DE102009017346A1

DE102009017346A1 - Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen

Info

Publication number: DE102009017346A1
Application number: DE102009017346A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Konan Yamamura; Masayoshi Tagajo Hoshi; Taro Konan Morimoto; Tsuyoshi Konan Kobayashi; Kazuharu Konan Iwasaki
Original assignee: Yamamoto Precious Metal Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Precious Metal Co Ltd
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2009-10-15
Also published as: US20090255373A1; JP2009249722A; JP4514807B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen bereitgestellt, durch das feine Edelmetallteilchen erhalten werden, deren Teilchendurchmesser und Legierungszusammensetzung einfach eingestellt werden können und deren Kristallinität und Reinheit hoch sind. Das Verfahren umfasst die Schritte: (1) Erhalten eines geschmolzenen Gemischs, das ein Edelmetallchlorid enthält, durch Einleiten von Chlorgas in ein Gemisch aus einem geschmolzenen Salz eines Alkalimetallchlorids und einem Edelmetall, (2) Erhalten eines Edelmetalloxids als Niederschlag durch Zusetzen eines Alkalimetallcarbonats zu dem geschmolzenen Gemisch in einer Inertgasatmosphäre, (3) Erhalten eines Gemischs, das feine Edelmetalloxidteilchen enthält, durch Pulverisieren des Edelmetalloxids mit mindestens einem eines Alkalimetallcarbonats und eines Erdalkalimetallcarbonats, und (4) Erhalten von feinen Edelmetallteilchen durch Erwärmen des im Schritt (3) erhaltenen Gemischs in einer Atmosphäre eines Gases, das Wasserstoff enthält, und dann Behandeln des wärmebehandelten Gemischs mit Säure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von feinen Teilchen von Rhodium, Platin, Palladium und feinen Legierungsteilchen, die aus zwei oder mehr davon gebildet sind.
In letzter Zeit nimmt der Bedarf für feine Teilchen von Edelmetallen, wie z. B. Platin, Rhodium, Palladium und dergleichen, als Materialien zu, die als sehr feine Elektrodenmaterialien von elektronischen Hochleistungsbauteilen und als Elektrodenkatalysatoren von Hochleistungsbrennstoffzellen essentiell sind. Daher ist auch eine Erhöhung des Leistungsvermögens der feinen Edelmetallteilchen erwünscht.
Es gibt zwei Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen, d. h. ein Zerkleinerungsverfahren und ein „bottom-up”-Verfahren.
Bei dem Zerkleinerungsverfahren werden Oxide von Edelmetallen, anorganische Salze von Edelmetallen, organische Verbindungen, die Edelmetalle enthalten, und dergleichen als Edelmetallmaterialien verwendet. Die Edelmetallmaterialien werden mechanisch pulverisiert und dann reduziert, um feine Edelmetallteilchen zu erhalten.
Insbesondere beschreiben die japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen Nr. 1998-102104 , 1998-102106 und 1998-102107 Verfahren zur Herstellung von Platinpulver, Rhodiumpulver oder Platin/Rhodium-Legierungspulver, bei denen ein Platinverbindungspulver, ein Rhodiumverbindungspulver oder ein Gemisch davon mit Calciumcarbonatpulver gemischt wird und durch Erhitzen bei 800 bis 1400°C reduziert wird, wodurch ein Teilchenwachstum verursacht wird. Ferner beschreiben die japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen Nr. 2003-277802 und 2003-277812 Verfahren zur Herstellung von Platinpulver oder Rhodiumpulver, bei denen ein Rhodiumverbindungspulver oder ein Platinverbindungspulver mit einem Alkalimetallverbindungspulver und einem Erdalkalimetallverbindungspulver gemischt wird und in einer nicht-Sauerstoffgas-Atmosphäre auf 1500°C oder weniger erhitzt wird, wodurch ein Teilchenwachstum verursacht wird. In jedwedem der vorstehend genannten Verfahren weisen die erhaltenen Edelmetallteilchen einen übermäßig großen Teilchendurchmesser auf, da Edelmetallverbindungsteilchen einen großen Teilchendurchmesser aufweisen. Darüber hinaus können in jedwedem der vorstehend genannten Verfahren keine Verbesserungen bei der Kris tallinität und der Reinheit der Edelmetallteilchen erwartet werden, da die Kristallinität und die Reinheit der Edelmetallteilchen von der Kristallinität und der Reinheit der Edelmetallverbindungsteilchen abhängen. Ferner neigen Edelmetalllegierungsteilchen, die von dem Pulvergemisch aus zwei oder mehr Arten von Edelmetallverbindungsteilchen erhalten werden, zu einer uneinheitlichen Zusammensetzung in jedem Teilchen und die Einheitlichkeit der Zusammensetzung kann mit keinem der vorstehend genannten Verfahren erhalten werden.
In dem „bottom-up”-Verfahren werden anorganische Salze von Edelmetallen, organische Verbindungen, die Edelmetalle enthalten, und dergleichen als Edelmetallmaterialien verwendet. Dann werden die Edelmetallmaterialien in organischen Lösungsmitteln, wie z. B. Polyolen und dergleichen, reduziert, um feine Edelmetallteilchen zu erhalten. Insbesondere beschreiben die japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen Nr. 2006-241494 , 2007-19055 und 2006-124787 Verfahren zur Herstellung von Silber-Nanoteilchen mit einer Größe von 50 bis 100 nm und deren Aufschlämmung. Mit den Herstellungsverfahren ist es möglich, Edelmetall-Nanoteilchen mit einer Größe von 100 nm oder kleiner herzustellen, jedoch ist es schwierig, relativ große feine Legierungsteilchen von 100 nm oder größer herzustellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen, durch das feine Edelmetallteilchen erhalten werden, deren Teilchendurchmesser und Legierungszusammensetzung einfach eingestellt werden können und deren Kristallinität und Reinheit hoch sind.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben als Ergebnis sorgfältiger Untersuchungen zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe gefunden, dass ein Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen, das spezifische Schritte umfasst, die vorstehend genannte Aufgabe lösen kann und haben die vorliegende Erfindung gemacht.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die folgenden Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen.

1. Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (1) Erhalten eines geschmolzenen Gemischs, das ein Edelmetallchlorid enthält, durch Einleiten von Chlorgas in ein Gemisch aus einem geschmolzenen Salz eines Alkalimetallchlorids und einem Edelmetall, (2) Erhalten eines Edelmetalloxids als Niederschlag durch Zusetzen eines Alkalimetallcarbonats zu dem geschmolzenen Gemisch in einer Inertgasatmosphäre, (3) Erhalten eines Gemischs, das feine Edelmetalloxidteilchen enthält, durch Pulverisieren des Edelmetalloxids mit mindestens einem eines Alkalimetallcarbonats und eines Erdalkalimetallcarbonats, und (4) Erhalten von feinen Edelmetallteilchen durch Erwärmen des im Schritt (3) erhaltenen Gemischs in einer Atmosphäre eines Gases, das Wasserstoff enthält, und dann Behandeln des wärmebehandelten Gemischs mit Säure.
2. Verfahren nach Gegenstand 1, bei dem im Schritt (1) ein geschmolzenes Gemisch A und ein geschmolzenes Gemisch B, die verschiedene Edelmetalle enthalten, hergestellt und zum Erhalten eines geschmolzenen Gemischs C miteinander gemischt werden.
3. Verfahren nach Gegenstand 1 oder 2, bei dem das Edelmetall mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Rhodium, Platin und Palladium, ausgewählt ist.
4. Verfahren nach einem der Gegenstände 1 bis 3, bei dem das Alkalimetallchlorid mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe, bestehend aus LiCl, NaCl, KCl, CsCl, LiCl-NaCl, LiCl-KCl, NaCl-KCl, NaCl-CsCl, LiCl-CsCl, KCl-CsCl, LiCl-KCl-NaCl, LiCl-MgCl₂, LiCl-CaCl₂, LiCl-BaCl₂, NaCl-MgCl₂, NaCl-CaCl₂, NaCl-BaCl₂, KCl-MgCl₂, KCl-CaCl₂, KCl-BaCl₂, CsCl-MgCl₂, CsCl-CaCl₂ und CsCl-BaCl₂, ausgewählt ist.
5. Verfahren nach einem der Gegenstände 1 bis 4, bei dem im Schritt (1) das Mischungsverhältnis des Edelmetalls und des Alkalimetallchlorids 1:5 bis 20, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, beträgt.
6. Verfahren nach einem der Gegenstände 1 bis 5, bei dem im Schritt (1) die eingeleitete Menge des Chlorgases so eingestellt wird, dass das Molverhältnis des Chlorgases zu dem Edelmetall 1:1,5 bis 5 beträgt.
7. Verfahren nach einem der Gegenstände 1 bis 6, bei dem im Schritt (2) die zugesetzte Menge des Alkalimetallcarbonats so eingestellt wird, dass das Molverhältnis des Alkalimetallcarbonats zu dem Edelmetallchlorid 1:1 bis 10 beträgt.
8. Verfahren nach einem der Gegenstände 1 bis 7, bei dem im Schritt (3) das Edelmetalloxid so pulverisiert wird, dass es einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 nm bis 10 μm aufweist.
9. Verfahren nach einem der Gegenstände 1 bis 8, bei dem das mindestens eine des Alkalimetallcarbonats und des Erdalkalimetallcarbonats, die im Schritt (3) eingesetzt werden, mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat und Bariumcarbonat, ausgewählt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen ist dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst:

(1) Erhalten eines geschmolzenen Gemischs, das ein Edelmetallchlorid enthält, durch Einleiten von Chlorgas in ein Gemisch aus einem geschmolzenen Salz eines Alkalimetallchlorids und einem Edelmetall,
(2) Erhalten eines Edelmetalloxids als Niederschlag durch Zusetzen eines Alkalimetallcarbonats zu dem geschmolzenen Gemisch in einer Inertgasatmosphäre,
(3) Erhalten eines Gemischs, das feine Edelmetalloxidteilchen enthält, durch Pulverisieren des Edelmetalloxids mit mindestens einem eines Alkalimetallcarbonats und eines Erdalkalimetallcarbonats, und
(4) Erhalten von feinen Edelmetallteilchen durch Erwärmen des im Schritt (3) erhaltenen Gemischs in einer Atmosphäre eines Gases, das Wasserstoff enthält, und dann Behandeln des wärmebehandelten Gemischs mit Säure.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen, das die vorstehend genannten Merkmale umfasst, werden insbesondere durch das Erhalten des geschmolzenen Gemischs, welches das Edelmetallchlorid enthält, im Schritt (1) feine Edelmetallteilchen erhalten, deren Teilchendurchmesser und Legierungszusammensetzung einfacher einzustellen sind und deren Kristallinität und Reinheit höher sind als bei denjenigen, die mit einem herkömmlichen Verfahren erhalten werden. Insbesondere in dem Fall, bei dem im Schritt (1) eine Mehrzahl von geschmolzenen Gemischen (z. B. das geschmolzene Gemisch A und das geschmolzene Gemisch B), die verschiedene Edelmetalle enthalten, hergestellt und in einem gewünschten Verhältnis gemischt wird, kann die Zusammensetzung der erhaltenen feinen Edelmetalllegierungsteilchen einfach eingestellt werden.
