JP5158792B2 - Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide - Google Patents

Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide Download PDF

Info

Publication number
JP5158792B2
JP5158792B2 JP2008132820A JP2008132820A JP5158792B2 JP 5158792 B2 JP5158792 B2 JP 5158792B2 JP 2008132820 A JP2008132820 A JP 2008132820A JP 2008132820 A JP2008132820 A JP 2008132820A JP 5158792 B2 JP5158792 B2 JP 5158792B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
carbon monoxide
rhodium
group
electrode
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008132820A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009214092A (en
Inventor
眞一 山▲崎▼
和明 安田
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 JP2008132820A priority Critical patent/JP5158792B2/en
Publication of JP2009214092A publication Critical patent/JP2009214092A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5158792B2 publication Critical patent/JP5158792B2/en
Expired - Fee Related 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Description

本発明は、一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒及びその用途に関する。   The present invention relates to a catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide and use thereof.

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白金触媒が用いられているが、天然ガス、メタノール、ガソリンなど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、白金に強く吸着して、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 platinum 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 platinum 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CO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, a catalyst for fuel electrode having CO poisoning resistance using a combination of a transition metal or an alloy thereof and a specific organometallic complex, etc. Has been reported (for example, Patent Document 1). However, an effective catalyst for actively oxidizing and removing carbon monoxide has not been reported.

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2)。   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 2).

このガスセンサでは、イオン化電極として、白金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、しかも一酸化炭素酸化の過電圧が高いために、検出感度が劣るという欠点がある。
特開平14−329500号公報 特公平5−39509号公報
This gas sensor is disadvantageous in that it is expensive because a large amount of noble metal catalyst such as platinum is used as the ionization electrode, and the detection sensitivity is inferior because the overvoltage of carbon monoxide oxidation is high.
JP-A-14-329500 Japanese Patent Publication No. 5-39509

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、一酸化ガスセンサ、燃料電池のアノード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 purpose is to perform electrochemical oxidation of carbon monoxide suitable for use in a gas monoxide sensor, a fuel cell anode, and the like. It is to provide a novel catalyst effective for the reaction.

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、ロジウムポルフィリン錯体の内で、特に、ピロール環にカルボキシアルキル基が少なくとも一個置換した特定のロジウムポルフィリン錯体が一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒として優れた活性を有するという従来知られていな特性を見出した。更に、該ロジウムポルフィリン錯体を導電性担体、特に、カーボンブラック上に担持させる場合には、一酸化炭素を低い過電圧で高効率に酸化することができ、しかも非常に微細な状態で担体上に分散担持させることができるために、貴金属使用量を大幅に減少させた場合にも十分な触媒活性を有するものとなることを見出した。更に、該ロジウムポルフィリン錯体の内で水溶性の化合物については、水溶液の状態においても一酸化炭素の電気化学的酸化触媒として優れた活性を有することを見出した。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。   The present inventor has intensively studied to achieve the above-described object. As a result, among rhodium porphyrin complexes, in particular, a specific rhodium porphyrin complex in which at least one carboxyalkyl group is substituted on the pyrrole ring has been known to have excellent activity as a catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide. I found the characteristic. In addition, when the rhodium porphyrin complex is supported on a conductive carrier, particularly carbon black, carbon monoxide can be oxidized with high efficiency at a low overvoltage and dispersed on the carrier in a very fine state. Since it can be supported, it has been found that even when the amount of noble metal used is greatly reduced, it has sufficient catalytic activity. Furthermore, it discovered that about the water-soluble compound in this rhodium porphyrin complex, it has the outstanding activity as an electrochemical oxidation catalyst of carbon monoxide also in the state of aqueous solution. The present invention has been completed based on these findings.

即ち、本発明は、下記の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒及びその用途を提供するものである。
1. 下記化学式(1):
That is, the present invention provides the following catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide and its use.
1. The following chemical formula (1):

Figure 0005158792
Figure 0005158792

(式中、R〜Rは、同一又は異なって、それぞれ、水素原子、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルケニル基、基:-SO3M1(式中、M1は、水素原子、アルカリ金属又は−NHである)、又は基:−R−COOM2(式中、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン
基であり、Mは水素原子又はアルカリ金属である)を示す。但し、R〜Rの少なく
とも一つは基:−R−COOM2である)で表されるロジウムポルフィリン、又はロジウム 2,4−ジアセチルジューテロポルフィリンジメチルエステルを有効成分とする一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。
2. 化学式(1)において、R〜Rの少なくとも2個が基:−R−COOM2(式中、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であり、Mは水素原子又はアルカリ金属である
)である上記項1に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。
3. 化学式(1)において、R及びRが基:−R−COOM2(式中、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であり、Mは水素原子又はアルカリ金属である)である上記項
2に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。
4. ロジウムポルフィリンが導電性担体に担持されたものである上記項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。
5. 導電性担体がカーボンブラックである上記項に記載の触媒。
6. 上記項1〜5のいずれかに記載の触媒、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。
7. 上記項1〜5のいずれかに記載の触媒を、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。
8. 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、
上記項1〜5のいずれかに記載の触媒を含むことを特徴とするアノードガス中の一酸化炭素酸化除去装置。
9. 上記項1〜5のいずれかに記載の触媒をアノード触媒物質として含む、一酸化炭素を燃料とする固体高分子形燃料電池用アノード極。
10.上記項9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。
11.上記項1〜3のいずれかに記載の触媒を含む水溶液中において一酸化炭素を電気化学的に酸化させることを特徴とする一酸化炭素の酸化方法。
12.一酸化炭素によって被毒された白金触媒を、上記項1〜3のいずれかに記載の触媒を含む水溶液に、該一酸化炭素が該触媒により酸化除去される電位において接触させることを特徴とする白金触媒の触媒活性回復方法。
(Wherein R 1 to R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an alkenyl group, a group: —SO 3 M 1 (wherein M 1 represents a hydrogen atom, an alkali metal or -NH is 4), or a group: -R 9 -COOM 2 (wherein, R 9 represents a linear or branched alkylene group, M 2 is a hydrogen atom or an alkali metals) Provided that at least one of R 1 to R 8 is a rhodium porphyrin represented by the group: —R 9 —COOM 2 , or rhodium 2,4-diacetyldeuteroporphyrin dimethyl ester. Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide.
2. In the chemical formula (1), at least two of R 1 to R 8 are groups: —R 9 —COOM 2 (wherein R 9 is a linear or branched alkylene group, and M 2 is a hydrogen atom or electrochemical oxidation catalyst for carbon monoxide according to 1 which is a is) alkali metals.
3. In the chemical formula (1), R 6 and R 7 groups: -R 9 -COOM 2 (wherein, R 9 represents a linear or branched alkylene group, M 2 is a hydrogen atom or an alkali metals 3. A catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to item 2 above.
4). Item 4. The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to any one of Items 1 to 3, wherein rhodium porphyrin is supported on a conductive carrier.
5. Item 5. The catalyst according to Item 4 , wherein the conductive support is carbon black.
6). 6. An anode for a polymer electrolyte fuel cell comprising the catalyst according to any one of items 1 to 5 and an anode catalyst material.
7). 6. A carbon monoxide sensor comprising the catalyst according to any one of items 1 to 5 as a catalyst component for oxidizing carbon monoxide in a carbon monoxide detector.
8). In the carbon monoxide oxidation removal apparatus in the anode gas for a polymer electrolyte fuel cell including an electrolyte solution, a working electrode, a counter electrode, and a power supply device, as a catalyst for oxidizing carbon monoxide in the working electrode,
An apparatus for removing carbon monoxide from an anode gas, comprising the catalyst according to any one of items 1 to 5.
9. 6. An anode for a polymer electrolyte fuel cell using carbon monoxide as a fuel, comprising the catalyst according to any one of items 1 to 5 as an anode catalyst substance.
10. A solid polymer fuel cell using carbon monoxide as a fuel, comprising the anode electrode according to item 9 as a constituent element.
11. 4. A method for oxidizing carbon monoxide, wherein carbon monoxide is electrochemically oxidized in an aqueous solution containing the catalyst according to any one of items 1 to 3.
12 A platinum catalyst poisoned by carbon monoxide is brought into contact with an aqueous solution containing the catalyst according to any one of the above items 1 to 3 at a potential at which the carbon monoxide is oxidized and removed by the catalyst. A method for recovering the catalytic activity of a platinum catalyst.

