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JP2022185951A - Electrocatalyst and method for producing the same - Google Patents

Electrocatalyst and method for producing the same Download PDF

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JP2022185951A JP2021093897A JP2021093897A JP2022185951A JP 2022185951 A JP2022185951 A JP 2022185951A JP 2021093897 A JP2021093897 A JP 2021093897A JP 2021093897 A JP2021093897 A JP 2021093897A JP 2022185951 A JP2022185951 A JP 2022185951A
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Abstract

【課題】過電圧が低く、ターフェル勾配が小さい上に長期安定性も有する電極触媒及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、炭素基材上に触媒を備える電極触媒であって、前記触媒は、Zn、Cu、Ni、Mn、Fe及びCrからなる群より選ばれる1種の金属元素Mと、Vと、Coとを含む複合化合物を含む。前記複合化合物は、前記金属元素Mと、VOと、Coとを含むことが好ましい。本発明は、過電圧が低く、ターフェル勾配が小さい上に長期安定性も有する電極触媒及びその製造方法を提供することができる。
【選択図】なし
The present invention provides an electrode catalyst having a low overvoltage, a small Tafel slope, and long-term stability, and a method for producing the same.
The present invention is an electrode catalyst comprising a catalyst on a carbon substrate, wherein the catalyst comprises one metal element M selected from the group consisting of Zn, Cu, Ni, Mn, Fe and Cr. , V, and Co. The composite compound preferably contains the metal element M, VOx , and Co. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide an electrode catalyst having a low overvoltage, a small Tafel slope, and long-term stability, and a method for producing the same.
[Selection figure] None

Description

本発明は、電極触媒及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrode catalyst and a method for producing the same.

水素は燃焼時にCO排出がゼロであり、化石燃料に代わるクリーンなエネルギー源として期待されている。特に、水の電気分解法による水素製造方法は、太陽光、風力、水力等の再生可能なエネルギーを電力とするので、一切COを排出せず、クリーンな水素の製造方法として大きな期待が寄せられている。 Hydrogen emits zero CO2 when burned, and is expected as a clean energy source to replace fossil fuels. In particular, the method of producing hydrogen by electrolysis of water uses renewable energy sources such as sunlight, wind power, and hydraulic power, so there are great expectations for it as a clean method of producing hydrogen that does not emit any CO2 . It is

水の電気分解用の電極としては、炭素基材等の電極基材上に白金粒子触媒を固定したものが知られている。しかしながら、白金は価格が高く、資源量にも限りがあるため、白金の使用量を低減する技術や白金代替触媒及び/又は電極の開発が求められている。 As an electrode for electrolysis of water, there is known one in which a platinum particle catalyst is fixed on an electrode base material such as a carbon base material. However, platinum is expensive and its resources are limited, so there is a demand for the development of techniques for reducing the amount of platinum used and the development of platinum-alternative catalysts and/or electrodes.

この観点から、例えば、特許文献1等には、水の電気分解用の電極として、ナノサイズの微細化構造を有する遷移金属(例えば、Co、Ni、Mn等)を含有する新規触媒が提案されている。 From this point of view, for example, Patent Document 1 and the like propose a novel catalyst containing a transition metal (e.g., Co, Ni, Mn, etc.) having a nano-sized fine structure as an electrode for water electrolysis. ing.

特開2000-000470号公報JP-A-2000-000470

しかしながら、水の電気分解によって水素を製造するにあたり、近年、電極に求められる性能として、より低い過電圧であること、ターフェル勾配が小さいこと、長期安定性を有すること等が挙げられており、これらの性能を高めるという点において、従来の電極には改善の余地が残されていた。 However, in recent years, when producing hydrogen by electrolysis of water, the performance required for the electrode is a lower overvoltage, a small Tafel slope, long-term stability, etc., and these In terms of enhancing performance, conventional electrodes still have room for improvement.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、過電圧が低く、ターフェル勾配が小さい上に長期安定性も有する電極触媒及びその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electrode catalyst having a low overvoltage, a small Tafel slope, and long-term stability, and a method for producing the same.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の金属元素を含有する複合化合物で触媒を形成することによりすることにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies aimed at achieving the above object, the present inventors found that the above object can be achieved by forming a catalyst with a composite compound containing a specific metal element, and completed the present invention. came to.

すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の主題を包含する。
項1
炭素基材上に触媒を備える電極触媒であって、
前記触媒は、Zn、Cu、Ni、Mn、Fe及びCrからなる群より選ばれる1種の金属元素Mと、Vと、Coとを構成元素とする複合化合物を含む、電極触媒。
項2
前記複合化合物は、前記金属元素Mと、VO(ただし、xは2以上3以下の数である)と、Coとを含む、項1に記載の電極触媒。
項3
項1又は2に記載の電極触媒の製造方法であって、
炭素基材を、金属元素M源、V源及びCo源を含む溶液に浸漬させて電着処理する工程を備える、電極触媒の製造方法。
項4
項1又は2に記載の電極触媒を備える、水素製造用電極。
項5
項4に記載の電極を使用して電解処理を行う工程を含む、水素の製造方法。
That is, the present invention includes, for example, the subject matter described in the following sections.
Item 1
An electrocatalyst comprising a catalyst on a carbon substrate,
The catalyst is an electrode catalyst containing a composite compound containing one metal element M selected from the group consisting of Zn, Cu, Ni, Mn, Fe and Cr, V and Co as constituent elements.
Item 2
Item 2. The electrode catalyst according to item 1, wherein the composite compound contains the metal element M, VO x (where x is a number of 2 or more and 3 or less), and Co.
Item 3
3. A method for producing an electrode catalyst according to Item 1 or 2,
A method for producing an electrode catalyst, comprising a step of immersing a carbon substrate in a solution containing a metal element M source, a V source, and a Co source to perform electrodeposition treatment.
Item 4
Item 3. An electrode for hydrogen production, comprising the electrode catalyst according to Item 1 or 2.
Item 5
Item 5. A method for producing hydrogen, comprising the step of performing electrolytic treatment using the electrode according to item 4.

本発明に係る電極触媒は、水素製造用の電極として使用することができ、水素製造時において、過電圧が低く、ターフェル勾配も小さく、かつ、長期安定性にも優れる。 The electrode catalyst according to the present invention can be used as an electrode for hydrogen production, and exhibits a low overvoltage, a small Tafel slope, and excellent long-term stability during hydrogen production.