Die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen werden nachstehend detailliert erläutert.
Schritt 1
Im Schritt (1) wird ein geschmolzenes Gemisch, das ein Edelmetallchlorid enthält, durch Einleiten von Chlorgas in ein Gemisch aus einem geschmolzenen Salz eines Alkalimetallchlorids und einem Edelmetall erhalten.
Das Edelmetall ist z. B. vorzugsweise eines, das aus der Gruppe, bestehend aus Rhodium, Platin, Palladium, ausgewählt ist. Insbesondere können einfache Metalle, wie z. B. Rhodiummetall, Platinmetall, Palladiummetall und dergleichen und die Legierungen dieser Metalle verwendet werden. Die Arten der einfachen Metalle und der Legierungen werden abhängig von den Arten und Zusammensetzungen der feinen Edelmetallteilchen ausgewählt, bei denen es sich um die gewünschten Produkte handelt. Die einfachen Metalle und die Legierungen der Edelmetalle können in Pulverform oder in massiver Form vorliegen.
Das Alkalimetallchlorid ist vorzugsweise eines, das aus der Gruppe, bestehend aus LiCl, NaCl, KCl, CsCl, LiCl-NaCl, LiCl-KCl, NaCl-KCl, NaCl-CsCl, LiCl-CsCl, KCl-CsCl, LiCl-KCl-NaCl, LiCl-MgCl₂, LiCl-CaCl₂, LiCl-BaCl₂, NaCl-MgCl₂, NaCl-CaCl₂, NaCl-BaCl₂, KCl-MgCl₂, KCl-CaCl₂, KCl-BaCl₂, CsCl-MgCl₂, CsCl-CaCl₂ und CsCl-BaCl₂, ausgewählt ist. Von diesen Alkalimetallchloriden steht jedes Alkalimetallchlorid, das zwei oder mehr Komponenten enthält, für das Gemisch der Komponenten, und beispielsweise steht NaCl-CsCl für das Gemisch von NaCl und CsCl. Von diesen Alkalimetallchloriden sind NaCl-CsCl, KCl-CsCl, usw., bevorzugt, und das Gemisch von NaCl und CsCl mit einem Molverhältnis von 1:2 und das Gemisch von KCl und CsCl mit einem Molverhältnis von 1:2 sind bevorzugt.
Das Alkalimetallchlorid kann bei 600 bis 700°C erhitzt und geschmolzen werden und ein Gemisch wird durch Mischen des geschmolzenen Salzes und des Edelmetalls hergestellt. Dabei beträgt das Mischungsverhältnis des Edelmetalls und des Alkalimetallchlorids vorzugsweise 1:5 bis 20, bezogen auf das Gewichtsverhältnis.
Ein geschmolzenes Gemisch, das ein Edelmetallchlorid enthält, wird durch Einleiten von Chlorgas in das vorstehend genannte Gemisch erhalten. Das Edelmetallchlorid löst sich durch das Chlorieren des Edelmetalls in dem geschmolzenen Salz. Dabei beträgt das Molverhältnis der eingeleiteten Menge des Chlorgases zu dem Edelmetall vorzugsweise 1:1,5 bis 5.
In der vorliegenden Erfindung ist es in dem Fall, bei dem die gewünschten Endprodukte feine Edelmetalllegierungsteilchen sind, zusätzlich zur Verwendung einer Edelmetalllegierung als Edelmetallmaterial auch bevorzugt, dass ein geschmolzenes Gemisch A und ein geschmolzenes Gemisch B, die verschiedene Edelmetalle enthalten, hergestellt und zum Erhalten eines geschmolzenen Gemischs C miteinander gemischt werden. Dabei wird das Mischungsver hältnis des geschmolzenen Gemischs A und des geschmolzenen Gemischs B gemäß einer gewünschten Legierungszusammensetzung eingestellt. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann dann, wenn das geschmolzene Gemisch A und das geschmolzene Gemisch B zum Erhalten des geschmolzenen Gemischs C in einem gewünschten Verhältnis gemischt werden, der Anteil der Edelmetallkomponente, die in dem geschmolzenen Gemisch C enthalten ist, einfach eingestellt werden. Folglich kann die Zusammensetzung der schließlich erhaltenen feinen Edelmetalllegierungsteilchen leicht eingestellt werden.
Schritt 2
Im Schritt (2) wird ein Edelmetalloxid durch Zusetzen eines Alkalimetallcarbonats zu dem geschmolzenen Gemisch in einer Inertgasatmosphäre als Niederschlag erhalten. Beispiele für das Inertgas umfassen Stickstoffgas, Argongas, Stickstoff-Argon-Mischgas und dergleichen. Ferner umfassen Beispiele für das Alkalimetallcarbonat Natriumcarbonat, Calciumcarbonat und dergleichen und von diesen ist Natriumcarbonat bevorzugt.
