JP2016203134A - Catalyst for the electrochemical oxidation of carbon monoxide - Google Patents

Catalyst for the electrochemical oxidation of carbon monoxide Download PDF

Info

Publication number
JP2016203134A
JP2016203134A JP2015091471A JP2015091471A JP2016203134A JP 2016203134 A JP2016203134 A JP 2016203134A JP 2015091471 A JP2015091471 A JP 2015091471A JP 2015091471 A JP2015091471 A JP 2015091471A JP 2016203134 A JP2016203134 A JP 2016203134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon monoxide
catalyst
gas
electrochemical oxidation
rhodium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015091471A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6414979B2 (en
Inventor
眞一 山崎
Shinichi Yamazaki
眞一 山崎
将史 朝日
Masafumi Asahi
将史 朝日
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2015091471A priority Critical patent/JP6414979B2/en
Publication of JP2016203134A publication Critical patent/JP2016203134A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6414979B2 publication Critical patent/JP6414979B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel catalyst useful for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide, suitable for use in an anode electrode of a fuel cell, an electrochemical carbon monoxide removal device, and the like.SOLUTION: A catalyst for the electrochemical oxidation of carbon monoxide has a rhodium tetra azaannulene complex represented by formula (1) as an active ingredient [R-Rindependently represent H, a halogen atom or an alkyl group].SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒に関する。   The present invention relates to a catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide.

固体高分子形燃料電池は、作動温度が低いために取り扱いが容易であり、起動時間が速い等、起動性、運転操作性にも優れ、更に、電流密度が高く、小型軽量化が可能であること等から、小容量電源や移動電源として注目されている。固体高分子形燃料電池では、アノード触媒としては主としてPt触媒が用いられているが、天然ガス、メタノール、ガソリン等を改質して得られる水素を燃料とする場合には、改質によって生じた一酸化炭素が、Ptに強く吸着して、触媒機能を大きく低下させるという問題がある。   The polymer electrolyte fuel cell is easy to handle due to its low operating temperature, and has excellent startability and operational operability, such as fast start-up time. Furthermore, it has a high current density and can be reduced in size and weight. For this reason, it is attracting attention as a small-capacity power source and a mobile power source. In a polymer electrolyte fuel cell, a Pt catalyst is mainly used as an anode catalyst. However, when hydrogen obtained by reforming natural gas, methanol, gasoline or the like is used as a fuel, it is generated by reforming. There is a problem that carbon monoxide is strongly adsorbed on Pt and greatly reduces the catalytic function.

この様な一酸化炭素による触媒被毒を受けやすい低温型燃料電池の燃料極として、遷移金属又はその合金と、特定の有機金属錯体を組み合わせて用いた耐一酸化炭素被毒性を有する燃料極用触媒等が報告されている(例えば、特許文献1等)。しかしながら、一酸化炭素を積極的に酸化除去するために有効な触媒はほとんど報告されていない。   As a fuel electrode of such a low temperature fuel cell that is susceptible to catalyst poisoning by carbon monoxide, it is used for a fuel electrode having carbon monoxide resistance that uses a combination of a transition metal or its alloy and a specific organometallic complex. A catalyst or the like has been reported (for example, Patent Document 1). However, few catalysts have been reported that are effective for actively oxidizing and removing carbon monoxide.

このような一酸化炭素を酸化除去するための触媒及び一酸化炭素除去装置に使用される触媒としては、例えば、ロジウムポルフィリン又はその誘導体が知られている(例えば、特許文献2等)。しかしながら、これらロジウムポルフィリン又はその誘導体は、反応過電圧が十分低いとは言えず、低い電位領域での一酸化炭素酸化除去の触媒活性は十分ではなかった。   As a catalyst for oxidizing and removing such carbon monoxide and a catalyst used in the carbon monoxide removing apparatus, for example, rhodium porphyrin or a derivative thereof is known (for example, Patent Document 2). However, these rhodium porphyrins or derivatives thereof cannot be said to have a sufficiently low reaction overvoltage, and the catalytic activity for removing carbon monoxide by oxidation in a low potential region is not sufficient.

一方、一酸化炭素を電気的に検出するガスセンサとして、プロトン導電体にイオン化電極と参照電極とを接続し、イオン化電極における一酸化炭素の酸化反応によって生じるプロトン電流を検出して、一酸化ガス濃度を測定する構造のセンサが知られている(特許文献3)。しかしながら、このガスセンサでは、イオン化電極として、Pt等の貴金属触媒が多量に用いられているためにコストが高く、しかも一酸化炭素を酸化する際の過電圧が大きいために、検出感度が劣るという欠点がある。   On the other hand, as a gas sensor that electrically detects carbon monoxide, an ionization electrode and a reference electrode are connected to a proton conductor, and a proton current generated by an oxidation reaction of carbon monoxide at the ionization electrode is detected to detect a gas monoxide concentration. There is known a sensor having a structure for measuring (Patent Document 3). However, this gas sensor has a disadvantage that the detection sensitivity is inferior due to the high cost because a large amount of noble metal catalyst such as Pt is used as the ionization electrode and the overvoltage when oxidizing carbon monoxide is large. is there.

さらに、一酸化炭素を含む気体を、キノン類を含む溶液に接触させて一酸化炭素を除去する方法において、一酸化炭素を除去するための触媒としてロジウムポルフィリン錯体、コバルトポルフィリン錯体等が使用されることも知られている(例えば、特許文献4等)。しかしながら、ロジウムポルフィリン錯体、コバルトポルフィリン錯体等は、反応性が小さいために、やはり一酸化炭素酸化除去の触媒活性は十分ではなかった。   Furthermore, in a method of removing carbon monoxide by contacting a gas containing carbon monoxide with a solution containing quinones, a rhodium porphyrin complex, a cobalt porphyrin complex, or the like is used as a catalyst for removing carbon monoxide. This is also known (for example, Patent Document 4). However, rhodium porphyrin complexes, cobalt porphyrin complexes, and the like have low reactivity, so that their catalytic activity for removing carbon monoxide is not sufficient.

特開2002−329500号公報JP 2002-329500 A 特開2006−261086号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-261086 特開平5−39509号公報JP-A-5-39509 国際公開第2012/165459号International Publication No. 2012/165459

本発明は、上記した様な従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、燃料電池のアノード極、一酸化炭素センサ、電気化学的一酸化炭素除去装置、一酸化炭素をキノンにより除去する装置等における使用に適した、一酸化炭素の電気化学的酸化反応に有効な新規な触媒を提供することである。   The present invention has been made in view of the current state of the prior art as described above, and its main objects are an anode electrode of a fuel cell, a carbon monoxide sensor, an electrochemical carbon monoxide removal apparatus, a carbon monoxide. It is an object of the present invention to provide a novel catalyst effective for an electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide, which is suitable for use in an apparatus for removing quinone with quinone.

本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、ロジウムテトラアザアヌレン錯体が、反応式:
CO+HO→CO+2H+2e
で示される電気化学的一酸化炭素酸化反応に対する触媒能を有することを見出した。しかも、該ロジウムテトラアザアヌレン錯体は、反応過電圧が小さく、一酸化炭素酸化除去の触媒活性が高いことも見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。即ち、本発明は、以下の構成を包含する。
The present inventor has intensively studied to achieve the above-described object. As a result, the rhodium tetraazaannulene complex has the reaction formula:
CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2e
It was found to have a catalytic ability for the electrochemical carbon monoxide oxidation reaction indicated by Moreover, the present inventors have also found that the rhodium tetraazaannulene complex has a small reaction overvoltage and a high catalytic activity for removing carbon monoxide by oxidation. The present invention has been completed based on these findings. That is, the present invention includes the following configurations.

項1.一般式(1):   Item 1. General formula (1):

Figure 2016203134
Figure 2016203134

[式中、R〜R、R〜R及びR14は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は置換されていてもよいアルキル基;R〜R及びR10〜R13は同じか又は異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子又は置換されていてもよいアルキル基;点線は配位結合である。]
で示されるロジウムテトラアザアヌレン錯体を有効成分とする一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。
[Wherein, R 1 to R 2 , R 7 to R 9 and R 14 are the same or different and are each a hydrogen atom or an optionally substituted alkyl group; R 3 to R 6 and R 10 to R 13 are the same. Or a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group, respectively; the dotted line is a coordination bond. ]
A catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide containing a rhodium tetraazaannulene complex represented by

項2.前記一般式(1)において、R〜R及びR10〜R13がいずれも水素原子である、項1に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。 Item 2. Item 2. The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to item 1, wherein in the general formula (1), R 3 to R 6 and R 10 to R 13 are all hydrogen atoms.

項3.前記一般式(1)において、R〜R、R〜R及びR14がいずれも水素原子である、項1又は2に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。 Item 3. Item 3. The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to item 1 or 2, wherein in the general formula (1), R 1 to R 2 , R 7 to R 9, and R 14 are all hydrogen atoms.

項4.前記ロジウムテトラアザアヌレン錯体が導電性担体に担持されている、項1〜3のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。   Item 4. Item 4. The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of Items 1 to 3, wherein the rhodium tetraazaannulene complex is supported on a conductive carrier.

項5.前記導電性担体がカーボンブラックである、項4に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。   Item 5. Item 5. The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to Item 4, wherein the conductive support is carbon black.

項6.項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒、及びアノード触媒物質を含む、固体高分子形燃料電池用アノード極。   Item 6. Item 6. An anode for a polymer electrolyte fuel cell, comprising the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of Items 1 to 5 and an anode catalyst material.

項7.項6に記載のアノード極を構成要素として含む、一酸化炭素を燃料とする固体高分子形燃料電池。   Item 7. A solid polymer fuel cell using carbon monoxide as a fuel, comprising the anode electrode according to Item 6 as a constituent element.