実施例1及び各比較例で準備した電極触媒表面のSEM画像である。FIG. 4 is an SEM image of the surface of the electrode catalyst prepared in Example 1 and each comparative example. FIG. (a)は、実施例1及び各比較例で準備した電極触媒を使用したリニアスイープボルタンメトリーの測定結果、(b)は(a)に示すリニアスイープボルタンメトリー曲線から計測された10mAcm-2における過電圧及び50mAcm-2における過電圧を示す棒グラフ、(c)は、(a)に示すリニアスイープボルタンメトリー曲線から算出したターフェル勾配を示すグラフである。(a) is the measurement result of linear sweep voltammetry using the electrode catalysts prepared in Example 1 and each comparative example, (b) is the overvoltage at 10 mA cm -2 measured from the linear sweep voltammetry curve shown in (a) and Bar graph showing overvoltage at 50 mA cm −2 , (c) is a graph showing the Tafel slope calculated from the linear sweep voltammetry curve shown in (a). (a)は実施例1で得られた電極触媒の多電流ステップクロノポテンシオメトリ曲線、(b)は、実施例1で得られた電極触媒のクロノポテンシオメトリー曲線を示す。(a) shows a multi-current step chronopotentiometry curve of the electrode catalyst obtained in Example 1, and (b) shows a chronopotentiometry curve of the electrode catalyst obtained in Example 1. FIG. (a)は、実施例1~4で準備した電極触媒を使用したリニアスイープボルタンメトリーの測定結果、(b)は、(a)に示すリニアスイープボルタンメトリー曲線から算出したターフェル勾配を示すグラフである。(a) is the measurement result of linear sweep voltammetry using the electrode catalysts prepared in Examples 1 to 4, and (b) is a graph showing the Tafel slope calculated from the linear sweep voltammetry curve shown in (a).

1.電極触媒
本発明の電極触媒は、炭素基材上に触媒を備えるものであって、前記触媒は、Zn、Cu、Ni、Mn、Fe及びCrからなる群より選ばれる1種の金属元素Mと、V(バナジウム)と、Co(コバルト)とを構成元素とする複合化合物を含む。斯かる電極触媒は水素製造用の電極として好適に使用することができる。具体的に、本発明に係る電極触媒は、水素製造時において過電圧を低くすることができ、ターフェル勾配も小さく、しかも、長期安定性にも優れる。
1. Electrode catalyst The electrode catalyst of the present invention comprises a catalyst on a carbon substrate, and the catalyst contains one metal element M selected from the group consisting of Zn, Cu, Ni, Mn, Fe and Cr. , V (vanadium) and Co (cobalt) as constituent elements. Such an electrode catalyst can be suitably used as an electrode for hydrogen production. Specifically, the electrode catalyst according to the present invention can reduce the overvoltage during hydrogen production, has a small Tafel slope, and is excellent in long-term stability.

炭素基材は、複合化合物を支持するための基材であって、その種類は特に限定されず、例えば、公知の炭素基材を広く挙げることができる。炭素基材の具体例としては、カーボンペーパー、カーボンファイバーペーパー、カーボンロッド(炭素棒)等が挙げられる。 The carbon substrate is a substrate for supporting the composite compound, and its type is not particularly limited, and examples thereof include a wide range of known carbon substrates. Specific examples of carbon substrates include carbon paper, carbon fiber paper, and carbon rods.

炭素基材は、例えば、公知の製造方法で得ることができ、あるいは、市販品等から入手することもできる。電極基材の形状及び大きさは特に制限されず、使用目的や要求される性能により適宜選択することができる。例えば、炭素基材の形状は、繊維状、シート状、板状、棒状、メッシュ状等とすることができる。 The carbon base material can be obtained, for example, by a known production method, or can be obtained from commercial products and the like. The shape and size of the electrode substrate are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose of use and required performance. For example, the shape of the carbon substrate can be fibrous, sheet-like, plate-like, rod-like, mesh-like, and the like.

炭素基材には、前記複合化合物が形成されている。斯かる複合化合物は前述のように、金属元素Mと、V(バナジウム)と、Co(コバルト)とを含む。 The composite compound is formed on the carbon substrate. Such a composite compound contains metal elements M, V (vanadium), and Co (cobalt), as described above.

金属元素Mは、Zn、Cu、Ni、Mn、Fe及びCrからなる群より選ばれる1種であり、中でも金属元素Mは、Zn(亜鉛)であることが特に好ましい。この場合、電極触媒は、水素製造時の過電圧を特に低くすることができ、ターフェル勾配も特に小さくすることができ、かつ、電極触媒の長期安定性も特に優れるものとなる。 The metal element M is one selected from the group consisting of Zn, Cu, Ni, Mn, Fe, and Cr. Among them, the metal element M is particularly preferably Zn (zinc). In this case, the electrode catalyst can have a particularly low overvoltage during hydrogen production, a particularly small Tafel slope, and a particularly excellent long-term stability of the electrode catalyst.

前記複合化合物は、金属元素Mと、Vと、Coとを含む限り、その化合物の形態は特に限定されない。水素製造時の過電圧をより低くすることができるという点で、前記複合化合物は、前記金属元素Mと、VO(ただし、xは2以上3以下の数である)と、Coとを含むことが好ましく、前記複合化合物は、前記金属元素Mと、VOと、Coとの合金であることがより好ましい。斯かる合金において、金属元素M及びCoは0価である。 As long as the composite compound contains the metal elements M, V, and Co, the form of the compound is not particularly limited. The composite compound contains the metal element M, VO x (where x is a number of 2 or more and 3 or less), and Co in that the overvoltage during hydrogen production can be made lower. and more preferably, the composite compound is an alloy of the metal element M, VOx , and Co. In such alloys, the metallic elements M and Co are 0-valent.