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

Figure 0005158792
Figure 0005158792

(式中、R〜Rは、同一又は異なって、それぞれ、水素原子、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルケニル基、基:-SO3M1(式中、M1は、水素原子、アルカリ金属又は−NHである)、又は基−R−COOM2(式中、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基で
あり、Mは水素原子、アルカリ金属又はアルキル基である)を示す。但し、R〜R
少なくとも一つは、基:−R−COOM2である)で表されるロジウムポルフィリンを有効成
分とするものである。
(Wherein R 1 to R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an alkenyl group, a group: —SO 3 M 1 (wherein M 1 represents a hydrogen atom, an alkali) A metal or —NH 4 ), or a group —R 9 —COOM 2 (wherein R 9 is a linear or branched alkylene group, and M 2 is a hydrogen atom, an alkali metal or an alkyl group). However, at least one of R 1 to R 8 is a rhodium porphyrin represented by the group: —R 9 —COOM 2 ).

上記化学式(1)で表されるロジウムポルフィリンは、反応式:
CO + H2O →CO2+ 2H+ + 2e−
で表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ものである。よって、該ロジウムポルフィリン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となる。
The rhodium porphyrin represented by the chemical formula (1) has the 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, by electrochemically oxidizing carbon monoxide in the presence of the rhodium porphyrin, it becomes possible to efficiently oxidize carbon monoxide with a low overvoltage.

更に、上記化学式(1)で表されるロジウムポルフィリンは、一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対して高い活性を有することに加えて、使用する配位子が主として天然物に近い構造であり、安全性が高く、しかも安価な化合物である。   Furthermore, the rhodium porphyrin represented by the chemical formula (1) has a high activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide, and has a structure in which the ligand used is mainly close to a natural product. It is a highly safe and inexpensive compound.

上記化学式において、アルキル基としては、メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、t−ブチル、sec−ブチル、n−ブチル、イソブチル、n−ペンチルなどの炭素数1〜5程度の直鎖状又は分岐鎖状の低級アルキル基が好ましい。   In the above chemical formula, the alkyl group is linear or branched having about 1 to 5 carbon atoms such as methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, t-butyl, sec-butyl, n-butyl, isobutyl, n-pentyl and the like. A chain-like lower alkyl group is preferred.

ヒドロキシアルキル基のアルキル基部分としては、メチル、エチル、イソプロピル、n−プロピル、t−ブチル、sec−ブチル、n−ブチル、イソブチル、n−ペンチルなどの炭素数1〜5程度の直鎖状又は分枝鎖状の低級アルキル基を例示できる。ヒドロキシ基は、該アルキル基の任意の炭素原子に置換することができる。   As the alkyl group portion of the hydroxyalkyl group, a straight chain having about 1 to 5 carbon atoms such as methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, t-butyl, sec-butyl, n-butyl, isobutyl, n-pentyl or the like A branched lower alkyl group can be exemplified. The hydroxy group can be substituted on any carbon atom of the alkyl group.

アルケニル基としては、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−メチルアリル、2−ペンテニル、2−ヘキセニル基等の炭素数2〜6の直鎖又は分枝鎖状アルケニル基を挙げることができる。   Examples of the alkenyl group include linear or branched alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms such as vinyl, allyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-methylallyl, 2-pentenyl, 2-hexenyl and the like. Can do.

基:-SO3M1において、M1は水素原子、アルカリ金属又は−NHである。これらの内で、アルカリ金属としては、K、Na等を例示できる。 In the group: —SO 3 M 1 , M 1 is a hydrogen atom, an alkali metal, or —NH 4 . Among these, examples of the alkali metal include K and Na.

基:−R−COOM2において、R9で表されるアルキレン基としては、例えばメチレン、エチレン、トリメチレン、2−メチルトリメチレン、2,2−ジメチルトリメチレン、1−メチルトリメチレン、メチルメチレン、エチルメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン基等の炭素数1〜6の直鎖又は分枝鎖状アルキレン基を例示できる。M2で表されるアルキル基とアルカリ金属は、上記したものと同様である。 In the group: —R 9 —COOM 2 , as the alkylene group represented by R 9 , for example, methylene, ethylene, trimethylene, 2-methyltrimethylene, 2,2-dimethyltrimethylene, 1-methyltrimethylene, methylmethylene C1-C6 linear or branched alkylene groups such as ethylmethylene, tetramethylene, pentamethylene and hexamethylene groups. The alkyl group and alkali metal represented by M 2 are the same as those described above.

上記化学式(1)で表されるロジウムポルフィリンにおいて、R〜Rの内の2個以上
が基:−R−COOM2である化合物は、特に一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対して高い活性を有するものである。
In the rhodium porphyrin represented by the chemical formula (1), a compound in which two or more of R 1 to R 8 are a group: —R 9 —COOM 2 is particularly suitable for an electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide. And has high activity.

以下、ロジウムポルフィリン化合物の内で、好ましい化合物を記載する。   Hereinafter, among the rhodium porphyrin compounds, preferred compounds will be described.

Figure 0005158792
Figure 0005158792

尚、上記各化学式において、ポルフィリン環、炭素原子又は酸素原子に結合している基:−は、メチル基を示し、ポルフィリン環に結合している基:   In the above chemical formulas, a group bonded to the porphyrin ring, carbon atom or oxygen atom:-represents a methyl group, and a group bonded to the porphyrin ring:

Figure 0005158792
Figure 0005158792

は、ビニル基を示す。 Represents a vinyl group.

上記化学式(1)で表されるロジウムポルフィリンの内で、R及びRが基:−R
−COOM2である化合物は、高い活性を有するものであり、特に、M2が水素原子又はアルカ
リ金属である化合物は、一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対して非常に高い活性を発揮するものである。また、基:−R−COOM2に加えて、アルキル基よりも電子供与性の高い置換基又は水溶性の高い置換基を有することが好ましく、ヒドロキシアルキル基、アルケニル基、又は基:-SO3M1を2個以上含むことがより好ましく、特に、ヒドロキシアルキル基、又は基:-SO3M1を2個以上有することが好ましい。
Among the rhodium porphyrins represented by the chemical formula (1), R 6 and R 7 are groups: —R 9
The compound which is -COOM 2 has high activity, and in particular, the compound in which M 2 is a hydrogen atom or an alkali metal exhibits very high activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide. Is. In addition to the group: —R 9 —COOM 2 , it preferably has a substituent having higher electron donating property or higher water solubility than the alkyl group, and is a hydroxyalkyl group, alkenyl group, or group: —SO It is more preferable to contain 2 or more 3 M 1, and it is particularly preferable to have 2 or more hydroxyalkyl groups or groups: —SO 3 M 1 .

上記化学式(1)で表されるロジウムポルフィリンは、化学式(2)   The rhodium porphyrin represented by the chemical formula (1) has the chemical formula (2).

