DE102012200606A1 - Electrically conductive material - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektrisch leitfähiges Material, umfassend Kerne (1) aus einem Metallgemisch aufweisend ein Grundmetall und wenigstens einen Metallzusatz, wobei das Grundmetall und der wenigstens eine Metallzusatz ausgewählt sind aus der Gruppe A bestehend aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium, wobei das Grundmetall in einer Konzentration von größer oder gleich 90 Atomprozent vorliegt und wobei der wenigstens eine Metallzusatz in einer Konzentration von kleiner oder gleich 10 Atomprozent vorliegt, wobei sich die Konzentrationen des Grundmetalls und des wenigstens einen Metallzusatzes zu 100 Atomprozent addieren. Bei einem derartigen Material kann eine Entmischung des Metallgemisches wirksam verhindert werden.The present invention is an electrically conductive material comprising cores (1) of a metal mixture comprising a base metal and at least one metal additive, wherein the base metal and the at least one metal additive are selected from the group A consisting of platinum, rhodium, gold, palladium, Silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium, wherein the parent metal is present in a concentration greater than or equal to 90 atomic percent, and wherein the at least one metal additive is present at a concentration of less than or equal to 10 atomic percent, the concentrations of the parent metal and the add at least one metal additive to 100 atomic percent. In such a material segregation of the metal mixture can be effectively prevented.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch leitfähiges Material, insbesondere ein Elektrodenmaterial, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.The present invention relates to an electrically conductive material, in particular an electrode material, and a method for producing such.

Stand der TechnikState of the art

In technischen Anwendungen werden thermisch und korrosiv hochstabile Elektrodenmaterialien benötigt, die überwiegend metallisch und elektrisch leitfähig sind sowie eine nanoskalige und regelmäßig definierte Struktur aufweisen.In technical applications, thermally and corrosively highly stable electrode materials are required which are predominantly metallic and electrically conductive and have a nanoscale and regularly defined structure.

Die Druckschrift US 2007/0251822 A1 beschreibt chemochrome Nanoteilchen, welche als Pigmente, Farben, Beschichtungen und Tinten eingesetzt werden können.The publication US 2007/0251822 A1 describes chemochromic nanoparticles that can be used as pigments, paints, coatings and inks.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektrisch leitfähiges Material, umfassend Kerne aus einem Metallgemisch aufweisend ein Grundmetall und wenigstens einen Metallzusatz, wobei das Grundmetall und der wenigstens eine Metallzusatz ausgewählt sind aus der Gruppe A bestehend aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium, wobei das Grundmetall in einer Konzentration von größer oder gleich 90 Atomprozent vorliegt und wobei der wenigstens eine Metallzusatz in einer Konzentration von kleiner oder gleich 10 Atomprozent vorliegt, wobei sich die Konzentrationen des Grundmetalls und des wenigstens einen Metallzusatzes zu 100 Atomprozent addieren.The present invention is an electrically conductive material comprising cores of a metal mixture comprising a base metal and at least one metal additive, wherein the base metal and the at least one metal additive are selected from the group A consisting of platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper , Iridium, ruthenium, osmium, rhenium, wherein the parent metal is present in a concentration greater than or equal to 90 atomic percent, and wherein the at least one metal additive is present at a concentration of less than or equal to 10 atomic percent, wherein the concentrations of the parent metal and the at least one metal additive add to 100 atomic percent.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einem „elektrisch leitfähigen Material“ insbesondere ein Material verstanden werden, welches eine spezifische Leitfähigkeit von mindestens 10–1 Sm aufweist.In the context of the present invention, an "electrically conductive material" can be understood in particular to mean a material which has a specific conductivity of at least 10 -1 Sm.

Ein derartiges elektrisch leitfähiges Material kann Kerne aus wenigstens zwei Metallen umfassen, von denen ein Metall das Grundmetall darstellt und das wenigstens eine weitere Metall oder eine Mehrzahl an weiteren Metallen den Metallzusatz bildet. Such an electrically conductive material may comprise cores of at least two metals, one of which represents the metal and the metal forms at least one further metal or a plurality of further metals.

Dadurch, dass das Grundmetall und der Metallzusatz ausgewählt sind aus der Gruppe A bestehend aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium, wobei das Grundmetall in einer Konzentration von größer oder gleich 90 Atomprozent vorliegt und wobei der Metallzusatz in einer Konzentration von kleiner oder gleich 10 Atomprozent vorliegt, mischen sich die Metalle bei hohen Temperaturen, wie etwa 550 °C oder darüber, homogen in der Festphase beziehungsweise legieren miteinander. Dabei zeigt dieses Metall beziehungsweise zeigt dieses Metallgemisch auch bei hohen Temperaturen eine gute Oxidationsbeständigkeit beziehungsweise Korrosionsbeständigkeit, so dass beispielsweise eine Oxidation bei sauerstoffhaltiger Atmosphäre nicht oder sehr langsam oder nur an der äußersten Schicht stattfindet. Characterized in that the base metal and the metal additive are selected from the group A consisting of platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium, wherein the parent metal is present in a concentration of greater than or equal to 90 atomic percent, and wherein the metal additive is present in a concentration of less than or equal to 10 atomic percent, the metals mix homogeneously in the solid phase or alloy together at high temperatures, such as about 550 ° C or above. In this case, this metal or shows this metal mixture, even at high temperatures, a good oxidation resistance or corrosion resistance, so that, for example, an oxidation in an oxygen-containing atmosphere is not or very slowly or only at the outermost layer.

Ferner wird insbesondere durch den vorgenannten Anteil des Grundmetalls beziehungsweise des Metallzusatzes verhindert, dass beispielsweise auch bei einer möglichen Einsatztemperatur von 500°C oder etwa auch darunter keine Entmischung der wenigstens zwei Metalle des Kerns stattfindet. Vielmehr bleibt auch unter derartigen Bedingungen eine homogene Metallmischung bestehen.Furthermore, it is prevented in particular by the above-mentioned proportion of the base metal or of the metal additive that, for example, even at a possible use temperature of 500 ° C or about even there is no segregation of at least two metals of the core. Rather, a homogeneous metal mixture remains even under such conditions.

Dadurch sind aus dem erfindungsgemäßen Material ausgestaltete Bauteile im Wesentlichen unabhängig von der Einsatztemperatur besonders langzeitstabil und ändern ihre Eigenschaften nicht oder nicht wesentlich.As a result, components configured from the material according to the invention are particularly long-term stable, essentially independent of the operating temperature, and do not change their properties or not significantly.

Das elektrisch leitfähige Material kann insbesondere durch ein später erläutertes Verfahren hergestellt werden.The electrically conductive material can be produced in particular by a method explained later.

Das Material kann ferner eine Leitfähigkeit von größer oder gleich 103 Sm–1, insbesondere von größer oder gleich 106 Sm–1, aufweisen. Darüber hinaus kann das Material eine BET-Oberfläche von größer oder gleich 5 m2/g aufweisen.The material may furthermore have a conductivity of greater than or equal to 10 3 Sm -1 , in particular greater than or equal to 10 6 Sm -1 . In addition, the material may have a BET surface area of greater than or equal to 5 m 2 / g.

Beispielsweise kann das Metallgemisch der Gruppe A ein Metallgemisch, insbesondere eine Metalllegierung, sein welche zwei Metalle umfasst. Gegebenenfalls kann das Metallgemisch weiterhin mindestens ein weiteres Metall ausgewählt aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium umfassen. Die Gruppe A kann jedoch auch nur aus zwei Metallen umfassend Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium und Mischungen davon, bestehen. For example, the group A metal mixture may be a metal mixture, in particular a metal alloy comprising two metals. Optionally, the metal mixture may further comprise at least one other metal selected from platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium. However, the group A may consist of only two metals including platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium and mixtures thereof.

Das erfindungsgemäße Material kann zum Beispiel als Material oder Zusatzmaterial in Sensoren, Katalysatoren und Brennstoffzellen, beispielsweise als Elektrodenmaterial, eingesetzt werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Material in beispielsweise keramischen Abgassensoren, beispielsweise Lambda-Sonden, in Chemosensoren, insbesondere Feldeffekt-Chemosensoren, und in Feldeffekttransistoren, insbesondere als Gate-Elektrodenmaterial, eingesetzt werden.The material according to the invention can be used, for example, as a material or additional material in sensors, catalysts and fuel cells, for example as electrode material. In particular, the material according to the invention can be used in, for example, ceramic exhaust gas sensors, for example lambda probes, in chemosensors, in particular field effect chemosensors, and in field effect transistors, in particular as a gate electrode material.

Im Rahmen einer Ausgestaltung können die Kerne von wenigstens einem Oxid eines Metalls oder Metallgemischs, ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Iridium, Palladium und Zink und Mischungen davon, zumindest teilweise umgeben sein.In one embodiment, the cores of at least one oxide of a metal or metal mixture selected from the group B consisting of silicon, germanium, tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron , Cobalt, nickel, iridium, palladium and zinc and mixtures thereof, at least partially.

Im Sinn der vorliegenden Erfindung werden unter den „Lanthaniden“ insbesondere die Elemente: Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium verstanden.For the purposes of the present invention, the term "lanthanides" is understood to mean, in particular, the elements: cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Halbmetalle (Bor, Silizium, Germanium) zu den Metallen gezählt.In the context of the present invention, the semimetals (boron, silicon, germanium) are counted among the metals.

