[發明專利]使用有機顏料的催化劑粒度控制

無效

• 申請號: 201080018063.X
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN102439773A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 馬克·K·德貝;杰森·A·本德;大衛·A·蘇瓦茨克
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/92;H01M4/88
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張爽;樊衛民

依據DOE頒布的Cooperative?Agreement?DE-FG36-07GO17007，在政府資助下創造本發明。政府擁有本發明的某些權利。

相關專利申請的交叉引用

本專利申請要求2009年4月23日提交的美國臨時專利申請號61/172111的權益，該專利申請的公開內容以引用的方式全文并入本文。

技術領域

本發明涉及包含分散的有機材料的納米結構化薄膜(NSTF)催化劑，該催化劑可用作燃料電池催化劑。

背景技術

美國專利No.5,879,827(其公開內容以引用的方式并入本文)公開了納米結構化元件，該元件包含負載針狀納米觀催化劑粒子的針狀微結構化支撐晶須。所述催化劑粒子可包含不同催化劑材料的交替層，所述不同催化劑材料可在組成、合金度或結晶度方面不同。

美國專利No.6,482,763(其公開內容以引用的方式并入本文)公開了燃料電池電極催化劑，該催化劑包含交替的含鉑層和含第二金屬的低氧化物的層，所述低氧化物表現出CO氧化的較早發生。

美國專利No.5,338,430、No.5,879,828、No.6,040,077和No.6,319,293(其公開內容以引用的方式并入本文)也涉及納米結構化薄膜催化劑。

美國專利No.4,812,352、No.5,039,561、No.5,176,786和No.5,336,558(其公開內容以引用的方式并入本文)涉及微結構。

美國專利No.7,419,741(其公開內容以引用的方式并入本文)公開了燃料電池陰極催化劑，該催化劑包含通過如下方式形成的納米結構：將交替的鉑層和第二層沉積于微結構載體上，這可形成一種三元催化劑。

美國專利No.7,622,217(其公開內容以引用的方式并入本文)公開了燃料電池陰極催化劑，該催化劑包含負載納米觀催化劑粒子的微結構化支撐晶須，該納米觀催化劑粒子以指定體積比和Mn含量包含鉑和錳以及至少一種其他金屬，其中所述其他金屬通常為Ni或Co。

發明內容

簡言之，本發明提供了一種包含納米結構化元件的燃料電池催化劑，所述納米結構化元件包含微結構化支撐晶須，該微結構化支撐晶須帶有納米觀催化劑粒子的薄膜，所述納米觀催化劑粒子的薄膜通過交替施加第一層和第二層而制得，所述第一層包含催化劑材料，且所述第二層包含可真空升華的有機分子固體。在一些實施例中，所述催化劑材料包含鉑。在一些實施例中，所述催化劑材料包含鉑的合金。在一些實施例中，所述催化劑材料為鉑。在一些實施例中，所述可真空升華的有機分子固體選自芳族有機顏料。在一些實施例中，所述可真空升華的有機分子固體選自芳族有機顏料。在一些實施例中，所述可真空升華的有機分子固體選自酞菁和二萘嵌苯。在一些實施例中，所述燃料電池催化劑包含至少2個所述第一層，更通常包含至少3個所述第一層，且在一些實施例中包含至少10個所述第一層。在一些實施例中，所述燃料電池催化劑包含至少2個所述第二層，更通常包含至少3個所述第二層，且在一些實施例中包含至少10個所述第二層。在一些實施例中，所述燃料電池催化劑包含至少2個所述第一層和至少2個所述第二層，更通常包含至少3個所述第一層和至少3個所述第二層，且在一些實施例中包含至少10個所述第一層和至少10個所述第二層。在一些實施例中，第一層具有至少5埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有至少10埃的平面等效厚度，且在一些實施例中具有至少15埃的平面等效厚度。在一些實施例中，第一層具有小于2000埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于500埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于300埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于200埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于100埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于80埃的平面等效厚度，且在一些實施例中具有小于60埃的平面等效厚度。在一些實施例中，第二層具有至少5埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有至少10埃的平面等效厚度，且在一些實施例中具有至少15埃的平面等效厚度。在一些實施例中，第二層具有小于2000埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于500埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于300埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于200埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于100埃的平面等效厚度，在一些實施例中具有小于80埃的平面等效厚度，且在一些實施例中具有小于60埃的平面等效厚度。

在本申請中：