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金属オキシナイトライド酸素還元電極触媒及びその製造方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P06P003741
整理番号 A151P69
掲載日 2007年1月9日
出願番号 特願2005-164885
公開番号 特開2006-334542
登録番号 特許第4448792号
出願日 平成17年6月3日(2005.6.3)
公開日 平成18年12月14日(2006.12.14)
登録日 平成22年1月29日(2010.1.29)
発明者
  • 太田 健一郎
  • 神谷 信行
  • 光島 重徳
  • 石原 顕光
  • 土井 将太郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 金属オキシナイトライド酸素還元電極触媒及びその製造方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要
【課題】酸化物中の酸素の一部を窒素で置換した遷移金属のオキシナイトライドは、光触媒機能を有するものがあることが知られており、酸性電解質中で安定に存在することができる。しかしながら、これらの遷移金属のオキシナイトライドは還元電流が小さく、触媒活性が低く、これまで、酸性電解質中において可逆水素電極電位に対して0.4V以上の電位で使用されるような遷移金属オキシナイトライドは見出されていなかった。
【解決手段】電極触媒担体材料を200℃以上に加熱した状態でTa,Nb,Ti,Zrからなる弁金属の群から選択される少なくとも一つの遷移金属元素のオキシナイトライド薄膜をスパッタリング法により該担体材料表面に付着させることによって、酸性電解質中において可逆水素電極電位に対して0.4V以上の電位で使用される金属オキシナイトライド電極触媒を得ることを特徴とする電極触媒の製造方法。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


貴金属、特に、白金は高い電位で安定であり、各種の反応に対して触媒能が高いため、各
種電気化学システムの電極触媒として用いられている。しかしながら、白金の価格が高い
ことや資源量が限られていること、燃料電池用の電極触媒としては更に高活性の電極触媒
が要求されることから、白金触媒の代替材料が望まれている。
例えば、WO3、TiO2、ZrO2、PtO、Sb2O4、Sb2O3などの金属酸化物(特許文献1)、酸化ル
テニウムなどの酸化物や窒化モリブデンなどの窒化物(特許文献2)を用いた電極触媒に
係わる発明の出願がなされている。



金属オキシナイトライドは水を可視光で分解する光触媒として開発されてきた(例えば、
非特許文献1、特許文献3~5)が、これまで電極触媒としての利用は試みられてこなか
った。



【非特許文献1】
M. Hara et al., Catal. Today., 78, 555 (2003)
【特許文献1】
特開2004-95263号公報
【特許文献2】
特開2005-63677号公報
【特許文献3】
特開2002-66333号公報
【特許文献4】
特開2002-154823号公報
【特許文献5】
特開2003-321782号公報

産業上の利用分野


本発明は、水電解、有機電解、燃料電池などの分野において酸性電解質中で用いられる電
気化学システム用の酸素還元電極触媒及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
酸性電解質中において可逆水素電極電位に対して0.4V以上の電位で使用される酸素還
元電極触媒であって、該電極触媒は、担体材料表面にスパッタリング法により担体材料を
200℃~600℃に加熱した状態で付着させた厚み20nm~50nmのTa,Nb,
Ti,Zrからなる弁金属の群から選択される少なくとも一つの遷移金属元素のオキシナ
イトライド薄膜を有することを特徴とする酸素還元電極触媒。

【請求項2】
原子数比で遷移金属元素と酸素と窒素の比が、1±0.1:1±0.1:1±0.1であ
ることを特徴とする請求項1記載の酸素還元電極触媒。

【請求項3】
電極触媒担体が電子伝導性微粒子であることを特徴とする請求項1記載の酸素還元電極触
媒。

【請求項4】
酸性電解質を用いる燃料電池用電極触媒として用いられることを特徴とする請求項1記載
の酸素還元電極触媒。

【請求項5】
電極触媒担体材料を200℃~600℃に加熱した状態でTa,Nb,Ti,Zrからな
る弁金属の群から選択される少なくとも一つの遷移金属元素のオキシナイトライドの厚み
20nm~50nmの薄膜をスパッタリング法により該担体材料表面に付着させることを
特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の酸素還元電極触媒の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005164885thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 資源循環・エネルギーミニマム型システム技術 領域
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