前記複合化合物において、金属元素M、V及びCoの含有割合は特に限定されない。例えば、前記複合化合物の全量に対して、Coの含有割合は80~99モル%であることが好ましく、85~98モル%であることがより好ましく、90~97モル%であることがさらに好ましい。また、前記複合化合物の全量に対して、Vの含有割合は0.5~10モル%であることが好ましく、1~7.5モル%であることがより好ましく、1.5~5モル%であることがさらに好ましい。また、前記複合化合物の全量に対して、金属元素Mの含有割合は0.5~10モル%であることが好ましく、1~7.5モル%であることがより好ましく、1.5~5モル%であることがさらに好ましい。 The content ratio of the metal elements M, V and Co in the composite compound is not particularly limited. For example, the content of Co is preferably 80 to 99 mol%, more preferably 85 to 98 mol%, and even more preferably 90 to 97 mol%, relative to the total amount of the composite compound. . Further, the content of V is preferably 0.5 to 10 mol%, more preferably 1 to 7.5 mol%, and 1.5 to 5 mol% with respect to the total amount of the composite compound. is more preferable. The content of the metal element M is preferably 0.5 to 10 mol%, more preferably 1 to 7.5 mol%, more preferably 1.5 to 5 mol%, relative to the total amount of the composite compound. More preferably, it is mol %.

本発明の電極触媒において、炭素基材上に形成されている触媒は、本発明の効果が阻害されない限り、前記複合化合物以外の元素や化合物等を含むこともできる。触媒は、前記複合化合物を80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、95質量%以上含むことがさらに好ましい。触媒は、前記複合化合物のみで形成することもできる。 In the electrode catalyst of the present invention, the catalyst formed on the carbon substrate may contain elements, compounds, etc. other than the composite compound as long as the effects of the present invention are not inhibited. The catalyst preferably contains 80% by mass or more of the composite compound, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more. The catalyst can also be formed solely from the composite compound.

本発明の電極触媒は、炭素基材上に形成されている触媒が前記複合化合物を含むことで、水素製造時の過電圧をより低くすることができ、ターフェル勾配もより小さくすることができ、かつ、長期安定性もより小さくすることができる。 In the electrode catalyst of the present invention, the catalyst formed on the carbon substrate contains the composite compound, so that the overvoltage during hydrogen production can be reduced, the Tafel slope can be reduced, and , the long-term stability can also be smaller.

本発明の電極触媒において、触媒の形状は特に限定されない。例えば、触媒は、薄膜状であることが好ましい。つまり、触媒は、炭素基材上に薄膜として形成されていることが好ましい。斯かる薄膜の厚みは特に限定されず、例えば、0.1~100μmとすることができ、中でもナノシート状であることが特に好ましい。触媒がナノシート状に形成されている場合、その厚みは10~2000nm、好ましくは100~1000nm、より好ましくは200~500nmである。触媒は、炭素基材の一部又は全部を被覆することができる。炭素基材が繊維状である場合は、繊維を覆うように触媒が形成され得る。 In the electrode catalyst of the present invention, the shape of the catalyst is not particularly limited. For example, the catalyst is preferably in the form of a thin film. That is, the catalyst is preferably formed as a thin film on the carbon substrate. The thickness of such a thin film is not particularly limited, and can be, for example, 0.1 to 100 μm. Among them, a nanosheet shape is particularly preferred. When the catalyst is in the form of a nanosheet, its thickness is 10-2000 nm, preferably 100-1000 nm, more preferably 200-500 nm. The catalyst can coat part or all of the carbon substrate. If the carbon substrate is fibrous, the catalyst may be formed over the fibers.

本発明の電極触媒において、触媒が薄膜状に形成されている場合、薄膜は多孔質構造を有することもできる。また、薄膜は単層のみならず積層構造を有することもできる。 In the electrode catalyst of the present invention, when the catalyst is formed in the form of a thin film, the thin film can also have a porous structure. In addition, the thin film can have a laminated structure as well as a single layer structure.

特に本発明の電極触媒は、金属元素Mがドープされた複合化合物を含むので、触媒中に金属元素Mが均一に分布しやすくなり、また、多孔質構造の成長も促されやすくなり、結果として、優れた触媒性能が発現され得る。必ずしも限定的な解釈を望むものではないが、複合化合物は、Coと酸化バナジウム(VO)クラスター間の強い相互作用に加え、ドープされた金属元素Mにより、結晶構造、電子構造及び配位環境が原子スケールで更に調整され、この結果として、複合化合物を含む触媒は優れた性能を発揮できるものと推察される。 In particular, since the electrode catalyst of the present invention contains a composite compound doped with the metal element M, the metal element M is easily distributed uniformly in the catalyst, and the growth of the porous structure is easily promoted. , excellent catalytic performance can be expressed. Although not necessarily wishing to be interpreted in a limiting sense, the complex compound has a strong interaction between Co and vanadium oxide (VO x ) clusters, as well as the doped metal element M, which allows the crystal structure, electronic structure, and coordination environment is further tuned on an atomic scale, and as a result, catalysts containing complex compounds can exhibit superior performance.

本発明の電極触媒において最も好ましい複合化合物は、VO-Co複合化合物にZn(亜鉛)がドープされた複合化合物を含むことである。Znは、VO-Co複合化合物と合金を形成している。 The most preferred composite compound in the electrode catalyst of the present invention contains a composite compound in which a VO x —Co composite compound is doped with Zn (zinc). Zn forms an alloy with the VO x —Co complex compound.

本発明の電極触媒は、炭素基材及び触媒のみで形成されていてもよいし、本発明の効果が阻害されない程度である限りは、他の材料が組み合わされてもよい。電極触媒は、例えば、炭素基材上に直接(他の層等を介さずに)触媒が形成され得る。電極触媒において、触媒上には何らの層も形成されていないことが好ましい。 The electrode catalyst of the present invention may be formed of only the carbon base material and the catalyst, or may be combined with other materials as long as the effects of the present invention are not impaired. The electrode catalyst can be formed, for example, directly on the carbon substrate (without passing through another layer or the like). In the electrode catalyst, it is preferred that no layer is formed on the catalyst.

従って、本発明の電極触媒は、各種電気分解の電極への使用に適しており、特に、水の電気分解用の電極として使用した場合、優れた水素発生効率をもたらすことができることから、水素発生用の電極への使用に適している。 Therefore, the electrode catalyst of the present invention is suitable for use in various electrolysis electrodes, and in particular, when used as an electrode for water electrolysis, it can bring about excellent hydrogen generation efficiency. Suitable for use in electrodes for

2.電極触媒の製造方法
本発明の電極触媒は、例えば、炭素基材を、前記金属元素M源、V源(バナジウム源)及びCo(コバルト源)源を含む溶液に浸漬して電着処理する工程を備える製造方法によって得ることができる。以下、斯かる工程を「工程1」と表記する。工程1で使用する前記金属元素M源、V源及びCo源は、本発明の電極触媒における複合化合物の原料である。
2. Method for producing an electrode catalyst The electrode catalyst of the present invention can be produced, for example, by immersing a carbon substrate in a solution containing the metal element M source, V source (vanadium source) and Co (cobalt source) source to subject it to electrodeposition treatment. It can be obtained by a manufacturing method comprising Hereinafter, such a step is referred to as "step 1". The metal element M source, V source and Co source used in step 1 are raw materials for the composite compound in the electrode catalyst of the present invention.