Die Temperatur des geschmolzenen Gemischs ist nicht speziell beschränkt, so lange ein geschmolzener Zustand aufrechterhalten wird, jedoch beträgt die Temperatur vorzugsweise etwa 600 bis etwa 800°C. Die Menge des dem geschmolzenen Gemisch zugesetzten Alkalimetallcarbonats wird vorzugsweise so eingestellt, dass das Molverhältnis des Alkalimetallcarbonats zu dem Edelmetallchlorid 1:1 bis 10 beträgt.
Schritt 3
Im Schritt (3) wird ein Gemisch, das feine Edelmetalloxidteilchen enthält, durch Pulverisieren des Edelmetalloxids mit mindestens einem eines Alkalimetallcarbonats und eines Erdalkalimetallcarbonats erhalten.
Das mindestens eine des Alkalimetallcarbonats und des Erdalkalimetallcarbonats, die im Schritt (3) verwendet werden, wird als Matrix verwendet, wenn das Edelmetalloxid pulverisiert (gemahlen) wird, und dient auch in vorteilhafter Weise zur Einstellung des Teilchendurchmessers feiner Edelmetallteilchen, bei denen es sich um das gewünschte Produkt handelt.
Beispiele für das mindestens eine des Alkalimetallcarbonats und des Erdalkalimetallcarbonats umfassen Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Bariumcarbonat und dergleichen. Von diesen ist Calciumcarbonat bevorzugt. Der durchschnittliche Teilchendurch messer des Metallcarbonats vor dem Pulverisieren ist nicht speziell beschränkt, jedoch liegt das Metallcarbonat im Hinblick auf die Handhabbarkeit vorzugsweise in Granulatform vor.
Die Menge der dem Edelmetalloxid zugesetzten Matrix wird vorzugsweise so eingestellt, dass das Gewichtsverhältnis der Matrix zu dem Edelmetalloxid 1:1 bis 10 beträgt.
Um das Edelmetalloxid zusammen mit der Matrix zu pulverisieren, kann eine Pulverisiervorrichtung, wie z. B. ein bekanntes Mörsermahlgerät, eine Planetenkugelmühle, eine Kugelmühle oder eine Reibmühle, verwendet werden.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der feinen Edelmetalloxidteilchen nach dem Pulverisieren beträgt vorzugsweise etwa 10 nm bis etwa 10 μm.
Durch das Pulverisieren werden die feinen Edelmetalloxidteilchen im Allgemeinen im folgenden Zustand erhalten. Das Carbonat, bei dem es sich um die Matrix handelt, wird pulverisiert und aggregiert unter Bildung von Sekundärteilchen mit einer Größe von etwa mehreren hundert μm und die feinen Edelmetalloxidteilchen werden in einem Zustand erhalten, bei dem die feinen Edelmetalloxidteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 10 nm bis etwa 10 μm auf den Oberflächen der Sekundärteilchen geträgert sind.
Schritt 4
Im Schritt (4) werden feine Edelmetallteilchen durch Erwärmen des im Schritt (3) erhaltenen Gemischs in einer Atmosphäre eines Gases, das Wasserstoff enthält, und dann Behandeln des wärmebehandelten Gemischs mit Säure erhalten.
Das Gas, das Wasserstoff enthält, unterliegt keinen Beschränkungen, so lange es 1 bis 100 Vol.-% Wasserstoff enthält, und es handelt sich vorzugsweise um ein reduzierendes Mischgas aus Wasserstoff und Inertgas. Die Erwärmungstemperatur beträgt vorzugsweise 1000 bis 1500°C und die feinen Edelmetalloxidteilchen werden reduziert, so dass sie durch das Erwärmen in einer Atmosphäre eines solchen reduzierenden Gases in feine Edelmetallteilchen umgewandelt werden. Ferner wird die im Schritt (3) verwendete Matrix durch die Wärmebehandlung zu einem Metalloxid (Calciumoxid, Natriumoxid, Magnesiumoxid, Bariumoxid und dergleichen) und Kohlendioxid zersetzt und die feinen Edelmetallteilchen werden auf dem erzeugten Metalloxid geträgert.
Danach können der Teilchendurchmesser und die Größe der feinen Edelmetallteilchen, die auf dem Metalloxid geträgert sind, durch Aufrechterhalten der Wärmebehandlung bei etwa 1000 bis etwa 1500°C (Altern) eingestellt werden. Beispielsweise in dem Fall, bei dem feine Rhodiumteilchen auf Calciumoxid geträgert sind, aggregieren die feinen Rhodiumteilchen nicht und extrem kleine Teilchen auf den Calciumoxidoberflächen verschwinden durch das Altern, und Teilchen mit einem relativ großen Teilchendurchmesser werden durch ein Teilchenwachstum größer und bilden eine Kugelform. Dies ist darauf zurückzuführen, dass feine Edelmetallteilchen mit einem kleineren Teilchendurchmesser eine größere freie Oberflächenenergie aufweisen und deshalb chemisch instabil sind und durch große Teilchen absorbiert werden (Ostwald-Reifung). Folglich ist die Zeitdauer für die Wärmebehandlung nicht speziell beschränkt, so lange die feinen Edelmetalloxidteilchen reduziert werden, so dass sie in die feinen Edelmetallteilchen umgewandelt werden, und die Zeitdauer wird in geeigneter Weise eingestellt, wie z. B. in einem Bereich von 0,5 bis 20 Stunden, abhängig vom gewünschten Teilchendurchmesser. Mit anderen Worten: Der Teilchendurchmesser, die Form und dergleichen der feinen Edelmetallteilchen, bei denen es sich um das gewünschte Produkt handelt, können durch möglichst vollständiges Pulverisieren des Edelmetalloxids in kleine Teilchen im Schritt (3) und Durchführen einer Alterungsbehandlung im Schritt (4) innerhalb des gewünschten Bereichs eingestellt werden.
