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公開番号2024125071
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-13
出願番号2023033156
出願日2023-03-03
発明の名称酸素還元触媒
出願人兵庫県公立大学法人
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類B01J 23/89 20060101AFI20240906BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】触媒活性が高い酸素還元触媒を実現できるようにする。
【解決手段】酸素還元触媒は、基材粒子101と、基材粒子101に担持された白金ナノ粒子102とを備えている。基材粒子101は、炭素粒子111と、炭素粒子111に担持された酸化物複合粒子112とを含む。酸化物複合粒子112は、コバルト-マンガン酸化物122と酸化スズナノ粒子121とを含み、白金ナノ粒子102は、クラスターを形成している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材粒子と、
前記基材粒子に担持された白金ナノ粒子とを備え、
前記基材粒子は、炭素粒子と、前記炭素粒子に担持された酸化物複合粒子とを含み、
前記酸化物複合粒子は、コバルト－マンガン酸化物と酸化スズナノ粒子とを含み、
前記白金ナノ粒子は、クラスターを形成している、酸素還元触媒。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記クラスターのサイズは、２ｎｍ以上、３０ｎｍ以下である、請求項１に記載の酸素還元触媒。
【請求項３】
前記酸化物複合粒子は、スズ、コバルト、マンガン及び酸素の合計に対するスズの元素比率が３．０ａｔ％～８．０ａｔ％、コバルトの元素比率が１．０ａｔ％～４．０ａｔ％、マンガンの元素比率が０．１０ａｔ％～１．０ａｔ％である、請求項１又は２に記載の酸素還元触媒。
【請求項４】
酸化スズナノ粒子を炭素粒子に担持させる工程と、
酸化スズナノ粒子の表面にコバルト－マンガン水酸化物を堆積する工程と、
コバルト－マンガン水酸化物を酸化してコバルト－マンガン酸化物を形成する工程と、
前記コバルト－マンガン酸化物を堆積した酸化スズナノ粒子を、炭素粒子に担持させた基材粒子に白金ナノ粒子を担持させる工程とを備えている、酸素還元触媒の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は酸素還元触媒及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池をはじめとして、種々の用途において、酸素分子を水分子等に還元する酸素還元触媒が利用されている。燃料電池用の酸素還元触媒として、基材である炭素粒子に白金等の貴金属触媒を担持させた基材担持触媒が一般的に用いられている。
【０００３】
しかし、炭素粒子を基材とする基材担持触媒は、劣化しやすいという問題を有している。基材担持触媒が劣化する原因の１つとして、基材である炭素粒子上において担持された金属触媒が、溶解と再析出とを繰り返すことにより、肥大化して有効な触媒面積が低下することが挙げられる。また、基材である炭素粒子が酸化劣化し、貴金属触媒が基材から離脱することも劣化の原因として挙げられる。
【０００４】
このため、炭素ではなく、酸化スズ粒子を担持の基材とし、基材の表面を被覆する酸化スズ層又は酸化チタン層に貴金属触媒を担持させることが検討されている（例えば、特許文献１を参照。）。また、酸化スズ粒子を炭素粒子に担持させた酸化スズ修飾炭素粒子を形成し、これに貴金属触媒を担持させた構成とすることも検討されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１８３２７３号公報
特開２０１２－５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、酸化スズは、炭素と比べて導電性に劣るため、酸化スズ粒子を基材とする基材担持触媒は、炭素を基材とする場合よりも触媒活性が低下するという問題がある。酸化スズ修飾炭素粒子を用いることにより、導電性が向上するので、触媒活性を向上できると期待される。しかし、本願発明者らが鋭意検討した結果、酸化スズ修飾炭素粒子を用いても、十分な触媒活性の向上を実現できないことが明らかとなった。
【０００７】
本開示の課題は、基材担持触媒の触媒活性をさらに向上させることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の酸素還元触媒の一態様は、基材粒子と、基材粒子に担持された白金ナノ粒子とを備え、基材粒子は、炭素粒子と、炭素粒子に担持された酸化物複合粒子とを含み、酸化物複合粒子は、コバルト－マンガン酸化物と酸化スズナノ粒子とを含み、白金ナノ粒子は、クラスターを形成している。
【０００９】
酸素還元触媒の一態様において、酸化物複合粒子がコバルトマンガン－酸化物（ＣＭＯ）を含むため、酸化スズよりも導電性を向上できるので、触媒活性が向上する。また、白金ナノ粒子を担持させる際にＣＭＯとの酸化還元反応が生じるので、白金ナノ粒子をクラスターとして担持させることができる。これにより、基材担持触媒の表面における触媒として有効な白金の面積を大きくできるので、触媒活性をさらに向上できる。さらに、白金ナノ粒子を強固に担持できるので、脱離を生じにくくして耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の酸素還元触媒によれば、基材担持触媒の触媒活性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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