[go: up one dir, main page]

JP6430168B2 - Carbon material composite, nitrogen-containing carbon material, and production method thereof - Google Patents

Carbon material composite, nitrogen-containing carbon material, and production method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP6430168B2
JP6430168B2 JP2014159855A JP2014159855A JP6430168B2 JP 6430168 B2 JP6430168 B2 JP 6430168B2 JP 2014159855 A JP2014159855 A JP 2014159855A JP 2014159855 A JP2014159855 A JP 2014159855A JP 6430168 B2 JP6430168 B2 JP 6430168B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitrogen
carbon material
transition metal
solvent
containing carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014159855A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016037404A (en
Inventor
早弥 前田
早弥 前田
健生 市原
健生 市原
日名子 英範
英範 日名子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Corp filed Critical Asahi Kasei Corp
Priority to JP2014159855A priority Critical patent/JP6430168B2/en
Publication of JP2016037404A publication Critical patent/JP2016037404A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6430168B2 publication Critical patent/JP6430168B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Description

本発明は、炭素材料複合体、窒素含有炭素材料、及びそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a carbon material composite, a nitrogen-containing carbon material, and a method for producing them.

炭素材料は、従来、吸着材等として主に使用されていたが、導電性等の電子材料物性、高い熱伝導率、低い熱膨張率、軽さ、耐熱性等の基本的な性質を持つために幅広い用途が検討されるようになってきている。特に最近はその化学的機能が着目されており、固体高分子型燃料電池用電極等の分野でも検討されている。   Conventionally, carbon materials have been mainly used as adsorbents, etc., but they have basic properties such as physical properties of electronic materials such as conductivity, high thermal conductivity, low thermal expansion coefficient, lightness, and heat resistance. A wide range of applications has been studied. In particular, its chemical function has recently attracted attention and is also being studied in the field of electrodes for polymer electrolyte fuel cells.

かかる炭素材料は、従来、椰子殻、石炭コークス、石炭又は石油ピッチ、フラン樹脂、フェノール樹脂等を原料とし、炭化処理して製造されている。   Such a carbon material has been conventionally produced by carbonization using coconut shell, coal coke, coal or petroleum pitch, furan resin, phenol resin, or the like as a raw material.

近年になって、かかる炭素材料に他の元素を含有させて炭素材料の物性の幅をさらに広げて発展させようとする試みがある。こうした中で、最近、窒素原子をドープした炭素材料(以下、「窒素含有炭素材料」という。)を用いて酸素還元活性を発現させて、固体高分子形燃料電池用電極や化学反応の触媒等に用いるという検討が進められている(例えば特許文献1参照)。   In recent years, attempts have been made to further expand the range of physical properties of carbon materials by incorporating other elements into such carbon materials. Under these circumstances, a carbon material doped with nitrogen atoms (hereinafter referred to as “nitrogen-containing carbon material”) has recently been used to develop oxygen reduction activity, so that an electrode for a polymer electrolyte fuel cell, a catalyst for a chemical reaction, etc. (See, for example, Patent Document 1).

更に、含窒素化合物と炭素化物とを混合して炭素材料複合体を得、得られた炭素材料複合体を熱処理して窒素含有炭素材料を提供している例も報告されている。例えば、特許文献2には、高分子金属錯体に炭素化物を混合し熱処理して得られた炭素材料に、窒素をドープした窒素含有炭素材料が開示されている。また、特許文献3では、炭素化物に含窒素化合物を共有結合させた窒素含有炭素材料が開示されている。特許文献4では、含窒素化合物と炭素化物を湿式混合してペースト状にし、得られた湿式混合物を噴霧乾燥した後に焼成した窒素含有炭素材料が開示されている。   Furthermore, an example in which a nitrogen-containing compound and a carbonized product are mixed to obtain a carbon material composite, and the obtained carbon material composite is heat-treated to provide a nitrogen-containing carbon material has been reported. For example, Patent Document 2 discloses a nitrogen-containing carbon material in which nitrogen is doped into a carbon material obtained by mixing a carbonized compound with a polymer metal complex and performing heat treatment. Patent Document 3 discloses a nitrogen-containing carbon material obtained by covalently bonding a nitrogen-containing compound to a carbonized product. Patent Document 4 discloses a nitrogen-containing carbon material obtained by wet-mixing a nitrogen-containing compound and a carbonized product to form a paste, spray-drying the obtained wet mixture, and then firing.

国際公開第2008/123380号International Publication No. 2008/123380 特開2008−282725号公報JP 2008-282725 A 特開2011−195351号公報JP 2011-195351 A 特許第5387791号公報Japanese Patent No. 5387791

しかしながら、従来の方法では、炭素化物上に分布する含窒素化合物の均一性は不十分であり、これを焼成して得られる窒素含有炭素材料の酸素還元活性も十分ではない。   However, in the conventional method, the uniformity of the nitrogen-containing compound distributed on the carbonized product is insufficient, and the oxygen-reducing activity of the nitrogen-containing carbon material obtained by firing the compound is not sufficient.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電極反応において高い酸素還元活性を有する窒素含有炭素材料を与える炭素材料複合体及びその製造方法、並びに、電極反応において高い酸素還元活性を有する窒素含有炭素材料及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a carbon material composite that provides a nitrogen-containing carbon material having a high oxygen reduction activity in an electrode reaction, a method for producing the same, and a high oxygen reduction activity in an electrode reaction. It aims at providing a nitrogen-containing carbon material and its manufacturing method.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、所定の工程を有する、炭素材料複合体の製造方法であれば、上基課題を解決し得ることを見出し、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above-mentioned basic problems can be solved if the carbon material composite manufacturing method has a predetermined process. It came to an eggplant.

すなわち、本発明は以下の通りである。
〔1〕
含窒素化合物、該含窒素化合物が可溶な溶媒、炭素化物、及び含遷移金属化合物を混合して炭素材料複合体混合液を得る工程(1)と、
該炭素材料複合体混合液から前記溶媒を除去して、炭素材料複合体を得る工程(2)と、を有する、炭素材料複合体の製造方法。
〔2〕
前記工程(2)において、噴霧乾燥により前記溶媒を除去する、前項〔1〕に記載の炭素材料複合体の製造方法。
〔3〕
前記含窒素化合物の前記溶媒に対する溶解度(A)が、20℃において、0.00010以上である、前項〔1〕又は〔2〕に記載の炭素材料複合体の製造方法。
〔4〕
前記炭素化物が、カーボンブラックを含む、前項〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の炭素材料複合体の製造方法。
〔5〕
前記含遷移金属化合物に含まれる遷移金属が、Fe、Co及びNiからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、前項〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の炭素材料複合体の製造方法。
〔6〕
前項〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の炭素材料複合体の製造方法により得られた炭素材料複合体を熱処理して、窒素含有炭素材料を得る工程(3)を有する、窒素含有炭素材料の製造方法。
〔7〕
前記工程(3)における熱処理温度が、400℃〜1500℃である、前項〔6〕に記載の窒素含有炭素材料の製造方法。
〔8〕
前項〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の炭素材料複合体の製造方法により得られた、炭素材料複合体。
〔9〕
前項〔6〕又は〔7〕に記載の窒素含有炭素材料の製造方法により得られた、窒素含有炭素材料。
〔10〕
CuKα線をX線源として得られるX線回折図において、回折角(2θ)が23.5〜26.5°である範囲にピークを有する、前項〔9〕に記載の窒素含有炭素材料。
That is, the present invention is as follows.
[1]
A step (1) of obtaining a carbon material composite mixture by mixing a nitrogen-containing compound, a solvent in which the nitrogen-containing compound is soluble, a carbonized product, and a transition metal compound;
And (2) obtaining a carbon material composite by removing the solvent from the carbon material composite mixed solution.
[2]
The method for producing a carbon material composite according to [1] above, wherein in the step (2), the solvent is removed by spray drying.
[3]
The method for producing a carbon material composite according to [1] or [2] above, wherein the solubility (A) of the nitrogen-containing compound in the solvent is 0.00010 or more at 20 ° C.
[4]
The method for producing a carbon material composite according to any one of [1] to [3], wherein the carbonized material contains carbon black.
[5]
The production of the carbon material composite according to any one of [1] to [4], wherein the transition metal contained in the transition metal-containing compound includes at least one selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni. Method.
[6]
Nitrogen-containing carbon which has the process (3) which heat-processes the carbon material composite obtained by the manufacturing method of the carbon material composite in any one of the preceding clauses [1]-[5], and obtains a nitrogen-containing carbon material Material manufacturing method.
[7]
The method for producing a nitrogen-containing carbon material according to [6], wherein the heat treatment temperature in the step (3) is 400 ° C to 1500 ° C.
[8]
A carbon material composite obtained by the method for producing a carbon material composite according to any one of [1] to [5] above.
[9]
A nitrogen-containing carbon material obtained by the method for producing a nitrogen-containing carbon material according to [6] or [7].
[10]
The nitrogen-containing carbon material according to [9] above, which has a peak in a range where the diffraction angle (2θ) is 23.5 to 26.5 ° in an X-ray diffraction diagram obtained using CuKα rays as an X-ray source.

本発明によれば、電極反応において高い酸素還元活性を有する窒素含有炭素材料を与える炭素材料複合体及びその製造方法、並びに、電極反応において高い酸素還元活性を有する窒素含有炭素材料及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a carbon material composite that provides a nitrogen-containing carbon material having high oxygen reduction activity in an electrode reaction and a method for producing the same, and a nitrogen-containing carbon material having high oxygen reduction activity in an electrode reaction and a method for producing the same. Can be provided.

実施例1のXRDチャートである。2 is an XRD chart of Example 1. FIG.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following description, and various modifications can be made within the scope of the gist thereof.

〔炭素材料複合体の製造方法〕
本実施形態の炭素材料複合体の製造方法は、含窒素化合物、該含窒素化合物が可溶な溶媒、炭素化物、及び含遷移金属化合物を混合して炭素材料複合体混合液を得る工程(1)と、該炭素材料複合体混合液から前記溶媒を除去して、炭素材料複合体を得る工程(2)と、を有する。
[Method for producing carbon material composite]
The method for producing a carbon material composite according to the present embodiment includes a step of mixing a nitrogen-containing compound, a solvent in which the nitrogen-containing compound is soluble, a carbonized product, and a transition metal compound to obtain a carbon material composite mixture (1 And a step (2) of obtaining the carbon material composite by removing the solvent from the carbon material composite mixture.

上記工程を有することにより、含窒素化合物が溶媒に可溶であるため、炭素化物上に含窒素化合物が均一に分布した炭素材料複合体を得ることができる。これにより、電極反応において高い酸素還元活性を有する窒素含有炭素材料を得ることができる。   By having the above steps, since the nitrogen-containing compound is soluble in the solvent, a carbon material composite in which the nitrogen-containing compound is uniformly distributed on the carbonized product can be obtained. Thereby, the nitrogen-containing carbon material which has high oxygen reduction activity in an electrode reaction can be obtained.

〔工程(1)〕
工程(1)は、含窒素化合物、該含窒素化合物が可溶な溶媒、炭素化物、及び含遷移金属化合物を混合して炭素材料複合体混合液を得る工程である。混合方法としては、特に限定されず、任意の方法を用いることができる。
[Step (1)]
Step (1) is a step of obtaining a carbon material composite liquid mixture by mixing a nitrogen-containing compound, a solvent in which the nitrogen-containing compound is soluble, a carbonized product, and a transition metal compound. It does not specifically limit as a mixing method, Arbitrary methods can be used.

