산소환원반응용 백금-구리 나노시트 촉매 구조체 및 이의 제조방법
Platinum-copper nanosheet catalyst structure for oxygen reduction reaction and method for manufacturing the same
특허 요약
본 발명은 연료전지의 촉매로 활용할 수 있는 백금-구리 나노시트 촉매 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로 결정면이 제어된 백금-구리 나노시트를 탄소 지지체에 담지하여 백금 질량당 활성과 전기화학적 특성이 우수하고 내구성이 뛰어난 전극용 촉매를 제공할 수 있으며, 장기간 고효율의 성능을 유지할 수 있는 연료전지 제작에 이용될 수 있다.
청구항
번호청구항
1

유기용매에 백금 전구체, 구리 전구체, 리간드 치환제, 환원제 및 캡핑제를 용해하여 금속 전구체 용액을 준비하는 단계;상기 금속 전구체 용액을 일산화탄소 분위기에서 열처리하여 백금-구리 나노시트를 합성하는 단계;상기 백금-구리 나노시트를 탄소 지지체에 담지하여 백금-구리 나노시트 촉매 구조체를 제조하는 단계;산처리를 통해 상기 백금-구리 나노시트 촉매 구조체의 표면을 개질하는 단계; 및수소 분위기 처리를 통해 상기 백금-구리 나노시트 촉매 구조체의 산화막을 환원시키는 단계;를 포함하는 연료전지용 촉매 구조체의 제조 방법.

2

제1항에 있어서,상기 백금 전구체는 백금 아세틸아세토네이트, 백금 아세테이트, 포타슘테트라클로로플라티네이트, 염화백금산칼륨 및 염화백금산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하고,상기 구리 전구체는 구리 아세틸아세토네이트, 구리 아세테이트 및 질산 구리에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 촉매 구조체의 제조 방법.

3

제1항에 있어서,상기 리간드 치환제는 할로겐 원소를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는연료전지용 촉매 구조체의 제조 방법.

4

제1항에 있어서,상기 캡핑제는 수용성 고분자인 것을 특징으로 하는 연료전지용 촉매 구조체의 제조 방법.

5

제1항에 있어서,상기 백금-구리 나노시트를 합성하는 단계 후, 잔여 금속 전구체, 리간드 치환제, 환원제 및 캡핑제를 제거하는 원심분리 단계를 더 포함하는 연료전지용 촉매 구조체의 제조 방법.

6

제1항에 있어서,상기 백금-구리 나노시트 촉매 구조체의 표면을 개질하는 단계는 상기 백금-구리 나노시트 표면의 산화구리가 용출되어 제거되는 것인 연료전지용 촉매 구조체의 제조 방법.

7

제1항에 있어서,상기 백금-구리 나노시트는 두께가 0.5 내지 3㎚이고 표면이 (111)면으로 결정면이 제어된 연료전지용 촉매 구조체의 제조 방법.

8

제1항에 있어서,상기 백금-구리 나노시트 촉매 구조체에서 Pt(Ⅱ)/Pt(0)가 0.90 내지 1.20인 연료전지용 촉매 구조체의 제조 방법.

9

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 연료전지용 촉매 구조체.

10

제9항에 있어서, 상기 연료전지용 촉매 구조체는 산소환원반응에서 질량당 활성이 2.0 내지 6.0A/mgpt인 연료전지용 촉매 구조체.