Nach der Wärmebehandlung werden die gewünschten feinen Edelmetallteilchen durch Behandeln des wärmebehandelten Gemischs mit Säure erhalten. Durch die Säurebehandlung wird das Metalloxid (d. h. das vorstehend genannte Matrixpulver), wie z. B. Calciumoxid, gelöst und entfernt. Für die Säurebehandlung kann Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure und dergleichen verwendet werden. Ferner wird kombiniert damit gegebenenfalls ein Waschen mit Wasser durchgeführt. Durch die vorstehend genannten Schritte werden die gewünschten feinen Edelmetallteilchen erhalten.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen werden insbesondere durch das Erhalten des geschmolzenen Gemischs, welches das Edelmetallchlorid enthält, im Schritt (1) feine Edelmetallteilchen erhalten, deren Teilchendurchmesser und Legierungszusammensetzung einfacher einzustellen sind und deren Kristallinität und Reinheit höher sind als bei denjenigen, die mit einem herkömmlichen Verfahren erhalten werden. Insbesondere in dem Fall, bei dem im Schritt (1) eine Mehrzahl von geschmolzenen Gemischen (z. B. das geschmolzene Gemisch A und das geschmolzene Gemisch B), die verschiedene Edelmetalle enthalten, hergestellt und in einem gewünschten Verhältnis gemischt wird, kann die Zusammensetzung der erhaltenen feinen Edelmetalllegierungsteilchen einfach eingestellt werden.
Die feinen Edelmetallteilchen, deren Teilchendurchmesser und Legierungszusammensetzung eingestellt sind, werden zweckmäßig als sehr feine Elektrodenmaterialien von elektronischen Hochleistungsbauteilen und Elektrodenkatalysatoren von Hochleistungsbrennstoffzellen verwendet.
1 zeigt ein Röntgenbeugungsmuster (XRD-Muster) von feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen (Beispiel 3),
2 zeigt ein rasterelektronenmikroskopisches (SEM) Bild der feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen (Beispiel 3),
3 zeigt ein rasterelektronenmikroskopisches (SEM) Bild von feinen Pt/Pd/Rh-Legierungsteilchen (Beispiel 4),
4 zeigt ein Röntgenbeugungsmuster (XRD-Muster) von feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen (Beispiel 5) und
5 zeigt ein rasterelektronenmikroskopisches (SEM) Bild der feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen (Beispiel 5).
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
Beispiel 1
3 g Rh-Metallpulver und ein 35 mol-% NaCl-65 mol-% CsCl-Gemisch wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des Gemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre zum Erhalten eines geschmolzenen Salzgemischs, welches das Rh-Pulver enthält, wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 3-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Pulvers entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Rh-Chlorid zu erzeugen.
Als nächstes wurde das geschmolzene Salzgemisch, welches das Rh-Chlorid enthielt, bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre geschmolzen. Während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, wurde dann dem geschmolzenen Salzgemisch Na₂CO₃ in einer Men ge zugesetzt, die dem 1,5-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Chlorids entsprach, und Ar-Gas wurde für 1 Stunde eingeleitet, um das Gemisch zu mischen. Dann wurde das Gemisch abgekühlt und mit Wasser gewaschen und ein Rh-Oxid wurde als schwarzer Niederschlag gesammelt.
Als nächstes wurde das Rh-Oxid mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Rh-Oxids, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein Rh-Oxidpulver mit einer Größe von 100 bis 1000 nm erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas erwärmt (reduziert), so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um feine Rh-Teilchen zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM(Rasterelektronenmikroskop)-Untersuchung zeigte, dass der Teilchendurchmesser der feinen Rh-Teilchen 0,1 bis 2 μm betrug. Ferner wurde durch das Ergebnis einer XRD(Röntgenbeugung)-Analyse bestätigt, dass die feinen Rh-Teilchen eine hohe Kristallinität aufwiesen. Die Reinheit der feinen Rh-Teilchen betrug 99,99% oder mehr.
Beispiel 2
3 g eines Pt-Metallstücks und ein 35 mol-% NaCl-65 mol-% CsCl-Gemisch wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des Gemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre zum Erhalten eines geschmolzenen Salzgemischs, welches das Pt-Stück enthält, wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 4-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Stücks entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Pt-Chlorid zu erzeugen.
Als nächstes wurde das geschmolzene Salzgemisch, welches das Pt-Chlorid enthielt, bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre geschmolzen. Während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, wurde dann dem geschmolzenen Salzgemisch Na₂CO₃ in einer Menge zugesetzt, die dem 2-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Chlorids entsprach, und Ar-Gas wurde für 1 Stunde eingeleitet, um das Gemisch zu mischen. Dann wurde das Gemisch abgekühlt und mit Wasser gewaschen und ein Pt-Oxid wurde als schwarzer Niederschlag gesammelt.
Als nächstes wurde das Pt-Oxid mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Pt-Oxids, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein Pt-Oxidpulver mit einer Größe von 100 bis 1000 nm erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas erwärmt (reduziert), so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um feine Pt-Teilchen zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung zeigte, dass der Teilchendurchmesser der feinen Pt-Teilchen 0,1 bis 2 μm betrug. Ferner wurde durch das Ergebnis einer XRD-Analyse bestätigt, dass die feinen Pt-Teilchen eine hohe Kristallinität aufwiesen. Die Reinheit der feinen Pt-Teilchen betrug 99,99% oder mehr.
