晶構造の解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の微粒子の製造方法および微粒子を詳細に説明する。
以下、本発明の微粒子の製造方法について、微粒子として、金属微粒子を例にして説明する。
図１は本発明の実施形態に係る微粒子の製造方法に用いられる微粒子製造装置の一例を示す模式図である。
図１に示す微粒子製造装置１０（以下、単に製造装置１０という）は、微粒子の製造、例えば、金属微粒子の製造に用いられるものである。製造装置１０によれば、金属微粒子を製造することができ、かつ金属微粒子のｐＨを変えることもでき、ｐＨをコントロールすることができる。
なお、製造装置１０は、微粒子であれば、その種類は特に限定されるものではなく、原料の組成を変えることにより、金属微粒子以外にも微粒子として、酸化物微粒子、窒化物微粒子、炭化物微粒子、酸窒化物微粒子、樹脂微粒子等の微粒子を製造することができる。
【００１２】
製造装置１０は、熱プラズマを発生させるプラズマトーチ１２と、微粒子の原料の粉末をプラズマトーチ１２内へ供給する材料供給装置１４と、原料に応じた材料の１次微粒子１５を生成させるための冷却槽としての機能を有するチャンバ１６と、酸供給部１７と、原料に応じた材料の１次微粒子１５から任意に規定された粒子径以上の粒子径を有する粗大粒子を除去するサイクロン１９と、サイクロン１９により分級された所望の粒子径を有する、原料に応じた材料の２次微粒子１８を回収する回収部２０とを有する。有機酸が供給される前の、原料に応じた材料の１次微粒子１５は、本発明の微粒子の製造途中のものであり、原料に応じた材料の２次微粒子１８が本発明の微粒子に相当する。
材料供給装置１４、チャンバ１６、サイクロン１９、回収部２０については、例えば、特開２００７−１３８２８７号公報の各種装置を用いることができる。なお、原料に応じた材料の１次微粒子１５のことを単に１次微粒子１５ともいい、原料に応じた材料の２次微粒子１８のことを単に２次微粒子ともいう。
【００１３】
本実施形態において、金属微粒子の製造には、金属の粉末が原料の粉末として用いられる。金属の粉末は、熱プラズマ炎中で容易に蒸発するように、その平均粒子径が適宜設定されるが、平均粒子径は、例えば、１００μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下である。
金属の粉末は、単一組成の金属の粉末、および複数の組成を含む合金の粉末も含む。金属微粒子には、単一組成の金属微粒子、および複数の組成を含む合金の合金微粒子が含まれる。金属の粉末としては、銀を除いた、例えば、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｓｎ等の粉末を用いることが好ましい。これらの金属の粉末により、例えば、銀微粒子を除いた上述の金属の金属微粒子が得られる。
上述のように、金属微粒子以外の微粒子として、酸化物微粒子、窒化物微粒子、炭化物微粒子、酸窒化物微粒子、樹脂微粒子等の微粒子を製造する場合には、原料の粉末として、酸化物の粉末、窒化物の粉末、炭化物の粉末、酸窒化物の粉末、樹脂の粉末等が用いられる。
【００１４】
プラズマトーチ１２は、石英管１２ａと、その外側を取り巻く高周波発振用コイル１２ｂとで構成されている。プラズマトーチ１２の上部には、原料の粉末、例えば、金属微粒子の金属の粉末をプラズマトーチ１２内に供給するための後述する供給管１４ａがその中央部に設けられている。プラズマガス供給口１２ｃが、供給管１４ａの周辺部（同一円周上）に形成されており、プラズマガス供給口１２ｃはリング状である。
【００１５】