Insbesondere können die Kerne von Oxid/en eines Metalls oder Metallgemischs, der Gruppe B im Wesentlichen vollständig umgeben sein. Dabei wird unter „im Wesentlichen vollständig umgeben“ insbesondere verstanden, dass Abweichungen, die darauf beruhen:

  • – dass das Oxid beziehungsweise die Oxide Poren, die zumindest gasdurchlässige sind, beispielsweise eine durchschnittliche Porengröße von größer oder gleich 0,3 nm bis kleiner oder gleich 50 nm, aufweisen, und/oder
  • – dass zwei oder mehr Kerne, die einander kontaktieren, und/oder
  • – dass ein Kern oder mehrere Kerne, die eine Substratoberfläche kontaktieren,
  • umfasst sind.
In particular, the cores of oxides of a metal or metal mixture, group B, may be substantially completely surrounded. In particular, "substantially completely surrounded" means that deviations based thereon:
  • - That the oxide or oxides pores, which are at least gas-permeable, for example, have an average pore size of greater than or equal to 0.3 nm to less than or equal to 50 nm, and / or
  • That two or more cores contacting each other and / or
  • That one or more cores contacting a substrate surface
  • are included.

Das die Kerne zumindest teilweise umgebende Oxid kann sowohl ein Oxid eines Metalls als auch eine Mischung aus Oxiden von zwei oder mehr Metallen beziehungsweise ein Mischoxid sein. Beispielsweise kann das Oxid eine Mischung aus einem Oxid eines ersten Metalls der Gruppe B, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Iridium, Palladium und Zink und Mischungen davon, und einem Oxid eines zweiten, vom ersten unterschiedlichen Metalls der Gruppe B, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Iridium, Palladium und Zink und Mischungen davon, sein. Beispielsweise kann das Metalloxid Zirkoniumdioxid umfassen oder sein.The oxide surrounding the cores at least partially may be both an oxide of a metal and a mixture of oxides of two or more metals or a mixed oxide. For example, the oxide may be a mixture of an oxide of a first metal of group B, for example selected from the group consisting of silicon, germanium, tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, Titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, iridium, palladium and zinc and mixtures thereof, and an oxide of a second, different group B metal, for example selected from the group consisting of silicon, germanium, tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese , Iron, cobalt, nickel, iridium, palladium and zinc and mixtures thereof. For example, the metal oxide may include or be zirconia.

In dieser Ausgestaltung kann das Oxid oder können die Oxide beispielsweise vergesellschaftet mit dem Metallgemisch der Kerne vorliegen und ferner eine Hülle aus korrosionsbeständigem und sinterbeständigem Material ausbilden. Dadurch können die darunterliegenden Kerne vor weiterer Strukturveränderung und möglichen chemischen Angriffen besonders gut geschützt werden. Die Stabilität des Materials kann so noch weiter verbessert werden. In this embodiment, the oxide or oxides may, for example, be present associated with the metal mixture of the cores and also form a shell of corrosion-resistant and sinter-resistant material. As a result, the underlying cores can be protected particularly well against further structural changes and possible chemical attacks. The stability of the material can be further improved.

Insbesondere aufgrund der oxidischen Umgebung kann das elektrisch leitfähige Material vorteilhafterweise korrosionsbeständig und/oder temperaturstabil sein. Dabei kann unter „korrosionsbeständig“ verstanden werden, dass sich das Material nach 10 Stunden bei 400 °C in einem Gasgemisch, aus 10,00000 Volumenprozent Sauerstoff, 10,00000 Volumenprozent Wasserdampf, 0,00100 Volumenprozent Stickstoffmonoxid, 0,00005 Volumenprozent Schwefeldioxid und 79,99895 Volumenprozent Stickstoff, mittels Rasterelektronenmikroskopie nicht nachweisbar verändert. Dabei wird unter „temperaturstabil“ insbesondere verstanden, dass sich das Material nach 10 Stunden bei 400 °C in Luft mittels Rasterelektronenmikroskopie nicht nachweisbar verändert. Weiterhin kann das Material porös sein. Darüber hinaus können die Kerne und Oxide in dem Material im Wesentlichen homogen verteilt vorliegen. Ferner kann das elektrisch leitfähige Material eine regelmäßig definierte Struktur im Nanometerbereich aufweisen. Weiterhin kann auch die chemische Zusammensetzung auch im einstelligen Nanometerbereich, ermittelt durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), unverändert bleiben, beziehungsweise nur im Rahmen von Verunreinigungen Veränderungen erfahren.In particular, due to the oxidic environment, the electrically conductive material may advantageously be corrosion-resistant and / or temperature-stable. In this case, "corrosion-resistant" is understood to mean that the material after 10 hours at 400 ° C in a gas mixture of 10.00000 volume percent oxygen, 10.00000 volume percent water vapor, 0.00100 volume percent nitrogen monoxide, 0.00005 volume percent sulfur dioxide and 79 , 99895 volume percent nitrogen, undetectable by scanning electron microscopy. In particular, "temperature-stable" is understood to mean that the material does not detectably change after 10 hours at 400 ° C. in air by means of scanning electron microscopy. Furthermore, the material may be porous. Moreover, the cores and oxides in the material may be substantially homogeneously distributed. Furthermore, the electrically conductive material may have a regularly defined structure in the nanometer range. Furthermore, even in the single-digit nanometer range, determined by transmission electron microscopy (TEM), the chemical composition can remain unchanged, or undergo changes only in the context of impurities.

Vorzugsweise verändert sich das Material auch nach 10 Stunden bei 500 °C, insbesondere nach 100 Stunden bei 500 °C, in einem Gasgemisch aus 10,00000 Volumenprozent Sauerstoff, 10,00000 Volumenprozent Wasserdampf, 0,00100 Volumenprozent Stickstoffmonoxid, 0,00005 Volumenprozent Schwefeldioxid und 79,99895 Volumenprozent Stickstoff, mittels Rasterelektronenmikroskopie nicht nachweisbar. Vorzugsweise verringert und sich die elektrische Leitfähigkeit des Materials bei der Behandlung in dem Gasgemisch, aus 10,00000 Volumenprozent Sauerstoff, 10,00000 Volumenprozent Wasserdampf, 0,00100 Volumenprozent Stickstoffmonoxid, 0,00005 Volumenprozent Schwefeldioxid und 79,99895 Volumenprozent Stickstoff, nicht mehr als zwei Größenordnungen oder in Luft um nicht mehr als zwei Größenordnungen, vorzugsweise um nicht mehr als eine Größenordnung, insbesondere um nicht mehr als 50%.Preferably, the material also changes after 10 hours at 500 ° C, especially after 100 hours at 500 ° C, in a gas mixture of 10.00000 volume percent oxygen, 10.00000 volume percent water vapor, 0.00100 volume percent nitric oxide, 0.00005 volume percent sulfur dioxide and 79.99895 volume percent nitrogen, undetectable by scanning electron microscopy. Preferably, the electrical conductivity of the material when treated in the gas mixture, from 10.00000 volume percent oxygen, 10.00000 volume percent water vapor, 0.00100 volume percent nitric oxide, 0.00005 volume percent sulfur dioxide and 79.99895 volume percent nitrogen, does not decrease more than two orders of magnitude or in air by not more than two orders of magnitude, preferably by not more than one order of magnitude, in particular by not more than 50%.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Material aus miteinander verbundenen Partikeln mit dazwischen liegenden Poren aufgebaut sein, wobei die Partikel jeweils einen Kern aus einem Metall oder Metallgemisch der Gruppe A aufweisen, welcher zumindest teilweise, insbesondere im Wesentlichen vollständig, mit einer Oxidschicht eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B umgeben ist. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die Kerne durch die Oxidschicht stabilisiert werden. Insbesondere werden die Kerne dadurch im Wesentlichen gegen thermisch induzierte Vergröberungen und Versinterungen geschützt. Ferner können die Kerne vor Umgebungseinflüssen, insbesondere Korrosionsmittel, geschützt werden. Trotz dieses Schutzes kann das Material aufgrund der Porosität katalytisch aktiv sein, was beispielsweise für manche Anwendungen im Sensorbereich vorteilhaft sein kann. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann das Material einerseits zwischen den Partikel liegende Poren und andererseits Poren in der Oxidschicht, die zumindest gasdurchlässige sind, beispielsweise eine durchschnittliche Porengröße von größer oder gleich 0,3 nm bis kleiner oder gleich 50 nm, gemessen durch Rasterelektronenmikroskopie, umfassen.In the context of a further embodiment, the material can be constructed of interconnected particles with pores in between in which the particles each have a core of a metal or metal mixture of group A, which is at least partially, in particular substantially completely, surrounded by an oxide layer of a metal or metal mixture of group B. This has the significant advantage that the cores are stabilized by the oxide layer. In particular, the cores are protected thereby substantially against thermally induced coarsening and sintering. Furthermore, the cores can be protected from environmental influences, in particular corrosive agents. Despite this protection, the material may be catalytically active due to the porosity, which may be advantageous for some sensor applications, for example. In the context of this embodiment, the material can, on the one hand, comprise pores lying between the particles and, on the other hand, pores in the oxide layer which are at least gas-permeable, for example an average pore size of greater than or equal to 0.3 nm to less than or equal to 50 nm, measured by scanning electron microscopy.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung können die Kerne zumindest teilweise einen Durchmesser in einem Bereich von größer oder gleich 0,4 nm bis kleiner oder gleich 100 nm beispielsweise von größer oder gleich 5 nm bis kleiner oder gleich 50 nm, insbesondere von größer oder gleich 10 nm bis kleiner oder gleich 25 nm, gemessen durch Rasterelektronenmikroskopie oder Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) aufweisen. Folglich können die Kerne in dieser Ausgestaltung insbesondere durch Nanopartikel gebildet werden. Insbesondere bei Nanopartikeln ist der vorbeschriebene Effekt des Verhinderns einer Entmischung der Metalle in den Kernen von Vorteil, da insbesondere bei Nanopartikeln auch bei beispielsweise geringen Temperaturen von beispielsweise 350°C oder darunter die kinetische Hemmung einer Segregation nicht ausreichend sein kann. Dies kann insbesondere dann von Bedeutung sein, wenn die Materialien eine lange Einsatzdauer, wie etwa 6000h in einem kritischen Temperaturbereich zu erfüllen haben. Denn in diesem Fall besteht grundsätzlich die Gefahr einer Entmischung, wenn die Mischmetall-Nanopartikel ab einer für die Kinetik der Mischung hinreichenden Temperatur nicht im thermodynamischen Gleichgewicht sind. Diese Gefahr kann erfindungsgemäß verhindert werden. Beispielsweise können zumindest 75 % der Kerne beziehungsweise der Partikel einen Durchmesser in einem Bereich von größer oder gleich 0,4 nm bis kleiner oder gleich 100 nm beispielsweise von größer oder gleich 5 nm bis kleiner oder gleich 50 nm, insbesondere von größer oder gleich 10 nm bis kleiner oder gleich 25 nm, gemessen durch Rasterelektronenmikroskopie, aufweisen.Within the scope of a further embodiment, the cores can at least partially have a diameter in a range from greater than or equal to 0.4 nm to less than or equal to 100 nm, for example greater than or equal to 5 nm to less than or equal to 50 nm, in particular greater than or equal to 10 nm to less than or equal to 25 nm as measured by Scanning Electron Microscopy or Transmission Electron Microscopy (TEM). Consequently, the cores in this embodiment can be formed in particular by nanoparticles. Particularly with nanoparticles, the above-described effect of preventing separation of the metals in the cores is advantageous, since, in particular with nanoparticles, even at, for example, low temperatures of, for example, 350 ° C. or below, the kinetic inhibition of segregation may not be sufficient. This may be particularly important if the materials have to meet a long service life such as 6000 hours in a critical temperature range. Because in this case there is always the risk of segregation if the mischmetal nanoparticles are not in thermodynamic equilibrium from a temperature sufficient for the kinetics of the mixture. This danger can be prevented according to the invention. For example, at least 75% of the cores or of the particles may have a diameter in a range from greater than or equal to 0.4 nm to less than or equal to 100 nm, for example greater than or equal to 5 nm to less than or equal to 50 nm, in particular greater than or equal to 10 nm to less than or equal to 25 nm as measured by scanning electron microscopy.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Grundmetall Platin sein und kann der Metallzusatz Rhodium sein. In dieser Ausgestaltung können die Kerne somit aus Platin und Rhodium bestehen. Insbesondere in dieser Zusammensetzung können besonders vorteilhafte Effekte einer Entmischungshinderung auch bei niedrigen Temperaturen realisiert werden. Im Detail ist insbesondere Platin ein besonders oxidationsbeständiges Metall, wobei insbesondere Rhodium die Sinterstabilität verbessern kann. Selbst für den Fall, dass Rhodium Oxide bilden sollte, sind diese außerordentlich stabil.In a further embodiment, the base metal can be platinum and the metal additive can be rhodium. In this embodiment, the cores can thus consist of platinum and rhodium. Particularly in this composition, particularly advantageous effects of segregation prevention can be realized even at low temperatures. In particular, platinum is a particularly oxidation-resistant metal, in particular rhodium can improve the sintering stability. Even in the case that rhodium should form oxides, they are extremely stable.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Material, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in dem Material:

  • – größer oder gleich 60 Atomprozent bis kleiner oder gleich 99,5 Atomprozent an Metallen der Gruppe A, und
  • – größer oder gleich 0,5 Atomprozent bis kleiner oder gleich 40 Atomprozent an Metallen der Gruppe B
umfassen, wobei die Summe der Metallatome der Gruppen A und B zusammen 100 Atomprozent ergibt. Bevorzugte Messmethoden umfassen diesbezüglich beispielsweise Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), oder Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS).In a further embodiment, the material, based on the total number of metal atoms in the material:
  • Greater than or equal to 60 atomic percent to less than or equal to 99.5 atomic percent of Group A metals, and
  • Greater than or equal to 0.5 atomic percent to less than or equal to 40 atomic percent of Group B metals
include, wherein the sum of the metal atoms of groups A and B together gives 100 atomic percent. Preferred measurement methods include, for example, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or secondary ion mass spectrometry (SIMS).

Aufgrund der geringen Menge in Atomprozent an oxidbildenden Metallen der Gruppe B ist das Material aus Metall der Gruppe A und Metalloxid aus Metallen der Gruppe B vorteilhafterweise besonders gut und stabil elektrisch leitfähig. Durch den Anteil an Metalloxid, der dem erfindungsgemäßen Anteil an Metallen der Gruppe B im Wesentlichen entsprechen kann, lässt sich die Stabilität des Materials weiter verbessern.Because of the small amount in atomic percent of Group B oxide-forming metals, the Group A metal and Group B metal oxide metal advantageously is particularly well and stably electrically conductive. The proportion of metal oxide, which can essentially correspond to the fraction of metals according to the invention of group B, allows the stability of the material to be further improved.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Materials, insbesondere eines erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Materials, beispielsweise eines Elektrodenmaterials, umfassend die Verfahrensschritte:

  • a1) Bereitstellen von Kernen eines Metallgemisches, umfassend ein Grundmetall und einen Metallzusatz, wobei das Grundmetall und der Metallzusatz ausgewählt sind aus der Gruppe A bestehend aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium, wobei das Grundmetall in einer Konzentration von größer oder gleich 90 Atomprozent vorliegt und wobei der wenigstens eine Metallzusatz in einer Konzentration von kleiner oder gleich 10 Atomprozent vorliegt, wobei sich die Konzentrationen des Grundmetalls und des wenigstens einen Metallzusatzes zu 100 Atomprozent addieren, und
  • a1a) Behandeln des Materials aus Verfahrensschritt a1) bei mindestens 200 °C für 10 Minuten, beispielsweise bei mindestens 500°C für mindestens eine Stunde, zum Beispiel bei mindestens 600 °C für mindestens 2 Stunden, mit einem oxidierenden Gas oder Gasgemisch.
The invention further provides a process for producing an electrically conductive material, in particular an electrically conductive material according to the invention, for example an electrode material, comprising the process steps:
  • a1) providing cores of a metal mixture comprising a parent metal and a metal additive, wherein the base metal and the metal additive are selected from the group A consisting of platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium, wherein the base metal is present in a concentration greater than or equal to 90 atomic percent and wherein the at least one metal additive is present at a concentration of less than or equal to 10 atomic percent, the concentrations of the parent metal and the at least one metal additive adding up to 100 atomic percent, and
  • a1a) treating the material from process step a1) at at least 200 ° C. for 10 minutes, for example at least 500 ° C for at least one hour, for example at least 600 ° C for at least 2 hours, with an oxidizing gas or gas mixture.

In Verfahrensschritt a1) werden insbesondere Nanoteilchen beziehungsweise Nanopartikel eingesetzt, die wenigstens zwei Metalle und somit ein Metallgemisch der Gruppe A umfassen. Dabei können die Nanoteilchen auch in Form einer Suspension von Nanoteilchen in einem Lösungsmittel eingesetzt werden. Das Metallgemisch der Gruppe A kann in Verfahrensschritt a1) ein Metallgemisch, insbesondere eine Metalllegierung bilden.In method step a1), in particular nanoparticles or nanoparticles are used which comprise at least two metals and thus a metal mixture of group A. The nanoparticles can also be used in the form of a suspension of nanoparticles in a solvent. The metal mixture of group A can form a metal mixture, in particular a metal alloy, in process step a1).

In dem Verfahrensschritt a1a) findet folgend ein Tempern zum Herstellen des Materials statt.In the process step a1a), annealing for producing the material takes place following.

Das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zur Herstellung beziehungsweise Konditionierung von Elektroden kann bei erhöhten Temperaturen, wie etwa von größer oder gleich 500 °C, bevorzugt größer oder gleich 600 °C, insbesondere in spezifischen Gasatmosphären, stattfinden. Dadurch kann bei einer späteren Verwendung des Materials etwa als Elektrodenmaterial bei beispielsweise kleiner oder gleich 500°C keine Veränderungen in der fertigen Elektrode auftreten.The method according to the invention, for example for the production or conditioning of electrodes, can take place at elevated temperatures, such as greater than or equal to 500 ° C., preferably greater than or equal to 600 ° C., in particular in specific gas atmospheres. As a result, no changes in the finished electrode occur at a later use of the material as electrode material, for example, less than or equal to 500 ° C.

