Production of nano-sized platinum-particle films using low energy electron beams

低エネルギー電子線を用いたナノ白金粒子膜の生成

箱田 照幸; 山本 春也; 有谷 博文*; 吉川 正人

Hakoda, Teruyuki; Yamamoto, Shunya; Aritani, Hirofumi*; Yoshikawa, Masahito

放射線還元法は水中の貴金属イオンを還元析出させて微粒子を作製できる方法である。われわれは、これまでに試みられたことのなかった低エネルギー電子線を用いて、エタノールを含む水中の貴金属イオンの放射線還元を試行したところ、その水溶液表面に貴金属微粒子からなる薄膜が形成されることを初めて見いだした。本研究では、この薄膜の原子組成,生成量,化学組成をラザフォード後方散乱法で、その構造を電子顕微鏡により調べ、薄膜の形成条件、原子組成や構造の解明を目指した。1mmol/Lの塩化白金酸イオンとOHラジカル捕捉剤である0.5-20v%のエタノールを含む水溶液に、電子の水中飛程が20mの低エネルギー電子線を2kGy照射して得た薄膜を調べた結果、薄膜形成には低濃度エタノールが不可欠であった。また、得られた薄膜が2-5nmの金属Pt粒子が互いに接合して連なった網目状構造物であることが初めてわかった。このことから、低エネルギー電子線による放射線還元法が、蒸着法でしか形成できなかった薄膜状貴金属の新規作製法となる可能性があることがわかった。

Reduction of noble metal ions and subsequent production of noble metal particles in a solution has been performed as a radiation-induced precipitation (RIP) method using high energy ionizing radiation. Electron beams with energies below 300 keV have shorter penetration range and can irradiate at higher dose rates. Application of such low energy EBs to the RIP method has a possibility of producing film matters consisting of noble metal particles on the surface of the solution. In the present study, this possibility was examined using a few ten keV EBs for PtCl ion solutions. Black-colored film matters were produced on the surface of the sample solution after EB irradiation. Lower concentrations of ethanol such as 0.5v% accelerated the formation of Pt films on the sample solution. The films had network structure consisting of connected Pt particles with sizes of 2-5 nm.