JP2009120916A - Platinum-ruthenium-containing mixed particulate thin film, and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を用いて、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition法;以下、CVD法と称する))により製造される、白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜及びその製造法に関する。 The present invention relates to a platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin film produced by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as a CVD method) using an organic platinum complex and an organic ruthenium complex, and a method for producing the same. About.
近年、電池としては、例えば、二次電池、太陽電池、燃料電池等の開発が進められている。この中でも、燃料電池は、水素源と酸素の反応から電気が得られ、その際に副生する物質が水であることから、クリーンエネルギー源として注目されている。この燃料電池の開発においては、燃料電池用触媒の開発が重要案件のひとつであり、その触媒効率を上げる研究が行われている。当該触媒としては、主に白金触媒が検討されており、その微粒子化や高分散化の検討が盛んに行なわれている。又、白金触媒の失活防止策として、白金にルテニウムを混合した白金、ルテニウム触媒が検討されており、更に、その混合触媒の微粒子化の検討が盛んである(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照)。
又、白金及びルテニウム混合金属触媒の製造法としては、例えば、白金塩、ルテニウム塩原料を水に溶かした後、還元反応により、これらの金属類を活性炭等の担体に担持する方法(溶液析出法)で製造している(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この方法では、金属の高分散化、微粒子化が難しく、触媒性能に問題を来たす可能性がある。更に、アセチルアセトナト白金錯体及びアセチルアセトナトルテニウム錯体を金属原料として使用し、それらの金属錯体を有機溶媒等に溶かし反応させた後、その反応系から白金及びルテニウム混合微粒子体を析出させ、各分離操作を経て、白金、ルテニウム微粒子体を取り出している方法が開示されている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、この方法においては、白金及びルテニウム微粒子と使用した溶媒を分離する操作が煩雑であり、工業的な製造法としては問題であった。
As a method for producing a platinum and ruthenium mixed metal catalyst, for example, a platinum salt or ruthenium salt raw material is dissolved in water, and then these metals are supported on a support such as activated carbon by a reduction reaction (solution precipitation method). ) (See, for example, Patent Document 1). However, in this method, it is difficult to make the metal highly dispersed and fine particles, which may cause a problem in the catalyst performance. Furthermore, using an acetylacetonatoplatinum complex and an acetylacetonatoruthenium complex as metal raw materials, dissolving these metal complexes in an organic solvent and reacting them, the platinum and ruthenium mixed fine particles were precipitated from the reaction system, A method of taking out fine particles of platinum and ruthenium through a separation operation is disclosed (for example, see Non-Patent Document 1). However, in this method, the operation of separating the platinum and ruthenium fine particles from the solvent used is complicated, which is a problem as an industrial production method.
本発明の課題は、即ち、上記問題点を解決し、白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜及びその製造法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a mixed fine particle thin film containing platinum and ruthenium and a method for producing the same.
本発明の課題は、有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を、実質的に同時に供給して、化学気相蒸着法により白金及びルテニウムを含有する薄膜を形成させることによって得られる白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜によって解決される。 An object of the present invention is to provide a platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin film obtained by supplying an organic platinum complex and an organic ruthenium complex substantially simultaneously and forming a thin film containing platinum and ruthenium by chemical vapor deposition. Solved by.
本発明により、有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を用いて、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition法;以下、CVD法と称する))により、燃料電池に利用可能な白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜及びその製造法を提供することができる。 According to the present invention, a platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin film that can be used for a fuel cell by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as a CVD method) using an organic platinum complex and an organic ruthenium complex, and The manufacturing method can be provided.