含窒素化合物、該含窒素化合物が可溶な溶媒、炭素化物、及び含遷移金属化合物は、同時に添加しても、任意の順序で順次添加してもよい。また、含窒素化合物、炭素化物、及び/又は含遷移金属化合物を混合する際は、粉体のまま混合してもよいし、溶媒に分散させて混合してもよい。   The nitrogen-containing compound, the solvent in which the nitrogen-containing compound is soluble, the carbonized product, and the transition metal compound may be added simultaneously or sequentially in any order. Moreover, when mixing a nitrogen-containing compound, a carbonized material, and / or a transition-containing metal compound, you may mix as a powder and may disperse | distribute and mix in a solvent.

混合の際の溶媒温度は特に限定されないが、溶媒の融点以上かつ溶媒の沸点又は分解温度以下であると好ましい。混合時間としては、好ましくは1分間〜200時間であり、より好ましくは10分〜100時間であり、さらに好ましくは30分〜50時間である。混合中は振とうしたり攪拌したり超音波をかけたりすることが好ましい。   Although the solvent temperature in the case of mixing is not specifically limited, It is preferable that it is more than melting | fusing point of a solvent and below boiling point or decomposition temperature of a solvent. The mixing time is preferably 1 minute to 200 hours, more preferably 10 minutes to 100 hours, and even more preferably 30 minutes to 50 hours. During mixing, it is preferable to shake, stir or apply ultrasonic waves.

(含窒素化合物)
含窒素化合物とは、分子内に窒素元素を含有する含窒素有機化合物であり、遷移金属元素を含まない。工程(1)において、含窒素化合物は、含遷移金属化合物と錯体を形成してもよい。このようにして得られた錯体は溶媒に対し可溶であることが好ましい。これにより、炭素化物上に含窒素化合物がより均一に分布した炭素材料複合体を得ることができる傾向にある。
(Nitrogen-containing compounds)
The nitrogen-containing compound is a nitrogen-containing organic compound containing a nitrogen element in the molecule and does not contain a transition metal element. In the step (1), the nitrogen-containing compound may form a complex with the transition metal compound. The complex thus obtained is preferably soluble in the solvent. Thereby, it exists in the tendency which can obtain the carbon material composite_body | complex in which the nitrogen-containing compound was distributed more uniformly on carbonized material.

含窒素化合物中の窒素元素の比率は、含窒素化合物の分子量に対して、好ましくは1.0質量%〜80質量%であり、より好ましくは10質量%〜70質量%であり、さらに好ましくは20質量%〜60質量%であり、よりさらに好ましくは40質量%〜55質量%である。含窒素化合物中の窒素元素が上記範囲であることにより、得られる窒素含有炭素材料の酸素還元活性がより向上する傾向にある。   The ratio of the nitrogen element in the nitrogen-containing compound is preferably 1.0% by mass to 80% by mass, more preferably 10% by mass to 70% by mass, and still more preferably with respect to the molecular weight of the nitrogen-containing compound. It is 20 mass%-60 mass%, More preferably, it is 40 mass%-55 mass%. When the nitrogen element in the nitrogen-containing compound is in the above range, the oxygen reduction activity of the obtained nitrogen-containing carbon material tends to be further improved.

含窒素化合物としては、特に限定されないが、例えば、第1〜3級アミン類、アミド類、イミン類、イミド類、ニトリル類、アジド類、アジリジン類、アゾ類、ジアゾ類、イソシアナート類、イソシアニド類、エナミン類、オキシム類、カルバメート類、ニトロ類、ニトロソ類、ヒドラジン類、ラクタム類などが挙げられる。このような含窒素化合物としては、特に限定されないが、例えば、環構造を有しない含窒素化合物、複素環構造を有しない含窒素化合物、複素単環構造を有する窒素含有化合物、縮合複素環構造を有する窒素含有化合物、及びその他の化合物が挙げられる。   The nitrogen-containing compound is not particularly limited, and examples thereof include primary to tertiary amines, amides, imines, imides, nitriles, azides, aziridines, azos, diazos, isocyanates, isocyanides. , Enamines, oximes, carbamates, nitros, nitroso, hydrazines, lactams and the like. Such nitrogen-containing compounds are not particularly limited, and examples thereof include nitrogen-containing compounds having no ring structure, nitrogen-containing compounds having no heterocyclic structure, nitrogen-containing compounds having a heterocyclic monocyclic structure, and condensed heterocyclic structures. Examples thereof include nitrogen-containing compounds and other compounds.

環構造を有しない含窒素化合物としては、特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル、エチレンジアミン、テトラシアノエチレン、ジアミノマレオニトリル、マレノニトリル、アジポニトリル、シアノアセチレン、ヒドラジン、ヒドラジド、尿素が挙げられる。   The nitrogen-containing compound not having a ring structure is not particularly limited, and examples thereof include acrylonitrile, ethylenediamine, tetracyanoethylene, diaminomaleonitrile, maleonitrile, adiponitrile, cyanoacetylene, hydrazine, hydrazide, and urea.

複素環構造を有しない含窒素化合物としては、特に限定されないが、例えば、アニリン、テトラシアノベンゼン、フタロニトリル、サレンが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a nitrogen-containing compound which does not have a heterocyclic structure, For example, aniline, tetracyanobenzene, a phthalonitrile, salen is mentioned.

複素単環構造を有する窒素含有化合物としては、特に限定されないが、例えば、ピロール類及びその誘導体、ピラゾールやイミダゾール等のジアゾール類及びその誘導体、トリアゾール類及びその誘導体のような5員環化合物;並びに、ピリジン類及びその誘導体、ピリダジンやピリミジンやピラジン等のジアジン類及びその誘導体、トリアジン類及び、メラミンやシアヌル酸等のトリアジン類誘導体、ピペラジン、モルホリン、シアヌル酸のような6員環化合物;又はキチン、キトサン等のポリマーが挙げられる。   The nitrogen-containing compound having a heterocyclic monocyclic structure is not particularly limited, but examples thereof include 5-membered ring compounds such as pyrroles and derivatives thereof, diazoles and derivatives thereof such as pyrazole and imidazole, triazoles and derivatives thereof; and Pyridines and derivatives thereof, diazines such as pyridazine, pyrimidine and pyrazine and derivatives thereof, triazines and triazine derivatives such as melamine and cyanuric acid, six-membered ring compounds such as piperazine, morpholine and cyanuric acid; or chitin And polymers such as chitosan.

縮合複素環構造を有する窒素含有化合物としては、特に限定されないが、例えば、キノリン類、インドール類、フェナントロリン類、プリン類等が挙げられる。より具体的には、フェナントロリン、ベンゾイミダゾ−ル、キノキサリン、アズルミン酸、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾ−ル、ポリイミド、DNA、RNAが挙げられる。   The nitrogen-containing compound having a condensed heterocyclic structure is not particularly limited, and examples thereof include quinolines, indoles, phenanthrolines, and purines. More specifically, phenanthroline, benzimidazole, quinoxaline, azulmic acid, polyamideimide resin, polybenzimidazole, polyimide, DNA, and RNA can be mentioned.

その他の化合物としては、特に限定されないが、例えば、メラミン樹脂、ポリアニリン、ポリピロール、ポリビニルピロール、ポリビニルピリジン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体、ポリアミド、ポリアミノ酸、絹、毛、ポリウレタン、ポリアミドアミン、ポリカルボジイミド、ポリビスマレイミド及びポリアミノビスマレイミドが挙げられる。   Other compounds are not particularly limited, for example, melamine resin, polyaniline, polypyrrole, polyvinylpyrrole, polyvinylpyridine, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-polymethacrylic acid copolymer, polyamide, polyamino acid, silk, hair, polyurethane, Polyamideamine, polycarbodiimide, polybismaleimide and polyaminobismaleimide are mentioned.

なお、含窒素化合物は、1種単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。また、含窒素化合物は、該化合物の重合開始温度が標準状態における沸点よりも低温であり、熱処理で昇華しないものが好ましい。   In addition, a nitrogen-containing compound may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Further, the nitrogen-containing compound is preferably one in which the polymerization initiation temperature of the compound is lower than the boiling point in the standard state and does not sublime by heat treatment.

(含窒素化合物の溶解度)
含窒素化合物の溶媒に対する溶解度(A)は、20℃において、好ましくは0.00010以上であり、より好ましくは0.0010以上であり、さらに好ましくは0.010以上である。含窒素化合物の溶媒に対する溶解度(A)が0.00010以上であることにより、生産性がより向上する。なお、含窒素化合物の溶媒に対する溶解度(A)の上限は、大きいほど好ましく、その具体的な値は特に制限されない。含窒素化合物の溶媒に対する溶解度(A)は、実施例に記載の方法により測定することができる。
(Solubility of nitrogen-containing compounds)
The solubility (A) of the nitrogen-containing compound in the solvent is preferably at least 0.00010, more preferably at least 0.0010, and even more preferably at least 0.010 at 20 ° C. Productivity improves more because the solubility (A) with respect to the solvent of a nitrogen-containing compound is 0.00010 or more. In addition, the upper limit of the solubility (A) with respect to the solvent of a nitrogen-containing compound is so preferable that it is large, and the specific value is not restrict | limited in particular. The solubility (A) of the nitrogen-containing compound in the solvent can be measured by the method described in the examples.

(溶媒)
「含窒素化合物が可能な溶媒」とは、溶媒における含窒素化合物の溶解度が0.000010以上であることをいう。
(solvent)
“A solvent capable of a nitrogen-containing compound” means that the solubility of the nitrogen-containing compound in the solvent is 0.000010 or more.

このような溶媒としては、特に限定されないが、例えば、水、アルコール類(メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等)、アセトン、エーテル類(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等)、有機酸類(ギ酸、酢酸等)、塩素系炭化水素類(ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、四塩化炭素等)、グリコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール等)、ニトリル類(アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等)、アミド類(N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、ラクタム類(N−メチル−2−ピロリドン等)、ジメチルスルホキシド、脂肪族炭化水素類(n−ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等)、芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等)、アンモニア、第1級アミン(メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、アミルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、セチルアミン、シクロプロピルアミン、シクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、カテコールアミン、フェネチルアミン、アマンタジン、トルイジン、ベンジルアミン、ナフチルアミン、アリルアミン等)、第2級アミン(ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン等)、第3級アミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、N−メチルピロリジン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBN)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、N,N−ジイソプロピルエチルアミン、トリエタノールアミン等)、第4級アミン(テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムブロミド等)、環状アミン(ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ピリミジン、ピペリジン、モルホリン、ピペラジン、キヌクリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等)、多価アミン(トリメチレンジアミン、エチレンジアミン、ジエチルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、フェニレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンエキサミン、テトラメチルエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、1,2,3−トリアミノプロパン、トリアミノベンゼン、トリアミノフェノール、メラミン、スペルミジン、1,8−ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン、スペルミン等)等が挙げられる。溶媒は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。   Such a solvent is not particularly limited. For example, water, alcohols (methanol, ethanol, propanol, butanol, etc.), acetone, ethers (diethyl ether, tetrahydrofuran, etc.), organic acids (formic acid, acetic acid, etc.), Chlorinated hydrocarbons (dichloromethane, chloroform, dichloroethylene, trichloroethylene, carbon tetrachloride, etc.), glycols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.), nitriles (acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, etc.), amides (N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.), lactams (N-methyl-2-pyrrolidone, etc.), dimethyl sulfoxide, aliphatic hydrocarbons (n-pentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, n-octane, etc.) ) Aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, etc.), ammonia, primary amines (methylamine, ethylamine, propylamine, isopropylamine, butylamine, amylamine, hexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine , Undecylamine, dodecylamine, tridecylamine, tetradecylamine, pentadecylamine, cetylamine, cyclopropylamine, cyclopropylamine, cyclobutylamine, cyclopentylamine, cyclohexylamine, aniline, catecholamine, phenethylamine, amantadine, toluidine, benzyl Amine, naphthylamine, allylamine, etc.), secondary amine (dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, di-amine) Tilamine, etc.), tertiary amine (trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, dicyclohexylmethylamine, tetramethylammonium hydroxide, N-methylpyrrolidine, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nonene-5 (DBN), 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 (DBU), N, N-diisopropylethylamine, triethanolamine, etc.), quaternary amine (tetraethylammonium hydroxide, tetramethylammonium chloride) , Tetramethylammonium bromide, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, etc.), cyclic amine (pyridine, 4-dimethylaminopyridine, pyrimidine, piperidine, morpholine, piperazine) Quinuclidine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, etc.), polyvalent amine (trimethylenediamine, ethylenediamine, diethylethylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,7-diaminoheptane 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, phenylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethyleneexamine, tetramethylethylenediamine, diethylenetriamine, 1,2, 3-triaminopropane, triaminobenzene, triaminophenol, melamine, spermidine, 1,8-bis (dimethylamino) naphthalene, spermine, etc.). A solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