Im Rahmen einer Ausgestaltung kann das Verfahren die weiteren Schritte umfassen:

  • a2) Bereitstellen eines Metalls oder Metallgemisches, beispielsweise einer Metalllegierung, ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Zink und Mischungen davon auf zumindest einem Teil der Oberfläche der Kerne, und/oder Bereitstellen mindestens einer Verbindung eines Metalls oder Metallgemischs, ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Zink und Mischungen davon auf zumindest einem Teil der Oberfläche der Kerne, und
  • a3) Behandeln des Materials aus Verfahrensschritt a2) bei mindestens 200 °C für 10 Minuten, beispielsweise bei mindestens 500°C für mindestens eine Stunde, zum Beispiel bei mindestens 600 °C für mindestens 2 Stunden, mit einem oxidierenden Gas oder Gasgemisch.
Within the scope of an embodiment, the method may comprise the further steps:
  • a2) providing a metal or metal mixture, for example a metal alloy, selected from the group B consisting of silicon, germanium, tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, titanium, zirconium, Hafnium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc and mixtures thereof on at least part of the surface of the cores, and / or providing at least one compound of a metal or metal mixture selected from group B. consisting of silicon, germanium, tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt , Nickel, zinc and mixtures thereof on at least part of the surface of the cores, and
  • a3) treating the material from process step a2) at least 200 ° C for 10 minutes, for example at least 500 ° C for at least one hour, for example at least 600 ° C for at least 2 hours, with an oxidizing gas or gas mixture.

Unter einem „oxidierenden Gas oder Gasgemisch“ kann ein Gas oder Gasgemisch verstanden werden, in welchem bei Temperaturen von 200 °C oder mehr, das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B beziehungsweise die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B oxidiert. Insbesondere kann unter einem „oxidierenden Gas oder Gasgemisch“ ein Gas oder Gasgemisch verstanden werden, in welchem bei Temperaturen von 500°C oder mehr, insbesondere von 600 °C oder mehr, das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B beziehungsweise die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B oxidiert. Insbesondere kann das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B beziehungsweise die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B vollständig oxidiert werden. Das oxidierende Gas oder Gasgemisch kann beispielsweise eine Gasgemisch aus 10 Volumenprozent Sauerstoff und 90 Volumenprozent Stickstoff sein.An "oxidizing gas or gas mixture" can be understood to mean a gas or gas mixture in which, at temperatures of 200 ° C. or more, the group B metal or metal mixture or the compound of the metal or metal mixture of group B are oxidized. In particular, an "oxidizing gas or gas mixture" can be understood as meaning a gas or gas mixture in which at temperatures of 500 ° C. or more, in particular of 600 ° C. or more, the metal or metal mixture of group B or the compound of the metal or metal mixture the group B oxidized. In particular, the Group B metal or metal mixture or the Group B metal or metal compound compound can be completely oxidized. The oxidizing gas or gas mixture may be, for example, a gas mixture of 10 volume percent oxygen and 90 volume percent nitrogen.

Das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B kann in Verfahrensschritt a2) in Form von Partikeln, insbesondere Nanoteilchen, oder in Form einer Suspension von Partikel, insbesondere Nanoteilchen, in einem Lösungsmittel eingesetzt werden. Die Verbindung des Metalls oder Metallgemisch der Gruppe B kann in Verfahrensschritt a2) in Form von Partikeln, insbesondere Nanoteilchen, oder in Form einer Suspension von Partikel, insbesondere Nanoteilchen, in einem Lösungsmittel oder in einem Lösungsmittel gelöst eingesetzt werden. Ferner kann das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B und/oder die Verbindung des Metalls oder Metallgemisch der Gruppe B vergesellschaftet mit dem Metall oder Metallgemisch der Gruppe A eingebracht werden.The metal or metal mixture of group B can be used in process step a2) in the form of particles, in particular nanoparticles, or in the form of a suspension of particles, in particular nanoparticles, in a solvent. The compound of the metal or metal mixture of group B can be used in process step a2) in the form of particles, in particular nanoparticles, or in the form of a suspension of particles, in particular nanoparticles, dissolved in a solvent or in a solvent. Further, the Group B metal or metal mixture and / or the Group B metal or metal compound compound associated with the Group A metal or metal mixture may be introduced.

Durch Verfahrensschritt a3) kann vorteilhafterweise eine Hülle aus korrosions- und sinterstabilen Metalloxiden der Gruppe B um Metalle der Gruppe A ausgebildet werden. Insbesondere kann ein Material hergestellt werden, welches ein metallisches Gerüst aus Metallen der Gruppe A aufweist, das mit Metalloxiden der Gruppe B umgeben ist. Auf diese Weise kann das Metall oder Metallgemisch der Gruppe A vorteilhafterweise vor möglichen Strukturveränderungen und chemischen Angriffen geschützt werden.By method step a3), it is advantageously possible to form an envelope of corrosion-resistant and sinter-stable metal oxides of group B around metals of group A. In particular, a material may be made which comprises a metallic framework of Group A metals surrounded by Group B metal oxides. In this way, the group A metal or metal mixture can advantageously be protected from possible structural changes and chemical attack.

Ein durch ein derartiges Verfahren kann vorteilhafterweise das zuvor beschriebene elektrisch leitfähige Material, insbesondere Elektrodenmaterial, mit den zuvor beschriebenen Eigenschaften hergestellt werden. Dieses kann, wie bereits erläutert, nicht nur elektrisch leitfähig, sondern auch überwiegend metallisch und/oder korrosionsbeständig und/oder temperaturstabil und/oder porös sein. Dabei kann ein poröses Material beispielsweise unter Verwendung von Nanopartikeln des Metalls A erzeugt werden, wohingegen durch Sputterverfahren auch geschlossene Strukturen möglich sein können. Darüber hinaus kann ein durch ein solches Verfahren hergestelltes elektrisch leitfähiges Material, insbesondere Elektrodenmaterial, eine regelmäßig definierte Struktur im Nanometerbereich aufweisen.By such a method, advantageously, the above-described electrically conductive material, in particular electrode material, having the properties described above can be produced. This can, as already explained, be not only electrically conductive, but also predominantly metallic and / or corrosion-resistant and / or temperature-stable and / or porous. In this case, a porous material can be produced, for example, using nanoparticles of the metal A, whereas closed structures can also be possible by sputtering methods. In addition, an electrically conductive material produced by such a method, In particular electrode material having a regularly defined structure in the nanometer range.

Das Behandeln mit dem oxidierenden Gas oder Gasgemisch kann insbesondere bei einer Temperatur von größer oder gleich 500 °C bis kleiner oder gleich 1500 °C, beispielsweise von größer oder gleich 550 °C bis kleiner oder gleich 1000 °C, und/oder während einer Behandlungszeit von mehr als einer Stunde, beispielsweise von mehr als 2 Stunden, erfolgen.The treatment with the oxidizing gas or gas mixture may in particular at a temperature of greater than or equal to 500 ° C to less than or equal to 1500 ° C, for example from greater than or equal to 550 ° C to less than or equal to 1000 ° C, and / or during a treatment time of more than one hour, for example more than 2 hours.

Das oxidierende Gas oder Gasgemisch kann beispielsweise von größer oder gleich 1 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 100 Volumenprozent, beispielsweise von größer oder gleich 1 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 20 Volumenprozent, insbesondere von größer oder gleich 1 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 15 Volumenprozent, an Sauerstoff und von größer oder gleich 0 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 99 Volumenprozent, beispielsweise von größer oder gleich 80 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 99 Volumenprozent, insbesondere von größer oder gleich 85 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 99 Volumenprozent, an Stickstoff oder einem oder mehreren Edelgasen, insbesondere Argon, oder eine Mischung von Stickstoff und einem oder mehreren Edelgasen, insbesondere Argon, umfassen, wobei die Summe der Volumenprozente von Sauerstoff, Stickstoff und den Edelgasen zusammen 100 Volumenprozent ergibt.The oxidizing gas or gas mixture can be, for example, greater than or equal to 1 volume percent to less than or equal to 100 volume percent, for example, greater than or equal to 1 volume percent to less than or equal to 20 volume percent, more preferably greater than or equal to 1 volume percent to less than or equal to 15 volume percent oxygen and from greater than or equal to 0% by volume to less than or equal to 99% by volume, for example greater than or equal to 80% by volume to less than or equal to 99% by volume, in particular greater than or equal to 85% by volume to less than or equal to 99% by volume of nitrogen or one or more noble gases, In particular, argon, or a mixture of nitrogen and one or more noble gases, in particular argon, comprise, wherein the sum of the volume percent of oxygen, nitrogen and the noble gases together gives 100 volume percent.

Im Rahmen einer Ausführungsform des Verfahrens wird in Verfahrensschritt a2) die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B in einem Lösungsmittel gelöst (als Lösung), bereitgestellt. Auf diese Weise kann erzielt werden, dass die Nanoteilchen der Gruppe A im Wesentlichen vollständig mit einer Oxidschicht umgeben werden.In one embodiment of the process, in step a2), the compound of the metal or metal mixture of group B is dissolved in a solvent (as a solution). In this way it can be achieved that the group A nanoparticles are substantially completely surrounded by an oxide layer.

In Verfahrensschritt a2) kann die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B jedoch auch in Form von Nanoteilchen bereitgestellt werden. Das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B kann in Verfahrensschritt a2) ebenfalls in Form von Nanoteilchen bereitgestellt werden. Zum Beispiel können die Nanoteilchen als Schüttung bereitgestellt werden. In process step a2), however, the compound of the metal or metal mixture of group B can also be provided in the form of nanoparticles. The metal or metal mixture of group B can also be provided in method step a2) in the form of nanoparticles. For example, the nanoparticles may be provided as a bed.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in Verfahrensschritt a2) das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B in Form einer Suspension von Nanoteilchen in einem Lösungsmittel und/oder in Verfahrensschritt a2) die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B in Form einer Suspension von Nanoteilchen in einem Lösungsmittel bereitgestellt. Auf diese Weise kann eine hohe Homogenität des elektrisch leitfähigen Materials erzielt werden.In a further embodiment of the process, in step a2) the metal or metal mixture of group B in the form of a suspension of nanoparticles in a solvent and / or in process step a2) the compound of the metal or metal mixture of group B in the form of a suspension of nanoparticles provided in a solvent. In this way, a high homogeneity of the electrically conductive material can be achieved.

