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有機化合物触媒体とその製造方法 コモンズ

国内特許コード P150012325
整理番号 NU-604
掲載日 2015年10月6日
出願番号 特願2015-094303
公開番号 特開2016-209799
出願日 平成27年5月1日(2015.5.1)
公開日 平成28年12月15日(2016.12.15)
発明者
  • 齋藤 永宏
  • 橋見 一生
  • 西脇 祐太
  • 許 容康
  • 上野 智永
  • ブラテスク・マリア
出願人
  • 公益財団法人科学技術交流財団
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 有機化合物触媒体とその製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】白金触媒の代替触媒等として有用な、新規な有機化合物触媒体とその簡便な製造方法を提供する。
【解決手段】ここに開示される技術は、新規な有機化合物触媒体を提供する。かかる有機化合物触媒体は、化学構造に、2つ以上のフェノール性ヒドロキシ基を備える芳香環を少なくとも1つ以上5つ以下含むフェノールまたはフェノール誘導体が、導電性炭素材料に担持されてなることを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


燃料電池は、高いエネルギー変換効率に加えて、排ガスがクリーンであることから、環境負荷の少ない新しい電源として注目を集めている。この燃料電池は、使われる電解質の種類によって様々な方式に分類され、なかでもプロトン導電性の固体高分子電解質膜を使用する固体高分子形燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell:PEFC、以下、単に「PEFC」と記す。)は、小型軽量化が可能で、100℃以下という低い温度で動作すること等から、電気自動車や携帯機器等用の電源あるいは電気と熱を併給(コジェネレーション)する家庭用据え置き用電源等として実用化が進められている。



PEFCは、一般的にアノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に配される高分子電解質膜とを含む、膜-電極接合体によって構成されている。そしてPEFCのアノードには、主として燃料として用いられる水素を酸化する水素酸化反応(Hydrogen Oxidation Reaction:HOR)を促進させる触媒が備えられ、カソードには、酸化剤を還元する酸素還元反応(Oxygen Reduction Reaction:ORR)を促進させる触媒が備えられている。ここで、反応速度の遅いカソードには、高いORR活性を示す白金触媒が広く一般に使用されているが、白金触媒は価格が高いことや、PEFCに使用した場合の耐久性が低いこと等から、白金触媒に代わる新たな触媒が求められている。

産業上の利用分野


本発明は、有機化合物触媒体とその製造方法に関する。より詳細には、酸素還元反応(ORR)活性を示す有機化合物触媒体とその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
化学構造に1つ以上5つ以下のフェノール性ヒドロキシ基を備える芳香環を少なくとも1つ含むフェノールまたはフェノール誘導体が、
導電性炭素材料に担持されてなる、有機化合物触媒体。

【請求項2】
前記フェノール誘導体は、
化学構造に、2つまたは3つの前記フェノール性ヒドロキシ基を備える芳香環を少なくとも1つ含む、請求項1に記載の有機化合物触媒体。

【請求項3】
前記フェノール誘導体は、
化学構造に、前記フェノール性ヒドロキシ基を2つ備え、該2つのフェノール性ヒドロキシ基がオルト位に配位している芳香環を少なくとも1つ含む、請求項2に記載の有機化合物触媒体。

【請求項4】
前記フェノール誘導体は、
化学構造に、第1~第3の3つの前記フェノール性ヒドロキシ基を備える芳香環を少なくとも1つ含み、
前記第1および第2ヒドロキシ基は、前記芳香環のオルト位に配位しており、
前記第3ヒドロキシ基は、前記第1または第2ヒドロキシ基のオルト位に配位している、請求項2に記載の有機化合物触媒体。

【請求項5】
前記フェノールまたはフェノール誘導体は、
さらに、置換基として、前記フェノール性ヒドロキシ基以外の化学官能基を少なくとも1つ備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の有機化合物触媒体。

【請求項6】
前記フェノール誘導体は、天然物からの抽出物である、請求項1~5のいずれか1項に記載の有機化合物触媒体。

【請求項7】
前記導電性炭素材料は、カーボンナノチューブ、カーボンブラックおよびグラフェンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1~6のいずれか1項に記載の有機化合物触媒体。

【請求項8】
固体高分子形燃料電池の触媒として用いられる、
請求項1~7のいずれか1項に記載の有機化合物触媒体。

【請求項9】
化学構造に、1つ以上5つ以下のフェノール性ヒドロキシ基を備える芳香環を少なくとも1つ含むフェノールまたはフェノール誘導体を用意すること、
導電性炭素材料を用意すること、
前記フェノールまたはフェノール誘導体と前記導電性炭素材料とを接触させて、前記フェノールまたはフェノール誘導体が前記導電性炭素材料に担持されてなる有機化合物触媒体を得ること、
を含む、有機化合物触媒体の製造方法。

【請求項10】
前記フェノール誘導体は、
化学構造に、2つまたは3つの前記フェノール性ヒドロキシ基を備える芳香環を少なくとも1つ含む、請求項9に記載の有機化合物触媒体の製造方法。

【請求項11】
前記フェノール誘導体は、
化学構造に、前記フェノール性ヒドロキシ基を2つ備え、該2つのフェノール性ヒドロキシ基がオルト位に配位している芳香環を少なくとも1つ含む、請求項10に記載の有機化合物触媒体の製造方法。

【請求項12】
前記フェノール誘導体は、
化学構造に、第1~第3の3つの前記フェノール性ヒドロキシ基を備える芳香環を少なくとも1つ含み、
前記第1および第2ヒドロキシ基は、前記芳香環のオルト位に配位しており、
前記第3ヒドロキシ基は、前記第1または第2ヒドロキシ基のオルト位に配位している、請求項10に記載の有機化合物触媒体の製造方法。

【請求項13】
前記フェノールまたはフェノール誘導体は、
さらに、前記フェノール性ヒドロキシ基以外の置換基を少なくとも1つ備える、請求項9~12のいずれか1項に記載の有機化合物触媒体の製造方法。

【請求項14】
前記フェノール誘導体は、天然物からの抽出物である、請求項9~13のいずれか1項に記載の有機化合物触媒体の製造方法。

【請求項15】
前記導電性炭素材料は、カーボンナノチューブ、カーボンブラックおよびグラフェンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項9~14のいずれか1項に記載の有機化合物触媒体の製造方法。

【請求項16】
前記有機化合物触媒体は、前記フェノール誘導体を含有するフェノール誘導体含有液に、前記導電性炭素材料を分散して撹拌することで得る、請求項9~15のいずれか1項に記載の有機化合物触媒体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015094303thum.jpg
出願権利状態 公開
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