JP6524856B2 - Method of producing catalyst for electrode - Google Patents

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Description

本発明は、電極用触媒の製造方法に関する。さらに、詳しくは、比較的高濃度の臭素(Br)種を含有している電極用触媒前駆体を電極用触媒の原料として用いても、比較的簡便な操作により、臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減することができる電極用触媒の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of producing a catalyst for an electrode. Furthermore, in detail, even if the electrode catalyst precursor containing relatively high concentration of bromine (Br) species is used as a raw material of the electrode catalyst, the content of bromine (Br) species is relatively easy to operate. The present invention relates to a method for producing a catalyst for an electrode, the amount of which can be reliably and sufficiently reduced.

いわゆる固体高分子形燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell:以下、必要に応じて「PEFC」という)は、作動温度が室温から80℃程度である。また、PEFCは、燃料電池本体を構成する部材に安価な汎用プラスチック等を採用することができるので、軽量化が可能となる。さらに、PEFCは、固体高分子電解質膜の薄膜化が可能であり、電気抵抗を小さくすることができ、発電ロスを比較的容易に少なくすることができる。このようにPEFCは、多くの利点を有しているので、燃料電池自動車、家庭用コジェネレーションシステム等への応用が可能となっている。   The so-called polymer electrolyte fuel cell (hereinafter referred to as "PEFC" as required) has an operating temperature of about room temperature to about 80 ° C. Moreover, since PEFC can adopt inexpensive general purpose plastic etc. as a member which constitutes a fuel cell main body, weight reduction becomes possible. Furthermore, PEFC can thin the solid polymer electrolyte membrane, can reduce the electrical resistance, and can relatively easily reduce the power generation loss. As described above, PEFC has many advantages, so that it can be applied to fuel cell vehicles, home cogeneration systems, and the like.

PEFC用の電極用触媒としては、担体であるカーボンに電極触媒成分である白金(Pt)又は白金(Pt)合金が担持された電極用触媒が提案されている(例えば、非特許文献1)。
従来、PEFC用の電極用触媒について、当該電極用触媒に含まれるハロゲンの中で、塩素含有量が100ppm以上であると、電極用触媒として望ましくないことが開示されている(例えば、特許文献3)。その理由について、電極用触媒に含まれる塩素含有量が100ppm以上であると、燃料電池用の電極用触媒として十分な触媒活性を得ることができないこと、触媒層の腐食が発生し、燃料電池の寿命が短縮してしまうことが開示されている。
As an electrode catalyst for PEFC, an electrode catalyst in which platinum (Pt) or a platinum (Pt) alloy as an electrode catalyst component is supported on carbon as a carrier has been proposed (for example, Non-Patent Document 1).
Conventionally, among the halogens contained in the electrode catalyst for PEFC, it has been disclosed that the chlorine content is 100 ppm or more among the halogens contained in the electrode catalyst (for example, Patent Document 3). ). Regarding the reason, when the chlorine content contained in the electrode catalyst is 100 ppm or more, sufficient catalytic activity can not be obtained as the electrode catalyst for the fuel cell, corrosion of the catalyst layer occurs, and the fuel cell It is disclosed that the life is shortened.

そこで、電解質膜の両面に電極が接合された膜電極接合体を備え、電極が備えている触媒層内電解質に含まれている酸基のプロトンの一部がホスホニウムイオンで交換されているPEFCが提案されている(例えば、特許文献1)。上記PEFCにおいて、上記ホスホニウムイオンの対アニオンは、ハロゲン元素を含まない化合物となっている。この理由ついて、ハロゲン元素が電極内に残留すると電池性能を低下させることが開示されている。具体的には、ハロゲンイオンの中でもフッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオンは、電極内に残留することによって電池性能を低下させる場合があり、特に塩化物イオンは、電極に残留すると電極反応を被毒してしまったり、触媒のPtをPtCl 2−、PtCl 2−などの錯イオンとして触媒層から溶出させ、電池性能を大きく低下させる原因となることが記載されている。 Therefore, a PEFC is provided with a membrane electrode assembly in which electrodes are joined on both sides of an electrolyte membrane, and some of protons of acid groups contained in the electrolyte in the catalyst layer included in the electrode are exchanged with phosphonium ions It is proposed (for example, patent document 1). In the PEFC, the counter anion of the phosphonium ion is a compound not containing a halogen element. For this reason, it is disclosed that if the halogen element remains in the electrode, the battery performance is degraded. Specifically, among halide ions, fluoride ion, chloride ion and bromide ion may reduce battery performance by remaining in the electrode, and in particular, chloride ion may cause an electrode reaction when it remains in the electrode. It is described that poisoning or Pt of the catalyst is eluted from the catalyst layer as a complex ion such as PtCl 4 2- or PtCl 6 2- to cause the performance of the battery to be greatly reduced.

また、電解質膜の両面に触媒層を含む電極が接合された膜・電極接合体(MEA)を備えたPEFCが提案されている(例えば、特許文献2)。このPEFCの触媒層に含まれるPd/Pt粒子の触媒成分であるPd及びPtは、ハロゲン化物に由来している。
このため、特許文献2に記載されたPd/Pt粒子の製造方法は、Pd及びPtを作製する際に使用するイオン交換液として、ハロゲンを含まない化合物をイオン交換液に採用している。特許文献2には、ハロゲンイオンは、電池性能を低下させるため、使用を避けるべきであることが開示されている。また、特許文献2には、脱ハロゲンイオン処理方法として、温水洗浄が例示されている。
Moreover, PEFC provided with the membrane electrode assembly (MEA) in which the electrode which contains a catalyst layer on both surfaces of an electrolyte membrane was joined is proposed (for example, patent documents 2). Pd and Pt, which are catalyst components of Pd / Pt particles contained in the catalyst layer of PEFC, are derived from halides.
For this reason, in the method of producing Pd / Pt particles described in Patent Document 2, a compound containing no halogen is adopted as an ion exchange solution, as an ion exchange solution used when producing Pd and Pt. Patent Document 2 discloses that halogen ions should be avoided in order to reduce battery performance. Further, Patent Document 2 exemplifies hot water washing as a dehalogenation ion treatment method.

さらに、電極用触媒の触媒成分として、100ppm未満の塩素を含有する白金(Pt)又は白金(Pt)合金の粉末の製造方法が提案されている(例えば、特許文献3)。
上記白金(Pt)又は白金(Pt)合金の粉末の製造方法としては以下の方法が開示されている。すなわち、出発物質として、塩素を含まない白金化合物と塩素を含まない合金化元素の溶融物を形成した後、この溶融物の酸化物を与えるまで加熱し、当該酸化物を冷却後、水に溶解して形成される酸化物を還元するプロセスを経る調製方法が開示されている。
Furthermore, a method for producing a powder of platinum (Pt) or platinum (Pt) alloy containing less than 100 ppm of chlorine as a catalyst component of the electrode catalyst has been proposed (for example, Patent Document 3).
The following method is disclosed as a method for producing the above-mentioned platinum (Pt) or platinum (Pt) alloy powder. That is, after forming a melt of a chlorine-free platinum compound and a chlorine-free alloying element as starting materials, the melt is heated to give an oxide, and the oxide is cooled and then dissolved in water. A preparation process is disclosed which involves a process of reducing the oxides formed.

一方、今後のPEFCの開発において、実用化に向けて発電性能を維持したまま又はさらに向上させつつ様々なコストダウンを図っていくことが重要となっている。
そのため、電極用触媒の開発についても同様の観点からの検討が重要となっており、いわゆるコア・シェル構造を有する電極用触媒(コア・シェル触媒)の検討も行われている(例えば、特許文献4、特許文献5)。このコア・シェル触媒の製造工程においては、原料として金属の塩化物塩が使用される場合が多い。
例えば、特許文献4及び特許文献5にはコア部の構成元素としてパラジウム、シェル部の構成元素として白金を採用した構成のコア・シェル触媒が開示されているが、シェル部の原料として、塩化白金カリウムが例示されている。
このように、コア部の構成元素としてパラジウム、シェル部の構成元素として白金を採用した構成のコア・シェル触媒は、白金(Pt)の塩化物塩、パラジウム(Pd)の塩化物塩などの塩素(Cl)種を含む材料が原料として使用される場合が多い。その理由は、白金(Pt)、パラジウム(Pd)の塩化物塩が入手容易であり、製造条件の中で取扱容易であり、原料コストが比較的低いからであると考えられる。そのため、コア・シェル触媒の場合、十分な触媒活性を発揮させるために、積極的にハロゲン元素(特に塩素)を含まない化合物を出発原料として採択することで対応することは困難である。
On the other hand, in the development of the PEFC in the future, it is important to reduce various costs while maintaining or further improving the power generation performance for practical use.
Therefore, it is important to study from the same point of view also for the development of electrode catalysts, and studies of electrode catalysts (core-shell catalysts) having a so-called core-shell structure are also conducted (for example, patent documents 4, Patent Document 5). In the process of producing the core-shell catalyst, metal chloride salts are often used as raw materials.
For example, Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose a core-shell catalyst having a configuration in which palladium is used as a constituent element of the core portion and platinum is used as a constituent element of the shell portion. Potassium is illustrated.
As described above, the core-shell catalyst having a configuration in which palladium is used as a constituent element of the core portion and platinum as a constituent element of the shell portion is chlorine such as chloride salt of platinum (Pt) and chloride salt of palladium (Pd) Materials containing (Cl) species are often used as raw materials. The reason is considered to be that chloride salts of platinum (Pt) and palladium (Pd) are easily available, easy to handle in the production conditions, and the raw material cost is relatively low. Therefore, in the case of a core-shell catalyst, it is difficult to cope with this by adopting a compound which does not contain a halogen element (in particular, chlorine) positively as a starting material in order to exert sufficient catalytic activity.

塩素と同様にハロゲン元素である臭素は、塩素と同族元素(7B)であり、イオン半径等に代表されるように、その物理的性質も近似している。このため、臭素を含む金属化合物が白金(Pt)、パラジウム(Pd)の塩化物塩の代わりに上記コア・シェル触媒のコア部及びシェル部の原料として使用される場合がある。また、臭素を含む金属化合物が、コア・シェル触媒の原料として採用される白金(Pt)の塩化物塩を製造するための前駆体として、使用される場合もある。更に、製造プロセス中において臭素(Br)種が意図せず混入し、臭素(Br)種が電極触媒に不純物として付着する場合もある。   Similar to chlorine, bromine, which is a halogen element, is an element similar to chlorine (7B), and its physical properties are similar as represented by the ion radius and the like. For this reason, a metal compound containing bromine may be used as a raw material of the core part and shell part of the above-mentioned core-shell catalyst instead of platinum (Pt) and a chloride salt of palladium (Pd). Also, a metal compound containing bromine may be used as a precursor for producing a chloride salt of platinum (Pt) employed as a raw material of a core-shell catalyst. Furthermore, bromine (Br) species may be unintentionally mixed in the manufacturing process, and the bromine (Br) species may be deposited as impurities on the electrocatalyst.

また、触媒金属の有効利用率が高く、触媒金属の使用量を低減することが可能なコア-シェル型粒子の製造方法が提案されている(例えば、特許文献6)。かかるコア-シェル型粒子の製造方法は、シェルとなる金属をコア金属粒子表面に選択的に析出することをその技術的課題とするものである。特許文献6によれば、コア-シェル型粒子の製造方法によって製造されたコア-シェル型粒子は、コア-シェル型粒子が溶媒に分散している分散液を、ウルトラフィルター等を用いてろ過し、必要に応じて洗浄、溶媒置換した後、得られると記載されている。具体的には、コア金属粒子分散液の調製工程において、コア金属粒子分散液をClイオンが検出されなくなるまで洗浄したことが開示されている。   In addition, a method of producing core-shell type particles is proposed, which has a high effective utilization rate of the catalyst metal and can reduce the amount of the catalyst metal used (for example, Patent Document 6). The method for producing such a core-shell type particle has a technical object to selectively deposit a metal to be a shell on the surface of the core metal particle. According to Patent Document 6, the core-shell type particles produced by the method of producing core-shell type particles are obtained by filtering a dispersion in which the core-shell type particles are dispersed in a solvent using an ultra filter or the like. It is described that it can be obtained after washing and solvent substitution, if necessary. Specifically, it is disclosed that in the step of preparing the core metal particle dispersion, the core metal particle dispersion was washed until Cl ions were not detected.

なお、本件特許出願人は、上記文献公知発明が記載された刊行物として、以下の刊行物を提示する。   In addition, the applicant of this patent presents the following publication as a publication in which the above-mentioned publication well-known invention was described.

特開2009−238560号公報(特許第5358997号公報)JP, 2009-238560, A (patent 5358997) 特開2008−293737号公報(特許第5169025号公報)Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-293737 (patent 5169025) 特開2003−129102号公報(特許第4286499号公報)Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-129102 (patent 4286499) 特表2011−526655号公報JP 2011-526655 gazette 特開2013−215701号公報JP, 2013-215701, A 特開2010−214330号公報JP, 2010-214330, A

MATSUOKA et al., “Degradation of polymer electrolyte fuel cells under the existence of anion species”, J. Power Sources, 2008.05.01, Vol.179 No.2, p.560-565MATSUOKA et al., “Degradation of polymer fuel cells under the existence of anion species”, J. Power Sources, 2008.05.01, Vol. 179 No. 2, p. 560-565

上述の技術的背景を勘案すると、特に、いわゆるコア・シェル構造を有する電極用触媒においては、原料として白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の金属の塩化物塩、臭化物塩等のハロゲン化物塩を原料として使用する一方で、電極用触媒に含まれる塩素(Cl)種のみならず、臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減することができる電極用触媒の製造工程を検討することが重要となる。
しかしながら、比較的簡便な手法により臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減することができるコア・シェル構造を有する電極用触媒の製造方法は、これまで十分に検討されておらず、未だ改善の余地があった。
In view of the above technical background, in particular, in an electrode catalyst having a so-called core-shell structure, halide salts such as chloride salts and bromide salts of metals such as platinum (Pt) and palladium (Pd) as raw materials In addition to the chlorine (Cl) species contained in the electrode catalyst, the production process of the electrode catalyst can be studied which can reliably and sufficiently reduce the content of the bromine (Br) species while using Is important.
However, a method for producing a catalyst for an electrode having a core-shell structure capable of reliably and sufficiently reducing the content of bromine (Br) species by a relatively simple method has not been sufficiently studied so far. There is still room for improvement.

例えば、特許文献1には、ハロゲン元素が電極内に残留すると電池性能を低下させることが記載されている。しかしながら、特許文献1には、ハロゲン元素の除去方法として、温水洗浄等が記載されているに過ぎず、具体的な対策は記載されていない。
さらに、特許文献2には、電極用触媒の原料としてハロゲン化合物を用い、特に脱ハロゲン処理(洗浄)をしていない場合や電極用触媒の原料としてハロゲン化合物を用いていないで、酸、水洗浄をしたこと場合が開示されているに過ぎない。また、100ppm未満の塩素を含有する白金(Pt)等の粉末を含んだ電極用触媒を製造するためには、特許文献3等に開示された塩素を除去する複雑なプロセスを含んだ電極用触媒の製造方法を採用しなければならないという不都合があった。このように、特許文献1〜6に開示されている電極用触媒の製造方法は、ハロゲン元素が電極内に残留すると電池性能を低下させるという知見を基礎として、実質的には、塩素のみを対象として、塩素の除去そのものを除去することを技術的課題にしているに過ぎないものである。特許文献1〜6に開示されている電極用触媒の製造方法は、いずれも、特定のハロゲン元素に着目して、当該ハロゲン元素を比較的容易かつ効率良く除去するための具体的なプロセスを備えていない。
For example, Patent Document 1 describes that when the halogen element remains in the electrode, the battery performance is reduced. However, Patent Document 1 only describes warm water cleaning and the like as a method of removing a halogen element, and no specific measures are described.
Furthermore, in Patent Document 2, a halogen compound is used as a raw material of the electrode catalyst, and particularly when no dehalogenation treatment (washing) is performed or a halogen compound is not used as a raw material of the electrode catalyst, acid, water washing The case is only disclosed. In addition, in order to produce an electrode catalyst containing a powder such as platinum (Pt) containing less than 100 ppm of chlorine, the electrode catalyst comprising the complex process for removing chlorine disclosed in Patent Document 3 and the like There is a disadvantage that it is necessary to adopt the manufacturing method of Thus, the method for producing a catalyst for an electrode disclosed in Patent Documents 1 to 6 substantially targets only chlorine, based on the knowledge that the battery performance is reduced if the halogen element remains in the electrode. As a matter of fact, it is only a technical task to remove the removal of chlorine itself. The methods for producing an electrode catalyst disclosed in Patent Documents 1 to 6 are all provided with a specific process for removing the halogen element relatively easily and efficiently, focusing on the specific halogen element. Not.

本発明は、かかる技術的事情に鑑みてなされたものであって、ハロゲン元素の中でも特に「臭素」に着目し、比較的高濃度の臭素(Br)種を含有している電極用触媒前駆体を電極用触媒の原料として用いても、比較的簡便な操作により、臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減することができる電極用触媒の製造方法を提供することを目的とする。
なお、本発明の電極用触媒の製造方法によって、電極用触媒と、この電極用触媒を含む、ガス拡散電極形成用組成物、ガス拡散電極、膜・電極接合体(MEA)、及び、燃料電池スタックが提供される。
The present invention has been made in view of such technical circumstances, and particularly focused on "bromine" among halogen elements, and a catalyst precursor for an electrode containing a relatively high concentration of bromine (Br) species It is an object of the present invention to provide a method for producing a catalyst for an electrode which can reliably and sufficiently reduce the content of bromine (Br) species by a relatively simple operation even if .
In addition, according to the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention, a catalyst for an electrode, a composition for forming a gas diffusion electrode, a gas diffusion electrode, a membrane electrode assembly (MEA), and a fuel cell comprising the catalyst for the electrode A stack is provided.

本件発明者等は、鋭意検討を行った結果、コア・シェル構造を有する電極用触媒において、以下の知見を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本件発明者等は、超純水と還元剤と蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が比較的高濃度(例えば、1900ppmを超える濃度、更に3000ppm以上の濃度)の電極用触媒前駆体とを含む液を一定条件下において処理することにより、得られる電極用触媒の臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
より具体的には、本発明は、以下の技術的事項から構成される。
As a result of intensive studies, the present inventors have found the following findings in an electrode catalyst having a core-shell structure, and have completed the present invention.
That is, the present inventors have found that the concentration of bromine (Br) species measured by ultrapure water, reducing agent and X-ray fluorescence (XRF) analysis is relatively high (eg, concentration exceeding 1900 ppm, further 3000 ppm or more) And treating the liquid containing the electrode catalyst precursor and the electrode catalyst precursor under certain conditions under certain conditions, the content of bromine (Br) species in the obtained electrode catalyst can be reliably and sufficiently reduced, The present invention has been completed.
More specifically, the present invention comprises the following technical matters.

すなわち、本発明は、
(1) 担体と、前記担体上に形成されるコア部と、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成されるシェル部と、を含むコア・シェル構造を有する電極用触媒の製造方法であって、
工程(1);超純水と、還元剤と、臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第1の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体と、を含む液を、10℃〜95℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度でかつ予め設定された保持時間で保持する第1の工程と、
工程(2);前記第1の工程の後に得られた液に超純水を添加して、
前記第1の工程の後に得られた液に含まれる触媒前駆体を超純水に分散させた第1の液を調製する第2の工程と、
工程(3);超純水を用いて、前記第1の液に含まれる触媒前駆体をろ過洗浄して、
洗浄した後に得られるろ液のJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返し、
前記電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となった液に含まれる触媒前駆体を超純水に分散させた第2の液を調製する第3の工程と、
工程(4);前記第2の液を乾燥する工程と、
を含む、電極用触媒の製造方法を提供する。
That is, the present invention
(1) Production of a catalyst for an electrode having a core-shell structure including a carrier, a core portion formed on the carrier, and a shell portion formed to cover at least a part of the surface of the core portion Method,
Step (1): The concentration of bromine (Br) species manufactured using ultrapure water, a reducing agent, and a material containing bromine (Br) species and measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis A solution containing an electrode catalyst precursor having a concentration of the first bromine (Br) or more preset in advance is set in advance at at least one stage of preset temperature preset in the range of 10 ° C. to 95 ° C. A first step of holding at a fixed holding time,
Step (2): Ultrapure water is added to the solution obtained after the first step,
A second step of preparing a first liquid in which a catalyst precursor contained in the liquid obtained after the first step is dispersed in ultrapure water;
Step (3): The catalyst precursor contained in the first liquid is filtered and washed using ultrapure water,
The washing is repeated until the electric conductivity ρ measured by the JIS standard test method (JIS K0552) of the filtrate obtained after washing becomes equal to or less than a first set value set in advance,
A third step of preparing a second liquid in which the catalyst precursor contained in the liquid in which the electric conductivity と な っ is less than or equal to a preset first set value is dispersed in ultrapure water;
Step (4): drying the second liquid;
And providing a method of producing an electrode catalyst.