Beispiel 3
1,6 g Rh-Metallpulver und ein 35 mol-% NaCl-65 mol-% CsCl-Gemisch wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des Gemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre zum Erhalten eines geschmolzenen Salzgemischs, welches das Rh-Pulver enthält, wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 3-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Pulvers entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Rh-Chlorid zu erzeugen.
Entsprechend wurden 2,4 g eines Pt-Metallstücks und das geschmolzene Salzgemisch in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des geschmolzenen Salzgemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 4-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Stücks entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Pt-Chlorid zu erzeugen.
Als nächstes wurden das Pt-Chlorid und das Rh-Chlorid in einem Gewichtsverhältnis von 6:4 gemischt. Das geschmolzene Salzgemisch, das diese Chloride enthielt, wurde bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre geschmolzen. Während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, wurde dann dem geschmolzenen Salzgemisch Na₂CO₃ in einer Menge zugesetzt, die der Summe des 2-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Chlorids und des 1,5-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Chlorids entsprach, und Ar-Gas wurde für 1 Stunde eingeleitet, um das Gemisch zu mischen. Dann wurde das Gemisch abgekühlt und mit Wasser gewaschen und ein Pt/Rh-Oxid wurde als schwarzer Niederschlag gesammelt.
Als nächstes wurde das Pt/Rh-Oxid mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Pt/Rh-Oxids, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein Pt/Rh-Oxidpulver mit einer Größe von 100 bis 1000 nm erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas erwärmt (reduziert), so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um feine Pt/Rh-Legierungsteilchen zu erhalten.
Das Ergebnis einer XRD-Analyse, das in der 1 gezeigt ist, bestätigte, dass die feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen feine Pt/Rh-Legierungsteilchen waren, die eine bestimmte Zusammensetzung und eine hohe Kristallinität aufwiesen und in denen zwei Phasen so koexistieren, dass sie im thermodynamischen Gleichgewicht vorliegen. Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung, das in der 2 gezeigt ist, zeigte, dass der Teilchendurchmesser der feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen 0,1 bis 2 μm betrug. Die Reinheit der feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen betrug 99,99% oder mehr.
Beispiel 4
0,4 g Rh-Metallpulver und ein 35 mol-% NaCl-65 mol-% CsCl-Gemisch wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des Gemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre zum Erhalten eines geschmolzenen Salzgemischs, welches das Rh-Pulver enthält, wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 3-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Pulvers entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Rh-Chlorid zu erzeugen.
Entsprechend wurden 1,8 g eines Pt-Metallstücks und das geschmolzene Salzgemisch in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des geschmolzenen Salzgemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 4-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Stücks entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Pt-Chlorid zu erzeugen.
Entsprechend wurden 1,8 g eines Pd-Metallstücks und das geschmolzene Salzgemisch in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des geschmolzenen Salzgemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 2-fachen der äquivalenten Menge des Pd-Stücks entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Pd-Chlorid zu erzeugen.
Als nächstes wurden das Pt-Chlorid, das Pd-Chlorid und das Rh-Chlorid in einem Gewichtsverhältnis von 4,5:4,5:1 gemischt. Das geschmolzene Salzgemisch, das diese Chloride enthielt, wurde bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre geschmolzen. Während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, wurde dann dem geschmolzenen Salzgemisch Na₂CO₃ in einer Menge zugesetzt, die der Summe des 2-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Chlorids, der äquivalenten Menge des Pd-Chlorid und des 1,5-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Chlorids entsprach, und Ar-Gas wurde für 1 Stunde eingeleitet, um das Gemisch zu mischen. Dann wurde das Gemisch abgekühlt und mit Wasser gewaschen und ein Pt/Pd/Rh-Oxid wurde als schwarzer Niederschlag gesammelt.
Als nächstes wurde das Pt/Pd/Rh-Oxid mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Pt/Pd/Rh-Oxids, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein Pt/Pd/Rh-Oxidpulver mit einer Größe von 100 bis 1000 nm erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas erwärmt (reduziert), so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um feine Pt/Pd/Rh-Legierungsteilchen zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung, das in der 3 gezeigt ist, zeigte, dass der Teilchendurchmesser der feinen Pt/Pd/Rh-Legierungsteilchen 0,1 bis 2 μm betrug. Die Reinheit der feinen Pt/Pd/Rh-Legierungsteilchen betrug 99,99% oder mehr.
Beispiel 5
5,1 g Rh-Metallpulver und ein 35 mol-% NaCl-65 mol-% CsCl-Gemisch wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des Gemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre zum Erhalten eines geschmolzenen Salzgemischs, welches das Rh-Pulver enthält, wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 4-fachen der äquivalenten Menge des Rh- Pulvers entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Rh-Chlorid zu erzeugen.
Als nächstes wurden das Rh-Chlorid und ein Pt-Metallstück in einem Gewichtsverhältnis von 2:3 gemischt und das geschmolzene Salzgemisch wurde dem Gemisch in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 zugesetzt. Nach dem Schmelzen des geschmolzenen Salzgemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 2-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Stücks entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Pt/Rh-Chlorid zu erzeugen.
Während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, wurde dann dem geschmolzenen Salzgemisch Na₂CO₃ in einer Menge zugesetzt, die der Summe des 2-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Chlorids und des 1,5-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Chlorids entsprach, und Ar-Gas wurde für 1 Stunde eingeleitet, um das Gemisch zu mischen. Dann wurde das Gemisch abgekühlt und mit Wasser gewaschen und ein Pt/Rh-Oxid wurde als schwarzer Niederschlag gesammelt.