工程1で使用する炭素基材は、本発明の電極触媒における炭素基材と同様である。 The carbon substrate used in step 1 is the same as the carbon substrate in the electrode catalyst of the present invention.

金属元素M源において、金属元素Mは前記複合化合物における金属元素Mと同じである。従って、金属元素M源において、金属元素MはZn、Cu、Ni、Mn、Fe及びCrからなる群より選ばれる1種であり、中でも金属元素Mは、Zn(亜鉛)であることが特に好ましい。 In the metal element M source, the metal element M is the same as the metal element M in the composite compound. Therefore, in the metal element M source, the metal element M is one selected from the group consisting of Zn, Cu, Ni, Mn, Fe, and Cr. Among them, the metal element M is particularly preferably Zn (zinc). .

金属元素M源は、例えば、金属元素M単体、又は、金属元素Mを含有する化合物が例示され、金属元素Mを含有する化合物が好ましい。 The metal element M source is exemplified by, for example, a single metal element M or a compound containing the metal element M, and a compound containing the metal element M is preferable.

金属元素Mを含有する化合物の種類は特に限定されない。例えば、金属元素Mを含有する化合物としては、金属元素Mの無機酸塩、金属元素Mの有機酸塩、金属元素Mの水酸化物及び金属元素Mのハロゲン化物等を広く使用することができる。 The type of compound containing the metal element M is not particularly limited. For example, as the compound containing the metal element M, inorganic acid salts of the metal element M, organic acid salts of the metal element M, hydroxides of the metal element M, halides of the metal element M, and the like can be widely used. .

金属元素Mの無機酸塩としては、公知の化合物を広く採用することができ、例えば、金属元素Mの硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩及びリン酸水素塩等からなる群より選ばれる1種以上を挙げることができる。電極触媒の製造が容易になるという点で、金属元素Mの無機酸塩としては、金属元素Mの硫酸塩(例えば、ZnSO)であることが好ましい。 As the inorganic acid salt of the metal element M, a wide range of known compounds can be employed, such as nitrates, hydrochlorides, sulfates, carbonates, hydrogencarbonates, phosphates and hydrogenphosphates of the metal element M 1 or more selected from the group consisting of and the like. As the inorganic acid salt of the metal element M, a sulfate salt of the metal element M (for example, ZnSO 4 ) is preferable in terms of facilitating the production of the electrode catalyst.

金属元素Mの有機酸塩としては、公知の化合物を広く採用することができ、例えば、金属元素Mの酢酸塩、シュウ酸塩、蟻酸塩、コハク酸塩等からなる群より選ばれる1種以上を挙げることができる。 As the organic acid salt of the metal element M, a wide range of known compounds can be employed, for example, one or more selected from the group consisting of acetates, oxalates, formates, succinates, etc. can be mentioned.

工程1で使用する金属元素M源は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。金属元素Mを含む化合物は、公知の製造方法で得ることができ、あるいは、市販の金属元素Mを含有する化合物を使用することもできる。 The metal element M sources used in step 1 may be used singly or in combination of two or more. A compound containing the metal element M can be obtained by a known production method, or a commercially available compound containing the metal element M can be used.

工程1で使用するV源(バナジウム源)は、V(バナジウム)を含む限り特に限定されず、例えば、V単体、又は、Vを含有する化合物が例示され、Vを含有する化合物が好ましい。 The V source (vanadium source) used in step 1 is not particularly limited as long as it contains V (vanadium).

Vを含有する化合物の種類は特に限定されない。例えば、Vを含有する化合物としては、Vの無機酸塩、Vのオキソアニオンを含む化合物(金属酸塩)、Vの有機酸塩、Vの水酸化物及びVのハロゲン化物等を広く使用することができる。 The type of compound containing V is not particularly limited. For example, as compounds containing V, inorganic acid salts of V, compounds containing oxoanions of V (metallic acid salts), organic acid salts of V, hydroxides of V and halides of V are widely used. be able to.

Vの無機酸塩としては、公知の化合物を広く採用することができ、例えば、Vの硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩及びリン酸水素塩等からなる群より選ばれる1種以上を挙げることができる。 As the inorganic acid salt of V, a wide range of known compounds can be employed, for example, the group consisting of nitrates, hydrochlorides, sulfates, carbonates, hydrogen carbonates, phosphates and hydrogen phosphates of V. One or more selected from can be mentioned.

Vのオキソアニオンを含む化合物としては、Vのオルト酸塩、Vのメタ酸塩等を挙げることができ、具体的には、バナジウム酸塩が挙げられ、例えば、バナジン(V)酸アンモニウム(NHVO)が挙げられる。 Examples of compounds containing an oxo anion of V include orthoacid salts of V, metaacid salts of V, and the like. Specific examples include vanadates, such as ammonium vanadate (NH 4 VO 3 ).

Vの有機酸塩としては、公知の化合物を広く採用することができ、例えば、Vの酢酸塩、シュウ酸塩、蟻酸塩、コハク酸塩等からなる群より選ばれる1種以上を挙げることができる。 As the organic acid salt of V, a wide range of known compounds can be employed, for example, one or more selected from the group consisting of V acetate, oxalate, formate, succinate, etc. can.

工程1で使用するV源は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。Vを含む化合物は、公知の製造方法で得ることができ、あるいは、市販のVを含有する化合物を使用することもできる。 The V sources used in step 1 may be used singly or in combination of two or more. A compound containing V can be obtained by a known production method, or a commercially available compound containing V can also be used.

工程1で使用するCo源(コバルト源)は、Co(コバルト)を含む限り特に限定されず、例えば、Co単体、又は、Coを含有する化合物が例示され、Coを含有する化合物が好ましい。 The Co source (cobalt source) used in step 1 is not particularly limited as long as it contains Co (cobalt).

Coを含有する化合物の種類は特に限定されない。例えば、Coを含有する化合物としては、Coの無機酸塩、Coの有機酸塩、Coの水酸化物及びCoのハロゲン化物等を広く使用することができる。 The type of Co-containing compound is not particularly limited. For example, as the Co-containing compound, an inorganic acid salt of Co, an organic acid salt of Co, a hydroxide of Co, a halide of Co, and the like can be widely used.

