環境管理技術研究部門 Research Institute for Environmental Management Technology エレクトロスプレーマイクロリアクターエレクトロスプレマイクロリアクタを用いた金属ナノ粒子の合成脇坂昭弘1、兵藤豊1、小原ひとみ1、内田邦夫1、遠藤茂寿1、大古善久1、小野泰蔵2、早川由夫2、松浦一雄3 1環境管理技術研究部門、環境管理技術研究部門 2計測フロンティア研究部門、計測フロンティア研究部門 3ナノミストテクノロジーズ株式会社ナノミストテクノロジズ株式会社エレクトロスプレーとは、サンプル溶液を電場サンプル溶液高電圧対向電極 + + + + + 荷電液滴ナノ～ 10 μm 図１エレクトロスプレエレクトロスプレー概念図概念図の中に導入し、電荷を有する微小な液滴に断片化して噴霧する現象のことで、静電塗装やコーティング、繊維状物質を生成するエレクトロスピニング、脱臭・除菌に効果を示す荷電液滴生成法等に広く利用されている電液滴生成法等に広く利用されている。図１のように、注射針と対向電極の間に電場を形成すると、サンプル溶液が正電荷を有するナノサイズ～10 μmの液滴に断片化されて、負極の対向電極に向かって飛行する。この特徴を利用して、正及び負に帯電した液滴間の静電的相互作用によって化学反応を起こさせるエレクトロスプレーマイクロリアクターを開発し、金ナノ粒子の合成反応に適用したた。エレクトスプレーマイクロリアクターの写真及び概念図を図２に示す。左右のシリンジからエタノールを0.02 mL/min.で流し注射針に+3 kV（左）及び流し、注射針に+3 kV（左）及び-33 kV（右）を印加することにより、正及び負に帯電した液滴が噴霧され、2本の注射針間の電気力線に沿って荷電液滴が飛行し、電場の中央で衝突・融合が起こる。これにより、液体の混合体積を極限まで小さくして、混合効率を最大化し、化学反応を制御することが可能になった。 + ＋金ナノ粒子を下記の二液混合によって合成する反応に対して、エレクトロスプレーマイクロリアクターを適用した。第一溶液（正電位印加）：第溶液（正電位印加）：［HAuCl4］ = 0 0.1 1 mol/L mol/L, エタノール溶媒．第二溶液（負電位印加）：［アスコルビン酸］ = 0.1 mol/L, エタノール90／水10vol%混合溶媒．衝突・融合した液滴内の酸化還元反応により、平均粒径4 nmの金ナノ粒子が生成した（図３）。一方、二液を単純混合すると平均粒径は300 nmとなった。エレクトロスプレーマイクロリアクとなった。レクトスプレイクリアクターにより反応体積を極微小に制限したことが金ナノ粒子の粒径制御に寄与した。他の金属ナノ粒子の合成や溶液中の様々な連鎖的・連続的反応の制御に適用できる。 -- 図２エレクトスプレーマイクロリアクター：写真（上）及び概念図（下）．図３エレクトロスプレエレクトロスプレーマイクロリアクターにマイクロリアクタによって合成した金ナノ粒子の動的光散乱スペクトルとTEM像（挿入）．