Als nächstes wurde das Pt/Rh-Oxid mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Pt/Rh-Oxids, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein Pt/Rh-Oxidpulver mit einer Größe von 100 bis 1000 nm erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas erwärmt (reduziert), so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um feine Pt/Rh-Legierungsteilchen zu erhalten.
Das Ergebnis einer XRD-Analyse, das in der 4 gezeigt ist, bestätigte, dass die feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen eine bestimmte Zusammensetzung aufwiesen. Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung, das in der 5 gezeigt ist, zeigte, dass der Teilchendurchmesser der feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen 0,2 bis 2 μm betrug. Die Reinheit der feinen Pt/Rh-Legierungsteilchen betrug 99,99% oder mehr.
Beispiel 6
0,5 g Rh-Metallpulver und ein 35 mol-% NaCl-65 mol-% CsCl-Gemisch wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des Gemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre zum Erhalten eines geschmolzenen Salzgemischs, welches das Rh-Pulver enthält, wurde Chlorgas in einer Menge, die dem 4-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Pulvers entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Rh-Chlorid zu erzeugen.
2,25 g eines Pt-Metallstücks, 2,25 g Pd-Metallpulver und das geschmolzene Salzgemisch wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:10 gemischt. Nach dem Schmelzen des geschmolzenen Salzgemischs bei 650°C in einer Ar-Gasatmosphäre wurde Chlorgas in einer Menge, die der Summe des 2-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Stücks und des 2-fachen der äquivalenten Menge des Pd-Stücks entsprach, in das geschmolzene Salzgemisch eingeleitet, während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, um ein Pt/Pd/Rh-Chlorid zu erzeugen.
Während das geschmolzene Salzgemisch bei 650°C gehalten wurde, wurde dann dem geschmolzenen Salzgemisch Na₂CO₃ in einer Menge zugesetzt, die der Summe des 2-fachen der äquivalenten Menge des Pt-Chlorids, der äquivalenten Menge des Pd-Chlorids und des 1,5-fachen der äquivalenten Menge des Rh-Chlorids entsprach, und Ar-Gas wurde für 1 Stunde eingeleitet, um das Gemisch zu mischen. Dann wurde das Gemisch abgekühlt und mit Wasser gewaschen und ein Pt/Pd/Rh-Oxid wurde als schwarzer Niederschlag gesammelt.
Als nächstes wurde das Pt/Pd/Rh-Oxid mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Pt/Pd/Rh-Oxids, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein Pt/Pd/Rh-Oxidpulver mit einer Größe von 100 bis 1000 nm erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas so erwärmt, dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde. Dann wurde das Pt/Pd/Rh-Oxid auf den CaO-Oberflächen geträgert und reduziert und die resultierenden feinen Metallteilchen wurde in einer verteilten Weise auf den CaO-Oberflächen geträgert und 1 Stunde bei 1200°C gehalten, so dass die Form und der Teilchendurchmesser des Pt/Pd/Rh-Pulvers mittels eines Atomdiffusionsphänomens eingestellt wurden. Das Pulver wurde abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um feine Pt/Pd/Rh-Legierungsteilchen zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung zeigte, dass der Teilchendurchmesser der feinen Pt/Pd/Rh-Legierungsteilchen 0,2 bis 2 μm betrug. Die Reinheit der feinen Pt/Pd/Rh-Legierungsteilchen betrug 99,99% oder mehr.
Vergleichsbeispiel 1
Rhodiumschwarz-Pulver mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 100 nm wurde mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Rhodiumschwarz-Pulvers, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein feines Rhodiumschwarz-Pulver erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas reduziert, so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um ein Rh-Pulver zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung zeigte, dass der Teilchendurchmesser des Rh-Pulvers 0,5 bis 5 μm betrug. Das Ergebnis einer XRD-Analyse zeigte, dass die Teilchen des Rh-Pulvers eine geringe Kristallinität aufwiesen. Die Reinheit des Rh-Pulvers betrug 99,9%.
Vergleichsbeispiel 2
Platinschwarz-Pulver mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 100 nm wurde mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Platinschwarz-Pulvers, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein feines Platinschwarz-Pulver erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas reduziert, so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um ein Pt-Pulver zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung zeigte, dass der Teilchendurchmesser des Pt-Pulvers 0,5 bis 5 μm betrug. Das Ergebnis einer XRD-Analyse zeigte, dass die Teilchen des Pt-Pulvers eine geringe Kristallinität aufwiesen. Die Reinheit des Pt-Pulvers betrug 99,9%.
Vergleichsbeispiel 3
Palladiumschwarz-Pulver mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 100 nm wurde mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Palladiumschwarz-Pulvers, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein feines Palladiumschwarz-Pulver erhalten wurde, das in einer CaCO₃-Matrix dispergiert war. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas reduziert, so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um ein Pd-Pulver zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung zeigte, dass der Teilchendurchmesser des Pd-Pulvers 0,5 bis 5 μm betrug. Das Ergebnis einer XRD-Analyse zeigte, dass die Teilchen des Pd-Pulvers eine geringe Kristallinität aufwiesen. Die Reinheit des Pd-Pulvers betrug 99,9%.