Coの無機酸塩としては、公知の化合物を広く採用することができ、例えば、Coの硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩及びリン酸水素塩等からなる群より選ばれる1種以上を挙げることができる。電極触媒の製造が容易になるという点で、Coの無機酸塩としては、Coの硫酸塩(例えば、CoSO)であることが好ましい。 As the inorganic acid salt of Co, a wide range of known compounds can be employed. One or more selected from can be mentioned. Co sulfate (for example, CoSO 4 ) is preferable as the inorganic acid salt of Co in terms of facilitating the production of the electrode catalyst.

Coの有機酸塩としては、公知の化合物を広く採用することができ、例えば、Coの酢酸塩、シュウ酸塩、蟻酸塩、コハク酸塩等からなる群より選ばれる1種以上を挙げることができる。 As the organic acid salt of Co, a wide range of known compounds can be employed, and examples include one or more selected from the group consisting of Co acetate, oxalate, formate, succinate, and the like. can.

工程1で使用するCo源は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。Coを含む化合物は、公知の製造方法で得ることができ、あるいは、市販のCoを含有する化合物を使用することもできる。 The Co source used in step 1 may be used singly or in combination of two or more. The Co-containing compound can be obtained by a known production method, or a commercially available Co-containing compound can be used.

工程1では、前記金属元素M源、V源及びCo源を含む溶液を使用する。この溶液の調製方法は特に限定されず、例えば、前記金属元素M源、V源及びCo源と溶媒とを所定の割合で混合することで調製できる。溶媒は特に限定されず、例えば、水が挙げられ、その他、水と低級アルコール化合物との混合溶媒であってもよい。 In step 1, a solution containing the metal element M source, V source and Co source is used. The method for preparing this solution is not particularly limited, and for example, it can be prepared by mixing the metal element M source, V source and Co source with a solvent in a predetermined ratio. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include water, and a mixed solvent of water and a lower alcohol compound may also be used.

溶液における原料の濃度は特に限定されない。原料の溶解性及び反応性が優れる観点から、金属元素M源、V源及びCo源の各濃度が1mM~1Mとなるように溶媒を使用することが好ましい。より具体的には、溶液における金属元素M源の濃度は、1~100mMであることが好ましく、3~50mMであることがより好ましい。また、溶液におけるV源の濃度は、1~100mMであることが好ましく、3~50mMであることがより好ましい。また、溶液におけるCo源の濃度は、50~1000mMであることが好ましく、100~600mMであることがより好ましい。 The concentration of raw materials in the solution is not particularly limited. From the viewpoint of excellent solubility and reactivity of the raw materials, it is preferable to use the solvent so that the concentrations of the metal element M source, V source and Co source are 1 mM to 1M. More specifically, the concentration of the metal element M source in the solution is preferably 1-100 mM, more preferably 3-50 mM. Also, the concentration of the V source in the solution is preferably 1 to 100 mM, more preferably 3 to 50 mM. Also, the concentration of the Co source in the solution is preferably 50-1000 mM, more preferably 100-600 mM.

前記溶液において、金属元素M、V及びCoの含有割合は特に限定されない。例えば、前記溶液中の金属元素M、V及びCoの全量に対して、Coの含有割合は80~99モル%であることが好ましく、85~98モル%であることがより好ましく、90~97モル%であることがさらに好ましい。また、前記複合化合物の全量に対して、Vの含有割合は0.5~10モル%であることが好ましく、1~7.5モル%であることがより好ましく、1.5~5モル%であることがさらに好ましい。また、前記複合化合物の全量に対して、金属元素Mの含有割合は0.5~10モル%であることが好ましく、1~7.5モル%であることがより好ましく、1.5~5モル%であることがさらに好ましい。 The contents of the metal elements M, V and Co in the solution are not particularly limited. For example, the content of Co is preferably 80 to 99 mol%, more preferably 85 to 98 mol%, more preferably 90 to 97%, based on the total amount of the metal elements M, V and Co in the solution. More preferably, it is mol %. Further, the content of V is preferably 0.5 to 10 mol%, more preferably 1 to 7.5 mol%, and 1.5 to 5 mol% with respect to the total amount of the composite compound. is more preferable. The content of the metal element M is preferably 0.5 to 10 mol%, more preferably 1 to 7.5 mol%, more preferably 1.5 to 5 mol%, relative to the total amount of the composite compound. More preferably, it is mol %.

溶液には、適宜、pH調整剤等の添加剤が含まれていても良い。溶液がpH調整剤を含む場合、溶液のpHが安定することで、Co源(例えば硫酸コバルト)等の加水分解が抑制されやすく、電着処理をより安定に行うことができる。pH調整剤の種類は特に限定されず、HBO等、公知のpH調整剤を広く使用することができる。 The solution may appropriately contain additives such as pH adjusters. When the solution contains a pH adjuster, the pH of the solution is stabilized, so hydrolysis of the Co source (for example, cobalt sulfate) is easily suppressed, and the electrodeposition treatment can be performed more stably. The type of pH adjuster is not particularly limited, and a wide range of known pH adjusters such as H 3 BO 4 can be used.

工程1において、電着処理の方法は特に限定されず、例えば、公知の電着処理の方法を広く採用することができる。例えば、前記溶液に炭素基材を浸漬し、電着処理を実施することができる。 In step 1, the method of electrodeposition treatment is not particularly limited, and for example, a wide range of known electrodeposition methods can be employed. For example, a carbon substrate can be immersed in the solution to carry out electrodeposition treatment.

電着処理は、各種の電着法を挙げることができる。電着法としては、定電流法(GM)、定電圧法(PM)、サイクリックボルタンメトリー法(CV)、パルス電着処理法などの電着処理方法などが挙げられる。パルス電着処理法は、金属イオンの電着速度を制御できる電着処理法であり、例えば、高端電圧と低端電圧とを一定周期で印加するパルス電圧法(PPM)、高端電流と低端電流とを一定周期で印加するパルス電流法(PGM)、高端電圧の印加と開回路状態とを一定周期で繰り返し行う単極性パルス電圧法(UPED)などが挙げられる。 Various electrodeposition methods can be mentioned as the electrodeposition treatment. Electrodeposition methods include constant current method (GM), constant voltage method (PM), cyclic voltammetry method (CV), pulse electrodeposition method and the like. The pulse electrodeposition method is an electrodeposition method that can control the electrodeposition speed of metal ions. A pulse current method (PGM) in which a current is applied at a constant cycle, and a unipolar pulse voltage method (UPED) in which a high end voltage and an open circuit state are repeatedly performed at a constant cycle.