Figure 0005158792
Figure 0005158792

(式中、R〜Rは、上記に同じである)で表されるポルフィリ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。例えばInorganica Chimica Acta 25 (1977) 215-218に記載されている方法により合成することが出来る。即ち、化学
式(2)で表されるポルフィリン化合物をエタノール等の溶媒に十分に溶解させた後、これにロジウムの塩、錯体等を添加して、加熱還流し、反応混合物を通常の方法により精製することにより目的とするロジウムポルフィリンを得ることができる。ロジウムの塩、錯体としてはテトラカルボニルジ-μ-クロロ二ロジウムが望ましい。用いる溶媒はポルフィリン化合物とロジウムの塩を両方溶解できれば特に制限はないがエタノールやメタノールが好ましい。加熱還流温度は溶媒の沸点より低ければ特に制限はないが、エタノールを用いた場合、60℃〜70℃程度が望ましい。
(Wherein R 1 to R 8 are the same as above) and can be obtained by forming a chelate with a rhodium atom. For example, it can be synthesized by the method described in Inorganica Chimica Acta 25 (1977) 215-218. That is, after the porphyrin compound represented by the chemical formula (2) is sufficiently dissolved in a solvent such as ethanol, a rhodium salt, a complex or the like is added thereto and heated to reflux, and the reaction mixture is purified by a usual method. By doing so, the target rhodium porphyrin can be obtained. As the rhodium salt or complex, tetracarbonyldi-μ-chlorodirhodium is desirable. The solvent to be used is not particularly limited as long as it can dissolve both the porphyrin compound and the rhodium salt, but ethanol and methanol are preferable. The heating reflux temperature is not particularly limited as long as it is lower than the boiling point of the solvent, but when ethanol is used, it is preferably about 60 ° C to 70 ° C.

上記したロジウムポルフィリンは、導電性担体に担持させることにより、二量化反応や不均化反応等の分子間反応を抑制して、ロジウムポルフィリンを安定化させることができ、一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対して高い触媒活性を有するものとすることができる。これは、該ロジウムポルフィリンが、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ことによるものと思われる。   The above rhodium porphyrin can stabilize rhodium porphyrin by supporting intermolecular reactions such as dimerization reaction and disproportionation reaction by supporting it on a conductive carrier. It can have a high catalytic activity for the oxidation reaction. This is presumably because the rhodium porphyrin 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として用いられている各種の担体を用いることができる。この様な担体の具体例としては、カーボンブラック、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、カーボンブラックは、上記化学式で表されるロジウムポルフィリンとの相互作用が大きくロジウムポルフィリンを安定化させる働きが強く、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, and for example, various carriers conventionally used as catalyst carriers for polymer electrolyte fuel cells can be used. Specific examples of such a carrier include carbonaceous materials such as carbon black, activated carbon, and graphite. Among these, carbon black has a strong interaction with rhodium porphyrin represented by the above chemical formula and has a strong function of stabilizing rhodium porphyrin. Further, it has excellent conductivity and a large specific surface area. As a particularly preferred substance.

導電性担体の形状などについては特に限定はないが、例えば、平均粒径が0.1〜100μm程度、好ましくは1〜10μm程度のものを用いることができる。また、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100〜800m/g程度の範囲内にあるものが好ましく、200〜300m/g程度の範囲内にあるものがより好ましい。この様なカーボンブラックの具体例としては、Vulcan XC-72R(Cabot社製)の商標名で市販されているものを用いることができる。 The shape of the conductive carrier is not particularly limited, and for example, a conductive carrier having an average particle diameter of about 0.1 to 100 μm, preferably about 1 to 10 μm can be used. Further, when carbon black is used, for example, specific surface area by BET method is preferably one in the range of about 100~800m 2 / g, more preferably being within the range of about 200 to 300 m 2 / g . As a specific example of such a carbon black, those commercially available under the trade name Vulcan XC-72R (Cabot) can be used.

導電性担体に担持させる方法としては、例えば、溶解乾燥法、気相法などの公知の方法を適用できる。   As a method for supporting the conductive carrier, for example, a known method such as a dissolution drying method or a gas phase method can be applied.

例えば、溶解乾燥法では、ロジウムポルフィリンを有機溶媒に溶解させ、この溶液に導電性担体を加えて、例えば、数時間撹拌して、該担体にロジウムポルフィリンを吸着させた後、有機溶媒を乾燥させればよい。また、有機溶媒中にロジウムポルフィリンが多量に含まれる場合には、平衡に達するまでロジウムポルフィリンを導電性担体に吸着させた後、濾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ポルフィリンを除去して、該担体と相互作用しているロジウムポルフィリンのみを該担体の表面に残すことができる。   For example, in the dissolution drying method, rhodium porphyrin is dissolved in an organic solvent, and a conductive carrier is added to this solution. For example, the rhodium porphyrin is adsorbed on the carrier by stirring for several hours, and then the organic solvent is dried. Just do it. In addition, when rhodium porphyrin is contained in a large amount in an organic solvent, rhodium porphyrin is adsorbed on a conductive support until equilibrium is reached, and then filtered to remove rhodium porphyrin not adsorbed on the conductive support. Thus, only the rhodium porphyrin interacting with the carrier can be left on the surface of the carrier.

この方法では、有機溶媒としては、ロジウムポルフィリン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、エタノール等の低級アルコールを好適に用いることができる。   In this method, the organic solvent can be used without particular limitation as long as it can dissolve rhodium porphyrin. For example, a lower alcohol such as ethanol can be suitably used.

濾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ポルフィリン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ポルフィリン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, rhodium porphyrin, which has a weak interaction with the conductive carrier, can be washed away and firmly adsorbed on the conductive carrier. It is possible to obtain a highly active catalyst containing only the rhodium porphyrin.

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、加熱蒸着法などを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 heating vapor deposition method can be adopted.

導電性担体上に担持させるロジウムポルフィリンの量については、特に限定はないが、例えば、導電性担体1gに対して、ロジウムポルフィリンを20μmol〜80μmol程度担持させればよく、30μmol〜70μmol程度担持させることが好ましい。   The amount of rhodium porphyrin supported on the conductive carrier is not particularly limited. For example, rhodium porphyrin may be supported at about 20 μmol to 80 μmol per 1 g of the conductive carrier, and about 30 μmol to 70 μmol is supported. Is preferred.

ロジウムポルフィリン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るので、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。   Since the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide of the present invention containing rhodium porphyrin as an active ingredient can oxidize oxygen monoxide with high selectivity, various catalysts that require such characteristics are used. Can be used for applications.

例えば、天然ガス、メタノール、ガソリンなど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 using hydrogen gas containing carbon monoxide obtained by reforming natural gas, methanol, gasoline, etc. as a fuel, 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50〜500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良く、或いは、同一の担体に担持させても良い。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ポルフィリンを担持させ
る方法、ロジウムポルフィリンを担持させた担体上に、更に、白金などの触媒物質を担持させる方法などを適用できる。
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 50 to 500 parts by weight of the latter 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 the same carrier, for example, a method of supporting rhodium porphyrin by various methods described above on a carrier supporting a catalyst material such as platinum, a carrier supporting rhodium porphyrin, Furthermore, a method of supporting a catalyst substance such as platinum 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、ガソリンなど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、白金電極など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(ポテンシオスタット)など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/塩化銀電極など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 platinum 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.

