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(In Japanese)PdRu固溶体ナノ粒子、その製造方法及び触媒、PtRu固溶体ナノ粒子の結晶構造を制御する方法、並びにAuRu固溶体ナノ粒子及びその製造方法

Patent code P200016915
File No. 5663
Posted date May 14, 2020
Application number P2019-503039
Date of filing Feb 27, 2018
International application number JP2018007370
International publication number WO2018159644
Date of international filing Feb 27, 2018
Date of international publication Sep 7, 2018
Priority data
  • P2017-038497 (Mar 1, 2017) JP
Inventor
  • (In Japanese)北川 宏
  • (In Japanese)草田 康平
  • (In Japanese)▲呉▼ 冬霜
  • (In Japanese)張 権
  • (In Japanese)池渕 徹也
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title (In Japanese)PdRu固溶体ナノ粒子、その製造方法及び触媒、PtRu固溶体ナノ粒子の結晶構造を制御する方法、並びにAuRu固溶体ナノ粒子及びその製造方法
Abstract (In Japanese)本発明は、次の三つを提供する。第一に、式PdxRu1-x(0.1≦x≦0.8)で表される、PdとRuが原子レベルで固溶し、かつ、主構造が六方最密構造(hcp)であるPdRu固溶体ナノ粒子を提供する。第二に、PtRu固溶体において、還元剤の加熱温度を制御することにより、PtRu固溶体の結晶構造を制御する方法を提供する。第三に、式AuzRu1-z(0.05≦z≦0.4)で表される、AuとRuが原子レベルで固溶し、かつ、主構造が六方最密構造(hcp)又は面心立方格子構造(fcc)であるAuRu固溶体ナノ粒子を提供する。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

パラジウム(Pd)はレアメタルの一つであり、その微粒子は工業的には自動車の排気ガス浄化用の触媒(三元触媒)や家庭用燃料電池エネファームなどにおける電極触媒など、様々な反応の触媒として使われている。しかし、これらの触媒として用いられるパラジウム微粒子は、様々な化学反応の過程で生成されるCO(一酸化炭素)などによって被毒され、高出力で長時間使用する事が困難となっている。そのため、このような被毒による劣化を抑制する技術は盛んに研究されている。一方、白金族の一つであるルテニウム(Ru)はCOを酸化しCO2(二酸化炭素)とする触媒活性を有するために、CO被毒に耐久性を持つ。そのため、ルテニウムは実際に燃料電池の電極にCO被毒を抑制するために白金などと合金化され利用されている。しかし、パラジウムとルテニウムは平衡状態において原子レベルで混ざる(固溶する)ことが出来ない組み合わせであり分離してしまう。

特許文献1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。

特許文献2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。

特許文献3は実質的に面心立方構造を有するルテニウム微粒子群を開示しているが、合金に関する情報は開示されていない。

特許文献4はカーボン粉末に担持された白金とルテニウムの合金の微粒子を開示しているが、本発明のように反応条件により結晶構造を制御することは記載がない。

特許文献5,6は実施例にはPtRu合金が開示されているが、Ruがコア、白金がシェルの構造であり、固溶体合金ではない。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、PdRu固溶体ナノ粒子、その製造方法及び触媒、PtRu固溶体ナノ粒子の結晶構造を制御する方法、並びにAuRu固溶体ナノ粒子及びその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
式PdxRu1-x(0.1≦x≦0.8)で表わされる、 PdとRuが原子レベルで固溶し、かつ、主構造が六方最密構造(hcp)であるPdRu固溶体ナノ粒子。

【請求項2】
 
0.4≦x≦0.6である、請求項1に記載のナノ粒子。

【請求項3】
 
hcpの割合が80%以上である、請求項1又は2に記載のナノ粒子。

【請求項4】
 
hcpの割合が90%以上である、請求項3に記載のナノ粒子。

【請求項5】
 
請求項1~4のいずれか1項に記載のナノ粒子を担体に担持してなる触媒。

【請求項6】
 
水添反応用触媒、水素酸化反応用触媒、酸素還元反応用触媒、酸素発生反応(OER)用触媒、水素発生反応(HER)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5に記載の触媒。

【請求項7】
 
水電解反応用触媒である、請求項6に記載の触媒。

【請求項8】
 
面心立方格子構造(fcc)が主構造である式PdRu固溶体ナノ粒子を水素雰囲気で加熱してfcc結晶構造の一部または全部をhcp結晶構造に変換することを特徴とする、式Pd xRu1-x(0.1≦x≦0.8)で表わされる、Pd とRuが原子レベルで固溶し、かつ、主構造が六方最密構造(hcp)である固溶体ナノ粒子の製造方法。

【請求項9】
 
液体還元剤を含む加熱溶液にPt化合物とRu化合物を含む溶液を添加する工程を含み、前記液体還元剤の加熱温度がPt化合物の還元温度~前記還元温度+15℃であればhcpが主構造になり、前記液体還元剤の加熱温度がPt化合物の還元温度+15℃超であればfccが主構造になることを特徴とする、式PtyRu1-y(0.05≦y≦0.3)で表わされるPtRu固溶体ナノ粒子の結晶構造における六方最密構造(hcp)と面心立方格子(fcc)の割合を制御する方法。

【請求項10】
 
式AuzRu1-z(0.05≦z≦0.4)で表わされる、 AuとRuが原子レベルで固溶し、かつ、主構造が六方最密構造(hcp)又は面心立方格子構造(fcc)であるAuRu固溶体ナノ粒子。

【請求項11】
 
主構造が六方最密構造(hcp)である、請求項10に記載のAuRu固溶体ナノ粒子。

【請求項12】
 
主構造が面心立方格子構造(fcc)である、請求項10に記載のAuRu固溶体ナノ粒子。

【請求項13】
 
液体還元剤を含む加熱溶液にAu化合物とRu化合物を含む溶液を添加する工程を含む、主構造が面心立方格子構造(fcc)であるAuRu固溶体ナノ粒子の製造方法。

【請求項14】
 
CTAB(Cetyl trimethyl ammonium bromide)と液体還元剤を含む加熱溶液にAu化合物とRu化合物を含む溶液を添加する工程を含む、主構造が六方最密構造(hcp)であるAuRu固溶体ナノ粒子の製造方法。

【請求項15】
 
請求項11又は12に記載のナノ粒子を担体に担持してなり、水添反応用触媒、水素酸化反応用触媒、酸素還元反応用触媒、酸素発生反応(OER)用触媒、水素発生反応(HER)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、触媒。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2019503039thum.jpg
State of application right Published
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