本発明は、例えば、有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を用いて、実質的に同時にこれらの錯体を供給して、CVD法により白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜を担体上(例えば、シリコン基板上、活性炭シート等)に担持させる。その際の白金微粒子及びルテニウム微粒子のそれぞれの粒子径としては、好ましくは1〜10nm、更に好ましくは2〜8nmである。なお、実質的に同時に供給するとは、気化された錯体が気化器内部で混合状態を形成するように供給することを示す。又、混合とは、物理的に分散している状態を示し、更には、白金微粒子及びルテニウム微粒子が物理的にランダムに分散している状態を示す。但し、何らかの電気的な相互作用で集合している場合もあり得る。 In the present invention, for example, an organic platinum complex and an organic ruthenium complex are used, and these complexes are supplied at substantially the same time, and a mixed fine particle thin film containing platinum and ruthenium is formed on a carrier (for example, on a silicon substrate, activated carbon) by a CVD method. Sheet). The particle diameter of each of the platinum fine particles and ruthenium fine particles at that time is preferably 1 to 10 nm, and more preferably 2 to 8 nm. In addition, supplying substantially simultaneously indicates supplying the vaporized complex so as to form a mixed state inside the vaporizer. The term “mixing” refers to a state where the particles are physically dispersed, and further, a state where the platinum fine particles and the ruthenium fine particles are physically dispersed randomly. However, there may be cases where they are gathered by some electrical interaction.
本発明は、有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を用いて、CVD法により白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜を製造するが、好ましくは水素源、酸素源又は不活性ガスの存在下にて行う。前記水素源としては、水素ガスが好適に用いられ、酸素源としては、酸素ガスが好適に用いられる。又、不活性ガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等が好適に使用される。 In the present invention, a platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin film is produced by an CVD method using an organic platinum complex and an organic ruthenium complex, and is preferably performed in the presence of a hydrogen source, an oxygen source or an inert gas. Hydrogen gas is preferably used as the hydrogen source, and oxygen gas is preferably used as the oxygen source. Moreover, as an inert gas, nitrogen, helium, argon etc. are used suitably, for example.
本発明において使用する有機白金錯体は、一般式(1) The organic platinum complex used in the present invention has the general formula (1)
(式中、X1及びY1は、アルコキシ基で置換されていても良い合計の炭素原子数2〜10の直鎖又は分枝状のアルキル基、Z1は、水素原子若しくは炭素原子数1〜4の直鎖又は分枝状のアルキル基を示し、L1は、アルコキシアルケニル基(アルコキシ基で置換されたアルケニル基)を示す。)
で示される白金錯体が好適に使用される。
(In the formula, X 1 and Y 1 are a linear or branched alkyl group having 2 to 10 carbon atoms in total which may be substituted with an alkoxy group, and Z 1 is a hydrogen atom or 1 carbon atom. -4 represents a linear or branched alkyl group, and L 1 represents an alkoxyalkenyl group (an alkenyl group substituted with an alkoxy group).
Is preferably used.
前記の一般式(1)において、X1及びY1は、アルキル基で置換されていても良い合計の炭素原子数2〜10の直鎖又は分枝状のアルキル基を示すが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、1-メトキシエチル基、1-エトキシエチル基等が挙げられるが、好ましくはメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、1-メトキシエチル基である。Z1は、水素原子若しくは炭素原子数1〜4の直鎖又は分枝状のアルキル基を示すが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基等である。 In the general formula (1), X 1 and Y 1 represent a total of 2 to 10 straight or branched alkyl groups that may be substituted with an alkyl group. For example, methyl Group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, 1-methoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, etc. And preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, or a 1-methoxyethyl group. Z 1 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group , T-butyl group and the like.