更に、本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒は、一酸化炭素を燃料として用いる固体高分子形燃料電池のアノード触媒として用いることができる。通常、一酸化炭素が燃料ガスに少しでも含まれていると、触媒被毒の原因となることが知られているが、本発明の触媒を用いれば、被毒種である一酸化炭素自身を燃料として利用することが可能となる。   Furthermore, the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide of the present invention can be used as an anode catalyst for a polymer electrolyte fuel cell using carbon monoxide as a fuel. Normally, it is known that carbon monoxide is contained in the fuel gas even a little, but it is known that it causes catalyst poisoning. It can be used as fuel.

本発明触媒をアノード触媒とする場合には、本発明触媒をアノード触媒物質として用いること以外は、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。即ち、高分子電解質膜、電極触媒、膜−電極接合体、セル構造等については、公知の固体高分子形燃料電池と同様とすればよい。   When the catalyst of the present invention is used as an anode catalyst, the structure of the anode electrode and the structure of the polymer electrolyte fuel cell using this anode electrode are not particularly limited except that the catalyst of the present invention is used as an anode catalyst material. It may be similar to a known fuel cell. That is, the polymer electrolyte membrane, the electrode catalyst, the membrane-electrode assembly, the cell structure and the like may be the same as those of a known solid polymer fuel cell.

例えば、カソード極の触媒金属としては、従来から知られている種々の金属、金属合金などを使用することができる。具体例としては、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、白金−ルテニウムをはじめとする各種金属触媒、またはこれらの触媒微粒子をカーボンなどの担体上に分散させた担持触媒などが挙げられる。   For example, conventionally known various metals and metal alloys can be used as the cathode catalyst metal. Specific examples include various metal catalysts including platinum, palladium, iridium, rhodium, ruthenium, platinum-ruthenium, or a supported catalyst in which these catalyst fine particles are dispersed on a carrier such as carbon.

高分子電解質膜としては、パーフルオロカーボン系、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体系、ポリベンズイミダゾール系をはじめとする各種イオン交換樹脂膜、無機高分子イオン交換膜、有機―無機複合体高分子イオン交換膜等を使用することができる。   Polymer electrolyte membranes include perfluorocarbon, styrene-divinylbenzene copolymer, polybenzimidazole and other ion exchange resin membranes, inorganic polymer ion exchange membranes, organic-inorganic composite polymer ion exchange membranes, etc. Can be used.

固体高分子電解質膜と電極触媒との接合体は、公知の方法により作製することができる。例えば、触媒粉末と電解質溶液とを混合して作製した触媒インクを薄膜化させた後、電解質膜上にホットプレスする方法、あるいは直接高分子膜上に塗布・乾燥する方法などが適用される。   The joined body of the solid polymer electrolyte membrane and the electrode catalyst can be produced by a known method. For example, a method in which a catalyst ink produced by mixing catalyst powder and an electrolyte solution is thinned and then hot-pressed on the electrolyte membrane or directly applied and dried on the polymer membrane is applied.

得られた膜−電極接合体の両面をカーボンペーパー、カーボンクロスなどの集電体で挟んでセルに組み込むことによって、燃料電池セルを作製することができる。   A fuel battery cell can be produced by sandwiching both surfaces of the obtained membrane-electrode assembly between current collectors such as carbon paper and carbon cloth and incorporating them into the cell.

本発明の触媒をアノード触媒とする燃料電池では、一酸化炭素を燃料としてアノードに供給し、カソード側には、空気又は酸素を供給又は自然拡散させればよい。   In the fuel cell using the catalyst of the present invention as an anode catalyst, carbon monoxide may be supplied to the anode as a fuel, and air or oxygen may be supplied or naturally diffused on the cathode side.

本発明の燃料電池の作動温度は、使用する電解質膜によって異なるが、通常0℃〜100℃ 程度であり、好ましくは10℃〜80℃ 程度である。   The operating temperature of the fuel cell of the present invention varies depending on the electrolyte membrane to be used, but is usually about 0 ° C to 100 ° C, preferably about 10 ° C to 80 ° C.

また、一般式(1)で表されるロジウムポルフィリンの内で、水溶性の化合物、例えば、基:-SO3M1を有する化合物については、水溶液の状態においても一酸化炭素の電気化学的酸化触媒として優れた活性を有するものである。従って、一般式(1)で表される水溶性のロジウムポルフィリンを溶解した水溶液中に一酸化炭素を導入することによって、水溶液中において一酸化炭素の電気化学的酸化反応を進行させることができる。例えば、一酸化炭素を含む水溶液中で白金電極による電極反応を行う場合には、水溶性のロジウムポリフィリンを水溶液中に存在させることによって、白金電極の一酸化炭素による被毒を抑制することができる。 Further, among the rhodium porphyrins represented by the general formula (1), a water-soluble compound, for example, a compound having a group: —SO 3 M 1 is subjected to electrochemical oxidation of carbon monoxide even in an aqueous solution state. It has excellent activity as a catalyst. Therefore, by introducing carbon monoxide into the aqueous solution in which the water-soluble rhodium porphyrin represented by the general formula (1) is dissolved, the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide can proceed in the aqueous solution. For example, when an electrode reaction using a platinum electrode is performed in an aqueous solution containing carbon monoxide, poisoning by the carbon monoxide of the platinum electrode can be suppressed by making water-soluble rhodium porphyrin present in the aqueous solution. .

また、燃料電池のアノード触媒などとして用いる白金触媒が一酸化炭素によって被毒された場合には、水溶性のロジウムポリフィリンを含む水溶液を被毒された白金触媒に接触させることによって、白金触媒の触媒活性を回復させることができる。例えば、燃料電池の燃料ガスの供給経路にロジウムポリフィリンを含む水溶液を供給して、該水溶液を白金触媒に接触させることによって、被毒された白金触媒の触媒活性を回復させることが可能である。   Further, when a platinum catalyst used as an anode catalyst of a fuel cell is poisoned by carbon monoxide, an aqueous solution containing a water-soluble rhodium porphyrin is brought into contact with the poisoned platinum catalyst, whereby a catalyst for the platinum catalyst is obtained. Activity can be restored. For example, the catalytic activity of the poisoned platinum catalyst can be recovered by supplying an aqueous solution containing rhodium porphyrin to the fuel gas supply path of the fuel cell and bringing the aqueous solution into contact with the platinum catalyst.

ロジウムポルフィリンを水溶液として用いる場合には、ロジウムポルフィリンの濃度は、特に限定的ではないが、例えば0.05mM〜2mM程度とすることができる。また、反応温度については、例えば、25℃〜80℃程度とすることができる。   When rhodium porphyrin is used as an aqueous solution, the concentration of rhodium porphyrin is not particularly limited, but can be, for example, about 0.05 mM to 2 mM. Moreover, about reaction temperature, it can be set as about 25 to 80 degreeC, for example.

本発明の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒によれば、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。特に、ヒドロキシアルキル基又は基:-SO3M1を2個以上有する化合物は、一酸化炭素の電気化学的酸化に対して高い活性を有するものである。更に、本発明の触媒は、低コストであり、しかも天然ポルフィリンに近い構造をしており安全性が高い物質である。 According to the catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide of the present invention, carbon monoxide can be efficiently oxidized at a low overvoltage. In particular, a compound having two or more hydroxyalkyl groups or groups: —SO 3 M 1 has high activity for electrochemical oxidation of carbon monoxide. Furthermore, the catalyst of the present invention is a low-cost and highly safe substance having a structure close to that of natural porphyrin.

また、ロジウムポルフィリンを導電性担体に担持させる場合には、分子間反応を抑制して、ロジウムポルフィリンを安定化させることができ、一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対して高い触媒活性を有するものとなる。   In addition, when rhodium porphyrin is supported on a conductive carrier, intermolecular reaction can be suppressed and rhodium porphyrin can be stabilized, and has high catalytic activity for electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide. It will be a thing.

