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公開番号2025123777
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019441
出願日2024-02-13
発明の名称触媒
出願人日清紡ホールディングス株式会社,国立大学法人群馬大学
代理人弁理士法人はるか国際特許事務所
主分類H01M 4/90 20060101AFI20250818BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】酸素還元反応及び酸素発生反応について高い初期活性及び耐久性を有する触媒を提供する。
【解決手段】触媒は、炭素担体と、炭素担体に担持された遷移金属含有触媒とを含む触媒であって、ラマンスペクトルにおいてラマンシフト1350cm^-1付近のD1バンドと、ラマンシフト1590cm^-1付近のGバンドとを示し、XPSスペクトルにおいてB1sスペクトルをピーク分離して得られる、結合エネルギー192.0±0.3eVの特定のホウ素原子のピークを示し、下記特性:(p1)ラマン分光法によるD1-FWHMが112cm^-1以下、且つXPSによる特定B/C%が0.7%以上;(p2)D1-FWHMが52cm^-1以上、112cm^-1以下、且つ特定B/C%が0.1%以上;(p3)ラマン分光法によるI_D1/I_G比が1.06以上、且つ特定B/C%が0.7%以上;、又は(p4)I_D1/I_G比が1.06以上、1.99以下、且つ特定B/C%が0.1%以上;を有する。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
炭素担体と、前記炭素担体に担持された遷移金属含有触媒とを含む触媒であって、
ラマン分光法により得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１３５０ｃｍ
－１
付近にピークトップを有するＤ１バンドと、ラマンシフト１５９０ｃｍ
－１
付近にピークトップを有するＧバンドとを示し、
Ｘ線光電子分光法により得られる光電子スペクトルにおいて、ホウ素原子の１ｓ軌道に由来するＢ１ｓスペクトルをピーク分離して得られる、結合エネルギー１９２．０±０．３ｅＶの範囲内にピークトップを有する特定ホウ素原子ピークを示し、
下記特性（ｐ１）、（ｐ２）、（ｐ３）又は（ｐ４）：
（ｐ１）前記ラマン分光法により得られる前記Ｄ１バンドの半値全幅であるＤ１－ＦＷＨＭが１１２ｃｍ
－１
以下であり、且つ、前記Ｘ線光電子分光法により得られる炭素原子の濃度に対する前記特定ホウ素原子ピークを示す特定ホウ素原子の濃度の比率である特定Ｂ／Ｃ％が０．７％以上である；、
（ｐ２）前記Ｄ１－ＦＷＨＭが５２ｃｍ
－１
以上、１１２ｃｍ
－１
以下であり、且つ、前記特定Ｂ／Ｃ％が０．１％以上である；、
（ｐ３）前記ラマン分光法により得られる前記Ｇバンドのピークトップの強度に対する前記Ｄ１バンドのピークトップの強度の比であるＩ
Ｄ１
／Ｉ
Ｇ
比が１．０６以上であり、且つ、前記特定Ｂ／Ｃ％が０．７％以上である；、
（ｐ４）前記Ｉ
Ｄ１
／Ｉ
Ｇ
比が１．０６以上、１．９９以下であり、且つ、前記特定Ｂ／Ｃ％が０．１％以上である；
を有する触媒。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記特性（ｐ１）を有する、
請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
前記特性（ｐ２）を有する、
請求項１に記載の触媒。
【請求項４】
前記特性（ｐ３）を有する、
請求項１に記載の触媒。
【請求項５】
前記特性（ｐ４）を有する、
請求項１に記載の触媒。
【請求項６】
ＣｕＫα線を用いた粉末Ｘ線回折により得られるＸ線回折図形における炭素の（００２）回折線から得られる結晶子サイズＬｃが、２．５０ｎｍ以下を示す、
請求項１乃至５のいずれかに記載の触媒。
【請求項７】
ラマン分光法により得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１５００ｃｍ
－１
付近にピークトップを有するＤ４バンドを示し、
前記Ｇバンドのピークトップの強度に対する前記Ｄ４バンドのピークトップの強度の比であるＩ
Ｄ４
／Ｉ
Ｇ
比が０．０５以上である、
請求項１乃至５のいずれかに記載の触媒。
【請求項８】
ラマン分光法により得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１５００ｃｍ
－１
付近にピークトップを有するＤ４バンドを示し、
前記ラマン分光法により得られる前記Ｄ４バンドの半値全幅であるＤ４－ＦＷＨＭが２５０ｃｍ
－１
以下である、
請求項１乃至５のいずれかに記載の触媒。
【請求項９】