これらの中でも、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、水等からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む溶媒を好ましく用いることができる。このような溶媒を用いることにより、含窒素化合物の溶解性、工程(2)における溶媒の除去効率がより向上する傾向にある。   Among these, a solvent containing at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, acetone, tetrahydrofuran, acetonitrile, water and the like can be preferably used. By using such a solvent, the solubility of the nitrogen-containing compound and the solvent removal efficiency in step (2) tend to be further improved.

また、溶媒の沸点は、好ましくは200℃以下であり、より好ましくは150℃以下であり、さらに好ましくは100℃以下である。溶媒の沸点が上記範囲内であることにより、含窒素化合物の溶解性、工程(2)における溶媒の除去効率がより向上する傾向にある。   The boiling point of the solvent is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and further preferably 100 ° C. or lower. When the boiling point of the solvent is within the above range, the solubility of the nitrogen-containing compound and the solvent removal efficiency in step (2) tend to be further improved.

(炭素化物)
炭素化物としては、窒素原子及び遷移金属原子を含まない化合物であれば特に限定されないが、例えば、各種カーボンブラック(アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、ガスファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック等)、コークス、活性炭、炭素繊維(PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維)、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン等が挙げられる。これらのなかでも、カーボンブラック及びカーボンナノチューブが好ましく、カーボンブラックがより好ましい。このような炭素化物を用いることにより、酸素還元活性がより向上する傾向にある。
(Carbonide)
The carbonized compound is not particularly limited as long as it is a compound that does not contain a nitrogen atom and a transition metal atom. For example, various carbon blacks (acetylene black, oil furnace black, gas furnace black, channel black, lamp black, thermal black, etc.) , Coke, activated carbon, carbon fiber (PAN-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber), carbon nanotube, fullerene, graphene and the like. Among these, carbon black and carbon nanotube are preferable, and carbon black is more preferable. By using such a carbonized product, the oxygen reduction activity tends to be further improved.

炭素化物の窒素吸着比表面積は、好ましくは100m2/g以上であり、より好ましくは300m2/g以上であり、さらに好ましくは500m2/g以上である。炭素化物の窒素吸着比表面積が100m2/g以上であることにより、酸素還元活性がより向上する傾向にある。また、炭素化物の窒素吸着比表面積は、好ましくは3000m2/g以下であり、より好ましくは2800m2/g以下であり、さらに好ましくは2500m2/g以下である。炭素化物の窒素吸着比表面積が3000m2/g以下であることにより、炭素化物の取扱い性がより向上する傾向にある。 The nitrogen adsorption specific surface area of the carbonized material is preferably 100 m 2 / g or more, more preferably 300 m 2 / g or more, and further preferably 500 m 2 / g or more. When the nitrogen adsorption specific surface area of the carbonized product is 100 m 2 / g or more, the oxygen reduction activity tends to be further improved. Further, the nitrogen adsorption specific surface area of the carbonized material is preferably 3000 m 2 / g or less, more preferably 2800 m 2 / g or less, and further preferably 2500 m 2 / g or less. When the nitrogen adsorption specific surface area of the carbonized product is 3000 m 2 / g or less, the handleability of the carbonized product tends to be further improved.

(含遷移金属化合物)
含遷移金属化合物とは、分子内に遷移金属元素を含有する化合物であり、窒素元素を含んでもよい。このような含遷移金属化合物としては、特に限定されないが、例えば、遷移金属の錯体、無機酸塩、有機酸塩及びその他の遷移金属化合物が挙げられる。より具体的には、遷移金属の亜硝酸塩、硝酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、酢酸塩、アンモニウム塩、塩酸塩、臭酸塩等の無機酸塩;シュウ酸塩、炭酸塩等の有機酸塩;水酸化物、酸化物、及びアルコキシド等のその他の遷移金属化合物が挙げられる。
(Transition metal compounds)
The transition metal compound is a compound containing a transition metal element in the molecule and may contain a nitrogen element. The transition metal-containing compound is not particularly limited, and examples thereof include transition metal complexes, inorganic acid salts, organic acid salts, and other transition metal compounds. More specifically, transition metal nitrites, nitrates, sulfates, sulfites, acetates, ammonium salts, hydrochlorides, odorates and other inorganic acid salts; oxalates, carbonates and other organic acid salts; Other transition metal compounds such as hydroxides, oxides, and alkoxides can be mentioned.

含遷移金属化合物に含まれる遷移金属としては、特に限定されないが、好ましくはTi(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Y(イットリウム)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)、Tc(テクネチウム)、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Pd(パラジウム)、Ag(銀)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、Re(レニウム)、Ir(イリジウム)、Pt(白金)、Au(金)及びランタノイド元素からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、より好ましくはFe、Co、Ni、Pd、Pt、Au、La及びCeからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、さらに好ましくはFe、Co、Ni及びPtからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、特に好ましくはFe、Co及びNiからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、極めて好ましくはFeである。このような遷移金属を用いることにより、酸素還元活性が向上する傾向にある。   Although it does not specifically limit as a transition metal contained in a transition metal-containing compound, Preferably Ti (titanium), V (vanadium), Cr (chromium), Mn (manganese), Fe (iron), Co (cobalt), Ni (Nickel), Cu (copper), Y (yttrium), Zr (zirconium), Nb (niobium), Mo (molybdenum), Tc (technetium), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Pd (palladium), Ag (Silver), Ta (tantalum), W (tungsten), Re (rhenium), Ir (iridium), Pt (platinum), Au (gold) and at least one selected from the group consisting of lanthanoid elements, more preferably At least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Pd, Pt, Au, La and Ce, and more preferably Fe, C Is at least one selected from the group consisting of Ni and Pt, particularly preferably Fe, at least one selected from the group consisting of Co and Ni, very particularly preferably Fe. By using such a transition metal, the oxygen reduction activity tends to be improved.

これらの遷移金属は、1種を単独で又は2種以上を併用してもよい。2種以上の遷移金属を組み合わせて用いる場合、そのうち1種の遷移金属はFe、Co及びNiからなる群より選ばれることが好ましい。   These transition metals may be used alone or in combination of two or more. When two or more transition metals are used in combination, one of the transition metals is preferably selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni.

2種以上の遷移金属を組み合わせて用いる場合、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Ta、W、Re、Ir、Pt、Au及びランタノイド元素の含有量は、Fe、Co及びNiの合計1質量部に対して、好ましくは1.0以下であり、より好ましくは0.50以下であり、さらに好ましくは0.10以下である。   When two or more transition metals are used in combination, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Ta, W, Re, Ir, Pt, The content of Au and lanthanoid elements is preferably 1.0 or less, more preferably 0.50 or less, and even more preferably 0.10 or less with respect to 1 part by mass of Fe, Co and Ni in total. is there.

遷移金属が鉄である場合、含遷移金属化合物としては、特に限定されないが、例えば、鉄錯体、鉄の無機酸塩、鉄の有機酸塩及びその他の鉄化合物が挙げられる。より具体的には、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、クエン酸第二鉄、リン化第二鉄、酒石酸第二鉄、フマル酸第一鉄、ヘキサシアノ鉄(II)酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム鉄(III)三水和物、硫酸鉄(III)アンモニウム、硫酸アンモニウム鉄(III)、エチレンジアミン四酢酸鉄、クエン酸鉄アンモニウム、硝酸第二鉄、酢酸鉄(II)、フマル酸鉄(II)、グルコン酸鉄(II)、シュウ酸鉄、水酸化鉄(III)、鉄(III)アセチルアセトネート、鉄(II)メトキシド、鉄(III)エトキシド、鉄(III)イソプロポキシド、ビス(シクロペンタジエニル)鉄、ビス(メチルシクロペンタジエニル)鉄、ビス(エチルシクロペンタジエニル)鉄、ビス(イソプロピルシクロペンタジエニル)鉄及びビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)鉄を例示できる。これらの中で、電極反応における酸素還元活性がより良好な窒素含有炭素材料を得る観点から、鉄錯体及び鉄の無機酸塩が好ましく、より好ましくは塩化鉄(II)及び硝酸鉄である。このような含遷移金属化合物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   When the transition metal is iron, the transition metal compound is not particularly limited, and examples thereof include iron complexes, iron inorganic acid salts, iron organic acid salts, and other iron compounds. More specifically, iron (II) chloride, iron (III) chloride, ferric citrate, ferric phosphide, ferric tartrate, ferrous fumarate, ammonium hexacyanoferrate (II), shu Ammonium iron (III) trihydrate, iron (III) ammonium sulfate, iron (III) ammonium sulfate, iron ethylenediaminetetraacetate, ammonium iron citrate, ferric nitrate, iron (II) acetate, iron fumarate (II ), Iron (II) gluconate, iron oxalate, iron hydroxide (III), iron (III) acetylacetonate, iron (II) methoxide, iron (III) ethoxide, iron (III) isopropoxide, bis ( Cyclopentadienyl) iron, bis (methylcyclopentadienyl) iron, bis (ethylcyclopentadienyl) iron, bis (isopropylcyclopentadienyl) iron and Scan (tetramethylcyclopentadienyl) iron can be exemplified. Among these, from the viewpoint of obtaining a nitrogen-containing carbon material having better oxygen reduction activity in the electrode reaction, iron complexes and iron inorganic acid salts are preferable, and iron (II) chloride and iron nitrate are more preferable. Such transition metal-containing compounds are used singly or in combination of two or more.