Bevorzugt werden polar protische Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylsulfoxid, Tetrahydrofuran, oder protische Lösungsmittel, wie Ethanol, Ethylenglycol, Hexansäure oder Tripropylamin, als Lösungsmittel eingesetzt.Preference is given to using polar protic solvents, such as dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, or protic solvents, such as ethanol, ethylene glycol, hexanoic acid or tripropylamine, as solvent.

Nach den Verfahrensschritten a1) oder a2) kann das Verfahren den Verfahrensschritt b01): Auftragen des Materials aus Verfahrensschritt a1) und/oder a2) auf die Oberfläche eines Trägerelements, beispielsweise eines Trägerelements aus Zirkoniumoxid oder eines Silizium-Wafers, umfassen. Insbesondere kann das Material aus Verfahrensschritt a1) und/oder a2) in Verfahrensschritt b01) zunächst in einem Lösungsmittel auf die Oberfläche aufgetragen werden. Das Lösungsmittel kann dann in einem an den Verfahrensschritt b01) anschließenden Verfahrensschritt b02) entfernt/getrocknet werden.After the process steps a1) or a2), the process may comprise the process step b01): applying the material from process step a1) and / or a2) to the surface of a carrier element, for example a zirconium oxide carrier element or a silicon wafer. In particular, the material from process step a1) and / or a2) in process step b01) can first be applied to the surface in a solvent. The solvent can then be removed / dried in a process step b02) following the process step b01).

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren nach den Verfahrensschritten a1)/a2), b01) und/oder b02) den Verfahrensschritt b03): Behandeln des Materials bei mindestens 350 °C für mindestens 20 Minuten, insbesondere bei mindestens 500 °C für mindestens 1 Stunden, beispielsweise bei mindestens 550 °C für mindestens 1,5 Stunden, zum Beispiel bei mindestens 600 °C für mindestens 2 Stunden, mit einem nichtoxidierenden, insbesondere reduzierenden, Gas oder Gasgemisch. Auf diese Weise kann unter anderem eine Legierungsbildung zwischen Metallen der Gruppen A und B begünstigt werden. Das Behandeln mit dem nichtoxidierenden, insbesondere reduzierenden, Gas oder Gasgemisch kann beispielsweise bei einer Temperatur von größer oder gleich 500 °C bis kleiner oder gleich 1500 °C, beispielsweise von größer oder gleich 550 °C bis kleiner oder gleich 1000 °C, und/oder während einer Behandlungszeit von mehr als einer Stunde, beispielsweise von mehr als 2 Stunden, erfolgen.Within the scope of a further embodiment of the process, the process according to process steps a1) / a2), b01) and / or b02) comprises process step b03): treating the material at at least 350 ° C. for at least 20 minutes, in particular at at least 500 ° C. for at least 1 hour, for example at least 550 ° C for at least 1.5 hours, for example at least 600 ° C for at least 2 hours, with a non-oxidizing, especially reducing, gas or gas mixture. In this way, inter alia, an alloy formation between metals of groups A and B can be promoted. The treatment with the non-oxidizing, in particular reducing, gas or gas mixture may, for example, at a temperature of greater than or equal to 500 ° C to less than or equal to 1500 ° C, for example from greater than or equal to 550 ° C to less than or equal to 1000 ° C, and / or during a treatment time of more than one hour, for example more than 2 hours.

Unter einem „nichtoxidierenden Gas oder Gasgemisch“ kann dabei eine Gasmischung verstanden werden, in welcher bei Temperaturen von 350 °C oder mehr, das Metall oder Metallgemisch der Gruppe A und das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B und die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B nicht oxidiert werden. Insbesondere kann unter einem „nichtoxidierenden Gas oder Gasgemisch“ eine Gasmischung verstanden werden, in welcher bei Temperaturen von 500°C oder mehr, beispielsweise von 550°C oder mehr, zum Beispiel von 600°C oder mehr, das Metall oder Metallgemisch der Gruppe A und das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B und die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B nicht oxidiert werden. Beispielsweise kann als „nichtoxidierendes Gas oder Gasgemisch“ ein Gasgemisch aus 5 Volumenprozent Wasserstoff und 95 Volumenprozent Stickstoff verstanden werden.A "non-oxidizing gas or gas mixture" may be understood to mean a gas mixture in which, at temperatures of 350 ° C. or more, the metal or metal mixture of group A and the metal or metal mixture of group B and the compound of the metal or metal mixture of the group B are not oxidized. In particular, a "non-oxidizing gas or gas mixture" can be understood as meaning a gas mixture in which at temperatures of 500 ° C. or more, for example of 550 ° C. or more, for example of 600 ° C. or more, the metal or metal mixture of group A. and the Group B metal or metal mixture and the Group B metal or metal compound compound are not oxidized. For example, as a "non-oxidizing gas or gas mixture" a gas mixture of 5 percent by volume of hydrogen and 95 percent by volume of nitrogen are understood.

Unter einem „reduzierenden Gas oder Gasgemisch“ kann dabei eine Gasmischung verstanden werden, in welcher bei Temperaturen von 350 °C oder mehr, Verbindungen, beispielsweise Oxide, des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B mit einer Oxidationszahl von größer Null zumindest teilweise reduziert werden. Insbesondere kann unter einem „reduzierenden Gas oder Gasgemisch“ eine Gasmischung verstanden werden, in welcher bei Temperaturen von 500°C oder mehr, beispielsweise von 550°C oder mehr, zum Beispiel von 600°C oder mehr, Verbindungen, beispielsweise Oxide, des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B mit einer Oxidationszahl von größer Null zumindest teilweise reduziert werden. Gegebenenfalls kann das reduzierende Gas oder Gasgemisch auch Verbindungen, des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe A mit einer Oxidationszahl von größer Null, welche gegebenenfalls als Verunreinigungen in den Nanoteilchen auftreten können, teilweise oder vollständig reduzieren. A "reducing gas or gas mixture" may be understood to mean a gas mixture in which, at temperatures of 350 ° C. or more, compounds, for example oxides, of the metal or metal mixture of group B having an oxidation number greater than zero are at least partially reduced. In particular, a "reducing gas or gas mixture" can be understood as meaning a gas mixture in which at temperatures of 500 ° C. or more, for example of 550 ° C. or more, for example of 600 ° C. or more, compounds, for example oxides, of the metal or metal compound of group B having an oxidation number of greater than zero are at least partially reduced. Optionally, the reducing gas or gas mixture may also partially or completely reduce compounds, the metal or metal mixture of group A having an oxidation number greater than zero, which may optionally occur as impurities in the nanoparticles.

Das nichtoxidierende, insbesondere reduzierende, Gas oder Gasgemisch kann beispielsweise von größer oder gleich 0,001 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 100 Volumenprozent, beispielsweise von größer oder gleich 0,01 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 20 Volumenprozent, insbesondere von größer oder gleich 0,1 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 10 Volumenprozent, zum Beispiel von größer oder gleich 1 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 5 Volumenprozent an Wasserstoff oder Kohlenmonoxid oder einer Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid und von größer oder gleich 0 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 99,999 Volumenprozent, beispielsweise von größer oder gleich 80 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 99,99 Volumenprozent, insbesondere von größer oder gleich 90 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 99,9 Volumenprozent, zum Beispiel von größer oder gleich 95 Volumenprozent bis kleiner oder gleich 99 Volumenprozent an Stickstoff oder einem oder mehreren Edelgasen, insbesondere Argon, oder eine Mischung von Stickstoff und einem oder mehreren Edelgasen, insbesondere Argon, umfassen, wobei die Summe der Volumenprozente von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Stickstoff und den Edelgasen zusammen 100 Volumenprozent ergibt.The non-oxidizing, in particular reducing, gas or gas mixture may, for example, be greater than or equal to 0.001% by volume to less than or equal to 100% by volume, for example greater than or equal to 0.01% by volume to less than or equal to 20% by volume, in particular greater than or equal to 0.1% by volume less than or equal to 10% by volume, for example, greater than or equal to 1% by volume to less than or equal to 5% by volume of hydrogen or carbon monoxide or a mixture of hydrogen and carbon monoxide and greater than or equal to 0% by volume to less than or equal to 99.999% by volume, for example greater than or equal to From 80% by volume to less than or equal to 99.99% by volume, in particular from greater than or equal to 90% by volume to less than or equal to 99.9% by volume, for example greater than or equal to 95% by volume to less than or equal to 99% by volume of nitrogen or one or more Noble gases, in particular argon, or a mixture of nitrogen and one or more noble gases, in particular argon, comprise, wherein the sum of the volume percent of hydrogen, carbon monoxide, nitrogen and the noble gases together gives 100 volume percent.

