氧还原催化剂及其制造方法技术

技术编号:10402289 阅读:85 留言:0更新日期:2014-09-10 12:09
本发明专利技术为一种氧还原催化剂,其包含钛化合物的一次粒子分散在碳的结构体中的复合粒子,其特征在于,具有钛、碳、氮、以及氧来作为构成元素,上述各元素的原子数的比,在将钛设为1的情况下,碳的比大于2且为5以下、氮的比大于0且为1以下,氧的比为1以上3以下,且拉曼光谱中的D带的峰强度相对于G带的峰强度的强度比即D/G比为0.4~1.0。本发明专利技术的氧还原催化剂具有良好的初期性能,且起动停止耐久性优异。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术为一种氧还原催化剂,其包含钛化合物的一次粒子分散在碳的结构体中的复合粒子,其特征在于,具有钛、碳、氮、以及氧来作为构成元素,上述各元素的原子数的比,在将钛设为1的情况下,碳的比大于2且为5以下、氮的比大于0且为1以下,氧的比为1以上3以下,且拉曼光谱中的D带的峰强度相对于G带的峰强度的强度比即D/G比为0.4~1.0。本专利技术的氧还原催化剂具有良好的初期性能,且起动停止耐久性优异。【专利说明】1活性高的钼。另外,作为担载该催化剂金厅中,阴极暂时性地处于高电位、例如1.办载体的碳被氧化腐蚀,引起载体的分解以:。而且,由于载体的劣化,贵金属的凝聚被丨以及停止相伴的高电位具有耐性的载体或和金属的原料碳化而得到的催化剂担载用丨化剂,其是采用下述制造方法制造的,所述物、含氮有机化合物以及溶剂混合,得到催前驱体溶液除去溶剂的工序2 ;以及,将固电极催化剂的工序3,上述含过渡金属化合:自周期表第4族以及第5族的元素中的过种催化剂,其是采用下述制造方法制造的,泛钽中的金属元素1的化合物的气体、烃气;001反应的工序。专利文献4记载了一种本专利技术以解决这样的以往技术中的问题为课题,本专利技术的目的在于提供具有良好的初期性能、且起动停止耐久性优异的氧还原催化剂,进而提供其制造方法。本专利技术人为解决上述以往技术的问题而刻苦研究的结果发现,包含具有钛化合物的一次粒子分散在碳结构体中的结构的复合粒子,钛、碳、氮以及氧为构成元素,碳相对于钛的原子数比为一定以上,且从拉曼光谱定量的类非晶碳相对于类石墨碳的相对比率为一定以下的催化剂,具有良好的初期性能,且起动停止耐久性优异,从而完成了本专利技术。本专利技术涉及例如以下的?。 一种氧还原催化剂,是包含复合粒子的氧还原催化剂,所述复合粒子是钛化合物的一次粒子分散在碳的结构体中而成的,所述氧还原催化剂的特征在于,上述复合粒子,具有钛、碳、氮、以及氧来作为构成元素,上述各元素的原子数的比,在将钛设为I的情况下,碳的比大于2且为5以下、氮的比大于O且为I以下,氧的比为I以上3以下,且拉曼光谱中的D带的峰强度相对于G带的峰强度的强度比(D/G比)为0.4?1.0。根据上述所述的氧还原催化剂,复合粒子进一步包含选自铁、镍、铬、钴以及锰中的至少I种元素M2,且元素M2的总量相对于钛的原子数的比为0.3以下。根据上述或所述的氧还原催化剂,复合粒子,在使用Cu-Ka射线的X射线衍射(XRD)测定中,占有下述记载的2Θ范围的区域A?D的每一个中具有峰,且在区域A具有在衍射图案中所显现的全部峰之中具有最大的强度的峰,A: 26 ?28° ;B:35 ?37° ;C: 40 ?42° ;D: 53 ?55°。根据上述?的任一项所述的氧还原催化剂,复合粒子的由透射法X射线吸收微细结构分析(透射法XAFS)求得的钛的价数大于3且低于4。根据上述?的任一项所述的氧还原催化剂,进而具有担载于上述复合粒子上的由贵金属或贵金属的合金构成的粒子。根据上述所述的氧还原催化剂,贵金属是选自钼、钯、铱、铑以及钌中的至少I种贵金属。根据上述或所述的氧还原催化剂,贵金属的合金是由贵金属与选自铁、镍、铬、钴、钛、铜、钒以及锰中的至少I种金属构成的合金。 一种燃料电池用催化剂层制作用墨,其特征在于,包含上述?的任一项所述的氧还原催化剂。 一种燃料电池用催化剂层,其特征在于,是使用上述所述的燃料电池用催化剂层制作用墨制作的。 一种燃料电池用电极,其特征在于,具备上述所述的燃料电池用催化剂层。 一种膜电极接合体,是由阴极、阳极、和配置于该阴极和该阳极之间的高分子电解质膜构成的膜电极接合体,其特征在于,上述阴极催化剂层和/或上述阳极催化剂层1剂的制造方法,提供氧原子的氧化剂是选剂的制造方法,在工序3开始的同时或开始剂的制造方法,在与工序3重叠的工序4中[原催化剂的制造方法,工序3结束后,工序剂的制造方法,在工序4之中工序3结束后氢、高氯酸和过乙酸中的至少1种。