遷移金属がコバルトである場合、含遷移金属化合物としては、特に限定されないが、例えば、コバルト錯体、コバルトの無機酸塩、コバルトの有機酸塩及びその他のコバルト化合物が挙げられる。より具体的には、塩化コバルト(II)、臭化コバルト、炭酸コバルト(II)、ギ酸コバルト(II)、ヘキサフルオロアセチルアセトナトコバルト(II)、酸化コバルト(II)、ヒドロキシ酢酸コバルト(II)、乳酸コバルト(II)、硝酸コバルト、シュウ酸コバルト(II)、2,4−ペンタンジオン酸コバルト(II)、硫酸コバルト、アミド硫酸コバルト、水酸化コバルト、臭化ヘキサアンミンコバルト(II)、塩化ヘキサアンミンコバルト(II)、酢酸コバルト(II)四水和物、アセチルアセトン酸コバルト(II)、硫酸コバルトアンモニウム、コバルト(II)トリフルオロアセチルアセトナート、ビス(シクロペンタジエニル)コバルト、ビス(イソプロピルシクロペンタジエニル)コバルト、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)コバルト、ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)コバルト、ホウ酸コバルト、ヒドロキシ酢酸コバルト、ナフテン酸コバルト、ビス(エチルシクロペンタジエニル)コバルト、硫酸コバルト(II)アンモニウム、ビス(1,5−シクロオクタジエン)コバルト及びビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)コバルトを例示できる。これらの中で、電極反応における酸素還元活性がより良好な窒素含有炭素材料を得る観点から、コバルト錯体及びコバルトの無機酸塩が好ましく、より好ましくは、塩化コバルト(II)及び硝酸コバルトである。このような含遷移金属化合物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   When the transition metal is cobalt, the transition metal compound is not particularly limited, and examples thereof include cobalt complexes, cobalt inorganic acid salts, cobalt organic acid salts, and other cobalt compounds. More specifically, cobalt (II) chloride, cobalt bromide, cobalt carbonate (II), cobalt formate (II), hexafluoroacetylacetonato cobalt (II), cobalt oxide (II), cobalt cobalt acetate (II) , Cobalt (II) lactate, cobalt nitrate, cobalt oxalate (II), cobalt (II) 2,4-pentandionate, cobalt sulfate, cobalt amidosulfate, cobalt hydroxide, hexaamminecobalt bromide (II), chloride Hexaamminecobalt (II), cobalt (II) acetate tetrahydrate, cobalt (II) acetylacetonate, cobalt ammonium sulfate, cobalt (II) trifluoroacetylacetonate, bis (cyclopentadienyl) cobalt, bis (isopropyl) Cyclopentadienyl) cobalt, bis (pen Methylcyclopentadienyl) cobalt, bis (tetramethylcyclopentadienyl) cobalt, cobalt borate, cobalt hydroxyacetate, cobalt naphthenate, bis (ethylcyclopentadienyl) cobalt, cobalt (II) ammonium sulfate, bis ( Examples include 1,5-cyclooctadiene) cobalt and bis (tetramethylcyclopentadienyl) cobalt. Among these, from the viewpoint of obtaining a nitrogen-containing carbon material having better oxygen reduction activity in the electrode reaction, a cobalt complex and an inorganic acid salt of cobalt are preferable, and cobalt (II) chloride and cobalt nitrate are more preferable. Such transition metal-containing compounds are used singly or in combination of two or more.

遷移金属がニッケルである場合、含遷移金属化合物としては、特に限定されないが、例えば、ニッケル錯体、ニッケルの無機酸塩、ニッケルの有機酸塩及びその他のニッケル化合物が挙げられる。より具体的には、塩化ニッケル(II)、臭化ニッケル、炭酸ニッケル(II)、ギ酸ニッケル(II)、ヘキサフルオロアセチルアセトナトニッケル(II)、酸化ニッケル(II)、ヒドロキシ酢酸ニッケル(II)、乳酸ニッケル(II)、ナフテン酸ニッケル(II)、硝酸ニッケル、シュウ酸ニッケル(II)、2,4−ペンタンジオン酸ニッケル(II)、硫酸ニッケル、アミド硫酸ニッケル、水酸化ニッケル、臭化ヘキサアンミンニッケル(II)、塩化ヘキサアンミンニッケル(II)、酢酸ニッケル(II)四水和物、アセチルアセトン酸ニッケル(II)、硫酸ニッケルアンモニウム、ニッケル(II)トリフルオロアセチルアセトナート、ビス(シクロペンタジエニル)ニッケル、ビス(イソプロピルシクロペンタジエニル)ニッケル、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ニッケル、ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ニッケル、ホウ酸ニッケル、ヒドロキシ酢酸ニッケル、ナフテン酸ニッケル、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ニッケル、硫酸ニッケル(II)アンモニウム、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル及びビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ニッケルを例示できる。これらの中で、電極反応における酸素還元活性がより良好な窒素含有炭素材料を得る観点から、ニッケル錯体及びニッケルの無機酸塩が好ましく、より好ましくは、塩化ニッケル(II)及び硝酸ニッケルである。このような含遷移金属化合物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   When the transition metal is nickel, the transition metal compound is not particularly limited, and examples thereof include nickel complexes, nickel inorganic acid salts, nickel organic acid salts, and other nickel compounds. More specifically, nickel chloride (II), nickel bromide, nickel carbonate (II), nickel formate (II), hexafluoroacetylacetonato nickel (II), nickel oxide (II), nickel hydroxyacetate (II) , Nickel lactate (II), nickel naphthenate (II), nickel nitrate, nickel oxalate (II), 2,4-pentanedioic acid nickel (II), nickel sulfate, amido nickel sulfate, nickel hydroxide, hexabromide Ammine nickel (II), hexaammine nickel chloride (II), nickel acetate (II) tetrahydrate, nickel (II) acetylacetonate, nickel ammonium sulfate, nickel (II) trifluoroacetylacetonate, bis (cyclopentadidi) Enyl) nickel, bis (isopropylcyclopentadi) Nyl) nickel, bis (pentamethylcyclopentadienyl) nickel, bis (tetramethylcyclopentadienyl) nickel, nickel borate, nickel hydroxyacetate, nickel naphthenate, bis (ethylcyclopentadienyl) nickel, nickel sulfate (II) Ammonium, bis (1,5-cyclooctadiene) nickel and bis (tetramethylcyclopentadienyl) nickel can be exemplified. Among these, from the viewpoint of obtaining a nitrogen-containing carbon material having better oxygen reduction activity in the electrode reaction, nickel complexes and nickel inorganic acid salts are preferable, and nickel chloride (II) and nickel nitrate are more preferable. Such transition metal-containing compounds are used singly or in combination of two or more.

遷移金属が白金である場合、含遷移金属化合物としては、特に限定されないが、例えば、白金錯体、ハロゲン原子を有する白金化合物及びその他の白金化合物が挙げられる。より具体的には、白金(II)アセチルアセトナート、ヘキサブロモ白金酸(IV)アンモニウム、ヘキサクロロ白金(IV)酸アンモニウム、テトラクロロ白金(II)酸アンモニウム、ビス(アセチルアセトナート)白金(II)、ビス(エチレンジアミン)白金(II)クロリド、クロロ白金酸六水和物、クロロ白金酸六水和物、ジクロロジアンミン白金(II)、テトラクロロジアンミン白金(IV)、1,1−シクロブタンジカルボキシラトジアンミン白金(II)、ジアンミンジクロロ白金(II)、亜硝酸ジアンミン白金(II)、ジクロロビス(ベンゾニトリル)白金(II)、ヘキサクロロ白金酸(IV)二水素、ヘキサブロモ白金酸(IV)二水素、ヘキサヒドロオクソ白金酸(IV)、ジフェニル(1,5−シクロオクタジエン)白金(II)、ヘキサヒドロキソ白金(IV)酸、臭化白金(II)、塩化白金(II)、ヘキサフルオロアセチルアセトン酸白金(II)、塩化テトラアンミン白金(II)、炭酸水素テトラアンミン白金(II)、テトラアンミン白金(II)水酸化物、硝酸テトラアミン白金(II)、テトラアミン白金(II)テトラクロロ白金(II)酸及びヘキサヒドロキソ白金硝酸水溶液を例示できる。このような含遷移金属化合物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   When the transition metal is platinum, the transition metal compound is not particularly limited, and examples thereof include a platinum complex, a platinum compound having a halogen atom, and other platinum compounds. More specifically, platinum (II) acetylacetonate, ammonium hexabromoplatinate (IV), ammonium hexachloroplatinate (IV), ammonium tetrachloroplatinate (II), bis (acetylacetonate) platinum (II), Bis (ethylenediamine) platinum (II) chloride, chloroplatinic acid hexahydrate, chloroplatinic acid hexahydrate, dichlorodiammineplatinum (II), tetrachlorodiammineplatinum (IV), 1,1-cyclobutanedicarboxylatodiammine Platinum (II), diamminedichloroplatinum (II), diammineplatinum (II) nitrite, dichlorobis (benzonitrile) platinum (II), hexachloroplatinic acid (IV) dihydrogen, hexabromoplatinic acid (IV) dihydrogen, hexahydro Oxoplatinic acid (IV), diphenyl (1,5-cyclothio Tadiene) platinum (II), hexahydroxoplatinum (IV) acid, platinum (II) bromide, platinum (II) chloride, platinum (II) hexafluoroacetylacetonate, tetraammineplatinum chloride (II), tetraammineplatinum hydrogen carbonate (II) ), Tetraammineplatinum (II) hydroxide, tetraamineplatinum nitrate (II), tetraamineplatinum (II) tetrachloroplatinum (II) acid and hexahydroxoplatinum nitrate aqueous solution. Such transition metal-containing compounds are used singly or in combination of two or more.

(含遷移金属化合物の溶解度)
含遷移金属化合物の溶媒に対する溶解度(B)は、20℃において、好ましくは0.000010以上であり、より好ましくは0.00010以上であり、さらに好ましくは0.0010以上である。含遷移金属化合物の溶媒に対する溶解度(B)が0.000010以上であることにより、生産性がより向上する傾向にある。なお、含遷移金属化合物の溶媒に対する溶解度(B)の上限は、大きいほど好ましく、その具体的な値は特に制限されない。含遷移金属化合物の溶媒に対する溶解度(B)は、実施例に記載の方法により測定することができる。
(Solubility of transition metal compounds)
The solubility (B) of the transition metal compound in the solvent is preferably 0.000010 or more, more preferably 0.00010 or more, and further preferably 0.0010 or more at 20 ° C. When the solubility (B) of the transition metal compound in the solvent is 0.000010 or more, the productivity tends to be further improved. The upper limit of the solubility (B) of the transition metal compound in the solvent is preferably as large as possible, and the specific value is not particularly limited. The solubility (B) of the transition metal compound in the solvent can be measured by the method described in Examples.

(含窒素化合物と溶媒との割合)
含窒素化合物の含有量は、溶媒1質量部に対して、好ましくは0.00010以上1.0以下であり、より好ましくは0.0010以上0.50以下であり、さらに好ましくは0.010以上0.20以下である。含窒素化合物の含有量が上記範囲内であることにより、窒素含有炭素材料の生産性がより向上する傾向にある。
(Ratio of nitrogen-containing compound and solvent)
The content of the nitrogen-containing compound is preferably 0.00010 or more and 1.0 or less, more preferably 0.0010 or more and 0.50 or less, and further preferably 0.010 or more with respect to 1 part by mass of the solvent. It is 0.20 or less. When the content of the nitrogen-containing compound is within the above range, the productivity of the nitrogen-containing carbon material tends to be further improved.

(含窒素化合物と炭素化物の割合)
炭素化物の含有量は、含窒素化合物1質量部に対して、好ましくは0.00010以上4.0以下であり、より好ましくは0.0010以上2.0以下であり、さらに好ましくは0.010以上1.0以下である。炭素化物の含有量が上記範囲内であることにより、酸素還元活性がより向上する傾向にある。
(Ratio of nitrogen-containing compounds and carbonized compounds)
The content of the carbonized product is preferably 0.00010 or more and 4.0 or less, more preferably 0.0010 or more and 2.0 or less, and still more preferably 0.010 with respect to 1 part by mass of the nitrogen-containing compound. It is 1.0 or less. When the content of the carbonized material is within the above range, the oxygen reduction activity tends to be further improved.

