特許ウォッチ

公開番号2025123904
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019678
出願日2024-02-13
発明の名称金属ナノワイヤ触媒の製造方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類B01J 23/42 20060101AFI20250818BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【解決手段】金属ナノワイヤ触媒10の製造方法は、カーボン担体12に金属ナノワイヤ14を担持させる担持工程(S20)と、カーボン担体12に金属ナノワイヤ14を担持させた担持体から不純物を取り除く洗浄工程(S30)と、を有し、洗浄工程(S30)は、ヒドリド還元剤を含む溶液を、担持体に接触させる第1混合工程(S31)と、第1混合工程(S31)で得られる第1混合物から、担持体から分離された第1不純物を取り除く第1分離工程と、を有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、
カーボン担体に金属ナノワイヤを担持させる担持工程と、
前記担持工程の後に、前記カーボン担体に前記金属ナノワイヤを担持させた担持体から不純物を取り除く洗浄工程と、を有し、前記洗浄工程は、
ヒドリド還元剤を含む溶液を、前記担持体に接触させる第１混合工程と、
前記第１混合工程で得られる第１混合物から、前記第１混合工程において前記担持体から分離された第１不純物を取り除く第１分離工程と、を有する、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、前記第１分離工程は、
前記第１混合物に対して遠心分離を行うことで、前記担持体を含む第１沈殿層と、前記第１不純物を含む第１上澄み層とに分離させる第１遠心分離工程と、
前記第１上澄み層を除去する第１上澄み除去工程と、を有する、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、前記洗浄工程は、前記第１分離工程の後に、さらに、
前記第１沈殿層に純水を加えて混合する第２混合工程と、
前記第２混合工程で得られる第２混合物から、前記第２混合工程で前記担持体から分離された第２不純物を取り除く第２分離工程と、を有する、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、前記第２分離工程は、
前記第２混合物に対して遠心分離を行うことで、前記担持体を含む第２沈殿層と、前記第２不純物を含む第２上澄み層とに分離させる第２遠心分離工程と、
前記第２上澄み層を除去する第２上澄み除去工程と、を有する、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、前記洗浄工程は、前記第２分離工程の後に、さらに、
前記第２沈殿層に有機溶媒を加えて混合する第３混合工程と、
前記第３混合工程で得られる第３混合物から、前記第３混合工程で前記担持体から分離された第３不純物を取り除く第３分離工程と、を有する、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、前記第３分離工程は、
前記第３混合物に対して遠心分離を行うことで、前記担持体を含む第３沈殿層と、前記第３不純物を含む第３上澄み層とに分離させる第３遠心分離工程と、
前記第３上澄み層を除去する第３上澄み除去工程と、を有する、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、前記第３分離工程の後に、前記第３沈殿層を乾燥させる乾燥工程を有する、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、前記ヒドリド還元剤は、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素リチウム、ボラン、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、及びトリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウムの少なくとも１つを含む、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。
【請求項９】
請求項５～７のいずれか１項に記載の金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、前記有機溶媒は、アセトン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、エタノール、メタノール、酢酸、及びクロロホルムの少なくとも１つを含む、金属ナノワイヤ触媒の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属ナノワイヤ触媒の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
金属ナノワイヤは、質量に対する表面積（比表面積）が大きいことから触媒活性に優れ、かつ、表面が比較的安定していることから耐久性に優れた触媒材料として期待されている。このような金属ナノワイヤの合成は、金属塩を分散剤及び保護剤が添加された溶媒中で還元して行われる。金属ナノワイヤとしては、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル等の合成例が知られている。
【０００３】
非特許文献１には、白金ニッケル合金からなる金属ナノワイヤの合成例と、その触媒活性についての記載がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
「白金合金ナノワイヤー触媒の合成とその酸素還元反応活性」、井口誼美他、電池討論会PDF要旨集(CD-ROM)、第61巻、ROMBUNNO.3G02、2020年発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように合成された金属ナノワイヤは、溶媒中でカーボン担体と混合することで、カーボン担体に担持されて金属ナノワイヤ触媒が得られる。金属ナノワイヤをカーボン担体に担持させる際に、分散剤が用いられる。分散剤は、金属ナノワイヤの表面に吸着されて溶媒中の金属ナノワイヤの凝集を防ぐ。ところが、金属ナノワイヤの洗浄が不十分であると、金属ナノワイヤの表面が不純物によって覆われてしまい、触媒活性が低下する。
【０００６】
このような金属ナノワイヤに付着した不純物を除去するために、本願発明者らは、有機溶媒及び水を使用した洗浄を試みた。しかしながら、通常の洗浄では、不純物を十分に除去できず、期待されたほどの触媒活性が向上しないことが判明した。
【０００７】
また、本願発明者らは、分散剤や保護剤に有機物が用いられていることに着目し、金属ナノワイヤ触媒を数百℃の温度に加熱して、不純物の揮発又は酸化（燃焼）による除去を試みた。ところが、金属ナノワイヤ触媒を高温で処理すると、カーボン担体及び金属ナノワイヤ触媒にシンタリング（焼結による凝集）が生じ、表面積が低下し、触媒活性がかえって低下することが判明した。
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の態様は、金属ナノワイヤ触媒の製造方法であって、カーボン担体に金属ナノワイヤを担持させる担持工程と、前記担持工程の後に、前記カーボン担体に前記金属ナノワイヤを担持させた担持体から不純物を取り除く洗浄工程と、を有し、前記洗浄工程は、ヒドリド還元剤を含む溶液を、前記担持体に接触させる第１混合工程と、前記第１混合工程で得られる第１混合物から、前記第１混合工程において前記担持体から分離された第１不純物を取り除く第１分離工程と、を有する、金属ナノワイヤ触媒の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
上記の金属ナノワイヤの製造方法によれば、金属ナノワイヤの形状を保ちつつ、金属ナノワイヤに付着した不純物を除去できるため、触媒活性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許