燃料电池催化剂用碳载体及燃料电池用催化剂制造技术

实现一种耐久性、与负载催化剂金属时的催化活性优异的燃料电池催化剂用碳载体及燃料电池用催化剂。本发明专利技术的一实施方式的碳载体在利用CuKα射线而得的X射线衍射光谱中，至少在2θ＝22.5

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池催化剂用碳载体及燃料电池用催化剂


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池催化剂用碳载体及燃料电池用催化剂。

技术介绍

[0002]近年来，燃料电池作为汽车等的动力源受到期待，其实用也已开始。燃料电池通常包括：催化剂金属(例如，铂(Pt)、包含铂的合金)、以及负载所述催化剂金属的载体。作为所述载体，大多使用比表面积大的碳载体。
[0003]迄今为止，提出了如下技术：通过控制碳载体的结晶性，来提高碳载体的耐久性、以及负载于碳载体上的催化剂金属的催化活性(例如，参照专利文献1～专利文献3)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本公开专利公报“日本专利特开2018
‑
12626号公报”[0007]专利文献2：WO2017/154359号公报
[0008]专利文献3：日本公开专利公报“日本专利特开2018
‑
81740号公报”
技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的问题
[0010]但是，就耐久性及催化活性的观点而言，所述那样的现有技术仍然存在改善的余地。
[0011]本专利技术的一方式的目的在于实现一种耐久性(特别是耐氧化性)及负载催化剂金属时的催化活性优异的燃料电池催化剂用碳载体及燃料电池用催化剂。
[0012]解决问题的技术手段
[0013]本专利技术人等人发现，根据具有特定的结晶性、且布厄特(Brunauer
‑
Emmett
‑
Teller，BET)比表面积为特定的值以上的碳载体，可实现耐久性(特别是耐氧化性)、及负载催化剂金属时的催化活性优异的燃料电池催化剂用碳载体及燃料电池用催化剂，从而完成了本申请专利技术。本专利技术包含以下专利技术。
[0014]一种燃料电池催化剂用碳载体，在利用CuKα射线而得的X射线衍射光谱中，至少在2θ＝22.5
°
～25
°
、2θ＝26
°
及2θ＝26.5
°
处分别观测到(002)面的衍射波峰，在2θ＝26
°
处观测到的波峰P1与在2θ＝26.5
°
处观测到的波峰P2的强度比I(P1)/I(P2)为1.4以上，BET比表面积为1000m2/g以上。
[0015]一种燃料电池用催化剂，包含碳载体、以及催化剂金属，所述碳载体在利用CuKα射线而得的X射线衍射光谱中，至少在2θ＝22.5
°
～25
°
、2θ＝26
°
及2θ＝26.5
°
处分别观测到(002)面的衍射波峰，在2θ＝26
°
处观测到的波峰P1与在2θ＝26.5
°
处观测到的波峰P2的强度比I(P1)/I(P2)为1.4以上，BET比表面积为1000m2/g以上。
[0016]专利技术的效果
[0017]根据本专利技术的一方式，本专利技术的一方式可提供一种耐久性(特别是耐氧化性)及负
载催化剂金属时的催化活性优异的燃料电池催化剂用碳载体及燃料电池用催化剂。
附图说明
[0018][图1]是在实施例中相对于波峰强度比绘制催化剂金属的雏晶尺寸而得的曲线图。
具体实施方式
[0019]若对本专利技术的一实施方式进行说明，则如下所述，但本专利技术并不限定于此。本专利技术并不限定于以下说明的各结构，能够在权利要求书所示的范围内进行各种变更，将不同的实施方式及实施例中分别公开的技术手段适宜组合而获得的实施方式及实施例也包含于本专利技术的技术范围内。另外，本说明书中记载的所有学术文献及专利文献等在本说明书中均是作为参考文献而被引用。另外，在本说明书中，只要并无特别记述，则表示数值范围的“A～B”是指“A以上(包含A且大于A)且B以下(包含B且小于B)”。
[0020]〔1.燃料电池催化剂用碳载体〕