Die Verbindung eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B kann beispielsweise ein anorganisches oder organisches Salz und/oder ein anorganischer oder organischer Komplex eines Metalls oder Metallgemischs (das heißt von zwei oder mehr Metallen) der Gruppe B sein.The compound of a metal or metal compound of group B may be, for example, an inorganic or organic salt and / or an inorganic or organic complex of a metal or metal mixture (that is, two or more metals) of group B.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Verbindung eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B ein Oxid, Nitrat und/oder Halogenid eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B.In a further embodiment of the process, the compound of a metal or metal compound of group B is an oxide, nitrate and / or halide of a metal or metal mixture of group B.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Verbindung eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B ein Alkoholat, beispielsweise ein Methoxylat, Ethoxylat, n-Propoxylat, Isopropoxylat, ein n-Butoxylat oder ein Isobutoxylat, insbesondere ein Ethoxylat, Isopropoxylat oder Isobutylat, eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B oder ein Salz einer organischen Säure, beispielsweise ein Actetat, mit einem Metall oder Metallgemisch der Gruppe B. Zum Beispiel kann Verbindung eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B Tantalpentaethoxid, Zirconiumtetraisopropoxid, Titantetraisobutoxylat, Ceracetat oder Yttriumacetat sein. Die organische Säure kann beispielsweise auch eine beta-Dicarbonylverbindung sein, wie etwa Acetylaceton. In a further embodiment of the process, the compound of a metal or metal mixture of group B is an alcoholate, for example a methoxylate, ethoxylate, n-propoxylate, isopropoxylate, an n-butoxylate or an isobutoxylate, in particular an ethoxylate, isopropoxylate or isobutylate, of a metal For example, a compound of a Group B metal or metal compound may be tantalum pentaethoxide, zirconium tetraisopropoxide, titanium tetraisobutoxylate, cerium acetate, or yttrium acetate. For example, a Group B metal or metal compound may be a Group B metal mixture or an organic acid salt, for example an Actetate. The organic acid may also be, for example, a beta-dicarbonyl compound, such as acetylacetone.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens besteht die Gruppe A aus Platin und Rhodium, wobei insbesondere Platin das Grundmetall bilden kann und Rhodium den Metallzusatz bilden kann. Dabei kann Platin in einer Konzentration von größer oder gleich 90 Atomprozent vorliegen und Rhodium in einer Konzentration von kleiner oder gleich 10 Atomprozent vorliegen, wobei sich die Anteile von Platin und Rhodium zu 100 Atomprozent addieren können. Beispielsweise kann Platin in einer Konzentration von größer oder gleich 95 Atomprozent vorliegen und Rhodium in einer Konzentration von kleiner oder gleich 5 Atomprozent vorliegen. Weiterhin kann Platin in einer Konzentration von größer oder gleich 97 Atomprozent vorliegen und Rhodium in einer Konzentration von kleiner oder gleich 3 Atomprozent vorliegen.In a further embodiment of the method, the group A consists of platinum and rhodium, wherein in particular platinum can form the base metal and rhodium can form the metal additive. In this case, platinum can be present in a concentration of greater than or equal to 90 atomic percent and rhodium in a concentration of less than or equal to 10 atomic percent, wherein the proportions of platinum and rhodium can add up to 100 atomic percent. For example, platinum may be present in a concentration of greater than or equal to 95 atomic percent, and rhodium may be present in a concentration of less than or equal to 5 atomic percent. Furthermore, platinum can be present in a concentration of greater than or equal to 97 atomic percent and rhodium can be present in a concentration of less than or equal to 3 atomic percent.

Vorzugsweise umfasst das Metall oder Metallgemisch der Gruppe A, bezogen auf die Gesamtanzahl an Metallatomen der Gruppe A, von größer oder gleich 60 Atomprozent bis kleiner oder gleich 99,5 Atomprozent, beispielsweise von größer oder gleich 70 Atomprozent bis kleiner oder gleich 98 Atomprozent, insbesondere von größer oder gleich 80 Atomprozent bis kleiner oder gleich 95 Atomprozent an einem Metall, das ausgewählt ist aus der Gruppe A bestehend aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium, und Mischungen daraus von größer 0,5 Atomprozent bis kleiner 40 Atomprozent, beispielsweise von größer oder gleich 2 Atomprozent bis kleiner oder gleich 30 Atomprozent, insbesondere von größer oder gleich 5 Atomprozent bis kleiner oder gleich 20 Atomprozent an einem Metall ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Iridium, Palladium und Zink und Mischungen davon, wobei die Summe der Atome des Metalls A und B zusammen 100 Atomprozent ergibt.Preferably, the Group A metal or metal mixture, based on the total number of Group A metal atoms, is greater than or equal to 60 atomic percent to less than or equal to 99.5 atomic percent, for example, greater than or equal to 70 atomic percent to less than or equal to 98 atomic percent, especially from greater than or equal to 80 atomic percent to less than or equal to 95 atomic percent of a metal selected from Group A consisting of platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium, and mixtures thereof of greater From 0.5 atomic percent to less than 40 atomic percent, for example from greater than or equal to 2 atomic percent to less than or equal to 30 atomic percent, in particular greater than or equal to 5 atomic percent to less than or equal to 20 atomic percent of a metal selected from group B consisting of silicon, germanium, Tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, Ti tan, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, iridium, palladium and zinc, and mixtures thereof, wherein the sum of the atoms of metals A and B together is 100 atomic percent.

Gegebenenfalls kann die Metallverbindung der Gruppe B aus einem Oxid oder mehrere Oxiden von Bor bestehen. Optionally, the Group B metal compound can be one oxide or more oxides of boron.

Vorzugsweise besteht die Gruppe B aus Aluminium, Gallium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Wolfram, Mangan, Eisen oder einer Mischung davon.Preferably, the group B consists of aluminum, gallium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium, tungsten, manganese, iron or a mixture thereof.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens besteht die Gruppe B aus Aluminium, Cer, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom oder einer Mischung davon, insbesondere aus Yttrium, Cer, Titan, Zirkonium, Tantal oder einer Mischung davon. In a further embodiment of the method, the group B consists of aluminum, cerium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium or a mixture thereof, in particular of yttrium, cerium, titanium, zirconium, tantalum or a mixture thereof.

Beispielsweise kann das Metall oder Metallgemisch der Gruppe B und/oder die Verbindung des Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B, bezogen auf die Gesamtanzahl an Metallatomen der Gruppe A, von größer oder gleich 70 Atomprozent bis kleiner oder gleich 100 Atomprozent Aluminium, Cer, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom oder einer Mischung davon, und von größer oder gleich 0 Atomprozent bis kleiner oder gleich 30 Atomprozent an Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Zink oder einer Mischung davon umfassen, wobei die Summe der Atome von Aluminium, Cer, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel und Zink zusammen 100 Atomprozent ergibt.For example, the Group B metal or metal mixture and / or the Group B metal or metal compound compound, based on the total number of Group A metal atoms, may be greater than or equal to 70 atomic percent to less than or equal to 100 atomic percent aluminum, cerium, titanium, Zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium or a mixture thereof, and greater than or equal to 0 atomic percent to less than or equal to 30 atomic percent of silicon, germanium, tin, boron, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, Praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc or a mixture thereof, wherein the sum of the atoms of aluminum, cerium, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium, silicon, germanium, tin, boron, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, neodymium, promethium, samariu m, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel and zinc together gives 100 atomic percent.

In Verfahrensschritt a2) können auch zwei oder mehr Verbindungen eines Metalls oder Metallgemischs bereitgestellt werden. Dabei können sich die Verbindungen sowohl in der Art des Metalls und/oder in der Art des bindenden Teilchens, insbesondere des Salzbildners beziehungsweise Komplexbildners, unterscheiden. Beispielsweise kann in Verfahrensschritt a2) eine erste Verbindung, beispielsweise ein Ethoxylat, Isopropoxylat oder Isobutylat, eines ersten Metalls der Gruppe B, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Yttrium, Cer, Titan, Zirkonium und Tantal, und eine zweite, von der ersten gleichen oder unterschiedliche Verbindung, beispielsweise ein Ethoxylat, Isopropoxylat oder Isobutylat, eines zweiten, vom ersten gleichen oder unterschiedlichen, insbesondere unterschiedlichen, Metalls der Gruppe B, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Yttrium, Cer, Titan, Zirkonium und Tantal, bereitgestellt werden.In process step a2), two or more compounds of a metal or metal mixture can also be provided. In this case, the compounds may differ both in the type of metal and / or in the nature of the binding particle, in particular the salt former or complexing agent. For example, in process step a2) a first compound, for example an ethoxylate, isopropoxylate or isobutylate, of a first metal of group B, for example selected from the group consisting of yttrium, cerium, titanium, zirconium and tantalum, and a second, of the first same or a different compound, for example an ethoxylate, isopropoxylate or isobutylate, a second, of the first identical or different, in particular different, metal of group B, for example selected from the group consisting of yttrium, cerium, titanium, zirconium and tantalum.

Bezogen auf die Gesamtanzahl an Metallatomen der Gruppe A der ersten und zweiten Verbindung, können von größer oder gleich 1 Atomprozent bis kleiner oder gleich 99 Atomprozent, beispielsweise von größer oder gleich 45 Atomprozent bis kleiner oder gleich 55 Atomprozent an erster Verbindung, zum Beispiel Zirkoniumtetraisopropoxid oder Tantalpentaethoxid, und von größer oder gleich 1 Atomprozent bis kleiner oder gleich 99 Atomprozent, beispielsweise von größer oder gleich 45 Atomprozent bis kleiner oder gleich 55 Atomprozent, an zweiter Verbindung, zum Beispiel Ceracetat oder Yttriumacetat, bereitgestellt werden, wobei die Summe der Metallatomen der ersten und zweiten Verbindung zusammen 100 Atomprozent ergibt.Based on the total number of Group A metal atoms of the first and second compounds, from greater than or equal to 1 atomic percent to less than or equal to 99 atomic percent, for example greater than or equal to 45 atomic percent to less than or equal to 55 atomic percent of the first compound, for example zirconium tetraisopropoxide or Tantalum pentaethoxide, and from greater than or equal to 1 atomic percent to less than or equal to 99 atomic percent, for example, greater than or equal to 45 atomic percent to less than or equal to 55 atomic percent, second compound, for example, cerium acetate or yttrium acetate, wherein the sum of the metal atoms of the first and second compound together gives 100 atomic percent.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Elektrode, umfassend ein erfindungsgemäßes elektrisch leitfähiges Material.The present invention furthermore relates to an electrode comprising an electrically conductive material according to the invention.

