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固溶体ナノ粒子及びその製造方法並びに触媒

国内特許コード P200016887
整理番号 5661
掲載日 2020年5月14日
出願番号 特願2018-021386
公開番号 特開2018-141232
出願日 平成30年2月8日(2018.2.8)
公開日 平成30年9月13日(2018.9.13)
優先権データ
  • 特願2017-034833 (2017.2.27) JP
発明者
  • 北川 宏
  • 草田 康平
  • ▲呉▼ 冬霜
  • 張 権
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 固溶体ナノ粒子及びその製造方法並びに触媒
発明の概要 【課題】新規固溶体を提供する。
【解決手段】金(Au)とイリジウム(Ir)及び/又はルテニウム(Ru)が原子レベルで固溶している固溶体ナノ粒子。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要

白金族元素は自動車排ガス処理、水素化などの高機能触媒、あるいはメッキなどに使用されているが、産出量が少なく高価である。このため、白金族元素の使用量を低減しうる技術が求められている。

例えば金(Au)とイリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)は固溶しないと考えられてきたため、これまでAuとIr又はRuを含む固溶体の構造および触媒活性について調べた例はない。

特許文献1は、金元素とイリジウム元素の少なくとも一部が互いに接触した状態でメソポーラスシリカの内部に担持された排ガス浄化用触媒を記載しているが、金とイリジウムは分離しているので、これら元素の相乗効果は期待できない。

特許文献2は、PdとRuの2元合金を開示しているが、金を含む固溶体合金の開示はない。

非特許文献1は、電極還元をしてAuとIrの固溶体作製を試みているが、均一な合金はできていない。

特許文献3は、Irと、Au, Rh, Pd, Mn, Cr, Co, Ni, Cu, FeおよびSnからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素とを含む合金について記載しているが、実施例においてIrとAuを含む合金は製造されていない。

特許文献4は、Pt,Ir,Pd,Rh,Ru,Au,Agのうちの少なくとも二種以上の固溶体を記載しているが、実施例ではIrとPtの固溶体が記載されるのみであり、他の固溶体については製造されていない。

産業上の利用分野

本発明は、固溶体ナノ粒子及びその製造方法並びに触媒に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金(Au)とイリジウム(Ir)及び/又はルテニウム(Ru)が原子レベルで固溶している固溶体ナノ粒子。

【請求項2】
Auを5~95モル%、Ir及び/又はRuを95~5モル%含む、請求項1に記載の固溶体ナノ粒子。

【請求項3】
表面保護剤で覆われている、請求項1又は2に記載の固溶体ナノ粒子。

【請求項4】
担体に担持されている、請求項1又は2に記載の固溶体ナノ粒子。

【請求項5】
粒子の平均粒径が1~30 nmである、請求項1~4のいずれか1項に記載の固溶体ナノ粒子。

【請求項6】
請求項1~5のいずれか1項に記載の固溶体ナノ粒子からなる、触媒。

【請求項7】
水添反応用触媒、水素酸化反応用触媒、酸素還元反応(ORR)用触媒、酸素発生反応(OER)用触媒、窒素酸化物(NOx)還元反応用触媒、一酸化炭素(CO)酸化反応用触媒、脱水素反応用触媒、VVOC又はVOC酸化反応用触媒、排ガス浄化用触媒、水電解反応用触媒又は水素燃料電池用触媒である、請求項6に記載の触媒。

【請求項8】
酸素還元反応用触媒又は水電解反応用触媒である、請求項6又は7に記載の触媒。

【請求項9】
還元剤を含む溶液に、イリジウム化合物及び/又はルテニウム化合物と金化合物を溶媒中に含む溶液を添加することを特徴とする、固溶体ナノ粒子の製造方法。

【請求項10】
イリジウム化合物及び/又はルテニウム化合物と金化合物を含む溶液の添加を噴霧、滴下又はポンプによる送液で行う、請求項9に記載の固溶体ナノ粒子の製造方法。

【請求項11】
還元剤を含む溶液が表面保護剤又は担体を含み、この溶液にイリジウム化合物及び/又はルテニウム化合物と金化合物を含む溶液を添加することを特徴とする、請求項9又は10に記載の固溶体ナノ粒子の製造方法。

【請求項12】
還元剤がアルキレングリコール類、グリセリン、ポリグリセリン、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、アミン類、不飽和脂肪酸、不飽和炭化水素、金属水素化物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項9~11のいずれか1項に記載の固溶体ナノ粒子の製造方法。

【請求項13】
表面保護剤がポリビニルピロリドン(PVP)、ポリエチレングリコール(PEG)、オレイルアミン又はオレイン酸である、請求項11に記載の固溶体ナノ粒子の製造方法。

【請求項14】
溶媒が水、アルコール、ポリオール類、ポリエーテル類からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項9に記載の固溶体ナノ粒子の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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