[0021]本专利技术的一实施方式的燃料电池催化剂用碳载体在利用CuKα射线而得的X射线衍射光谱中，至少在2θ＝22.5
°
～25
°
、2θ＝26
°
及2θ＝26.5
°
处分别观测到(002)面的衍射波峰，在2θ＝26
°
处观测到的波峰P1与在2θ＝26.5
°
处观测到的波峰P2的强度比I(P1)/I(P2)为1.4以上，BET比表面积为1000m2/g以上。
[0022]在所述专利文献1中，试图通过选择性地提高负载催化剂金属的细孔内部的结晶性、另一方面抑制其他部分的结晶化，来抑制比表面积的降低，兼顾耐久性与催化活性。然而，在所述专利文献1的技术中，为了使细孔内部选择性地结晶化，需要在热处理时使具有石墨化促进作用的金属粒子负载于细孔内部，并在热处理后将所述金属粒子去除。更具体而言，需要在碳材料上使金属络合物等吸附、还原、析出后进行煅烧而去除金属成分的工序，需要追加的工序。另外，由于是提高细孔内部的结晶性的方向，因此虽然耐久性优异，但在负载催化剂金属时容易产生凝聚，有可能阻碍催化剂金属的有效率的利用，就所述方面而言存在改善的余地。
[0023]在所述专利文献2中，在X射线衍射(X
‑
Ray Diffraction，XRD)中，减小结晶性略微提高了的波峰2θ＝26
°
的面积相对于结晶性低的波峰2θ＝22.5
°
～25
°
的面积的比例，并降低结晶性，由此来高分散地负载催化剂，提高催化活性，但还存在可改善的余地。
[0024]在所述专利文献3中，如所述专利文献2那样，示出了结晶性略微提高了的波峰2θ＝26
°
的面积相对于结晶性低的波峰2θ＝22.5
°
～25
°
的面积的比例为0.06以上这一大的范围，完全未示出可获得充分的催化活性的结晶条件，存在改善的余地。
[0025]对此，如上所述，在本专利技术的一实施方式的碳载体中，在利用CuKα射线而得的X射线衍射光谱中，至少在2θ＝22.5
°
～25
°
、2θ＝26
°
及2θ＝26.5
°
处分别观测到(002)面的衍射波峰。
[0026]在2θ＝26
°
及2θ＝26.5
°
处观测到(002)面的衍射波峰表示构成碳载体的一部分碳的结晶性发展。另外，在2θ＝22.5
°
～25
°
处观察到(002)面的衍射波峰表示在构成碳载体的碳中具有结晶性并不过度发展的部分。若为碳的结晶性适度发展的碳载体，则可具备对于燃料电池催化剂而言需要的耐久性(特别是耐氧化性)。本专利技术的一实施方式的碳载体例如
与现有的碳载体(科琴黑(Ketjen Black)EC300J，伏尔甘(Vulcan)(注册商标)XC
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池催化剂用碳载体，在利用CuKα射线而得的X射线衍射光谱中，至少在2θ＝22.5
°
～25
°
、2θ＝26
°
及2θ＝26.5
°
处分别观测到(002)面的衍射波峰，在2θ＝26
°
处观测到的波峰P1与在2θ＝26.5
°
处观测到的波峰P2的强度比I(P1)/I(P2)为1.4以上，布厄特比表面积为1000m2/g以上。2.根据权利要求1所述的碳载体，其中所述碳载体的氧化起始温度为610℃以上。3.根据权利要求1或2所述的碳载体，其中所述强度比I(P1)/I(P2)为1.7以上。4.根据权利要求1或2所述的碳载体，其中所述布厄特比表面积为1200m2/g以上。5.根据权利要求1或2所述的碳载体，其中所述碳载体具有介孔，所述介孔的平均孔径为3.5nm～5.0nm。6.根据权利要求1或2所述的碳载体，其中所述碳载体具有介孔，所述介孔的容积为0.73mL/g碳载体以上。7.根据权利要求1或2所述的碳载体，其中所述碳载体具有微孔，所述微孔的容积为0.37mL/g碳载体以上。8.一种燃料电池用催化剂，包含碳载体、以及催化剂金属，所述碳载体在利用CuKα射线而得的X射线衍射光谱中，至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：稲叶稔，初代善夫，
申请(专利权)人：学校法人同志社，
类型：发明
国别省市：