導電性担体がカーボンブラックである場合には、ロジウムポルフィリン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。   When the conductive support is carbon black, rhodium porphyrin 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 it is inexpensive and highly active monoxide. It can be a catalyst for electrochemical oxidation of carbon.

また、ロジウムポルフィリンを水溶液として用いる場合にも、一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対して優れた触媒活性を発揮できる。   Also, when rhodium porphyrin is used as an aqueous solution, it can exhibit excellent catalytic activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide.

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。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to production examples and examples.

製造例1
ロジウムヘマトポルフィリンIXの製造例
下記化学式
Production Example 1
Example of production of rhodium hematoporphyrin IX

Figure 0005158792
Figure 0005158792

で表されるロジウムヘマトポルフィリンIXを以下の方法で製造した。 A rhodium hematoporphyrin IX represented by the following formula was produced by the following method.

まず、下記化学式   First, the following chemical formula

Figure 0005158792
Figure 0005158792

で表される市販のヘマトポルフィリンIXを30 mg秤量し、100mLのエタノールに溶解させた後、テトラカルボニルジ-μ-クロロ二ロジウム(I) ([Rh2Cl2(CO)4])を10.6 mg加え、70℃で5時間、加熱還流を行った。還流後の溶液をロータリーエバポレーターで濃縮し、エタ
ノールに溶かし、紫外・可視分光スペクトル(UV-visスペクトル)を測定して、目的化合
物の生成を確認した。図2に紫外・可視分光スペクトルの吸光度曲線を示す。図2において、曲線Aが原料として用いたヘマトポルフィリンIXに対応し、曲線Bが目的物であるロジウムヘマトポルフィリンIXに対応する分光曲線である。
30 mg of a commercially available hematoporphyrin IX represented by the following formula was dissolved in 100 mL of ethanol, and then tetracarbonyldi-μ-chlorodirhodium (I) ([Rh 2 Cl 2 (CO) 4 ]) was added to 10.6. mg was added, and the mixture was heated to reflux at 70 ° C. for 5 hours. The refluxed solution was concentrated with a rotary evaporator, dissolved in ethanol, and ultraviolet / visible spectrum (UV-vis spectrum) was measured to confirm the formation of the target compound. FIG. 2 shows an absorbance curve of an ultraviolet / visible spectrum. In FIG. 2, curve A corresponds to hematoporphyrin IX used as a raw material, and curve B is a spectroscopic curve corresponding to rhodium hematoporphyrin IX, which is the target product.

実施例1
ロジウムヘマトポルフィリンIX担持カーボン触媒の作製
製造例1で得たロジウムヘマトポルフィリンIXを0.7 mMになるように10 mLのエタノー
ルに溶解させた後、このポルフィリン溶液にカーボンブラック(比表面積250 m/g、商標名:Vulcan XC 72R、Cabot社製)を31 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
Production of rhodium hematoporphyrin IX-supported carbon catalyst The rhodium hematoporphyrin IX obtained in Production Example 1 was dissolved in 10 mL of ethanol to a concentration of 0.7 mM, and carbon black (specific surface area 250 m 2 / g , Trade name: Vulcan XC 72R, manufactured by Cabot) was added. After sealing the container, dispersibility was improved by placing it in an ultrasonic cleaner for 1 minute.

このカーボンブラックを懸濁させたポルフィリン溶液を、マグネティックスターラーで3時間攪拌したのち、東洋濾紙 (株)のNo.5C定量濾紙を用いて吸引濾過することにより溶媒を取り除いた。濾紙上のカーボンブラックを回収してロジウムヘマトポルフィリンIX担持カーボン触媒を得た。得られたロジウムヘマトポルフィリンIX担持カーボン触媒におけるロジウムヘマトポルフィリンIXの担持量は68μmol/gであった。   The porphyrin solution in which carbon black was suspended was stirred with a magnetic stirrer for 3 hours, and then the solvent was removed by suction filtration using No. 5C quantitative filter paper manufactured by Toyo Filter Paper Co., Ltd. The carbon black on the filter paper was recovered to obtain a rhodium hematoporphyrin IX-supported carbon catalyst. The amount of rhodium hematoporphyrin IX supported on the obtained rhodium hematoporphyrin IX supported carbon catalyst was 68 μmol / g.

触媒活性の評価
上記した方法で得たロジウムヘマトポルフィリンIX担持カーボン触媒を乳鉢で破砕し、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、5 μL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、回転ディスク電極の上に2 μLのせて乾燥させた。
Evaluation of catalytic activity The rhodium hematoporphyrin IX-supported carbon catalyst obtained by the above method was crushed in a mortar, and 5 mg was suspended in 0.5 mL of a mixed solvent (water: ethanol = 1: 1), and then 5 μL 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 and dried.

触媒の酸素還元活性評価はエー・エル・エス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、Ag/AgCl/KCl(sat.)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。
The oxygen reduction activity of the catalyst was evaluated using a potentiostat (ALS model 711B) manufactured by ALS. 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 an Ag / AgCl / KCl (sat.) Electrode as a reference electrode. As the electrolyte, 0.1 MH 2 SO 4 was used.

一酸化炭素のない条件でのロジウムポルフィリン担持カーボンのサイクリックボルタモグラム(CV)を図3の曲線Aとして示す。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6400rpmで回転させながらリニアスイープボルタモグラムを測定すると、酸化電
流の上昇が観測され(曲線B)、COがロジウムポルフィリ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-0.18 V (Ag/AgCl/KCl(sat.)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。
A cyclic voltammogram (CV) of rhodium porphyrin-supported carbon in the absence of carbon monoxide is shown as curve A in FIG. After injecting carbon monoxide gas into the electrolytic cell for 7 minutes and measuring the linear sweep voltammogram while rotating the electrode at 6400 rpm, an increase in oxidation current was observed (curve B), and CO was catalyzed by the rhodium porphyrin complex. It can be seen that it is electrochemically oxidized. Under carbon monoxide saturation, the oxidation current starts to increase from around -0.18 V (Ag / AgCl / KCl (sat.) Standard), indicating that the oxidation of carbon monoxide proceeds at a low overvoltage.

実施例2
製造例1と同様の方法によって、市販のプロトポルフィリンIX用いて下記化学式
Example 2
In the same manner as in Production Example 1, using the commercially available protoporphyrin IX, the following chemical formula

Figure 0005158792
Figure 0005158792

で表されるロジウムプロトポルフィリンIXを作製した。得られたロジウムプロトポルフィ
リンIXを実施例1と同様の方法によって、カーボンブラックに担持させた。ロジウムプロトポルフィリンIXの担持量は54μmol/gであった。
Rhodium protoporphyrin IX represented by The obtained rhodium protoporphyrin IX was supported on carbon black by the same method as in Example 1. The supported amount of rhodium protoporphyrin IX was 54 μmol / g.

得られたロジウムプロトポルフィリンIX担持カーボン触媒を用いて実施例1と同様にして一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対する触媒活性を評価した。結果を図4に示す。   Using the obtained rhodium protoporphyrin IX-supported carbon catalyst, the catalytic activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG.

