JP5961537B2 - 金属微粒子担持触媒体の製造方法 - Google Patents
金属微粒子担持触媒体の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5961537B2 JP5961537B2 JP2012263652A JP2012263652A JP5961537B2 JP 5961537 B2 JP5961537 B2 JP 5961537B2 JP 2012263652 A JP2012263652 A JP 2012263652A JP 2012263652 A JP2012263652 A JP 2012263652A JP 5961537 B2 JP5961537 B2 JP 5961537B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst body
- metal fine
- liquid
- fine particle
- supported catalyst
- 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.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 104
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 90
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 title claims description 88
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 88
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 63
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 102
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 88
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 83
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 66
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 61
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical group [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 55
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 38
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 31
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 25
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 24
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 11
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 29
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 27
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 27
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 26
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 14
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 9
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 230000010757 Reduction Activity Effects 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- LVOXSMIIOWTHNF-UHFFFAOYSA-L dichloroplatinum hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.Cl[Pt]Cl LVOXSMIIOWTHNF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L nickel chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Ni+2] LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine hydrate Chemical compound O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- VEHXKUNAGOJDJB-UHFFFAOYSA-N (4-formyl-2-methoxyphenyl) 4-methoxybenzoate Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C(=O)OC1=CC=C(C=O)C=C1OC VEHXKUNAGOJDJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L (z)-4-oxopent-2-en-2-olate;platinum(2+) Chemical compound [Pt+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- UVPKUTPZWFHAHY-UHFFFAOYSA-L 2-ethylhexanoate;nickel(2+) Chemical compound [Ni+2].CCCCC(CC)C([O-])=O.CCCCC(CC)C([O-])=O UVPKUTPZWFHAHY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004687 hexahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004592 isopropanol Drugs 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229940078487 nickel acetate tetrahydrate Drugs 0.000 description 1
- RRIWRJBSCGCBID-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O RRIWRJBSCGCBID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940116202 nickel sulfate hexahydrate Drugs 0.000 description 1