項8.項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒を、一酸化炭素検出部における一酸化炭素の酸化用触媒成分として含む、一酸化炭素センサ。   Item 8. Item 6. A carbon monoxide sensor comprising the carbon monoxide electrochemical oxidation catalyst according to any one of items 1 to 5 as a carbon monoxide oxidation catalyst component in a carbon monoxide detector.

項9.電解液、作用極、対極及び電源装置を含む、固体高分子形燃料電池用アノードガス中の一酸化炭素酸化除去装置において、作用極における一酸化炭素の酸化用触媒として、項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒を含む、アノードガス中の一酸化炭素酸化除去装置。   Item 9. Any one of Items 1 to 5 as a catalyst for oxidizing carbon monoxide in a working electrode in a carbon monoxide oxidation removing apparatus in an anode gas for a polymer electrolyte fuel cell, including an electrolyte, a working electrode, a counter electrode, and a power supply device An apparatus for removing oxidization of carbon monoxide in an anode gas comprising the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide.

項10.項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒とキノン類を含む溶液を収容する密閉容器と、該溶液中に一酸化炭素を含む気体を導入するためのガス導入口と、該溶液中に酸素を含む気体を導入するための酸素含有気体導入口と、酸素含有気体排出口と、一酸化炭素を除去した気体を排出するためのガス排出口とを有する、一酸化炭素の除去装置。   Item 10. Item 6. A closed container containing a solution containing the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide and quinones according to any one of Items 1 to 5, and gas introduction for introducing a gas containing carbon monoxide into the solution. An oxygen-containing gas inlet for introducing a gas containing oxygen into the solution, an oxygen-containing gas outlet, and a gas outlet for discharging the gas from which carbon monoxide has been removed. Carbon oxide removal device.

項11.項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒とキノン類を含む溶液を収容する密閉容器と、該溶液中に一酸化炭素を含む気体を導入するためのガス導入口と、一酸化炭素を除去した気体を容器外に排出するためのガス排出口と、作用電極と、対極とを有する、一酸化炭素の除去装置。   Item 11. Item 6. A closed container containing a solution containing the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide and quinones according to any one of Items 1 to 5, and gas introduction for introducing a gas containing carbon monoxide into the solution. An apparatus for removing carbon monoxide, comprising an opening, a gas discharge port for discharging the gas from which carbon monoxide has been removed to the outside of the container, a working electrode, and a counter electrode.

項12.キノン類の還元体を燃料とする固体高分子形燃料電池と、キノン類を還元体に変換する燃料再生装置とを備えた燃料再生型燃料電池であって、
該燃料再生装置が、項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒を含む溶液を収容する密閉容器と、燃料電池でのアノード反応後のキノン類を含む溶液を該容器中に供給する供給口と、該溶液中に一酸化炭素を導入するためのガス導入口と、二酸化炭素を含む気体を該容器から排出するガス出口と、キノン類の還元体を燃料電池に供給するための燃料供給口を備えていることを特徴とする、燃料電池。
Item 12. A fuel regenerative fuel cell comprising a solid polymer fuel cell using a reductant of quinones as a fuel, and a fuel regenerating device for converting quinones into a reductant,
The fuel regeneration apparatus includes a sealed container that contains a solution containing the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of Items 1 to 5, and a solution containing quinones after an anode reaction in a fuel cell. A fuel cell comprising a supply port for feeding into the vessel, a gas inlet for introducing carbon monoxide into the solution, a gas outlet for discharging a gas containing carbon dioxide from the vessel, and a reductant of quinones A fuel cell comprising a fuel supply port for supplying to the fuel cell.

項13.項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒を有効成分とする、キノン類を電子受容体とする一酸化炭素の酸化用触媒。   Item 13. Item 6. A catalyst for oxidizing carbon monoxide, comprising the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of Items 1 to 5 as an active ingredient, and a quinone as an electron acceptor.

本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒によれば、ロジウムテトラアザアヌレン錯体を使用しているため、一酸化炭素を低い過電圧で効率よく酸化させることができる。   According to the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide of the present invention, since the rhodium tetraazaannulene complex is used, carbon monoxide can be efficiently oxidized with a low overvoltage.

また、導電性担体がカーボンブラックである場合には、該ロジウムテトラアザアヌレン錯体を原子単位に近い状態で分散担持させることができるので、触媒金属の使用量を大幅に減少することができ、安価で高活性の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒とすることができる。   In addition, when the conductive support is carbon black, the rhodium tetraazaannulene complex can be dispersed and supported in a state close to atomic units, so that the amount of catalyst metal used can be greatly reduced and inexpensive. And a catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide with high activity.

一酸化炭素酸化除去装置の概略図である。It is the schematic of a carbon monoxide oxidation removal apparatus. 実施例1(曲線A)及び実施例2(曲線B)で得たロジウムテトラアザアヌレン錯体担持カーボン触媒のリニアスイープボルタモグラムである。It is a linear sweep voltammogram of the rhodium tetraazaannulene complex carrying | support carbon catalyst obtained in Example 1 (curve A) and Example 2 (curve B). 実施例3で得たロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持白金ルテニウム触媒のリニアスイープボルタモグラムである。4 is a linear sweep voltammogram of a rhodium dibenzotetraazaannulene-supported platinum ruthenium catalyst obtained in Example 3. FIG.

本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒は、一般式(1):   The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide of the present invention has the general formula (1):

Figure 2016203134
Figure 2016203134

[式中、R〜R、R〜R及びR14は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は置換されていてもよいアルキル基;R〜R及びR10〜R13は同じか又は異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子又は置換されていてもよいアルキル基;点線は配位結合である。]
で示されるロジウムテトラアザアヌレン錯体を有効成分とする。
[Wherein, R 1 to R 2 , R 7 to R 9 and R 14 are the same or different and are each a hydrogen atom or an optionally substituted alkyl group; R 3 to R 6 and R 10 to R 13 are the same. Or a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group, respectively; the dotted line is a coordination bond. ]
A rhodium tetraazaannulene complex represented by the formula:

上記一般式(1)で表されるロジウムテトラアザアヌレン錯体は、反応式:
CO+HO→CO+2H+2e
で示される一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対して優れた活性を有する。よって、該ロジウムテトラアザアヌレン錯体の存在下に一酸化炭素を電気化学的に酸化することによって、低い過電圧で効率よく一酸化炭素を酸化することが可能である。
The rhodium tetraazaannulene complex represented by the general formula (1) has a reaction formula:
CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2e
It has an excellent activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide represented by Therefore, it is possible to efficiently oxidize carbon monoxide with a low overvoltage by electrochemically oxidizing carbon monoxide in the presence of the rhodium tetraazaannulene complex.

一般式(1)において、R〜R、R〜R及びR14で示されるアルキル基としては、特に制限されないが、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等の低級アルキル基(特に炭素数1〜10、特に1〜6程度の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基)が挙げられる。また、このアルキル基は、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等の0〜6個(特に0〜3個)で置換されていてもよい。 In the general formula (1), the alkyl group represented by R 1 to R 2 , R 7 to R 9 and R 14 is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, Lower alkyl groups such as n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, and n-hexyl group (particularly linear having 1 to 10 carbon atoms, particularly about 1 to 6 carbon atoms) Branched alkyl group). Moreover, this alkyl group may be substituted by 0-6 pieces (especially 0-3 pieces), such as a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, etc.), for example.

一般式(1)において、R〜R、R〜R及びR14としては、一酸化炭素をより低い過電圧で酸化することができる観点から、いずれも水素原子が好ましい。 In general formula (1), as R < 1 > -R < 2 >, R < 7 > -R < 9 > and R < 14 >, all are a hydrogen atom from a viewpoint which can oxidize carbon monoxide with a lower overvoltage.

一般式(1)において、R〜R及びR10〜R13で示されるハロゲン原子としては、特に制限されないが、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等が挙げられる。 In the general formula (1), the halogen atom represented by R 3 to R 6 and R 10 to R 13 is not particularly limited, and examples thereof include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.

一般式(1)において、R〜R及びR10〜R13で示されるアルキル基としては、特に制限されないが、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等の低級アルキル基(特に炭素数1〜10、特に1〜6程度の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基)が挙げられる。また、このアルキル基は、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等の0〜6個(特に0〜3個)で置換されていてもよい。 In the general formula (1), the alkyl group represented by R 3 to R 6 and R 10 to R 13 is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and n-butyl. Group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group and other lower alkyl groups (particularly linear or branched having 1 to 10 carbon atoms, especially 1 to 6 carbon atoms) Alkyl group). Moreover, this alkyl group may be substituted by 0-6 pieces (especially 0-3 pieces), such as a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, etc.), for example.

一般式(1)において、R〜R及びR10〜R13としては、一酸化炭素をより低い過電圧で酸化することができる観点から、いずれも水素原子又は置換されていてもよいアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。 In general formula (1), as R < 3 > -R < 6 > and R < 10 > -R < 13 >, all are a hydrogen atom or the alkyl group which may be substituted from a viewpoint which can oxidize carbon monoxide with a lower overvoltage. Are preferable, and a hydrogen atom is more preferable.

上記のような条件を満たすロジウムテトラアザアヌレン錯体としては、例えば、   Examples of rhodium tetraazaannulene complexes that satisfy the above conditions include:

Figure 2016203134
Figure 2016203134

等が挙げられる。 Etc.

上記一般式(1)で表されるロジウムテトラアザアヌレン錯体は、一般式(2):   The rhodium tetraazaannulene complex represented by the general formula (1) has the general formula (2):

Figure 2016203134
Figure 2016203134

[式中、R〜R14及び点線は前記に同じである。]
で表されるテトラアザアヌレン化合物と、ロジウム原子とでキレートを形成することによって得ることができる。
[Wherein, R 1 to R 14 and the dotted line are the same as above. ]
It can obtain by forming a chelate with the tetraazaannulene compound represented by these, and a rhodium atom.