本発明の製造方法によれば、超純水に電極用触媒前駆体を分散させた液に、入手容易で取扱いが容易な還元剤を添加するという比較的簡便な操作により、生成物である電極用触媒について臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減することができる。
また、本発明によれば、臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減できるので、得られる電極用触媒について、当該臭素(Br)種の影響により発生する触媒活性の低下を十分に防止することが容易にできる。さらに、本発明の製造方法は、電極用触媒の量産化に適しており、製造コストの低減にも適している。
According to the manufacturing method of the present invention, the electrode which is a product can be obtained by a relatively simple operation of adding a reducing agent which is easy to obtain and easy to handle to a liquid in which the electrode catalyst precursor is dispersed in ultrapure water. The content of bromine (Br) species in the catalyst can be reliably and sufficiently reduced.
Further, according to the present invention, since the content of bromine (Br) species can be reliably and sufficiently reduced, the resulting electrode catalyst is sufficiently reduced in the catalyst activity generated due to the influence of the bromine (Br) species. It can be easily prevented. Furthermore, the production method of the present invention is suitable for mass production of the electrode catalyst, and is also suitable for reducing the production cost.

ここで、本発明において、臭素(Br)種とは、構成成分元素として臭素を含む化学種をいう。具体的には、臭素を含む化学種には、臭素原子(Br)、臭素分子(Br)、臭素化物イオン(Br)、臭素ラジカル(Br・)、多原子臭素イオン、臭素化合物(X−Br等、ここで、Xは対イオン)が含まれる。 Here, in the present invention, the bromine (Br) species refer to chemical species containing bromine as a component element. Specifically, the chemical species containing bromine includes bromine atom (Br), bromine molecule (Br 2 ), bromide ion (Br ), bromine radical (Br ·), polyatomic bromine ion, bromine compound (X Br and the like, where X is a counter ion).

また、本発明において、臭素(Br)種の濃度は、蛍光X線(XRF)分析法により測定される。電極用触媒に含まれる臭素(Br)種を蛍光X線(XRF)分析法により、測定した値が臭素(Br)種の濃度である。
なお、臭素(Br)種の濃度は、電極用触媒に含まれる臭素元素に換算された臭素原子の濃度となっている。
Also, in the present invention, the concentration of bromine (Br) species is measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis. The value obtained by measuring the bromine (Br) species contained in the electrode catalyst by fluorescent X-ray (XRF) analysis is the concentration of the bromine (Br) species.
The concentration of the bromine (Br) species is the concentration of the bromine atom converted to the bromine element contained in the electrode catalyst.

さらに、本発明は、
(2) 担体と、前記担体上に形成されるコア部と、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成されるシェル部と、を含むコア・シェル構造を有する電極用触媒の製造方法であって、
工程(1’);超純水と、水素を含む気体と、臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第1の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体と、を含む液を、10℃〜60℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度でかつ予め設定された保持時間で保持する第1’の工程、を含む、電極用触媒の製造方法を提供する。
本発明の製造方法によれば、超純水に電極用触媒前駆体を分散させた液に、入手容易で取扱いが容易な還元剤として水素を含む気体を溶解させるという比較的簡便な操作により、電極用触媒について臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減することができる。
Furthermore, the present invention
(2) Production of a catalyst for an electrode having a core-shell structure including a support, a core portion formed on the support, and a shell portion formed to cover at least a part of the surface of the core portion Method,
Step (1 ′); bromine (Br) species manufactured using ultrapure water, a gas containing hydrogen, and a material containing bromine (Br) species and measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis A solution containing an electrode catalyst precursor having a concentration of at least the first bromine (Br) concentration preset at a preset temperature of at least one stage preset in the range of 10 ° C. to 60 ° C. And the 1st process of hold | maintaining by preset holding time, and providing the manufacturing method of the catalyst for electrodes.
According to the manufacturing method of the present invention, a relatively simple operation of dissolving a gas containing hydrogen as a reducing agent which is easy to obtain and easy to handle in a liquid in which a catalyst precursor for an electrode is dispersed in ultrapure water, The content of bromine (Br) species in the electrode catalyst can be reliably and sufficiently reduced.

また、本発明は、
(3)前記第1の臭素(Br)種の濃度が3000ppmである、(1)又は(2)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。この第1の臭素(Br)種の濃度の数値は、後述する比較例の結果により支持されている。なお、後述する実施例の結果に基づけば、第1の臭素(Br)種の濃度は1900ppmを超える範囲の数値であってもよい。例えば、第1の臭素(Br)種の濃度は3000ppmであってもよい。
Also, the present invention is
(3) The method for producing an electrode catalyst according to (1) or (2), wherein the concentration of the first bromine (Br) species is 3000 ppm. The numerical value of the concentration of the first bromine (Br) species is supported by the results of the comparative examples described later. In addition, based on the result of the Example mentioned later, the density | concentration of 1st bromine (Br) seed | species may be a numerical value of the range over 1900 ppm. For example, the concentration of the first bromine (Br) species may be 3000 ppm.

ここで、本発明の効果をより確実に得る観点からは、本発明において使用する還元剤は、入手容易で取扱いが容易な物質であることが好ましい。この観点から、還元剤は、超純水に電極用触媒前駆体を分散させた液に、容易に分散可能な物質、又は、容易に溶解可能な物質であることがより好ましい。更にその上で、還元剤は、比較的安価に入手できる物質であることが特に好ましい。
以上の観点から、本発明において使用する還元剤は、以下の(4)〜(7)に挙げられる物質であることが好ましい。
Here, from the viewpoint of obtaining the effects of the present invention more reliably, it is preferable that the reducing agent used in the present invention is a substance which is easily available and easy to handle. From this viewpoint, the reducing agent is more preferably a substance that can be easily dispersed or a substance that can be easily dissolved in a liquid in which the electrode catalyst precursor is dispersed in ultrapure water. Furthermore, it is particularly preferred that the reducing agent is a material which can be obtained relatively cheaply.
From the above viewpoints, the reducing agent used in the present invention is preferably a substance listed in the following (4) to (7).

また、本発明は、
(4) 前記還元剤が有機酸及び有機酸塩から選択される少なくとも1種の化合物である、(1)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Also, the present invention is
(4) The method for producing an electrode catalyst according to (1), wherein the reducing agent is at least one compound selected from an organic acid and an organic acid salt.

さらに、本発明は、
(5) 前記還元剤がギ酸、及びギ酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、(1)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Furthermore, the present invention
(5) The method for producing an electrode catalyst according to (1), wherein the reducing agent is at least one compound selected from the group consisting of formic acid and sodium formate.

また、本発明は、
(6) 前記還元剤が無機酸及び無機酸塩から選択される少なくとも1種の化合物である、(1)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Also, the present invention is
(6) The method for producing an electrode catalyst according to (1), wherein the reducing agent is at least one compound selected from inorganic acids and inorganic acid salts.

さらに、本発明は、
(7) 前記還元剤が炭酸、及び炭酸ナトリウムからなる群から選択される少なくとも1種の化合物である、(1)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Furthermore, the present invention
(7) The method for producing an electrode catalyst according to (1), wherein the reducing agent is at least one compound selected from the group consisting of carbonic acid and sodium carbonate.

また、本発明は、
(8) 工程(5); 前記第1の工程の後に得られた分散液、又は前記第1’の工程の後に得られた分散液を乾燥する第5の工程をさらに含む、(1)〜(7)のいずれか1に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
このように、第1の工程の後に得られた分散液(又は、第1’の工程の後に得られた分散液)を第5の工程で一旦乾燥させ、その後に第2の工程において再び超純水に分散させること(いわゆるリスラリー化すること)により、より確実に電極用触媒前駆体に含まれる臭素(Br)種を低減できることを本発明者らは見出した。
本発明者らは、第1の工程、又は、第1’の工程(更にこれに続く第2の工程及び第3の工程)において、電極用触媒前駆体の粉体には、超純水中に分散されて保持されている状態(又はその後に超純水でろ過洗浄されている状態)にあるにもかかわらず、十分に洗浄されていない部分(例えば、粉体の細孔表面のうち、超純水が接触できていない部分)が存在していると考えている。
そして、本発明者らは、第5の工程において、第1の工程の後に得られた分散液(又は、第1’の工程の後に得られた分散液)を一旦乾燥させた上で、得られる電極用触媒前駆体の粉体を超純水を使用してリスラリー化することにより、前の工程で、超純水が接触できなかった部分のうちの少なくとも一部が新たに超純水に接触し洗浄されることになると考えている。
Also, the present invention is
(8) Step (5); further including a fifth step of drying the dispersion obtained after the first step or the dispersion obtained after the first step, The manufacturing method of the catalyst for electrodes in any one of (7) is provided.
Thus, the dispersion obtained after the first step (or the dispersion obtained after the first step 1) is once dried in the fifth step, and then again in the second step. The present inventors have found that by dispersing in pure water (so-called reslurrying), it is possible to more reliably reduce the type of bromine (Br) contained in the electrode catalyst precursor.
The present inventors are in ultrapure water for the powder of the electrode catalyst precursor in the first step or the first step (and the subsequent second and third steps). Despite being in a state of being dispersed and held (or in a state of being filtered and washed with ultrapure water thereafter), a portion that has not been sufficiently cleaned (eg, of the pore surface of the powder, It is considered that there is a part where ultra pure water can not contact).
Then, in the fifth step, the inventors obtained by temporarily drying the dispersion obtained after the first step (or the dispersion obtained after the first step). By reslurrying the powder of the electrode catalyst precursor to be prepared by using ultrapure water, at least a part of the portion which could not be contacted by the ultrapure water in the previous step is newly added to the ultrapure water. I think that it will contact and be cleaned.

さらに、本発明は、
(9) 工程(2);前記第1’の工程の後に得られた液に超純水を添加して、
前記第1’の工程の後に得られた液に含まれる電極用触媒前駆体を超純水に分散させた第1の液を調製する第2の工程と、
工程(3);超純水を用いて、前記第1の液に含まれる電極用触媒前駆体をろ過洗浄して、
洗浄した後に得られるろ液のJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返し、
前記電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となった液に含まれる電極用触媒前駆体を超純水に分散させた第2の液を調製する第3の工程と、
工程(4);前記第2の液を乾燥する工程と、
を更に含む、(2)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Furthermore, the present invention
(9) Step (2): Ultrapure water is added to the solution obtained after the first step,
A second step of preparing a first liquid in which the electrode catalyst precursor contained in the liquid obtained after the first step is dispersed in ultrapure water;
Step (3): The electrode catalyst precursor contained in the first liquid is filtered and washed using ultrapure water,
The washing is repeated until the electric conductivity ρ measured by the JIS standard test method (JIS K0552) of the filtrate obtained after washing becomes equal to or less than a first set value set in advance,
A third step of preparing a second liquid in which the electrode catalyst precursor contained in the liquid in which the electric conductivity が is equal to or less than a preset first set value is dispersed in ultrapure water;
Step (4): drying the second liquid;
The method for producing an electrode catalyst according to (2), further comprising

また、本発明は、
(10) 前記第1の設定値が100μS/cm以下の範囲から選択される値である(1)又は(9)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Also, the present invention is
(10) The method for producing an electrode catalyst according to (1) or (9), wherein the first set value is a value selected from a range of 100 μS / cm or less.

さらに、本発明は、
(11)前記第1の工程、又は前記第1’の工程に供される電極用触媒前駆体が、
工程(P1);臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第2の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体を、超純水に添加して、前記電極用触媒前駆体を超純水に分散させた第P1の液を調製する第P1の工程と、
工程(P2);超純水を用いて、前記第P1の液に含まれる前記電極用触媒前駆体を洗浄して、洗浄した後に得られるろ液のJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率ρが予め設定された第P1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返し、得られた電極用触媒前駆体を超純水に分散させて第P2の液を調製する第P2の工程と、
工程(P3);前記第P2の液を乾燥する工程と、
を含む前処理を施されているものである、
(1)〜(10)のいずれか1に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
このように、第P2の工程の後に得られた分散液を第P3工程において一旦乾燥させ、その後に第1の工程(又は第1’の工程)において再び超純水に分散させること(いわゆるリスラリー化すること)により、より確実に電極用触媒前駆体に含まれる臭素(Br)種を低減できることを本発明者らは見出した。
すなわち、第5の工程を経て第1の工程(又は、第1’の工程)を実施する場合の説明で述べたリスラリー化により得られる効果と同じ効果が得られる。
Furthermore, the present invention
(11) A catalyst precursor for an electrode to be subjected to the first step or the first step;
Step (P1); a second bromine which is manufactured using a material containing a bromine (Br) species and whose concentration of the bromine (Br) species is preset by a fluorescent X-ray (XRF) analysis method (Pl) A process of preparing a solution of P1 in which the electrode catalyst precursor having a concentration of (Br) or more is added to ultrapure water to disperse the electrode catalyst precursor in ultrapure water;
Step (P2): The ultrapure water is used to wash the electrode catalyst precursor contained in the P1 solution, and the filtrate obtained after washing is measured by the JIS standard test method (JIS K0552). Is repeated until the electric conductivity .rho. Becomes equal to or less than the preset value of P1 and the obtained electrode catalyst precursor is dispersed in ultrapure water to prepare a P2 solution. When,
Step (P3); drying the liquid P2.
Is pretreated, including
The manufacturing method of the catalyst for electrodes in any one of (1)-(10) is provided.
As described above, the dispersion obtained after the step P2 is once dried in the step P3 and thereafter dispersed again in ultrapure water in the first step (or the first step) (so-called reslurry) The present inventors have found that it is possible to reduce the bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor more reliably by
That is, the same effect as obtained by the reslurrying described in the description of the case where the first step (or the first step) is performed through the fifth step can be obtained.

また、本発明は、
(12) 前記第2の臭素(Br)種の濃度が3000ppmである、(11)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Also, the present invention is
(12) The method for producing an electrode catalyst according to (11), wherein the concentration of the second bromine (Br) species is 3000 ppm.

また、本発明は、
(13) 予め設定された第P1の設定値が100μS/cm以下の範囲から選択される値である、(11)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Also, the present invention is
(13) The method for producing a catalyst for an electrode according to (11), wherein the preset P1 setting value is a value selected from the range of 100 μS / cm or less.

さらに、本発明は、
(14) 前記シェル部には、白金(Pt)及び白金(Pt)合金のうちの少なくとも1種の金属が含有されており、
前記コア部には、パラジウム(Pd)、パラジウム(Pd)合金、白金(Pt)合金、金(Au)、ニッケル(Ni)、及びニッケル(Ni)合金からなる群より選択される少なくとも1種の金属が含まれている、
(1)〜(13)いずれか1に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Furthermore, the present invention
(14) The shell portion contains at least one metal of platinum (Pt) and platinum (Pt) alloy,
In the core portion, at least one selected from the group consisting of palladium (Pd), palladium (Pd) alloy, platinum (Pt) alloy, gold (Au), nickel (Ni), and nickel (Ni) alloy. Contains metal,
The manufacturing method of the catalyst for electrodes as described in any one of (1)-(13) is provided.

さらに、本発明は、
(15) 前記シェル部を構成する金属の原料として、白金(Pt)臭化物が使用されている、(14)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Furthermore, the present invention
(15) The method for producing a catalyst for an electrode according to (14), wherein platinum (Pt) bromide is used as a raw material of a metal constituting the shell portion.

また、本発明は、
(16) 前記シェル部が、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成される第1シェル部と、当該第1シェル部の表面の少なくとも一部を覆うように形成される第2シェル部と、を有している、
(1)〜(15)のいずれか1に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Also, the present invention is
(16) The first shell portion formed to cover at least a portion of the surface of the core portion, and the second shell portion formed to cover at least a portion of the surface of the first shell portion Has a shell part,
The manufacturing method of the catalyst for electrodes as described in any one of (1)-(15) is provided.

さらに、本発明は、
前記第2シェル部を構成する金属の原料として、白金(Pt)臭化物が使用されている(16)に記載の電極用触媒の製造方法を提供する。
Furthermore, the present invention
There is provided the method for producing a catalyst for an electrode as described in (16), wherein platinum (Pt) bromide is used as a raw material of a metal constituting the second shell portion.

本発明の電極用触媒の製造方法によれば、比較的高濃度(例えば、1900ppmを超える濃度、3000ppm以上の濃度)の臭素(Br)種を含有している電極用触媒前駆体を電極用触媒の原料として用いても、比較的簡易な操作により、臭素(Br)種の含有量が確実かつ十分に低減された電極用触媒を得ることができる。
また、本発明によれば、臭素(Br)種の含有量を確実かつ十分に低減できるので、得られる電極用触媒について、当該臭素(Br)種の影響により発生する触媒活性の低下を十分に防止することが容易にできる。
さらに、本発明によれば、電極用触媒の量産化に適しており、製造コストの低減に適した電極用触媒の製造方法を提供することができる。
なお、本発明の電極用触媒の製造方法によれば、臭素(Br)種の濃度が十分に低減された電極用触媒、当該電極用触媒を含む、ガス拡散電極形成用組成物、ガス拡散電極、膜・電極接合体(MEA)、及び、燃料電池スタックが提供される。
According to the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention, a catalyst precursor for an electrode containing bromine (Br) species of relatively high concentration (for example, concentration exceeding 1900 ppm, concentration of 3000 ppm or more) is used as electrode catalyst Even when used as a raw material of the above, it is possible to obtain an electrode catalyst in which the content of bromine (Br) species is reliably and sufficiently reduced by a relatively simple operation.
Further, according to the present invention, since the content of bromine (Br) species can be reliably and sufficiently reduced, the resulting electrode catalyst is sufficiently reduced in the catalyst activity generated due to the influence of the bromine (Br) species. It can be easily prevented.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing an electrode catalyst that is suitable for mass production of an electrode catalyst and suitable for reducing the production cost.
In addition, according to the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention, a catalyst for an electrode in which the concentration of bromine (Br) species is sufficiently reduced, a composition for forming a gas diffusion electrode including the catalyst for the electrode, a gas diffusion electrode , A membrane electrode assembly (MEA), and a fuel cell stack are provided.

本発明の電極用触媒の製造方法の第1の工程の好適な一実施形態を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed one suitable embodiment of the 1st process of the manufacturing method of the catalyst for electrodes of this invention. 本発明の電極用触媒の製造方法の第1’の工程の好適な一実施形態を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed one suitable embodiment of the 1st process of the manufacturing method of the electrode catalyst of this invention. 本発明の電極用触媒の製造方法の前処理工程の好適な一実施形態を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed one suitable embodiment of the pre-processing process of the manufacturing method of the catalyst for electrodes of this invention. 本発明の電極用触媒の製造方法の前処理工程及び第1の工程を含んだ電極用触媒の製造方法の各工程の好適な一実施形態を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed one suitable embodiment of each process of the manufacturing method of the catalyst for electrodes containing the pre-processing process of the manufacturing method of the catalyst for electrodes of this invention, and a 1st process. 本発明の電極用触媒の製造方法の前処理工程及び第1’の工程を含んだ電極用触媒の製造方法の各工程の好適な一実施形態を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed one suitable embodiment of each process of the manufacturing method of the catalyst for electrodes containing the pre-processing process of the manufacturing method of the catalyst for electrodes of this invention, and a 1 'process. 本発明の電極用触媒(コア・シェル触媒)の好適な一形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows one suitable form of the electrode catalyst (core-shell catalyst) of this invention. 本発明の電極用触媒(コア・シェル触媒)の別の好適な一形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows another suitable one form of the electrode catalyst (core-shell catalyst) of this invention. 本発明の電極用触媒(コア・シェル触媒)の別の好適な一形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows another suitable one form of the electrode catalyst (core-shell catalyst) of this invention. 本発明の電極用触媒(コア・シェル触媒)の別の好適な一形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows another suitable one form of the electrode catalyst (core-shell catalyst) of this invention. 本発明の燃料電池スタックの好適な一実施形態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a preferred embodiment of a fuel cell stack of the present invention.

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。まず、本発明の電極用触媒の製造方法について説明し、次にこの電極用触媒の製造方法により得られる電極用触媒等について説明する。
<電極用触媒の製造方法>
本発明の電極用触媒の製造方法は、工程(1);超純水と、還元剤と、臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第1の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体と、を含む液を、10℃〜95℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度でかつ予め設定された保持時間で保持する第1の工程と、
工程(2);前記第1の工程の後に得られた液に超純水を添加して、
前記第1の工程の後に得られた液に含まれる触媒前駆体を超純水に分散させた第1の液を調製する第2の工程と、
工程(3);超純水を用いて、前記第1の液に含まれる触媒前駆体をろ過洗浄して、
洗浄した後に得られるろ液のJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返し、
前記電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となった液に含まれる触媒前駆体を超純水に分散させた第2の液を調製する第3の工程と、
工程(4);前記第2の液を乾燥する工程と、
を含むことを特徴とする。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. First, the method for producing the electrode catalyst of the present invention will be described, and then, the electrode catalyst and the like obtained by the method for producing the electrode catalyst will be described.
<Method of producing catalyst for electrode>
The method for producing a catalyst for an electrode according to the present invention is produced by using a process (1); a material containing ultrapure water, a reducing agent, and a bromine (Br) species, and is determined by a fluorescent X-ray (XRF) analysis method A solution containing an electrode catalyst precursor having a concentration of the bromine (Br) species to be measured at a preset concentration of the first bromine (Br) species or more is preset in the range of 10 ° C. to 95 ° C. A first step of holding at least one set temperature and for a preset holding time;
Step (2): Ultrapure water is added to the solution obtained after the first step,
A second step of preparing a first liquid in which a catalyst precursor contained in the liquid obtained after the first step is dispersed in ultrapure water;
Step (3): The catalyst precursor contained in the first liquid is filtered and washed using ultrapure water,
The washing is repeated until the electric conductivity ρ measured by the JIS standard test method (JIS K0552) of the filtrate obtained after washing becomes equal to or less than a first set value set in advance,
A third step of preparing a second liquid in which the catalyst precursor contained in the liquid in which the electric conductivity と な っ is less than or equal to a preset first set value is dispersed in ultrapure water;
Step (4): drying the second liquid;
It is characterized by including.

