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活性金属高分散電極触媒の製造方法

国内特許コード P110002255
整理番号 S2009-1016-N0
掲載日 2011年4月8日
出願番号 特願2009-184722
公開番号 特開2011-040207
登録番号 特許第5581544号
出願日 平成21年8月7日(2009.8.7)
公開日 平成23年2月24日(2011.2.24)
登録日 平成26年7月25日(2014.7.25)
発明者
  • 渡辺 政廣
  • 内田 裕之
  • 山下 壽生
  • 矢野 啓
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 活性金属高分散電極触媒の製造方法
発明の概要 【課題】本発明では担持量が異なっても常に一定の粒径で且つ担体上に高分散されている電極触媒を提供することにある。
【解決手段】本発明は、1種類のみの活性金属の前駆体を安定なナノサイズのカプセルの内部に閉じ込めた状態で還元反応させることによって活性金属粒子を形成させ、その後担体と混合して担持させることで上記課題が達成されることを見出した。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



担持金属触媒は、石油化学、石油精製、環境関連製品あるいは燃料電池などの種々の分野で適用されている。中でも固体高分子形燃料電池は、例えば自動車、定置コジェネレーション、携帯機器用などの電源として研究開発が進められている。





電極触媒としては、カーボン、酸化スズ等の導電体からなる担体に白金を主体とする活性金属を担持させたものが用いられている。この電極触媒の性能は、活性金属の粒径、その粒径の分布状態(粒径が揃っているか)、担体上での分散度(担体上に均一に活性金属が分散されているか)に依存し、活性金属の担持量が同一であれば、活性金属の表面積が多いほど即ちその粒径が小さく担体上に高分散されているほど触媒性能が高くなる。また、白金は高価であるため、その使用量を低減するためにも活性金属の微粒子化および担体上に均一に分散されて担持されている(高分散担持)ことが求められている。





このような電極触媒の製造方法としては、例えば下記特許文献1に示されるように、塩化白金酸溶液を還元して金属コロイド溶液を調製し、担体に担持させる方法が提案されており、また、下記特許文献2に示されるように、有機保護剤の存在下アルコールで還元することにより微粒子を得る方法が提案されている。下記特許文献3には2種類以上の金属塩または金属錯体を出発物質として、逆ミセル溶液を調整し、微粒子を得る方法が開示されているが、2種類以上の出発物質を用いた場合、粒径の分布状態に問題がある。

産業上の利用分野



本発明は、高分子型燃料電池などに用いられる電極触媒の製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属塩及び/又は金属錯体のうち、いずれか1種類からなる触媒前駆体と親水基を有する溶媒および非水溶性溶媒を混合して前記触媒前駆体をナノカプセル内に封じ込める工程と高級脂肪族カルボン酸と高級脂肪族アミンの合計モル量に対し、前記ナノカプセルに含まれる金属塩及び/又は金属錯体からなる触媒前駆体のモル量が0.05~0.9となる割合で混合し、所望の粒径の金属粒子を得るためのナノカプセルの安定化工程と
前記ナノカプセルの溶液を還元して金属粒子を形成する工程と
前記金属粒子を担体と混合した後、担体に担持させる工程と
金属粒子担持担体を500℃以下で加熱して溶媒を除去する工程と
を含む電極触媒の製造方法において
前記金属錯体は白金アセチルアセトナート錯体であり、
前記高級脂肪族カルボン酸と高級脂肪族アミンの組合せとしては、オレイン酸とオレイルアミンの組み合せであることを特徴とする電極触媒の製造方法。


【請求項2】
金属塩及び/又は金属錯体のうち、いずれか1種類からなる触媒前駆体と担体と親水基を有する溶媒及び非水溶性溶媒とを混合して前記触媒前駆体をナノカプセル内に封じ込める工程と
高級脂肪族カルボン酸と高級脂肪族アミンの合計モル量に対し、前記ナノカプセルに含まれる金属塩及び/又は金属錯体からなる触媒前駆体のモル量が0.05~0.9となる割合で混合し、所望の粒径の金属粒子を得るためのナノカプセルの安定化工程と
前記ナノカプセル溶液を還元して金属粒子を形成すると同時にこの金属粒子を担体に担持させる工程と
金属粒子担持担体を500℃以下で加熱して溶媒を除去する工程と
を含む電極触媒の製造方法において
前記金属錯体は白金アセチルアセトナート錯体であり、
前記高級脂肪族カルボン酸と高級脂肪族アミンの組合せとしては、オレイン酸とオレイルアミンの組み合せであることを特徴とする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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JP2009184722thum.jpg
出願権利状態 登録
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