プラズマガス供給源２２は、プラズマガスをプラズマトーチ１２内に供給するものであり、例えば、第１の気体供給部２２ａと第２の気体供給部２２ｂとを有する。第１の気体供給部２２ａと第２の気体供給部２２ｂは配管２２ｃを介してプラズマガス供給口１２ｃに接続されている。第１の気体供給部２２ａと第２の気体供給部２２ｂには、それぞれ図示はしないが供給量を調整するためのバルブ等の供給量調整部が設けられている。プラズマガスは、プラズマガス供給源２２からリング状のプラズマガス供給口１２ｃを経て、矢印Ｐで示す方向と矢印Ｓで示す方向からプラズマトーチ１２内に供給される。
【００１６】
プラズマガスには、例えば、水素ガスとアルゴンガスの混合ガスが用いられる。この場合、第１の気体供給部２２ａに水素ガスが貯蔵され、第２の気体供給部２２ｂにアルゴンガスが貯蔵される。プラズマガス供給源２２の第１の気体供給部２２ａから水素ガスが、第２の気体供給部２２ｂからアルゴンガスが配管２２ｃを介してプラズマガス供給口１２ｃを経て、矢印Ｐで示す方向と矢印Ｓで示す方向からプラズマトーチ１２内に供給される。なお、矢印Ｐで示す方向にはアルゴンガスだけを供給してもよい。
高周波発振用コイル１２ｂに高周波電圧が印加されると、プラズマトーチ１２内で熱プラズマ炎２４が発生する。
【００１７】
熱プラズマ炎２４の温度は、金属の粉末（原料の粉末）の沸点よりも高い必要がある。一方、熱プラズマ炎２４の温度が高いほど、容易に金属の粉末（原料の粉末）が気相状態となるので好ましいが、特に温度は限定されるものではない。例えば、熱プラズマ炎２４の温度を６０００℃とすることもできるし、理論上は１００００℃程度に達するものと考えられる。
また、プラズマトーチ１２内における圧力雰囲気は、大気圧以下であることが好ましい。ここで、大気圧以下の雰囲気については、特に限定されないが、例えば、０．５〜１００ｋＰａである。
【００１８】
なお、石英管１２ａの外側は、同心円状に形成された管（図示されていない）で囲まれており、この管と石英管１２ａとの間に冷却水を循環させて石英管１２ａを水冷し、プラズマトーチ１２内で発生した熱プラズマ炎２４により石英管１２ａが高温になりすぎるのを防止している。
【００１９】
材料供給装置１４は、供給管１４ａを介してプラズマトーチ１２の上部に接続されている。材料供給装置１４は、例えば、粉末の形態で金属の粉末（原料の粉末）をプラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎２４中に供給するものである。
金属の粉末（原料の粉末）を粉末の形態で供給する材料供給装置１４としては、上述のように、例えば、特開２００７−１３８２８７号公報に開示されているものを用いることができる。この場合、材料供給装置１４は、例えば、金属の粉末（原料の粉末）を貯蔵する貯蔵槽（図示せず）と、金属の粉末（原料の粉末）を定量搬送するスクリューフィーダ（図示せず）と、スクリューフィーダで搬送された金属の粉末（原料の粉末）が最終的に散布される前に、これを一次粒子の状態に分散させる分散部（図示せず）と、キャリアガス供給源（図示せず）とを有する。
【００２０】
キャリアガス供給源から押出し圧力がかけられたキャリアガスとともに金属の粉末（原料の粉末）は供給管１４ａを介してプラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎２４中へ供給される。
材料供給装置１４は、金属の粉末（原料の粉末）の凝集を防止し、分散状態を維持したまま、金属の粉末（原料の粉末）をプラズマトーチ１２内に散布することができるものであれば、その構成は特に限定されるものではない。キャリアガスには、例えば、アルゴンガス等の不活性ガスが用いられる。キャリアガス流量は、例えば、フロート式流量計等の流量計を用いて制御することができる。また、キャリアガスの流量値とは、流量計の目盛り値のことである。
【００２１】