また、本発明の電極用触媒の製造方法は、工程(1’);超純水と、水素を含む気体と、臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第1の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体と、を含む液を、10℃〜60℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度(好ましくは20℃〜40℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度)でかつ予め設定された保持時間で保持する第1’の工程、を含む。   In addition, the method for producing a catalyst for an electrode according to the present invention comprises the steps (1 ′); ultra pure water, a gas containing hydrogen, and a material containing a bromine (Br) species, and the fluorescent X ray ( XRF) a solution containing an electrode catalyst precursor having a concentration of bromine (Br) species measured by an analysis method which is equal to or greater than a predetermined concentration of the first bromine (Br) species; A first step of holding at least one preset temperature set in the range (preferably at least one preset temperature set in the range of 20 ° C. to 40 ° C.) and for a preset holding time ,including.

図1は、第1の工程〜第4の工程を含んだ電極用触媒の製造方法の製造工程の好適な一実施形態の各操作を示したフローチャートである。以下、各工程について説明する。   FIG. 1 is a flow chart showing each operation of a preferred embodiment of the manufacturing process of the method of manufacturing an electrode catalyst including the first to fourth processes. Each step will be described below.

(第1の工程等)
本発明の電極用触媒の製造方法は、第1の工程を含む。図1は、第1の工程の好適な一実施形態の各操作を示したフローチャートである。図1に示されるように、第1の工程は、超純水と、還元剤と、蛍光X線(XRF)分析法により測定される第1の臭素(Br)種の濃度が予め設定された所定値(例えば、3000ppm、1900ppm)以上の電極用触媒前駆体とを含む液を10℃〜95℃の範囲内の所定温度(好ましくは20〜90℃の範囲内の所定温度)、所定時間で保持する。第1の工程において、超純水、還元剤、所定の電極用触媒前駆体を含む液を作製する。
なお、第1の工程において、水素を含んだ気体を還元剤として用いた工程を第1’の工程とした。
図2は、第1’の工程の好適な一実施形態の各操作を示したフローチャートである。図2に示されるように、第1’の工程は、超純水と、水素を含む気体と、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第1の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体とを含む液を10〜60℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度(好ましくは20〜40℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度)、所定時間で保持する。第1’の工程において、超純水、水素を含む気体、所定の電極用触媒前駆体を含む液を作製する。
なお、以下の説明において、第1の工程と第1’の工程を特に区別しない場合に「第1の工程等」という。
(First step etc.)
The method for producing a catalyst for an electrode of the present invention includes a first step. FIG. 1 is a flow chart showing the operations of a preferred embodiment of the first step. As shown in FIG. 1, in the first step, the concentration of the first bromine (Br) species measured by the ultrapure water, the reducing agent, and the fluorescent X-ray (XRF) analysis method is preset. A solution containing an electrode catalyst precursor of a predetermined value (for example, 3000 ppm, 1900 ppm) or more at a predetermined temperature (preferably, a predetermined temperature within a range of 20 to 90 ° C.) within a range of 10 ° C. to 95 ° C. for a predetermined time Hold. In the first step, a liquid containing ultrapure water, a reducing agent, and a predetermined electrode catalyst precursor is prepared.
In the first step, a step using a gas containing hydrogen as a reducing agent is referred to as a first 'step.
FIG. 2 is a flow chart showing each operation of a preferred embodiment of the first 1 'process. As shown in FIG. 2, in the first step, the concentrations of ultrapure water, a gas containing hydrogen, and bromine (Br) species measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis are preset. A solution containing an electrode catalyst precursor having a concentration of the first bromine (Br) or more is pre-set in at least one stage of preset temperature in the range of 10 to 60 ° C. (preferably in the range of 20 to 40 ° C.) Hold at least one set temperature setting) for a predetermined time. In the first step, a liquid containing ultrapure water, a gas containing hydrogen, and a predetermined electrode catalyst precursor is produced.
In the following description, the first step and the first step are referred to as “first step and the like” when not particularly distinguished.

[超純水]
本発明の電極用触媒の製造方法が含む、第1の工程等において使用される「超純水」は、以下の一般式(1)で表される比抵抗R(JIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率の逆数)が3.0MΩ・cm以上である水である。また、「超純水」はJISK0557「用水・排水の試験に用いる水」に規定されている「A3」のに相当する水質又はそれ以上の清浄な水質を有していることが好ましい。
上記超純水は、下記一般式(1)で表される関係を満たす電気伝導率を有している水であれば、特に限定されない。例えば、上記超純水として、超純水製造装置「Milli-Qシリーズ」(メルク株式会社製)、「Elix UVシリーズ」(日本ミリポア株式会社製)を使用して製造される超純水を挙げることができる。
なお、第1の工程等において、上記超純水を使用することにより、臭素(Br)種等の不純物が含まれないことになるため好ましい。
[Ultra pure water]
The “ultrapure water” used in the first step and the like included in the method for producing a catalyst for an electrode according to the present invention has a specific resistance R (JIS standard test method (JIS K0552) represented by the following general formula (1) The reciprocal of the electrical conductivity measured by 2.) is 3.0 M.OMEGA.cm or more. Further, it is preferable that the "ultra pure water" has a water quality equivalent to or more than that of "A3" defined in JIS K 0 557 "Water used for testing of water and drainage".
The said ultrapure water will not be specifically limited if it is water which has the electrical conductivity which satisfy | fills the relationship represented by following General formula (1). For example, as the above-mentioned ultrapure water, ultrapure water produced using ultrapure water production apparatus "Milli-Q series" (manufactured by Merck Ltd.) and "Elix UV series" (manufactured by Nippon Millipore Ltd.) is cited. be able to.
The use of the above-mentioned ultrapure water in the first step and the like is preferable because it does not contain impurities such as bromine (Br) species.

Figure 0006524856

上記一般式(1)において、Rは比抵抗を表し、ρはJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率を表す。
Figure 0006524856

In the said General formula (1), R represents a specific resistance, rho represents the electrical conductivity measured by a JIS standard test method (JISK0552).

[還元剤]
第1の工程において使用される還元剤は、電極用触媒の製造工程において、原料となる触媒成分及び処理液に由来する臭素(Br)種等と反応し、臭素(Br)種等を除去する役割を有する。還元剤としては、有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩などが好ましく挙げられる。なお、第1’の工程において使用される還元剤は、水素を含む気体である。
[Reductant]
The reducing agent used in the first step reacts with the catalyst component as the raw material and the bromine (Br) species derived from the treatment liquid, etc., in the production process of the electrode catalyst to remove the bromine (Br) species etc. Have a role. As a reducing agent, an organic acid, an organic acid salt, an inorganic acid, an inorganic acid salt etc. are mentioned preferably. Note that the reducing agent used in the first step is a gas containing hydrogen.

有機酸又は有機酸塩としては、ホルムアルデヒド、ギ酸、ギ酸ナトリウム等が挙げられる。無機酸又は無機酸塩としては、炭酸、炭酸ナトリウム、等が好ましく挙げられる。   Examples of the organic acid or organic acid salt include formaldehyde, formic acid, sodium formate and the like. Preferred examples of the inorganic acid or inorganic acid salt include carbonic acid and sodium carbonate.

[電極用触媒前駆体]
第1の工程等において使用される電極用触媒前駆体は、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第1の臭素(Br)種の濃度(例えば、第1の臭素(Br)種の濃度が3000ppm)以上という条件を満たしている。上記電極用触媒前駆体に含まれている臭素(Br)種は、電極用触媒の原料となる触媒成分及び処理液に由来する。
従来、採用されている電極用触媒の製造方法により得られる電極用触媒は、特に臭素(Br)種の除去を施さない限りは、通常、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が第1の臭素(Br)種の濃度以上の比較的高濃度(例えば、第1の臭素(Br)種の濃度が3000ppm、更には1900ppm)となっている。本発明者らの検討によれば、従来採用されている臭素(Br)種を含む材料を使用した電極用触媒の製造方法により得られる電極用触媒(本発明においては電極用触媒前駆体)は、上記分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が3000ppm以上となっている(後述の比較例の結果を参照)。
第1の工程等において、予め設定される第1の臭素(Br)種の濃度は、使用される電極用触媒前駆体の品質に応じて適宜変更して設定することができる。具体的には、臭素(Br)種を含んだ材料を使用して製造された電極用触媒の臭素(Br)種の濃度に着目する。予め設定される第1の臭素(Br)種の濃度は、電極用触媒の触媒性能を十分に発揮することができ、かつ電極用触媒の製造プロセスに適合した範囲であることが好ましい。
すなわち、第1の工程等において使用される電極用触媒前駆体は、従来採用されている電極用触媒の製造方法により得られる電極用触媒に相当する。
[Catalyst precursor for electrode]
The electrode catalyst precursor used in the first step and the like has a concentration of the first bromine (Br) species in which the concentration of the bromine (Br) species measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis is preset The condition that (for example, the concentration of the first bromine (Br) species is 3000 ppm) or more is satisfied. The bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor are derived from the catalyst component and the treatment liquid as the raw material of the electrode catalyst.
Conventionally, an electrode catalyst obtained by a method for producing an electrode catalyst that has been conventionally adopted is usually bromine measured by a fluorescent X-ray (XRF) analysis method unless removal of bromine (Br) species is particularly applied. The concentration of the Br) species is relatively high (e.g., the concentration of the first bromine (Br) species is 3000 ppm, and further 1900 ppm) that is greater than or equal to the concentration of the first bromine (Br) species. According to the study of the present inventors, the electrode catalyst (the electrode catalyst precursor in the present invention) obtained by the method for producing an electrode catalyst using a material containing bromine (Br) species employed in the prior art is The concentration of bromine (Br) species measured by the above-mentioned analytical method is 3000 ppm or more (see the results of comparative examples described later).
In the first step and the like, the concentration of the first bromine (Br) species set in advance can be appropriately changed and set according to the quality of the electrode catalyst precursor to be used. Specifically, attention is focused on the concentration of bromine (Br) species in an electrode catalyst manufactured using a material containing bromine (Br) species. It is preferable that the concentration of the first bromine (Br) species set in advance can sufficiently exhibit the catalytic performance of the electrode catalyst and is in a range compatible with the manufacturing process of the electrode catalyst.
That is, the electrode catalyst precursor used in the first step and the like corresponds to an electrode catalyst obtained by the method for manufacturing an electrode catalyst conventionally adopted.

電極用触媒1の電極用触媒前駆体は、電極用触媒の触媒成分(コア部4、シェル部5)を担体2に担持させることより製造される。
電極用触媒前駆体の製造方法は、担体2に電極用触媒1の触媒成分を担持させることができる方法であれば、特に制限されるものではない。
例えば、担体2に電極用触媒1の触媒成分を含有する溶液を接触させ、担体2に触媒成分を含浸させる含浸法、電極用触媒の触媒成分を含有する溶液に還元剤を投入して行う液相還元法、アンダーポテンシャル析出(UPD)法等の電気化学的析出法、化学還元法、吸着水素による還元析出法、合金触媒の表面浸出法、置換めっき法、スパッタリング法、真空蒸着法等を採用した製造方法を例示することができる。
The electrode catalyst precursor of the electrode catalyst 1 is produced by supporting the catalyst components (core portion 4 and shell portion 5) of the electrode catalyst on the carrier 2.
The method for producing the electrode catalyst precursor is not particularly limited as long as the catalyst component of the electrode catalyst 1 can be supported on the carrier 2.
For example, an impregnation method in which a solution containing the catalyst component of the electrode catalyst 1 is brought into contact with the carrier 2 to impregnate the carrier 2 with the catalyst component, a solution which is carried out by charging a reducing agent into a solution containing the catalyst component of the electrode catalyst. Employs electrochemical deposition methods such as phase reduction method, underpotential deposition (UPD) method, chemical reduction method, reduction deposition method with adsorbed hydrogen, surface leaching method of alloy catalyst, displacement plating method, sputtering method, vacuum evaporation method, etc. Can be illustrated.

[前処理工程]
本発明の電極用触媒の製造方法においては、第1の工程等に供される電極用触媒前駆体として、以下の工程(P1)〜工程(P3)を含む「前処理工程」を経由して得られた電極用触媒前駆体を採用してもよい。図3は、前処理工程の好適な一実施形態の各操作を示したフローチャートである。
[Pretreatment process]
In the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention, as a catalyst precursor for an electrode to be subjected to the first step and the like, the "pretreatment step" including the following steps (P1) to (P3) is performed The obtained electrode catalyst precursor may be employed. FIG. 3 is a flow chart showing the operations of a preferred embodiment of the pre-treatment process.

図3に示されるように、前処理工程は、工程(P1);臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第2の臭素(Br)種濃度以上の比較的高濃度(例えば、第2の臭素(Br)種の濃度が3000ppm、更には1900ppm、又は1400ppmを超える所定の値)の電極用触媒前駆体を、超純水に添加して、前記電極用触媒前駆体を超純水に分散させた第P1の液を調製する第P1の工程と、
工程(P2);超純水を用いて、前記第P1の液に含まれる前記電極用触媒前駆体を洗浄して、洗浄した後に得られるろ液のJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率ρが予め設定された第P1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返し、得られた電極用触媒前駆体を超純水に分散させて第P2の液を調製する第P2の工程と、
工程(P3);前記第P2の液を乾燥する工程を含む。
As shown in FIG. 3, the pretreatment step is step (P1); bromine (Br) is manufactured using a material containing bromine (Br) species and is measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis ) A relatively high concentration of the second bromine (Br) concentration higher than the predetermined concentration of the species (for example, the concentration of the second bromine (Br) species is 3000 ppm, further 1900 ppm, or a predetermined concentration exceeding 1400 ppm) A step P1 of preparing a solution of P1 in which the electrode catalyst precursor of (value) is added to the ultrapure water to disperse the electrode catalyst precursor in the ultrapure water;
Step (P2): The ultrapure water is used to wash the electrode catalyst precursor contained in the P1 solution, and the filtrate obtained after washing is measured by the JIS standard test method (JIS K0552). Is repeated until the electric conductivity .rho. Becomes equal to or less than the preset value of P1 and the obtained electrode catalyst precursor is dispersed in ultrapure water to prepare a P2 solution. When,
Step (P3): drying the solution of P2.

第P2の工程におけるろ過洗浄の方法は、後述する第3の工程におけるろ過洗浄の方法と同様である。第P2の工程における第P1の設定値は、100μS/cm以下、更に10μS/cm以下の範囲から選択される値であることが好ましい。また、第P3の工程における乾燥の方法は、後述する第4の工程における乾燥の方法と同様である。
このように、第P2の工程の後に得られた分散液を第P3工程において一旦乾燥させ、その後に第1の工程(又は第1’の工程)において再び超純水に分散させること(いわゆるリスラリー化すること)により、より確実に電極用触媒前駆体に含まれる臭素(Br)種を低減できる。
The method of filtration washing in the step P2 is the same as the method of filtration washing in the third step described later. The set value of P1 in the P2 step is preferably a value selected from the range of 100 μS / cm or less, and further 10 μS / cm or less. Further, the method of drying in the step P3 is the same as the method of drying in the fourth step described later.
As described above, the dispersion obtained after the step P2 is once dried in the step P3 and thereafter dispersed again in ultrapure water in the first step (or the first step) (so-called reslurry) ) Can more reliably reduce the bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor.

図4は、第1の工程の前に前処理工程を含む電極用触媒の製造方法の各操作を示したフローチャートである。
また、図5は、第1’の工程の前に前処理工程を含む電極用触媒の製造方法の各操作を示したフローチャートである。
図4、図5に示されるように、電極用触媒前駆体の原料を前処理工程に付することによって、電極用触媒前駆体の原料に含まれる臭素(Br)種が除去される。そして、臭素(Br)種の濃度が低減された電極用触媒前駆体を第1の工程等における電極用触媒前駆体とする。かかる電極用触媒前駆体は、第1の工程等に付される。第1の工程等においては、工程(P1)〜工程(P3)を経由して得られた電極用触媒前駆体を出発物質として用い、各操作を実行する。このように、本発明の電極用触媒の製造方法においては、第1の工程等の前に前処理工程を設けて、電極用触媒前駆体に含まれる臭素(Br)種の濃度をさらに低減させることができる。
前処理工程において、予め設定される第2の臭素(Br)種の濃度は、通常、第1の工程等において設定される第1の臭素(Br)種の濃度よりも高く設定される。
第1の臭素(Br)種の濃度及び第2の臭素(Br)種の濃度は、電極用触媒前駆体に含まれている臭素(Br)種の濃度、製造プロセスに応じて予め設定される。
FIG. 4 is a flow chart showing each operation of the method for producing an electrode catalyst including the pretreatment step before the first step.
Moreover, FIG. 5 is the flowchart which showed each operation of the manufacturing method of the catalyst for electrodes including a pretreatment process before a 1st process.
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the bromine (Br) species contained in the raw material of the electrode catalyst precursor are removed by subjecting the raw material of the electrode catalyst precursor to the pretreatment step. Then, the electrode catalyst precursor in which the concentration of bromine (Br) species is reduced is used as the electrode catalyst precursor in the first step and the like. The electrode catalyst precursor is subjected to the first step and the like. In the first step and the like, each operation is performed using the electrode catalyst precursor obtained via the steps (P1) to (P3) as a starting material. As described above, in the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention, a pretreatment step is provided before the first step and the like to further reduce the concentration of bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor. be able to.
In the pretreatment step, the concentration of the second bromine (Br) species set in advance is usually set higher than the concentration of the first bromine (Br) species set in the first step or the like.
The concentration of the first bromine (Br) species and the concentration of the second bromine (Br) species are preset according to the concentration of the bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor and the manufacturing process. .

[保持温度等]
第1の工程において、超純水と還元剤と蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が第1の臭素(Br)種濃度以上の比較的高濃度(例えば、第1の臭素(Br)種濃度が3000ppm、或いは1900ppm、更には1400ppmを超える所定の値)の電極用触媒前駆体とを含む液を10℃〜95℃の範囲内の所定温度(好ましくは20〜90℃の範囲内の所定温度)を設定して、この液を保持する。保持温度は、10℃〜95℃の範囲内、好ましくは20〜90℃の範囲内であれば特に制限されるものではないが、電極用触媒前駆体に含まれる臭素(Br)種の濃度、還元剤の種類等により、適宜設定される。
第1’の工程において、還元剤として水素を含んだ気体を用いる場合、保持温度は、10〜60℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度に設定することが好ましい。更に好ましくは20〜40℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度に設定することが好ましい。
保持温度は、少なくとも1段階の設定温度を有する。保持時間は、還元剤と電極用触媒前駆体とが十分に反応することができる時間であれば特に制限されない。
[Holding temperature etc.]
In the first step, the concentration of bromine (Br) species measured by ultrapure water, reducing agent, and X-ray fluorescence (XRF) analysis is a relatively high concentration (for example, the concentration of the first bromine (Br) species or more) A first bromine (Br) species concentration of 3000 ppm, or 1900 ppm, and further a predetermined value of more than 1400 ppm) electrode precursor and a predetermined temperature within a range of 10 ° C. to 95 ° C. (preferably A predetermined temperature in the range of 20 to 90 ° C.) is set to hold the liquid. The holding temperature is not particularly limited as long as it is in the range of 10 ° C. to 95 ° C., preferably in the range of 20 to 90 ° C., but the concentration of bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor It is appropriately set depending on the type of reducing agent and the like.
When using a gas containing hydrogen as the reducing agent in the first step, the holding temperature is preferably set to at least one preset temperature set in the range of 10 to 60 ° C. It is more preferable to set to the preset temperature of at least 1 step | stage previously preset in the range of 20-40 degreeC.
The holding temperature has at least one set temperature. The holding time is not particularly limited as long as the reducing agent and the electrode catalyst precursor can sufficiently react with each other.

超純水、還元剤、電極用触媒前駆体を混合した液を上記保持温度及び保持時間にて保持することにより、電極用触媒前駆体に含まれていた臭素(Br)種は除去される。そして、電極用触媒前駆体中の蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度は、大きく低下する。最終的に上記臭素(Br)種の濃度は、第1の臭素(Br)種の濃度未満に容易に低減される。例えば、臭素(Br)種の濃度は3000ppm未満、1900ppm未満、更には1400ppm以下、更には0〜900ppmの水準にまで容易に低減されることによって、上記電極用触媒前駆体は、本発明の電極用触媒となる。   The bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor are removed by holding the liquid obtained by mixing the ultrapure water, the reducing agent, and the electrode catalyst precursor at the above holding temperature and holding time. Then, the concentration of bromine (Br) species in the electrode catalyst precursor measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis is greatly reduced. Finally, the concentration of the bromine (Br) species is easily reduced to less than the concentration of the first bromine (Br) species. For example, the catalyst precursor for an electrode according to the present invention is an electrode according to the present invention in which the concentration of bromine (Br) species is easily reduced to a level of less than 3000 ppm, less than 1900 ppm, and further to 1400 ppm or less It becomes catalyst for.