又、L1は、アルコキシアルケニル基(アルコキシ基で置換されたアルケニル基)を示すが、例えば、2-メトキシ-5-ヘキセニル基、2-メトキシ-4-ペンテニル基、2-メトキシ-3-ブテニル基、2-エトキシ-5-ヘキセニル基、2-エトキシ-4-ペンテニル基、2-エトキシ-3-ブテニル基、2-ブトキシ-5-ヘキセニル基、2-ブトキシ-4-ペンテニル基、2-ブトキシ-3-ブテニル基、1-メチル-2-メトキシ-3-ペンテニル基、1-メチル-2-エトキシ-3-ペンテニル基等が挙げられるが、好ましくは2-メトキシ-5-ヘキセニル基、2-メトキシ-4-ペンテニル基、2-エトキシ-5-ヘキセニル基、2-エトキシ-4-ペンテニル基である。 L 1 represents an alkoxyalkenyl group (an alkenyl group substituted with an alkoxy group). For example, 2-methoxy-5-hexenyl group, 2-methoxy-4-pentenyl group, 2-methoxy-3-butenyl Group, 2-ethoxy-5-hexenyl group, 2-ethoxy-4-pentenyl group, 2-ethoxy-3-butenyl group, 2-butoxy-5-hexenyl group, 2-butoxy-4-pentenyl group, 2-butoxy -3-butenyl group, 1-methyl-2-methoxy-3-pentenyl group, 1-methyl-2-ethoxy-3-pentenyl group and the like are preferable, but 2-methoxy-5-hexenyl group, 2- A methoxy-4-pentenyl group, a 2-ethoxy-5-hexenyl group, and a 2-ethoxy-4-pentenyl group;
当該白金錯体は、具体的には、例えば、(アセチルアセトナト)(2-メトキシ-5-ヘキセニル)白金(II)、(アセチルアセトナト)(2-エトキシ-5-ヘキセニル)白金(II)、(2-メトキシ-6-メチル-3,5-ヘプタンジオナト)(2-メトキシ-5-ヘキセニル)白金(II)、(2-メトキシ-6-メチル-3,5-ヘプタンジオナト)(2-エトキシ-5-ヘキセニル)白金(II)等が挙げられる。 Specifically, the platinum complex is, for example, (acetylacetonato) (2-methoxy-5-hexenyl) platinum (II), (acetylacetonato) (2-ethoxy-5-hexenyl) platinum (II), (2-methoxy-6-methyl-3,5-heptanedionato) (2-methoxy-5-hexenyl) platinum (II), (2-methoxy-6-methyl-3,5-heptaneedionato) (2-ethoxy-5 -Hexenyl) platinum (II) and the like.
一方、本発明において使用する有機ルテニウム錯体は、一般式(2) On the other hand, the organoruthenium complex used in the present invention has the general formula (2)
(式中、X2及びY2は、アルコキシ基で置換されていても良い合計の炭素原子数2〜10の直鎖又は分枝状のアルキル基、Z2は、水素原子又は炭素原子数1〜4の炭化水素基を示す。L2は、少なくともふたつの二重結合をもつ不飽和炭化水素化合物を示す。)
で示されるルテニウム錯体が好適に使用される。
(In the formula, X 2 and Y 2 are a linear or branched alkyl group having 2 to 10 carbon atoms in total which may be substituted with an alkoxy group, Z 2 is a hydrogen atom or 1 carbon atom) Represents a hydrocarbon group of ˜4, and L 2 represents an unsaturated hydrocarbon compound having at least two double bonds.
A ruthenium complex represented by is preferably used.
前記の一般式(2)において、X2及びY2は、アルコキシ基で置換されていても良い合計の炭素原子数2〜10の直鎖又は分枝状のアルキル基であるが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、1-メトキシエチル基、1-エトキシエチル基等が挙げられるが、好ましくはメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、1-メトキシエチル基である。Z2は、水素原子又は炭素原子数1〜4の炭化水素基を示すが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基等である。 In the general formula (2), X 2 and Y 2 are linear or branched alkyl groups having 2 to 10 carbon atoms in total which may be substituted with alkoxy groups. Group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, 1-methoxyethyl group, 1-ethoxyethyl group, etc. And preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, or a 1-methoxyethyl group. Z 2 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, etc. It is.
又、L2は、少なくともふたつの二重結合をもつ不飽和炭化水素化合物を示すが、例えば、1,5-ヘキサジエン、1,5-シクロオクタジエン、ノルボルナジエン、1,4-シクロヘキサジエン、2,5-ジメチル-2,4-ヘキサジエン、4-ビニル-1-シクロヘキセン、1,3-ペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、1,3-ヘキサジエン、2,4-ヘキサジエン、1,3-ペンタジエン、3-メチル-1,3-ペンタジエン、2-メチル-1,4-ペンタジエン、4-ビニル-1-シクロヘキセン又は1.3-ペンタジエンが挙げられるが、好ましくは1,5-ヘキサジエン、2,5-ジメチル-2,4-ヘキサジエン、1,3-ペンタジエン、1,4-ヘキサジエン、1,3-ヘキサジエン、2,4-ヘキサジエン、1,3-ペンタジエン、3-メチル-1,3-ペンタジエン、又は2-メチル-1,4-ペンタジエンが好適に使用される。 L 2 represents an unsaturated hydrocarbon compound having at least two double bonds, such as 1,5-hexadiene, 1,5-cyclooctadiene, norbornadiene, 1,4-cyclohexadiene, 2, 5-dimethyl-2,4-hexadiene, 4-vinyl-1-cyclohexene, 1,3-pentadiene, 1,4-hexadiene, 1,3-hexadiene, 2,4-hexadiene, 1,3-pentadiene, 3- Examples include methyl-1,3-pentadiene, 2-methyl-1,4-pentadiene, 4-vinyl-1-cyclohexene or 1.3-pentadiene, preferably 1,5-hexadiene, 2,5-dimethyl-2, 4-hexadiene, 1,3-pentadiene, 1,4-hexadiene, 1,3-hexadiene, 2,4-hexadiene, 1,3-pentadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene, or 2-methyl-1 1,4-pentadiene is preferably used.
