[发明专利]电极催化剂的制造方法以及电极催化剂

说明书

一种电极催化剂的制造方法，其具备：分散液制作工序，该工序是将(i)选自亚砜化合物以及酰胺化合物中的至少一种溶剂、(ii)金属氧化物的催化剂载体粉、(iii)铂化合物、(iv)过渡金属化合物和(v)包含羧基的芳香族化合物混合，制作分散液；担载工序，该工序是加热上述分散液，使铂和过渡金属的铂合金担载上述催化剂载体粉的表面上；固液分离工序，该工序是从上述担载工序后的上述分散液中分离分散相，得到在上述催化剂载体粉上担载了上述铂合金而成的催化剂粉；和加热处理工序，该工序是将上述催化剂粉在真空下或在还原气体气氛下进行加热。

技术领域

本发明涉及制造适宜用于燃料电池的电极催化剂的方法。另外，本发明涉及电极催化剂。

背景技术

固体高分子型燃料电池具备膜电极接合体，该膜电极接合体以全氟烷基磺酸型高分子等具有质子传导性的高分子膜作为固体电解质，在该固体高分子膜的各面上形成了施加了电极催化剂而成的氧极以及燃料极。

电极催化剂通常是在作为载体的炭黑等导电性碳材料的表面上担载以铂为主的各种贵金属催化剂而成。已知电极催化剂根据燃料电池的运转时的电位变化，碳发生氧化腐蚀，引起所担载的金属催化剂的凝聚或脱落。其结果是，随着运转时间的经过，燃料电池的性能不断降低。因此，在燃料电池的制造中，通过使多于实际上所需的量的贵金属催化剂担载在载体上，性能方面具有富裕，实现高寿命化。但是，从经济性的观点出发，不能说这是有利的。

因此，为了实现固体高分子型燃料电池的高性能化、高寿命化或经济性的改善等，进行了关于电极催化剂的各种研讨。例如，提出了使用作为非碳系材料的导电性氧化物载体来代替一直以来作为载体使用的导电性碳(参考专利文献1)。该文献中，作为电极催化剂的载体，使用氧化锡。在该载体的表面上担载有铂等贵金属的微粒。该文献中记载了该电极催化剂具有优良的电化学的催化活性，并且具有高耐久性。该文献中，贵金属的微粒是通过将贵金属的胶体在还原气氛下、在80℃至250℃下进行热处理而生成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：US2010/233574A1

发明内容

关于专利文献1中记载的电极催化剂的性能，本发明人进行了研讨，结果发现，活性支配电流密度等催化性能存在改善的余地。因此，认为通过使催化活性高于铂的铂镍合金担载在氧化锡上，电极催化剂的催化性能会提高，通过专利文献1中记载的方法，尝试制造在氧化锡的表面上担载了铂镍合金而成的电极催化剂。但是，在该文献记载的方法中，为了使镍固溶在铂中，需要将铂金属以及镍金属的前体担载在氧化锡上而成的试样在还原气氛下、在例如200℃以上的高温下进行热处理，因此在热处理时铂不仅与镍发生合金化、而且与氧化锡中的锡发生合金化，没有得到所期望的催化性能。

因此，本发明的课题在于，提供能够制造能消除上述以往技术所具有的各种缺点的电极催化剂的方法。

本发明提供一种电极催化剂的制造方法，其具备：

分散液制作工序，该工序是将(i)选自亚砜化合物以及酰胺化合物中的至少一种溶剂、(ii)金属氧化物的催化剂载体粉、(iii)铂化合物和(iv)过渡金属化合物混合，制作分散液；

担载工序，该工序是加热上述分散液，使铂和过渡金属的铂合金担载在上述催化剂载体粉的表面上；

固液分离工序，该工序是从上述担载工序后的上述分散液中分离分散相(分散质)，得到在上述催化剂载体粉上担载了上述铂合金而成的催化剂粉；和

加热处理工序，该工序是将上述催化剂粉在真空下或在还原气体气氛下进行加热。

另外，本发明提供一种电极催化剂，其是在氧化锡的载体上担载了铂和过渡金属的铂合金粒子而成的电极催化剂，

上述铂合金粒子包含表面区域和与该表面区域相比位于中心侧的中心区域，在上述表面区域中具有铂富集层，