このように本発明の電極用触媒の製造方法によれば、第1の工程を含むことにより、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が第1の臭素(Br)種の濃度以上の比較的高濃度(例えば、第1の臭素(Br)種の濃度が3000ppm)の電極用触媒前駆体を原料として採用しても、上記臭素(Br)種の濃度が3000ppm未満に容易に低減され、1900ppm未満、更には1400ppm以下、更には0〜900ppmの水準にまで容易に低減された電極用触媒を得ることができる。   As described above, according to the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention, by including the first step, the concentration of the bromine (Br) species measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis is the first bromine ( Even if a catalyst precursor for an electrode having a relatively high concentration (for example, the concentration of the first bromine (Br) species is 3000 ppm) higher than the concentration of Br) species is used as a raw material, the concentration of the bromine (Br) species is It is possible to obtain an electrode catalyst which is easily reduced to less than 3000 ppm, to less than 1900 ppm, further to 1400 ppm or less, and further to a level of 0 to 900 ppm.

(第5の工程)
さらに、本発明の電極用触媒の製造方法は、第1の工程等の後に得られた液を乾燥する第5の工程をさらに含んでいてもよい。第1の工程等の後に得られた分散液(又は、第1’の工程の後に得られた分散液)を第5の工程において一旦乾燥させ、その後に第2の工程において再び超純水に分散させること(いわゆるリスラリー化すること)により、上記臭素(Br)種の濃度がきわめて低減された電極用触媒をより確実に得ることができる。
このことについてのメカニズムは十分に解明されていないが、本発明者らは、第1の工程等(更にそれに続く第2の工程及び第3の工程)において、電極用触媒前駆体の粉体には、超純水中に分散されている状態(又は超純水によりろ過洗浄されている状態)にもかかわらず、十分に洗浄されない部分(例えば、粉体の細孔表面のうち、超純水が接触できない部分)が存在していると考えている。
そして、本発明者らは、第5の工程において、第1の工程等の後に得られた分散液を一旦乾燥させた上で、得られる電極用触媒前駆体の粉体を超純水に再分散させること(リスラリー化すること)により、前の工程で、超純水が接触できなかった部分のうちの少なくとも一部が新たに超純水に接触し洗浄されることになるため臭素(Br)種がより確実に除去されるようになると考えている。
第1の工程等の後に得られた液を乾燥する条件は、第1の工程等の後に得られた液に含まれている電極用触媒前駆体を得ることができる乾燥温度及び乾燥時間を備えていれば特に制限されない。例えば、乾燥温度は、20〜90℃であり、乾燥時間は、0.5〜24時間である。
(Fifth step)
Furthermore, the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention may further include a fifth step of drying the liquid obtained after the first step and the like. The dispersion obtained after the first step and the like (or the dispersion obtained after the first 1 'step) is once dried in the fifth step, and then it is made into ultrapure water again in the second step. By dispersing (so-called reslurrying), it is possible to more reliably obtain an electrode catalyst in which the concentration of the bromine (Br) species is extremely reduced.
Although the mechanism for this has not been fully elucidated, the present inventors have made the powder of the catalyst precursor for the electrode in the first step and the like (further subsequent to the second and third steps). Although it is in a state of being dispersed in ultrapure water (or in a state of being filtered and washed by I think that there is a part that can not contact).
Then, after temporarily drying the dispersion obtained after the first step and the like in the fifth step, the present inventors re-reduce the powder of the electrode catalyst precursor to be obtained into ultrapure water. By dispersing (re-slurrying), at least a part of the portion where the ultrapure water could not be contacted in the previous step is newly contacted with the ultrapure water and cleaned, so that bromine (Br (Br) ) I believe that the species will be removed more reliably.
The conditions for drying the liquid obtained after the first step and the like include a drying temperature and a drying time at which the electrode catalyst precursor contained in the liquid obtained after the first step and the like can be obtained. There is no particular restriction as long as it exists. For example, the drying temperature is 20 to 90 ° C., and the drying time is 0.5 to 24 hours.

(第2の工程)
本発明の電極用触媒の製造方法は、第2の工程を含む。第2の工程は、上記第1の工程等の後に得られた液に超純水を添加して、第1の工程等の後に得られた液に含まれる電極用触媒前駆体を超純水に分散させた第1の液を調製する工程である。第2の工程は、第1の工程等において得られた電極用触媒を電極用触媒前駆体とみなし、第1の液を調製する工程である。
なお、第2の工程には、還元剤として水素を含んだ気体を用いた、第1’の工程を経由して得られた液を処理する場合も含まれる。
(Second step)
The method for producing a catalyst for an electrode of the present invention includes a second step. In the second step, ultra pure water is added to the solution obtained after the first step and the like, and the electrode catalyst precursor contained in the solution obtained after the first step and the like is added to the ultra pure water And the step of preparing the first liquid dispersed in the The second step is a step of treating the electrode catalyst obtained in the first step or the like as a catalyst precursor for an electrode to prepare a first solution.
Note that the second step also includes the case of processing the liquid obtained through the first step using a gas containing hydrogen as a reducing agent.

(第3の工程)
本発明の電極用触媒の製造方法は、第3の工程を含む。第3の工程は、第2の工程で作製した第1の液に含まれる電極用触媒前駆体をろ過洗浄して、洗浄した後に得られるろ液の電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返す工程である。第3の工程は、電極用触媒前駆体を洗浄して当該電極用触媒前駆体に含まれる臭素(Br)種の濃度を低下させる。
(Third step)
The method for producing a catalyst for an electrode of the present invention includes a third step. In the third step, the electrode catalyst precursor contained in the first liquid prepared in the second step is filtered and washed, and the electric conductivity ρ of the filtrate obtained after washing is set in advance. It is the process of repeating washing until it becomes below the setting value of. In the third step, the electrode catalyst precursor is washed to reduce the concentration of bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor.

洗浄した後に得られるろ液の電気伝導率ρは、JIS規格試験法(JIS K0552)により測定される。第3の工程において、第1の液に含まれる電極用触媒前駆体をろ過洗浄して、洗浄した後に得られるろ液の電気伝導率ρを測定し、電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返す。第3の工程においては、予め第1の設定値を決定しておくことにより、電極用触媒前駆体に含まれる上記臭素(Br)種の濃度を緻密に制御することができる。   The electrical conductivity ρ of the filtrate obtained after washing is measured by the JIS standard test method (JIS K0552). In the third step, the electrode catalyst precursor contained in the first solution is filtered and washed, and the electric conductivity ρ of the filtrate obtained after washing is measured, and the electric conductivity ρ is set in advance. Repeat the washing until it falls below the set value of 1. In the third step, by determining the first set value in advance, the concentration of the bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor can be precisely controlled.

第1の設定値は、電極用触媒に含まれる臭素(Br)種の濃度に応じて適宜設定することができる。第1の設定値は、100μS/cm以下の範囲から選択される値であることが好ましい。第1の設定値が100μS/cm以下であると、電極用触媒前駆体に含まれる上記臭素(Br)種の濃度を3000ppm未満に容易に低減でき、更に1400ppm以下、更には0〜900ppmの水準にまで容易に低減することができるため好ましい。さらに、第1の設定値は、10μS/cm以下の範囲から選択される値であることが好ましい。
第1の工程等が前処理工程を経由する場合、予め設定される第1の設定値は、通常は前処理工程において設定される第P1の設定値以下又は第P1の設定値より低くに設定される。
ただし、先に述べたリスラリー化の効果により、前処理工程よりも第1工程(及び第2工程)において、洗浄により除去される臭素(Br)種の量が増え、臭素(Br)種の濃度が大きくなる場合には、第1の設定値が第P1の設定値よりも高く設定される場合もある。
The first set value can be appropriately set in accordance with the concentration of the bromine (Br) species contained in the electrode catalyst. The first set value is preferably a value selected from the range of 100 μS / cm or less. When the first set value is 100 μS / cm or less, the concentration of the above-mentioned bromine (Br) species contained in the electrode catalyst precursor can be easily reduced to less than 3000 ppm, and further to 1400 ppm or less, further 0 to 900 ppm Is preferable because it can be easily reduced to Further, the first set value is preferably a value selected from the range of 10 μS / cm or less.
When the first step or the like goes through the pre-processing step, the preset first set value is normally set to a value less than or equal to the P1 set value set in the pre-processing step or lower than the P1 set value. Be done.
However, due to the reslurry effect described above, the amount of bromine (Br) species removed by washing increases in the first step (and the second step) rather than the pretreatment step, and the concentration of bromine (Br) species increases Is larger, the first set value may be set higher than the P1 set value.

第3の工程において、第2の工程で作製した第1の液に含まれる電極用触媒前駆体をろ過洗浄して、第1の設定値以下となった場合に第1の液の洗浄を終了する。第1の設定値以下となった際の第1の液を第2の液とする。   In the third step, the electrode catalyst precursor contained in the first liquid prepared in the second step is filtered and washed, and when it falls below the first set value, the washing of the first liquid ends. Do. Let the 1st liquid at the time of becoming less than a 1st setting value be a 2nd liquid.

なお、第3の工程における前記ろ過洗浄の方法は、本発明の電極用触媒のコア・シェル構造を損なわない方法であれば特に限定されない。上記ろ過の方法としては、ろ紙やメンブレンフィルターを用いて、自然ろ過や減圧ろ過する方法等が挙げられる。   In addition, the method of the said filtration washing | cleaning in a 3rd process will not be specifically limited if it is a method which does not impair the core shell structure of the catalyst for electrodes of this invention. As the method of the said filtration, the method of carrying out natural filtration, vacuum filtration, etc. are mentioned using a filter paper and a membrane filter.

(第4の工程)
本発明の電極用触媒の製造方法は、第4の工程を含む。第4の工程は、第3の工程おいて作製した第2の液を乾燥する工程である。第2の液を乾燥する条件は、第2の液に含まれている電極用触媒前駆体を得ることができる乾燥温度及び乾燥時間を備えていれば特に制限されない。例えば、乾燥温度は、20〜90℃であり、乾燥時間は、0.5〜24時間である。
(4th step)
The method for producing a catalyst for an electrode of the present invention includes a fourth step. The fourth step is a step of drying the second liquid prepared in the third step. The conditions for drying the second liquid are not particularly limited as long as the drying temperature and the drying time at which the electrode catalyst precursor contained in the second liquid can be obtained. For example, the drying temperature is 20 to 90 ° C., and the drying time is 0.5 to 24 hours.

また、第4の工程の後に、超純水に酸を添加した水溶液に該コア・シェル触媒を分散させて、10〜95℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度(好ましくは20〜90℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度)でかつ予め設定された保持時間で保持する工程をさらに含んでもよい。前記酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、酢酸等が挙げられる。   After the fourth step, the core-shell catalyst is dispersed in an aqueous solution prepared by adding an acid to ultrapure water, and at least one preset temperature set in a range of 10 to 95 ° C. (preferably 20) The method may further include the step of holding at least one preset temperature set in the range of -90 ° C.) and for a preset holding time. Examples of the acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and acetic acid.

本発明の電極用触媒の製造方法によれば、電極用触媒前駆体に含まれる臭素(Br)種を低減することができる。本発明の電極用触媒の製造方法により得られた電極用触媒は、蛍光X線(XRF)分析法により測定した臭素(Br)種の濃度が0〜2000ppmである臭素(Br)種を含んでいる。   According to the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention, it is possible to reduce the species of bromine (Br) contained in the electrode catalyst precursor. The electrode catalyst obtained by the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention contains bromine (Br) species having a concentration of 0 to 2000 ppm of bromine (Br) species measured by a fluorescent X-ray (XRF) analysis method There is.

本発明の電極用触媒の製造方法により得られた電極用触媒は、上記蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が3000ppm未満、好ましくは1900ppm以下、より好ましくは1400ppm以下、更に好ましくは0〜900ppmの水準にまで低減されていることから、得られる電極用触媒について、当該臭素(Br)種の影響により発生する触媒活性の低下を十分に防止することができ、触媒活性を向上させることもできる。   The catalyst for an electrode obtained by the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention has a concentration of bromine (Br) species measured by the above-mentioned X-ray fluorescence (XRF) analysis method is less than 3000 ppm, preferably 1900 ppm or less, more preferably Since the level is reduced to 1400 ppm or less, more preferably 0 to 900 ppm, it is possible to sufficiently prevent the decrease in catalyst activity caused by the influence of the bromine (Br) species in the obtained electrode catalyst And catalyst activity can also be improved.

<電極用触媒>
図6は、本発明の電極用触媒の製造方法によって得られた電極用触媒1(コア・シェル触媒)の好適な一形態を示す模式断面図である。
図6に示されるように電極用触媒の製造方法によって得られた電極用触媒1は、担体2と担体2上に担持された、いわゆる「コア・シェル構造」を有する触媒粒子3を含んでいる。触媒粒子3は、コア部4と、コア部4の表面の少なくとも一部を被覆するように形成されたシェル部5とを備えている。触媒粒子3はコア部4とコア部4上に形成されるシェル部5とを含むいわゆる「コア・シェル構造」を有する。
すなわち、電極用触媒1は、担体2に担持された触媒粒子3を有しており、この触媒粒子3は、コア部4を核(コア)とし、シェル部5がシェルとなってコア部4の表面を被覆している構造を備えている。
また、コア部4の構成元素(化学組成)と、シェル部5の構成元素(化学組成)は異なる構成となっている。
<Catalyst for electrode>
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a preferred embodiment of the electrode catalyst 1 (core-shell catalyst) obtained by the method of manufacturing an electrode catalyst of the present invention.
As shown in FIG. 6, the electrode catalyst 1 obtained by the method for producing an electrode catalyst includes a carrier 2 and catalyst particles 3 having a so-called “core-shell structure” supported on the carrier 2 . The catalyst particle 3 includes a core 4 and a shell 5 formed to cover at least a part of the surface of the core 4. The catalyst particle 3 has a so-called "core-shell structure" including the core 4 and the shell 5 formed on the core 4.
That is, the electrode catalyst 1 has the catalyst particles 3 supported on the carrier 2. The core particles 4 have the core 4 as a core and the shell 5 as a shell. It has a structure covering the surface of.
The constituent elements (chemical composition) of the core 4 and the constituent elements (chemical composition) of the shell 5 are different.

本発明において、電極用触媒1は、触媒粒子3が有しているコア部4の表面の少なくとも一部の上にシェル部5が形成されていればよく、特に限定されるものではない。
例えば、本発明の効果をより確実に得る観点からは、図6に示すように、電極用触媒1は、シェル部5によってコア部4の表面の略全域が被覆された状態であることが好ましい。
また、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒1は、シェル部5によってコア部4の表面の一部が被覆され、コア部4の表面が部分的に露出した状態であってもよい。
すなわち、本発明において、電極用触媒は、コア部の表面の少なくとも一部にシェル部が形成されていればよい。
In the present invention, the electrode catalyst 1 is not particularly limited as long as the shell 5 is formed on at least a part of the surface of the core 4 of the catalyst particle 3.
For example, from the viewpoint of obtaining the effect of the present invention more reliably, as shown in FIG. 6, it is preferable that the electrode catalyst 1 be in a state in which substantially the entire surface of the core 4 is covered with the shell 5. .
Further, in the range in which the effects of the present invention can be obtained, even if the electrode catalyst 1 has a part of the surface of the core 4 covered by the shell 5 and the surface of the core 4 is partially exposed Good.
That is, in the present invention, the electrode catalyst may have a shell portion formed on at least a part of the surface of the core portion.

図7は、本発明の電極用触媒(コア・シェル触媒)の別の好適な一形態(電極用触媒1A)を示す模式断面図である。
図7に示されるように、本発明の電極用触媒1Aは、コア部4と、コア部4の表面の一部を被覆するシェル部5a及びコア部4の他の表面の一部を被覆するシェル部5bから構成されている触媒粒子3aを有している。
図7に示された電極用触媒1Aが含んでいる触媒粒子3aにおいて、シェル部5aによっても、シェル部5bによっても被覆されていないコア部4が存在する。このようなコア部4が、コア部露出面4sとなる。
すなわち、図7に示されるように、本発明の効果を得ることができる範囲において、電極用触媒1Aが含んでいる触媒粒子3aは、コア部4の表面が部分的に露出した状態(例えば、図7に示されたコア部4の表面の一部である4sが露出した状態)であってもよい。
別の表現をすれば、図7に示された電極用触媒1Aのように、コア部4の表面の一部にシェル部5a、他の表面の一部にシェル部5bがそれぞれ部分的に形成されていてもよい。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another preferable embodiment (electrode catalyst 1A) of the electrode catalyst (core-shell catalyst) of the present invention.
As shown in FIG. 7, the electrode catalyst 1 </ b> A of the present invention covers the core 4, the shell 5 a covering a part of the surface of the core 4, and a part of the other surface of the core 4. It has catalyst particles 3a composed of a shell 5b.
In the catalyst particles 3a contained in the electrode catalyst 1A shown in FIG. 7, there is a core portion 4 which is not covered by the shell portion 5a or the shell portion 5b. Such a core portion 4 is the core portion exposed surface 4s.
That is, as shown in FIG. 7, the catalyst particles 3a included in the electrode catalyst 1A are in a state where the surface of the core portion 4 is partially exposed (for example, in the range where the effects of the present invention can be obtained). It may be in a state where 4s which is a part of the surface of the core portion 4 shown in FIG. 7 is exposed.
In other words, as in the electrode catalyst 1A shown in FIG. 7, the shell 5a is formed on a part of the surface of the core 4 and the shell 5b is formed on a part of the other surface. It may be done.

図8は、本発明の電極用触媒(コア・シェル触媒)の別の好適な一形態(電極用触媒1B)を示す模式断面図である。
図8に示されるように、本発明の電極用触媒1Bは、コア部4と、コア部4の表面の略全域を被覆するシェル部5から構成されている触媒粒子3を有している。
シェル部5は、第1シェル部6と第2シェル部7とを備えた二層構造であってもよい。すなわち、触媒粒子3は、コア部4とコア部4上に形成されるシェル部5(第1シェル部6及び第2シェル部7)とを含む、いわゆる「コア・シェル構造」を有する。
電極用触媒1Bは、担体2に担持された触媒粒子3を有し、触媒粒子3がコア部4を核(コア)とし、第1シェル部6及び第2シェル部7がシェル部5となってコア部4の表面の略全域が被覆されている構造を有している。
なお、コア部4の構成元素(化学組成)と、第1シェル部6の構成元素(化学組成)と、第2シェル部7の構成元素(化学組成)とは、それぞれ異なる構成となっている。
また、本発明の電極用触媒1Bが備えているシェル部5は、第1シェル部6、第2シェル部7に加えて、さらに別のシェル部を備えているものであってもよい。
本発明の効果をより確実に得る観点からは、図8に示すように、電極用触媒1Bは、シェル部5によってコア部4の表面の略全域が被覆された状態であることが好ましい。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another preferable embodiment (electrode catalyst 1B) of the electrode catalyst (core-shell catalyst) of the present invention.
As shown in FIG. 8, the electrode catalyst 1 </ b> B of the present invention has a core particle 4 and a catalyst particle 3 composed of a shell 5 covering substantially the entire surface of the core 4.
The shell portion 5 may have a two-layer structure including the first shell portion 6 and the second shell portion 7. That is, the catalyst particle 3 has a so-called "core-shell structure" including the core 4 and the shell 5 (the first shell 6 and the second shell 7) formed on the core 4.
The electrode catalyst 1 B has catalyst particles 3 supported on the carrier 2, the catalyst particles 3 having the core 4 as a core, and the first shell 6 and the second shell 7 forming the shell 5. A substantially entire area of the surface of the core portion 4 is covered.
The constituent elements (chemical composition) of the core portion 4, the constituent elements (chemical composition) of the first shell portion 6, and the constituent elements (chemical composition) of the second shell portion 7 are different from each other. .
Moreover, in addition to the 1st shell part 6 and the 2nd shell part 7, the shell part 5 with which the electrode catalyst 1B of this invention is equipped may be equipped with another shell part further.
From the viewpoint of obtaining the effect of the present invention more reliably, as shown in FIG. 8, it is preferable that the electrode catalyst 1B be in a state in which substantially the entire surface of the core 4 is covered with the shell 5.