電着処理の条件も特に限定されない。例えば、印加電圧として-2~2V(好ましくは1.5~2V)、電着時間を100~2000秒(好ましくは300~1800秒)とすることができる。電着処理を行う際の溶液の温度は特に制限されず、例えば0~50℃程度、好ましくは20~30℃とすることができる。 Conditions for the electrodeposition treatment are also not particularly limited. For example, the applied voltage can be -2 to 2 V (preferably 1.5 to 2 V) and the electrodeposition time can be 100 to 2000 seconds (preferably 300 to 1800 seconds). The temperature of the solution during the electrodeposition treatment is not particularly limited, and can be, for example, about 0 to 50.degree. C., preferably 20 to 30.degree.

電着処理は、炭素基材をカソード(作用電極)として使用して、電着処理を行うことができる。電着処理では、カソードの他、対電極、参照電極、電解装置、電源、制御ソフトウェア等を使用することができる。これらの種類は、特に制限されず、目的に応じて公知のものを使用することができる。例えば、参照電極としては、銀/塩化銀電極(Ag/AgCl電極)、水銀/塩化水銀電極(Hg/HgCl電極)、標準水素電極などを使用することができる。対電極としては、白金線を使用することができる。 Electrodeposition can be performed using a carbon substrate as a cathode (working electrode). In the electrodeposition process, in addition to the cathode, a counter electrode, a reference electrode, an electrolytic device, a power supply, control software, etc. can be used. These types are not particularly limited, and known ones can be used depending on the purpose. For example, as a reference electrode, a silver/silver chloride electrode (Ag/AgCl electrode), a mercury/mercury chloride electrode (Hg/ HgCl2 electrode), a standard hydrogen electrode, or the like can be used. A platinum wire can be used as the counter electrode.

工程1における電着処理によって、炭素基材に前記複合化合物が形成され、本発明の電極触媒が得られる。 By the electrodeposition treatment in step 1, the composite compound is formed on the carbon substrate to obtain the electrode catalyst of the present invention.

本発明の製造方法は、工程1以外の構成を備えるものであってもよいし、工程1のみをそなえるものであってもよい。つまり、本発明の製造方法では、電着処理の後、焼成処理等の工程を備えずとも目的の電極触媒を得ることができる。従って、本発明の製造方法では従来よりも簡便な工程でありながら、優れた触媒性能を有する電極触媒を得ることができる。 The manufacturing method of the present invention may have a configuration other than step 1, or may include only step 1. In other words, in the production method of the present invention, the intended electrode catalyst can be obtained without providing a step such as a calcination treatment after the electrodeposition treatment. Therefore, in the production method of the present invention, an electrode catalyst having excellent catalytic performance can be obtained while the steps are simpler than those of conventional methods.

3.水素の製造方法
本発明の水素の製造方法は、前述の本発明の電極触媒を使用して電解処理を行う工程を含む。あるいは、本発明の水素の製造方法は、前述の本発明の電極触媒の製造方法で得られた電極触媒を使用して電解処理を行う工程を含む。
3. Method for Producing Hydrogen The method for producing hydrogen of the present invention includes the step of performing electrolytic treatment using the electrode catalyst of the present invention. Alternatively, the method for producing hydrogen of the present invention includes a step of performing electrolytic treatment using the electrode catalyst obtained by the above-described method for producing an electrode catalyst of the present invention.

本発明の水素の製造方法は、電極触媒を、例えば、カソードとして使用することができる。 The method for producing hydrogen of the present invention can use an electrode catalyst, for example, as a cathode.

一方、本発明の水素の製造方法において、アノードとしては、一般に水の電気分解においてアノードとして用いられる電極を使用することができる。例えば、炭素、白金、金などの貴金属などを素材とする電極をカソードとして用いることができる。 On the other hand, in the method for producing hydrogen of the present invention, an electrode that is generally used as an anode in the electrolysis of water can be used as the anode. For example, electrodes made of noble metals such as carbon, platinum, and gold can be used as cathodes.

本発明の水素の製造方法において、電気分解で使用する水溶液としては、一般に水の電気分解において用いられる成分を含む水溶液を使用することができる。水溶液は、ヨウ素、臭素などのハロゲン、硫酸イオンなどを含むこともできる。なお、ヨウ素を含む水溶液を用いる場合、アノードにおいてヨウ素酸イオンが生成される。水溶液は酸性領域、中性領域及びアルカリ性領域のいずれでもよい。例えば、アルカリ領域では、KOH,NaOH等の水溶液を使用することができ、酸性領域では、塩酸、硫酸等の水溶液を使用することができ、中性領域では、PBS(リン酸緩衝生理食塩水)等を使用することができる。 In the method for producing hydrogen of the present invention, the aqueous solution used in electrolysis may be an aqueous solution containing components generally used in electrolysis of water. The aqueous solution may also contain halogens such as iodine, bromine, sulfate ions, and the like. When using an aqueous solution containing iodine, iodate ions are generated at the anode. The aqueous solution may be in the acidic range, the neutral range, or the alkaline range. For example, aqueous solutions such as KOH and NaOH can be used in the alkaline region, aqueous solutions such as hydrochloric acid and sulfuric acid can be used in the acidic region, and PBS (phosphate buffered saline) can be used in the neutral region. etc. can be used.

水素の製造方法の具体的な例を挙げると、本発明の電極触媒をカソード、白金板をアノードとし、KOH、HSO又はPBS水溶液を電解液として、電圧を印加する。これにより、カソードにおいて水素を生成させることができる。また、印加電圧を増加させることにより、水素の生成速度を上昇させることができる。 To give a specific example of the method for producing hydrogen, the electrode catalyst of the present invention is used as a cathode, a platinum plate is used as an anode, and KOH, H 2 SO 4 or a PBS aqueous solution is used as an electrolyte, and a voltage is applied. This allows hydrogen to be produced at the cathode. Also, by increasing the applied voltage, the rate of hydrogen generation can be increased.

水素の製造方法により製造された水素は、燃料電池や水素エンジンなどの燃料として好ましく使用することができる。 Hydrogen produced by the method for producing hydrogen can be preferably used as fuel for fuel cells, hydrogen engines, and the like.

