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合金ナノ粒子の製造方法、それを用いて製造された合金ナノ粒子、および、それを含む触媒 NEW

国内特許コード P170013982
整理番号 (S2013-1494-N0)
掲載日 2017年4月7日
出願番号 特願2015-540437
出願日 平成26年9月9日(2014.9.9)
国際出願番号 JP2014073741
国際公開番号 WO2015049959
国際出願日 平成26年9月9日(2014.9.9)
国際公開日 平成27年4月9日(2015.4.9)
優先権データ
  • 特願2013-207465 (2013.10.2) JP
発明者
  • 小西 康裕
  • 斎藤 範三
出願人
  • 公立大学法人大阪府立大学
発明の名称 合金ナノ粒子の製造方法、それを用いて製造された合金ナノ粒子、および、それを含む触媒 NEW
発明の概要 本発明は、低エネルギーおよび低環境負荷型の簡易な処理により、効率的に複合貴金属ナノ粒子を製造する方法を提供する。本発明は、複数種の貴金属のイオンを含有する原料溶液中に、金属イオン還元細菌および電子供与体を添加し、貴金属のイオンを金属イオン還元細菌によって還元することで、1つの粒子中に複数種の貴金属を含有する複合貴金属ナノ粒子を析出させるバイオ還元工程を含む、複合貴金属ナノ粒子の製造方法である。
従来技術、競合技術の概要


近年、大半のガソリン車が、三元触媒コンバータを使用した排ガス浄化システムを搭載している。この三元触媒コンバータは、一酸化炭素(CO)、チッソ酸化物(NO)、未燃焼の炭化水素を、二酸化炭素、チッソ、水に変換して、ガソリンエンジンからの排ガスを浄化する。



触媒コンバータは、基本構造としてハニカム(モノリス)構造を有しており、ハニカム構造体の表面には触媒コーティングが施されている。触媒コーティングを行う際は、まず、ウォッシュコート(触媒担体保持材)の薄膜でハニカムの表面を被覆し、そのウォッシュコート上に触媒を被覆する。触媒としては、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)などの白金族金属(PGM:Platinum Group Metals)を含む貴金属系微粒子が用いられる。



従来の貴金属系微粒子を用いた排ガス浄化用触媒の製造方法としては、例えば、貴金属系微粒子を含有するコロイド溶液等を混合し、高温で加熱(焼成)する方法が知られている(例えば、特許文献1:特開2011-143339号公報)。しかし、このような方法は、工程数が多く煩雑であり、加熱のために多くのエネルギーを消費し、高温に耐え得る特別な設備が必要であるといった問題があった。



また、アスコルビン酸等の化学薬品を用いて二金属ナノ粒子(例えば、Pdからなる核の表面にPtが析出してなるコア-シェル構造の金属ナノ粒子)を合成する方法が幾つか報告されている(例えば、非特許文献1:Byungkwon Lim et al.,Pd-Pt Bimetallic Nanodendrites with High Activity for Oxygen Reduction,Science,324,1302,2009年)。しかし、この方法も工程数が多く煩雑であるという問題があった。



一方で、嫌気性雰囲気で白金族元素と電子供与体等を含む溶液中に鉄還元細菌を添加すると、鉄還元細菌の金属イオン還元力により、鉄還元細菌の微生物細胞表面に単一種の白金族元素からなるナノ粒子が析出することが知られている(例えば、特許文献2:特開2010-162442号公報、特許文献3:特開2011-113788号公報)。しかしながら、鉄還元細菌等の微生物を用いて、1つの粒子中に複数種の貴金属を含むナノ粒子(複合貴金属ナノ粒子)を製造する方法については、これまで知られていなかった。

産業上の利用分野


本発明は、複合貴金属ナノ粒子の製造方法、それを用いて製造された複合貴金属ナノ粒子、および、それを含む触媒に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数種の貴金属のイオンを含有する原料溶液中に、金属イオン還元細菌および電子供与体を添加し、
前記貴金属のイオンを金属イオン還元細菌によって還元することで、
1つの粒子中に複数種の前記貴金属を含有する複合貴金属ナノ粒子を析出させるバイオ還元工程を含む、複合貴金属ナノ粒子の製造方法。

【請求項2】
前記複合貴金属ナノ粒子は、複数種の前記貴金属からなる合金である、請求項1に記載の製造方法。

【請求項3】
前記貴金属は、白金族金属および金から選択される、請求項1または2に記載の製造方法。

【請求項4】
前記白金族金属は、白金、パラジウムおよびロジウムから選択される、請求項3に記載の製造方法。

【請求項5】
前記バイオ還元工程の温度は常温である、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。

【請求項6】
前記バイオ還元工程の後に、
超音波破壊または化学的破壊で菌体を破壊することにより、前記金属イオン還元細菌と前記複合貴金属ナノ粒子とを分離する、分離工程を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。

【請求項7】
請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法によって製造される、複合貴金属ナノ粒子。

【請求項8】
平均粒径が1~100nmである、請求項7に記載の複合貴金属ナノ粒子。

【請求項9】
請求項7または8に記載の複合貴金属ナノ粒子を含む、触媒。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015540437thum.jpg
出願権利状態 公開
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