JP7377693B2 - 担持体の製造方法 - Google Patents
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Description
これまでに、所定のデンドリマー(樹状高分子)に包含されているPtナノ微粒子等を多孔質炭素材料に担持して、これを触媒として利用する技術が開示されている(特許文献1参照)。
すなわち、
(1)デンドリマーの合成のために各種試薬(有機溶媒を含む)が必要であり、工業的に不利である。
(2)そもそもデンドリマーの量産化技術は、未だに確立されていない。
(3)合成後のPt粒子と、炭素材料を組み合わせる工程が別途必要であり、煩雑である。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、工業的に量産可能な、クラスターを担体に担持した担持体を提供することを目的とする。なお、本発明は、幅広い分野での応用が期待される。
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
Ptの担持量が1×10-14ng/cm2以上1×105ng/cm2以下である、担持体。
前記クラスターを生成する生成工程と、
前記クラスターを前記担体にランディングして担持する担持工程と、
を備えた、担持体の製造方法。
前記担持工程では、前記特定質量クラスターを前記担体にランディングする〔4〕に記載の担持体の製造方法。
本開示の担持体の製造方法は、従来法に比べて容易であり、工業的な量産に適している。
担持体は、PtとNiとを含んだ合金のクラスターを担体に担持してなる。Ptの担持量は、1×10-14ng/cm2以上1×105ng/cm2以下である。
クラスターは、実用性の観点から、Pt(白金)及びNi(ニッケル)を含む合金からなる。合金は、Pt、Ni以外のその他の元素として、導電性材料を構成し得る元素を含んでいてもよい。その他の元素は、例えば、Au(金)、Ag(銀)、Pd(パラジウム)、Si(ケイ素)、Ge(ゲルマニウム)、Sn(スズ)、In(インジウム)、Cd(カドミウム)、Zn(亜鉛)、W(タングステン)、Ta(タンタル)、Cu(銅)、Ru(ルテニウム)、Co(コバルト)、Ir(イリジウム)、Cr(クロム)、Fe(鉄)、V(バナジウム)、Mn(マンガン)、Y(イットリウム)、Tc(テクネチウム)、Ga(ガリウム)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)、Zr(ジルコニウム)、Rh(ロジウム)、Os(オスミウム)、Re(レニウム)、Al(アルミニウム)、及びTi(チタン)からなる群より選ばれる1種以上を好適に例示できる。
クラスターの組成は、Pt(白金)及びNi(ニッケル)を含有していれば、特に限定されない。クラスターの組成は、質量活性が高いという観点から、好ましくは、Pt3Ni、Pt4Ni、Pt6Ni、及びPt6Ni2からなる群より選ばれる1種以上である。
なお、本開示におけるクラスターは、ナノクラスター又はサブナノクラスターである。クラスターの形態は、特に限定されないが、例えば、Pt原子、Ni原子が上記組成に応じた比率で集合した形態とされる。
Ptの担持量は、1×10-14ng/cm2以上1×105ng/cm2以下である。担持量がこの範囲内であると、担持体を触媒として用いた場合の活性が高い傾向にある
Pt(白金)の担持量が1×10-14ng/cm2以上1×105ng/cm2以下の場合に質量活性が高い理由は、小サイズ化による比表面積の増加による寄与があるものと推測される。なお、「質量活性」とは、酸素還元反応(ORR:Oxygen Reduction Reaction)に対する質量活性(Pt 1gあたりの酸素還元電流密度)を意味する(以下同じ)。
合金のクラスターを担体に担持した担持体の質量活性は200A/gよりも大きいことが好ましく、300A/g以上がより好ましく、400A/g以上が更に好ましい。なお、通常、質量活性の上限値は、2×104A/gである。
質量活性が、この範囲であると、燃料電極等の電極触媒として有用である。
担体は、特に限定されない。例えば、カーボン、酸化チタン、ビスマステルル、ビスマスセレン、アルミニウム、コンスタンタン、金、銀、銅、黄銅、白金、ニクロム、鉄、チタン、タングステン、酸化タングステン、酸化インジウムスズ、チタン酸ストロンチウム、モリブデン、亜鉛、ニッケル、スズ、鉛、シリコン、炭化ケイ素、ステンレス、マグネシウム、コバルト、リチウム、クロム、マンガニン、ポリアニリン、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホナート)〔PEDOT/PSS〕、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、イオン液体等が例示される。また、これらの例示のうち、他の元素をドーピング可能なものについては、他の元素をドーピングしたものも含まれる。
担持体の製造方法は、特に限定されない。ここでは、担持体の好適な製造方法を説明する。
この担持体の製造方法は、クラスターを生成する生成工程と、クラスターを担体にランディングして担持する担持工程と、を備える。
生成工程では、クラスターを生成(発生)する生成方法であれば、特に限定されず、幅広い方法を採用できる。例えば、マグネトロンスパッタリング法、イオンスパッタリング法、イオンビームスパッタ法、レーザ蒸発法等を利用できる。この中でも、イオン量およびその安定性の観点からマグネトロンスパッタリング法が好適に利用される。