具体的には、例えば、Inorganica Chimica Acta 25 (1977) 215-218に記載されている方法等に準じて合成することができる。即ち、有機溶媒中で、一般式(2)で表されるテトラアザアヌレン化合物とロジウムの塩、錯体等とを反応させることで目的とするロジウムテトラアザアヌレン錯体を得ることができる。具体的には、有機溶媒中で、一般式(2)で表されるテトラアザアヌレン化合物とロジウムの塩、錯体等とを溶解又は分散させ、その後、加熱処理を施し、必要に応じて精製処理を施すことにより、目的とするロジウムテトラアザアヌレン錯体を得ることができる。   Specifically, for example, it can be synthesized according to the method described in Inorganica Chimica Acta 25 (1977) 215-218. That is, the target rhodium tetraazaannulene complex can be obtained by reacting the tetraazaannulene compound represented by the general formula (2) with a salt or complex of rhodium in an organic solvent. Specifically, the tetraazaannulene compound represented by the general formula (2) and a rhodium salt, complex, etc. are dissolved or dispersed in an organic solvent, followed by heat treatment, and purification treatment as necessary. To give the intended rhodium tetraazaannulene complex.

ロジウムの塩、錯体としては特に制限されないが、収率等の観点から、ロジウムテトラカルボニルジクロリド(Rh2Cl2(CO)4)、塩化ロジウム(RhCl3)、六ロジウムヘキサデカカルボニル(Rh6(CO)16)等が好ましく、ロジウムテトラカルボニルジクロリド(Rh2Cl2(CO)4)がより好ましい。 Salts of rhodium is not particularly limited as complex, from the viewpoint of yield, rhodium tetracarbonyl dichloride (Rh 2 Cl 2 (CO) 4), rhodium chloride (RhCl 3), six rhodium hexadecanol carbonyl (Rh 6 ( CO) 16 ) and the like are preferable, and rhodium tetracarbonyl dichloride (Rh 2 Cl 2 (CO) 4 ) is more preferable.

ロジウムの塩、錯体等の使用量は、特に制限されないが、収率等の観点から、テトラアザアヌレン化合物1モルに対して、ロジウムの原子数で1.0〜2.0モルが好ましく、1.0〜1.5モルがより好ましい。   The amount of rhodium salt, complex, etc. used is not particularly limited, but from the viewpoint of yield and the like, the number of rhodium atoms is preferably 1.0 to 2.0 moles with respect to 1 mole of the tetraazaannulene compound. 0.0 to 1.5 mol is more preferable.

用いる有機溶媒は、テトラアザアヌレン化合物とロジウムの塩、錯体等が両方溶解すれば特に制限はないが、収率等の観点から、トルエン、エタノール、メタノール、ジクロロメタン等が好ましい。その中でも特にトルエンが望ましい。   The organic solvent to be used is not particularly limited as long as both the tetraazaannulene compound and the rhodium salt, complex, etc. are dissolved, but toluene, ethanol, methanol, dichloromethane and the like are preferable from the viewpoint of yield and the like. Of these, toluene is particularly desirable.

加熱温度は有機溶媒の沸点より低ければ特に制限はないが、収率等の観点から、例えば、30〜150℃程度が好ましく、80〜120℃程度がより好ましい。   Although there will be no restriction | limiting in particular if heating temperature is lower than the boiling point of an organic solvent, From viewpoints, such as a yield, about 30-150 degreeC is preferable, for example, and about 80-120 degreeC is more preferable.

加熱時間は反応が十分に進行する時間とすればよく、特に制限はないが、例えば、10分〜24時間程度が好ましく、30分〜5時間程度がより好ましい。   The heating time may be a time during which the reaction proceeds sufficiently and is not particularly limited, but is preferably about 10 minutes to 24 hours, and more preferably about 30 minutes to 5 hours.

本発明の一般式(1)で表されるロジウムテトラアザアヌレン錯体は、導電性担体に担持させることにより、錯体を良好に分散させ、錯体を有効に活用させることができる。また、導電性担体への担持により錯体と電極との電子移動を迅速に行われると考えられる。そのため、一酸化炭素の電気化学的酸化反応の過電圧をより小さく、一酸化炭素の電気化学的酸化反応の触媒活性をより高くすることができる。これは、該ロジウムテトラアザアヌレン錯体が、導電性担体との相互作用によって該担体に強固に吸着担持されるためと思われる。   The rhodium tetraazaannulene complex represented by the general formula (1) of the present invention can be favorably dispersed by supporting the rhodium tetraazaannulene complex on a conductive carrier, thereby effectively utilizing the complex. In addition, it is considered that the electron transfer between the complex and the electrode can be rapidly performed by supporting the conductive carrier. Therefore, the overvoltage of the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide can be made smaller, and the catalytic activity of the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide can be made higher. This seems to be because the rhodium tetraazaannulene complex is strongly adsorbed and supported on the carrier by the interaction with the conductive carrier.

導電性担体としては、特に限定はなく、例えば、従来から固体高分子形燃料電池用の触媒担体、一酸化炭素センサ、電気化学的一酸化炭素除去装置、一酸化炭素をキノンにより除去する装置等に用いられる各種の担体を用いることができる。この様な導電性担体の具体例としては、例えば、カーボンブラック(ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック等)、活性炭、黒鉛等の炭素質材料を挙げることができる。これらの内で、カーボンブラック(特にケッチェンブラック)は、上記一般式(1)で表されるロジウムテトラアザアヌレン錯体との相互作用が大きくロジウムテトラアザアヌレン錯体を分散担持させる働きが強く、更に、導電性に優れ、比表面積も大きいために、導電性担体として特に好ましい物質である。   The conductive carrier is not particularly limited. For example, a catalyst carrier for a polymer electrolyte fuel cell, a carbon monoxide sensor, an electrochemical carbon monoxide removing device, a device for removing carbon monoxide with quinone, etc. Various carriers used in the above can be used. Specific examples of such a conductive carrier include carbonaceous materials such as carbon black (Ketjen black, furnace black, acetylene black, etc.), activated carbon, and graphite. Among these, carbon black (particularly ketjen black) has a large interaction with the rhodium tetraazaannulene complex represented by the general formula (1) and has a strong function of dispersing and supporting the rhodium tetraazaannulene complex. It is a particularly preferable substance as a conductive carrier because of its excellent conductivity and large specific surface area.

導電性担体の形状等については特に限定はないが、例えば、平均一次粒子径が10〜1000nm程度が好ましく、1〜50nm程度がより好ましい。なお、導電性担体としてカーボンブラックを用いる場合には、例えば、BET法による比表面積が50〜1600m/g程度が好ましく、100〜1200m/g程度がより好ましい。この様なカーボンブラックの具体例としては、例えば、ケッチェンブラック、Vulcan XC-72R(Cabot社製)等を用いることができる。 The shape and the like of the conductive carrier are not particularly limited. For example, the average primary particle diameter is preferably about 10 to 1000 nm, and more preferably about 1 to 50 nm. In the case of using carbon black as the conductive support, for example, specific surface area by BET method is preferably about 50~1600m 2 / g, 100~1200m 2 / g approximately and more preferably. As specific examples of such carbon black, for example, ketjen black, Vulcan XC-72R (manufactured by Cabot) and the like can be used.

導電性担体にロジウムテトラアザアヌレン錯体の担持方法としては、例えば、溶解乾燥法、気相法等の公知の方法を採用できる。   As a method for supporting the rhodium tetraazaannulene complex on the conductive carrier, for example, a known method such as a dissolution drying method or a gas phase method can be employed.

例えば、溶解乾燥法では、ロジウムテトラアザアヌレン錯体を有機溶媒に溶解させ、この溶液に導電性担体を加えて、必要に応じて撹拌することにより、該導電性担体にロジウムテトラアザアヌレン錯体を吸着させた後、必要に応じて有機溶媒を乾燥させることが挙げられる。また、有機溶媒中にロジウムテトラアザアヌレン錯体が多量に含まれる場合でも、平衡に達するまでロジウムテトラアザアヌレン錯体を導電性担体に吸着させた後、ろ過することによって、導電性担体に吸着していないロジウムテトラアザアヌレン錯体を除去して、該導電性担体と相互作用しているロジウムテトラアザアヌレン錯体のみを該導電性担体の表面に残すことができる。   For example, in the dissolution drying method, the rhodium tetraazaannulene complex is adsorbed on the conductive support by dissolving the rhodium tetraazaannulene complex in an organic solvent, adding a conductive support to this solution, and stirring as necessary. Then, the organic solvent is dried as necessary. Even when a large amount of rhodium tetraazaannulene complex is contained in the organic solvent, the rhodium tetraazaannulene complex is adsorbed on the conductive support until equilibrium is reached, and is then adsorbed on the conductive support by filtration. The rhodium tetraazaannulene complex can be removed, leaving only the rhodium tetraazaannulene complex interacting with the conductive support on the surface of the conductive support.

この方法では、有機溶媒としては、ロジウムテトラアザアヌレン錯体を溶解できるものであれば、特に限定なく使用できる。例えば、トルエン、エタノール、メタノール、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトン、イソプロパノール等を好適に用いることができる。   In this method, any organic solvent can be used without particular limitation as long as it can dissolve the rhodium tetraazaannulene complex. For example, toluene, ethanol, methanol, dichloromethane, chloroform, acetone, isopropanol and the like can be suitably used.

