负载型金属催化剂以及其制造方法、载体的制造方法与流程

技术特征：
1.一种负载型金属催化剂，其具备载体和活性金属粒子，所述载体为导电粒子的集合体，所述活性金属粒子分散负载于所述导电粒子上，所述导电粒子含有多个细孔，所述细孔的平均入口细孔径为1～20nm，所述平均入口细孔径的标准偏差为所述平均入口细孔径的50％以下，所述活性金属粒子中负载于所述导电粒子的表层区域的活性金属粒子的数量分数为50％以上，所述表层区域为所述导电粒子的表面上的区域，或者距所述表面的深度15nm以内的所述细孔内的区域。2.根据权利要求1所述的负载型金属催化剂，其中，所述导电粒子为碳粒子。3.根据权利要求1或2所述的负载型金属催化剂，其中，所述细孔的平均细孔间距为5～20nm，所述平均细孔间距的标准偏差为所述平均细孔间距的50％以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的负载型金属催化剂，其中，所述导电粒子为平均5个以上一次粒子连接而成的连接结构体。5.根据权利要求4所述的负载型金属催化剂，其中，所述连接结构体的平均串联数为3以上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的负载型金属催化剂，其中，所述导电粒子的平均一次粒径为20～100nm。7.根据权利要求1至6中任一项所述的负载型金属催化剂，其中，负载于所述表层区域的活性金属粒子中，负载于所述细孔内的活性金属粒子的数量分数为40％以上。8.根据权利要求1至7中任一项所述的负载型金属催化剂，其中，所述活性金属粒子为铂或铂合金的粒子。9.根据权利要求1至8中任一项所述的负载型金属催化剂，其中，所述活性金属粒子的平均粒径为1～8nm。10.根据权利要求1至9中任一项所述的负载型金属催化剂，其中，[所述活性金属粒子的平均粒径/所述平均入口细孔径]的值为0.2～0.8。11.根据权利要求1至10中任一项所述的负载型金属催化剂，其中，所述活性金属粒子中负载于所述导电粒子的表层区域的活性金属粒子的数量分数为60％以上。12.一种燃料电池，其具有阴极侧催化剂层，所述阴极侧催化剂层含有权利要求1至11中任一项所述的负载型金属催化剂。13.一种载体的制造方法，所述载体为导电粒子的集合体，所述方法具备聚集体生成工序、结合工序、以及碳化工序，所述聚集体生成工序中，形成碳源球体聚集而成的碳源聚集体，所述结合工序中，在不搅拌或者以雷诺数成为1400以下的方式搅拌含有所述碳源聚集体的分散液的状态下，使所述碳源球体彼此结合，形成碳源结合体，
所述碳化工序中，将所述碳源结合体碳化。14.一种负载型金属催化剂的制造方法，其具备混合工序、还原工序、以及负载工序，所述混合工序中，将含有活性金属前体的活性金属前体溶液、表面活性剂、以及有机溶剂混合，生成活性金属前体混合溶液，所述还原工序中，将所述活性金属前体混合溶液中的活性金属前体还原，生成活性金属粒子，所述负载工序中，将作为导电粒子集合体的载体与所述活性金属粒子混合，使所述活性金属粒子分散负载于所述导电粒子上，所述导电粒子含有多个细孔，所述细孔的平均入口细孔径为1～20nm，所述平均入口细孔径的标准偏差为所述平均入口细孔径的50％以下，所述混合溶液中采用动态光散射法测定的个数中位粒径为所述平均入口细孔径的0.5～2倍。15.根据权利要求14所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述有机溶剂为具有疏水性的有机溶剂，含有选自环己烷、庚烷、以及甲苯中的至少一者。16.根据权利要求14或15所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述表面活性剂为非离子性表面活性剂。17.根据权利要求14至16中任一项所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述还原工序中，所述还原通过将含有还原剂、有机溶剂、水和表面活性剂的还原剂混合溶液与所述活性金属前体混合溶液混合来进行。18.一种负载型金属催化剂的制造方法，其具备混合工序、还原工序以及负载工序，所述混合工序中，将含有活性金属前体的活性金属前体溶液、高分子保护剂和还原剂混合，生成混合溶液，所述还原工序中，将所述混合溶液中的活性金属前体还原，生成活性金属粒子，所述负载工序中，通过将作为导电粒子的集合体的载体与所述活性金属粒子混合而使所述活性金属粒子分散负载在所述导电粒子上，所述导电粒子含有多个细孔，所述细孔的平均入口细孔径为1～20nm，所述平均入口细孔径的标准偏差为所述平均入口细孔径的50％以下，所述混合溶液中采用动态光散射法测定的个数中位粒径为所述平均入口细孔径的0.5～2倍。19.根据权利要求18所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述高分子保护剂含有聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚乙烯醇中的至少1种。20.根据权利要求14至19中任一项所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述活性金属前体含有铂前体化合物。21.根据权利要求14至20中任一项所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述导电粒子为碳粒子。22.根据权利要求14至21中任一项所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，
所述细孔的平均细孔间距为5～20nm，所述平均细孔间距的标准偏差为所述平均细孔间距的50％以下。23.根据权利要求14至22中任一项所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述导电粒子为平均5个以上一次粒子连接而成的连接结构体。24.根据权利要求23所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述连接结构体的平均串联数为3以上。25.根据权利要求14至24中任一项所述的负载型金属催化剂的制造方法，其中，所述导电粒子的一次粒子的平均粒径为20～100nm。

技术总结
本发明提供活性金属粒子的利用效率优异的负载型金属催化剂。根据本发明，提供一种负载型金属催化剂，其具备作为导电粒子的集合体的载体和分散负载于所述导电粒子上的活性金属粒子，所述导电粒子含有多个细孔，所述细孔的平均入口细孔径为1～20nm，所述平均入口细孔径的标准偏差为所述平均入口细孔径的50％以下，所述活性金属粒子中负载于所述导电粒子表层区域的活性金属粒子的数量分数为50％以上，所述表层区域为所述导电粒子表面上的区域或者距所述表面的深度为15nm以内的所述细孔内的区域。内的区域。内的区域。


技术研发人员：宫尾敏广 西野华子 东山和寿 内田诚 饭山明裕 柴沼知哉 小泉直人
受保护的技术使用者：日挥通用株式会社
技术研发日：2021.02.05
技术公布日：2022/7/29