生成工程で生成するクラスターは、効率的な触媒反応の観点から、好ましくは原子数が2以上100以下であり、より好ましくは3以上80以下である。
担持工程では、クラスターを担体にランディングして担持する。
クラスターを担持する担体については、上述の「1.(5)担体」の記載を、そのまま適用することができる。
クラスターの担体へのランディングは、いわゆるソフトランディングが採用される。すなわち、衝突エネルギーが1eV/原子以下が好ましい。このように、クラスターをソフトランディングさせることで、クラスターが破壊されることを抑制できる。
担持体の製造方法では、クラスターのうち特定範囲の質量を有する特定質量クラスターを選別する選別工程を備えることができる。選別工程を備えることで、特定質量クラスターが担体にランディングすることになる。この選別工程により、担持体には特定質量クラスターが担持され、担持体の利用価値が向上する。
ここで、上記製造方法を実施するクラスター担持体の製造装置7の一例を説明する(図1)。
クラスター担持体の製造装置7は、クラスター生成装置10を備えている。クラスター生成装置10は、真空引きされるチャンバ11と、チャンバ11内に設置されるクラスター成長セル12と、クラスター成長セル12内に設置されるスパッタ源13(マグネトロンスパッタ源)を備える。クラスター成長セル12は、その周囲を液体窒素ジャケット14で囲まれており、液体窒素ジャケット14内を液体窒素(N2)が流通するように構成されている。クラスター生成装置10は、更に、制御システムの構成要素として、制御装置15、スパッタ源用パルス電源16を備える。
クラスター生成装置10は、更にターボ分子ポンプ等からなる排気装置19を備え、この排気装置19により、チャンバ11内が所定の真空度(例えば10-1~10-4Pa)まで排気される。
スパッタ源13は、クラスター成長セル12内に、管軸方向に移動自在に収容される。これにより、クラスター成長領域の管軸方向の延伸距離を規定する。なお、管軸方向の延伸距離は、成長領域長、すなわち、ターゲット131面からビーム取出し口121までの距離を意味する。
本実施形態の担持体は、比較的容易に製造できるため、工業的に量産できる。
本実施形態の担持体の製造方法は、デンドリマーを用いた従来法に比べて容易であり、工業的な量産に適している。
図1に記載のクラスター担持体の製造装置7を用いてクラスター担持体を作製した。
詳細には、クラスター生成装置10を用いて、マグネトロンスパッタリング法により、PtとNiとを含んだ合金のクラスターを生成した。装置諸元及び実験パラメータは以下のようである。
スパッタ源: Angstrom Sciences社製 ONYX-2
パルス電源: Zpulser社製 AXIA-150
ターゲット: Pt-Ni合金(直径2インチ、純度99.9%以上)
Arガス流量: 40-200sccm
Heガス流量: 60-400sccm
成長セル内圧力: 10-40Pa
成長セル内径: 110 mm
成長領域長さ: 190-290mm
ビーム取出し口径:12 mm
表1,2に、合金のクラスターを担持した場合の結果を示す。なお、担持量(ng-Pt/cm2)は、担持体に担持された合金中のPtの担持量を意味する。
表1,2の結果から、いずれの組成においても、質量活性は、標準触媒(TEC10E50E:田中貴金属工業(株)製)の質量活性299A/gを大きく上回る結果であった。これは、クラスターの小サイズ化による比表面積の増加の寄与があるものと推測される。また、いずれの組成においても、クラスター担持体は、マグネトロンスパッタリング法を用いたクラスター担持体の製造装置7により製造できるので、デンドリマーを用いる場合よりも工業的に有利に量産できる。
10 …クラスター生成装置
11 …チャンバ
12 …クラスター成長セル
13 …スパッタ源
14 …液体窒素ジャケット
15 …制御装置
16 …スパッタ源用パルス電源
17 …第1不活性ガス供給パイプ
18 …第2不活性ガス供給パイプ
19 …排気装置
20 …イオン検出装置
21 …イオンガイド電極
22 …四重極形イオン偏向器
23 …四重極質量分析計
24 …イオン検出器
121…ビーム取出し口
131…ターゲット
132…アノード
133…磁石ユニット
Claims (2)
- Pt 3 Ni、Pt 4 Ni、Pt 6 Ni、及びPt 6 Ni 2 からなる群より選ばれる1種以上のクラスターを担体に担持した担持体であって、
Ptの担持量が1×10 -14 ng/cm 2 以上1×10 5 ng/cm 2 以下であり、
前記担体は、導電性材料からなる、前記担持体を製造する製造方法であって、
マグネトロンスパッタリング法を用いて、前記クラスターを生成する生成工程と、
前記クラスターを前記担体にランディングして担持する担持工程と、
を備えた、担持体の製造方法。 - 前記クラスターのうち特定範囲の質量を有する特定質量クラスターを選別する選別工程を備え、
前記担持工程では、前記特定質量クラスターを前記担体にランディングする請求項1に記載の担持体の製造方法。
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---|---|---|---|---|
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JP2008532732A (ja) | 2004-11-29 | 2008-08-21 | ベーアーエスエフ フューエル セル ゲーエムベーハー | 炭素担持された白金合金触媒 |
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