期性能,且起动停止耐久性优异。本专利技术的上述氧还原催化剂。-)的模式图。(1)的透射型电子显微镜像。图2(6)是在相对于6带的峰强度的强度比(0/(}比)为0.9。当0/6比为1.0以下时,氧还原催化良好。即使比小于0.4,也能得到良好用效果的观点来看并不有效。)(射线衍射“即)测定中,占有下述记载的[域八具有在衍射图案中所显现的全部峰之有金红石型氧化钛来作为主相。当本专利技术及起动停止耐久性变得更良好。.收微细结构分析(透射法求得的钛;范围内时,复合粒子的导电性提高,氧还原&0/6比降低。法,具体而言,能够列举例如以下的3个方出造方法,其特征在于,包括:)以及溶剂混合,得到催化剂前驱体溶液的到固体成分残渣的工序2 ;7001?14001的温度热处理,得到热处理氧原子的氧化剂进行氧化处理的工序如,匕合物(2)之中至少一方具有氧原子,工序卷围。的方式作为第1方式在下面进行说明。、含氮有机化合物(2)以及溶剂,得到催化丙酮络合物、氯化物、溴化物、碘化物、氯氧化物、溴氧化物、碘氧化物以及硫酸盐中的至少一种,从向上述液相中的溶剂的溶解性的观点来看,进一步优选地列举出醇盐或乙酰丙酮络合物。它们可以单独使用I种,也可以并用2种以上。作为含钛化合物(I)的具体例,可举出四甲氧基钛、四乙氧基钛、四丙氧基钛、四异丙氧基钛、四丁氧基钛、四异丁氧基钛、四戊氧基钛、四乙酰丙酮钛、二乙酰丙酮氧钛、氯化三(乙酰丙酮)钛(2)、四氯化钛、三氯化钛、氯氧化钛、四溴化钛、三溴化钛、溴氧化钛、四碘化钛、三碘化钛、碘氧化钛等的钛化合物。它们可以单独使用I种,也可以并用2种以上。按照前述的那样,当复合粒子包含第二金属元素M2时,氧还原催化剂的性能提闻。作为含M2化合物(3)的具体例,可举出:氯化铁(II)、氯化铁(III)、硫酸铁(III)、硫化铁(II)、硫化铁(III)、亚铁氰化钾、铁氰化钾、亚铁氰化铵、铁氰化铵、亚铁氰化铁、硝酸铁(II)、硝酸铁(III)、草酸铁(II)、草酸铁(III)、磷酸铁(II)、磷酸铁(III)、二茂铁、氢氧化铁(II)、氢氧化铁(III)、氧化铁(II)、氧化铁(III)、四氧化三铁、乙二胺四乙酸铁(II)铵、乙酸铁(II)、乳酸铁(II)、柠檬酸铁(III)等的铁化合物;氯化镍(II)、硫酸镍(II)、硫化镍(II)、硝酸镍(II)、草酸镍(II)、磷酸镍(II)、二茂镍、氢氧化镍(II)、氧化镍(II)、乙酸镍(II)、乳酸镍(II)等的镍化合物;氯化铬(II)、氯化铬(III)、硫酸铬(III)、硫化铬(III)、硝酸铬(III)、草酸铬(III)、磷酸铬(III)、氢氧化铬(III)、氧化铬(II)、氧化铬(III)、氧化铬(IV)、氧化铬(VI)、乙酸铬(II)、乙酸铬(III)、乳酸铬(III)等的铬化合物;氯化钴(II)、氯化钴(III)、硫酸钴(II)、硫化钴(II)、硝酸钴(II)、硝酸钴(III)、草酸钴(II)、磷酸钴(II)、二茂钴、氢氧化钴(II)、氧化钴(II)、氧化钴(III)、四氧化三钴、乙酸钴(II)、乳酸钴(II)等的钴化合物;氯化锰(II)、硫酸锰(II)、硫化锰(II)、硝酸锰(II)、草酸锰(II)、氢氧化锰(II)、氧化锰(II本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧还原催化剂,是包含复合粒子的氧还原催化剂,所述复合粒子是钛化合物的一次粒子分散在碳的结构体中而成的,所述氧还原催化剂的特征在于,所述复合粒子,具有钛、碳、氮、以及氧作为构成元素,所述各元素的原子数的比,在将钛设为1的情况下,碳的比大于2且为5以下、氮的比大于0且为1以下,氧的比为1以上3以下,且拉曼光谱中的D带的峰强度相对于G带的峰强度的强度比即D/G比为0.4~1.0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:手冢记庸堀北雅挥吉村真幸伊藤祐司佐藤孝志
申请(专利权)人:昭和电工株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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