[发明专利]载体-纳米粒子复合物、其制备方法和包含该复合物的膜电极组件

说明书

本申请提供一种载体‑纳米粒子复合物的制备方法、由其得到的载体‑纳米粒子复合物，以及包含该复合物的膜电极组件，所述制备方法包括：制备在其表面的一部分或全部上涂布有包含阳离子官能团的聚合物的碳载体的步骤；通过在120℃至220℃的温度下还原包含一种或两种或更多种金属前体、所述碳载体和多元醇的溶液形成负载在所述碳载体上的金属核粒子，从而形成核粒子的步骤；以及通过在20℃至100℃的温度下还原包含所述负载在碳载体上的金属核粒子、Pt前体和水的水溶液在所述金属核粒子的表面的一部分或全部上形成Pt壳，从而形成核‑壳纳米粒子的步骤，其中，所述核‑壳纳米粒子负载在所述碳载体上，所述Pt前体由PtA_mB_n表示(此处，A是(NH₃)、(CH₃NH₂)或(H₂O)，B是一价阴离子，m是2、4或6，n是1至7中的任意一个整数)。

技术领域

本申请要求于2015年09月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0137015的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本申请中。

本申请涉及一种载体-纳米粒子复合物、其制备方法和包含该复合物的膜电极组件。

背景技术

纳米粒子是具有纳米级粒子尺寸的粒子，并且由于较大的比表面积和电子转移所需的能量随着物质的尺寸而变化的量子限制效应，因而表现出与大块物质完全不同的光学、电学和磁性能。因此，由于这些性能，纳米粒子在催化剂领域、电磁场领域、光学领域、医学领域等中的应用已经备受关注。纳米粒子可以被认为是介于大块与分子之间的中间体，并且可以通过两种方法，即，“自上而下”的方法和“自下而上”的方法合成。

金属纳米粒子的合成方法的实例包括：通过使用还原剂来还原溶液中的金属离子的方法、使用伽马射线的方法、电化学方法等，但是在现有方法中，难以合成具有均匀的尺寸和形状的纳米粒子，或者由于各种原因，如使用有机溶剂引起的环境污染、高成本等问题，因而难以经济地大规模生产高质量的纳米粒子。

同时，[Nano Lett.,2011,11(3),pp 919-926]描述了一种包括金(Au)作为核并且包括铂(Pt)作为壳的核-壳粒子的制备方法，但是仅公开了通过使用作为有机金属化合物的铂(Pt)-乙酰丙酮化物(Pt-(acac)₂)和有机溶剂来制备核-壳粒子的方法，而没有描述可以解决环境污染和高成本问题的核-壳粒子的制备方法。

因此，需要进行能够使环境污染最小化并且能够大规模生产而制备核-壳粒子的研究。

发明内容

技术问题

本说明书旨在提供一种载体-纳米粒子复合物、其制备方法和包含该复合物的膜电极组件。

技术方案

本说明书的一个示例性实施方案提供一种核-壳纳米粒子负载在载体上的载体-纳米粒子复合物的制备方法，该制备方法包括：制备在其表面的一部分或全部上涂布有包含阳离子官能团的聚合物的碳载体；通过在120℃以上且220℃以下的温度下还原包含一种或两种或更多种金属前体、所述碳载体和多元醇的溶液形成负载在所述碳载体上的金属核粒子，从而形成核粒子；以及通过在20℃以上且100℃以下的温度下还原包含所述负载在碳载体上的金属核粒子、Pt前体和水的水溶液在所述金属核粒子的表面的一部分或全部上形成Pt壳，从而形成核-壳纳米粒子。

本说明书的一个示例性实施方案提供一种通过使用所述制备方法制备的载体-纳米粒子复合物。

本说明书的一个示例性实施方案提供一种膜电极组件，该膜电极组件包括：包含所述载体-纳米粒子复合物的电极催化剂层；以及电解质膜。

本说明书的一个示例性实施方案提供一种包括所述膜电极组件的燃料电池。

有益效果