一酸化炭素のない条件でのロジウムポルフィリン担持カーボンのサイクリックボルタモグラム(CV)を図4の曲線Aとして示す。一酸化炭素ガスを電解セル中に7分間吹き込んだ後CVを測定すると、酸化電流の上昇が観測され(曲線B)、COがロジウムポルフィリン錯体
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-0.14 V (Ag/AgCl/KCl(sat.)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。
A cyclic voltammogram (CV) of rhodium porphyrin-supported carbon in the absence of carbon monoxide is shown as curve A in FIG. When carbon monoxide gas was blown into the electrolytic cell for 7 minutes and CV was measured, an increase in oxidation current was observed (curve B), and CO was oxidized electrochemically by the catalytic action of the rhodium porphyrin complex. Recognize. Under carbon monoxide saturation, the oxidation current starts to increase from around -0.14 V (Ag / AgCl / KCl (sat.)), Indicating that the oxidation of carbon monoxide proceeds at a low overvoltage.

実施例3〜6
製造例1と同様の方法によって、下記表1に示すロジウムポルフィリン錯体を作製し、実施例1と同様の方法によって一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対する触媒活性を評価した。
Examples 3-6
Rhodium porphyrin complexes shown in Table 1 below were prepared by the same method as in Production Example 1, and the catalytic activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide was evaluated by the same method as in Example 1.

表1に、上記した方法で測定したサイクリックボルタモグラム(CV)から求めた5μAに
なるときの電位(mV)、0Vの時の電流値(μA)、及び最大電流値(μA)を示す。
Table 1 shows the potential (mV) at 5 μA, the current value (μA) at 0 V, and the maximum current value (μA) obtained from the cyclic voltammogram (CV) measured by the method described above.

Figure 0005158792
Figure 0005158792

実施例7
製造例1と同様の方法によって(ただし溶媒としては、エタノールに代えて水を用い、還流温度は95℃とした)、市販のジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸を用いて、下記化学式
Example 7
In the same manner as in Production Example 1 (however, water was used instead of ethanol and the reflux temperature was 95 ° C.), and commercially available deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid was used.

Figure 0005158792
Figure 0005158792

で表されるロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸を作製した。得られたロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸を実施例1と同様の方法によって、カーボンブラックに担持させた。 The rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid represented by these was produced. The obtained rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid was supported on carbon black by the same method as in Example 1.

得られたロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸担持カーボン触媒を用いて実施例1と同様にして一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対する触媒活性を評価した。結果を図5に示す。   Using the obtained rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid-supported carbon catalyst, the catalytic activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG.

一酸化炭素のない条件でのロジウムポルフィリン担持カーボンのサイクリックボルタモグラム(CV)を図5の曲線Aとして示す。一酸化炭素ガスを電解セル中に7分間吹き込んだ後CVを測定すると、酸化電流の上昇が観測され(曲線B)、COがロジウムポルフィリン錯体
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−0.2V (Ag/AgCl/KCl(sat.)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。
A cyclic voltammogram (CV) of rhodium porphyrin-supported carbon in the absence of carbon monoxide is shown as curve A in FIG. When carbon monoxide gas was blown into the electrolytic cell for 7 minutes and CV was measured, an increase in oxidation current was observed (curve B), and CO was oxidized electrochemically by the catalytic action of the rhodium porphyrin complex. Recognize. Under carbon monoxide saturation, the oxidation current starts to increase from around −0.2 V (Ag / AgCl / KCl (sat.)), Indicating that the oxidation of carbon monoxide proceeds at a low overvoltage.

水溶液中でのロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸の電気化学的一酸化炭素酸化能の評価
ロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸を、電解液である0.1 M H2SO4
に0.1mMの濃度で溶解させた溶液を測定試料として用い、グラッシーカーボン電極を
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、一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対する触媒活性を評価した。測定温度は60℃とした。
Evaluation of electrochemical carbon monoxide oxidation ability of rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid in aqueous solution Rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid was added to 0.1 MH 2 SO 4 as an electrolyte.
The catalytic activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide using a solution dissolved in 0.1 mM as a measurement sample, using a glassy carbon electrode as a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, and a reversible hydrogen electrode as a reference electrode Evaluated. The measurement temperature was 60 ° C.

一酸化炭素のない条件で測定したロジウムポルフィリン担持カーボンのサイクリックボルタモグラム(CV)を図6の曲線Aとして示す。一酸化炭素ガスを電解セル中に7分間吹き込んだ後、サイクリックボルタモグラムを測定すると、酸化電流の上昇が観測され、COがロジウムポルフィリ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(曲線B
)。一酸化炭素飽和下では0.2 V以下(RHE基準)でも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。
A cyclic voltammogram (CV) of the rhodium porphyrin-carrying carbon measured in the absence of carbon monoxide is shown as curve A in FIG. When carbon monoxide gas was blown into the electrolytic cell for 7 minutes and the cyclic voltammogram was measured, an increase in oxidation current was observed, indicating that CO was electrochemically oxidized by the catalytic action of the rhodium porphyrin complex. (Curve B
). Under carbon monoxide saturation, the oxidation current begins to rise even at 0.2 V or less (RHE standard), indicating that the oxidation of carbon monoxide proceeds at a low overvoltage.

ロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸水溶液の白金触媒被毒抑制効果の確認試験
(1)ロジウムポルフィリンを含む水溶液による白金触媒被毒抑制効果について、以下の方法で定電位アンペロメトリー法により確認した。作用電極として白金の回転ディスク電極、参照電極として可逆水素電極、対極として白金電極を用いた。電解液は0.1 M H2SO4を使用した。測定は60℃で行った。
Confirmation test of platinum catalyst poisoning suppression effect of rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid aqueous solution (1) Platinum catalyst poisoning suppression effect by aqueous solution containing rhodium porphyrin confirmed. A platinum rotating disk electrode was used as the working electrode, a reversible hydrogen electrode as the reference electrode, and a platinum electrode as the counter electrode. The electrolyte used was 0.1 MH 2 SO 4 . The measurement was performed at 60 ° C.

まず、純水素ガスを電解液中に20分吹き込んだ後、水素ガスを吹き込んだまま電極電位を0.05Vに保持し、電極を3600rpmで回転させて、アンペロメトリーを行った。結果を図7に示す。   First, pure hydrogen gas was blown into the electrolytic solution for 20 minutes, and then the electrode potential was maintained at 0.05 V while hydrogen gas was blown, and the electrode was rotated at 3600 rpm to perform amperometry. The results are shown in FIG.

図7から明らかなように、0.05Vへの電位保持を開始すると白金電極による水素酸
化電流が観測された。電位保持開始後553秒で、電解液中に吹き込むガスを0.1%COを含む水素ガスに切り替えると、水素酸化電流が急激に減少した。これにより、白金触媒がCOによって被毒されたことがわかる。更に、電位保持開始後1210秒で0.1%CO入り水素ガスから純水素ガスへと吹き込むガスを切り替えた。図7から、水素酸化電流が徐々に回復するがその速度は遅いことが確認できる。ここに、ロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸の水溶液を電解液中で0.1mMになるように加えると(電位保持開始後1950秒後)、水素酸化電流は急激に回復した。さらに、3044秒後に再
び0.1%CO入り水素ガスに切り替えると、水素酸化電流は減少するが、減少速度は錯体が電解液中に存在しないとき場合より小さかった。
As is clear from FIG. 7, when the potential holding to 0.05 V was started, a hydrogen oxidation current by the platinum electrode was observed. When the gas blown into the electrolytic solution was switched to hydrogen gas containing 0.1% CO at 553 seconds after the start of potential holding, the hydrogen oxidation current decreased rapidly. This shows that the platinum catalyst was poisoned by CO. Furthermore, the gas blown from the hydrogen gas containing 0.1% CO to the pure hydrogen gas was switched 1210 seconds after the start of the potential holding. From FIG. 7, it can be confirmed that the hydrogen oxidation current gradually recovers but the speed is slow. When an aqueous solution of rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid was added to 0.1 mM in the electrolyte solution (after 1950 seconds after the start of potential holding), the hydrogen oxidation current recovered rapidly. Furthermore, when the hydrogen gas containing 0.1% CO was switched again after 3044 seconds, the hydrogen oxidation current decreased, but the rate of decrease was smaller than when the complex was not present in the electrolyte.