当該有機ルテニウム錯体としては、具体的には、例えば、ビス(アセチルアセトナト)(1,5-ヘキサジエン)ルテニウム、ビス(アセチルアセトナト)(1,3-ペンタジエン)ルテニウム、ビス(アセチルアセトナト)(2,4-ヘキサジエン)ルテニウム、ビス(2-メトキシ-6-メチル-3,5-ヘプタンジオナト)(1,5-ヘキサジエン)ルテニウムが挙げられる。 Specific examples of the organic ruthenium complex include bis (acetylacetonato) (1,5-hexadiene) ruthenium, bis (acetylacetonato) (1,3-pentadiene) ruthenium, and bis (acetylacetonato). (2,4-hexadiene) ruthenium, bis (2-methoxy-6-methyl-3,5-heptanedionato) (1,5-hexadiene) ruthenium.
本発明の有機ルテニウム錯体の配位子であるβ-ジケトナトの元となるβ-ジケトンは、公知の方法により容易に合成が可能な化合物である。 The β-diketone which is the base of β-diketonato which is a ligand of the organoruthenium complex of the present invention is a compound that can be easily synthesized by a known method.
本発明においては、CVD法によりルテニウム薄膜を形成させるために、当該有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を気化させる必要があるが、本発明の有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を気化させる方法としては、例えば、有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体自体を同一又は異なる気化室に充填又は搬送して気化させる方法だけでなく、有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を適当な溶媒(例えば、ヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素類;トルエン等の芳香族炭化水素類;テトラヒドロフラン、ジブチルエーテル等のエーテル類等が挙げられる。なお、同一又は異なっていても良い。)に希釈した溶液を液体搬送用ポンプで気化室に導入して気化させる方法(溶液法)も使用出来る。 In the present invention, in order to form a ruthenium thin film by the CVD method, it is necessary to vaporize the organic platinum complex and the organic ruthenium complex. As a method for vaporizing the organic platinum complex and the organic ruthenium complex of the present invention, for example, In addition, the organic platinum complex and the organic ruthenium complex itself may be vaporized by filling or transporting them to the same or different vaporization chambers. Aliphatic hydrocarbons such as octane; aromatic hydrocarbons such as toluene; ethers such as tetrahydrofuran and dibutyl ether, etc. (They may be the same or different.) The method of vaporizing by introducing into the vaporizing chamber with a pump (solution method) can also be used. .
成膜対象物(例えば、基板や活性炭シート、活性炭粉末等)へのそれぞれの金属の蒸着方法としては、公知のCVD法で行うことが出来、例えば、常圧又は減圧下にて、好ましくは水素源、酸素源又は不活性ガスとともに、実質的に同時に、当該有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を加熱した基板上に送り込んで、白金及びルテニウム微粒子薄膜を蒸着させる方法が使用出来る。又、プラズマCVD法で白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜を蒸着させる方法も使用出来る。 As a method for depositing each metal on a film formation target (for example, a substrate, activated carbon sheet, activated carbon powder, etc.), it can be performed by a known CVD method, for example, under normal pressure or reduced pressure, preferably hydrogen. A method in which the organic platinum complex and the organic ruthenium complex are sent onto a heated substrate substantially simultaneously with the source, the oxygen source, or the inert gas to deposit platinum and ruthenium fine particle thin films can be used. Moreover, the method of vapor-depositing a platinum and ruthenium containing mixed fine particle thin film by plasma CVD method can also be used.