Zeichnungen und BeispieleDrawings and examples

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigtFurther advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. It shows

1 einen stark schematisierten Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, elektrisch leitfähigen Materials; 1 a highly schematic cross section through a first embodiment of an electrically conductive material according to the invention;

2 einen stark schematisierten Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, elektrisch leitfähigen Materials; 2 a highly schematic cross section through a further embodiment of an electrically conductive material according to the invention;

3 einen stark schematisierten Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, elektrisch leitfähigen Materials; 3 a highly schematic cross section through a further embodiment of an electrically conductive material according to the invention;

4a einen stark schematisierten Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, elektrisch leitfähigen Materials; 4a a highly schematic cross section through a further embodiment of an electrically conductive material according to the invention;

4b einen stark schematisierten Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, elektrisch leitfähigen Materials; 4b a highly schematic cross section through a further embodiment of an electrically conductive material according to the invention;

5 einen stark schematisierten Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, elektrisch leitfähigen Materials; 5 a highly schematic cross section through a further embodiment of an electrically conductive material according to the invention;

6 eine REM-Aufnahme zeigend eine Ausführungsform eines elektrisch leitfähiges Materials; und 6 an SEM image showing an embodiment of an electrically conductive material; and

7 eine REM-Aufnahme zeigend eine weitere Ausführungsform eines elektrisch leitfähigen Materials. 7 a SEM image showing another embodiment of an electrically conductive material.

1 zeigt, dass das elektrisch leitfähige Material in einer Ausführungsform Kerne 1 aus einem Metallgemisch der Gruppe A umfasst. Insbesondere besteht das elektrisch leitfähige Material in dieser Ausführungsform aus Kernen 1 aus einem Metallgemisch der Gruppe A. Dabei weist das Material beziehungsweise weisen die Kerne 1 ein Grundmetall und wenigstens einen Metallzusatz auf, wobei das Grundmetall und der wenigstens eine Metallzusatz ausgewählt sind aus der Gruppe A bestehend aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium, wobei das Grundmetall in einer Konzentration von größer oder gleich 90 Atomprozent vorliegt und wobei der wenigstens eine Metallzusatz in einer Konzentration von kleiner oder gleich 10 Atomprozent vorliegt, wobei sich die Konzentrationen des Grundmetalls und des wenigstens einen Metallzusatzes zu 100 Atomprozent addieren. 1 shows that the electrically conductive material in one embodiment is cores 1 comprising a group A metal mixture. In particular, the electrically conductive material in this embodiment consists of cores 1 from a metal mixture of group A. In this case, the material or have the cores 1 a base metal and at least one metal additive, wherein the base metal and the at least one metal additive are selected from the group A consisting of platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium, wherein the base metal in a concentration is greater than or equal to 90 atomic percent, and wherein the at least one metal additive is present at a concentration of less than or equal to 10 atomic percent, with the concentrations of the parent metal and the at least one metal additive adding up to 100 atomic percent.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei die die Kerne 1 von wenigstens einem Oxid 2a eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B zumindest teilweise umgeben sind. Ein derartiges Material kann beispielsweise – gemäß Verfahrensschritt a2) – durch den Einsatz von gleich großen Nanoteilchen der Gruppen A und B hergestellt werden. 2 shows a further embodiment, wherein the cores 1 of at least one oxide 2a a metal or metal mixture of group B are at least partially surrounded. Such a material can be produced, for example, in accordance with process step a2) by using nanoparticles of groups A and B of equal size.

3 zeigt, dass sich das elektrisch leitfähige Material gemäß 2 dadurch von dem elektrisch leitfähigen Material gemäß 1 unterscheidet, dass in Verfahrensschritt a2) für die Gruppe B Nanoteilchen eingesetzt wurden, welche deutlich kleiner als die Nanoteilchen der Gruppe A sind. 3 shows that the electrically conductive material according to 2 characterized by the electrically conductive material according to 1 differentiates that were used in step a2) for the group B nanoparticles, which are significantly smaller than the nanoparticles of group A.

4a illustriert einen Partikel 3, welcher – gemäß Verfahrensschritt a2) beziehungsweise a3) – aus der Oxidation von Nanoteilchen die sowohl Metalle der Gruppe A als auch Metalle der Gruppe B resultiert. 4a zeigt, dass der auf diese Weise hergestellte Partikel 3 einen Kern 1 aus einem Metall oder Metallgemisch der Gruppe A aufweist, welcher vollständig mit einer Oxidschicht 2b eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B umgeben ist. 4a zeigt weiterhin, dass der Übergang von Kern 1 zu Oxidschicht 2b fließend ist. 4a illustrates a particle 3 which - according to process step a2) or a3) - results from the oxidation of nanoparticles which both metals of group A and metals of group B results. 4a shows that the particle produced in this way 3 a core 1 of a metal or metal mixture of group A, which completely with an oxide layer 2 B surrounded by a group B metal or metal mixture. 4a further shows that the transition from core 1 to oxide layer 2 B is fluent.

4b illustriert einen Partikel 3, welcher – gemäß Verfahrensschritt a2) beziehungsweise a3) – aus der Umsetzung von Nanoteilchen der Gruppe A mit einer Lösung aus einer Verbindung eines Metalls der Gruppe B und anschließender Oxidation resultiert. 4b zeigt, dass der auf diese Weise hergestellte Partikel 3 einen Kern 1 aus einem Metall oder Metallgemisch der Gruppe A aufweist, welcher vollständig mit einer Oxidschicht 2c eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B umgeben ist. 4b illustrates a particle 3 which - according to process step a2) or a3) - results from the reaction of group A nanoparticles with a solution of a compound of a metal of group B and subsequent oxidation. 4b shows that the particle produced in this way 3 a core 1 of a metal or metal mixture of group A, which completely with an oxide layer 2c surrounded by a group B metal or metal mixture.

5 veranschaulicht, dass das elektrisch leitfähige Material einer weiteren Ausführungsform aus miteinander verbundenen Partikeln 3 mit dazwischen liegenden Poren 4 aufgebaut ist, wobei die Partikel 3 jeweils einen Kern 1 aus einem Metall oder Metallgemisch der Gruppe A aufweisen, welcher zumindest teilweise, insbesondere im Wesentlichen vollständig, mit einer Oxidschicht 2a, 2b eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B umgeben ist. Ein derartiges Material kann sowohl aus der Oxidation von Nanoteilchen, die sowohl Metalle der Gruppe A als auch Metalle der Gruppe B umfassen, als auch – aus der Umsetzung von Nanoteilchen der Gruppe A mit einer Lösung aus einer Verbindung eines Metalls der Gruppe B und anschließender Oxidation, hergestellt werden. 5 illustrates that the electrically conductive material of another embodiment of interconnected particles 3 with pores in between 4 is constructed, the particles 3 one core each 1 of a metal or metal mixture of group A, which at least partially, in particular substantially completely, with an oxide layer 2a . 2 B surrounded by a group B metal or metal mixture. Such a material may consist of both the oxidation of nanoparticles comprising both Group A metals and Group B metals, as well as the reaction of Group A nanoparticles with a Group B metal compound solution followed by oxidation , getting produced.

Beispiel 1:Example 1:

Beispiel 1, gezeigt in 6, ist ein Material, das aus 97 Atomprozent Platin und 3 Atomprozent Rhodium besteht. Es bildet ein poröses, leicht versintertes Gefüge aus Nanopartikeln, die im Wesentlichen Partikel mit einem Durchmesser um 20 nm sind. Dieses Material verhält sich als metallischer Leiter und zeigt auch bei niedrigen Temperaturen keine Entmischung.Example 1, shown in 6 , is a material that consists of 97 atomic percent platinum and 3 atomic percent rhodium. It forms a porous, slightly sintered structure of nanoparticles, which are essentially particles with a diameter of around 20 nm. This material behaves as a metallic conductor and shows no segregation even at low temperatures.

Ein exemplarisches Herstellungsverfahren für das Beispiel 1 läuft wie folgt ab:
Aus 97 Atomprozent Platin und 3 Atomprozent Rhodium bestehende Nanoteilchen werden kolloidal, in einem Lösungsmittel gelöster Form auf eine Zirkoniumdioxid-Oberfläche aufgetragen und eingetrocknet. Die resultierende Schicht wird in Luft als oxidierender Atmosphäre bei 600 °C für fünf Stunden der zweiten Behandlung unterzogen.
An exemplary manufacturing method for Example 1 is as follows:
Nanoparticles consisting of 97 atomic percent of platinum and 3 atomic percent of rhodium are applied colloidally in a solvent-dissolved form to a zirconium dioxide surface and dried. The resulting layer is subjected to the second treatment in air as an oxidizing atmosphere at 600 ° C for five hours.

Beispiel 2:Example 2:

Beispiel 2, gezeigt in 7, ist ein elektrisch leitfähiges Material, das aus 81 Atomprozent Platin und 9 Atomprozent Rhodium und 10 Atomprozent Zirkonium, vorliegend als Zirkoniumoxid, besteht. Es bildet ein poröses, leicht versintertes Gefüge aus Nanopartikeln, die im Wesentlichen Partikel mit einem Durchmesser um 10 nm sind. Dieses Material verhält sich als metallischer Leiter und zeigt auch bei niedrigen Temperaturen keine Entmischung.Example 2, shown in 7 , is an electrically conductive material consisting of 81 atomic percent platinum and 9 atomic percent rhodium and 10 atomic percent zirconium, present as zirconium oxide. It forms a porous, slightly sintered structure of nanoparticles, which are essentially particles with a diameter of around 10 nm. This material behaves as a metallic conductor and shows no segregation even at low temperatures.

Ein exemplarisches Herstellungsverfahren für das Beispiel 2 läuft wie folgt ab:
Aus 81 Atomprozent Platin, 9 Atomprozent Rhodium und 10 Atomprozent Zirkonium bestehende Nanoteilchen werden kolloidal, in einem Lösungsmittel gelöster Form auf eine Zirkoniumdioxid-Oberfläche aufgetragen und eingetrocknet. Die resultierende Schicht wird zuerst in einer nichtoxidierenden Atmosphäre, welche 2,5 Volumenprozent an elementarem Wasserstoff umfasst, bei 650 °C für fünf Stunden einer ersten Behandlung und anschließend in Luft als oxidierender Atmosphäre bei 600 °C für fünf Stunden der zweiten Behandlung unterzogen.
An exemplary manufacturing method for Example 2 is as follows:
Nanoparticles consisting of 81 atomic percent platinum, 9 atomic percent rhodium and 10 atomic percent zirconium become colloidal, in a solvent dissolved form on a zirconia surface and dried. The resulting layer is first subjected to a first treatment in a non-oxidizing atmosphere comprising 2.5% by volume of elemental hydrogen at 650 ° C for five hours and then in air as an oxidizing atmosphere at 600 ° C for five hours of the second treatment.

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Claims (10)

Elektrisch leitfähiges Material, umfassend Kerne (1) aus einem Metallgemisch aufweisend ein Grundmetall und wenigstens einen Metallzusatz, wobei das Grundmetall und der wenigstens eine Metallzusatz ausgewählt sind aus der Gruppe A bestehend aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium, wobei das Grundmetall in einer Konzentration von größer oder gleich 90 Atomprozent vorliegt und wobei der wenigstens eine Metallzusatz in einer Konzentration von kleiner oder gleich 10 Atomprozent vorliegt, wobei sich die Konzentrationen des Grundmetalls und des wenigstens einen Metallzusatzes zu 100 Atomprozent addieren.Electrically conductive material comprising cores ( 1 ) of a metal mixture comprising a parent metal and at least one metal additive, wherein the base metal and the at least one metal additive are selected from the group A consisting of platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium, wherein the Base metal is present in a concentration of greater than or equal to 90 atomic percent and wherein the at least one metal additive is present in a concentration of less than or equal to 10 atomic percent, wherein the concentrations of the base metal and the at least one metal additive add up to 100 atomic percent. Material nach Anspruch 1, wobei die Kerne (1) von wenigstens einem Oxid (2a, 2b, 2c) eines Metalls oder Metallgemischs, ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Iridium, Palladium und Zink und Mischungen davon, zumindest teilweise umgeben sind.Material according to claim 1, wherein the cores ( 1 ) of at least one oxide ( 2a . 2 B . 2c ) a metal or metal mixture selected from the group B consisting of silicon, germanium, tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, Tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, iridium, palladium and zinc and mixtures thereof are at least partially surrounded. Material nach Anspruch 2, wobei das Material aus miteinander verbundenen Partikeln (3) mit dazwischen liegenden Poren (4) aufgebaut ist, wobei die Partikel (3) jeweils einen Kern (1) aus einem Metall oder Metallgemisch der Gruppe A aufweisen, welcher zumindest teilweise mit einer Oxidschicht (2b, 2c) eines Metalls oder Metallgemischs der Gruppe B umgeben ist.Material according to claim 2, wherein the material consists of interconnected particles ( 3 ) with intervening pores ( 4 ), the particles ( 3 ) each have a core ( 1 ) of a metal or metal mixture of group A, which at least partially with an oxide layer ( 2 B . 2c ) of a metal or metal mixture of group B is surrounded. Material nach Anspruch 3, wobei die zwischen den Partikeln (3) liegenden Poren (4) eine durchschnittlichen Porengröße von größer oder gleich 0,3 nm bis kleiner oder gleich 50 nm, gemessen durch Rasterelektronenmikroskopie, aufweisen. Material according to claim 3, wherein the between the particles ( 3 ) lying pores ( 4 ) have an average pore size of greater than or equal to 0.3 nm to less than or equal to 50 nm as measured by scanning electron microscopy. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kerne (1) zumindest teilweise einen Durchmesser in einem Bereich von größer oder gleich 0,4 nm bis kleiner oder gleich 100 nm aufweisen.Material according to one of claims 1 to 4, wherein the cores ( 1 ) at least partially have a diameter in a range of greater than or equal to 0.4 nm to less than or equal to 100 nm. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Grundmetall Platin ist und der Metallzusatz Rhodium ist.A material according to any one of claims 1 to 5, wherein the parent metal is platinum and the metal additive is rhodium. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Material, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in dem Material: – größer oder gleich 60 Atomprozent bis kleiner oder gleich 99,5 Atomprozent an Metallen der Gruppe A, und – größer oder gleich 0,5 Atomprozent bis kleiner oder gleich 40 Atomprozent an Metallen der Gruppe B umfasst, wobei die Summe der Metallatome der Gruppen A und B zusammen 100 Atomprozent ergibt.Material according to one of claims 1 to 6, wherein the material, based on the total number of metal atoms in the material: Greater than or equal to 60 atomic percent to less than or equal to 99.5 atomic percent of Group A metals, and Greater than or equal to 0.5 atomic percent to less than or equal to 40 atomic percent of Group B metals wherein the sum of the metal atoms of groups A and B together is 100 atomic percent. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Materials, insbesondere eines elektrisch leitfähigen Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 7, beispielsweise eines Elektrodenmaterials, umfassend die Verfahrensschritte: a1) Bereitstellen von Kernen (1) eines Metallgemisches, umfassend ein Grundmetall und wenigstens einen Metallzusatz, wobei das Grundmetall und der wenigstens eine Metallzusatz ausgewählt sind aus der Gruppe A bestehend aus Platin, Rhodium, Gold, Palladium, Silber, Kupfer, Iridium, Ruthenium, Osmium, Rhenium, wobei das Grundmetall in einer Konzentration von größer oder gleich 90 Atomprozent vorliegt und wobei der wenigstens eine Metallzusatz in einer Konzentration von kleiner oder gleich 10 Atomprozent vorliegt, wobei sich die Konzentrationen des Grundmetalls und des wenigstens einen Metallzusatzes zu 100 Atomprozent addieren, und a1a) Behandeln des Materials aus Verfahrensschritt a1) bei mindestens 200 °C für 10 Minuten, beispielsweise bei mindestens 500°C für mindestens eine Stunde, zum Beispiel bei mindestens 600 °C für mindestens 2 Stunden, mit einem oxidierenden Gas oder Gasgemisch. Process for producing an electrically conductive material, in particular an electrically conductive material according to one of claims 1 to 7, for example an electrode material, comprising the process steps: a1) providing cores ( 1 ) of a metal mixture comprising a parent metal and at least one metal additive, wherein the base metal and the at least one metal additive are selected from the group A consisting of platinum, rhodium, gold, palladium, silver, copper, iridium, ruthenium, osmium, rhenium, the And wherein the at least one metal additive is present in a concentration of less than or equal to 10 atomic percent, the concentrations of the parent metal and the at least one metal additive adding up to 100 atomic percent, and a1a) treating the material from process step a1) at least 200 ° C for 10 minutes, for example at least 500 ° C for at least one hour, for example at least 600 ° C for at least 2 hours, with an oxidizing gas or gas mixture. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren die weiteren Schritte umfasst: a2) Bereitstellen eines Metalls oder Metallgemisches, beispielsweise einer Metalllegierung, ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Zink und Mischungen davon auf zumindest einem Teil der Oberfläche der Kerne (1), und/oder Bereitstellen mindestens einer Verbindung eines Metalls oder Metallgemischs, ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus Silizium, Germanium, Zinn, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Beryllium, Magnesium, Scandium, Yttrium, Lanthan, den Lanthaniden, Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Zink und Mischungen davon auf zumindest einem Teil der Oberfläche der Kerne (1), und a3) Behandeln des Materials aus Verfahrensschritt a2) bei mindestens 200 °C für 10 Minuten, beispielsweise bei mindestens 500°C für mindestens eine Stunde, zum Beispiel bei mindestens 600 °C für mindestens 2 Stunden, mit einem oxidierenden Gas oder Gasgemisch.The method of claim 8, wherein the method comprises the further steps of: a2) providing a metal or metal mixture, for example a metal alloy, selected from group B consisting of silicon, germanium, tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, Scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc and mixtures thereof on at least part of the surface of the cores ( 1 ), and / or providing at least one compound of a metal or metal mixture selected from the group B consisting of silicon, germanium, tin, boron, aluminum, gallium, indium, beryllium, magnesium, scandium, yttrium, lanthanum, the lanthanides, titanium, Zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc and mixtures thereof on at least part of the surface of the cores ( 1 ), and a3) treating the material from process step a2) at least 200 ° C for 10 minutes, for example at least 500 ° C for at least one hour, for example at least 600 ° C for at least 2 hours, with an oxidizing gas or gas mixture , Elektrode, umfassend ein elektrisch leitfähiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7An electrode comprising an electrically conductive material according to any one of claims 1 to 7
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