本発明の水素の製造方法では、前記電極触媒を電極として使用することから、過電圧の上昇が起こりにくく、水素を効率よく製造することができる。 In the method for producing hydrogen of the present invention, since the electrode catalyst is used as an electrode, an increase in overvoltage is less likely to occur, and hydrogen can be produced efficiently.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the embodiments of these examples.

(実施例1)
炭素基材として、カーボンペーパー(2×2cm)を、濃硝酸溶液中で1時間超音波洗浄し、エタノールと脱イオン水で洗浄後、真空乾燥オーブンで12時間乾燥させた。この炭素基材を作用電極とし、Ptワイヤーを対電極に、Ag/AgClを参照電極に使用した三電極システムを用いた電気化学的参加(陽極酸化)プロセスによって、溶液中で電着処理を行った。溶液は、0.5MのCoSO水溶液50mL、10mMのZnSO水溶液50mL、10mMのNHVO水溶液50mL及び0.5MのHBO水溶液50mLを混合することで調製した。また、電着条件は、室温(25℃)で-1.7V(vs.RHE)で1200秒間の電着とした。この電着処理により、炭素基材上に複合化合物を形成させ、目的の電極触媒を得た。得られた電極触媒を「Zn-VO-Co」又は「Zn-VO-Co-10」と命名した。なお、合成条件及び仕込み比から、得られたZn-VO-Coは、ZnとVOとCoとの合金であって、xは2以上3以下であると推認できた。
(Example 1)
As a carbon substrate, carbon paper (2×2 cm) was ultrasonically cleaned in a concentrated nitric acid solution for 1 hour, washed with ethanol and deionized water, and dried in a vacuum drying oven for 12 hours. Electrodeposition was carried out in solution by an electrochemical joining (anodization) process using a three-electrode system with the carbon substrate as the working electrode, a Pt wire as the counter electrode and Ag/AgCl as the reference electrode. rice field. The solution was prepared by mixing 50 mL of 0.5 M CoSO 4 aqueous solution, 50 mL of 10 mM ZnSO 4 aqueous solution, 50 mL of 10 mM NH 4 VO 3 aqueous solution and 50 mL of 0.5 M H 3 BO 3 aqueous solution. The electrodeposition conditions were room temperature (25° C.), −1.7 V (vs. RHE), and electrodeposition for 1200 seconds. By this electrodeposition treatment, a composite compound was formed on the carbon substrate to obtain the intended electrode catalyst. The obtained electrode catalyst was named "Zn--VO x --Co" or "Zn--VO x --Co-10". From the synthesis conditions and the working ratio, it was presumed that the obtained Zn-VO x -Co was an alloy of Zn, VO x and Co, where x was 2 or more and 3 or less.

(実施例2)
ZnSO水溶液の濃度を5mMに変更したこと以外は実施例1と同様の方法で電極触媒を得た。得られた電極触媒を「Zn-VO-Co-5」と命名した。
(Example 2)
An electrode catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the ZnSO4 aqueous solution was changed to 5 mM. The obtained electrode catalyst was named "Zn-VO x -Co-5".

(実施例3)
ZnSO水溶液の濃度を8mMに変更したこと以外は実施例1と同様の方法で電極触媒を得た。得られた電極触媒を「Zn-VO-Co-8」と命名した。
(Example 3)
An electrode catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the ZnSO4 aqueous solution was changed to 8 mM. The obtained electrode catalyst was named "Zn-VO x -Co-8".

(実施例4)
ZnSO水溶液の濃度を12mMに変更したこと以外は実施例1と同様の方法で電極触媒を得た。得られた電極触媒を「Zn-VO-Co-12」と命名した。
(Example 4)
An electrode catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the ZnSO4 aqueous solution was changed to 12 mM. The obtained electrode catalyst was named "Zn-VO x -Co-12".

(比較例1)
炭素基材のCoを担持させた電極触媒を準備した。
(Comparative example 1)
An electrode catalyst carrying Co as a carbon base material was prepared.

(比較例2)
炭素基材のZn-Coを担持させた電極触媒を準備した。
(Comparative example 2)
An electrode catalyst supporting Zn—Co as a carbon substrate was prepared.

(比較例3)
炭素基材のVO-Coを担持させた電極触媒を準備した。
(Comparative Example 3)
An electrode catalyst supporting VO x —Co of a carbon base material was prepared.

(比較例4)
炭素基材のZn-VOを担持させた電極触媒を準備した。
(Comparative Example 4)
An electrode catalyst supporting Zn—VO 2 x as a carbon substrate was prepared.

図1は、電極触媒表面のSEM(走査型電子顕微鏡)画像を示している。具体的に図1の(a)は比較例1、(b)は比較例2、(c)は比較例3、(d)、(e)及び(f)は実施例1で得られた電極触媒表面のSEM画像であって、特には炭素基材に形成された触媒表面のSEM画像である。 FIG. 1 shows an SEM (Scanning Electron Microscope) image of the electrocatalyst surface. Specifically, FIG. 1 (a) is Comparative Example 1, (b) is Comparative Example 2, (c) is Comparative Example 3, (d), (e) and (f) are the electrodes obtained in Example 1. 1 is an SEM image of a catalyst surface, particularly a catalyst surface formed on a carbon substrate;

図1から、比較例1の電極触媒(Co)は均一なナノシート構造であり、比較例2の電極触媒(Zn-Co)も同様であった(図1(a)、(b)参照)。比較例3の電極触媒(VO-Co)は二次元ナノシートであることがわかった(図1(c))。 From FIG. 1, the electrode catalyst (Co) of Comparative Example 1 had a uniform nanosheet structure, and the electrode catalyst (Zn—Co) of Comparative Example 2 had the same structure (see FIGS. 1(a) and 1(b)). It was found that the electrode catalyst (VO x —Co) of Comparative Example 3 was a two-dimensional nanosheet (FIG. 1(c)).