- OINIXPNQKAZCRL-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);diacetate;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Ni+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OINIXPNQKAZCRL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHGYCGOFTBFDLW-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);diperchlorate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-]Cl(=O)(=O)=O.[O-]Cl(=O)(=O)=O WHGYCGOFTBFDLW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- HRGDZIGMBDGFTC-UHFFFAOYSA-N platinum(2+) Chemical compound [Pt+2] HRGDZIGMBDGFTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGRJUMGAEQQVFK-UHFFFAOYSA-L platinum(2+);dibromide Chemical compound Br[Pt]Br KGRJUMGAEQQVFK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- JOKPITBUODAHEN-UHFFFAOYSA-N sulfanylideneplatinum Chemical compound [Pt]=S JOKPITBUODAHEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Inert Electrodes (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
1.8gの塩化ニッケル六水和物(NiCl2・6H2O)を35mlの純水に溶解させ、0.2Mの塩化ニッケル水溶液を調整した。その塩化ニッケル水溶液を、ホットスターラを用いて温度40℃、攪拌速度400rpmの環境で撹拌しながら、前記担体として、炭素質担体であるカーボンブラック(キャボット社製 Vulcan XC72R)を2.25g添加した。安定化剤としてクエン酸三ナトリウムニ水和物(Na3C6H5O7・2H2O)を0.0024g添加して前記担体及び前記卑金属元素を含む液体(ニッケル原料溶液)とした。前記還元剤として、ヒドラジン一水和物30mlを用意した。前記pH調整剤として、9Mの水酸化ナトリウム水溶液(NaOH)20mlを用意した。
(A)触媒評価用電極の調整
触媒の電気化学的の特性評価に関して、以下の手順に従って前記実施例試料及び比較例試料それぞれに対応する試験電極を作製した。すなわち、触媒試料18.5mgを秤量し、2プロパノール6mlと超純水19mlの混合溶液を調整したものとを混合し、更に5%Nafion(登録商標)分散溶液100μl加えて混合した。続いて、前記混合液を氷水中で30分間超音波分散させ、得られた分散液を0.05μmのアルミナスラリにて平滑に研磨した0.196cm2のグラッシ電極上に10μl滴下し、10℃で比較的長時間かけて乾燥させた後、60℃のクリーンオーブンで完全に乾燥させた。
電解セルには、ビーカ型三極式を使用し、対極には白金電極、参照極には埋め込み可逆水素電極(RHE)、作用極には前記触媒を塗布した回転電極を使用した。前記電解セルを用いた電気化学測定は、ポテンショスタット(北斗電工社製電気化学測定システム HZ5000)によって行った。測定は、電解液である0.1M過塩素酸溶液で満たした前記電解セルを25℃になるようにし、純度99.999%以上の窒素を吹き込んで前記電解液中の溶存酸素を除去した状態で行った。電位走査範囲は、0〜1.2V、走査速度は、0.05V/secで、前記試験電極表面の不純物を取り除くため、波形の変化がほぼ認められなくなる5サイクル前処理を行った後測定した。このときの前記試験電極の回転数は、400rpmである。
前記電気化学測定法により得られたサイクリックボルタンメトリ曲線のうち、電気二重層領域から水素発生電流の立ち上がりまでの範囲を水素吸着波とみなし、計測電流から電気二重層放電電流を差し引いた上で積分し、水素吸着電気量を求めた。そのようにして求められた水素吸着電気量QH(C)を次の(1)式によって比表面積AS(m2/g)に換算した。ここで、LPt(g)は、前記試験電極に用いられた触媒中の白金量である。
次に、酸素還元活性評価について述べる。この酸素還元活性評価には、前記電気化学表面積評価をおこなった同じ電解セルを用いた。窒素ガスを止めて、開始電位0.2V、最終電位1.2V、走査速度0.01V/secで、電極の回転数を400、900、1600、2500、3600rpmと変化させてバックグランドを測定した。その後、純度99.999%の酸素を30分吹き込んで酸素飽和させた状態で、開始電位0.2V、最終電位1.2V、走査速度0.01V/secで、電極の回転数を400、900、1600、2500、3600rpmと変化させて分極曲線を測定した。電極表面で起こる電子移動が遅い酸素還元反応の場合、実験により得られた電流値の逆数は、活性化支配電流の逆数と拡散限界電流の逆数の和で表される。この物質移動(酸素拡散)補正には、よく知られたKoutecky-Levichプロットを用い、次の(2)式に示すように、直線の傾きから反応電子数nを、y切片から活性支配電流Ikを求め、0.9V時の白金質量あたりの活性及び白金表面積あたりの活性を算出した。(2)式及びその(2)式における各記号で表される値を以下に示す。
=1/Ik+1/0.62nFAD2/3C∞ν-1/6ω1/2 ・・・(2)
Ik:活性支配電流
IL:拡散限界電流
n:反応電子数
F:ファラデー定数(96,485C/mol)
A:電気化学表面積(前述で求めた値)
D:酸素の拡散係数(1.50×10-5cm2/s)
ν:0.1M過塩素酸の動粘度(9.84×10-3cm2/s)
C∞:酸素溶解度(1.30×10-6mol/cm3)
ω:回転電極の角速度(rad/s)
前記試験電極の回転数を0rpmとし、純度99.999%以上の窒素を吹き込んで電解液中の溶存酸素を除去した状態で、0.6Vで3sec、1.0Vで3secの6secサイクルを100、200、500、1000、2000、5000、10000サイクル後の前記電気化学表面積及び酸素還元活性(白金質量活性)の経時変化を観測し、0サイクル時の値を100%とする維持率を算出した。
図8は、前記実施例試料(マイクロリアクタ合成試料)及び比較例試料(反応槽バッチ合成試料)それぞれに係る前記(D)の酸素還元活性評価(カソード触媒評価)及び前記(C)の電気化学表面積評価の評価結果を示す図であり、図9は、前記(E)の白金耐溶解性評価(触媒耐久性評価)の評価結果を示す図である。図8の評価結果に示すように、前記実施例試料は、前記比較例試料よりも酸素還元活性及び電気化学表面積共に優れていることがわかる。特に、電気化学表面積に関しては、前記比較例試料に比べて1.7倍程度も優れた特性を示していることがわかる。図9の評価結果に示すように、前記実施例試料は、前記比較例試料に比べて白金耐溶解性に優れていることがわかり、その比較例試料に比べて2.5倍程度も優れた特性を示していることがわかる。この実施例試料の白金耐溶解性は、図9に示すように、非コアシェル構造の白金微粒子を用いた触媒体と略同等である。
Claims (14)
- シェル部が貴金属であり且つコア部が卑金属であるコアシェル構造の金属微粒子が、導電性材料である担体に担持された金属微粒子担持触媒体の製造方法であって、
前記担体が存在する反応液中において前記卑金属元素を含む化合物を還元させることで、該卑金属の微粒子を生成するコア部生成工程と、
前記担体及び該コア部生成工程により生成された前記卑金属の微粒子が存在する反応液中において前記貴金属元素を含む化合物を還元させることで、前記卑金属の微粒子を前記コア部としてその表面に前記貴金属の前記シェル部を形成するシェル部形成工程と
を、含み、
前記コア部生成工程及びシェル部形成工程それぞれにおける少なくとも一部の工程は、1対の上流側開口から合流部までを連通させる1対の上流側流路と、それら1対の上流側流路が連結される合流部と、該合流部から下流側開口までを連通させる下流側流路とを、備えた合流混合器を用いて行われる
