[發(fā)明專利]核殼型金屬納米微粒及核殼型金屬納米微粒的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080065898.0
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN102844465A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 新井龍哉;竹廣直樹;飯尾敦雄;木村纮子
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: C23C28/02
• 分類號: C23C28/02;C23C18/31;C25D5/00;H01M4/88;H01M4/90
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 金龍河;穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對內(nèi)核而言具有高外殼包覆率的核殼型金屬納米微粒以及核殼型金屬納米微粒的制造方法。

背景技術(shù)

燃料電池通過將燃料和氧化劑供給至電連接的兩個電極并以電化學(xué)方式引起燃料的氧化而將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。與火力發(fā)電不同，燃料電池不受卡諾循環(huán)的限制，因而顯示出高的能量轉(zhuǎn)換效率。通常，燃料電池是通過層疊多個以一對電極夾持電解質(zhì)膜而成的膜-電極接合體為基本結(jié)構(gòu)的單電池而構(gòu)成。

以往，作為燃料電池用電極催化劑，一直使用鉑或鉑合金。然而，特別是在使用鉑合金時，存在于鉑表面上的鉑以外的金屬會溶出，因此，存在燃料電池長時間運行時導(dǎo)致電池電壓下降的缺點。

作為防止上述催化劑金屬溶出的技術(shù)，專利文獻1中公開了一種電極催化劑，在載體上負(fù)載有由貴金屬和過渡金屬構(gòu)成的貴金屬合金，其特征在于，該貴金屬合金的表面由貴金屬包覆。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-205088號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問題

專利文獻1中公開的電極催化劑如該文獻的圖1所示，不是貴金屬合金的整個表面被貴金屬被膜完全包覆。另外，如實施例的表1所公開的那樣，對于該文獻所公開的電極催化劑而言，催化劑粒子表面的過渡金屬組成比不為0，因此可以明確，含有過渡金屬的催化劑粒子的內(nèi)核露出于催化劑粒子表面。

本發(fā)明鑒于上述實際情況而完成，其目的在于提供對內(nèi)核而言具有高外殼包覆率的核殼型金屬納米微粒以及核殼型金屬納米微粒的制造方法。

用于解決問題的方法

本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒具備內(nèi)核部和包覆該內(nèi)核部的外殼部，其特征在于，上述內(nèi)核部含有選自由金屬單質(zhì)和合金組成的組中的內(nèi)核金屬材料，上述外殼部含有由第一外殼金屬材料和第二外殼金屬材料構(gòu)成的合金。

這種構(gòu)成的核殼型金屬納米微粒，通過用上述外殼部包覆上述內(nèi)核部，能夠抑制上述內(nèi)核部的溶出。

本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒，優(yōu)選至少露出于上述內(nèi)核部表面的上述內(nèi)核金屬材料的{100}面由上述外殼部包覆。

對于這種構(gòu)成的核殼型金屬納米微粒而言，與上述內(nèi)核金屬材料的{111}面和{110}面相比，難以由外殼金屬材料包覆的上述內(nèi)核金屬材料的{100}面由上述外殼部包覆，因此，使上述外殼部相對于上述內(nèi)核部的總表面積的包覆率保持在較高水平，從而能夠抑制上述內(nèi)核部的溶出。

本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒，優(yōu)選上述第二外殼金屬材料的標(biāo)準(zhǔn)電極電位高于上述內(nèi)核金屬材料的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。

這種構(gòu)成的核殼型金屬納米微粒例如在用于燃料電池的電極催化劑等時，能夠抑制由電化學(xué)反應(yīng)引起的上述內(nèi)核部的溶出。

作為本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒的一個方式，可以采用下述構(gòu)成：上述內(nèi)核金屬材料是形成晶系為立方晶系且具有的晶格常數(shù)的金屬晶體的材料。

作為本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒的一個方式，可以采用下述構(gòu)成：上述第一外殼金屬材料是形成晶系為立方晶系且具有的晶格常數(shù)的金屬晶體的材料。

作為本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒的一個方式，可以采用下述構(gòu)成：上述第二外殼金屬材料是形成晶系為立方晶系且具有的晶格常數(shù)的金屬晶體的材料。

本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒，優(yōu)選上述外殼部相對于上述內(nèi)核部的包覆率為0.01~1。

這種構(gòu)成的核殼型金屬納米微粒能夠進一步抑制上述內(nèi)核部的溶出。

作為本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒的一個方式，可以采用下述構(gòu)成：上述內(nèi)核金屬材料是選自由鈀和鈀與第四周期過渡金屬的合金組成的組中的金屬材料。

作為本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒的一個方式，可以采用下述構(gòu)成：上述第一外殼金屬材料是選自由鉑、銥、釕、銠、鉑-銥合金、鉑-釕合金和鉑-銠合金組成的組中的金屬材料。

作為本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒的一個方式，可以采用下述構(gòu)成：上述第二外殼金屬材料是選自由金、金-銥合金、金-鉑合金和金-銠合金組成的組中的金屬材料。

作為本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒的一個方式，可以采用負(fù)載在載體上的構(gòu)成。

本發(fā)明的核殼型金屬納米微粒，優(yōu)選上述外殼部是由上述第一外殼金屬材料和上述第二外殼金屬材料構(gòu)成的合金的單原子層。

這種構(gòu)成的核殼型金屬納米微粒與具有雙原子層以上的外殼部的核殼型微粒相比，催化活性高，而且制造成本低。