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METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRODE CATALYST MADE OF METAL OXYNITRIDE commons meetings

Patent code P06P003741
File No. A151P69
Posted date Jan 9, 2007
Application number P2005-164885
Publication number P2006-334542A
Patent number P4448792
Date of filing Jun 3, 2005
Date of publication of application Dec 14, 2006
Date of registration Jan 29, 2010
Inventor
  • (In Japanese)太田 健一郎
  • (In Japanese)神谷 信行
  • (In Japanese)光島 重徳
  • (In Japanese)石原 顕光
  • (In Japanese)土井 将太郎
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRODE CATALYST MADE OF METAL OXYNITRIDE commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transition metal oxynitride that may be used at an electric potential of 0.4 V or higher based on the reversible hydrogen electrode potential in an acidic electrolyte solving the problem that some transition metal oxynitrides yielded by substituting part of oxygen in oxides with nitrogen have low reduction current and catalyst activity, while they can be served as a photocatalyst and be present stably in the acidic electrolyte.
SOLUTION: The electrode catalyst made of a metal oxynitride that is used at an electric potential of 0.4 V or higher based on the reversible hydrogen electrode potential in the acidic electrolyte is manufactured by depositing a thin film of an oxynitride of at least one transition metal element selected from the valve metal group consisting of Ta, Nb, Ti and Zr by a sputtering method to the surface of a carrier material of the electrode catalyst heated up to 200°C or higher.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005164885thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) CREST Research and Development of System Technologies for Resource Recycling and Minimum Energy Requirement AREA
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