ことを特徴とする金属微粒子担持触媒体の製造方法。 - 前記コア部生成工程は、前記担体及び前記卑金属元素を含む液体と、還元剤としての液体とを、前記合流混合器を用いて混合させる第1混合工程を含むものである請求項1に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記第1混合工程において、前記合流混合器における前記担体及び前記卑金属元素を含む液体の流速は、前記還元剤としての液体の流速よりも速いものである請求項2に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記コア部生成工程は、前記第1混合工程により混合された液体と、pH調整剤としての液体とを、前記合流混合器を用いて混合させる第2混合工程を含むものである請求項2又は3に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記第1混合工程は、前記担体及び前記卑金属元素を含む液体と、還元剤としてのヒドラジン溶液とを、前記合流混合器を用いて混合させてヒドラジン錯体を得るものである請求項2から4の何れか1項に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記第2混合工程は、前記第1混合工程により混合されたヒドラジン錯体と、前記pH調整剤としてのアルカリ溶液とを、前記合流混合器を用いて混合させるものである請求項5に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記シェル部形成工程は、前記第2混合工程により混合された液体と、前記貴金属元素を含む液体とを、前記合流混合器を用いて混合させる第3混合工程を含むものである請求項4から6の何れか1項に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記第2混合工程により混合された液体を、予め定められた温度にて規定時間熟成させる第1熟成工程を含むものである請求項4から7の何れか1項に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記第3混合工程により混合された液体を、予め定められた温度にて規定時間熟成させる第2熟成工程を含むものである請求項7又は8に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記合流混合器における流路幅は、0.5mm以上2.0mm以下の範囲内である請求項1から9の何れか1項に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記合流混合器における、前記担体が存在する反応液の流速は、5ml/min以上50ml/min以下の範囲内である請求項1から10の何れか1項に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記貴金属元素を含む化合物は、白金族元素の塩又は錯体であり、前記卑金属元素を含む化合物は、鉄族元素の塩又は錯体である請求項1から11の何れか1項に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記卑金属元素を含む化合物は、ニッケルの塩である請求項12に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
- 前記担体は、導電性カーボンである請求項1から13の何れか1項に記載の金属微粒子担持触媒体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012263652A JP5961537B2 (ja) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 金属微粒子担持触媒体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012263652A JP5961537B2 (ja) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 金属微粒子担持触媒体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014108380A JP2014108380A (ja) | 2014-06-12 |
JP5961537B2 true JP5961537B2 (ja) | 2016-08-02 |
Family
ID=51029344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012263652A Active JP5961537B2 (ja) | 2012-11-30 | 2012-11-30 | 金属微粒子担持触媒体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5961537B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9991522B2 (en) | 2013-02-25 | 2018-06-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Catalyst particles for fuel cells and method for producing same |
JP6168009B2 (ja) | 2014-07-31 | 2017-07-26 | トヨタ自動車株式会社 | コアシェル触媒の製造方法 |
JP6269581B2 (ja) * | 2015-06-02 | 2018-01-31 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池電極用コアシェル触媒の製造方法 |
JP6562849B2 (ja) * | 2016-02-18 | 2019-08-21 | 国立大学法人東北大学 | コアシェル触媒の製造方法 |
CN110198781B (zh) * | 2016-08-26 | 2023-08-29 | 阿里尔科技创新公司 | 基于锡的催化剂、其制备以及使用其的燃料电池 |
CN114051431A (zh) * | 2019-06-26 | 2022-02-15 | 株式会社古屋金属 | 负载型催化剂合成装置及微粒子合成装置 |
CN110233261B (zh) * | 2019-07-08 | 2020-08-07 | 甘肃大象能源科技有限公司 | 一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法及锂离子电池 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008025751A1 (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Umicore Ag & Co. Kg | Core/shell-type catalyst particles comprising metal or ceramic core materials and methods for their preparation |
US8058204B2 (en) * | 2008-10-24 | 2011-11-15 | GM Global Technology Operations LLC | Method for generating a shell of noble metal overlaid on a core of non-noble metal, and catalysts made thereby |
JP5443029B2 (ja) * | 2009-03-18 | 2014-03-19 | トヨタ自動車株式会社 | コア‐シェル粒子の製造方法 |
JP5204714B2 (ja) * | 2009-04-07 | 2013-06-05 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 合金微粒子およびその製造と利用 |
CN102781576A (zh) * | 2010-03-01 | 2012-11-14 | 株式会社则武 | 金属微颗粒载持催化剂体及其应用 |
