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ELECTRO-CONDUCTIVE POLYMER COMPOSITE BODY CARRIED WITH PRECIOUS METAL BASED CATALYST AND ITS MANUFACTURING METHOD

Patent code P08A013930
File No. KP05-062
Posted date Oct 31, 2008
Application number P2005-373455
Publication number P2007-175558A
Patent number P4797166
Date of filing Dec 26, 2005
Date of publication of application Jul 12, 2007
Date of registration Aug 12, 2011
Inventor
  • (In Japanese)出来 成人
  • (In Japanese)水畑 穣
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人神戸大学
Title ELECTRO-CONDUCTIVE POLYMER COMPOSITE BODY CARRIED WITH PRECIOUS METAL BASED CATALYST AND ITS MANUFACTURING METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electro-conductive polymer composite body carried with a precious metal based catalyst in which a utilization efficiency of the catalyst is enhanced and reduction of a catalytic activity with age by diffusion or the like of a catalyst fine particle is hardly generated, and its manufacturing method.
SOLUTION: The electro-conductive polymer composite body carried with the precious metal based catalyst contains a carbon powder, the precious metal based catalyst and the electro-conductive polymer, and the carbon powder is coated with the electro-conductive polymer in which the precious metal catalyst is uniformly dispersed/supported. Further, in the manufacturing method for the electro-conductive polymer composite body carried with the precious metal based catalyst of the present invention, the carbon powder is oxidized and after the carbon powder is immersed in a solution containing a precious metal based complex cation as dissolved species, it is dried to obtain the carbon powder carried with the precious metal based complex. A polymerization reaction of the electro-conductive polymer in a material monomer solution of the electro-conductive polymer making the precious metal complex as an oxidizing agent while using the carbon powder and the carbon powder is simultaneously carried with the electro-conductive polymer and the precious metal based catalyst.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


白金等の貴金属系触媒は優れた触媒効果を有することから、様々な分野で利用されている。例えば、燃料電池や電気化学プロセスにおいては、カーボン等の担体上に触媒活性成分である貴金属を分散担持させたものが用いられている。



近年、環境適合性や高いエネルギー効率から次世代自動車や家庭用の電源として開発が進められている固体高分子型燃料電池(PEFC)の触媒層にも、触媒成分として白金を含む貴金属系触媒が用いられている。上記触媒層については、コスト削減のため、白金の使用量を低減する方法や、燃料に改質ガスを使用した場合のガス中のCOによる電極触媒の被毒を防ぐ方法など、触媒活性の向上や、長期に亘って電極触媒の活性を維持させる方法についての検討が重ねられている。



上記触媒層の問題を解決する技術として、例えば、特許文献1には、粒子径の小さな白金微粒子をカーボン粒子上に分散担持させることで、反応表面積を増大させ、単位触媒質量当たりの活性を高める技術が開示されている。



また、燃料電池の電極反応はいわゆる3相界面(電解質‐電極触媒‐反応ガス)で起こるが、PEFCでは電解質が固体であるため、反応場が電極と膜との接触界面に限定され、白金の利用率が低下することも知られている。このような問題を解決する手段として、導電性高分子中に触媒微粒子を分散させ、反応場を三次元化することが提案されている。例えば、特許文献2には、塩化白金酸とアニリンとを含む水溶液中に、カーボンペーパーを接触させ、アニリンを電気化学的に酸化重合させることで、このカーボンペーパー表面に、白金イオンを含有するポリアニリン層を形成させ、その後ポリアニリン中の白金イオンを還元して燃料電池電極を製造する方法が開示されている。また、特許文献3には、導電性高分子材料中に微細な貴金属系触媒を均一に分散させた複合体が開示されている。
【特許文献1】
特許第2642888号公報
【特許文献2】
特開2005‐56833号公報
【特許文献3】
特開2004‐359724号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、貴金属系触媒担持導電性高分子複合体およびその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
酸化処理によりカーボン粉末表面に形成された親水性基の陽イオンが、貴金属系錯体陽イオンでイオン交換されてなる貴金属系錯体を担持するカーボン粉末上に、導電性高分子の原料単量体溶液中で、前記貴金属系錯体を酸化剤として導電性高分子の重合反応を行い、カーボン粉末上に導電性高分子と貴金属系触媒とを同時に生成させることで、前記カーボン粉末を、前記貴金属系触媒を均一に分散担持した導電性高分子で被覆したことを特徴とする貴金属系触媒担持導電性高分子複合体。

【請求項2】
 
前記貴金属系触媒が、平均粒径3nm以下、最大粒径10nm以下の貴金属粒子である請求項1に記載の貴金属系触媒担持導電性高分子複合体。

【請求項3】
 
前記貴金属系触媒が、白金触媒、ロジウム触媒、ルテニウム触媒、金触媒、パラジウム触媒よりなる群から選択される1種以上のものである請求項1または2に記載の貴金属系触媒担持導電性高分子複合体。

【請求項4】
 
前記貴金属系触媒が、白金触媒である請求項1~3のいずれかに記載の貴金属系触媒担持導電性高分子複合体。

【請求項5】
 
前記導電性高分子が、ポリピロール、ポリアニリンおよびポリチオフェンよりなる群から選択される1種以上のものである請求項1~4のいずれかに記載の貴金属系触媒担持導電性高分子複合体。

【請求項6】
 
前記導電性高分子が、ポリピロールである請求項1~5のいずれかに記載の貴金属系触媒担持導電性高分子複合体。

【請求項7】
 
燃料電池電極として用いられるものである請求項1~6のいずれかに記載の貴金属系触媒担持導電性高分子複合体。

【請求項8】
 
カーボン粉末を酸化処理し、
前記カーボン粉末を、貴金属系錯体陽イオンを溶存種として含有する溶液に浸漬した後、乾燥して、前記貴金属系錯体が担持されたカーボン粉末を得、
このカーボン粉末を導電性高分子の原料単量体溶液中で、前記貴金属錯体を酸化剤として導電性高分子の重合反応を行い、カーボン粉末上に導電性高分子と貴金属系触媒とを同時に担持させることを特徴とする貴金属系触媒担持導電性高分子複合体の製造方法。

【請求項9】
 
酸化剤として、さらに遷移金属錯体を使用する請求項8に記載の貴金属系触媒担持導電性高分子複合体の製造方法。

【請求項10】
 
前記遷移金属錯体の前駆体として、塩化鉄、塩化ニッケル、塩化クロム、塩化コバルトおよび塩化マンガンよりなる群から選択される1種以上のものである請求項9に記載の貴金属系触媒担持導電性高分子複合体の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005373455thum.jpg
State of application right Registered
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