図9は、本発明の電極用触媒(コア・シェル触媒)の別の好適な一形態(電極用触媒1C)を示す模式断面図である。
図9に示されるように、本発明の電極用触媒1Cは、コア部4と、コア部4の表面の一部を被覆するシェル部5a、及びコア部4の他の表面の一部を被覆するシェル部5bから構成されている触媒粒子3aを有している。
シェル部5aは、第1シェル部6aと第2シェル部7aとを備えた二層構造であってもよい。
また、シェル部5bは、第1シェル部6bと第2シェル部7bとを備えた二層構造であってもよい。
すなわち、触媒粒子3aは、コア部4と、コア部4上に形成されるシェル部5a(第1シェル部6a及び第2シェル部7a)と、コア部4上に形成されるシェル部5b(第1シェル部6b及び第2シェル部7b)と、を含む、いわゆる「コア・シェル構造」を有する。
図9に示された触媒粒子3aを構成するシェル部5bにおいて、第2シェル部7bよって被覆されていない第1シェル部6bが存在する。第2シェル部7bよって被覆されていない第1シェル部6bが第1シェル部露出面6sとなる。
図9に示されるように触媒粒子3aを構成するシェル部5aにおいて、第1シェル部6aの略全域が第2シェル部7aによって被覆された状態であることが好ましい。
また、図9に示されるように本発明の効果を得られる範囲において、触媒粒子3aを構成するシェル部5bにおいて、第1シェル部6bの表面の一部が被覆され、第1シェル部6bの表面が部分的に露出した状態(例えば、図9に示された第1シェル部6bの表面の一部6sが露出した状態)であってもよい。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another preferable embodiment (electrode catalyst 1C) of the electrode catalyst (core-shell catalyst) of the present invention.
As shown in FIG. 9, the electrode catalyst 1 </ b> C of the present invention covers the core 4, the shell 5 a covering a part of the surface of the core 4, and a part of the other surface of the core 4. The catalyst particle 3a is composed of a shell portion 5b.
The shell 5a may have a two-layer structure including the first shell 6a and the second shell 7a.
Also, the shell portion 5b may have a two-layer structure including the first shell portion 6b and the second shell portion 7b.
That is, the catalyst particle 3 a includes the core 4, the shell 5 a (the first shell 6 a and the second shell 7 a) formed on the core 4, and the shell 5 b formed on the core 4 (the first shell 6 a and the second shell 7 a). It has a so-called "core-shell structure" including the first shell portion 6b and the second shell portion 7b).
In the shell part 5b which comprises the catalyst particle 3a shown by FIG. 9, the 1st shell part 6b which is not coat | covered by the 2nd shell part 7b exists. The first shell portion 6b which is not covered by the second shell portion 7b serves as the first shell portion exposed surface 6s.
As shown in FIG. 9, in the shell portion 5a constituting the catalyst particle 3a, it is preferable that substantially the entire area of the first shell portion 6a is covered by the second shell portion 7a.
Further, as shown in FIG. 9, in the shell portion 5 b constituting the catalyst particle 3 a, a part of the surface of the first shell portion 6 b is covered in the range where the effects of the present invention can be obtained. It may be in a state in which the surface is partially exposed (for example, in a state in which a portion 6s of the surface of the first shell portion 6b shown in FIG. 9 is exposed).

更に、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒1は、担体2上に、「シェル部5によってコア部4の表面の略全域が被覆された状態のコア部4及びシェル部5の複合体」と、「シェル部5によってコア部4の表面の一部が被覆された状態のコア部4及びシェル部5の複合体」とが混在した状態であってもよい。
具体的には、本発明の電極用触媒は、本発明の効果を得られる範囲において、図6及び7に示した電極用触媒1、1Aと、図8及び9に示した電極用触媒1B、1Cとが混在した状態であってもよい。
更に、本発明の電極用触媒は、本発明の効果を得られる範囲において、図9に示されるように同一のコア部4に対し、シェル部5aとシェル部5bとか混在した状態であってもよい。
更に、本発明の電極用触媒は、本発明の効果を得られる範囲において、同一のコア部4に対し、シェル部5aのみが存在する状態であってもよく、同一のコア部4に対し、シェル部5bのみが存在する状態であってもよい(いずれの状態も図示せず)。
また、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒1には、担体2上に、上記電極用触媒1、1A、1B、1Cの少なくとも1種に加えて、「コア部4がシェル部5によって被覆されていないコア部のみからなる粒子」が担持された状態が含まれていてもよい(図示せず)。
更に、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒1には、上記電極用触媒1、1A、1B、1Cの少なくとも1種に加えて「シェル部5の構成元素のみからなる粒子」がコア部4に接触しない状態で担体2に担持された状態が含まれていてもよい(図示せず)。
また、本発明の効果を得られる範囲において、電極用触媒1には、上記電極用触媒1、1A、1B、1Cの少なくとも1種に加えて「シェル部5に被覆されていないコア部4のみの粒子」と、「シェル部5の構成元素のみからなる粒子」とが、それぞれ独立に担体2に担持された状態が含まれていてもよい。
Furthermore, in the range in which the effects of the present invention can be obtained, the electrode catalyst 1 has a structure in which the core 2 and the shell 5 in a state in which substantially the entire surface of the core 4 is covered with the shell A composite may be mixed with a composite of the core 4 and the shell 5 in which the shell 5 partially covers the surface of the core 4.
Specifically, the electrode catalyst of the present invention can be used in electrode catalysts 1 and 1A shown in FIGS. 6 and 7 and electrode catalysts 1B shown in FIGS. 8 and 9 as long as the effects of the present invention can be obtained. It may be in a mixed state with 1C.
Furthermore, in the electrode catalyst of the present invention, as shown in FIG. 9, the shell portion 5a and the shell portion 5b may be mixed in the same core portion 4 as long as the effects of the present invention can be obtained. Good.
Furthermore, the electrode catalyst of the present invention may be in a state in which only the shell portion 5 a is present in the same core portion 4 within the range in which the effects of the present invention can be obtained. It may be in a state where only the shell part 5b exists (any state is not shown).
In addition, to the electrode catalyst 1, in addition to at least one of the electrode catalysts 1, 1A, 1B, and 1C on the carrier 2, “the core portion 4 has a shell portion in a range where the effects of the present invention can be obtained. The state in which the particle | grains which consist only of the core part which is not coat | covered by 5 may be supported may be included (not shown).
Furthermore, in addition to at least one of the electrode catalysts 1, 1A, 1B, and 1C in the range where the effects of the present invention can be obtained, "particles composed of only the constituent elements of the shell portion 5" The state supported by the carrier 2 without contacting the core portion 4 may be included (not shown).
In addition, to the electrode catalyst 1, in addition to at least one of the electrode catalysts 1, 1A, 1B, and 1C, in the range where the effects of the present invention can be obtained, “only the core 4 not coated with the shell 5 is The state in which the particle | grains of "and the particle | grains which consist only of the constituent element of the shell part 5" were each carry | supported by the support | carrier 2 independently may be included.

コア部4の平均粒子径は2〜40nmが好ましく、4〜20nmがより好ましく、5〜15nmが特に好ましい。
シェル部5の厚さ(コア部4との接触面から当該シェル部5の外表面までの厚さ)については、電極用触媒の設計思想によって好ましい範囲が適宜設定される。
例えば、シェル部5を構成する金属元素(例えば白金など)の使用量を最小限にすることを意図している場合には、シェル部5の厚さは、当該シェル部5を構成する金属元素が1種類の場合には、この金属元素の1原子の直径(球形近似した場合)の2倍に相当する厚さであることが好ましい。また、当該シェル部5を構成する金属元素が2種類以上の場合には、1原子で構成される層(2種類以上の原子がコア部4の表面に並置されて形成される1原子層)に相当する厚さであることが好ましい。
また、例えば、シェル部5の厚さをより大きくすることにより耐久性の向上を図る場合には、1〜10nmが好ましく、2〜5nmがより好ましい。
2-40 nm is preferable, as for the average particle diameter of the core part 4, 4-20 nm is more preferable, and 5-15 nm is especially preferable.
With respect to the thickness of the shell 5 (the thickness from the contact surface with the core 4 to the outer surface of the shell 5), a preferable range is appropriately set according to the design concept of the electrode catalyst.
For example, in the case where it is intended to minimize the amount of use of the metal element (for example, platinum etc.) which constitutes shell part 5, the thickness of shell part 5 is the metal element which constitutes shell part 5 concerned. In the case of one kind, it is preferable that the thickness is equivalent to twice the diameter (in the case of a spherical approximation) of one atom of this metal element. In addition, in the case where two or more types of metal elements constituting the shell portion 5 are used, a layer composed of one atom (a single atomic layer formed by juxtaposing two or more types of atoms on the surface of the core portion 4) It is preferable that the thickness is equivalent to
Further, for example, in the case where the durability is to be improved by increasing the thickness of the shell portion 5, the thickness is preferably 1 to 10 nm, and more preferably 2 to 5 nm.

シェル部5が第1シェル部6と第2シェル部7から構成される二層構造である場合には、第1シェル部6と第2シェル部7の厚さは、本発明の電極用触媒の設計思想によって好ましい範囲が適宜設定される。
例えば、第2シェル部7に含まれる金属元素である白金(Pt)等の貴金属の使用量を最小限にすることを意図している場合には、第2シェル部7は、1原子で構成される層(1原子層)であることが好ましい。この場合には、第2シェル部7の厚さは、当該第2シェル部7を構成する金属元素が1種類の場合には、当該金属元素の1原子の直径(1原子を球形とみなした場合)の約2倍に相当する厚さであることが好ましい。
また、第2シェル部7に含まれる金属元素が2種類以上である場合には、当該第2シェル部7は、1種類以上の原子で構成される層(2種類以上の原子がコア部4の表面方向に並置されて形成される1原子層)に相当する厚さであることが好ましい。例えば、第2シェル部7の厚さをより大きくすることにより、電極用触媒の耐久性を向上させることを図る場合には、当該第2シェル部7の厚さを1.0〜5.0nmとすることが好ましい。電極用触媒の耐久性をさらに向上させることを図る場合には、当該第2シェル部7の厚さを2.0〜10.0nmとすることが好ましい。
なお、本発明において「平均粒子径」とは、電子顕微鏡写真観察による、任意の数の粒子群からなる粒子の直径の平均値のことをいう。
In the case where the shell portion 5 has a two-layer structure including the first shell portion 6 and the second shell portion 7, the thickness of the first shell portion 6 and the second shell portion 7 corresponds to the electrode catalyst of the present invention. The preferred range is appropriately set according to the design concept of
For example, in the case where it is intended to minimize the amount of use of a noble metal such as platinum (Pt) which is a metal element contained in the second shell portion 7, the second shell portion 7 is composed of one atom. Layer (one atomic layer) is preferable. In this case, in the case where the thickness of the second shell portion 7 is one kind of metal element constituting the second shell portion 7, the diameter of one atom of the metal element (one atom is regarded as a sphere Preferably, the thickness is about twice that of
In addition, when the metal element contained in the second shell portion 7 is two or more types, the second shell portion 7 is a layer composed of one or more types of atoms (the core portion 4 has two or more types of atoms Preferably, it has a thickness corresponding to one atomic layer formed in parallel in the surface direction of For example, in the case where the durability of the electrode catalyst is intended to be improved by increasing the thickness of the second shell 7, the thickness of the second shell 7 should be 1.0 to 5.0 nm. It is preferable to In order to further improve the durability of the electrode catalyst, the thickness of the second shell portion 7 is preferably 2.0 to 10.0 nm.
In the present invention, the "average particle size" refers to the average value of the diameters of particles composed of an arbitrary number of particle groups, as observed by electron micrographs.

担体2は、コア部4とシェル部5からなる複合体である触媒粒子3を担持することができ、かつ表面積の大きいものであれば特に制限されない。さらに、担体2は、電極用触媒1を含んだガス拡散電極形成用組成物中で良好な分散性を有し、優れた導電性を有するものであることが好ましい。   The carrier 2 is not particularly limited as long as it can support the catalyst particles 3 which is a complex composed of the core portion 4 and the shell portion 5 and has a large surface area. Furthermore, it is preferable that the carrier 2 has good dispersibility in the composition for forming a gas diffusion electrode including the electrode catalyst 1 and has excellent conductivity.

担体2は、グラッシーカーボン(GC)、ファインカーボン、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維、活性炭、活性炭の粉砕物、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等の炭素系材料や酸化物等のガラス系あるいはセラミックス系材料などから適宜採択することができる。
これらの中で、コア部4との吸着性及び担体2が有するBET比表面積の観点から、炭素系材料が好ましい。
更に、炭素系材料としては、導電性カーボンが好ましく、特に、導電性カーボンとしては、導電性カーボンブラックが好ましい。導電性カーボンブラックとしては、商品名「ケッチェンブラックEC300J」、「ケッチェンブラックEC600」、「カーボンEPC」等(ライオン化学株式会社製)を例示することができる。
The carrier 2 may be glassy or ceramic materials such as carbon based materials such as glassy carbon (GC), fine carbon, carbon black, graphite, carbon fiber, activated carbon, crushed material of activated carbon, carbon nanofibers, carbon nanotubes and oxides. It can be adopted as appropriate.
Among these, carbon-based materials are preferable from the viewpoint of the adsorptivity with the core 4 and the BET specific surface area of the carrier 2.
Furthermore, as the carbon-based material, conductive carbon is preferable, and as the conductive carbon, conductive carbon black is particularly preferable. As the conductive carbon black, trade names "Ketjen black EC300J", "Ketjen black EC600", "Carbon EPC", etc. (manufactured by Lion Chemical Co., Ltd.) can be exemplified.

コア部4を構成する成分は、シェル部5によって、被覆される成分であれば特に限定されない。
図6、7に示された電極用触媒1、1Aのように、シェル部5が上記二層構造ではなく、一層構造を採用する場合には、コア部4に貴金属を採用することもできる。上記電極用触媒1、1Aが有している触媒粒子3、3aを構成するコア部4には、パラジウム(Pd)、パラジウム(Pd)合金、白金(Pt)合金、金(Au)、ニッケル(Ni)、及びニッケル(Ni)合金からなる群より選択される少なくとも1種の金属が含まれている。
The component which comprises the core part 4 will not be specifically limited if it is a component covered by the shell part 5. FIG.
When the shell 5 has a single-layer structure instead of the two-layer structure as in the electrode catalysts 1 and 1A shown in FIGS. 6 and 7, a noble metal can be used for the core 4. Palladium (Pd), a palladium (Pd) alloy, a platinum (Pt) alloy, gold (Au), nickel At least one metal selected from the group consisting of Ni) and nickel (Ni) alloys is included.

パラジウム(Pd)合金は、パラジウム(Pd)と合金を形成することができる他の金属との組み合わせであれば特に制限されるものでない。例えば、パラジウム(Pd)と他の金属との組み合わせである2成分系のパラジウム(Pd)合金、パラジウム(Pd)と2種類以上の他の金属との組み合わせである3成分系以上のパラジウム(Pd)合金であってもよい。具体的には、2成分系のパラジウム(Pd)合金として、金パラジウム(PdAu)、銀パラジウム(PdAg)、銅パラジウム(PdCu)等を例示することができる。3成分系のパラジウム(Pd)合金としては、金銀パラジウム(PdAuAg)等を例示することができる。   The palladium (Pd) alloy is not particularly limited as long as it is a combination of palladium (Pd) and another metal that can form an alloy. For example, a two-component system palladium (Pd) alloy which is a combination of palladium (Pd) and another metal, a three-component system palladium (Pd) which is a combination of palladium (Pd) and two or more other metals ) May be an alloy. Specifically, gold palladium (PdAu), silver palladium (PdAg), copper palladium (PdCu), etc. can be illustrated as a two-component palladium (Pd) alloy. As a three-component palladium (Pd) alloy, gold silver palladium (PdAuAg) etc. can be illustrated.

白金(Pt)合金は、白金(Pt)と合金を形成することができる他の金属との組み合わせである合金であれば、特に制限されるものでない。例えば、白金(Pt)と他の金属との組み合わせである2成分系の白金(Pt)合金、白金(Pt)と2種類以上の他の金属との組み合わせである3成分系以上の白金(Pt)合金であってもよい。具体的には、2成分系の白金(Pt)合金として、ニッケル白金(PtNi)、コバルト白金(PtCo)等を例示することができる。   The platinum (Pt) alloy is not particularly limited as long as it is an alloy that is a combination of platinum (Pt) and another metal that can form an alloy. For example, a two-component platinum (Pt) alloy which is a combination of platinum (Pt) and another metal, a three-component platinum (Pt) which is a combination of platinum (Pt) and two or more other metals ) May be an alloy. Specifically, nickel platinum (PtNi), cobalt platinum (PtCo), etc. can be illustrated as a two-component platinum (Pt) alloy.

ニッケル(Ni)合金は、ニッケル(Ni)と合金を形成することができる他の金属との組み合わせである合金であれば、特に制限されるものでない。例えば、ニッケル(Ni)と他の金属との組み合わせである2成分系のニッケル(Ni)合金、ニッケル(Ni)と2種類以上の他の金属との組み合わせである3成分系以上のニッケル(Ni)合金であってもよい。具体的には、2成分系のニッケル(Ni)合金として、タングステンニッケル(NiW)等を例示することができる。   The nickel (Ni) alloy is not particularly limited as long as it is an alloy that is a combination of nickel (Ni) and another metal that can form an alloy. For example, a binary nickel (Ni) alloy that is a combination of nickel (Ni) and another metal, a ternary (more than nickel nickel (Ni) that is a combination of nickel (Ni) and two or more other metals ) May be an alloy. Specifically, tungsten nickel (NiW) or the like can be exemplified as a binary nickel (Ni) alloy.

シェル部5には、白金(Pt)及び白金(Pt)合金のうちの少なくとも1種の金属が含まれている。白金(Pt)合金は、白金(Pt)と合金を形成することができる他の金属との組み合わせである合金であれば特に制限されるものでない。例えば、白金(Pt)と他の金属との組み合わせである2成分系の白金(Pt)合金、白金(Pt)と2種類以上の他の金属との組み合わせである3成分系以上の白金(Pt)合金であってもよい。具体的には、2成分系の白金(Pt)合金として、ニッケル白金(PtNi)、コバルト白金(PtCo)、白金ルテニウム(PtRu)、白金モリブデン(PtMo)、白金チタン(PtTi)等を例示することができる。なお、シェル部5に一酸化炭素(CO)に対する耐被毒性を持たせるためには、白金ルテニウム(PtRu)合金を使用してもことが好ましい。   The shell 5 contains at least one metal of platinum (Pt) and platinum (Pt) alloy. The platinum (Pt) alloy is not particularly limited as long as it is an alloy that is a combination of platinum (Pt) and another metal that can form an alloy. For example, a two-component platinum (Pt) alloy which is a combination of platinum (Pt) and another metal, a three-component platinum (Pt) which is a combination of platinum (Pt) and two or more other metals ) May be an alloy. Specifically, nickel platinum (PtNi), cobalt platinum (PtCo), platinum ruthenium (PtRu), platinum molybdenum (PtMo), platinum titanium (PtTi), etc. may be exemplified as a binary platinum (Pt) alloy. Can. In addition, in order to make the shell part 5 resistant to carbon monoxide (CO), it is preferable to use a platinum ruthenium (PtRu) alloy.

図8、9に示された電極用触媒1B、1Cのように、シェル部5が第1シェル部6と第2シェル部7から構成される二層構造を採用する場合には、特に、電極用触媒1の製造コストを低減する観点から、貴金属以外の金属元素を主成分としてもよい。
具体的には、コア部4には、白金(Pt)、パラジウム(Pd)以外の金属元素を含む金属、金属化合物、及び金属と金属化合物との混合物であることが好ましく、貴金属以外の金属元素を含む金属、金属化合物、及び金属と金属化合物との混合物であることがより好ましい。
In the case of employing a two-layer structure in which the shell portion 5 is composed of the first shell portion 6 and the second shell portion 7 as in the electrode catalysts 1B and 1C shown in FIGS. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the catalyst 1, metal elements other than noble metals may be used as the main component.
Specifically, the core portion 4 is preferably a metal containing a metal element other than platinum (Pt), palladium (Pd), a metal compound, and a mixture of a metal and a metal compound, and a metal element other than a noble metal It is more preferable that it is a metal containing the following, a metal compound, and a mixture of metal and metal compound.

シェル部5に含まれる白金(Pt)の担持量は、電極用触媒1の重量に対して5〜20質量%、好ましくは8〜16質量%であることが好ましい。白金(Pt)の担持量が5質量%以上であると、電極用触媒としての触媒活性を十分に発揮できるため好ましく、白金(Pt)の担持量が20質量%以下であると、製造コストの観点から好ましい。   The amount of platinum (Pt) supported in the shell portion 5 is preferably 5 to 20% by mass, and more preferably 8 to 16% by mass, with respect to the weight of the electrode catalyst 1. It is preferable that the supported amount of platinum (Pt) is 5% by mass or more because the catalyst activity as an electrode catalyst can be sufficiently exhibited, and the supported amount of platinum (Pt) is preferably 20% by mass or less. It is preferable from the viewpoint.