チャンバ１６は、プラズマトーチ１２の下方に隣接して設けられており、気体供給装置２８が接続されている。チャンバ１６内で、原料に応じた材料（金属）の１次微粒子１５が生成される。また、チャンバ１６は冷却槽として機能するものである。
【００２２】
気体供給装置２８は、チャンバ１６内に冷却ガスを供給するものである。気体供給装置２８は、第１の気体供給源２８ａおよび第２の気体供給源２８ｂと配管２８ｃとを有し、さらに、チャンバ１６内に供給する冷却ガスに押出し圧力をかけるコンプレッサ、ブロア等の圧力付与手段（図示せず）を有する。また、第１の気体供給源２８ａからのガス供給量を制御する圧力制御弁２８ｄが設けられ、第２の気体供給源２８ｂからのガス供給量を制御する圧力制御弁２８ｅが設けられている。例えば、第１の気体供給源２８ａにアルゴンガスが貯蔵されており、第２の気体供給源２８ｂにメタンガス（ＣＨ４ガス）が貯蔵されている。この場合、冷却ガスはアルゴンガスとメタンガスの混合ガスである。
【００２３】
気体供給装置２８は、熱プラズマ炎２４の尾部、すなわち、プラズマガス供給口１２ｃと反対側の熱プラズマ炎２４の端、すなわち、熱プラズマ炎２４の終端部に向かって、例えば、４５°の角度で、矢印Ｑの方向に、冷却ガスとしてアルゴンガスとメタンガスの混合ガスを供給し、かつチャンバ１６の内側壁１６ａに沿って上方から下方に向かって、すなわち、図１に示す矢印Ｒの方向に上述の冷却ガスを供給する。
【００２４】
気体供給装置２８からチャンバ１６内に供給される冷却ガスにより、熱プラズマ炎２４で気相状態にされた原料の粉末（金属の粉末）が急冷されて、原料に応じた材料（金属）の１次微粒子１５が得られる。これ以外にも上述の冷却ガスはサイクロン１９における１次微粒子１５の分級に寄与する等の付加的作用を有する。冷却ガスは、例えば、アルゴンガスとメタンガスの混合ガスである。
原料に応じた材料（金属）の１次微粒子１５の生成直後の微粒子同士が衝突し、凝集体を形成することで粒子径の不均一が生じると、品質低下の要因となる。しかしながら、熱プラズマ炎の尾部（終端部）に向かって矢印Ｑの方向に冷却ガスとして供給される混合ガスが１次微粒子１５を希釈することで、微粒子同士が衝突して凝集することが防止される。
また、矢印Ｒ方向に冷却ガスとして供給される混合ガスにより、１次微粒子１５の回収の過程において、１次微粒子１５のチャンバ１６の内側壁１６ａへの付着が防止され、生成した１次微粒子１５の収率が向上する。
【００２５】
なお、冷却ガスとして用いた、アルゴンガスとメタンガスの混合ガスに、さらに水素ガスを加えてもよい。この場合、さらに、第３の気体供給源（図示せず）とガス供給量を制御する圧力制御弁（図示せず）を設けて、第３の気体供給源には水素ガスを貯蔵しておく。例えば、水素ガスは、矢印Ｑおよび矢印Ｒのうち、少なくとも一方から予め定めた量を供給すればよい。なお、冷却ガスは、上述のアルゴンガス、メタンガス、および水素ガスに限定されるものではない。
【００２６】
酸供給部１７は、冷却ガスにより急冷されて得られた、原料に応じた材料（金属）の１次微粒子１５（原料微粒子）に有機酸を供給するものである。温度１００００℃程度を有する熱プラズマを急冷して生成させた、有機酸の分解温度よりも高い温度域に供給された有機酸は熱分解し、１次微粒子１５の上に炭化水素（ＣｎＨｍ）と親水性および酸性をもたらすカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、またはヒドロキシル基（−ＯＨ）を含む有機物となって析出する。その結果、例えば、酸性の性質を有する金属微粒子が得られる。
例えば、原料に応じた材料（金属）の１次微粒子１５への有機酸の供給量を変えることにより、金属微粒子のｐＨを変えることができ、例えば、酸性であっても、その程度、すなわち、表面性質の１つである酸性度を変えることができる。有機酸の供給量は、例えば、有機酸を含む水溶液の供給量および有機酸の濃度によって変えることができる。
【００２７】
酸供給部１７は、原料に応じた材料の１次微粒子１５、例えば、金属の１次微粒子１５に有機酸を付与することができれば、その構成は特に限定されるものではない。例えば、有機酸の水溶液が用いられ、酸供給部１７は、チャンバ１６内に有機酸の水溶液を噴霧するものである。
酸供給部１７は、有機酸の水溶液（図示せず）を貯蔵する容器（図示せず）と、容器内の有機酸の水溶液を液滴化するための噴霧ガス供給部（図示せず）とを有する。噴霧ガス供給部では、噴霧ガスを用いて水溶液を液滴化し、液滴化された有機酸の水溶液ＡＱが、予め定められた量、チャンバ１６内の、原料に応じた材料（金属）の１次微粒子１５に供給される。この有機酸の水溶液ＡＱを供給する際（有機酸を供給する工程）、チャンバ１６内の雰囲気は有機酸が熱分解する雰囲気である。
【００２８】
有機酸の水溶液では、例えば、溶媒に純水が用いられる。有機酸は、水溶性であり、かつ低沸点であることが好ましく、Ｃ、ＯおよびＨだけで構成されていることが特に好ましい。有機酸としては、例えば、Ｌ−アスコルビン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ６）、ギ酸（ＣＨ２Ｏ２）、グルタル酸（Ｃ５Ｈ８Ｏ４）、コハク酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ４）、シュウ酸（Ｃ２Ｈ２Ｏ４）、ＤＬ−酒石酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ６）、ラクトース一水和物、マルトース一水和物、マレイン酸（Ｃ４Ｈ４Ｏ４）、Ｄ−マンニット（Ｃ６Ｈ１４Ｏ６）、クエン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ７）、リンゴ酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ５）、およびマロン酸（Ｃ３Ｈ４Ｏ４）等を用いることができる。上述の有機酸のうち、少なくとも１種を用いることが好ましい。
有機酸の水溶液を液滴化する噴霧ガスは、例えば、アルゴンガスが用いられるが、アルゴンガスに限定されるものではなく、窒素ガス等の不活性ガスを用いることができる。
【００２９】
図１に示すように、チャンバ１６には、有機酸が供給された、原料に応じた材料（金属）の１次微粒子１５を所望の粒子径で分級するためのサイクロン１９が設けられている。このサイクロン１９は、チャンバ１６から１次微粒子１５を供給する入口管１９ａと、この入口管１９ａと接続され、サイクロン１９の上部に位置する円筒形状の外筒１９ｂと、この外筒１９ｂ下部から下側に向かって連続し、かつ、径が漸減する円錐台部１９ｃと、この円錐台部１９ｃ下側に接続され、上述の所望の粒子径以上の粒子径を有する粗大粒子を回収する粗大粒子回収チャンバ１９ｄと、後に詳述する回収部２０に接続され、外筒１９ｂに突設される内管１９ｅとを備えている。
【００３０】
サイクロン１９の入口管１９ａから、１次微粒子１５を含んだ気流が、外筒１９ｂ内周壁に沿って吹き込まれ、これにより、この気流が図１中に矢印Ｔで示すように外筒１９ｂの内周壁から円錐台部１９ｃ方向に向かって流れることで下降する旋回流が形成される。
そして、上述の下降する旋回流が反転し、上昇流になったとき、遠心力と抗力のバランスにより、粗大粒子は、上昇流にのることができず、円錐台部１９ｃ側面に沿って下降し、粗大粒子回収チャンバ１９ｄで回収される。また、遠心力よりも抗力の影響をより受けた微粒子は、円錐台部１９ｃ内壁での上昇流とともに内管１９ｅから系外に排出される。
【００３１】
