[发明专利]载体-纳米颗粒复合体、包含其的催化剂及其制造方法

说明书

本说明书涉及载体‑纳米颗粒复合体、包含其的催化剂、包含所述催化剂的电化学电池或燃料电池以及用于制备所述载体‑纳米颗粒复合体的方法，所述载体‑纳米颗粒复合体包括：碳载体；聚合物层，所述聚合物层设置在碳载体的表面上并且具有胺基和氢离子交换基团；和设置在聚合物层上的金属纳米颗粒。

技术领域

本发明要求于2016年5月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0054223号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本说明书涉及载体-纳米颗粒复合体、包含其的催化剂、包含所述催化剂的电化学电池或燃料电池以及用于制备所述载体-纳米颗粒复合体的方法。

背景技术

炭黑通常用作燃料电池催化剂的载体。然而，当使用炭黑作为载体时，由于碳的腐蚀而出现耐久性问题。

为了减轻该问题，已经积极地进行对具有高耐腐蚀性的结晶碳形式的碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)，碳纳米笼(CNC)等的研究。然而，这些结晶碳形式的问题在于，这些碳形式由于其强的表面斥水性而没有充分地分散在极性溶剂中。由于这个原因，在将铂负载至碳载体中的过程中存在铂团聚而不均匀分散的问题。

发明内容

技术问题

本说明书致力于提供载体-纳米颗粒复合体、包含其的催化剂、包含所述催化剂的电化学电池或燃料电池以及用于制备所述载体-纳米颗粒复合体的方法。

技术方案

本说明书提供了载体-纳米颗粒复合体，其包括：碳载体；聚合物层，所述聚合物层设置在碳载体的表面上并且具有胺基和由以下化学式12表示的氢离子交换基团；和设置在聚合物层上的金属纳米颗粒，

[化学式12]

-SO₃^-X

在化学式12中，X为一价阳离子基团。

此外，本说明书提供了包含载体-纳米颗粒复合体的催化剂。

此外，本说明书提供了包含催化剂的电化学电池。

此外，本说明书提供了膜电极组件，其包括：阳极催化剂层；阴极催化剂层；和设置在阳极催化剂层与阴极催化剂层之间的聚合物电解质膜，其中阳极催化剂层和阴极催化剂层中的至少一者包含载体-纳米颗粒复合体。

此外，本说明书提供了用于制备载体-纳米颗粒复合体的方法，该方法包括：在碳载体上形成具有胺基和由以下化学式12表示的氢离子交换基团的聚合物层；以及通过将形成有聚合物层的碳载体和金属前体添加至溶剂中来在碳载体的聚合物层上形成金属纳米颗粒，

[化学式12]

-SO₃^-X

在化学式12中，X为一价阳离子基团。

有益效果

根据本说明书的一个示例性实施方案的载体-纳米颗粒复合体具有金属纳米颗粒的分散性优异的优点。

根据本说明书的一个示例性实施方案的载体-纳米颗粒复合体具有热稳定性优异的优点。

根据本说明书的一个示例性实施方案的载体-纳米颗粒复合体可以将质子很好地转移至活性金属位点，并因此可以提高金属纳米颗粒的利用率。

附图说明

图1为示出燃料电池的发电原理的示意图。

图2为示意性示出用于燃料电池的膜电极组件的结构的视图。

图3为示意性示出燃料电池的一个实例的视图。