シェル部5が第1シェル部6と第2シェル部7から構成される二層構造である場合には、第1シェル部6は、パラジウム(Pd)、パラジウム(Pd)合金、白金(Pt)合金、金(Au)、ニッケル(Ni)、及びニッケル(Ni)合金からなる群より選択される少なくとも1種の金属が含まれていることが好ましく、パラジウム(Pd)単体が含まれていることがより好ましい。
電極用触媒1B、1Cの触媒活性をより高く、容易に得る観点からは、第1シェル部6は、パラジウム(Pd)単体を主成分(50wt%以上)として構成されていることがより好ましく、パラジウム(Pd)単体のみから構成されていることがより好ましい。
第2シェル部7は、白金(Pt)及び白金(Pt)合金のうちの少なくとも1種の金属が含まれていることが好ましく、白金(Pt)単体が含まれていることがより好ましい。
電極用触媒1B、1Cの触媒活性をより高く、容易に得る観点からは、第2シェル部7は、白金(Pt)単体を主成分(50wt%以上)として構成されていることがより好ましく、白金(Pt)単体のみから構成されていることがより好ましい。
In the case where the shell portion 5 has a two-layer structure including the first shell portion 6 and the second shell portion 7, the first shell portion 6 is made of palladium (Pd), palladium (Pd) alloy, platinum (Pt) It is preferable that at least one metal selected from the group consisting of an alloy, gold (Au), nickel (Ni), and a nickel (Ni) alloy be contained, and palladium (Pd) alone be contained. Is more preferred.
The first shell portion 6 is more preferably composed mainly of palladium (Pd) (50 wt% or more) from the viewpoint of obtaining the catalyst activity of the electrode catalysts 1B and 1C higher and easily. It is more preferable to be composed of only palladium (Pd) alone.
The second shell portion 7 preferably contains at least one metal of platinum (Pt) and a platinum (Pt) alloy, and more preferably contains platinum (Pt) alone.
The second shell portion 7 is more preferably composed mainly of platinum (Pt) (50 wt% or more) from the viewpoint of obtaining the catalyst activity of the electrode catalysts 1B and 1C higher and easily. It is more preferable to be composed of only platinum (Pt) alone.

(臭素(Br)種の濃度)
本発明の電極用触媒の製造方法によって得られた電極用触媒は、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が3000ppm以上である電極用触媒前駆体を用いた場合であっても、電極用触媒の製造方法の少なくとも工程(1)を経由することにより、上記臭素(Br)種の濃度が低減される点に技術的特徴を有する。
(Concentration of bromine (Br) species)
The electrode catalyst obtained by the method for producing an electrode catalyst according to the present invention uses an electrode catalyst precursor having a concentration of 3,000 ppm or more of bromine (Br) measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis. Even in this case, the present invention is technically characterized in that the concentration of the above-mentioned bromine (Br) species is reduced by passing through at least the step (1) of the method for producing an electrode catalyst.

本発明の電極用触媒の製造方法は、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が3000ppm以上である電極用触媒前駆体を原料として使用した場合、臭素(Br)種の濃度が1900ppm以下、更に1400ppm以下、更には0〜900ppmの水準にまで低減された電極用触媒を従来よりも容易に提供することができる。   The method for producing a catalyst for an electrode of the present invention uses bromine (Br (Br) when a catalyst precursor for an electrode having a concentration of 3,000 ppm or more of bromine (Br) measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis is used as a raw material The catalyst for an electrode in which the concentration of the species is reduced to 1900 ppm or less, further to 1400 ppm or less, and further to 0 to 900 ppm can be provided more easily than in the prior art.

ここで、臭素(Br)種は、蛍光X線(XRF)分析法により測定される。電極用触媒の製造方法により得られる電極用触媒に含まれる臭素(Br)種を蛍光X線(XRF)分析法により、測定した値が臭素(Br)種の濃度である。なお、臭素(Br)種の濃度は、電極用触媒に含まれる臭素元素に換算された臭素原子の濃度となっている。   Here, bromine (Br) species are measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis. The value of the bromine (Br) species contained in the electrode catalyst obtained by the method for producing an electrode catalyst according to the fluorescent X-ray (XRF) analysis method is the concentration of the bromine (Br) species. The concentration of the bromine (Br) species is the concentration of the bromine atom converted to the bromine element contained in the electrode catalyst.

蛍光X線(XRF)分析法は、ある元素Aを含む試料に1次X線を照射し、元素Aの蛍光X線を発生させ、元素Aに関する蛍光X線の強度を測定することにより、試料に含まれる元素Aの定量分析を行う方法である。蛍光X線(XRF)分析法を用いて定量分析を行う場合、理論演算のファンダメンタル・パラメータ法(FP法)を採用してもよい。FP法は、試料に含まれる元素の種類とその組成がすべて判れば、それぞれの蛍光X線(XRF)の強度を理論的に計算することができるということを利用している。そして、FP法は試料を測定して得られた各元素の蛍光X線(XRF)に一致するような組成を推定する。   A fluorescent X-ray (XRF) analysis method irradiates a sample containing an element A with primary X-rays, generates fluorescent X-rays of the element A, and measures the intensity of fluorescent X-rays related to the element A Is a method of performing quantitative analysis of the element A contained in When performing quantitative analysis using X-ray fluorescence (XRF) analysis, a fundamental parameter method (FP method) of theoretical operation may be adopted. The FP method utilizes the fact that the intensity of each fluorescent X-ray (XRF) can be theoretically calculated if the types of elements contained in the sample and their compositions are all known. Then, the FP method estimates a composition that matches the fluorescent X-ray (XRF) of each element obtained by measuring the sample.

蛍光X線(XRF)分析法は、エネルギー分散型蛍光X線(XRF)分析装置、走査型蛍光X線(XRF)分析装置、多元素同時型蛍光X線(XRF)分析装置等の汎用蛍光X線(XRF)分析装置を使用することによって実行される。蛍光X線(XRF)分析装置は、ソフトウエアを備えており、当該ソフトウエアにより元素Aの蛍光X線(XRF)の強度と元素Aの濃度との間の関係について実験データ処理を行う。ソフトウエアは、蛍光X線(XRF)分析法において一般的に採用されているものであれば特に制限されるものではない。例えば、ソフトウエアとして、FP法を採用した汎用蛍光X線(XRF)分析装置用ソフトウエア「解析ソフト:「UniQuant5」」等を採用することができる。なお、蛍光X線(XRF)分析装置としては、例えば、波長分散型全自動蛍光X線分析装置(商品名:Axios「アクシオス」)(スペクトリス株式会社製)を例示することができる。   Fluorescent X-ray (XRF) analysis method is general-purpose fluorescent X such as energy dispersive X-ray fluorescence (XRF) analyzer, scanning X-ray fluorescence (XRF) analyzer, multi-element simultaneous X-ray fluorescence (XRF) analyzer, etc. It is implemented by using a line (XRF) analyzer. The X-ray fluorescence (XRF) analyzer comprises software, which performs experimental data processing on the relationship between the intensity of X-ray fluorescence (XRF) of element A and the concentration of element A. The software is not particularly limited as long as it is generally adopted in a fluorescent X-ray (XRF) analysis method. For example, software “analysis software:“ UniQuant 5 ”” for general purpose fluorescent X-ray (XRF) analyzer adopting FP method can be adopted as software. As a fluorescent X-ray (XRF) analyzer, for example, a wavelength dispersive full-automatic fluorescent X-ray analyzer (trade name: Axios "Axios") (manufactured by Spectras, Inc.) can be exemplified.

本発明の電極用触媒の製造方法により得られる電極用触媒は、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が3000ppm未満、好ましくは1900ppm以下、より好ましくは1400ppm以下、更に好ましくは0〜9000ppmの水準に低減されている。電極反応の触媒活性と耐久性を十分に得る観点からは、この臭素(Br)種の濃度は、3000ppm以下であるのがより好ましく、1000ppm以下であることが特に好ましい。
臭素(Br)種の濃度が3000ppm以下であると、臭素(Br)種の影響により発生する触媒活性の低下を十分に防止することができる。そして、電極用触媒として、十分な触媒活性を発揮することができるため好ましい。
ここで、本発明の電極用触媒の製造方法は、電極用触媒の原料として、臭素(Br)種の濃度が3000ppm以下である電極用触媒前駆体であっても使用することができる。臭素(Br)種の濃度がより低い電極用触媒前駆体を使用すれば、臭素(Br)種を除去するための作業や使用する超純水の使用量が削減できるため好ましい。
The catalyst for an electrode obtained by the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention has a bromine (Br) concentration of less than 3000 ppm, preferably 1900 ppm or less, more preferably 1400 ppm or less, which is measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis More preferably, it is reduced to a level of 0 to 9000 ppm. From the viewpoint of sufficiently obtaining the catalytic activity and durability of the electrode reaction, the concentration of the bromine (Br) species is more preferably 3,000 ppm or less, particularly preferably 1,000 ppm or less.
When the concentration of the bromine (Br) species is 3000 ppm or less, it is possible to sufficiently prevent the decrease in catalyst activity caused by the influence of the bromine (Br) species. And since it can exhibit sufficient catalytic activity as an electrode catalyst, it is preferable.
Here, the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention can be used as a raw material of a catalyst for an electrode, even if it is a catalyst precursor for an electrode having a concentration of bromine (Br) of 3000 ppm or less. It is preferable to use an electrode catalyst precursor having a lower concentration of bromine (Br) species because the operation for removing the bromine (Br) species and the amount of ultrapure water used can be reduced.

(蛍光X線(XRF)分析法)
蛍光X線(XRF)分析法は、例えば以下のように実行される。
(1)測定装置
・波長分散型全自動蛍光X線分析装置Axios(アクシオス)(スペクトリス株式会社製)
(2)測定条件
・解析ソフト:「UniQuant5」(FP(four peak method)法を用いた半定量ソフト)
・XRF測定室雰囲気:ヘリウム(常圧)
(3)測定手順
(i)試料を入れた試料容器をXRF試料室に入れる。
(ii)XRF試料室内をヘリウムガスで置換する。
(iii)ヘリウムガス雰囲気(常圧)下、測定条件を、解析ソフト「UniQuant5」を使用するための条件である、「UQ5アプリケーション」に設定し、サンプルの主成分が「カーボン(担体の構成元素)」、サンプルの分析結果の表示形式が「元素」となるよう計算するモードに設定する。
(X-ray fluorescence (XRF) analysis method)
X-ray fluorescence (XRF) analysis is performed, for example, as follows.
(1) Measuring device, wavelength dispersive fully automatic X-ray fluorescence analyzer Axios (Axios) (manufactured by Spectris Co., Ltd.)
(2) Measurement conditions and analysis software: "UniQuant 5" (Semi-quantitative software using the FP (four peak method) method)
・ XRF measurement room atmosphere: Helium (normal pressure)
(3) Measurement procedure
(i) Place the sample container containing the sample into the XRF sample chamber.
(ii) Replace the XRF sample chamber with helium gas.
(iii) Under a helium gas atmosphere (normal pressure), the measurement conditions are set to "UQ5 application" which is the condition for using the analysis software "UniQuant5", and the main component of the sample is "carbon (constituent element of carrier ), The calculation mode is set so that the display format of the analysis result of the sample is "element".

<燃料電池スタックの構造>
図10は、本発明の電極用触媒の製造方法によって製造された電極用触媒を含むガス拡散電極形成用組成物、このガス拡散電極形成用組成物を用いて製造されたガス拡散電極、このガス拡散電極を備えた膜・電極接合体(MEA)、及びこの膜・電極接合体(MEA)を備えた燃料電池スタックの好適な一実施形態を示す模式図である。
図10に示された燃料電池スタックSは、膜・電極接合体(MEA)400を一単位セルとし、この一単位セルを複数積み重ねた構成を有している。
<Structure of Fuel Cell Stack>
FIG. 10 shows a composition for forming a gas diffusion electrode including the electrode catalyst manufactured by the method for manufacturing a catalyst for an electrode according to the present invention, a gas diffusion electrode manufactured using the composition for forming a gas diffusion electrode, and the gas FIG. 1 is a schematic view showing a preferred embodiment of a membrane electrode assembly (MEA) provided with a diffusion electrode, and a fuel cell stack provided with the membrane electrode assembly (MEA).
The fuel cell stack S shown in FIG. 10 has a configuration in which a membrane electrode assembly (MEA) 400 is used as one unit cell and a plurality of such unit cells are stacked.

更に、燃料電池スタックSは、アノード200aと、カソード200bと、これらの電極の間に配置される電解質膜300と、を備えた膜・電極接合体(MEA)400を有している。
また、燃料電池スタックSは、この膜・電極接合体(MEA)400がセパレータ100a及びセパレータ100bにより挟持された構成を有している。
Furthermore, the fuel cell stack S includes a membrane electrode assembly (MEA) 400 including an anode 200a, a cathode 200b, and an electrolyte membrane 300 disposed between the electrodes.
In addition, the fuel cell stack S has a configuration in which the membrane electrode assembly (MEA) 400 is sandwiched by the separator 100 a and the separator 100 b.

以下、本発明の電極用触媒の製造方法によって製造された電極用触媒を含む燃料電池スタックSの部材である、ガス拡散電極形成用組成物、ガス拡散電極200a及びガス拡散電極200b、膜・電極接合体(MEA)400について説明する。   Hereinafter, a composition for forming a gas diffusion electrode, a gas diffusion electrode 200a and a gas diffusion electrode 200b, a membrane and an electrode, which are members of a fuel cell stack S including the electrode catalyst manufactured by the method for manufacturing an electrode catalyst of the present invention The joined body (MEA) 400 will be described.

<ガス拡散電極形成用組成物>
上記電極用触媒1をいわゆる触媒インク成分として用い、ガス拡散電極形成用組成物とすることができる。このガス拡散電極形成用組成物は、上記電極用触媒が含有されていることを特徴とする。ガス拡散電極形成用組成物は上記電極用触媒とイオノマー溶液を主要成分とする。イオノマー溶液は、水とアルコールと水素イオン伝導性を有する高分子電解質とを含有する。
<Composition for forming gas diffusion electrode>
The electrode catalyst 1 can be used as a so-called catalyst ink component to form a composition for forming a gas diffusion electrode. The composition for forming a gas diffusion electrode is characterized by containing the catalyst for an electrode. The composition for forming a gas diffusion electrode contains the above electrode catalyst and an ionomer solution as main components. The ionomer solution contains water, an alcohol, and a polyelectrolyte having hydrogen ion conductivity.

イオノマー溶液中の水とアルコールとの混合比率は、ガス拡散電極形成用組成物を電極に塗布する際に適した粘度を与える比率であればよく、通常、水100重量部に対して、アルコールを0.1〜50.0重量部含有することが好ましい。また、イオノマー溶液に含まれるアルコールは、一価アルコール又は多価アルコールであることが好ましい。一価アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられる。多価アルコールとしては、二価アルコール又は三価アルコールが挙げられる。二価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、1、3−ブタンジオール、1、4−ブタンジオールを例示することができる。三価アルコールとしては、グリセリンを例示することができる。また、イオノマー溶液に含まれるアルコールは、1種類又は2種類以上のアルコールの組み合わせであってもよい。なお、イオノマー溶液には、必要に応じて界面活性剤等の添加剤を適宜含有させることもできる。   The mixing ratio of water to alcohol in the ionomer solution may be a ratio that gives a viscosity suitable for applying the composition for forming a gas diffusion electrode to an electrode, and the alcohol is usually added to 100 parts by weight of water. It is preferable to contain 0.1-50.0 weight part. The alcohol contained in the ionomer solution is preferably a monohydric alcohol or a polyhydric alcohol. Examples of monohydric alcohols include methanol, ethanol, propanol, butanol and the like. Polyhydric alcohols include dihydric alcohols or trihydric alcohols. Examples of dihydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol and 1,4-butanediol. As a trihydric alcohol, glycerin can be exemplified. Further, the alcohol contained in the ionomer solution may be a combination of one or more alcohols. The ionomer solution can also contain additives such as surfactants as appropriate.

イオノマー溶液は、電極用触媒を分散させるため、ガス拡散電極を構成する部材であるガス拡散層との密着性を高めるためにバインダー成分として、水素イオン導電性を有する高分子電解質を含有する。高分子電解質は、特に制限されるものではないが、公知のスルホン酸基、カルボン酸基を有するパーフルオロカーボン樹脂を例示することができる。容易に入手可能な水素イオン伝導性を有する高分子電解質としては、ナフィオン(登録商標、デュポン社製)、アシプレックス(登録商標、旭化成株式会社製)、フレミオン(登録商標、旭硝子株式会社製)を例示することができる。   The ionomer solution contains a polymer electrolyte having hydrogen ion conductivity as a binder component in order to disperse the electrode catalyst and to enhance the adhesion with the gas diffusion layer which is a member constituting the gas diffusion electrode. The polymer electrolyte is not particularly limited, and can be exemplified by known perfluorocarbon resins having sulfonic acid groups and carboxylic acid groups. Examples of readily available polymer electrolytes having hydrogen ion conductivity include Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Corporation), and Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) It can be illustrated.

ガス拡散電極形成用組成物は、電極用触媒、イオノマー溶液を混合し、粉砕、撹拌することにより作製することができる。ガス拡散電極形成用組成物の作製は、ボールミル、超音波分散機等の粉砕混合機を使用して調製することができる。粉砕混合機を操作する際の粉砕条件及び撹拌条件は、ガス拡散電極形成用組成物の態様に応じて適宜設定することができる。   The composition for forming a gas diffusion electrode can be prepared by mixing, grinding and stirring an electrode catalyst and an ionomer solution. The composition for forming a gas diffusion electrode can be prepared using a pulverizer / mixer such as a ball mill or an ultrasonic disperser. The grinding conditions and the stirring conditions at the time of operating the grinding mixer can be appropriately set according to the aspect of the composition for forming a gas diffusion electrode.

ガス拡散電極形成用組成物に含まれる電極用触媒、水、アルコール、水素イオン伝導性を有する高分子電解質の各組成は、電極用触媒の分散状態が良好であり、かつ電極用触媒をガス拡散電極の触媒層全体に広く行き渡らせることができ、燃料電池が備える発電性能を向上させることができるように設定することが必要である。   Each composition of the electrode catalyst, water, alcohol, and polymer electrolyte having hydrogen ion conductivity contained in the composition for forming a gas diffusion electrode has a good dispersion state of the electrode catalyst, and the electrode catalyst is a gas diffusion catalyst. It is necessary to set such that it can be widely spread over the entire catalyst layer of the electrode and that the power generation performance of the fuel cell can be improved.

具体的には、電極用触媒1.0重量部に対し、高分子電解質0.1〜2.0重量部、アルコール0.01〜2.0重量部、水2.0〜20.0重量部とすることが好ましい。さらに好ましくは、電極用触媒1.0重量部に対し高分子電解質0.3〜1.0重量部、アルコール0.1〜2.0重量部、水5.0〜6.0重量部であることが好ましい。各成分の組成が上記範囲内にあるとガス拡散電極形成用組成物からなる塗布膜がガス拡散電極上において、成膜時に広がりすぎないため好ましく、また、ガス拡散電極形成用組成物からなる塗布膜が適度かつ均一な厚さの塗膜を形成することができるため好ましい。   Specifically, 0.1 to 2.0 parts by weight of a polymer electrolyte, 0.01 to 2.0 parts by weight of alcohol, 2.0 to 20.0 parts by weight of water with respect to 1.0 part by weight of the electrode catalyst It is preferable to More preferably, the polymer electrolyte is 0.3 to 1.0 parts by weight, alcohol 0.1 to 2.0 parts by weight, and water 5.0 to 6.0 parts by weight with respect to 1.0 part by weight of the electrode catalyst. Is preferred. When the composition of each component is within the above range, the coating film comprising the composition for forming a gas diffusion electrode is preferable because it does not spread too much at the time of film formation on the gas diffusion electrode, and coating comprising the composition for forming a gas diffusion electrode A film is preferable because it can form a coating film of appropriate and uniform thickness.

なお、高分子電解質の重量は乾燥状態の重量であって高分子電解質溶液中の溶媒を含まない状態の重量であり、水の重量は高分子電解質溶液中に含まれる水を含む重量である。   The weight of the polymer electrolyte is the weight in a dry state and does not contain the solvent in the polymer electrolyte solution, and the weight of water is the weight containing water contained in the polymer electrolyte solution.

<ガス拡散電極>
本発明の製造方法によって製造された電極用触媒を含むガス拡散電極(200a、200b)は、ガス拡散層220とガス拡散層220の少なくとも一面に積層された電極用触媒層240とを備えている。ガス拡散電極(200a、200b)が備えている電極用触媒層240には、上記電極用触媒1が含まれている。なお、本発明のガス拡散電極200は、アノードとして用いることができ、カソードとしても用いることができる。
なお、図10においては、便宜上、上側のガス拡散電極200をアノード200aとし、下側のガス拡散電極200をカソード200bとする。
<Gas diffusion electrode>
The gas diffusion electrode (200a, 200b) including the electrode catalyst manufactured by the manufacturing method of the present invention includes the gas diffusion layer 220 and the electrode catalyst layer 240 laminated on at least one surface of the gas diffusion layer 220. . The electrode catalyst layer 240 included in the gas diffusion electrodes (200a, 200b) includes the electrode catalyst 1 described above. The gas diffusion electrode 200 of the present invention can be used as an anode and can also be used as a cathode.
In FIG. 10, for the sake of convenience, the upper gas diffusion electrode 200 is an anode 200a, and the lower gas diffusion electrode 200 is a cathode 200b.

(電極用触媒層)
電極用触媒層240は、アノード200aにおいて、ガス拡散層220から送られた水素ガスが電極用触媒層240に含まれている電極用触媒1の作用により水素イオンに解離する化学反応が行われる層である。また、電極用触媒層240は、カソード200bにおいて、ガス拡散層220から送られた空気(酸素ガス)とアノードから電解質膜中を移動してきた水素イオンが電極用触媒層240に含まれている電極用触媒1の作用により結合する化学反応が行われる層である。
(Catalyst layer for electrode)
The electrode catalyst layer 240 is a layer on the anode 200 a in which a chemical reaction is performed in which hydrogen gas sent from the gas diffusion layer 220 is dissociated into hydrogen ions by the function of the electrode catalyst 1 contained in the electrode catalyst layer 240. It is. In the electrode catalyst layer 240, the electrode catalyst layer 240 contains, in the cathode 200b, air (oxygen gas) sent from the gas diffusion layer 220 and hydrogen ions transferred from the anode in the electrolyte membrane. It is a layer in which a chemical reaction to be bound is performed by the action of the catalyst 1.