これに対し、実施例1で得られた電極触媒(Zn-VO-Co)は、ナノシートが大きく成長し、均一な二次元の極薄構造を有していることがわかった(図2(d)、(e)及び(f)参照)。斯かる極薄構造のナノシートは、長径が約1~3μmの薄片が重なり合って形成される多層構造を有することが確認された。従って、実施例1で得られた電極触媒は、大きな活性表面積を有すると共にと露出したより多くの活性部位を提供することができるので、電解質のイオン移動を促進し、触媒性能を向上させるものであった。 In contrast, the electrode catalyst (Zn—VO x —Co) obtained in Example 1 was found to have large nanosheet growth and a uniform two-dimensional ultrathin structure (FIG. 2 ( d), (e) and (f)). It was confirmed that such ultrathin nanosheets have a multi-layered structure in which flakes with a major axis of about 1 to 3 μm are superimposed on each other. Therefore, the electrode catalyst obtained in Example 1 has a large active surface area and can provide more exposed active sites, thereby promoting ion migration in the electrolyte and improving catalytic performance. there were.

図2(a)は、実施例1及び各比較例で準備した電極触媒を使用したリニアスイープボルタンメトリー(スキャン速度2mV/s、電解液は1MのKOH水溶液)の測定結果である。リニアスイープボルタンメトリー曲線は、陰極として白金板、参照電極としてAg/AgCl電極を使用した水素発生(HER)試験により得た。リニアスイープボルタンメトリー曲線を得るための測定装置は、標準3電極セルと共に米国VersaSTAT4 ポテンションスタットガルバノスタット電気化学ワークステーションを用いた。 FIG. 2(a) shows the measurement results of linear sweep voltammetry (scan rate 2 mV/s, electrolytic solution 1 M KOH aqueous solution) using the electrode catalysts prepared in Example 1 and each comparative example. A linear sweep voltammetry curve was obtained by a hydrogen evolution (HER) test using a platinum plate as the cathode and an Ag/AgCl electrode as the reference electrode. The measurement equipment for obtaining linear sweep voltammetry curves used a US VersaSTAT4 potentiostat galvanostat electrochemical workstation with a standard three-electrode cell.

図2(b)は、(a)に示すリニアスイープボルタンメトリー曲線から計測された10mAcm-2における過電圧(図中の右側棒グラフ)及び50mAcm-2(図中の左側棒グラフ)における過電圧を示す棒グラフ、(c)は、(a)に示すリニアスイープボルタンメトリー曲線から算出したターフェル勾配を示すグラフである。 FIG. 2(b) is a bar graph showing overvoltages at 10 mA cm −2 (right bar graph in the figure) and 50 mA cm −2 (left bar graph in the figure) measured from the linear sweep voltammetry curve shown in (a), ( c) is a graph showing the Tafel slope calculated from the linear sweep voltammetry curve shown in (a).

Figure 2022185951000001
Figure 2022185951000001

表1は、図2で得られた結果をまとめたものである。なお、表中、η10及びη50はそれぞれ10mAcm-2及び50mAcm-2における過電圧(mV)を示す。 Table 1 summarizes the results obtained in FIG. In the table, η 10 and η 50 indicate overvoltage (mV) at 10 mAcm -2 and 50 mAcm -2 respectively.

実施例1で得られたZn-VO-Co電極触媒は、比較例で準備した電極触媒よりも低い過電圧を有し、また、最小のターフェル勾配を有することから、優れた活性を示すことが明らかとなった。ターフェル勾配が最小であることは、Volmer-Heyrovskyメカニズムに従うHERの動力学を示唆するものである。 The Zn—VO x —Co electrode catalyst obtained in Example 1 has a lower overvoltage than the electrode catalyst prepared in Comparative Example, and has the smallest Tafel slope, so it is expected to exhibit excellent activity. It became clear. The minimum Tafel slope suggests HER dynamics that follow the Volmer-Heyrovsky mechanism.

図3(a)は実施例1で得られた電極触媒の多電流ステップクロノポテンシオメトリ曲線、(b)は、同電極触媒のクロノポテンシオメトリー曲線である。これらの結果から、実施例1で得られた電極触媒は優れた長期安定性と、機械的堅牢性とを有するものであることがわかった。 FIG. 3(a) is a multi-current step chronopotentiometric curve of the electrode catalyst obtained in Example 1, and (b) is a chronopotentiometry curve of the same electrode catalyst. These results show that the electrode catalyst obtained in Example 1 has excellent long-term stability and mechanical robustness.

図4(a)は、実施例1~4で準備した電極触媒を使用したリニアスイープボルタンメトリーの測定結果、(b)は、(a)に示すリニアスイープボルタンメトリー曲線から算出したターフェル勾配を示すグラフである(測定方法は図2と同じ)。この結果から、複合化合物は幅広い元素組成において、優れた触媒作用を発揮させることがわかった。 FIG. 4(a) is the measurement result of linear sweep voltammetry using the electrode catalysts prepared in Examples 1 to 4, and (b) is a graph showing the Tafel slope calculated from the linear sweep voltammetry curve shown in (a). Yes (the measurement method is the same as in Fig. 2). From this result, it was found that the composite compound exhibits excellent catalytic action over a wide range of elemental compositions.

Claims (5)

炭素基材上に触媒を備える電極触媒であって、
前記触媒は、Zn、Cu、Ni、Mn、Fe及びCrからなる群より選ばれる1種の金属元素Mと、Vと、Coとを構成元素とする複合化合物を含む、電極触媒。
An electrocatalyst comprising a catalyst on a carbon substrate,
The catalyst is an electrode catalyst containing a composite compound containing one metal element M selected from the group consisting of Zn, Cu, Ni, Mn, Fe and Cr, V and Co as constituent elements.
前記複合化合物は、前記金属元素Mと、VO(ただし、xは2以上3以下の数である)と、Coとを含む、請求項1に記載の電極触媒。 The electrode catalyst according to claim 1, wherein the composite compound contains the metal element M, VOx (where x is a number of 2 or more and 3 or less), and Co. 請求項1又は2に記載の電極触媒の製造方法であって、
炭素基材を、金属元素M源、V源及びCo源を含む溶液に浸漬させて電着処理する工程を備える、電極触媒の製造方法。
A method for producing the electrode catalyst according to claim 1 or 2,
A method for producing an electrode catalyst, comprising a step of immersing a carbon substrate in a solution containing a metal element M source, a V source, and a Co source to perform electrodeposition treatment.
請求項1又は2に記載の電極触媒を備える、水素製造用電極。 An electrode for hydrogen production, comprising the electrode catalyst according to claim 1 or 2. 請求項4に記載の電極を使用して電解処理を行う工程を含む、水素の製造方法。 A method for producing hydrogen, comprising the step of performing an electrolytic treatment using the electrode according to claim 4.
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