ろ過によって得られた分散物を、さらに有機溶媒を用いて洗浄液が透明になるまで洗浄すれば、導電性担体との相互作用の弱いロジウムテトラアザアヌレン錯体を洗い流すことができ、導電性担体に強固に吸着しているロジウムテトラアザアヌレン錯体のみを含む高活性な触媒を得ることができる。   If the dispersion obtained by filtration is further washed with an organic solvent until the washing liquid becomes transparent, the rhodium tetraazaannulene complex having a weak interaction with the conductive carrier can be washed away, and the conductive carrier is firmly attached. A highly active catalyst containing only the rhodium tetraazaannulene complex adsorbed on the catalyst can be obtained.

気相法で担持させる場合には、例えば、プラズマ蒸着法、CVD法、加熱蒸着法等公知の方法を採用できる。   In the case of carrying by a vapor phase method, for example, a known method such as a plasma vapor deposition method, a CVD method, or a heat vapor deposition method can be adopted.

導電性担体上に担持させるロジウムテトラアザアヌレン錯体の量については、特に限定はないが、例えば、導電性担体1gに対して、ロジウムテトラアザアヌレン錯体を0.001〜0.8g程度、特に0.003〜0.6g程度担持させることが好ましい。   The amount of the rhodium tetraazaannulene complex supported on the conductive carrier is not particularly limited. For example, about 0.001 to 0.8 g of rhodium tetraazaannulene complex with respect to 1 g of the conductive carrier, especially 0 It is preferable to carry about 0.003 to 0.6 g.

導電性担体上にロジウムテトラアザアヌレン錯体を担持させる方法は、上記方法のみに限定されることはなく、例えば、上記一般式(2)で示されるテトラアザアヌレン化合物を導電性担体上に担持してから、当該テトラアザアヌレン化合物とロジウム原子とでキレートを形成してもよい。テトラアザアヌレン化合物を導電性担体上に担持する方法は、上記したような溶液乾燥法、気相法等を採用することができる。具体的には、ロジウムテトラアザアヌレン錯体の代わりにテトラアザアヌレン化合物を用いること以外は上記説明した方法にしたがって、テトラアザアヌレン化合物を導電性担体上に担持することができる。その後、上記したInorganica Chimica Acta 25 (1977) 215-218に記載されている方法等に準じて導電性担体上に担持したテトラアザアヌレン化合物とロジウム原子とでキレートを形成することができる。   The method for supporting the rhodium tetraazaannulene complex on the conductive carrier is not limited to the above method. For example, the tetraazaannulene compound represented by the general formula (2) is supported on the conductive carrier. Then, a chelate may be formed by the tetraazaannulene compound and a rhodium atom. As a method of supporting the tetraazaannulene compound on the conductive carrier, the above-described solution drying method, gas phase method, or the like can be employed. Specifically, the tetraazaannulene compound can be supported on the conductive carrier according to the method described above except that a tetraazaannulene compound is used instead of the rhodium tetraazaannulene complex. Thereafter, a chelate can be formed by a rhodium atom and a tetraazaannulene compound supported on a conductive carrier according to the method described in Inorganica Chimica Acta 25 (1977) 215-218.

一般式(1)で表されるロジウムテトラアザアヌレン錯体を有効成分とする本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒は、一酸化酸素を選択性よく電気化学的に酸化させることができ、一酸化炭素により被毒しにくいので、この様な特性が要求される各種の用途に用いることができる。   The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide of the present invention comprising the rhodium tetraazaannulene complex represented by the general formula (1) as an active ingredient can oxidize oxygen monoxide with high selectivity. Since it is difficult to be poisoned by carbon monoxide, it can be used for various applications that require such characteristics.

例えば、天然ガス、メタノール、ガソリン等を改質して得られる一酸化炭素を含む水素ガスを燃料とする固体高分子形燃料電池において、アノード触媒物質と組み合わせて用いることによって、一酸化炭素を選択的に酸化除去して、耐一酸化炭素被毒性に優れたアノード極を得ることができる。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell fueled with hydrogen gas containing carbon monoxide obtained by reforming natural gas, methanol, gasoline, etc., carbon monoxide is selected by using it in combination with an anode catalyst material. Thus, an anode having excellent carbon monoxide poisoning resistance can be obtained.

この場合のアノード極におけるアノード触媒物質としては、例えば、白金等の公知の触媒を用いることができる。本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒とアノード触媒物質の割合は、特に限定的ではないが、例えば、前者100重量部に対して、後者1〜500重量部程度の範囲から適宜決めればよい。一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒とアノード触媒物質は、それぞれ、別個の導電性担体に担持させて用いてもよく、或いは、同一の担体に担持させてもよい。同一の担体に担持させる場合には、例えば、白金等の触媒物質を担持させた担体上に、更に、上記した各種の方法でロジウムテトラアザアヌレン錯体を担持させる方法、ロジウムテトラアザアヌレン錯体を担持させた担体上に、更に、白金等の触媒物質を担持させる方法等を適用できる。   As the anode catalyst material in the anode electrode in this case, for example, a known catalyst such as platinum can be used. The ratio of the carbon monoxide electrochemical oxidation catalyst and the anode catalyst material of the present invention is not particularly limited. For example, the ratio is suitably determined from the range of about 1 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the former. That's fine. The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide and the anode catalyst material may be supported on separate conductive carriers, or may be supported on the same carrier. In the case of supporting on the same carrier, for example, a method of further supporting a rhodium tetraazaannulene complex by a variety of methods described above on a carrier supporting a catalyst material such as platinum, or supporting a rhodium tetraazaannulene complex. A method of further supporting a catalytic substance such as platinum on the supported carrier can be applied.

アノード極の構造、及びこのアノード極を用いる固体高分子形燃料電池の構造については、特に限定はなく、公知の燃料電池と同様とすればよい。   The structure of the anode electrode and the structure of the polymer electrolyte fuel cell using this anode electrode are not particularly limited, and may be the same as that of a known fuel cell.

また、その他に、本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒は、例えば、電極反応を利用して一酸化炭素を検出するためのセンサとして用いることができる。この場合には、本発明の触媒を一酸化炭素の酸化用触媒として含むセンサを用い、検出方法としては、一酸化炭素の酸化反応によって生じる電流を検出する方法、電位差を検出する方法、プロトンを検出する方法等を採用できる。例えば、特公平5−39509号に記載されているガス検出装置におけるセンサと同様に、一酸化炭素を電極反応によって酸化させてプロトンを生成させるためのイオン化電極と、プロトン導電体と、プロトン導電体からプロトンを収受し、雰囲気中の酸素と反応させて水として排出するための参照電極とを有する、プロトン導電体ガスセンサとすることができる。この様な構造のガスセンサにおいて、イオン化電極における一酸化炭素の酸化用触媒として本発明の触媒を用いることができる。   In addition, the carbon monoxide electrochemical oxidation catalyst of the present invention can be used, for example, as a sensor for detecting carbon monoxide using an electrode reaction. In this case, a sensor including the catalyst of the present invention as a carbon monoxide oxidation catalyst is used, and detection methods include a method of detecting a current generated by an oxidation reaction of carbon monoxide, a method of detecting a potential difference, and a proton. A detection method or the like can be employed. For example, like the sensor in the gas detector described in Japanese Patent Publication No. 5-39509, an ionization electrode for oxidizing carbon monoxide by an electrode reaction to generate protons, a proton conductor, and a proton conductor A proton conductor gas sensor having a reference electrode for receiving protons from the gas, reacting with oxygen in the atmosphere and discharging it as water can be obtained. In the gas sensor having such a structure, the catalyst of the present invention can be used as a catalyst for oxidizing carbon monoxide in the ionization electrode.

また、その他に、本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒は、例えば、天然ガス、メタノール、ガソリン等を改質して得られる改質ガスをアノードガスとする固体高分子形燃料電池において、アノードガスを燃料電池に供給する前に、該アノードガスに含まれる一酸化炭素を電解によって酸化除去するための一酸化炭素酸化除去装置における一酸化炭素酸化用触媒として用いることができる。この様な一酸化炭素酸化除去装置は、例えば、電解液、作用極、対極及び電源装置を基本的な構成要素とするものである。   In addition, the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide of the present invention is, for example, a solid polymer fuel cell using a reformed gas obtained by reforming natural gas, methanol, gasoline or the like as an anode gas. In the above, before supplying the anode gas to the fuel cell, the carbon monoxide contained in the anode gas can be used as a catalyst for oxidizing carbon monoxide in a carbon monoxide oxidation removing apparatus for oxidizing and removing carbon monoxide by electrolysis. Such a carbon monoxide oxidation removal device has, for example, an electrolytic solution, a working electrode, a counter electrode, and a power supply device as basic components.

該一酸化炭素酸化除去装置の概略図を図1に示す。該一酸化炭素酸化除去装置は、基本的には、通常の各種電解装置と同様の構造とすることができる。電解液としては、例えば、0.1〜1M程度の硫酸溶液等を用いることができる。本発明の触媒は、作用極における一酸化炭素の酸化用触媒として用いる。作用極では、炭素電極等の導電体を基材として用い、導電性を有するバインダにより本発明の触媒を該基材に固定すればよい。対極については特に限定はなく、通常の電解装置で用いられる各種電極を使用できる。例えば、炭素電極等を用いることができる。電源装置としては、例えば、定電圧電源(ポテンショスタット)等を用いることができる。更に、作用極を所定の電位に設定するために、通常、電解質溶液中に参照電極を設置する。参照電極としても、通常の電解装置において用いられている各種の電極を用いることができる。例えば、銀/塩化銀電極等を用いることができる。   A schematic diagram of the carbon monoxide removal apparatus is shown in FIG. The carbon monoxide oxidation removal apparatus can basically have the same structure as that of various ordinary electrolysis apparatuses. As the electrolytic solution, for example, a sulfuric acid solution of about 0.1 to 1M can be used. The catalyst of the present invention is used as a catalyst for oxidizing carbon monoxide at the working electrode. In the working electrode, a conductive material such as a carbon electrode may be used as a base material, and the catalyst of the present invention may be fixed to the base material with a conductive binder. There is no particular limitation on the counter electrode, and various electrodes used in a normal electrolysis apparatus can be used. For example, a carbon electrode can be used. As the power supply device, for example, a constant voltage power supply (potentiostat) or the like can be used. Further, in order to set the working electrode at a predetermined potential, a reference electrode is usually installed in the electrolyte solution. As the reference electrode, various electrodes used in a normal electrolysis apparatus can be used. For example, a silver / silver chloride electrode can be used.