また、内管１９ｅを通して、後に詳述する回収部２０から負圧（吸引力）が生じるようになっている。そして、この負圧（吸引力）によって、上述の旋回する気流から分離した金属微粒子が、符号Ｕで示すように吸引され、内管１９ｅを通して回収部２０に送られるようになっている。
【００３２】
サイクロン１９内の気流の出口である内管１９ｅの延長上には、所望のナノメートルオーダの粒子径を有する２次微粒子（例えば、金属微粒子）１８を回収する回収部２０が設けられている。回収部２０は、回収室２０ａと、回収室２０ａ内に設けられたフィルター２０ｂと、回収室２０ａ内下方に設けられた管を介して接続された真空ポンプ３０とを備える。サイクロン１９から送られた微粒子は、真空ポンプ３０で吸引されることにより、回収室２０ａ内に引き込まれ、フィルター２０ｂの表面で留まった状態にされて回収される。
なお、上述の製造装置１０において、使用するサイクロンの個数は、１つに限定されず、２つ以上でもよい。
【００３３】
次に、上述の製造装置１０を用いた微粒子の製造方法について、金属微粒子を例にして説明する。
まず、金属微粒子の原料の粉末として、例えば、平均粒子径が５μｍ以下の金属の粉末を材料供給装置１４に投入する。
プラズマガスに、例えば、アルゴンガスおよび水素ガスを用いて、高周波発振用コイル１２ｂに高周波電圧を印加し、プラズマトーチ１２内に熱プラズマ炎２４を発生させる。
また、気体供給装置２８から熱プラズマ炎２４の尾部、すなわち、熱プラズマ炎２４の終端部に、矢印Ｑの方向に、冷却ガスとして、例えば、アルゴンガスとメタンガスの混合ガスを供給する。このとき、矢印Ｒの方向にも、冷却ガスとして、アルゴンガスとメタンガスの混合ガスを供給する。
次に、キャリアガスとして、例えば、アルゴンガスを用いて金属の粉末を気体搬送し、供給管１４ａを介してプラズマトーチ１２内の熱プラズマ炎２４中に供給する。供給された金属の粉末は、熱プラズマ炎２４中で蒸発して気相状態となり、冷却ガスにより急冷されて金属の１次微粒子１５（金属微粒子）が生成される。さらに、酸供給部１７により、液滴化された有機酸の水溶液が予め定められた量、金属の１次微粒子１５に噴霧される。
【００３４】
そして、チャンバ１６内で得られた金属の１次微粒子１５は、サイクロン１９の入口管１９ａから、気流とともに外筒１９ｂの内周壁に沿って吹き込まれ、これにより、この気流が図１の矢印Ｔに示すように外筒１９ｂの内周壁に沿って流れることにより、旋回流を形成して下降する。そして、上述の下降する旋回流が反転し、上昇流になったとき、遠心力と抗力のバランスにより、粗大粒子は、上昇流にのることができず、円錐台部１９ｃ側面に沿って下降し、粗大粒子回収チャンバ１９ｄで回収される。また、遠心力よりも抗力の影響をより受けた微粒子は、円錐台部１９ｃ内壁での上昇流とともに内壁から系外に排出される。
【００３５】
排出された２次微粒子（金属微粒子）１８は、真空ポンプ３０による回収部２０からの負圧（吸引力）によって、図１中、符号Ｕに示す方向に吸引され、内管１９ｅを通して回収部２０に送られ、回収部２０のフィルター２０ｂで回収される。このときのサイクロン１９内の内圧は、大気圧以下であることが好ましい。また、２次微粒子（金属微粒子）１８の粒子径は、目的に応じて、ナノメートルオーダの任意の粒子径が規定される。
上述のように、例えば、酸性の性質を有する金属微粒子を、金属の粉末をプラズマ処理し、例えば、有機酸の水溶液を噴霧するだけで容易かつ確実に得ることができる。
なお、熱プラズマ炎を用いて金属の１次微粒子を形成しているが、気相法を用いて金属の１次微粒子を形成することができる。このため、気相法であれば、熱プラズマ炎を用いた熱プラズマ法に限定されるものではなく、火炎法により、金属の１次微粒子を形成する製造方法でもよい。
しかも、本実施形態の金属微粒子の製造方法により製造される金属微粒子は、その粒度分布幅が狭い、すなわち、均一な粒子径を有し、１μｍ以上の粗大粒子の混入が殆どない。
