산화 이리듐계 전기화학 촉매 및 그 제조방법
Iridium Oxide-Based Electrocatalyst and Preparation Method Thereof
특허 요약
본 발명은 로드형의 결정질 산화 이리듐 및 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐의 적어도 일부의 표면에 형성된 입자형의 비정질 산화 이리듐을 포함하는 산화 이리듐계 전기화학 촉매에 관한 것이다. 본 발명의 산화 이리듐계 전기화학 촉매는 우수한 OER 성능 및 내구성을 나타낼 수 있다.
청구항
번호청구항
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청구항 1에 있어서, 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐은 Ir2O3, IrO2 및 IrO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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청구항 1에 있어서, 상기 입자형의 비정질 산화 이리듐은 IrOx(0003c#x003c#2)를 포함하는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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청구항 1에 있어서, 상기 입자형의 비정질 산화 이리듐은 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐을 기준으로 10 중량% 내지 30 중량%로 포함되는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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청구항 1에 있어서,상기 로드형의 결정질 산화 이리듐은 길이가 10 내지 120nm인 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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로드형의 결정질 산화 이리듐 및 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐의 적어도 일부의 표면에 형성된 입자형의 비정질 산화 이리듐을 포함하며,상기 입자형의 비정질 산화 이리듐은 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐의 표면의 단위 면적 당 밀도가 0.01 내지 0.1 개/nm2인 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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청구항 1에 있어서,상기 로드형의 결정질 산화 이리듐과 상기 입자형의 비정질 산화 이리듐이 서로 물리화학적인 상호 결합에 의해 연결된 단일 복합체로서 존재하고 있는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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청구항 1에 있어서,상기 로드형의 결정질 산화 이리듐은 길이 방향에서의 절단면의 평균 직경이 2 내지 5nm인 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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청구항 1에 있어서, 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐은 평균 종횡비가 2 내지 20인 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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청구항 1에 있어서, 상기 입자형의 비정질 산화 이리듐은 평균 직경이 0.6 내지 1.0nm인 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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삭제

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청구항 1에 있어서, 전기 전도도가 250 내지 350 S/cm인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매.

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청구항 1 내지 9 및 11 중 어느 한 항의 산화 이리듐계 전기화학 촉매를 포함하는 전극을 포함하는, 양이온 교환막 수전해 장치.

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(a) 이리듐 전구체 화합물, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 산소산염 및 하기 화학식 (1)로 표현되는 화합물을 반응시켜 입자형의 결정질 산화 이리듐을 생성시키는 단계;(상기 화학식 (1)에서 A, B는 각각 독립적으로 아민기 또는 티올기이며, 서로 동일하거나 상이하고, n은 2~10의 정수이다.)(b) 상기 입자형의 결정질 산화 이리듐을 하소시켜서 로드형의 결정질 산화 이리듐을 생성시키는 단계; 및(c) 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐, 이리듐 전구체 화합물 및 다가 알코올을 혼합하여 가열시켜서, 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐 표면에 입자형의 비정질 산화 이리듐을 형성시키는 단계;를 포함하며,상기 (c) 단계에서 형성된 입자형의 비정질 산화 이리듐은 상기 로드형의 결정질 산화 이리듐의 표면의 단위 면적 당 밀도가 0.01 내지 0.1 개/nm2인 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매의 제조 방법.

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청구항 13에 있어서, 상기 화학식 (1)로 표현되는 화합물은 시스테아민, 3-아미노-프로판티올 및 4-아미노-1-부탄티올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매의 제조 방법.

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청구항 13에 있어서, 상기 이리듐 전구체 화합물은 플루오르화이리듐, 염화이리듐, 브롬화이리듐, 요오드화이리듐, 이리듐 아세테이트, 이리듐 아세틸 아세토네이트, 이리듐 나이트레이트 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매의 제조 방법.

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청구항 13에 있어서, 상기 알칼리 금속의 산소산염은 질산나트륨, 질산칼륨, 황산나트륨, 황산칼륨, 인산나트륨 및 인산칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매의 제조 방법.

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청구항 13에 있어서, 상기 알칼리 토금속의 산소산염은 질산칼슘, 질산마그네슘, 황산칼슘, 황산마그네슘, 인산칼슘 및 인산마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매의 제조 방법.

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청구항 13에 있어서, 상기 (b) 단계에서의 하소는 350 내지 650 ℃에서 수행되는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매의 제조 방법.

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청구항 13에 있어서, 상기 (c) 단계에서의 다가 알코올은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 1,4-부틸렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 디트리메틸올프로판, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매의 제조 방법.

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청구항 13에 있어서, 상기 (c) 단계는 pH가 10 내지 14인 용액에서 이루어지는 것인, 산화 이리듐계 전기화학 촉매의 제조 방법.