該一酸化炭素酸化除去装置では、例えば、電解液にアノードガスをバブリング等の方法で通気し、通気中に定電圧電源(ポテンショスタット)を使って参照極に対して作用極に正の電圧を印加することによって、アノードガス中に含まれる一酸化炭素を選択性よく電気化学的に酸化することができる。この際、作用極の触媒として本発明の触媒を用いることによって、低い過電圧で、燃料ガスを酸化することなく、一酸化炭素を電気化学的に酸化することができ、アノードガスの純化が可能となる。該一酸化炭素酸化除去装置からの排出ガスを固体高分子形燃料電池に供給することによって、純度の高い水素ガスを燃料電池に供給することが可能となる。   In the carbon monoxide oxidation removing apparatus, for example, an anode gas is bubbled into the electrolyte solution by a method such as bubbling, and a positive voltage is applied to the working electrode with respect to the reference electrode using a constant voltage power source (potentiostat) during the ventilation. By applying, carbon monoxide contained in the anode gas can be electrochemically oxidized with high selectivity. At this time, by using the catalyst of the present invention as a working electrode catalyst, carbon monoxide can be electrochemically oxidized at a low overvoltage without oxidizing the fuel gas, and the anode gas can be purified. Become. By supplying the exhaust gas from the carbon monoxide oxidation removal apparatus to the polymer electrolyte fuel cell, it is possible to supply high purity hydrogen gas to the fuel cell.

さらに、その他にも、本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒は、例えば、キノン類を含む溶液に処理対象である一酸化炭素を含む気体を接触させることで、一酸化炭素を酸化させて、一酸化炭素濃度を低減することもできる。この際使用できる除去装置は、例えば、ロジウムテトラアザアヌレン錯体とキノン類とを含む溶液を収容する密閉容器と、該溶液中に一酸化炭素を含む気体(例えば、改質ガス)を導入するためのガス導入口と、該溶液中に酸素を含む気体(例えば、空気)を導入するための酸素含有気体導入口と、酸素含有気体排出口と一酸化炭素を除去した気体を排出して、例えば、燃料電池に供給するためのガス排出口を備えたものである。この装置では、酸素含有気体導入口と酸素含有気体排出口とを閉じた状態でガス導入口から一酸化炭素を含む気体(改質ガス)を導入し、ロジウムテトラアザアヌレン錯体とキノン類とを含む溶液中に該気体を通過させることによって、該気体に含まれる一酸化炭素を酸化して除去することができる。溶液中を通過した気体(改質ガス)は、ガス排出口から容器外に排出して、例えば、アノードガスとして燃料電池に供給することができる。このような処理方法及び処理装置としては、国際公開第2012/165459号に記載の方法及び装置が挙げられ、該公報の記載は、ロジウムポルフィリン錯体、コバルトポルフィリン錯体等の代わりにロジウムテトラアザアヌレン錯体を使用すること以外はそのまま適用することができる。   In addition, the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide of the present invention, for example, oxidizes carbon monoxide by bringing a gas containing carbon monoxide to be treated into contact with a solution containing quinones. Thus, the carbon monoxide concentration can be reduced. The removal device that can be used at this time is, for example, a closed container that contains a solution containing a rhodium tetraazaannulene complex and quinones, and a gas containing carbon monoxide (for example, a reformed gas) in the solution. A gas introduction port, an oxygen-containing gas introduction port for introducing a gas containing oxygen (for example, air) into the solution, an oxygen-containing gas discharge port, and a gas from which carbon monoxide has been removed, for example, A gas outlet for supplying the fuel cell is provided. In this apparatus, a gas containing carbon monoxide (reformed gas) is introduced from the gas inlet with the oxygen-containing gas inlet and the oxygen-containing gas outlet closed, and the rhodium tetraazaannulene complex and quinones are introduced. By allowing the gas to pass through the solution containing carbon monoxide contained in the gas, it can be oxidized and removed. The gas (reformed gas) that has passed through the solution can be discharged from the gas outlet to the outside of the container and supplied to the fuel cell as anode gas, for example. Examples of such a treatment method and treatment apparatus include the method and apparatus described in International Publication No. 2012/165459, and the description of the publication describes a rhodium tetraazaannulene complex instead of a rhodium porphyrin complex, a cobalt porphyrin complex, or the like. It can be applied as it is except for using.

以下、製造例及び実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。なお、以下の実施例において、配位子(ジヒドロジベンゾテトラアザアヌレン及びジヒドロジベンゾジメチルテトラアザアヌレン)は、既報(Chemistry of Heterocyclic Compounds, vol 23, pp316-320)にしたがって合成した。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to production examples and examples. In the following examples, the ligands (dihydrodibenzotetraazaannulene and dihydrodibenzodimethyltetraazaannulene) were synthesized according to a report (Chemistry of Heterocyclic Compounds, vol 23, pp316-320).

製造例1:ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン(CProduction Example 1: Rhodium dibenzotetraazaannulene (C 1818 HH 1414 NN 4Four Rh:分子量389)の合成Synthesis of Rh: molecular weight 389)

Figure 2016203134
Figure 2016203134

トルエン(70 mL)に、以下の式:   In toluene (70 mL), the following formula:

Figure 2016203134
Figure 2016203134

で示されるジヒドロジベンゾテトラアザアヌレン(20.3 mg, 0.070 mmol)と、ロジウムテトラカルボニルジクロリド(Rh2Cl2(CO)4;15.3 mg, 0.039 mmol)とを加え、3.5時間60℃で溶液を攪拌した。さらに、温度を100℃に上昇させ1.5時間攪拌した。この反応溶液のASAP-MS(大気圧固体試料分析プローブ質量分析)を測定すると、生成物の分子イオンであるm/z 389のピークと生成物分子+Hのイオンであるm/z 390、生成物分子+2Hのイオンであるm/z 391が観測され、目的物の合成を確認した。 Dihydrodibenzotetraazaannulene (20.3 mg, 0.070 mmol) and rhodium tetracarbonyl dichloride (Rh 2 Cl 2 (CO) 4 ; 15.3 mg, 0.039 mmol) were added, and the solution was stirred at 60 ° C. for 3.5 hours. . Further, the temperature was raised to 100 ° C. and stirred for 1.5 hours. When ASAP-MS (atmospheric pressure solid sample analysis probe mass spectrometry) of this reaction solution is measured, the peak of m / z 389 which is the molecular ion of the product and m / z 390 which is the ion of the product molecule + H, the product M / z 391, which is a molecule + 2H ion, was observed, confirming the synthesis of the target product.

製造例2:ロジウムジベンゾジメチルテトラアザアヌレン(CProduction Example 2: Rhodium dibenzodimethyltetraazaannulene (C 2020 HH 1818 NN 4Four Rh:分子量417)の合成Synthesis of Rh: molecular weight 417)

Figure 2016203134
Figure 2016203134

トルエン(50 mL)に、以下の式:   In toluene (50 mL), the following formula:

Figure 2016203134
Figure 2016203134

で示されるジヒドロジベンゾジメチルテトラアザアヌレン(10.4 mg, 0.033 mmol)と、ロジウムテトラカルボニルジクロリド(Rh2Cl2(CO)4;7.8 mg, 0.020 mmol)とを加え、1時間100℃で溶液を攪拌した。この反応溶液のESI-MSを測定すると、生成物の分子イオンであるm/z 417のピークが観測され、目的物の合成が確認された。 Add dihydrodibenzodimethyltetraazaannulene (10.4 mg, 0.033 mmol) and rhodium tetracarbonyl dichloride (Rh 2 Cl 2 (CO) 4 ; 7.8 mg, 0.020 mmol), and stir the solution at 100 ° C. for 1 hour. did. When ESI-MS of this reaction solution was measured, the peak of m / z 417, which is the molecular ion of the product, was observed, confirming the synthesis of the target product.

実施例1:ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持カーボン触媒の調製
製造例1で得たロジウムジベンゾテトラアザアヌレンのトルエン溶液35 mL(ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン錯体:14 mg)にカーボンブラック(ケッチェンブラック;平均一次粒子径:40 nm, 比表面積:800 m2/g)を30 mg加えた。容器を密閉した後、超音波洗浄器に1分掛けることにより分散性をよくした。
Example 1: Preparation of rhodium dibenzotetraazaannulene-supported carbon catalyst 35 ml of rhodium dibenzotetraazaannulene solution obtained in Production Example 1 (rhodium dibenzotetraazaannulene complex: 14 mg) was added to carbon black (Ketjen black; average 30 mg of primary particle size: 40 nm, specific surface area: 800 m 2 / g) was added. After sealing the container, dispersibility was improved by placing it in an ultrasonic cleaner for 1 minute.

このケッチェンブラックを懸濁させた溶液を、マグネティックスターラーで3時間攪拌したのち、メンブレンフィルター(孔径1.0 μm, 東洋濾紙(株)製)を用いて吸引濾過することにより溶媒を取り除いた。メンブレンフィルター上のカーボンブラックを回収してロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持カーボン触媒を得た。   The solution in which the ketjen black was suspended was stirred with a magnetic stirrer for 3 hours, and then the solvent was removed by suction filtration using a membrane filter (pore size: 1.0 μm, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.). The carbon black on the membrane filter was recovered to obtain a rhodium dibenzotetraazaannulene-supported carbon catalyst.

ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持カーボン触媒の電気化学的一酸化炭素酸化活性の評価
上記した方法で得たロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持カーボン触媒5 mgを0.5 mLの混合溶媒(水:エタノール = 1: 1)に懸濁させたのち、5μLの5 % Nafion溶液(Aldrich製)を加えた。この懸濁液を5分間超音波洗浄器に掛けることで、よく分散させた後、回転ディスク電極(表面積0.0707 cm2)の上に2μLのせて乾燥させた。
Evaluation of electrochemical carbon monoxide oxidation activity of rhodium dibenzotetraazaannulene-supported carbon catalyst 0.5 mL of a mixed solvent (water: ethanol = 1: 1) of 5 mg of rhodium dibenzotetraazaannulene-supported carbon catalyst obtained by the above method After 5 μL of 5% Nafion solution (Aldrich) was added. This suspension was placed in an ultrasonic cleaner for 5 minutes to be well dispersed, and then 2 μL was placed on a rotating disk electrode (surface area 0.0707 cm 2 ) and dried.

触媒の一酸化炭素酸化活性評価はビー・エー・エス(株)製のポテンショスタット(ALS model 711B)を用いて行った。回転数の制御はビー・エー・エス(株)製の回転数制御装置(BAS RDE-1)を用いて行った。触媒を塗布したグラッシーカーボンの回転ディスク電極を作用電極とし、白金電極を対極、可逆水素電極を参照電極として用いた。電解液としては0.1 M H2SO4を用いた。測定は55℃で行った。ただし、可逆水素電極は常温に設置した。 The carbon monoxide oxidation activity of the catalyst was evaluated using a potentiostat (ALS model 711B) manufactured by BAS. The rotational speed was controlled using a rotational speed control device (BAS RDE-1) manufactured by BAS Co., Ltd. A glassy carbon rotating disk electrode coated with a catalyst was used as a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, and a reversible hydrogen electrode as a reference electrode. As the electrolyte, 0.1 MH 2 SO 4 was used. The measurement was performed at 55 ° C. However, the reversible hydrogen electrode was installed at room temperature.

一酸化炭素ガスを電解セル中に7分間吹き込んだ後、電極を6400 rpmで回転させながらリニアスイープボルタモグラム(LSV)を測定した。このLSVを図2の「実施例1」として示す。酸化電流の上昇が観測され、COがロジウムジベンゾテトラアザアヌレン錯体の触媒作用で電気化学的に酸化されていることがわかる。一酸化炭素飽和下では−0.01 V(可逆水素電極基準)付近から酸化電流が上昇し始めており、一酸化炭素の酸化が低い過電圧で進行していることがわかる。また、5μAとなる際の電圧は1 mV、0.1 Vのときの電流値は181μAであり、比較例1〜3と比較して5μAとなる際の電圧が低く0.1 Vのときの電流値が高いことからも、一酸化炭素の酸化活性が高く、低い過電圧で反応が進行していることがわかる。   After carbon monoxide gas was blown into the electrolytic cell for 7 minutes, a linear sweep voltammogram (LSV) was measured while rotating the electrode at 6400 rpm. This LSV is shown as “Example 1” in FIG. An increase in oxidation current is observed, indicating that CO is electrochemically oxidized by the catalytic action of the rhodium dibenzotetraazaannulene complex. Under carbon monoxide saturation, the oxidation current starts to increase from around -0.01 V (reversible hydrogen electrode reference), indicating that the oxidation of carbon monoxide proceeds at a low overvoltage. The voltage at 5 μA is 1 mV, the current value at 0.1 V is 181 μA, and the voltage at 5 μA is low compared to Comparative Examples 1 to 3, and the current value at 0.1 V is high. This also shows that the oxidation activity of carbon monoxide is high and the reaction proceeds at a low overvoltage.

実施例2:ロジウムジベンゾジメチルテトラアザアヌレン担持カーボン触媒の作製
製造例2で得たロジウムジベンゾジメチルテトラアザアヌレンのトルエン溶液40 mL(ロジウムジベンゾジメチルテトラアザアヌレン錯体:11 mg)にカーボンブラック(ケッチェンブラック;平均一次粒子径:40 nm, 比表面積:800 m2/g)を30 mg加えた。容器を密閉した後、超音波洗浄器に1分掛けることにより分散性をよくした。
Example 2: Production of rhodium dibenzodimethyltetraazaannulene-supported carbon catalyst 40 ml of a rhodium dibenzodimethyltetraazaannulene solution obtained in Production Example 2 (rhodium dibenzodimethyltetraazaannulene complex: 11 mg) was added to carbon black (Ketjen). Black; average primary particle diameter: 40 nm, specific surface area: 800 m 2 / g) was added in an amount of 30 mg. After sealing the container, dispersibility was improved by placing it in an ultrasonic cleaner for 1 minute.

このケッチェンブラックを懸濁させた溶液を、マグネティックスターラーで3時間攪拌したのち、メンブレンフィルター(孔径1.0 μm, 東洋濾紙(株)製)を用いて吸引濾過することにより溶媒を取り除いた。メンブレンフィルター上のカーボンブラックを回収してロジウムジベンゾジメチルテトラアザアヌレン担持カーボン触媒を得た。   The solution in which the ketjen black was suspended was stirred with a magnetic stirrer for 3 hours, and then the solvent was removed by suction filtration using a membrane filter (pore size: 1.0 μm, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.). The carbon black on the membrane filter was recovered to obtain a rhodium dibenzodimethyltetraazaannulene-supported carbon catalyst.

ロジウムジベンゾジメチルテトラアザアヌレン担持カーボン触媒の電気化学的一酸化炭素酸化活性の評価
触媒活性の評価は実施例1と同じ手法で行った。一酸化炭素ガスを電解セル中に7分間吹き込んだ後、電極を6400 rpmで回転させながらリニアスイープボルタモグラム(LSV)を測定した。このLSVを図2の「実施例2」として示す。酸化電流の上昇が観測され、COがロジウムジベンゾジメチルテトラアザアヌレン錯体の触媒作用で電気化学的に酸化されていることがわかる。一酸化炭素飽和下では0.02 V(可逆水素電極基準)付近から酸化電流が上昇し始めており、一酸化炭素の酸化が低い過電圧で進行していることがわかる。また、5μAとなる際の電圧は39 mV、0.1 Vのときの電流値は59.3μAであり、比較例1〜3と比較して5μAとなる際の電圧が低く0.1 Vのときの電流値が高いことからも、一酸化炭素の酸化活性が高く、低い過電圧で反応が進行していることがわかる。
Evaluation of electrochemical carbon monoxide oxidation activity of rhodium dibenzodimethyltetraazaannulene-supported carbon catalyst The catalytic activity was evaluated in the same manner as in Example 1. After carbon monoxide gas was blown into the electrolytic cell for 7 minutes, a linear sweep voltammogram (LSV) was measured while rotating the electrode at 6400 rpm. This LSV is shown as “Example 2” in FIG. An increase in oxidation current was observed, indicating that CO was electrochemically oxidized by the catalytic action of rhodium dibenzodimethyltetraazaannulene complex. Under carbon monoxide saturation, the oxidation current starts to increase from around 0.02 V (reversible hydrogen electrode reference), indicating that the oxidation of carbon monoxide proceeds at a low overvoltage. The voltage at 5 μA is 39 mV, the current value at 0.1 V is 59.3 μA, and the voltage at 5 μA is low compared to Comparative Examples 1 to 3, and the current value at 0.1 V is From the fact that it is high, it can be seen that the oxidation activity of carbon monoxide is high and the reaction proceeds at a low overvoltage.

比較例1:ロジウムテトラカルボキシフェニルポルフィリン担持カーボン触媒の作製
特開2008−036539号公報の実施例2にしたがって、ロジウムテトラカルボキシフェニルポルフィリン担持カーボン触媒を得た。
Comparative Example 1 Production of Rhodium Tetracarboxyphenylporphyrin-Supported Carbon Catalyst A rhodium tetracarboxyphenylporphyrin-supported carbon catalyst was obtained according to Example 2 of JP 2008-036539 A.

ロジウムテトラカルボキシフェニルポルフィリン担持カーボン触媒の電気化学的一酸化炭素酸化活性の評価
触媒活性の評価は実施例1と同じ手法で行った。一酸化炭素ガスを電解セル中に7分間吹き込んだ後、電極を6400 rpmで回転させながらリニアスイープボルタモグラム(LSV)を測定した。このLSVを図2の「比較例1」として示す。一酸化炭素飽和下では0.05 V(可逆水素電極基準)付近から酸化電流が上昇し始めており、一酸化炭素酸化の過電圧が大きく、一酸化炭素の酸化活性が実施例1〜2より低いことが示されている。また、5μAとなる際の電圧は110 mV、0.1 Vのときの電流値は3.6μAであり、実施例1〜2と比較して5μAとなる際の電圧が高く0.1 Vのときの電流値が低いことからも、一酸化炭素の酸化活性が低く、過電圧が大きいことがわかる。
Evaluation of electrochemical carbon monoxide oxidation activity of rhodium tetracarboxyphenylporphyrin-supported carbon catalyst The catalytic activity was evaluated in the same manner as in Example 1. After carbon monoxide gas was blown into the electrolytic cell for 7 minutes, a linear sweep voltammogram (LSV) was measured while rotating the electrode at 6400 rpm. This LSV is shown as “Comparative Example 1” in FIG. Under carbon monoxide saturation, the oxidation current started to increase from around 0.05 V (based on the reversible hydrogen electrode), indicating that the overvoltage of carbon monoxide oxidation is large and the oxidation activity of carbon monoxide is lower than in Examples 1-2. Has been. The voltage at 5 μA is 110 mV and the current value at 0.1 V is 3.6 μA. Compared with Examples 1 and 2, the voltage at 5 μA is high and the current value at 0.1 V is The low value also indicates that the oxidation activity of carbon monoxide is low and the overvoltage is large.

比較例2:ロジウムジューテロポルフィリンジスルホン酸担持カーボン触媒の作製
特開2009−214092号公報の実施例7にしたがって、ロジウムジューテロポルフィリンジスルホン酸担持カーボン触媒を得た。
Comparative Example 2: Production of rhodium deuteroporphyrin disulfonic acid-supported carbon catalyst According to Example 7 of JP-A-2009-214092, a rhodium deuteroporphyrin disulfonic acid-supported carbon catalyst was obtained.

触媒活性の評価は実施例1と同じ手法で行った。一酸化炭素ガスを電解セル中に7分間吹き込んだ後、電極を6400 rpmで回転させながらリニアスイープボルタモグラム(LSV)を測定した。一酸化炭素飽和下では5μAとなる際の電圧は43 mV、0.1 Vのときの電流値は49.8μAであり、実施例1〜2と比較して5μAとなる際の電圧が高く0.1 Vのときの電流値が低いことから、一酸化炭素の酸化活性が低く、過電圧が大きいことがわかる。   Evaluation of catalyst activity was performed in the same manner as in Example 1. After carbon monoxide gas was blown into the electrolytic cell for 7 minutes, a linear sweep voltammogram (LSV) was measured while rotating the electrode at 6400 rpm. Under carbon monoxide saturation, the voltage at 5 μA is 43 mV, the current value at 0.1 V is 49.8 μA, and the voltage at 5 μA is higher than that of Examples 1 and 2, when the voltage is 0.1 V. Since the current value is low, it can be seen that the oxidation activity of carbon monoxide is low and the overvoltage is large.

比較例3:ロジウムヘマトポルフィリン担持カーボン触媒の作製
特開2009−214092号公報の実施例1にしたがって、ロジウムヘマトポルフィリン担持カーボン触媒を得た。
Comparative Example 3: Production of rhodium hematoporphyrin- supported carbon catalyst A rhodium hematoporphyrin-supported carbon catalyst was obtained according to Example 1 of JP-A-2009-214092.

触媒活性の評価は実施例1と同じ手法で行った。一酸化炭素ガスを電解セル中に7分間吹き込んだ後、電極を6400 rpmで回転させながらリニアスイープボルタモグラム(LSV)を測定した。一酸化炭素飽和下では5μAとなる際の電圧は86 mV、0.1 Vのときの電流値は15.1μAであり、実施例1〜2と比較して5μAとなる際の電圧が高く0.1 Vのときの電流値が低いことから、一酸化炭素の酸化活性が低く、過電圧が大きいことがわかる。   Evaluation of catalyst activity was performed in the same manner as in Example 1. After carbon monoxide gas was blown into the electrolytic cell for 7 minutes, a linear sweep voltammogram (LSV) was measured while rotating the electrode at 6400 rpm. Under carbon monoxide saturation, the voltage at 5 μA is 86 mV, the current value at 0.1 V is 15.1 μA, and the voltage at 5 μA is higher than that of Examples 1 and 2, and is 0.1 V. Since the current value is low, it can be seen that the oxidation activity of carbon monoxide is low and the overvoltage is large.

以上の結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 2016203134
Figure 2016203134

実施例3:ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持白金ルテニウム触媒の調製
製造例1で得たロジウムジベンゾテトラアザアヌレンのアセトン溶液34 mL(ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン錯体:6 mg)に白金ルテニウム担持カーボン(田中貴金属工業(株)製TEC61E54)を30 mg加えた。容器を密閉した後、超音波洗浄器に1分掛けることにより分散性をよくした。
Example 3: Preparation of rhodium dibenzotetraazaannulene-supported platinum ruthenium catalyst In ruthenium dibenzotetraazaannulene solution 34 mL (rhodium dibenzotetraazaannulene complex: 6 mg) obtained in Production Example 1, platinum ruthenium-supported carbon (Tanaka noble metal) 30 mg of TEC61E54 manufactured by Kogyo Co., Ltd. was added. After sealing the container, dispersibility was improved by placing it in an ultrasonic cleaner for 1 minute.

この懸濁液を、マグネティックスターラーで3時間攪拌したのち、メンブレンフィルター(孔径1.0μm, 東洋濾紙(株)製)を用いて吸引濾過することにより溶媒を取り除いた。メンブレンフィルター上の粉末を回収してロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持白金ルテニウム触媒を得た。   This suspension was stirred with a magnetic stirrer for 3 hours, and then the solvent was removed by suction filtration using a membrane filter (pore size: 1.0 μm, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.). The powder on the membrane filter was collected to obtain a rhodium dibenzotetraazaannulene-supported platinum ruthenium catalyst.

ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持白金ルテニウム触媒のCO耐性の評価
上記した方法で得たロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持白金ルテニウム触媒5 mgを混合溶媒(水1.8 mLとエタノール1.2 mL)に懸濁させたのち、59μLの5 % Nafion溶液(Aldrich製)を加えた。この懸濁液を5分間超音波洗浄器に掛けることで、よく分散させた後、回転ディスク電極(表面積0.0707 cm2)の上に2μLのせて乾燥させた。
Evaluation of CO resistance of rhodium dibenzotetraazaannulene-supported platinum ruthenium catalyst After suspending 5 mg of rhodium dibenzotetraazaannulene-supported platinum ruthenium catalyst in the above method in a mixed solvent (water 1.8 mL and ethanol 1.2 mL), 59 μL of 5% Nafion solution (Aldrich) was added. This suspension was placed in an ultrasonic cleaner for 5 minutes to be well dispersed, and then 2 μL was placed on a rotating disk electrode (surface area 0.0707 cm 2 ) and dried.

触媒のCO耐性評価はビー・エー・エス(株)製のポテンショスタット(ALS model 711B)を用いて行った。回転数の制御はビー・エー・エス(株)製の回転数制御装置(BAS RRDE-3A)を用いて行った。触媒を塗布したグラッシーカーボンの回転ディスク電極を作用電極とし、白金電極を対極、可逆水素電極を参照電極として用いた。電解液としては0.1 M HClO4を用いた。測定は55℃で行った。ただし、可逆水素電極は常温に設置した。 The CO resistance of the catalyst was evaluated using a potentiostat (ALS model 711B) manufactured by BAS. The rotational speed was controlled using a rotational speed control device (BAS RRDE-3A) manufactured by BAS Co., Ltd. A glassy carbon rotating disk electrode coated with a catalyst was used as a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, and a reversible hydrogen electrode as a reference electrode. 0.1 M HClO 4 was used as the electrolyte. The measurement was performed at 55 ° C. However, the reversible hydrogen electrode was installed at room temperature.

電極電位を0.05 Vに保持しながら、COを2 %含む水素ガスを電解セル中に700秒間吹き込んだ後、電極を3600 rpmで回転させながらリニアスイープボルタモグラム(LSV)を測定した。このLSVを図3の「実施例3」として示す。一方で同様の条件で測定した白金ルテニウム担持カーボン(田中貴金属社製TEC61E54)のLSVを図3の「白金ルテニウム」として示す。錯体を担持することにより、0.15 V〜0.4 Vの電位領域で酸化電流が大きく上昇している。この結果から、ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン錯体が燃料電池用アノード極の白金ルテニウム触媒のCO耐性を高めることがわかる。   While maintaining the electrode potential at 0.05 V, hydrogen gas containing 2% CO was blown into the electrolysis cell for 700 seconds, and then the linear sweep voltammogram (LSV) was measured while rotating the electrode at 3600 rpm. This LSV is shown as “Example 3” in FIG. Meanwhile, the LSV of platinum ruthenium-supported carbon (TEC61E54 manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) measured under the same conditions is shown as “platinum ruthenium” in FIG. By carrying the complex, the oxidation current greatly increases in the potential region of 0.15 V to 0.4 V. From this result, it can be seen that the rhodium dibenzotetraazaannulene complex enhances the CO resistance of the platinum ruthenium catalyst of the anode electrode for fuel cells.

実施例4:ロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持カーボン触媒によるキノンを用いたCO除去反応
製造例1で得たロジウムジベンゾテトラアザアヌレン担持カーボン触媒0.5 mgとアントラキノン-2, 7-スルホン酸20.6 mgを、バイアル瓶に入った0.1 Mの硫酸5 mLに加えた。このバイアル瓶を密閉した。この溶液を3分間アルゴンパージし、一酸化炭素を2 %含む水素ガスで溶液内のガスを置換した。この溶液の入ったバイアル瓶を60℃の湯煎中で1時間放置した後、溶液の上部の気相をガスクロマトグラフ装置により分析した。
Example 4: CO removal reaction using quinone with rhodium dibenzotetraazaannulene-supported carbon catalyst 0.5 mg of rhodium dibenzotetraazaannulene-supported carbon catalyst obtained in Production Example 1 and 20.6 mg of anthraquinone-2,7-sulfonic acid were added to a vial. Added to 5 mL of 0.1 M sulfuric acid in a bottle. The vial was sealed. This solution was purged with argon for 3 minutes, and the gas in the solution was replaced with hydrogen gas containing 2% carbon monoxide. The vial containing this solution was left in a 60 ° C. water bath for 1 hour, and then the gas phase above the solution was analyzed by a gas chromatograph.

気相の一酸化炭素濃度は2 %から0.24 %に減少し、キノンとの反応により、CO濃度が減少していることがわかった。   It was found that the carbon monoxide concentration in the gas phase decreased from 2% to 0.24%, and the CO concentration decreased due to the reaction with quinone.

Claims (13)

一般式(1):
Figure 2016203134
[式中、R〜R、R〜R及びR14は同じか又は異なり、それぞれ水素原子又は置換されていてもよいアルキル基;R〜R及びR10〜R13は同じか又は異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子又は置換されていてもよいアルキル基;点線は配位結合である。]
で示されるロジウムテトラアザアヌレン錯体を有効成分とする一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。
General formula (1):
Figure 2016203134
[Wherein, R 1 to R 2 , R 7 to R 9 and R 14 are the same or different and are each a hydrogen atom or an optionally substituted alkyl group; R 3 to R 6 and R 10 to R 13 are the same. Or a hydrogen atom, a halogen atom or an optionally substituted alkyl group, respectively; the dotted line is a coordination bond. ]
A catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide containing a rhodium tetraazaannulene complex represented by
前記一般式(1)において、R〜R及びR10〜R13がいずれも水素原子である、請求項1に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。 The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to claim 1, wherein in the general formula (1), R 3 to R 6 and R 10 to R 13 are all hydrogen atoms. 前記一般式(1)において、R〜R、R〜R及びR14がいずれも水素原子である、請求項1又は2に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。 The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to claim 1 or 2, wherein in the general formula (1), R 1 to R 2 , R 7 to R 9 and R 14 are all hydrogen atoms. 前記ロジウムテトラアザアヌレン錯体が導電性担体に担持されている、請求項1〜3のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。 The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the rhodium tetraazaannulene complex is supported on a conductive carrier. 前記導電性担体がカーボンブラックである、請求項4に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。 The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to claim 4, wherein the conductive support is carbon black. 請求項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒、及びアノード触媒物質を含む、固体高分子形燃料電池用アノード極。 An anode for a polymer electrolyte fuel cell, comprising the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to claim 1 and an anode catalyst material. 請求項6に記載のアノード極を構成要素として含む、一酸化炭素を燃料とする固体高分子形燃料電池。 A polymer electrolyte fuel cell using carbon monoxide as a fuel, comprising the anode electrode according to claim 6 as a constituent element. 請求項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒を、一酸化炭素検出部における一酸化炭素の酸化用触媒成分として含む、一酸化炭素センサ。 A carbon monoxide sensor comprising the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of claims 1 to 5 as a catalyst component for oxidation of carbon monoxide in a carbon monoxide detector. 電解液、作用極、対極及び電源装置を含む、固体高分子形燃料電池用アノードガス中の一酸化炭素酸化除去装置において、作用極における一酸化炭素の酸化用触媒として、請求項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒を含む、アノードガス中の一酸化炭素酸化除去装置。 In the carbon monoxide oxidation removal apparatus in the anode gas for a polymer electrolyte fuel cell including an electrolytic solution, a working electrode, a counter electrode, and a power supply device, as a catalyst for oxidizing carbon monoxide in the working electrode, The carbon monoxide oxidation removal apparatus in anode gas containing the catalyst for the electrochemical oxidation of the carbon monoxide in any one. 請求項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒とキノン類を含む溶液を収容する密閉容器と、該溶液中に一酸化炭素を含む気体を導入するためのガス導入口と、該溶液中に酸素を含む気体を導入するための酸素含有気体導入口と、酸素含有気体排出口と、一酸化炭素を除去した気体を排出するためのガス排出口とを有する、一酸化炭素の除去装置。 A closed vessel containing a solution containing the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide and quinones according to any one of claims 1 to 5, and a gas for introducing a gas containing carbon monoxide into the solution An inlet, an oxygen-containing gas inlet for introducing a gas containing oxygen into the solution, an oxygen-containing gas outlet, and a gas outlet for discharging the gas from which carbon monoxide has been removed. Carbon monoxide removal equipment. 請求項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒とキノン類を含む溶液を収容する密閉容器と、該溶液中に一酸化炭素を含む気体を導入するためのガス導入口と、一酸化炭素を除去した気体を容器外に排出するためのガス排出口と、作用電極と、対極とを有する、一酸化炭素の除去装置。 A closed vessel containing a solution containing the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide and quinones according to any one of claims 1 to 5, and a gas for introducing a gas containing carbon monoxide into the solution An apparatus for removing carbon monoxide, including an introduction port, a gas discharge port for discharging the gas from which carbon monoxide has been removed to the outside of the container, a working electrode, and a counter electrode. キノン類の還元体を燃料とする固体高分子形燃料電池と、キノン類を還元体に変換する燃料再生装置とを備えた燃料再生型燃料電池であって、
該燃料再生装置が、請求項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒を含む溶液を収容する密閉容器と、燃料電池でのアノード反応後のキノン類を含む溶液を該容器中に供給する供給口と、該溶液中に一酸化炭素を導入するためのガス導入口と、二酸化炭素を含む気体を該容器から排出するガス出口と、キノン類の還元体を燃料電池に供給するための燃料供給口を備えていることを特徴とする、燃料電池。
A fuel regenerative fuel cell comprising a solid polymer fuel cell using a reductant of quinones as a fuel, and a fuel regenerating device for converting quinones into a reductant,
A solution containing a closed container containing a solution containing the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of claims 1 to 5 and a quinone after an anode reaction in a fuel cell. A gas supply port for introducing carbon monoxide into the solution, a gas outlet for discharging a gas containing carbon dioxide from the vessel, and a quinone reductant as fuel A fuel cell comprising a fuel supply port for supplying the battery.
請求項1〜5のいずれかに記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒を有効成分とする、キノン類を電子受容体とする一酸化炭素の酸化用触媒。 A catalyst for the oxidation of carbon monoxide, comprising the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of claims 1 to 5 as an active ingredient and a quinone as an electron acceptor.
JP2015091471A 2015-04-28 2015-04-28 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide Active JP6414979B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015091471A JP6414979B2 (en) 2015-04-28 2015-04-28 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015091471A JP6414979B2 (en) 2015-04-28 2015-04-28 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016203134A true JP2016203134A (en) 2016-12-08
JP6414979B2 JP6414979B2 (en) 2018-10-31

Family

ID=57488320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015091471A Active JP6414979B2 (en) 2015-04-28 2015-04-28 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6414979B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3821028A (en) * 1971-06-11 1974-06-28 Bosch Gmbh Robert Fuel cell with metal chelate electrode catalyst
JPS5763137A (en) * 1980-10-04 1982-04-16 Asahi Chem Ind Co Ltd Catalyst for oxygen reduction
JPH05129023A (en) * 1991-05-04 1993-05-25 Johnson Matthey Plc Improved catalyst material
US20040131921A1 (en) * 2002-12-09 2004-07-08 Landreth Bobby Dean Fuel cell system
JP2006261086A (en) * 2005-02-21 2006-09-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
WO2012165459A1 (en) * 2011-06-02 2012-12-06 独立行政法人産業技術総合研究所 Method and device for removing carbon monoxide

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3821028A (en) * 1971-06-11 1974-06-28 Bosch Gmbh Robert Fuel cell with metal chelate electrode catalyst
JPS5763137A (en) * 1980-10-04 1982-04-16 Asahi Chem Ind Co Ltd Catalyst for oxygen reduction
JPH05129023A (en) * 1991-05-04 1993-05-25 Johnson Matthey Plc Improved catalyst material
US20040131921A1 (en) * 2002-12-09 2004-07-08 Landreth Bobby Dean Fuel cell system
JP2006261086A (en) * 2005-02-21 2006-09-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
WO2012165459A1 (en) * 2011-06-02 2012-12-06 独立行政法人産業技術総合研究所 Method and device for removing carbon monoxide

Also Published As

Publication number Publication date
JP6414979B2 (en) 2018-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4568881B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
Jiang et al. Selective electrochemical H2O2 production through two‐electron oxygen electrochemistry
Jiang et al. A highly active Pd coated Ag electrocatalyst for oxygen reduction reactions in alkaline media
Chetty et al. Effect of reduction temperature on the preparation and characterization of Pt− Ru nanoparticles on multiwalled carbon nanotubes
Liu et al. Microwave heated polyol synthesis of carbon-supported PtSn nanoparticles for methanol electrooxidation
Obradović et al. The origin of high activity of Pt–Au surfaces in the formic acid oxidation
Soares et al. Beneficial effects of rhodium and tin oxide on carbon supported platinum catalysts for ethanol electrooxidation
Cantane et al. Electro-oxidation of ethanol on Pt/C, Rh/C, and Pt/Rh/C-based electrocatalysts investigated by on-line DEMS
CN105377428B (en) Electrode catalyst for fuel cell and method for activating catalyst
Nassr et al. Electrocatalytic oxidation of formic acid on Pd/MWCNTs nanocatalysts prepared by the polyol method
WO2007105810A1 (en) Process for preparing catalyst material
JP4613350B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
JP6967761B2 (en) Electrochemical oxygen reduction catalyst
JP5190965B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
Yu et al. Electrochemical reduction of oxygen on carbon supported Pt and Pt/Ru fuel cell electrodes in alkaline solutions
JP5158792B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
Knani et al. A methanol–Tolerant carbon supported Pt–Sn cathode catalysts
JP2011090916A (en) Anode catalyst for fuel cell, method of manufacturing the same, and membrane electrode assembly
JP6414979B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
AU2017315326A1 (en) Fuel cell
JP2013016474A (en) Positive electrode catalyst for air secondary battery and air secondary battery
JP6590405B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
JP2014040625A (en) Method for generating hydrogen from hydrazine compound
JP5110598B2 (en) Hydrogen generating method and hydrogen generating apparatus
JP6607487B2 (en) Catalyst for electrochemical oxygen reduction

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180725

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181001

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6414979

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250