JP5502793B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2014-05-28 | トヨタ自動車株式会社 | 高耐久性燃料電池触媒とその製造方法 |
-
2012
- 2012-11-30 JP JP2012263652A patent/JP5961537B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014108380A (ja) | 2014-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5961537B2 (ja) | 金属微粒子担持触媒体の製造方法 | |
KR101770010B1 (ko) | 금속 미립자 담지 촉매체 및 그 이용 | |
Chen et al. | Core-shell Au@ Pd nanoparticles with enhanced catalytic activity for oxygen reduction reaction via core-shell Au@ Ag/Pd constructions | |
Douk et al. | Novel fabrication of PdCu nanostructures decorated on graphene as excellent electrocatalyst toward ethanol oxidation | |
KR101978187B1 (ko) | 촉매 구조체를 제조하는 방법 | |
Han et al. | Alloy Cu3Pt nanoframes through the structure evolution in Cu-Pt nanoparticles with a core-shell construction | |
JP5140672B2 (ja) | 金属あるいはセラミックコア材料を含むコア/シェルタイプの触媒粒子およびそれらの製造方法 | |
Wang et al. | Transition from core-shell to janus segregation pattern in AgPd nanoalloy by Ni doping for the formate oxidation | |
Li et al. | Self-supported Pt nanoclusters via galvanic replacement from Cu 2 O nanocubes as efficient electrocatalysts | |
Han et al. | Balancing the galvanic replacement and reduction kinetics for the general formation of bimetallic CuM (M= Ru, Rh, Pd, Os, Ir, and Pt) hollow nanostructures | |
Lv et al. | Biomolecule-assisted synthesis of porous PtPd alloyed nanoflowers supported on reduced graphene oxide with highly electrocatalytic performance for ethanol oxidation and oxygen reduction | |
Peng et al. | PdAg alloy nanotubes with porous walls for enhanced electrocatalytic activity towards ethanol electrooxidation in alkaline media | |
Lv et al. | Ionic liquid crystal-assisted synthesis of PtAg nanoflowers on reduced graphene oxide and their enhanced electrocatalytic activity toward oxygen reduction reaction | |
JP6161239B2 (ja) | コアシェルナノ粒子担持触媒体とその製造方法ならびに該触媒体を用いた燃料電池 | |
JP6653875B2 (ja) | 白金触媒の製造方法及びそれを用いた燃料電池 | |
Xu et al. | Multimetallic AuPd@ Pd@ Pt core-interlayer-shell icosahedral electrocatalysts for highly efficient oxygen reduction reaction | |
Chen et al. | One-pot wet-chemical synthesis of uniform AuPtPd nanodendrites as efficient electrocatalyst for boosting hydrogen evolution and oxygen reduction reactions | |
JP6196579B2 (ja) | 白金中空ナノ粒子および該粒子担持触媒体ならびに該触媒体の製造方法 | |
Pillai et al. | Continuous flow synthesis of nanostructured bimetallic Pt-Mo/C catalysts in milli-channel reactor for PEM fuel cell application | |
Deogratias et al. | Core@ shell sub-ten-nanometer noble metal nanoparticles with a controllable thin Pt shell and their catalytic activity towards oxygen reduction | |
JP2006228450A (ja) | スポンジ状白金ナノシートをカーボンに担持せしめてなる白金−カーボン複合体とその製造方法 | |
JP5502793B2 (ja) | 高耐久性燃料電池触媒とその製造方法 | |
Zhu et al. | Recent development in the preparation of nanoparticles as fuel cell catalysts | |
Li et al. | Facile preparation of Pd–Au bimetallic nanoparticles via in-situ self-assembly in reverse microemulsion and their electrocatalytic properties | |
JP2007123195A (ja) | 触媒の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150601 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160317 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160329 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160427 |
|
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: 20160614 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160627 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5961537 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 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |