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公開番号2024171321
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-11
出願番号2024073444
出願日2024-04-30
発明の名称電極用触媒の製造方法及び電極用触媒
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類B01J 37/04 20060101AFI20241204BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】高い触媒活性を実現できる電極用触媒の製造方法及び電極用触媒を提供する。
【解決手段】金属ナノワイヤを合成するナノワイヤ合成工程と、金属ナノワイヤをカーボン担体に担持させる担持工程を有し、担持工程は、カーボン担体と金属ナノワイヤを含む第1懸濁液中で、金属ナノワイヤをカーボン担体の粒径と同等又はそれよりも短い短繊維に切断しつつ、カーボン担体に付着させて行う。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
金属ナノワイヤを合成するナノワイヤ合成工程と、
前記金属ナノワイヤをカーボン担体に担持させる担持工程と、を有し、
前記担持工程は、前記カーボン担体と前記金属ナノワイヤとを含む第１懸濁液中で、前記金属ナノワイヤを前記カーボン担体の粒径と同等又はそれよりも短い短繊維に切断しつつ、前記カーボン担体に付着させて行う、電極用触媒の製造方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１記載の電極用触媒の製造方法であって、前記担持工程は、
前記金属ナノワイヤと、前記カーボン担体と、溶媒とを混合して前記第１懸濁液を調製する懸濁液調製工程と、
前記第１懸濁液に超音波ホモジナイザーを通じて超音波を印加して前記金属ナノワイヤを切断しつつ前記カーボン担体に付着させる短繊維化工程と、
を有する、電極用触媒の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の電極用触媒の製造方法であって、前記第１懸濁液は、界面活性剤を含む、電極用触媒の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の電極用触媒の製造方法であって、
前記ナノワイヤ合成工程は、
前記金属ナノワイヤの前駆体と保護剤とを含む混合液を反応させることで金属原子がワイヤ状に繋がった前記金属ナノワイヤを析出させる反応工程と、
析出した前記金属ナノワイヤを乾燥させることなく保存溶媒に分散させて保存する保存工程と、を有し、
前記担持工程には、前記保存溶媒に分散された前記金属ナノワイヤを使用する、
電極用触媒の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の電極用触媒の製造方法であって、
前記ナノワイヤ合成工程は、前記混合液を、１２０℃の温度で１時間以上反応させて行う、電極用触媒の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の電極用触媒の製造方法であって、前記ナノワイヤ合成工程は、前記混合液を流動させつつ行う、電極用触媒の製造方法。
【請求項７】
請求項５記載の電極用触媒の製造方法であって、前記ナノワイヤ合成工程において、前記前駆体は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、及びバナジウム（Ｖ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びオスミウム（Ｏｓ）の中から選ばれる少なくとも１つの元素を含む金属塩である、電極用触媒の製造方法。
【請求項８】
金属ナノワイヤと、
前記金属ナノワイヤを担持するカーボン担体と、を備え、
前記金属ナノワイヤの平均長さは、前記カーボン担体の平均粒径と同等又はこれよりも小さい、電極用触媒。
【請求項９】
請求項８記載の電極用触媒であって、前記金属ナノワイヤが付着した前記カーボン担体は、前記金属ナノワイヤと、前記カーボン担体と、溶媒と、を混合した混合液に、超音波ホモジナイザーを通じて超音波を印加することにより、前記金属ナノワイヤを短繊維化させつつ前記カーボン担体に分散させた構造を有する、電極用触媒。
【請求項１０】
請求項８記載の電極用触媒であって、
前記金属ナノワイヤは液相中で合成された後に、乾燥されることなく前記カーボン担体及び溶媒に混合される、電極用触媒。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルの電極に好適な電極用触媒の製造方法及び電極用触媒に関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池、水電解装置、及び各種センサ等の電気化学セルの電極において、酸素還元反応は、比較的速度が遅い反応として知られている。このような酸素還元反応を素早く行わせるために貴金属等の活性金属を担体（例えば、カーボン）に担持させた触媒が用いられている。
【０００３】
例えば、特開２００５－２１６６６１号公報（特許文献１）は、燃料電池用の触媒として、白金を炭素担体に担持させた触媒を開示する。また、Li et.al(Science, 2016, vol.354, Issue.6318, pp.1414-1419)（非特許文献１）は、白金を直径数ナノメートルのワイヤ状に形成した白金ナノワイヤの合成方法について報告する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－２１６６６１号公報
【非特許文献】
【０００５】
Li et.al(Science, 2016, vol.354, Issue.6318, pp.1414-1419)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の白金ナノワイヤの合成量を増加させて、カーボン担体に担持させて触媒化させると、十分な触媒活性が得られないことが判明した。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の開示の一観点は、金属ナノワイヤを合成するナノワイヤ合成工程と、前記金属ナノワイヤをカーボン担体に担持させる担持工程と、を有し、前記担持工程は、前記カーボン担体と前記金属ナノワイヤとを含む第１懸濁液中で、前記金属ナノワイヤを前記カーボン担体の粒径と同等又はそれよりも短い短繊維に切断しつつ、前記カーボン担体に付着させて行う、電極用触媒の製造方法にある。
【０００９】
別の一観点は、金属ナノワイヤと、前記金属ナノワイヤを担持するカーボン担体と、を備え、前記金属ナノワイヤの平均長さは、前記カーボン担体の平均粒径と同等又はこれよりも小さい、電極用触媒にある。
【発明の効果】
【００１０】
上記観点の電極用触媒の製造方法及び電極用触媒は、高い触媒活性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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