前記白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜を蒸着させる際、反応系内の圧力は、好ましくは1Pa〜200kPa、更に好ましくは10Pa〜110kPaであり、成膜対象物の温度は、好ましくは30〜500℃、更に好ましくは70〜450℃である。又、水素源又は酸素源による金属薄膜を蒸着させる際の全ガス量に対するそれらの含有割合は、好ましくは0.05〜95容量%、更に好ましくは0.1〜90容量%である(残りは不活性ガスである)。 When depositing the platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin film, the pressure in the reaction system is preferably 1 Pa to 200 kPa, more preferably 10 Pa to 110 kPa, and the temperature of the film formation target is preferably 30 to 500 ° C., More preferably, it is 70-450 degreeC. Further, the content ratio of the metal thin film by the hydrogen source or oxygen source to the total gas amount is preferably 0.05 to 95% by volume, more preferably 0.1 to 90% by volume (the rest is an inert gas). is there).
白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜を担持する担体としては、例えば、カーボンシート、カーボン粉末等の導電性物質であるカーボン材料;アルミナ、シリカ、マグネシア等の金属酸化物担体が使用される。又、基板としては、例えば、シリコン基板、窒化チタン膜が成膜されたシリコン基板等が使用される。 As the carrier for supporting the platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin film, for example, a carbon material that is a conductive substance such as a carbon sheet or carbon powder; a metal oxide carrier such as alumina, silica, or magnesia is used. As the substrate, for example, a silicon substrate, a silicon substrate on which a titanium nitride film is formed, or the like is used.
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
参考例1((アセチルアセトナト)(2-エトキシ-5-ヘキセニル)白金(II)(以下、[Pt(acac)(eoh)]と称する)の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、ナトリウムエトキシド3.53g(18.3mmol)及びエタノール8mlを加え、水冷下、ジクロロ(1,5-ヘキサジエン)白金(II)1.62g(4.66mmol)を塩化メチレン12mlに溶解させた溶液を滴下した。次いで、アセチルアセトン3.00g(30.0mmol)を加え、攪拌しながら同温度で1時間反応させた。反応終了後、反応液から有機層を分液し、水で洗浄した後に、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。濾過後、濾液を濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(140℃、33Pa)し、淡黄色粘性液体粘性液体として、(アセチルアセトナト)(2-エトキシ-5-ヘキセニル)白金(II)1.71gを得た(単離収率;87%)。
なお、(アセチルアセトナト)(2-エトキシ-5-ヘキセニル)白金(II)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
Reference Example 1 (Synthesis of (acetylacetonato) (2-ethoxy-5-hexenyl) platinum (II) (hereinafter referred to as [Pt (acac) (eoh)])
To a 100 ml flask equipped with a stirrer, thermometer and dropping funnel, sodium ethoxide 3.53 g (18.3 mmol) and ethanol 8 ml were added, and dichloro (1,5-hexadiene) platinum (II) 1.62 g under water cooling. A solution in which (4.66 mmol) was dissolved in 12 ml of methylene chloride was added dropwise. Next, 3.00 g (30.0 mmol) of acetylacetone was added, and the mixture was reacted at the same temperature for 1 hour with stirring. After completion of the reaction, the organic layer was separated from the reaction solution, washed with water, and dried over anhydrous sodium sulfate. After filtration, the filtrate was concentrated, and the concentrate was distilled under reduced pressure (140 ° C., 33 Pa) to give (acetylacetonato) (2-ethoxy-5-hexenyl) platinum (II) as a pale yellow viscous liquid viscous liquid 1.71 g was obtained (isolation yield; 87%).
Note that (acetylacetonato) (2-ethoxy-5-hexenyl) platinum (II) is a novel compound represented by the following physical property values.