(含窒素化合物と遷移金属元素の割合)
含遷移金属化合物の遷移金属元素の含有量は、含窒素化合物1質量部に対して、好ましくは0.000010以上1.0以下であり、より好ましくは0.000050以上0.90以下であり、さらに好ましくは0.00010以上0.80以下である。含遷移金属化合物の遷移金属元素の含有量が上記範囲内であることにより、酸素還元活性がより向上する傾向にある。
(Ratio of nitrogen-containing compounds and transition metal elements)
The transition metal element content of the transition metal compound is preferably 0.000010 or more and 1.0 or less, more preferably 0.000050 or more and 0.90 or less, with respect to 1 part by mass of the nitrogen compound. More preferably, it is 0.00010 or more and 0.80 or less. When the content of the transition metal element in the transition metal compound is within the above range, the oxygen reduction activity tends to be further improved.

〔工程(2)〕
工程(2)は、炭素材料複合体混合液から溶媒を除去して、炭素材料複合体を得る工程である。溶媒の除去方法としては、噴霧乾燥(spray dry)法(回転噴霧、ノズル噴霧及び超音波噴霧など)、回転蒸発器(rotary evaporator)を用いた乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法、自然乾燥法、またはろ過して真空乾燥、凍結乾燥、自然乾燥させる方法等を用いることができる。
[Step (2)]
Step (2) is a step of removing the solvent from the carbon material composite mixture to obtain a carbon material composite. Solvent removal methods include spray drying (spray spray, nozzle spray, ultrasonic spray, etc.), drying using a rotary evaporator, vacuum drying, freeze drying, and natural drying. Or a method of filtering, vacuum drying, freeze drying, natural drying, and the like.

このなかでも、溶媒を効率的に除去する観点から、噴霧乾燥法により溶媒を除去することが好ましい。噴霧乾燥法を用いる際、入口温度は、好ましくは80℃以上300℃以下であり、より好ましくは100℃以上200℃以下である。また、出口温度は、好ましくは30℃以上であり、より好ましくは50℃以上である。このような入口温度、出口温度であることにより、溶媒を効率的に除去することができる。   Among these, it is preferable to remove the solvent by spray drying from the viewpoint of efficiently removing the solvent. When using the spray drying method, the inlet temperature is preferably 80 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The outlet temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher. With such an inlet temperature and outlet temperature, the solvent can be efficiently removed.

〔炭素材料複合体〕
本実施形態の炭素材料複合体は、炭素材料複合体の製造方法により得られるものである。
[Carbon material composite]
The carbon material composite of this embodiment is obtained by the method for producing a carbon material composite.

〔窒素含有炭素材料の製造方法〕
本実施形態の窒素含有炭素材料の製造方法は、上記炭素材料複合体の製造方法により得られた炭素材料複合体を熱処理して、窒素含有炭素材料を得る工程(3)を有する。
[Method for producing nitrogen-containing carbon material]
The method for producing a nitrogen-containing carbon material of this embodiment includes a step (3) of obtaining a nitrogen-containing carbon material by heat-treating the carbon material composite obtained by the carbon material composite production method.

〔工程(3)〕
工程(3)は、上記窒素含有炭素材料の製造方法により得られた炭素材料複合体を熱処理して、窒素含有炭素材料を得る工程である。
[Step (3)]
Step (3) is a step of obtaining a nitrogen-containing carbon material by heat-treating the carbon material composite obtained by the method for producing the nitrogen-containing carbon material.

(熱処理方法)
炭素材料複合体を、熱処理して窒素含有炭素材料を得る際の熱処理方法は、炭素材料複合体を気相中で加熱する処理であればよく、熱処理の到達温度(最高温度)や温度パターン、熱処理の際の炭素材料複合体周囲の雰囲気は、熱処理毎に変更することができる。
(Heat treatment method)
The heat treatment method for obtaining the nitrogen-containing carbon material by heat-treating the carbon material composite may be a process for heating the carbon material composite in the gas phase, and the ultimate temperature (maximum temperature) and temperature pattern of the heat treatment, The atmosphere around the carbon material composite during the heat treatment can be changed for each heat treatment.

熱処理の回数は、得られる窒素含有炭素材料の性質及びプロセス上の観点から、好ましくは1〜20回であり、より好ましくは1〜10回であり、さらに好ましくは2〜5回である。   The number of heat treatments is preferably 1 to 20 times, more preferably 1 to 10 times, and further preferably 2 to 5 times, from the viewpoint of the properties of the obtained nitrogen-containing carbon material and the process.

熱処理に用いられる装置としては、特に限定されないが、例えば、ボックス炉、回転炉、トンネル炉、管状炉、流動焼成炉が挙げられる。熱処理の温度は、炭素材料複合体中の窒素元素の含有割合を高く保ちつつ炭化を進行させる観点から、熱処理の段階が進む毎に到達温度を高くすることが好ましい。   Although it does not specifically limit as an apparatus used for heat processing, For example, a box furnace, a rotary furnace, a tunnel furnace, a tubular furnace, a fluidized-fired furnace is mentioned. The temperature of the heat treatment is preferably increased every time the heat treatment step proceeds, from the viewpoint of proceeding carbonization while maintaining a high content ratio of the nitrogen element in the carbon material composite.

熱処理の際の炭素材料複合体の周囲雰囲気におけるガスとしては、不活性ガス及び賦活ガスを適宜選択することができ、1種又は2種以上を用いることができる。不活性ガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素ガス、及び希ガス(例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス及びネオンガス)が挙げられる。また、賦活ガスとしては、特に限定されないが、例えば、空気、水素ガス、水蒸気、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス、酸素ガス、一酸化窒素ガス、アンモニアガスとそれらを上記不活性ガスで希釈したものが挙げられる。賦活ガスとしては、得られる窒素含有炭素材料の窒素含有率の高さという観点から、純アンモニアガス、又は純アンモニアを不活性ガスで希釈したアンモニア含有ガスが好ましい。   As the gas in the ambient atmosphere of the carbon material composite during the heat treatment, an inert gas and an activation gas can be appropriately selected, and one kind or two or more kinds can be used. Although it does not specifically limit as an inert gas, For example, nitrogen gas and a noble gas (For example, argon gas, helium gas, and neon gas) are mentioned. Further, the activation gas is not particularly limited, but for example, air, hydrogen gas, water vapor, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, methane gas, oxygen gas, nitrogen monoxide gas, ammonia gas and the above inert gas. The diluted one is mentioned. The activation gas is preferably pure ammonia gas or ammonia-containing gas obtained by diluting pure ammonia with an inert gas from the viewpoint of high nitrogen content of the obtained nitrogen-containing carbon material.

また、熱処理の際の気相の圧力は、常圧、加圧及び減圧(例えば、10kPa以下、好ましくは真空中)のいずれであってもよい。炭素材料複合体周囲のガスは静止していても流通していてもよいが、窒素含有炭素材料の収率の観点から、流通していることが好ましい。不活性ガス雰囲気下では、得られる窒素含有炭素材料の比表面積は比較的小さくなるものの、炭素材料複合体のガス化反応が起こり難く、高収率で炭化が進行する。一方、炭素材料複合体に、好ましくは不活性ガス雰囲気下で一度熱処理を施して、ある程度炭化させた後に、アンモニア含有ガス雰囲気下で熱処理を施すと、高い窒素含有率を維持したまま比表面積の大きな窒素含有炭素材料を得やすくなる。したがって、まず、不活性ガス雰囲気下で炭素材料複合体の熱処理を行い、次にアンモニア含有ガス雰囲気下で熱処理を行うことが好ましい。   Further, the pressure of the gas phase during the heat treatment may be any of normal pressure, pressurization, and reduced pressure (for example, 10 kPa or less, preferably in a vacuum). The gas around the carbon material composite may be stationary or in circulation, but is preferably in circulation from the viewpoint of the yield of the nitrogen-containing carbon material. Under an inert gas atmosphere, although the specific surface area of the obtained nitrogen-containing carbon material is relatively small, the gasification reaction of the carbon material composite hardly occurs and carbonization proceeds at a high yield. On the other hand, when the carbon material composite is preferably heat-treated once in an inert gas atmosphere and carbonized to some extent, and then heat-treated in an ammonia-containing gas atmosphere, the specific surface area is maintained while maintaining a high nitrogen content. It becomes easy to obtain a large nitrogen-containing carbon material. Therefore, it is preferable to first perform the heat treatment of the carbon material composite in an inert gas atmosphere and then perform the heat treatment in an ammonia-containing gas atmosphere.

熱処理温度は、不活性ガス中においては、好ましくは400℃〜1500℃であり、より好ましくは500℃〜1200℃であり、さらに好ましくは600℃〜1000℃である。また、賦活ガス中においては、熱処理温度は、好ましくは400℃〜1500℃であり、より好ましくは600℃〜1400℃であ、さらに好ましくは700℃〜1200℃である。熱処理の温度は、炭素材料複合体中の窒素元素の含有割合を高く保ちつつ炭化を進行させる観点から、熱処理の段階が進む毎に到達温度を高くすることが好ましい。熱処理温度が400℃以上であることにより、最終的に得られる窒素含有炭素材料の収率がより向上する傾向にある。また、熱処理温度が1500℃以下であることにより、原料炭素材料中の窒素含有量をより高く維持できる傾向にある。   In the inert gas, the heat treatment temperature is preferably 400 ° C to 1500 ° C, more preferably 500 ° C to 1200 ° C, and further preferably 600 ° C to 1000 ° C. Moreover, in activation gas, the heat processing temperature becomes like this. Preferably it is 400 to 1500 degreeC, More preferably, it is 600 to 1400 degreeC, More preferably, it is 700 to 1200 degreeC. The temperature of the heat treatment is preferably increased every time the heat treatment step proceeds, from the viewpoint of proceeding carbonization while maintaining a high content ratio of the nitrogen element in the carbon material composite. When the heat treatment temperature is 400 ° C. or higher, the yield of the finally obtained nitrogen-containing carbon material tends to be further improved. Moreover, when the heat treatment temperature is 1500 ° C. or lower, the nitrogen content in the raw material carbon material tends to be maintained higher.

熱処理時間としては、好ましくは5.0分間〜50時間であり、より好ましくは15分間〜20時間であり、さらに好ましくは30分間〜10時間である。熱処理時間が上記範囲内であることにより、酸素還元活性がより向上するか、もしくは窒素含有炭素材料の生産性が向上する。   The heat treatment time is preferably 5.0 minutes to 50 hours, more preferably 15 minutes to 20 hours, and further preferably 30 minutes to 10 hours. When the heat treatment time is within the above range, the oxygen reduction activity is further improved, or the productivity of the nitrogen-containing carbon material is improved.

熱処理の際の圧力は、好ましくは0.010〜5.0MPaであり、より好ましくは0.050〜1.0MPaであり、さらに好ましくは0.080〜0.30MPaであり、特に好ましくは、0.090〜0.15MPaである。圧力が5.0MPa以下であることにより、窒素含有炭素材料がsp3軌道によって構成され導電性の低いダイヤモンド構造となるのをより有効に抑制できる傾向にある。また、圧力が0.010MPa以上であることにより、設備の気密性の維持が容易になる傾向にある。   The pressure during the heat treatment is preferably 0.010 to 5.0 MPa, more preferably 0.050 to 1.0 MPa, still more preferably 0.080 to 0.30 MPa, and particularly preferably 0. 0.090 to 0.15 MPa. When the pressure is 5.0 MPa or less, the nitrogen-containing carbon material tends to be more effectively suppressed from being constituted by sp3 orbits and having a low conductivity diamond structure. Moreover, it exists in the tendency for the maintenance of the airtightness of an installation to become easy because a pressure is 0.010 MPa or more.