Vergleichsbeispiel 4
Ein Pulvergemisch aus Platinschwarz-Pulver und Rhodiumschwarz-Pulver, die jeweils einen Teilchendurchmesser von 10 bis 100 nm aufwiesen, wurde mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Pulvergemischs, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein feines Platinschwarz-Pulver und ein feines Rhodiumschwarz-Pulver erhalten wurden, die in einer CaCO₃-Matrix dispergiert waren. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas reduziert, so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um ein Pt/Rh-Legierungspulver zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung zeigte, dass der Teilchendurchmesser des Pt/Rh-Legierungspulvers 0,5 bis 5 μm betrug. Das Ergebnis einer XRD-Analyse zeigte, dass die Teilchen des Pt/Rh-Legierungspulvers eine geringe Kristallinität aufwiesen. Die Reinheit des Pt/Rh-Legierungspulvers betrug 99,9%.
Vergleichsbeispiel 5
Ein Pulvergemisch aus Platinschwarz-Pulver, Palladiumschwarz-Pulver und Rhodiumschwarz-Pulver, die jeweils einen Teilchendurchmesser von 10 bis 100 nm aufwiesen, wurde mit CaCO₃ gemischt, dessen Menge dreimal größer war als diejenige des Pulvergemischs, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, und dann wurde das Gemisch durch ein automatisches Mörsermahlgerät gemahlen, so dass ein feines Platinschwarz-Pulver, ein feines Palladiumschwarz-Pulver und ein feines Rhodiumschwarz-Pulver erhalten wurden, die in einer CaCO₃-Matrix dispergiert waren. Das Pulvergemisch wurde bei 1200°C für 1 Stunde in einer Atmosphäre von 4 mol-% H₂-96 mol-% Ar-Gas reduziert, so dass CaCO₃ zu CaO und CO₂ zersetzt wurde, und dann wurde das Pulvergemisch abgekühlt, in HCl gelöst und mit Wasser gewaschen, um ein Pt/Pd/Rh-Legierungspulver zu erhalten.
Das Ergebnis einer SEM-Untersuchung zeigte, dass der Teilchendurchmesser des Pt/Pd/Rh-Legierungspulvers 0,5 bis 5 μm betrug, Das Ergebnis einer XRD-Analyse zeigte, dass die Teilchen des Pt/Pd/Rh-Legierungspulvers eine geringe Kristallinität aufwiesen. Die Reinheit des Pt/Pd/Rh-Legierungspulvers betrug 99,9%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 1998-102104 [0005]
- JP 1998-102106 [0005]
- JP 1998-102107 [0005]
- JP 2003-277802 [0005]
- JP 2003-277812 [0005]
- JP 2006-241494 [0006]
- JP 2007-19055 [0006]
- JP 2006-124787 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung von feinen Edelmetallteilchen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (1) Erhalten eines geschmolzenen Gemischs, das ein Edelmetallchlorid enthält, durch Einleiten von Chlorgas in ein Gemisch aus einem geschmolzenen Salz eines Alkalimetallchlorids und einem Edelmetall, (2) Erhalten eines Edelmetalloxids als Niederschlag durch Zusetzen eines Alkalimetallcarbonats zu dem geschmolzenen Gemisch in einer Inertgasatmosphäre, (3) Erhalten eines Gemischs, das feine Edelmetalloxidteilchen enthält, durch Pulverisieren des Edelmetalloxids mit mindestens einem eines Alkalimetallcarbonats und eines Erdalkalimetallcarbonats, und (4) Erhalten von feinen Edelmetallteilchen durch Erwärmen des im Schritt (3) erhaltenen Gemischs in einer Atmosphäre eines Gases, das Wasserstoff enthält, und dann Behandeln des wärmebehandelten Gemischs mit Säure.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Schritt (1) ein geschmolzenes Gemisch A und ein geschmolzenes Gemisch B, die verschiedene Edelmetalle enthalten, hergestellt und zum Erhalten eines geschmolzenen Gemischs C miteinander gemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Edelmetall mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Rhodium, Platin und Palladium, ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Alkalimetallchlorid mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe, bestehend aus LiCl, NaCl, KCl, CsCl, LiCl-NaCl, LiCl-KCl, NaCl-KCl, NaCl-CsCl, LiCl-CsCl, KCl-CsCl, LiCl-KCl-NaCl, LiCl-MgCl₂, LiCl-CaCl₂, LiCl-BaCl₂, NaCl-MgCl₂, NaCl-CaCl₂, NaCl-BaCl₂, KCl-MgCl₂, KCl-CaCl₂, KCl-BaCl₂, CsCl-MgCl₂, CsCl-CaCl₂ und CsCl-BaCl₂, ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem im Schritt (1) das Mischungsverhältnis des Edelmetalls und des Alkalimetallchlorids 1:5 bis 20, bezogen auf das Gewichtsverhältnis, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem im Schritt (1) die eingeleitete Menge des Chlorgases so eingestellt wird, dass das Molverhältnis des Chlorgases zu dem Edelmetall 1:1,5 bis 5 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem im Schritt (2) die zugesetzte Menge des Alkalimetallcarbonats so eingestellt wird, dass das Molverhältnis des Alkalimetallcarbonats zu dem Edelmetallchlorid 1:1 bis 10 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem im Schritt (3) das Edelmetalloxid so pulverisiert wird, dass es einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 nm bis 10 μPm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das mindestens eine des Alkalimetallcarbonats und des Erdalkalimetallcarbonats, die im Schritt (3) eingesetzt werden, mindestens ein Mitglied ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Natriumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat und Bariumcarbonat, ausgewählt ist.