[發明專利]核殼催化劑的制造方法

有效

• 申請號: 201580041409.0
• 申請日: 2015-06-03
• 公開（公告）號: CN106660014B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 堀喜博;石川翔太朗
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;B01J37/04;H01M4/86;H01M4/88;H01M4/90;H01M4/92
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;金世煜

本發明提供一種核殼催化劑的制造方法，以短時間制造鉑質量活性高的核殼催化劑。所述核殼催化劑的制造方法是具備含有鈀的核和含有鉑且被覆所述核的殼的核殼催化劑的制造方法，準備使在含鈀粒子的表面被覆銅而成的銅被覆含鈀粒子分散而成的銅被覆含鈀粒子分散液、含鉑離子溶液和微反應器，通過在所述微反應器內將所述銅被覆含鈀粒子分散液和所述含鉑離子溶液混合，將所述銅被覆含鈀粒子表面的銅置換為鉑，形成所述殼。

技術領域

本發明涉及一種核殼催化劑的制造方法。

背景技術

作為電極催化劑、特別是燃料電池用電極催化劑，已知有以減少鉑等貴金屬的使用量為目的的核殼催化劑。

例如，在專利文獻1中記載了一種通過應用了銅欠電位沉積(Cu－UPD)的置換鍍敷來制造核殼催化劑的方法。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013－239331號公報

發明內容

以往，Cu－UPD處理后的銅被覆含鈀粒子表面的銅與鉑的置換反應通過在收容于反應容器內的使銅被覆含鈀粒子分散而成的銅被覆含鈀粒子分散液中滴加含鉑離子溶液的方法(以下，有時稱為滴加法)來進行。

利用滴加法的銅與鉑的置換反應容易在滴加于均勻分散有銅被覆含鈀粒子的液體中的含鉑離子溶液集中在所滴加的位置附近的狀態下發生，作為結果，在含鈀粒子表面不均地形成含有鉑的殼。

基于該理由，為了在含鈀粒子表面均勻地形成含有鉑的殼，提高核殼催化劑的每單位質量鉑的催化活性(以下，有時稱為鉑質量活性)，需要一邊攪拌銅被覆含鈀粒子分散液一邊緩慢地滴加含鉑離子溶液。

另外，滴加法存在如下問題：無法將滴加的含鉑離子溶液瞬時在反應容器內均勻化，含鉑離子溶液和銅被覆含鈀粒子在濃度不均勻的狀態下任意地反應，因此，一些含鈀粒子被過度被覆，或者相反地被覆不足，在各粒子間被覆狀態發生偏差，核殼催化劑的鉑質量活性不充分。

另外，滴加法存在如下問題：為了充分地進行銅被覆含鈀粒子表面的銅與鉑的置換反應，在滴加含鉑離子溶液后，需要長時間攪拌反應溶液，特別是在大量合成時運行成本增大。

本發明是鑒于上述實際情況而完成的，本發明的目的在于提供一種以短時間制造鉑質量活性高的核殼催化劑的方法。

本發明的核殼催化劑的制造方法是具備含有鈀的核和含有鉑且被覆所述核的殼的核殼催化劑的制造方法，其特征在于，具有如下工序：

準備使銅被覆含鈀粒子分散而成的銅被覆含鈀粒子分散液的工序，該銅被覆含鈀粒子是在含鈀粒子的表面被覆銅而成的；

準備含鉑離子溶液的工序；以及

通過將所述銅被覆含鈀粒子分散液與所述含鉑離子溶液在微反應器內進行混合，將所述銅被覆含鈀粒子表面的銅置換為鉑，形成所述殼的置換工序。

在本發明的核殼催化劑的制造方法中，優選所述含鈀粒子擔載于載體。

在本發明的核殼催化劑的制造方法中，優選所述含鉑離子溶液含有鉑離子和抑制所述銅與鉑的置換反應的反應抑制劑。

在本發明的核殼催化劑的制造方法中，優選所述反應抑制劑為選自檸檬酸、檸檬酸鈉和檸檬酸鉀中的至少1種。

在本發明的核殼催化劑的制造方法中，優選所述含鉑離子溶液中的檸檬酸離子濃度為0.5～2mol/L。

在本發明的核殼催化劑的制造方法中，優選在5～200MPa的加壓條件下進行所述置換工序中的所述混合。

根據本發明，能夠以短時間制造鉑質量活性高的核殼催化劑。

附圖說明