燃料电池用电极催化剂和其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103619477103619477A(43)申请公布日2014.03.05(21)申请号201280029121.8(74)专利代理机构北京市中咨律师事务所(22)申请日2012.01.1211247代理人李照明段承恩(30)优先权数据132102/20112011.06.14JP(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日H01M4/88(2006.01)2013.12.13H01M4/90(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据H01M8/10(2006.01)PCT/JP2012/0505292012.01.12(87)PCT国际申请的公布数据WO2012/172823JA2012.12.20(71)申请人昭和电工株式会社地址日本东京都(72)发明人高桥央堀北雅挥今井卓也胁坂安显佐藤孝志权权利要求书2页利要求书2页说明书30页说明书30页附图12页附图12页(54)发明名称燃料电池用电极催化剂和其制造方法(57)摘要本发明是一种燃料电池用电极催化剂，至少具有选自IIIB～VIIB族元素中的至少一种元素M1、选自铁族元素中的至少一种元素M2、选自IIIA族元素中的至少一种元素M3、以及碳、氮和氧作为构成元素，在将所述各元素的原子数之比、即M1：M2：M3：碳：氮：氧记作a：b：c：x：y：z时，0＜a＜1，0＜b≤0.5，0＜c＜1，0＜x≤6，0＜y≤2，0＜z≤3，a＋b＋c＝1，BET比表面积为100m2/g以上。本发明的燃料电池用电极催化剂与以往的贵金属替代催化剂相比，具有更高的催化活性。本发明的燃料电池用电极催化剂能够以低成本制造。通过本发明的燃料电池用电极催化剂的制造方法，不需设置高温的热处理(烧成)工序，就能够制造使用了IIIA族元素、过渡金属(钛等)的具有高催化活性的燃料电池用电极催化剂。CN103619477ACN1036947ACN103619477A权利要求书1/2页1.一种燃料电池用电极催化剂，至少具有选自IIIB～VIIB族元素中的至少一种元素M1、选自铁族元素中的至少一种元素M2、选自IIIA族元素中的至少一种元素M3、以及碳、氮和氧作为构成元素，在将上述各元素的原子数之比、即M1：M2：M3：碳：氮：氧记作a：b：c：x：y：z时，0＜a＜1，0＜b≤0.5，0＜c＜1，0＜x≤6，0＜y≤2，0＜z≤3，a＋b＋c＝1，BET比表面积为100m2/g以上。2.如权利要求1所述的燃料电池用电极催化剂，所述M1为选自钛、锆、铪、铌和钽中的至少1种元素。3.如权利要求1或2所述的燃料电池用电极催化剂，所述M2为铁。4.如权利要求1～3的任一项所述的燃料电池用电极催化剂，所述M3为选自硼、铝、镓和铟中的至少1种元素。5.如权利要求1所述的燃料电池用电极催化剂，所述M1为选自钛、锆、铪、铌和钽中的至少1种元素，M2为铁，M3为选自硼、铝、镓和铟中的至少1种元素。6.如权利要求1～5的任一项所述的燃料电池用电极催化剂，所述x为0.15～5。7.如权利要求1～6的任一项所述的燃料电池用电极催化剂，所述y为0.01～1.5。8.如权利要求1～7的任一项所述的燃料电池用电极催化剂，所述z为0.1～2.6。9.如权利要求1～8的任一项所述的燃料电池用电极催化剂，通过XRD测定计算出的(110)面间距比不加入M3、与该催化剂同样地制造出的催化剂的通过XRD测定计算出的(110)面间距小。10.一种燃料电池用电极催化剂的制造方法，包含以下工序：至少将含有选自IIIB～VIIB族元素中的至少1种元素M1的化合物、含有选自铁族元素中的至少1种元素M2的化合物、含有选自IIIA族元素中的至少1种元素M3的化合物、含氮有机化合物和溶剂混合在一起，而得到催化剂前体溶液的工序1，从所述催化剂前体溶液除去溶剂而得到固体成分残渣的工序2，以及对工序2中得到的固体成分残渣在500～1200℃的温度下进行热处理，而得到电极催化剂的工序3。11.如权利要求10所述的燃料电池用电极催化剂的制造方法，所述含有M1的化合物为选自金属硝酸盐、金属有机酸盐、金属氯氧化物、金属醇盐、金属卤化物、金属高氯酸盐和金属次氯酸盐中的1种以上。12.如权利要求10或11所述的燃料电池用电极催化剂的制造方法，所述含氮有机化合物的分子中具有选自氨基、氰基、酰亚胺基、亚胺基、硝基、酰胺基、叠氮基、氮丙啶基、偶氮基、异氰酸酯基、异硫氰酸酯基、肟基、重氮基、和亚硝基、以及吡咯环、卟啉环、咪唑环、吡啶环、嘧啶环、和吡嗪环中的1种以上。13.如权利要求10～12的任一项所述的燃料电池用电极催化剂的制造方法，所述含