【００３６】
ここで、火炎法とは、火炎を熱源として用い，金属の原料の粉末を火炎に通すことにより微粒子を合成する方法である。火炎法では、金属の粉末（原料の粉末）を、火炎に供給し、そして、冷却ガスを火炎に供給し、火炎の温度を低下させて金属粒子の成長を抑制して金属の１次微粒子１５を得る。さらに、有機酸を予め定められた量、１次微粒子１５に供給して、金属微粒子を製造する。
なお、冷却ガスおよび有機酸は、上述の熱プラズマ炎と同じものを用いることができる。
【００３７】
上述の金属微粒子以外にも、上述の酸化物微粒子、窒化物微粒子、炭化物微粒子、酸窒化物微粒子、樹脂微粒子等の微粒子を製造する場合には、原料の粉末として、酸化物の粉末、窒化物の粉末、炭化物の粉末、酸窒化物の粉末、樹脂の粉末を用いることにより、金属微粒子と同様にして、上述の酸化物微粒子、窒化物微粒子、炭化物微粒子、酸窒化物微粒子、樹脂微粒子等の微粒子を製造することができる。
金属微粒子以外の微粒子を製造する際、プラズマガス、冷却ガスおよび有機酸は、各組成に応じたものが適宜利用される。
【００３８】
次に、微粒子について説明する。
本発明の微粒子は、ナノ粒子と呼ばれるものであり、例えば、粒子径が１〜１００ｎｍである。粒子径はＢＥＴ法を用いて測定された平均粒子径である。本発明の微粒子は、例えば、上述の製造方法で製造され、粒子状態で得られる。このように本発明の微粒子は、溶媒内等に分散されている状態ではなく、微粒子単独で存在する。このため、溶媒との組合せ等も特に限定されるものではなく、溶媒の選択の自由度は高い。
【００３９】
図２に示すように微粒子５０は、その表面５０ａに表面被覆物５１がある。微粒子５０として、例えば、金属微粒子について表面の表面被覆物を含め、その表面状態を調べたところ、炭化水素（ＣｎＨｍ）が表面に存在し、この炭化水素（ＣｎＨｍ）以外に、親水性および酸性をもたらすヒドロキシル基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）が明らかに存在していることを示唆する結果が得られている。
表面被覆物５１は、有機酸の熱分解によって生じた、炭化水素（ＣｎＨｍ）と親水性および酸性をもたらすカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、またはヒドロキシル基（−ＯＨ）を含む有機物で構成されている。例えば、表面被覆物は、クエン酸の熱分解で生じた有機物で構成される。
このように表面被覆物５１はヒドロキシル基およびカルボキシル基を含むものであるが、ヒドロキシル基およびカルボキシル基のうち、少なくともカルボキシル基を含む構成であればよい。
なお、従来の金属微粒子について表面状態を調べたところ、炭化水素（ＣｎＨｍ）が存在していることを確認しているが、明らかにヒドロキシル基およびカルボキシル基の存在を示唆する結果が得られていなかった。
なお、微粒子５０の表面状態は、例えば、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いて調べることができる。
【００４０】
本発明の微粒子の一例である金属微粒子のｐＨと、従来の金属微粒子のｐＨとを求めたところ、後に示すように金属微粒子のｐＨは３．０〜４．０であり、従来の金属微粒子のｐＨは５〜７程度である。このように、微粒子のｐＨを酸性側にコントロールすることができ、微粒子の表面性質の１つである酸性度をコントロールすることができる。これにより、ｐＨ等の表面性質がコントロールされた微粒子を提供することができる。
【００４１】
＜金属微粒子のｐＨ＞
金属微粒子のｐＨは、以下のようにして測定することができる。
まず、所定の量の各金属微粒子を容器に収納し、金属微粒子に純水（２０ミリリットル）を滴下し、１２０分放置した後、純水部分のｐＨを測定する。ｐＨの測定にはガラス電極法を用いる。