電極用触媒層240は、上記ガス拡散電極形成用組成物を用いて形成されている。電極用触媒層240は、電極用触媒1とガス拡散層220から送られた水素ガス又は空気(酸素ガス)との反応を十分に行わせることができるように大きい表面積を有していることが好ましい。また、電極用触媒層240は、全体に亘って均一な厚みを有するように形成されていることが好ましい。電極用触媒層240の厚みは、適宜調整すればよく、制限されるものではないが、2〜200μmであることが好ましい。   The electrode catalyst layer 240 is formed using the composition for forming a gas diffusion electrode. The electrode catalyst layer 240 has a large surface area so that the reaction between the electrode catalyst 1 and the hydrogen gas or air (oxygen gas) sent from the gas diffusion layer 220 can be sufficiently performed. preferable. In addition, the electrode catalyst layer 240 is preferably formed to have a uniform thickness throughout. The thickness of the electrode catalyst layer 240 may be appropriately adjusted and is not limited, but is preferably 2 to 200 μm.

(ガス拡散層)
ガス拡散電極200が備えているガス拡散層220は、燃料電池スタックSの外部より、セパレータ100aとガス拡散層220aとの間に形成されているガス流路に導入される水素ガス、セパレータ100bとガス拡散層220bとの間に形成されているガス流路に導入される空気(酸素ガス)をそれぞれの電極用触媒層240に拡散するために設けられている層である。また、ガス拡散層220は、電極用触媒層240をガス拡散電極200に支持して、ガス拡散電極200表面に固定化する役割を有している。ガス拡散層220は、電極用触媒層240に含まれる電極用触媒1と水素ガス、空気(酸素ガス)との接触を高める役割を有している。
(Gas diffusion layer)
The gas diffusion layer 220 included in the gas diffusion electrode 200 is a hydrogen gas introduced from the outside of the fuel cell stack S to the gas flow path formed between the separator 100a and the gas diffusion layer 220a, and the separator 100b This layer is provided to diffuse the air (oxygen gas) introduced into the gas flow path formed between the gas diffusion layer 220 b and the gas diffusion layer 220 b into the electrode catalyst layers 240. Further, the gas diffusion layer 220 has a role of supporting the electrode catalyst layer 240 on the gas diffusion electrode 200 and immobilizing the electrode catalyst layer 240 on the surface of the gas diffusion electrode 200. The gas diffusion layer 220 has a role of enhancing the contact between the electrode catalyst 1 contained in the electrode catalyst layer 240 and the hydrogen gas or air (oxygen gas).

ガス拡散層220は、ガス拡散層220から供給された水素ガス又は空気(酸素ガス)を良好に通過させて電極用触媒層240に到達させる機能を有している。このため、ガス拡散層220は、ガス拡散層220に存在するミクロ構造である細孔構造が電極用触媒1、カソード200bにおいて生成する水により、塞がれることがないようにするため、撥水性を有していることが好ましい。このため、ガス拡散層220は、ポリエチレンテレフタレート(PTFE)等の撥水成分を有している。   The gas diffusion layer 220 has a function to allow hydrogen gas or air (oxygen gas) supplied from the gas diffusion layer 220 to pass well and reach the electrode catalyst layer 240. For this reason, the gas diffusion layer 220 has a water-repellent property so as to prevent the pore structure which is a microstructure present in the gas diffusion layer 220 from being blocked by the water generated in the electrode catalyst 1 and the cathode 200b. It is preferable to have Therefore, the gas diffusion layer 220 has a water repellent component such as polyethylene terephthalate (PTFE).

ガス拡散層220に用いることができる部材は、特に制限されるものではなく、燃料電池用電極のガス拡散層に用いられている公知の部材を用いることができる。例えば、カーボンペーパー、カーボンペーパーを主原料とし、その任意成分としてカーボン粉末、イオン交換水、バインダーとしてポリエチレンテレフタレートディスパージョンからなる副原料をカーボンペーパーに塗布したものが挙げられる。ガス拡散層の厚みは、燃料電池用セルの大きさ等により適宜設定することができ、特に制限されるものではないが、反応ガスの拡散距離を短くするためには、薄いものが好ましい。一方、塗布ならびに組立工程での機械的強度を有することも併せて求められるので、例えば、通常50〜300μm程度のものが使用される。   The member that can be used for the gas diffusion layer 220 is not particularly limited, and a known member used for the gas diffusion layer of the fuel cell electrode can be used. For example, carbon paper and carbon paper are main materials, and carbon powder, ion-exchanged water as an optional component, and an auxiliary material consisting of polyethylene terephthalate dispersion as a binder are applied to carbon paper. The thickness of the gas diffusion layer can be appropriately set depending on the size of the fuel cell and the like, and is not particularly limited. However, in order to shorten the diffusion distance of the reaction gas, a thin one is preferable. On the other hand, since it is also required to have mechanical strength in the coating and assembly processes, for example, one having a size of about 50 to 300 μm is usually used.

ガス拡散電極200a、ガス拡散電極200bは、ガス拡散層220、電極用触媒層240との間に中間層(図示せず)を備えていてもよい。上記ガス拡散電極200a、ガス拡散電極200bは、ガス拡散層、中間層及び触媒層を備えた三層構造を有することとなる。   The gas diffusion electrode 200 a and the gas diffusion electrode 200 b may have an intermediate layer (not shown) between the gas diffusion layer 220 and the electrode catalyst layer 240. The gas diffusion electrode 200a and the gas diffusion electrode 200b have a three-layer structure including a gas diffusion layer, an intermediate layer, and a catalyst layer.

(ガス拡散電極の製造方法)
ガス拡散電極の製造方法について説明する。
ガス拡散電極の製造方法は、触媒成分が担体に担持されてなる電極用触媒1と水素イオン伝導性を有する高分子電解質と、水とアルコールとのイオノマー溶液を含有するガス拡散電極形成用組成物をガス拡散層220に塗布する工程と、このガス拡散電極形成用組成物が塗布されたガス拡散層220を乾燥させ、電極用触媒層240を形成させる工程とを備える。
(Method of manufacturing gas diffusion electrode)
The manufacturing method of a gas diffusion electrode is demonstrated.
The method for producing a gas diffusion electrode is a composition for forming a gas diffusion electrode comprising an electrode catalyst 1 having a catalyst component supported on a carrier, a polymer electrolyte having hydrogen ion conductivity, and an ionomer solution of water and alcohol. And the step of drying the gas diffusion layer 220 coated with the composition for forming a gas diffusion electrode to form the electrode catalyst layer 240.

ガス拡散電極形成用組成物をガス拡散層220上に塗布する工程において重要なことは、ガス拡散層220上にガス拡散電極形成用組成物を均一に塗布することである。ガス拡散電極形成用組成物を均一に塗布することにより、ガス拡散層220上に均一な厚みを有するガス拡散電極形成用組成物からなる塗布膜が形成される。ガス拡散電極形成用組成物の塗布量は、燃料電池の使用形態により適宜設定することができるが、ガス拡散電極を備えた燃料電池の電池性能の観点から、電極用触媒層240に含まれる白金等の活性金属の量として、0.1〜0.5(mg/cm)であることが好ましい。 What is important in the step of applying the composition for forming a gas diffusion electrode on the gas diffusion layer 220 is to uniformly apply the composition for forming a gas diffusion electrode on the gas diffusion layer 220. By uniformly applying the composition for forming a gas diffusion electrode, a coating film made of the composition for forming a gas diffusion electrode having a uniform thickness is formed on the gas diffusion layer 220. The application amount of the composition for forming a gas diffusion electrode can be appropriately set according to the use form of the fuel cell, but from the viewpoint of the cell performance of a fuel cell provided with a gas diffusion electrode, platinum contained in the electrode catalyst layer 240 It is preferable that it is 0.1-0.5 (mg / cm < 2 >) as amount of active metals, such as 1.

次に、ガス拡散電極形成用組成物がガス拡散層220上に塗布された後、このガス拡散層220に塗布されたガス拡散電極形成用組成物の塗布膜を乾燥させて、ガス拡散層220上に電極用触媒層240を形成させる。ガス拡散電極形成用組成物の塗布膜が形成されたガス拡散層220を加熱することにより、ガス拡散電極形成用組成物に含まれるイオノマー溶液中の水及びアルコールが気化し、ガス拡散電極形成用組成物から消失する。その結果、ガス拡散電極形成用組成物を塗布する工程において、ガス拡散層220上に存在しているガス拡散電極形成用組成物の塗布膜は、電極用触媒と高分子電解質を含む電極用触媒層240となる。   Next, after the composition for forming a gas diffusion electrode is applied on the gas diffusion layer 220, the coating film of the composition for forming a gas diffusion electrode applied to the gas diffusion layer 220 is dried, and the gas diffusion layer 220 is formed. An electrode catalyst layer 240 is formed thereon. By heating the gas diffusion layer 220 on which the coating film of the composition for forming a gas diffusion electrode is formed, water and alcohol in the ionomer solution contained in the composition for forming a gas diffusion electrode are vaporized to form a gas diffusion electrode It disappears from the composition. As a result, in the step of applying the gas diffusion electrode-forming composition, the coating film of the gas diffusion electrode-forming composition present on the gas diffusion layer 220 includes an electrode catalyst and a polymer electrolyte catalyst. It becomes the layer 240.

<膜・電極接合体(MEA)>
本発明の製造方法によって製造された電極用触媒を含む膜・電極接合体400(Membrane Electrode Assembly:以下、MEAと略する。)は、上記電極用触媒1を用いたガス拡散電極200であるアノード200aとカソード200bとこれらの電極を仕切る電解質300を備えている。膜・電極接合体(MEA)400は、アノード200a、電解質300及びカソード200bをこの順序により積層した後、圧着することにより製造することができる。
Membrane-Electrode Assembly (MEA)
A membrane electrode assembly 400 (Membrane Electrode Assembly: hereinafter abbreviated as MEA) containing an electrode catalyst manufactured by the manufacturing method of the present invention is an anode which is a gas diffusion electrode 200 using the electrode catalyst 1 described above. An electrolyte 300 is provided to separate the electrodes 200a, the cathode 200b, and the electrodes. The membrane electrode assembly (MEA) 400 can be manufactured by pressure bonding after laminating the anode 200a, the electrolyte 300 and the cathode 200b in this order.

<燃料電池スタック>
本発明の製造方法によって製造された電極用触媒を含む燃料電池スタックSは、得られた膜・電極接合体(MEA)400のアノード200aの外側にセパレータ100a(アノード側)を取り付け、カソード200bの外側にそれぞれセパレータ100b(カソード側)を取り付け、一単位セル(単電池)とする。そして、この一単位セル(単電池)を集積させて燃料電池スタックSとする。なお、燃料電池スタックSに周辺機器を取り付け、組み立てることにより、燃料電池システムが完成する。
<Fuel cell stack>
The fuel cell stack S including the electrode catalyst manufactured by the manufacturing method of the present invention has the separator 100a (anode side) attached to the outside of the anode 200a of the obtained membrane-electrode assembly (MEA) 400, and the cathode 200b. Each separator 100b (cathode side) is attached to the outer side, and it is set as one unit cell (cell). Then, the unit cells (unit cells) are integrated to form a fuel cell stack S. The fuel cell system is completed by attaching peripheral devices to the fuel cell stack S and assembling them.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
なお、本発明者らは、実施例及び比較例に示す触媒について、蛍光X線(XRF)分析法ではヨウ素(I)種が検出されないことを確認した。
また、以下の製造方法の各工程の説明において特にことわりない場合には、その工程は室温、空気中で実施した。
Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.
In addition, the present inventors confirmed that iodine (I) species were not detected by the fluorescent X-ray (XRF) analysis method about the catalyst shown to an Example and a comparative example.
Moreover, in the description of each process of the following manufacturing method, unless otherwise noted, the process was performed at room temperature in air.

<電極用触媒前駆体の製造>
(製造例1)
本発明の電極用触媒の製造方法により、電極用触媒を以下のプロセスにより製造した。なお、製造例において、使用した電極用触媒の原料は、以下の通りである。
・カーボンブラック粉末:商品名「Ketjen Black EC300」(ケッチェンブラックインターナショナル社製)
・テトラクロロパラジウム(II)酸ナトリウム
・硝酸パラジウム
・塩化白金酸カリウム
<Production of catalyst precursor for electrode>
(Production Example 1)
According to the method of the present invention for producing an electrode catalyst, an electrode catalyst was produced by the following process. In the production example, the raw material of the electrode catalyst used is as follows.
-Carbon black powder: Brand name "Ketjen Black EC300" (made by Ketchen Black International)
-Tetrachloropalladium (II) sodium-Palladium nitrate-Potassium chloroplatinate

[パラジウム担持カーボンの調製]
電極用触媒の担体として、カーボンブラック粉末を用い、水に分散させて、5.0g/Lの分散液を調製した。この分散液に、テトラクロロパラジウム(II)酸ナトリウム水溶液(濃度20質量%)5mLを滴下して混合した。得られた分散液に、ギ酸ナトリウム水溶液(100g/L)100mLを滴下した後、不溶成分を濾別し、濾別された不溶成分を純水で洗浄し、乾燥することにより、カーボンブラック上にパラジウムが担持されたパラジウム(コア)担持カーボンを得た。
[Preparation of palladium-supported carbon]
A carbon black powder was used as a carrier for the electrode catalyst, and was dispersed in water to prepare a 5.0 g / L dispersion. To this dispersion, 5 mL of an aqueous solution of sodium tetrachloropalladium (II) (concentration 20% by mass) was dropped and mixed. After adding 100 mL of an aqueous solution of sodium formate (100 g / L) dropwise to the obtained dispersion, the insoluble component is separated by filtration, and the insoluble component separated by filtration is washed with pure water and dried to obtain carbon black. The palladium (core) supported carbon carrying palladium was obtained.

[パラジウム(コア)上への銅(Cu)の被覆]
50mMの硫酸銅水溶液を、三電極系電解セルに入れた。この三電極系電解セルに上記で調製したパラジウム担持カーボンを適量加え、攪拌後静置した。静止状態で450mV(対 可逆水素電極)を作用電極に印加し、パラジウム担持カーボンのパラジウム上に銅(Cu)を一様に被覆した。これを銅−パラジウム担持カーボンとする。
[Coating of copper (Cu) on palladium (core)]
A 50 mM aqueous solution of copper sulfate was placed in a three-electrode electrolytic cell. An appropriate amount of the palladium-supported carbon prepared above was added to this three-electrode electrolytic cell, and after stirring, it was allowed to stand. At rest, 450 mV (against reversible hydrogen electrode) was applied to the working electrode to uniformly coat copper (Cu) on the palladium on palladium on palladium. This is called copper-palladium-supported carbon.

[パラジウム(コア)上への白金(Pt)の被覆]
銅がパラジウム上に被覆された銅−パラジウム担持カーボンを含む液に、被覆された銅に対して、物質量比で2倍相当の白金(Pt)を含む塩化白金酸カリウム水溶液を滴下することにより、上記銅−パラジウム担持カーボンの銅(Cu)を白金(Pt)に置換した。
[Coating of platinum (Pt) on palladium (core)]
By adding a potassium chloroplatinate aqueous solution containing platinum (Pt) equivalent to twice the substance mass ratio to a liquid containing copper-palladium-supported carbon in which copper is coated on palladium, to a solution containing copper. The copper (Cu) of the copper-palladium-supported carbon was replaced with platinum (Pt).

[前処理]
工程(P1):上述のようにして得られた銅−パラジウム担持カーボンの銅(Cu)が白金(Pt)に置換された白金パラジウム担持カーボンの粒子の粉体を乾燥させずに超純水に分散させた第P1の液を調製した。
工程(P2):次に、第P1の液をろ過装置を使用し、超純水でろ過洗浄した。洗浄後に得られるろ液の電気伝導率が10μS/cm以下になるまで洗浄を繰り返し、得られた電極用触媒前駆体を超純水に分散させて、電極用触媒前駆体−超純水分散液(I)を得た。
工程(P3):次に、該分散液(I)をろ過し、得られたろ物を70℃、空気中で約24時間乾燥させた。これにより、製造例1で得られた電極用触媒前駆体1を得た。
[Preprocessing]
Step (P1): The powder of the platinum-palladium-loaded carbon particles in which the copper (Cu) of the copper-palladium-loaded carbon obtained as described above is substituted with platinum (Pt) A dispersed first liquid P1 was prepared.
Step (P2): Next, the solution of P1 was filtered and washed with ultrapure water using a filter. The washing is repeated until the electric conductivity of the filtrate obtained after washing becomes 10 μS / cm or less, and the obtained electrode catalyst precursor is dispersed in ultrapure water, and the electrode catalyst precursor-ultrapure water dispersion liquid I got (I).
Step (P3): Next, the dispersion (I) was filtered, and the obtained filtrate was dried at 70 ° C. in air for about 24 hours. Thus, the electrode catalyst precursor 1 obtained in Production Example 1 was obtained.

なお、後述するように、電極用触媒前駆体1について、XRF分析法により測定される臭素(Br)種の濃度は、表1に記載するように3000ppm以上であることが確認された。
これにより以下の実施例においては、原料の電極用触媒前駆体の第1の臭素(Br)種の濃度は3000ppmとなる。
In addition, as described later, it was confirmed that the concentration of bromine (Br) species measured by the XRF analysis method for the electrode catalyst precursor 1 was 3000 ppm or more as described in Table 1.
Thereby, in the following examples, the concentration of the first bromine (Br) species in the electrode catalyst precursor of the raw material is 3000 ppm.

<電極用触媒の製造>
(実施例1)
[第1’の工程]
製造例1で得られた電極用触媒前駆体1を5.0g量りとり容器に入れた。次に、該容器に超純水1000(mL)を加え、この液を室温(25℃)に保ちながら、この液中に水素ガス(約100%)を約10mL/分の割合で、約60分間通気した。
[第5の工程]
水素ガスを通気した後の液をろ過し、得られたろ物を温度70℃、空気中で、約24時間の条件下で乾燥させ、電極用触媒を得た。実施例1で得られた電極用触媒を触媒1とした。
<Manufacture of electrode catalyst>
Example 1
[Step 1 ']
The electrode catalyst precursor 1 obtained in Production Example 1 was weighed in 5.0 g and placed in a container. Next, 1000 (mL) of ultrapure water is added to the vessel, and while maintaining this solution at room temperature (25 ° C.), about 60 mL of hydrogen gas (about 100%) in this solution at a rate of about 10 mL / min. Aerated for a minute.
[Fifth step]
The solution after bubbling hydrogen gas was filtered, and the obtained filtrate was dried in air at a temperature of 70 ° C. for about 24 hours to obtain an electrode catalyst. The electrode catalyst obtained in Example 1 was designated as catalyst 1.

[担持量の測定]
得られた触媒1について、白金と、パラジウムの担持量(質量%)を以下の方法で測定した。
触媒1を王水に浸し、金属を溶解させた。次に、王水から不溶成分のカーボンを除去した。次に、カーボンを除いた王水をICP分析した。
ICP分析の結果は、白金担持量が20.9質量%、パラジウム担持量が22.5質量%であった。
[Measurement of loading amount]
With respect to the obtained catalyst 1, the supported amounts (% by mass) of platinum and palladium were measured by the following method.
Catalyst 1 was immersed in aqua regia to dissolve the metal. Next, insoluble carbon was removed from aqua regia. Next, the aqua regia from which carbon was removed was subjected to ICP analysis.
As a result of ICP analysis, the supported amount of platinum was 20.9% by mass, and the supported amount of palladium was 22.5% by mass.

(実施例2)
[第1の工程]
製造例1で得られた電極用触媒前駆体1を5.0g量りとり、容器に入れた。次に、当該容器に濃度0.01Mのギ酸ナトリウム水溶液を1000mL加え、得られた水性分散液を室温(25℃)に保ち、撹拌しながら約240分間保持した。
[第2〜4の工程]
第1の工程の後に得られる液に超純水を添加して分散液(第1の液)を得た。
次に、超純水を用いて、前記分散液に含まれる不溶成分を濾別し、そして洗浄した。洗浄後に得られるろ液の電気伝導率が10μS/cm以下になるまで洗浄を繰り返し、得られた電極用触媒前駆体を超純水に分散させて、電極用触媒前駆体−超純水分散液(第2の液、以下、「分散液(II)」という)を得た。該分散液(II)をろ過し、得られたろ物を温度70℃、空気中、24時間の条件下で乾燥し、電極用触媒を得た。実施例2で得られた電極用触媒を触媒2とした。
触媒2について、実施例1と同様のICP分析を行い、表1に示す白金担持量、パラジウム担持量を測定した。
(Example 2)
[First step]
5.0 g of the electrode catalyst precursor 1 obtained in Production Example 1 was weighed and placed in a container. Next, 1000 mL of a 0.01 M aqueous solution of sodium formate was added to the vessel, and the obtained aqueous dispersion was kept at room temperature (25 ° C.) and kept for about 240 minutes with stirring.
[The second and fourth steps]
Ultrapure water was added to the solution obtained after the first step to obtain a dispersion (first solution).
Next, insoluble components contained in the dispersion were separated by filtration and washed with ultrapure water. The washing is repeated until the electric conductivity of the filtrate obtained after washing becomes 10 μS / cm or less, and the obtained electrode catalyst precursor is dispersed in ultrapure water, and the electrode catalyst precursor-ultrapure water dispersion liquid (The second liquid, hereinafter, referred to as “dispersion liquid (II)”) was obtained. The dispersion (II) was filtered, and the obtained filtrate was dried at a temperature of 70 ° C. in air for 24 hours to obtain an electrode catalyst. The electrode catalyst obtained in Example 2 is referred to as catalyst 2.
The catalyst 2 was subjected to the same ICP analysis as in Example 1, and the amounts of supported platinum and palladium shown in Table 1 were measured.