IR(neat(cm-1));2971、2926、1583、1516、1389、1265、1083、780、614、447
(β-ジケトン特有のピーク(1622cm-1)が消失し、β-ジケトナト特有のピーク(1583cm-1)が観察された)
元素分析(C13H22O3Pt);炭素:37.1%、水素:5.30%、白金:46.3%
(理論値;炭素:37.05%、水素:5.26%、白金:46.29%)
MS(m/e);421、376、321、276、235、43
IR (neat (cm -1 )); 2971, 2926, 1583, 1516, 1389, 1265, 1083, 780, 614, 447
(The peak peculiar to β-diketone (1622 cm -1 ) disappeared and the peak peculiar to β-diketonato (1583 cm -1 ) was observed.)
Elemental analysis (C 13 H 22 O 3 Pt); carbon: 37.1%, hydrogen: 5.30%, platinum: 46.3%
(Theoretical value: Carbon: 37.05%, Hydrogen: 5.26%, Platinum: 46.29%)
MS (m / e); 421, 376, 321, 276, 235, 43
参考例2(ビス(アセチルアセトナト)(1,5-ヘキサジエン)ルテニウム(II)(以下、[Ru(acac)2(hd)]と称する)の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、三塩化ルテニウム三水和物8.87g(33.9mmol)、1,5-ヘキサジエン6.12g(74.5mmol)及びイソプロプロピルアルコール60mlを加え、攪拌しながら70℃で4時間反応させた後、アセチルアセトン10.6g(106mmol)及び水酸化ナトリウム4.22g(106mmol)を混合した水溶液を滴下し、攪拌しながら0.5時間反応させた。反応終了後、メチルシクロヘキサン60ml及び水30mlを加え、有機層を分液した後に、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。濾過後、濾液を濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(140℃、39Pa)し、黄褐色の粘性液体として、ビス(アセチルアセトナト)(1,5-ヘキサジエン)ルテニウム(II)10.3gを得た(単離収率:80%)。
なお、ビス(アセチルアセトナト)(1,5-ヘキサジエン)ルテニウム(II)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
Reference Example 2 (Synthesis of bis (acetylacetonato) (1,5-hexadiene) ruthenium (II) (hereinafter referred to as [Ru (acac) 2 (hd)])
To a 100-ml flask equipped with a stirrer, thermometer and dropping funnel, add 8.87 g (33.9 mmol) of ruthenium trichloride trihydrate, 6.12 g (74.5 mmol) of 1,5-hexadiene and 60 ml of isopropyl alcohol. Then, the mixture was reacted at 70 ° C. for 4 hours with stirring, and then an aqueous solution in which 10.6 g (106 mmol) of acetylacetone and 4.22 g (106 mmol) of sodium hydroxide were mixed was added dropwise and reacted for 0.5 hour with stirring. After completion of the reaction, 60 ml of methylcyclohexane and 30 ml of water were added, and the organic layer was separated and dried over anhydrous sodium sulfate. After filtration, the filtrate was concentrated, and the concentrate was distilled under reduced pressure (140 ° C., 39 Pa) to obtain 10.3 g of bis (acetylacetonato) (1,5-hexadiene) ruthenium (II) as a tan viscous liquid. (Isolation yield: 80%).
Note that bis (acetylacetonato) (1,5-hexadiene) ruthenium (II) is a novel compound represented by the following physical property values.
IR(neat(cm-1));3076、2923、1576、1517、1400、1268、1201、1022、933、767、620、432
(β-ジケトン特有のピーク(1622cm-1)が消失し、β-ジケトナト特有のピーク(1576cm-1)が観察された)
元素分析(C16H24O4Ru);炭素:50.2%、水素:6.45%、ルテニウム:26.3%
(理論値;炭素:50.4%、水素:6.34%、ルテニウム:26.5%)
MS(m/e);382、300、43
IR (neat (cm -1 )); 3076, 2923, 1576, 1517, 1400, 1268, 1201, 1022, 933, 767, 620, 432
(The peak specific to β-diketone (1622 cm -1 ) disappeared, and the peak specific to β-diketonato (1576 cm -1 ) was observed.)
