[发明专利]燃料电池用电极催化剂及其利用

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池用催化剂及其利用，尤其涉及可取代铂单质、铂合金的廉价且催化能力能容易控制的燃料电池用电极催化剂及其利用。

背景技术

至今为止，铂催化剂通常一直被用作燃料电池用电极催化剂，然而铂催化剂价格高且是枯竭性资源，因此人们正积极开发可取代铂催化剂的廉价的燃料电池用电极催化剂。目前已提出有多种的电极催化剂。

作为所述电极催化剂，已提出了金属配合物的热处理物、层状金属配合物、高分子配合物等。

关于上述金属配合物的热处理物，例如报告了以2，4，6-三(2-吡啶基)-1，3，5-三嗪为配位体的铁配合物的热处理物可表现出氧还原能力(参照非专利文献1)。另外，作为电极催化剂，目前揭示有以卟啉衍生物为配位体的钴配合物的热处理物(参照专利文献1)。再之，作为电极催化剂，还揭示了具有酚盐骨架的单核配合物、双核配合物的热处理物(参照专利文献2)。关于该些热处理物，由于是在催化剂的合成阶段以高温然烧金属配合物，所以金属配合物发生热分解而不具有配合物结构。因此，上述金属配合物的热处理物并不是配合物，而是金属催化剂。

关于上述层状金属配合物，目前提出了一种以二硫草酰胺为配位体的用作电极催化剂的层状金属配合物(参照专利文献3)。另外，作为电极催化剂，还提出了一种在以二硫草酰胺衍生物为配位体的钴配合物中插入了铂的层间金属配合物(参照专利文献4)。

关于上述高分子金属配合物，提出了一种用过氧化氢聚合吡咯，然后将聚合的吡咯配位于钴的用作电极催化剂的高分子金属配合物(参照非专利文献2)。另外，还揭示了一种作为电极催化剂来发挥功能的具有聚合的配位体的、钴的高分子金属配合物(专利文献5)。

此外，关于以一氧化碳为直接燃料的固体高分子型燃料电池，报告了一种把以卟啉衍生物为配位体的銠配合物用作阳极催化剂的方案(参照非专利文献3)。

另外，还提出了一种虽然不是用于构成燃料电池用电极催化剂，但将钌配合物和锇配合物用作生化燃料电池的一部分的方案，该些钌配合物和锇配合物起到了电子传递的作用(参照非专利文献4、5)。

<先行技术文献>

专利文献1：国际专利申请日本国公报“特表2004-532734号公报”；2004年10月28日公开。

专利文献2：国际申请公开公报“国际公开第2008/111569号册子”；2008年9月18日。

专利文献3：日本国专利申请公开公报“特开2004-031174号公报”；2004年1月29日公开。

专利文献4：日本国专利申请公开公报“特开2008-204894号公报”；2008年9月4日公开。

专利文献5：日本国专利申请公开公报“特开2008-189837号公报”；2008年8月21日公开。

非专利文献1：Bezerra(C.W.B.Bezerra)等其他9名；Electrochimica Acta；53卷，7703页，2008年。

非专利文献2：Bashyam(R.Bashyam)等其他1名；Nature 443卷，63页，2006年。

非专利文献3：Yamazaki(S.Yamazaki)等其他4名；Angew.Chem.Int.Ed.2006，45，3120-3122。

非专利文献4：Jelliss(P.A.Jelliss)等其他5名；Journal of Materials Chemistry；18卷，2104页，2008年。

非专利文献5：Tam(T.K.Tam)等其他5名；Journal of the American ChemicalSociety；130卷，10888页，2008年。

发明内容

<本发明所要解决的问题>

然而，若使用上述现有的燃料电池用电极催化剂，便不能容易地控制催化能力。

即，由于上述金属配合物的热处理物单是金属催化剂，或由于层状金属配合物、高分子金属配合物具有层结构和/或高分子配位的结构，因此无法自由地设计配合物的配位体，也不能容易地控制催化能力。

另外，非专利文献3中揭示的金属催化剂由于是以卟啉衍生物为配位体，因此很难较大地改变其结构来控制催化能力。

非专利文献4、5中揭示的金属配合物并不是作为燃料电池用电极催化剂来发挥功能的。

本发明是为了解决上述问题而研发的，目的在于提供一种可替代铂单质、铂合金的廉价且催化能力能容易控制的燃料电池用电极催化剂。