(実施例3)
実施例2において、第1の工程のギ酸ナトリウム水溶液を炭酸ナトリウム水溶液とした以外は実施例2と同様にして、電極用触媒を得た。実施例3で得られた電極用触媒を触媒3とした。
触媒3について、実施例1と同様のICP分析を行い、表1に示す白金担持量、パラジウム担持量を測定した。
(Example 3)
A catalyst for an electrode was obtained in the same manner as in Example 2 except that the aqueous solution of sodium formate in the first step was changed to an aqueous solution of sodium carbonate in Example 2. The electrode catalyst obtained in Example 3 is referred to as catalyst 3.
The catalyst 3 was subjected to the same ICP analysis as in Example 1, and the amounts of supported platinum and palladium shown in Table 1 were measured.

(実施例4)
実施例3において、第1の工程の保持温度を90℃とした以外は実施例3と同様にして、電極用触媒を得た。実施例4で得られた電極用触媒を触媒4とした。
触媒4について、実施例1と同様のICP分析を行い、表1に示す白金担持量、パラジウム担持量を測定した。
(Example 4)
A catalyst for an electrode was obtained in the same manner as in Example 3 except that the holding temperature in the first step was set to 90 ° C. in Example 3. The electrode catalyst obtained in Example 4 is referred to as catalyst 4.
The catalyst 4 was subjected to the same ICP analysis as in Example 1, and the amounts of supported platinum and palladium shown in Table 1 were measured.

(実施例5)
実施例2において、第1の工程の保持温度を室温から90℃とし、第1の工程〜第4の工程を行い、第1の工程〜第4の工程を1セットとして、所定回数繰り返した以外は実施例2と同様にして、電極用触媒を得た。実施例5で得られた電極用触媒を触媒5とした。
触媒5について、実施例1と同様のICP分析を行い、表1に示す白金担持量、パラジウム担持量を測定した。
(Example 5)
In Example 2, except that the holding temperature in the first step is room temperature to 90 ° C., the first to fourth steps are performed, and the first to fourth steps are repeated a predetermined number of times as one set. In the same manner as in Example 2 to obtain an electrode catalyst. The electrode catalyst obtained in Example 5 is referred to as catalyst 5.
The catalyst 5 was subjected to the same ICP analysis as in Example 1, and the amounts of supported platinum and palladium shown in Table 1 were measured.

(比較例1)
製造例1で製造された電極用触媒前駆体1を比較例1の電極用触媒とした。
(Comparative example 1)
The electrode catalyst precursor 1 produced in Production Example 1 was used as the electrode catalyst of Comparative Example 1.

<電極用触媒の評価>
(臭素(Br)種の濃度)
実施例1〜5、及び比較例1で得られた電極用触媒の臭素(Br)種の濃度を蛍光X線(XRF)分析法により測定した。電極用触媒中の臭素(Br)種濃度の測定は、波長分散型蛍光X線測定装置Axios(スペクトリス株式会社製)により測定した。具体的には、以下の手順により行った。
<Evaluation of electrode catalyst>
(Concentration of bromine (Br) species)
The concentrations of bromine (Br) species in the electrode catalysts obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis. The bromine (Br) species concentration in the electrode catalyst was measured by a wavelength dispersive fluorescent X-ray measurement apparatus Axios (manufactured by Spectris Co., Ltd.). Specifically, the following procedure was followed.

電極用触媒の測定用試料を波長分散型蛍光X線測定装置に付属しているXRF試料容器に入れた。電極用触媒の測定用試料を入れたXRF試料容器をXRF試料室に入れ、XRF試料室内をヘリウムガスで置換する。その後、ヘリウムガス雰囲気(常圧)下、蛍光X線測定を行った。   A sample for measurement of the electrode catalyst was placed in an XRF sample container attached to a wavelength dispersive fluorescent X-ray measurement apparatus. The XRF sample container containing the sample for measurement of the electrode catalyst is placed in the XRF sample chamber, and the XRF sample chamber is replaced with helium gas. Thereafter, fluorescent X-ray measurement was performed under a helium gas atmosphere (normal pressure).

ソフトウエアには、波長分散型蛍光X線測定装置用解析ソフト「UniQuant5」を使用した。測定条件を、解析ソフト「UniQuant5」に合わせ、「UQ5アプリケーション」に設定し、電極用触媒の測定用試料の主成分が「カーボン(電極用触媒担体の構成元素)」、サンプルの分析結果の表示形式が「元素」となるよう計算するモードに設定した。測定結果を解析ソフト「UniQuant5」により解析して臭素(Br)種の濃度を算出した。測定結果を表1に示す。
As software, analysis software "UniQuant 5" for wavelength dispersive fluorescent X-ray measurement apparatus was used. Set the measurement conditions according to the analysis software "UniQuant5" and set "UQ5 application", and the main component of the sample for measurement of the electrode catalyst is "carbon (constituent element of catalyst carrier for electrode)", display of analysis result of sample It set to the mode calculated so that a form might become "elemental." The measurement results were analyzed by analysis software "UniQuant 5" to calculate the concentration of bromine (Br) species. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 0006524856
Figure 0006524856

表1によれば、本発明の電極用触媒の製造方法において、高濃度の臭素(Br)種を含有する電極用触媒前駆体を原料として採用した場合であっても、この電極用触媒前駆体に所定の臭素(Br)種除去法を適用することにより、電極用触媒前駆体の臭素(Br)種の濃度が3000ppm(第1の臭素(Br)種の濃度又は第2の臭素(Br)種の濃度が3000ppm)以上の場合であっても、臭素(Br)種を3000ppm以下、更には1400ppm以下、更には約0〜900ppmの水準にまで大きく低減させた電極用触媒を容易に製造できることが明らかとなった。
さらに、表1によれば、本発明の電極用触媒の製造方法により得られた電極用触媒は、電極用触媒前駆体に所定の臭素(Br)種除去法を適用しなかった電極用触媒に比較して、臭素(Br)種の含有量が十分に低減されており、臭素(Br)種による触媒活性の低下が十分に防止された電極用触媒を得ることができることが明らかとなった。
これらの結果は、本発明の電極用触媒の製造方法が量産化に適しており、製造コストの低減に適した製造方法であることを示している。
ここで、表1の実施例5について、臭素種の濃度が「0ppm」とは、蛍光X線(XRF)分析で臭素(Br)種が未検出と判定される水準の濃度を示す。なお、ここでの蛍光X線(XRF)分析における臭素(Br)種の検出限界は100ppmであった。
According to Table 1, in the method for producing a catalyst for an electrode according to the present invention, even when a catalyst precursor for an electrode containing a high concentration of bromine (Br) is employed as a raw material, this catalyst precursor for an electrode Concentration of bromine (Br) species in the electrode catalyst precursor by applying a predetermined bromine (Br) species removal method to 3000 ppm (the concentration of the first bromine (Br) species or the second bromine (Br) Even when the concentration of the species is 3000 ppm or more, it is possible to easily manufacture an electrode catalyst in which the bromine (Br) species is greatly reduced to 3000 ppm or less, further to 1400 ppm or less, and further to about 0 to 900 ppm. It became clear.
Furthermore, according to Table 1, the electrode catalyst obtained by the method for producing an electrode catalyst according to the present invention is an electrode catalyst in which a predetermined bromine (Br) species removal method is not applied to the electrode catalyst precursor. In comparison, it has become clear that the content of the bromine (Br) species is sufficiently reduced, and it is possible to obtain an electrode catalyst in which the decrease in catalytic activity due to the bromine (Br) species is sufficiently prevented.
These results show that the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention is suitable for mass production and is a production method suitable for reducing the production cost.
Here, with respect to Example 5 in Table 1, the concentration of bromine species of “0 ppm” indicates the concentration at which the bromine (Br) species is determined to be undetected in the fluorescent X-ray (XRF) analysis. The detection limit of bromine (Br) species in the X-ray fluorescence (XRF) analysis here was 100 ppm.

1 電極用触媒
1A 電極用触媒
1B 電極用触媒
1C 電極用触媒
2 担体
3 触媒粒子
3a 触媒粒子
4 コア部
4s コア部露出面
5 シェル部
6 第1シェル部
6s 第1シェル部露出面
7 第2シェル部
S 燃料電池スタック
100 セパレータ
100a セパレータ(アノード側)
100b セパレータ(カソード側)
200 ガス拡散電極
200a ガス拡散電極(アノード)
200b ガス拡散電極(カソード)
220 ガス拡散層
240 電極用触媒層
300 電解質
400 膜・電極接合体(MEA)
1 electrode catalyst 1A electrode catalyst 1B electrode catalyst 1C electrode catalyst 2 carrier 3 catalyst particle 3a catalyst particle 4 core portion 4s core portion exposed surface 5 shell portion 6 first shell portion 6s first shell portion exposed surface 7 second Shell part S Fuel cell stack 100 Separator 100a Separator (anode side)
100b separator (cathode side)
200 gas diffusion electrode 200a gas diffusion electrode (anode)
200b Gas Diffusion Electrode (Cathode)
220 Gas diffusion layer 240 Catalyst layer for electrode 300 Electrolyte 400 Membrane-electrode assembly (MEA)

本発明の電極用触媒の製造方法によれば、高濃度の臭素含有量を有している電極用触媒前駆体を使用しても、比較的簡易な操作により、臭素(Br)種の含有量が確実かつ十分に低減された電極用触媒を得ることができる。
また、本発明の電極用触媒の製造方法は、製造プロセスの簡略化及び製造コストを低減させることができる。
従って、本発明は、燃料電池、燃料電池自動車、携帯モバイル等の電機機器産業のみならず、エネファーム、コジェネレーションシステム等に適用することができる電極用触媒の製造方法であり、エネルギー産業、環境技術関連の発達に寄与する。
According to the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention, even if a catalyst precursor for an electrode having a high concentration of bromine content is used, the content of the bromine (Br) species by a relatively simple operation However, the electrode catalyst can be obtained reliably and sufficiently reduced.
Moreover, the method for producing a catalyst for an electrode of the present invention can simplify the production process and reduce the production cost.
Therefore, the present invention is a method of manufacturing a catalyst for an electrode applicable to energy farms, cogeneration systems, etc., as well as to the electric equipment industry such as fuel cells, fuel cell vehicles, portable mobiles, etc. Contribute to the development of technology-related.

Claims (17)

担体と、前記担体上に形成されるコア部と、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成されるシェル部と、を含むコア・シェル構造を有する電極用触媒の製造方法であって、
工程(1);超純水と、還元剤と、臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第1の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体と、を含む液を、10℃〜95℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度でかつ予め設定された保持時間で保持する第1の工程と、
工程(2);前記第1の工程の後に得られた液に超純水を添加して、
前記第1の工程の後に得られた液に含まれる触媒前駆体を超純水に分散させた第1の液を調製する第2の工程と、
工程(3);超純水を用いて、前記第1の液に含まれる触媒前駆体をろ過洗浄して、
洗浄した後に得られるろ液のJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返し、
前記電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となった液に含まれる触媒前駆体を超純水に分散させた第2の液を調製する第3の工程と、
工程(4);前記第2の液を乾燥する工程と、
を含む、電極用触媒の製造方法。
A method for producing an electrode catalyst having a core-shell structure, comprising: a support; a core portion formed on the support; and a shell portion formed to cover at least a part of the surface of the core portion. ,
Step (1): The concentration of bromine (Br) species manufactured using ultrapure water, a reducing agent, and a material containing bromine (Br) species and measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis A solution containing an electrode catalyst precursor having a concentration of the first bromine (Br) or more preset in advance is set in advance at at least one stage of preset temperature preset in the range of 10 ° C. to 95 ° C. A first step of holding at a fixed holding time,
Step (2): Ultrapure water is added to the solution obtained after the first step,
A second step of preparing a first liquid in which a catalyst precursor contained in the liquid obtained after the first step is dispersed in ultrapure water;
Step (3): The catalyst precursor contained in the first liquid is filtered and washed using ultrapure water,
The washing is repeated until the electric conductivity ρ measured by the JIS standard test method (JIS K0552) of the filtrate obtained after washing becomes equal to or less than a first set value set in advance,
A third step of preparing a second liquid in which the catalyst precursor contained in the liquid in which the electric conductivity と な っ is less than or equal to a preset first set value is dispersed in ultrapure water;
Step (4): drying the second liquid;
A method for producing an electrode catalyst, comprising:
担体と、前記担体上に形成されるコア部と、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成されるシェル部と、を含むコア・シェル構造を有する電極用触媒の製造方法であって、
工程(1’);超純水と、水素を含む気体と、臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第1の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体と、を含む液を、
10℃〜60℃の範囲で予め設定された少なくとも1段階の設定温度でかつ予め設定された保持時間で保持する第1’の工程、を含む、電極用触媒の製造方法。
A method for producing an electrode catalyst having a core-shell structure, comprising: a support; a core portion formed on the support; and a shell portion formed to cover at least a part of the surface of the core portion. ,
Step (1 ′); bromine (Br) species manufactured using ultrapure water, a gas containing hydrogen, and a material containing bromine (Br) species and measured by X-ray fluorescence (XRF) analysis A solution containing an electrode catalyst precursor having a concentration of at least the concentration of the first bromine (Br) species set in advance;
A method for producing a catalyst for an electrode, comprising: a first 1 'step of holding at least one set temperature preset in a range of 10 ° C. to 60 ° C. and for a preset holding time.
前記第1の臭素(Br)種の濃度が3000ppmである、請求項1又は2に記載
の電極用触媒の製造方法。
The manufacturing method of the catalyst for electrodes according to claim 1 or 2 whose concentration of said 1st bromine (Br) kind is 3000 ppm.
前記還元剤が有機酸及び有機酸塩から選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1に記載の電極用触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst for an electrode according to claim 1, wherein the reducing agent is at least one compound selected from an organic acid and an organic acid salt. 前記還元剤がギ酸、及びギ酸ナトリウムからなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1に記載の電極用触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst for an electrode according to claim 1, wherein the reducing agent is at least one compound selected from the group consisting of formic acid and sodium formate. 前記還元剤が無機酸及び無機酸塩から選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1に記載の電極用触媒の製造方法。   The method for producing an electrode catalyst according to claim 1, wherein the reducing agent is at least one compound selected from inorganic acids and inorganic acid salts. 前記還元剤が炭酸、及び炭酸ナトリウム、からなる群から選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1に記載の電極用触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst for an electrode according to claim 1, wherein the reducing agent is at least one compound selected from the group consisting of carbonic acid and sodium carbonate. 工程(5);前記第1の工程、又は第1’の工程の後に得られた分散液を乾燥する第5の工程をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電極用触媒の製造方法。   Step (5); for the electrode according to any one of claims 1 to 7, further comprising a fifth step of drying the dispersion obtained after the first step or the first step. Method of producing a catalyst 工程(2);前記第1’の工程の後に得られた液に超純水を添加して、
前記第1’の工程の後に得られた液に含まれる電極用触媒前駆体を超純水に分散させた第1の液を調製する第2の工程と、
工程(3);超純水を用いて、前記第1の液に含まれる電極用触媒前駆体をろ過洗浄して、
洗浄した後に得られるろ液のJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返し、
前記電気伝導率ρが予め設定された第1の設定値以下となった液に含まれる電極用触媒前駆体を超純水に分散させた第2の液を調製する第3の工程と、
工程(4);前記第2の液を乾燥する工程と、
を更に含む、
請求項2に記載の電極用触媒の製造方法。
Step (2): Ultrapure water is added to the solution obtained after the first step,
A second step of preparing a first liquid in which the electrode catalyst precursor contained in the liquid obtained after the first step is dispersed in ultrapure water;
Step (3): The electrode catalyst precursor contained in the first liquid is filtered and washed using ultrapure water,
The washing is repeated until the electric conductivity ρ measured by the JIS standard test method (JIS K0552) of the filtrate obtained after washing becomes equal to or less than a first set value set in advance,
A third step of preparing a second liquid in which the electrode catalyst precursor contained in the liquid in which the electric conductivity が is equal to or less than a preset first set value is dispersed in ultrapure water;
Step (4): drying the second liquid;
Further include,
The manufacturing method of the catalyst for electrodes of Claim 2.
前記第1の設定値が100μS/cm以下の範囲から選択される値である、
請求項1又は9に記載の電極用触媒の製造方法。
The first set value is a value selected from the range of 100 μS / cm or less
The manufacturing method of the catalyst for electrodes of Claim 1 or 9.
前記第1の工程、又は前記第1’の工程に供される電極用触媒前駆体が、
工程(P1);臭素(Br)種を含む材料を使用して製造されており、蛍光X線(XRF)分析法により測定される臭素(Br)種の濃度が予め設定された第2の臭素(Br)種の濃度以上の電極用触媒前駆体を、超純水に添加して、前記電極用触媒前駆体を超純水に分散させた第P1の液を調製する第P1の工程と、
工程(P2);超純水を用いて、前記第P1の液に含まれる前記電極用触媒前駆体を洗浄して、洗浄した後に得られるろ液のJIS規格試験法(JIS K0552)により測定される電気伝導率ρが予め設定された第P1の設定値以下となるまで洗浄を繰り返し、得られた触媒前駆体を超純水に分散させて第P2の液を調製する第P2の工程と、
工程(P3);前記第P2の液を乾燥する工程と、
を含む前処理を施されているものである、
請求項1〜10のいずれか1項記載の電極用触媒の製造方法。
The electrode catalyst precursor to be subjected to the first step or the first step is:
Step (P1); a second bromine which is manufactured using a material containing a bromine (Br) species and whose concentration of the bromine (Br) species is preset by a fluorescent X-ray (XRF) analysis method (Pl) A process of preparing a solution of P1 in which the electrode catalyst precursor having a concentration of (Br) or more is added to ultrapure water to disperse the electrode catalyst precursor in ultrapure water;
Step (P2): The ultrapure water is used to wash the electrode catalyst precursor contained in the P1 solution, and the filtrate obtained after washing is measured by the JIS standard test method (JIS K0552). The process is repeated until the electric conductivity ρ becomes equal to or less than the preset value P1 set in advance, and the obtained catalyst precursor is dispersed in ultrapure water to prepare a solution P2;
Step (P3); drying the liquid P2.
Is pretreated, including
The manufacturing method of the catalyst for electrodes of any one of Claims 1-10.
前記第2の臭素(Br)種の濃度が3000ppmである、請求項11に記載の電極用触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst for an electrode according to claim 11, wherein the concentration of the second bromine (Br) species is 3000 ppm. 予め設定された第P1の設定値が100μS/cm以下の範囲から選択される値である、
請求項11に記載の電極用触媒の製造方法。
The preset P1 setting value is a value selected from the range of 100 μS / cm or less,
The manufacturing method of the catalyst for electrodes of Claim 11.
前記シェル部には、白金(Pt)及び白金(Pt)合金のうちの少なくとも1種の金属が含有されており、
前記コア部には、パラジウム(Pd)、パラジウム(Pd)合金、白金(Pt)合金、金(Au)、ニッケル(Ni)、及びニッケル(Ni)合金からなる群より選択される少なくとも1種の金属が含まれている、
請求項1〜13いずれか1項に記載の電極用触媒の製造方法。
The shell portion contains at least one metal of platinum (Pt) and a platinum (Pt) alloy,
In the core portion, at least one selected from the group consisting of palladium (Pd), palladium (Pd) alloy, platinum (Pt) alloy, gold (Au), nickel (Ni), and nickel (Ni) alloy. Contains metal,
The manufacturing method of the catalyst for electrodes of any one of Claims 1-13.
前記シェル部を構成する金属の原料として、白金(Pt)臭化物が使用されている、
請求項14に記載の電極用触媒の製造方法。
Platinum (Pt) bromide is used as a raw material of the metal which comprises the said shell part,
The manufacturing method of the catalyst for electrodes of Claim 14.
前記シェル部が、前記コア部の表面の少なくとも一部を覆うように形成される第1シェル部と、当該第1シェル部の表面の少なくとも一部を覆うように形成される第2シェル部と、を有している、
請求項1〜15のいずれか1項に記載の電極用触媒の製造方法。
A first shell portion formed to cover at least a portion of the surface of the core portion, and a second shell portion formed to cover at least a portion of the surface of the first shell portion; ,have,
The manufacturing method of the catalyst for electrodes of any one of Claims 1-15.
前記第2シェル部を構成する金属の原料として、白金(Pt)臭化物が使用されている請求項16に記載の電極用触媒の製造方法。   The method for producing a catalyst for an electrode according to claim 16, wherein platinum (Pt) bromide is used as a raw material of a metal constituting the second shell portion.
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