以上の結果から、水溶液中にロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸を存在させることにより、CO被毒された白金触媒の活性を回復でき、更に、白金触媒のCO被毒を抑制できることが判る。   From the above results, the presence of rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid in the aqueous solution can recover the activity of the platinum catalyst poisoned with CO, and further suppress the poisoning of the platinum catalyst with CO. I understand.

(2)0.1%COを含む水素ガスに代えて、0.01%のCOを含む水素を用いた場合についても、上記(1)と同様の方法で、白金触媒被毒抑制効果を確認した。結果を図8に示す。   (2) Even when hydrogen containing 0.01% CO is used instead of hydrogen gas containing 0.1% CO, the platinum catalyst poisoning suppression effect is confirmed by the same method as in (1) above. did. The results are shown in FIG.

まず、0.05Vへの電位保持を開始すると白金電極による水素酸化電流が観測された
。次いで、電位保持開始後500秒で0.01%COを含む水素ガスに切り替えると、水素酸化電流が急激に減少し、0.01%COによっても白金触媒が被毒されることが確認できた。
First, when the potential holding to 0.05 V was started, a hydrogen oxidation current by a platinum electrode was observed. Next, when the gas was switched to hydrogen gas containing 0.01% CO in 500 seconds after the start of potential holding, the hydrogen oxidation current decreased rapidly, and it was confirmed that the platinum catalyst was poisoned by 0.01% CO. .

電位保持開始後1720秒で純水素ガスに戻すと水素酸化能は回復し始めた。電位保持開始後2080秒でロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸の水溶液を電解液中で0.1mMになるように加えると、水素酸化電流の回復は加速された。   When the hydrogen gas was returned to pure hydrogen gas in 1720 seconds after the start of potential holding, the hydrogen oxidation ability began to recover. When an aqueous solution of rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid was added to 0.1 mM in the electrolytic solution 2080 seconds after the start of potential holding, the recovery of the hydrogen oxidation current was accelerated.

このあと、電位保持開始後2330秒で再び0.01%CO入りの水素ガスに戻すと、水素酸化電流は減少するが、減少速度は抑制され、ある電流領域で減少が止まることがわかった(電位保持開始後3500秒〜4500秒)。これはCOによる白金触媒の被毒速度に匹敵するほど、ロジウムポルフィリン錯体による白金触媒上のCO除去速度が速いことを示唆している。   After that, when hydrogen gas containing 0.01% CO is returned again in 2330 seconds after the start of potential holding, the hydrogen oxidation current decreases, but the rate of decrease is suppressed, and the decrease stops in a certain current region ( 3500 seconds to 4500 seconds after the start of potential holding). This suggests that the removal rate of CO on the platinum catalyst by the rhodium porphyrin complex is faster than the poisoning rate of the platinum catalyst by CO.

このあと、電位保持開始後4580秒で純水素ガスに戻し、5330秒後にロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸の水溶液を電解液中で合計0.286mM
になるように加えた。この条件で、電位保持開始後5808秒で0.01%CO入りの水素ガスに切り替えても電流の減少は観測されず、6526秒で0.1%CO入りの水素ガスに切り替えても水素酸化電流の減少速度は大幅に抑制された。
Thereafter, the hydrogen gas is returned to pure hydrogen gas in 4580 seconds after the start of potential holding, and after 5330 seconds, an aqueous solution of rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid is 0.286 mM in total in the electrolyte.
It was added to become. Under this condition, no decrease in current is observed even when switching to hydrogen gas containing 0.01% CO in 5808 seconds after starting the potential holding, and hydrogen oxidation is performed even if switching to hydrogen gas containing 0.1% CO in 6526 seconds. The rate of current decrease was greatly suppressed.

以上の結果からも、水溶液中にロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸を存在させることにより、CO被毒された白金触媒の活性を回復でき、更に、白金触媒のCO被毒を抑制できることが確認できた。   From the above results, the presence of rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid in the aqueous solution can restore the activity of the platinum catalyst poisoned with CO, and further suppress the poisoning of the platinum catalyst with CO. Was confirmed.

実施例7〜8、10〜12及び参考例9
製造例1と同様の方法によって、下記表2及び表3に示すロジウムポルフィリン錯体を作製し、実施例1と同様の方法によって一酸化炭素の電気化学的酸化反応に対する触媒活
性を評価した。
Examples 7-8, 10-12 and Reference Example 9
The rhodium porphyrin complexes shown in Table 2 and Table 3 below were prepared by the same method as in Production Example 1, and the catalytic activity for the electrochemical oxidation reaction of carbon monoxide was evaluated by the same method as in Example 1.

表2及び表3に、上記した方法で測定したサイクリックボルタモグラム(CV)から求めた5μAになるときの電位(mV)、0Vの時の電流値(μA)、及び最大電流値(μA)を示
す。
Tables 2 and 3 show the potential (mV) at 5 μA, the current value at 0 V (μA), and the maximum current value (μA) obtained from the cyclic voltammogram (CV) measured by the above method. Show.

Figure 0005158792
Figure 0005158792

Figure 0005158792
Figure 0005158792

一酸化炭素酸化除去装置の概略図。Schematic of a carbon monoxide oxidation removal apparatus. 製造例1で得たロジウムヘマトポルフィリンIXについての紫外・可視分光スペクトルの吸光度曲線。The absorbance curve of the ultraviolet-visible spectrum about the rhodium hematoporphyrin IX obtained in Production Example 1. 実施例1におけるロジウムヘマトポルフィリンIX担持カーボン触媒についてのサイクリックボルタンメトリーの測定結果を示す図面。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows cyclic voltammetry measurement results for a rhodium hematoporphyrin IX-supported carbon catalyst in Example 1. 実施例2におけるロジウムプロトポルフィリンIX担持カーボン触媒についてのサイクリックボルタンメトリーの測定結果を示す図面。FIG. 3 is a drawing showing the results of cyclic voltammetry measurement for the rhodium protoporphyrin IX-supported carbon catalyst in Example 2. FIG. 実施例7におけるロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸担持カーボンについてのサイクリックボルタンメトリーの測定結果を示す図面。FIG. 6 shows cyclic voltammetry measurement results for rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid-carrying carbon in Example 7. FIG. 実施例7におけるロジウムジューテロポルフィリン(2,4)ジスルホン酸水溶液についてのサイクリックボルタンメトリーの測定結果を示す図面。The figure which shows the measurement result of the cyclic voltammetry about the rhodium deuteroporphyrin (2,4) disulfonic acid aqueous solution in Example 7. FIG. 実施例7における白金触媒被毒抑制効果の確認試験(CO/H2 1000ppm)の結果を示す図面。The figure which shows the result of the confirmation test (CO / H2 1000ppm) of the platinum catalyst poisoning suppression effect in Example 7. 実施例7における白金触媒被毒抑制効果の確認試験(CO/H2 100ppm)の結果を示す図面。The drawing which shows the result of the confirmation test (CO / H2 100ppm) of the platinum catalyst poisoning suppression effect in Example 7.