Elemental analysis (C 16 H 24 O 4 Ru); carbon: 50.2%, hydrogen: 6.45%, ruthenium: 26.3%
(Theoretical value: Carbon: 50.4%, Hydrogen: 6.34%, Ruthenium: 26.5%)
MS (m / e); 382, 300, 43
実施例1〜2(蒸着実験;新規な金属含有薄膜の製造)
参考例1および2で得られた有機白金錯体((アセチルアセトナト)(2-エトキシ-5-ヘキセニル)白金(II) ;[Pt(acac)(eoh)])及び有機ルテニウム錯体(ビス(アセチルアセトナト)(1,5-ヘキサジエン)ルテニウム(II);[Ru(acac)2(hd)])を用いて、白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜を製造し、その膜特性を評価した。なお、担体としては、カーボンシート及びシリコン酸化膜付きシリコン基板を用いた。
Examples 1 and 2 (deposition experiment; production of a novel metal-containing thin film)
Organoplatinum complexes ((acetylacetonato) (2-ethoxy-5-hexenyl) platinum (II); [Pt (acac) (eoh)]) and organoruthenium complexes (bis (acetyl)) obtained in Reference Examples 1 and 2 Using acetonato) (1,5-hexadiene) ruthenium (II); [Ru (acac) 2 (hd)]), platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin films were produced, and the film characteristics were evaluated. As the carrier, a carbon sheet and a silicon substrate with a silicon oxide film were used.
評価試験には、図1に示す装置を使用した。気化器5(ガラス製アンプル)にある有機白金錯体20及び気化器6(ガラス製アンプル)にある有機ルテニウム錯体21は、ヒーター12A及び12Bで加熱されて気化し、マスフローコントローラー1A、1Bを経て予熱器11A、11Bで予熱後導入されたヘリウムガスに同伴し気化器5、6をそれぞれ出る。気化器5又は6を出たガスは、必要に応じてマスフローコントローラー1C、ストップバルブ4を経て導入された水素ガス又は酸素ガスとともに反応器7に実質的に同時に導入される。反応系内圧力は真空ポンプ手前のバルブ9の開閉により、所定圧力にコントロールされ、圧力計8によってモニターされる。ガラス製反応器の中央部はヒーター12Cで加熱可能な構造となっている。反応器に導入された白金錯体は、反応器内中央部にセットされ、ヒータ12Cで所定の温度に加熱された被蒸着基板21の表面上で反応し、基板21上に白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜が析出する。反応器7を出たガスは、トラップ10、真空ポンプを経て、大気中に排気される構造となっている。
The apparatus shown in FIG. 1 was used for the evaluation test. The
蒸着条件及び蒸着結果(膜特性)を表1に示す。なお、被蒸着基盤としては、6mm×20mmサイズの矩形のものを使用した。 The deposition conditions and deposition results (film characteristics) are shown in Table 1. Note that a 6 mm × 20 mm rectangular substrate was used as the deposition base.
それぞれの実施例で得られた膜のSEM写真、TEM写真を図2及び図3示した。それによると、3nm以下の粒子径の白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜が形成されていることが分かる。 The SEM photograph and TEM photograph of the film | membrane obtained by each Example were shown in FIG.2 and FIG.3. According to this, it can be seen that a platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin film having a particle diameter of 3 nm or less is formed.
該結果より、有機白金錯体(例えば、[Pt(acac)(eoh)])及び有機ルテニウム錯体(例えば、[Ru(acac)2(hd)])を用いて、CVD法により白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜が得られることが分かる。 From the results, platinum and ruthenium-containing mixtures were formed by CVD using an organic platinum complex (eg, [Pt (acac) (eoh)]) and an organic ruthenium complex (eg, [Ru (acac) 2 (hd)]). It turns out that a fine particle thin film is obtained.
本発明は、有機白金錯体及び有機ルテニウム錯体を用いて、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition法;以下、CVD法と称する))により、燃料電池として使用可能な白金及びルテニウム含有混合微粒子薄膜及びその製造法に関する。 The present invention relates to a platinum and ruthenium-containing mixed fine particle thin film that can be used as a fuel cell by an organic platinum complex and an organic ruthenium complex by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as a CVD method). It relates to the manufacturing method.
Claims (11)
で示される化合物である請求項1乃至2記載の製造法。 The organic platinum complex has the general formula (1)
The production method according to claim 1, wherein the compound is represented by the formula:
で示される化合物である請求項2記載の製造法。 The organic ruthenium complex has the general formula (2)
The production method according to claim 2, which is a compound represented by the formula:
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