なお、金属微粒子以外の微粒子も、上述の方法でｐＨを測定できる。
【００４２】
上述のように従来の金属微粒子よりも本発明の金属微粒子は、より酸性の性質を有している。このため、金属微粒子を、図２に示す微粒子５０のように溶液５２中に分散させる場合、少量の塩基性分散剤（図示せず）で必要な分散状態を得ることができる。
また、少量の塩基性分散剤で必要な分散状態を得ることができることから、塗膜をより少ない量の分散剤で作製することができる。
なお、分散剤には、例えば、ＢＹＫ−１１２（ビックケミー・ジャパン株式会社製）等を用いることができる。
【００４３】
次に、微粒子の具体例について、金属微粒子を例にして説明する。
原料にＳｎ（スズ）の粉末を用いてＳｎ微粒子（サンプル１）を製造した。Ｓｎ微粒子（サンプル１）では、クエン酸を含む水溶液（クエン酸の濃度３０Ｗ／Ｗ％）を、噴霧ガスを用いてＳｎの１次微粒子に噴霧した。噴霧ガスにはアルゴンガスを用いた。
原料にＮｉ（ニッケル）の粉末を用いてＮｉ微粒子（サンプル３）を製造した。Ｎｉ微粒子（サンプル３）では、クエン酸を含む水溶液（クエン酸の濃度３０Ｗ／Ｗ％）を、噴霧ガスを用いてＮｉの１次微粒子に噴霧した。噴霧ガスにはアルゴンガスを用いた。
また、比較のために有機酸を供給しない従来の製造方法で、原料にＳｎ（スズ）の粉末を用いてＳｎ微粒子（サンプル２）と、Ｎｉ（ニッケル）の粉末を用いてＮｉ微粒子（サンプル４）を製造した。
なお、金属微粒子の製造条件は、プラズマガス：アルゴンガス２００リットル／分、水素ガス５リットル／分、キャリアガス：アルゴンガス５リットル／分、急冷ガス：アルゴンガス９００リットル／分、メタンガス１０リットル／分、内圧：４０ｋＰａとした。
得られた微粒子の粒子径を、ＢＥＴ法を用いて測定した。下記表１に示すように、本発明の金属微粒子の製造方法では、ｐＨを酸性側にコントロールすることができる。
【００４４】
【表１】
2019146411.tif 000003
【００４５】
サンプル３およびサンプル４のＮｉ微粒子については、Ｘ線回折法による結晶構造の解析を行った。その結果を図３に示す。図３は本発明の製造方法で得られた金属微粒子と、従来の製造方法で得られた金属微粒子とのＸ線回折法による結晶構造の解析結果を示すグラフであり、縦軸の強度の単位は無次元である。
図３の符号６０は本発明の微粒子の製造方法で得られたＮｉ微粒子（サンプル３）のスペクトルを示し、符号６１は従来の微粒子の製造方法、すなわち、有機酸を供給せずに製造して得られたＮｉ微粒子（サンプル４）のスペクトルを示す。
図３に示すように、サンプル３のスペクトル６０と、サンプル４のスペクトル６１は同じであり、サンプル３とサンプル４はｐＨだけが異なる。このようなことからも、本発明の微粒子の製造方法では、金属微粒子のｐＨをコントロールすることができることは明らかである。
【００４６】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の微粒子の製造方法および微粒子について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４７】
１０  微粒子製造装置
１２  プラズマトーチ
１４  材料供給装置
１５  １次微粒子
１６  チャンバ
１７  酸供給部
１８  微粒子（２次微粒子）
１９  サイクロン
２０  回収部
２２  プラズマガス供給源
２４  熱プラズマ炎
２８  気体供給装置
３０  真空ポンプ
５０  微粒子
５１  表面被覆物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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