〔窒素含有炭素材料〕
本実施形態の窒素含有炭素材料は、上記窒素含有炭素材料の製造方法により得られたものである。本実施態様の窒素含有炭素材料は、CuKα線をX線源として得られるX線回折図において、回折角(2θ)が23.5〜26.5°である範囲にピークを有することが好ましい。回折角(2θ)は、より好ましくは24.0〜26.5°の範囲であり、さらに好ましくは24.5〜26.4°の範囲である。上記ピークの半値幅は、より好ましくは0.0010°以上であり、更に好ましくは0.010°以上であり、特に好ましくは0.040°以上である。上記ピークの半値幅が0.0010°以上であることにより、酸素還元活性がより向上する傾向にある。また、上記ピークの半値幅は、好ましくは15°以下であり、より好ましくは14°以下であり、さらに好ましくは12°以下である。上記ピークの半値幅が15°以下であることにより、酸素還元活性がより向上する傾向にある。X線回折図は、実施例に記載の方法により測定することができる。
[Nitrogen-containing carbon material]
The nitrogen-containing carbon material of the present embodiment is obtained by the above-described method for producing a nitrogen-containing carbon material. The nitrogen-containing carbon material of this embodiment preferably has a peak in a range where the diffraction angle (2θ) is 23.5 to 26.5 ° in an X-ray diffraction diagram obtained using CuKα rays as an X-ray source. The diffraction angle (2θ) is more preferably in the range of 24.0 to 26.5 °, and further preferably in the range of 24.5 to 26.4 °. The full width at half maximum of the peak is more preferably 0.0010 ° or more, further preferably 0.010 ° or more, and particularly preferably 0.040 ° or more. When the half width of the peak is 0.0010 ° or more, the oxygen reduction activity tends to be further improved. The half width of the peak is preferably 15 ° or less, more preferably 14 ° or less, and further preferably 12 ° or less. When the half width of the peak is 15 ° or less, the oxygen reduction activity tends to be further improved. The X-ray diffraction pattern can be measured by the method described in the examples.

上記製法を経て得られる最終的な窒素含有炭素材料中の遷移金属の含有量は、窒素含有炭素材料100質量%に対して、0.0010質量%以上20質量%以下であることが好ましく、0.010質量%以上10質量%以下であることがより好ましく、0.050質量%以上5.0質量%以下であることが更に好ましく、0.10質量%以上3.0質量%以下であることが最も好ましい。遷移金属の含有量が上記範囲内であることにより、酸素還元活性がより向上する傾向にある。   The content of the transition metal in the final nitrogen-containing carbon material obtained through the above production method is preferably 0.0010% by mass to 20% by mass with respect to 100% by mass of the nitrogen-containing carbon material. More preferably, the content is from 010 mass% to 10 mass%, more preferably from 0.050 mass% to 5.0 mass%, and from 0.10 mass% to 3.0 mass%. Is most preferred. When the content of the transition metal is within the above range, the oxygen reduction activity tends to be further improved.

〔用途〕
本実施形態の窒素含有炭素材料は、固体高分子型に代表される燃料電池用電極、金属−空気電池用電極等の各種電極の材料として用いることができる。
[Use]
The nitrogen-containing carbon material of the present embodiment can be used as a material for various electrodes such as a fuel cell electrode represented by a solid polymer type and a metal-air battery electrode.

本実施形態の窒素含有炭素材料を用いた、すなわちこれを含む電極を作製する方法は特に限定されず、従来の炭素材料と同様の一般的な方法で作製することができる。例えば、窒素含有炭素材料とプロトン伝導性物質とを溶媒中で混合してペースト状とし、これをプロトン伝導性膜に直接塗布した後に、その塗布層を乾燥させることにより電極を作製することができる。プロトン伝導性物質としてはプロトンを伝達できる材料であれば特に制限なく用いることができ、ナフィオン(商品名、デュポン社製)、フレミオン(商品名、旭硝子社製)、アシプレックス(商品名、旭化成社製)などのスルホン酸基を有する含フッ素系イオン交換樹脂が挙げられる。また、プロトン伝導性膜としては、プロトン伝導性物質と同様の材料からなる膜を用いることができる。電極を作製する方法として、プロトン伝導性膜に直接ペーストを塗布する方法だけでなく、テトラフルオロエチレンシート等のシート上にペーストを塗布して電極を作製した後に、プロトン伝導性膜にその電極を転写する方法も採用できる。   The method for producing the electrode containing the nitrogen-containing carbon material of the present embodiment, that is, including the same, is not particularly limited, and can be produced by a general method similar to the conventional carbon material. For example, an electrode can be produced by mixing a nitrogen-containing carbon material and a proton conductive material in a solvent to form a paste, applying the paste directly to the proton conductive membrane, and then drying the applied layer. . Any proton-conducting material can be used as long as it can transmit protons. Nafion (trade name, manufactured by DuPont), Flemion (trade name, manufactured by Asahi Glass), Aciplex (trade name, Asahi Kasei) And fluorine-containing ion exchange resins having a sulfonic acid group. As the proton conductive membrane, a membrane made of the same material as the proton conductive substance can be used. As a method for producing an electrode, not only a method of directly applying a paste to a proton conductive membrane, but also an electrode is produced by applying a paste on a sheet such as a tetrafluoroethylene sheet, and then the electrode is applied to the proton conductive membrane. A transfer method can also be adopted.

以下に本発明の実施例等を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、これらは例示的なものであり、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。当業者は、以下に示す実施例に様々な変更を加えて本発明として実施することができ、かかる変更は本願の特許請求の範囲に包含される。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples of the present invention below, but these are illustrative and the present invention is not limited to the following examples. Those skilled in the art can make various modifications to the embodiments described below and implement the present invention, and such modifications are included in the claims of the present application.

〔実施例1〕
ジアミノマレオニトリル120gと塩化鉄(II)0.273gとメタノール3kgとを混合し、24時間室温で撹拌して溶液を得た。メタノールへのジアミノマレオニトリルの溶解度(A)は0.06であった。該溶液とケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)2.4gとを混合し、24時間室温で撹拌し炭素材料含有混合液を得た。該炭素材料含有混合液をスプレードライヤー(CL−8i、大川原化工機製)にて、入口温度140℃、出口温度70℃雰囲気下で噴霧乾燥し、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
[Example 1]
120 g of diaminomaleonitrile, 0.273 g of iron (II) chloride and 3 kg of methanol were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a solution. The solubility (A) of diaminomaleonitrile in methanol was 0.06. The solution and 2.4 g of Ketjen Black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a carbon material-containing mixed solution. The carbon material-containing mixed solution was spray-dried in an atmosphere of an inlet temperature of 140 ° C. and an outlet temperature of 70 ° C. with a spray dryer (CL-8i, manufactured by Okawahara Kako) to obtain a carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm. .

〔実施例2〕
ジアミノマレオニトリル120gと塩化鉄(II)0.273gとメタノール3kgとを混合し、24時間室温で撹拌して溶液を得た。該溶液とケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)4.8gとを混合し、24時間室温で撹拌し炭素材料含有混合液を得た。該炭素材料含有混合液をスプレードライヤー(CL−8i、大川原化工機製)にて、入口温度140℃、出口温度70℃雰囲気下で噴霧乾燥し、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
[Example 2]
120 g of diaminomaleonitrile, 0.273 g of iron (II) chloride and 3 kg of methanol were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a solution. The solution and 4.8 g of Ketjen Black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a carbon material-containing mixed solution. The carbon material-containing mixed solution was spray-dried in an atmosphere of an inlet temperature of 140 ° C. and an outlet temperature of 70 ° C. with a spray dryer (CL-8i, manufactured by Okawahara Kako) to obtain a carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm. .

〔実施例3〕
ジアミノマレオニトリル120gと塩化鉄(II)0.273gとメタノール3kgとを混合し、24時間室温で撹拌して溶液を得た。該溶液とケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)9.6gとを混合し、24時間室温で撹拌し炭素材料含有混合液を得た。該炭素材料含有混合液をスプレードライヤー(CL−8i、大川原化工機製)にて、入口温度140℃、出口温度70℃雰囲気下で噴霧乾燥し、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
Example 3
120 g of diaminomaleonitrile, 0.273 g of iron (II) chloride and 3 kg of methanol were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a solution. The solution and 9.6 g of Ketjen Black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a carbon material-containing mixed solution. The carbon material-containing mixed solution was spray-dried in an atmosphere of an inlet temperature of 140 ° C. and an outlet temperature of 70 ° C. with a spray dryer (CL-8i, manufactured by Okawahara Kako) to obtain a carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm. .

〔実施例4〕
ジアミノマレオニトリル120gと塩化鉄(II)0.273gとアセトニトリル3kgとを混合し、24時間室温で撹拌して溶液を得た。アセトニトリルへのジアミノマレオニトリルの溶解度(A)は0.04であった。該溶液とケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)2.4gとを混合し、24時間室温で撹拌し炭素材料含有混合液を得た。該炭素材料含有混合液をスプレードライヤー(CL−8i、大川原化工機製)にて、入口温度140℃、出口温度70℃雰囲気下で噴霧乾燥し、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
Example 4
120 g of diaminomaleonitrile, 0.273 g of iron (II) chloride and 3 kg of acetonitrile were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a solution. The solubility (A) of diaminomaleonitrile in acetonitrile was 0.04. The solution and 2.4 g of Ketjen Black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a carbon material-containing mixed solution. The carbon material-containing mixed solution was spray-dried in an atmosphere of an inlet temperature of 140 ° C. and an outlet temperature of 70 ° C. with a spray dryer (CL-8i, manufactured by Okawahara Kako) to obtain a carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm. .

〔実施例5〕
ジアミノマレオニトリル16.0gと塩化鉄(II)0.0394gとメタノール400gとを混合し、24時間室温で撹拌して溶液を得た。該溶液とケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)0.32gとを混合し、24時間室温で撹拌し炭素材料含有混合液を得た。該炭素材料含有混合液をロータリーエバポレーター(R−205、BUCHI製)にて、40℃雰囲気下で減圧乾燥し、炭素材料複合体を得た。
Example 5
16.0 g of diaminomaleonitrile, 0.0394 g of iron (II) chloride and 400 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a solution. The solution and 0.32 g of ketjen black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a carbon material-containing mixed solution. The carbon material-containing mixed solution was dried under reduced pressure in a rotary evaporator (R-205, manufactured by BUCHI) at 40 ° C. to obtain a carbon material composite.

〔実施例6〕
尿素120gと塩化鉄(II)0.273gとメタノール3kgとを混合し、24時間室温で撹拌して溶液を得た。メタノールへの尿素の溶解度(A)は0.05であった。該溶液とケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)2.4gとを混合し、24時間室温で撹拌し炭素材料含有混合液を得た。該炭素材料含有混合液をスプレードライヤー(CL−8i、大川原化工機製)にて、入口温度140℃、出口温度70℃雰囲気下で噴霧乾燥し、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
Example 6
120 g of urea, 0.273 g of iron (II) chloride and 3 kg of methanol were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a solution. The solubility (A) of urea in methanol was 0.05. The solution and 2.4 g of Ketjen Black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a carbon material-containing mixed solution. The carbon material-containing mixed solution was spray-dried in an atmosphere of an inlet temperature of 140 ° C. and an outlet temperature of 70 ° C. with a spray dryer (CL-8i, manufactured by Okawahara Kako) to obtain a carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm. .