Claims (12)

下記化学式(1):
Figure 0005158792
(式中、R〜Rは、同一又は異なって、それぞれ、水素原子、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルケニル基、基:−SO(式中、Mは、水素原子、アルカリ金属又は−NHである)、又は基:−R−COOM(式中、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であり、Mは水素原子又はアルカリ金属である)を示す。但し、R〜Rの少なくとも一つは基:−R−COOMである)で表されるロジウムポルフィリン、又はロジウム 2,4−ジアセチルジューテロポルフィリンジメチルエステルを有効成分とする一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。
The following chemical formula (1):
Figure 0005158792
(Wherein R 1 to R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an alkenyl group, a group: —SO 3 M 1 (wherein M 1 represents a hydrogen atom, an alkali, A metal or —NH 4 ), or a group: —R 9 —COOM 2 (wherein R 9 is a linear or branched alkylene group, and M 2 is a hydrogen atom or an alkali metal). Provided that at least one of R 1 to R 8 is a rhodium porphyrin represented by a group: —R 9 —COOM 2 , or rhodium 2,4-diacetyldeuteroporphyrin dimethyl ester. Catalyst for electrochemical oxidation of carbon oxide.
化学式(1)において、R〜Rの少なくとも2個が基:−R−COOM(式中、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であり、Mは水素原子又はアルカリ金属である)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。
In the chemical formula (1), at least two of R 1 to R 8 are groups: —R 9 —COOM 2 (wherein R 9 is a linear or branched alkylene group, and M 2 is a hydrogen atom or electrochemical oxidation catalyst for carbon monoxide according to claim 1 which is a is) alkali metals.
化学式(1)において、R及びRが基:−R−COOM(式中、Rは直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基であり、Mは水素原子又はアルカリ金属である)である請求項2に記載の一酸化炭素の電気化学的酸化用触媒。
In the chemical formula (1), R 6 and R 7 groups: -R 9 -COOM 2 (wherein, R 9 represents a linear or branched alkylene group, M 2 is a hydrogen atom or an alkali metals The catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide according to claim 2.
ロジウムポルフィリンが導電性担体に担持されたものである請求項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 rhodium porphyrin is supported on a conductive carrier. 導電性担体がカーボンブラックである請求項に記載の触媒。
The catalyst 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 according to claim 1 and an anode catalyst material. 請求項1〜5のいずれかに記載の触媒を、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 according to claim 1 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触媒を含むことを特徴とする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, An apparatus for removing carbon monoxide from an anode gas, comprising the catalyst according to any one of the above. 請求項1〜5のいずれかに記載の触媒をアノード触媒物質として含む、一酸化炭素を燃料とする固体高分子形燃料電池用アノード極。 An anode electrode for a polymer electrolyte fuel cell using carbon monoxide as a fuel, comprising the catalyst according to any one of claims 1 to 5 as an anode catalyst material. 請求項9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 solid polymer fuel cell using carbon monoxide as a fuel, comprising the anode electrode of claim 9 as a constituent element. 請求項1〜3のいずれかに記載の触媒を含む水溶液中において一酸化炭素を電気化学的に酸化させることを特徴とする一酸化炭素の酸化方法。 A method for oxidizing carbon monoxide, wherein carbon monoxide is electrochemically oxidized in an aqueous solution containing the catalyst according to any one of claims 1 to 3. 一酸化炭素によって被毒された白金触媒を、請求項1〜3のいずれかに記載の触媒を含む水溶液に、該一酸化炭素が該触媒により酸化除去される電位において接触させることを特徴とする白金触媒の触媒活性回復方法。
A platinum catalyst poisoned by carbon monoxide is brought into contact with an aqueous solution containing the catalyst according to any one of claims 1 to 3 at a potential at which the carbon monoxide is oxidized and removed by the catalyst. A method for recovering the catalytic activity of a platinum catalyst.
JP2008132820A 2008-02-14 2008-05-21 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide Expired - Fee Related JP5158792B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008132820A JP5158792B2 (en) 2008-02-14 2008-05-21 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008032578 2008-02-14
JP2008032578 2008-02-14
JP2008132820A JP5158792B2 (en) 2008-02-14 2008-05-21 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009214092A JP2009214092A (en) 2009-09-24
JP5158792B2 true JP5158792B2 (en) 2013-03-06

Family

ID=41186538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008132820A Expired - Fee Related JP5158792B2 (en) 2008-02-14 2008-05-21 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5158792B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5414035B2 (en) * 2009-03-18 2014-02-12 独立行政法人産業技術総合研究所 Catalyst for chemical 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
JP6529752B2 (en) * 2014-12-12 2019-06-12 東京瓦斯株式会社 Fuel cell system
US11744834B2 (en) 2019-04-04 2023-09-05 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Metal-porphyrin complexes for the inactivation of the biological activity of opioids

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5082642A (en) * 1984-09-10 1992-01-21 Duke University Method for catalyzing oxidation/reduction reactions of simple molecules
US4751068A (en) * 1984-09-10 1988-06-14 Duke University Method for catalyzing oxidation/reduction reactions of simple molecules
JPH0338587A (en) * 1989-07-03 1991-02-19 Doujin Kagaku Kenkyusho:Kk Labeling compound catalyzing oxidation reaction
JP2001162161A (en) * 1999-12-13 2001-06-19 Mihama Hisaharu Metal porphyrin-smectite composite material, method of producing the same and function thereof
JP3879480B2 (en) * 2001-10-26 2007-02-14 ダイキン工業株式会社 Fuel cell system
JP2005261502A (en) * 2004-03-16 2005-09-29 Pentax Corp Washing and disinfecting device for medical instrument
JP4610217B2 (en) * 2004-03-30 2011-01-12 旭化成ケミカルズ株式会社 Fuel cell type reactor and method for producing hydrogen peroxide using the same
JP4568881B2 (en) * 2005-02-21 2010-10-27 独立行政法人産業技術総合研究所 Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
JP2006314871A (en) * 2005-05-10 2006-11-24 Toyota Motor Corp Porphyrin based electrode catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009214092A (en) 2009-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4568881B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
Jiang et al. A highly active Pd coated Ag electrocatalyst for oxygen reduction reactions in alkaline media
Jiang et al. Ethanol electrooxidation on novel carbon supported Pt/SnOx/C catalysts with varied Pt: Sn ratio
CN105377428B (en) Electrode catalyst for fuel cell and method for activating catalyst
Goetz et al. Composite electrocatalysts for anodic methanol and methanol-reformate oxidation
JP4613350B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
JP5158792B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
JP2009068080A (en) Fuel cell type reaction apparatus and method of manufacturing compound using the same
JP6967761B2 (en) Electrochemical oxygen reduction catalyst
JP5190965B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
Moreira et al. Rhodium effects on Pt anode materials in a direct alkaline ethanol fuel cell
JP5170702B2 (en) Catalysts for electrochemical oxidation of hydrides
JP2011090916A (en) Anode catalyst for fuel cell, method of manufacturing the same, and membrane electrode assembly
JP5946038B2 (en) Method for generating hydrogen from hydrazine compounds
JP2010005493A (en) Catalyst for oxidizing saccharide electrochemically
Habibi et al. Ethanol electrooxidation on the Co@ Pt core-shell nanoparticles modified carbon-ceramic electrode in acidic and alkaline media
JP5110598B2 (en) Hydrogen generating method and hydrogen generating apparatus
EP3005452A1 (en) Metal alloy catalysts for fuel cell anodes
JP5828475B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of hydrazine compounds
JP5376527B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of alcohol
JP6414979B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
JP6607487B2 (en) Catalyst for electrochemical oxygen reduction
JP6590405B2 (en) Catalyst for electrochemical oxidation of carbon monoxide
Tsivadze et al. Prospects of low-temperature platinum-free fuel cells
JP5717155B2 (en) Method and apparatus for removing carbon monoxide

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110804

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120911

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121107

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: 20121204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5158792

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151221

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

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

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

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees