[发明专利]核壳型金属纳米微粒及核壳型金属纳米微粒的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及对内核而言具有高外壳包覆率的核壳型金属纳米微粒以及核壳型金属纳米微粒的制造方法。

背景技术

燃料电池通过将燃料和氧化剂供给至电连接的两个电极并以电化学方式引起燃料的氧化而将化学能直接转换成电能。与火力发电不同，燃料电池不受卡诺循环的限制，因而显示出高的能量转换效率。通常，燃料电池是通过层叠多个以一对电极夹持电解质膜而成的膜-电极接合体为基本结构的单电池而构成。

以往，作为燃料电池用电极催化剂，一直使用铂或铂合金。然而，特别是在使用铂合金时，存在于铂表面上的铂以外的金属会溶出，因此，存在燃料电池长时间运行时导致电池电压下降的缺点。

作为防止上述催化剂金属溶出的技术，专利文献1中公开了一种电极催化剂，在载体上负载有由贵金属和过渡金属构成的贵金属合金，其特征在于，该贵金属合金的表面由贵金属包覆。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-205088号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1中公开的电极催化剂如该文献的图1所示，不是贵金属合金的整个表面被贵金属被膜完全包覆。另外，如实施例的表1所公开的那样，对于该文献所公开的电极催化剂而言，催化剂粒子表面的过渡金属组成比不为0，因此可以明确，含有过渡金属的催化剂粒子的内核露出于催化剂粒子表面。

本发明鉴于上述实际情况而完成，其目的在于提供对内核而言具有高外壳包覆率的核壳型金属纳米微粒以及核壳型金属纳米微粒的制造方法。

用于解决问题的方法

本发明的核壳型金属纳米微粒具备内核部和包覆该内核部的外壳部，其特征在于，上述内核部含有选自由金属单质和合金组成的组中的内核金属材料，上述外壳部含有由第一外壳金属材料和第二外壳金属材料构成的合金。

这种构成的核壳型金属纳米微粒，通过用上述外壳部包覆上述内核部，能够抑制上述内核部的溶出。

本发明的核壳型金属纳米微粒，优选至少露出于上述内核部表面的上述内核金属材料的{100}面由上述外壳部包覆。

对于这种构成的核壳型金属纳米微粒而言，与上述内核金属材料的{111}面和{110}面相比，难以由外壳金属材料包覆的上述内核金属材料的{100}面由上述外壳部包覆，因此，使上述外壳部相对于上述内核部的总表面积的包覆率保持在较高水平，从而能够抑制上述内核部的溶出。

本发明的核壳型金属纳米微粒，优选上述第二外壳金属材料的标准电极电位高于上述内核金属材料的标准电极电位。

这种构成的核壳型金属纳米微粒例如在用于燃料电池的电极催化剂等时，能够抑制由电化学反应引起的上述内核部的溶出。

作为本发明的核壳型金属纳米微粒的一个方式，可以采用下述构成：上述内核金属材料是形成晶系为立方晶系且具有的晶格常数的金属晶体的材料。

作为本发明的核壳型金属纳米微粒的一个方式，可以采用下述构成：上述第一外壳金属材料是形成晶系为立方晶系且具有的晶格常数的金属晶体的材料。

作为本发明的核壳型金属纳米微粒的一个方式，可以采用下述构成：上述第二外壳金属材料是形成晶系为立方晶系且具有的晶格常数的金属晶体的材料。

本发明的核壳型金属纳米微粒，优选上述外壳部相对于上述内核部的包覆率为0.01~1。

这种构成的核壳型金属纳米微粒能够进一步抑制上述内核部的溶出。

作为本发明的核壳型金属纳米微粒的一个方式，可以采用下述构成：上述内核金属材料是选自由钯和钯与第四周期过渡金属的合金组成的组中的金属材料。

作为本发明的核壳型金属纳米微粒的一个方式，可以采用下述构成：上述第一外壳金属材料是选自由铂、铱、钌、铑、铂-铱合金、铂-钌合金和铂-铑合金组成的组中的金属材料。

作为本发明的核壳型金属纳米微粒的一个方式，可以采用下述构成：上述第二外壳金属材料是选自由金、金-铱合金、金-铂合金和金-铑合金组成的组中的金属材料。

作为本发明的核壳型金属纳米微粒的一个方式，可以采用负载在载体上的构成。

本发明的核壳型金属纳米微粒，优选上述外壳部是由上述第一外壳金属材料和上述第二外壳金属材料构成的合金的单原子层。

这种构成的核壳型金属纳米微粒与具有双原子层以上的外壳部的核壳型微粒相比，催化活性高，而且制造成本低。