〔実施例7〕
メラミン120gと塩化鉄(II)0.273gと水4kgとを混合し、24時間室温で撹拌して混合液を得た。水へのメラミンの溶解度(A)は0.03であった。該混合液とケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)2.4gとを混合し、24時間室温で撹拌し炭素材料含有混合液を得た。該炭素材料含有混合液をスプレードライヤー(CL−8i、大川原化工機製)にて、入口温度140℃、出口温度70℃雰囲気下で噴霧乾燥し、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
Example 7
120 g of melamine, 0.273 g of iron (II) chloride and 4 kg of water were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a mixed solution. The solubility (A) of melamine in water was 0.03. The mixed solution and 2.4 g of Ketjen Black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a carbon material-containing mixed solution. The carbon material-containing mixed solution was spray-dried in an atmosphere of an inlet temperature of 140 ° C. and an outlet temperature of 70 ° C. with a spray dryer (CL-8i, manufactured by Okawahara Kako) to obtain a carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm. .

〔実施例8〕
塩化鉄(II)0.273gに代えて、塩化コバルト(II)0.264gを用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行い、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
Example 8
A carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.264 g of cobalt (II) chloride was used instead of 0.273 g of iron (II) chloride.

〔実施例9〕
塩化鉄(II)0.273gに代えて、塩化ニッケル(II)0.265gを用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行い、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
Example 9
A carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.265 g of nickel (II) chloride was used instead of 0.273 g of iron (II) chloride.

〔比較例1〕
鉄フタロシアニン120gとメタノール3kgとを混合し、24時間室温で撹拌して混合液を得た。メタノールへの鉄フタロシアニンの溶解度(B)は0.0001未満であった。該混合液とケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)2.4gとを混合し、24時間室温で撹拌し炭素材料含有混合液を得た。該炭素材料含有混合液をスプレードライヤー(CL−8i、大川原化工機製)にて、入口温度140℃、出口温度70℃雰囲気下で噴霧乾燥し、平均粒子径約1μmの炭素材料複合体を得た。
[Comparative Example 1]
120 g of iron phthalocyanine and 3 kg of methanol were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a mixed solution. The solubility (B) of iron phthalocyanine in methanol was less than 0.0001. The mixed solution and 2.4 g of Ketjen Black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) were mixed and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a carbon material-containing mixed solution. The carbon material-containing mixed solution was spray-dried in an atmosphere of an inlet temperature of 140 ° C. and an outlet temperature of 70 ° C. with a spray dryer (CL-8i, manufactured by Okawahara Kako) to obtain a carbon material composite having an average particle diameter of about 1 μm. .

<熱処理方法>
実施例1〜9及び比較例1で得た炭素材料複合体の熱処理を行った。熱処理方法は以下の通りである。
<Heat treatment method>
The carbon material composites obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 were heat treated. The heat treatment method is as follows.

得られた炭素材料複合体のうち7.0gを石英ボートに載置し、それを高温雰囲気ボックス炉(KB8610N−VP、光洋サーモ製)に収容し、炉内を大気圧、1NL/minの窒素流通下で60分間かけて室温から900℃まで昇温し、900℃のまま1時間保持した。室温まで冷却後、これを遊星ボールミル(Pulverisette−5、フリッチュ製)にて粉砕及び分級することにより、平均粒子径を約1μmに調整した。その後、得られた焼結体のうち1.0gを石英ボートに載置し、それを内径65mmの石英管状炉に収容し、炉内を大気圧、0.6NL/minの窒素と0.6NL/minのアンモニアの混合ガス流通下で60分間かけて室温から950℃まで昇温し、950℃のまま1時間保持した。室温まで冷却後、窒素含有炭素材料を得た。   7.0 g of the obtained carbon material composite was placed on a quartz boat, which was placed in a high-temperature atmosphere box furnace (KB8610N-VP, manufactured by Koyo Thermo Co., Ltd.), and the inside of the furnace was at atmospheric pressure and nitrogen at 1 NL / min. The temperature was raised from room temperature to 900 ° C. over 60 minutes under circulation and maintained at 900 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, this was pulverized and classified with a planetary ball mill (Pulverisette-5, manufactured by Fritsch) to adjust the average particle size to about 1 μm. Thereafter, 1.0 g of the obtained sintered body was placed on a quartz boat, which was accommodated in a quartz tubular furnace having an inner diameter of 65 mm, and the inside of the furnace was atmospheric pressure, 0.6 NL / min nitrogen and 0.6 NL. The temperature was raised from room temperature to 950 ° C. over 60 minutes under a mixed gas flow of ammonia at / min, and kept at 950 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, a nitrogen-containing carbon material was obtained.

実施例1で得た炭素材料複合体を熱処理して得た窒素含有炭素材料の粉末X線回折スペクトルを図1に示す。2θ=25.7°に炭素002面の回折線ピークが観測された。   FIG. 1 shows a powder X-ray diffraction spectrum of the nitrogen-containing carbon material obtained by heat-treating the carbon material composite obtained in Example 1. A diffraction line peak of the carbon 002 plane was observed at 2θ = 25.7 °.

〔比較例2〕
実施例1において、ケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)を添加しなかった以外は実施例1を反復し、ジアミノマレオニトリルと塩化鉄(II)からなる複合体を得た。該複合体を上記熱処理方法にて熱処理し、該複合体の炭化物を得た。
〔比較例3〕
ケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)を上記熱処理方法にて熱処理した。比較例2で得られた該複合体の炭化物0.76g(該複合体のメタノールへの溶解度(B)は、0.000010未満)と上記熱処理方法にて熱処理したケッチェンブラック(ECP−600JD、ライオン株式会社製)0.24gとをメノウ乳鉢にて乾式混合し、窒素含有炭素材料を得た。
[Comparative Example 2]
In Example 1, Example 1 was repeated except that Ketjen Black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) was not added, to obtain a complex composed of diaminomaleonitrile and iron (II) chloride. The composite was heat-treated by the above heat treatment method to obtain a carbide of the composite.
[Comparative Example 3]
Ketjen black (ECP-600JD, manufactured by Lion Corporation) was heat-treated by the above heat treatment method. 0.76 g of carbide of the composite obtained in Comparative Example 2 (the solubility (B) of the composite in methanol is less than 0.000010) and ketjen black (ECP-600JD, heat-treated by the above heat treatment method) 0.24 g (manufactured by Lion Corporation) was dry mixed in an agate mortar to obtain a nitrogen-containing carbon material.

<分析方法>
実施例1〜9及び比較例1〜3で得た窒素含有炭素材料の酸化還元活性評価を行った。分析方法は以下の通りである。
<Analysis method>
The redox activity of the nitrogen-containing carbon materials obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 was evaluated. The analysis method is as follows.

(電気化学測定)
電極作製法及び回転電極法によるリニアスイープボルタンメトリーの測定方法(回転リングディスク電極装置「HR−301」、北斗電工製)を以下に示す。まず、バイアル瓶に、窒素含有炭素材料5mgを秤取し、そこに、ガラスビーズをスパチュラ一杯、5質量%ナフィオン(商品名)分散液(シグマアルドリッチジャパン製)を50μL、並びにイオン交換水及びエタノールをそれぞれ150μLずつ添加し、それらの混合物に20分間超音波を照射してスラリーを作製した。このスラリーを2.78μL秤取し、回転電極のガラス状炭素上に塗布し、乾燥した。乾燥後の回転電極を作用極とし、可逆水素電極(RHE)を参照極として、炭素電極を対極とした。0.5M硫酸を電解液とし、その電解液に酸素を30分間バブリングした後、掃引速度1mV/s、回転速度1500rpmで1.1Vから0Vまで掃引して電気化学測定を行った。
(Electrochemical measurement)
A linear sweep voltammetry measurement method (rotating ring disk electrode device “HR-301”, manufactured by Hokuto Denko) by the electrode manufacturing method and the rotating electrode method is shown below. First, 5 mg of a nitrogen-containing carbon material is weighed into a vial, and a glass bead is filled with a spatula, 50% by weight of a 5 mass% Nafion (trade name) dispersion (manufactured by Sigma Aldrich Japan), ion-exchanged water and ethanol. 150 μL of each was added, and the mixture was irradiated with ultrasonic waves for 20 minutes to prepare a slurry. 2.78 μL of this slurry was weighed, applied on the glassy carbon of the rotating electrode, and dried. The dried rotating electrode was the working electrode, the reversible hydrogen electrode (RHE) was the reference electrode, and the carbon electrode was the counter electrode. 0.5M sulfuric acid was used as an electrolyte solution, and oxygen was bubbled through the electrolyte solution for 30 minutes, and then the electrochemical measurement was performed by sweeping from 1.1 V to 0 V at a sweep speed of 1 mV / s and a rotation speed of 1500 rpm.

実施例1〜9及び比較例1〜3における、電位が0.8Vのときの電流を表1に示す。   Table 1 shows the current when the potential is 0.8 V in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3.

(20℃における含窒素化合物の溶媒に対する溶解度の測定方法)
含窒素化合物を1g(含窒素化合物の仕込み質量)、溶媒を1g(溶媒質量)秤量して混合し、20℃で10分間攪拌した後、ADVANTEC社製、型式:No.5C(保留粒子径1μm(カタログ記載値))のろ紙を用いて吸引ろ過して、ろ紙上に残留している含窒素化合物をろ物として回収した。得られたろ物を120℃で10時間減圧乾燥して、含窒素化合物の残留質量(g)を測定した。以上の値を用いて、溶媒への含窒素化合物の溶解度(A)を、式(I)に基づいて算出した。
溶媒への含窒素化合物の溶解度(A)
=(含窒素化合物の仕込み質量−含窒素化合物の残留質量)/溶媒質量
=(1−含窒素化合物の残留質量) ・・・(I)
(Method for measuring solubility of nitrogen-containing compound in solvent at 20 ° C.)
1 g of nitrogen-containing compound (prepared mass of nitrogen-containing compound) and 1 g of solvent (mass of solvent) were weighed and mixed, stirred at 20 ° C. for 10 minutes, and then manufactured by ADVANTEC, model no. Suction filtration was performed using a filter paper of 5C (retained particle diameter 1 μm (value described in the catalog)), and the nitrogen-containing compound remaining on the filter paper was recovered as a filtrate. The obtained filtrate was dried under reduced pressure at 120 ° C. for 10 hours, and the residual mass (g) of the nitrogen-containing compound was measured. Using the above values, the solubility (A) of the nitrogen-containing compound in the solvent was calculated based on the formula (I).
Solubility of nitrogen-containing compounds in solvent (A)
= (Feeding mass of nitrogen-containing compound-residual mass of nitrogen-containing compound) / Solvent mass = (1-Residual mass of nitrogen-containing compound) (I)