元素分析により得られる炭素原子含有量に対する窒素原子含有量の比率が０．１％以上である、
請求項１乃至５のいずれかに記載の触媒。
【請求項１０】
Ｘ線光電子分光法により得られる炭素原子の濃度に対する窒素原子の濃度の比率が０．１％以上である、
請求項１乃至５のいずれかに記載の触媒。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素担体と当該炭素担体に担持された遷移金属含有触媒とを含む触媒に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、炭素六角網面のプレートレット構造を有するカーボンナノファイバーを含む酸素発生電極用導電助剤が記載されている。また、非特許文献１には、コバルト、ホウ素原子、窒素原子及びカーボンナノチューブを含み、酸素発生反応及び水素発生反応について活性を有する触媒が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１９－０３９５３８号
【非特許文献】
【０００４】
Advanced Functional Materials, 2018, Volume 28, Issue 26, 1801136
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、本発明の発明者らは、金属空気二次電池用電極触媒に関し、放電に関する酸素還元反応（ＯＲＲ）のみならず、充電に関する酸素発生反応（ＯＥＲ）についても高い初期活性及び耐久性を有する触媒の開発を進めてきた。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、酸素還元反応及び酸素発生反応について高い初期活性及び耐久性を有する触媒を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る触媒は、炭素担体と、前記炭素担体に担持された遷移金属含有触媒とを含む触媒であって、ラマン分光法により得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１３５０ｃｍ
－１
付近にピークトップを有するＤ１バンドと、ラマンシフト１５９０ｃｍ
－１
付近にピークトップを有するＧバンドとを示し、Ｘ線光電子分光法により得られる光電子スペクトルにおいて、ホウ素原子の１ｓ軌道に由来するＢ１ｓスペクトルをピーク分離して得られる、結合エネルギー１９２．０±０．３ｅＶの範囲内にピークトップを有する特定ホウ素原子ピークを示し、下記特性（ｐ１）、（ｐ２）、（ｐ３）又は（ｐ４）：（ｐ１）前記ラマン分光法により得られる前記Ｄ１バンドの半値全幅であるＤ１－ＦＷＨＭが１１２ｃｍ
－１
以下であり、且つ、前記Ｘ線光電子分光法により得られる炭素原子の濃度に対する前記特定ホウ素原子ピークを示す特定ホウ素原子の濃度の比率である特定Ｂ／Ｃ％が０．７％以上である；、（ｐ２）前記Ｄ１－ＦＷＨＭが５２ｃｍ
－１
以上、１１２ｃｍ
－１
以下であり、且つ、前記特定Ｂ／Ｃ％が０．１％以上である；、（ｐ３）前記ラマン分光法により得られる前記Ｇバンドのピークトップの強度に対する前記Ｄ１バンドのピークトップの強度の比であるＩ
Ｄ１
／Ｉ
Ｇ
比が１．０６以上であり、且つ、前記特定Ｂ／Ｃ％が０．７％以上である；、（ｐ４）前記Ｉ
Ｄ１
／Ｉ
Ｇ
比が１．０６以上、１．９９以下であり、且つ、前記特定Ｂ／Ｃ％が０．１％以上である；を有する。本発明によれば、酸素還元反応及び酸素発生反応について高い初期活性及び耐久性を有する触媒が提供される。
【０００８】
［２］前記［１］の触媒は、前記特性（ｐ１）を有することとしてもよい。［３］前記［１］又は［２］の触媒は、前記特性（ｐ２）を有することとしてもよい。［４］前記［１］乃至［３］のいずれかの触媒は、前記特性（ｐ３）を有することとしてもよい。［５］前記［１］乃至［４］のいずれかの触媒は、前記特性（ｐ４）を有することとしてもよい。
【０００９】
［６］前記［１］乃至［５］のいずれかの触媒は、ＣｕＫα線を用いた粉末Ｘ線回折により得られるＸ線回折図形における炭素の（００２）回折線から得られる結晶子サイズＬｃが、２．５０ｎｍ以下を示すこととしてもよい。
【００１０】
［７］前記［１］乃至［６］のいずれかの触媒は、ラマン分光法により得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１５００ｃｍ
－１
付近にピークトップを有するＤ４バンドを示し、前記Ｇバンドのピークトップの強度に対する前記Ｄ４バンドのピークトップの強度の比であるＩ
Ｄ４
／Ｉ
Ｇ
比が０．０５以上であることとしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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