(20℃における含遷移金属化合物の溶媒に対する溶解度の測定方法)
含遷移金属化合物を1g(含遷移金属化合物の仕込み質量)、溶媒を1g(溶媒質量)秤量して混合し、20℃で10分間攪拌した後、ADVANTEC社製、型式:No.5C(保留粒子径1μm(カタログ記載値))のろ紙を用いて吸引ろ過して、ろ紙上に残留している含窒素化合物をろ物として回収する。得られたろ物を120℃で10時間減圧乾燥して、含窒素化合物の残留質量(g)を測定した。以上の値を用いて、溶媒への含遷移金属化合物の溶解度(B)を、式(II)に基づいて算出した。
溶媒への含遷移金属化合物の溶解度(B)
=(含遷移金属化合物の仕込み質量−含遷移金属化合物の残留質量)/溶媒質量
=(1−含遷移金属化合物の残留質量) ・・・(II)
(Method for measuring solubility of transition metal-containing compound in solvent at 20 ° C.)
1 g of transition metal-containing compound (prepared mass of transition metal-containing compound) and 1 g of solvent (mass of solvent) were weighed and mixed, stirred for 10 minutes at 20 ° C., and then manufactured by ADVANTEC, Model: No. Suction filtration is performed using a filter paper of 5C (retained particle diameter 1 μm (value described in the catalog)), and the nitrogen-containing compound remaining on the filter paper is recovered as a filtrate. The obtained filtrate was dried under reduced pressure at 120 ° C. for 10 hours, and the residual mass (g) of the nitrogen-containing compound was measured. Using the above values, the solubility (B) of the transition metal-containing compound in the solvent was calculated based on the formula (II).
Solubility of transition metal-containing compounds in solvent (B)
= (Made mass of transition metal compound-residual mass of transition metal compound) / Solvent mass = (1-Residual mass of transition metal compound) (II)

(炭素材料複合体中の炭素化物の含有量)
炭素材料複合体中の炭素化物の含有量は、下記式(III)に基づいて算出した。
炭素材料複合体中の炭素化物の割合(質量%)
=(炭素化物の質量/含窒素化合物の質量)×100 ・・・(III)
(Carbonide content in the carbon material composite)
The content of the carbonized product in the carbon material composite was calculated based on the following formula (III).
Ratio of carbonized material in carbon material composite (mass%)
= (Mass of carbonized product / mass of nitrogen-containing compound) × 100 (III)

(窒素含有炭素材料中の炭素化物の含有量)
炭素材料複合体を上記熱処理方法で熱処理し、得られた窒素含有炭素材料の質量(g)を測定した。炭素化物は上記熱処理方法で熱処理後も質量の変化はないと仮定し、炭素化物の質量としては、熱処理に使用した炭素材料複合体中の炭素化物の質量(g)を用いた。以上の値を用いて、窒素含有炭素材料中の炭素化物の含有量を、下記式(IV)に基づいて算出した。
窒素含有炭素材料中の炭素化物の割合(質量%)
=(熱処理に使用した炭素材料複合体中の炭素化物の質量/窒素含有炭素材料の質量)×100 ・・・(IV)
(Carbonide content in nitrogen-containing carbon materials)
The carbon material composite was heat-treated by the above heat treatment method, and the mass (g) of the obtained nitrogen-containing carbon material was measured. It was assumed that the mass of the carbonized product did not change even after the heat treatment by the above heat treatment method, and the mass (g) of the carbonized product in the carbon material composite used for the heat treatment was used as the mass of the carbonized product. Using the above values, the content of carbonized material in the nitrogen-containing carbon material was calculated based on the following formula (IV).
Ratio of carbonized material in nitrogen-containing carbon material (mass%)
= (Mass of carbonized material in carbon material composite used for heat treatment / mass of nitrogen-containing carbon material) × 100 (IV)

本発明の窒素含有炭素材料は、燃料電池用電極、金属−空気電池の電極等の各種電極等として有用である。   The nitrogen-containing carbon material of the present invention is useful as various electrodes such as electrodes for fuel cells and electrodes for metal-air cells.

Claims (7)

含窒素化合物、該含窒素化合物が可溶な溶媒、炭素化物、及び含遷移金属化合物を混合して炭素材料複合体混合液を得る工程(1)と、
該炭素材料複合体混合液から噴霧乾燥により前記溶媒を除去して、炭素材料複合体を得る工程(2)と、
該炭素材料複合体を熱処理して、窒素含有炭素材料を得る工程(3)と、を有し、
該窒素含有炭素材料の遷移金属含有率が5.0質量%以下である、窒素含有炭素材料の製造方法。
A step (1) of obtaining a carbon material composite mixture by mixing a nitrogen-containing compound, a solvent in which the nitrogen-containing compound is soluble, a carbonized product, and a transition metal compound;
Removing the solvent from the carbon material composite mixture by spray drying to obtain a carbon material composite (2);
Heat treating the carbon material composite to obtain a nitrogen-containing carbon material (3),
The manufacturing method of the nitrogen-containing carbon material whose transition metal content rate of this nitrogen-containing carbon material is 5.0 mass% or less.
前記含窒素化合物の前記溶媒に対する溶解度(A)が、20℃において、0.00010以上である、請求項1に記載の窒素含有炭素材料の製造方法。 The method for producing a nitrogen-containing carbon material according to claim 1, wherein the solubility (A) of the nitrogen-containing compound in the solvent is 0.00010 or more at 20 ° C. 前記炭素化物が、カーボンブラックを含む、請求項1又は2に記載の窒素含有炭素材料の製造方法。 The method for producing a nitrogen-containing carbon material according to claim 1 or 2 , wherein the carbonized product contains carbon black. 前記含遷移金属化合物に含まれる遷移金属が、Fe、Co及びNiからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の窒素含有炭素材料の製造方法。 The method for producing a nitrogen-containing carbon material according to any one of claims 1 to 3 , wherein the transition metal contained in the transition metal-containing compound contains at least one selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni. 前記工程(3)における熱処理温度が、400℃〜1500℃である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の窒素含有炭素材料の製造方法。 The manufacturing method of the nitrogen-containing carbon material of any one of Claims 1-4 whose heat processing temperature in the said process (3) is 400 to 1500 degreeC. 請求項1〜5のいずれか1項記載の窒素含有炭素材料の製造方法により得られた、窒素含有炭素材料。 A nitrogen-containing carbon material obtained by the method for producing a nitrogen-containing carbon material according to any one of claims 1 to 5 . CuKα線をX線源として得られるX線回折図において、回折角(2θ)が23.5〜26.5°である範囲にピークを有する、請求項に記載の窒素含有炭素材料。 The nitrogen-containing carbon material according to claim 6 , which has a peak in a range where the diffraction angle (2θ) is 23.5 to 26.5 ° in an X-ray diffraction diagram obtained using CuKα rays as an X-ray source.
JP2014159855A 2014-08-05 2014-08-05 Carbon material composite, nitrogen-containing carbon material, and production method thereof Expired - Fee Related JP6430168B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014159855A JP6430168B2 (en) 2014-08-05 2014-08-05 Carbon material composite, nitrogen-containing carbon material, and production method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014159855A JP6430168B2 (en) 2014-08-05 2014-08-05 Carbon material composite, nitrogen-containing carbon material, and production method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016037404A JP2016037404A (en) 2016-03-22
JP6430168B2 true JP6430168B2 (en) 2018-11-28

Family

ID=55528815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014159855A Expired - Fee Related JP6430168B2 (en) 2014-08-05 2014-08-05 Carbon material composite, nitrogen-containing carbon material, and production method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6430168B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018159622A1 (en) 2017-02-28 2018-09-07 Okinawa Institute Of Science And Technology School Corporation Process for preparing a supported catalytic material, and supported catalytic material
JP6958805B2 (en) * 2017-07-21 2021-11-02 国立大学法人山梨大学 Method for Producing Iron Particle-Porous Carbon Complex
KR101977951B1 (en) * 2017-10-30 2019-05-13 서울대학교산학협력단 Method for producing nitrogen-doped porous carbon
KR102335494B1 (en) * 2020-02-19 2021-12-06 전주대학교 산학협력단 Activated carbon fiber with metal for the removal of harmful material, and method for preparation the same
CN113735098B (en) * 2020-05-29 2023-08-22 中国石油天然气股份有限公司 Nitrogen-doped carbon nano ring, and preparation method and application thereof
CN113967461B (en) * 2020-07-24 2023-07-21 中国石油化工股份有限公司 Porous carbon material rich in amino groups and preparation method and application thereof
TWI811822B (en) * 2021-10-26 2023-08-11 國立高雄科技大學 Cathode catalyst for metal-air battery and its preparation method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5586337B2 (en) * 2010-06-11 2014-09-10 旭化成ケミカルズ株式会社 Nitrogen-containing carbon material
WO2012035501A1 (en) * 2010-09-14 2012-03-22 Basf Se Process for producing carbon-comprising support
US9570755B2 (en) * 2010-12-22 2017-02-14 Showa Denko K.K. Production process for electrode catalyst for fuel cell and uses thereof
JP5777449B2 (en) * 2011-08-26 2015-09-09 旭化成ケミカルズ株式会社 Nitrogen-containing carbon material, method for producing the same, and electrode for fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016037404A (en) 2016-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6430168B2 (en) Carbon material composite, nitrogen-containing carbon material, and production method thereof
Zhao et al. Engineering surface amine modifiers of ultrasmall gold nanoparticles supported on reduced graphene oxide for improved electrochemical CO2 reduction
US11078581B2 (en) Catalyst composite and method for manufacturing the same
Qian et al. Design and synthesis of palladium/graphitic carbon nitride/carbon black hybrids as high-performance catalysts for formic acid and methanol electrooxidation
JP5166512B2 (en) High performance, high durability, non-precious metal fuel cell catalyst
KR101340984B1 (en) Method of producing metal alloy catalyst for fuel cell, electrode adopting the catalyst, and fuel cell comprising the electrode
JP5562497B2 (en) Oxygen reduction catalyst and method for producing the same
JP5777449B2 (en) Nitrogen-containing carbon material, method for producing the same, and electrode for fuel cell
TW201141604A (en) Method for producing fuel cell electrode catalyst, method for producing transition metal oxycarbonitride, fuel cell electrode catalyst and use thereof
Ghosh et al. Palladium-nitrogen coordinated cobalt alloy towards hydrogen oxidation and oxygen reduction reactions with high catalytic activity in renewable energy generations of proton exchange membrane fuel cell
JP2013539718A (en) Method for producing carbon-containing support
JP5586337B2 (en) Nitrogen-containing carbon material
JPWO2013021688A1 (en) Method for producing fuel cell electrode catalyst, fuel cell electrode catalyst and use thereof
CN102078811A (en) Method for preparing carbon loading Pd nanometer particle catalyst by using homogeneous precipitation-reduction in situ method
JP2010015972A (en) Catalyst for fuel cell using thermally treated coordinated polymer metal complex, membrane electrode assembly, fuel cell, and oxidation-reduction catalyst
JP6266203B2 (en) Nitrogen-containing carbon material, method for producing the same, and electrode for fuel cell
JP5255160B1 (en) Fuel cell electrode catalyst and method for producing the same
Lee et al. Vertically aligned NiCo2S4 nanosheets deposited on N‐doped graphene for bifunctional and durable electrode of overall water splitting
Li et al. Metal-free chemoselective hydrogenation of nitroarenes by N-doped carbon nanotubes via in situ polymerization of pyrrole
JP6207403B2 (en) Metal fine particle aggregate and method for producing the same
Hang et al. Pt/Ru–Sn oxide/carbon catalysts for ethanol oxidation
JPWO2012086597A1 (en) Method for producing electrode catalyst for fuel cell and use thereof
JP5386978B2 (en) Fuel cell catalyst, membrane electrode assembly, fuel cell, and redox catalyst using heat-treated coordination polymer metal complex containing fine metal particles
KR101621125B1 (en) Preparation method of carbon-metal-metal oxide complex for fuel cell catalyst and carbon-metal-metal oxide complex for fuel cell catalyst using the same
JP2016183084A (en) Carbon material and method for producing the same, and electrode for fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20160401

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160523

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170502

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180404

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181002

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181031

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6430168

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees