[发明专利]载体-纳米粒子复合物、包含该载体-纳米粒子复合物的催化剂及其制备方法

说明书

本说明书涉及一种载体‑纳米粒子复合物，包含该载体‑纳米粒子复合物的催化剂，包含该催化剂的电化学电池或燃料电池，以及该载体‑纳米粒子复合物的制备方法，所述载体‑纳米粒子复合物包含：碳载体；设置在所述碳载体上的聚合物层；以及设置在所述聚合物层上的金属纳米粒子。

技术领域

本申请要求分别于2017年9月12日和2018年7月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0116264和No.10-2018-0079687的优先权和权益，它们的全部内容通过引用并入本说明书中。

本说明书涉及一种载体-纳米粒子复合物，包含该载体-纳米粒子复合物的催化剂，包含该催化剂的电化学电池或燃料电池，以及该载体-纳米粒子复合物的制备方法。

背景技术

炭黑通常用作燃料电池催化剂的载体。然而，当将炭黑用作载体时，由于碳的腐蚀而发生耐久性的问题。

为了解决该问题，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)和碳纳米笼(CNC)等已经积极地进行了研究。然而，这些结晶碳形式具有的问题在于，由于其强的表面疏水性使得这些结晶碳形式不能很好地分散在极性溶剂中。因此，在将铂负载到碳载体中的过程中，存在铂不能均匀地分散并聚集的问题。

发明内容

技术问题

本说明书致力于提供一种载体-纳米粒子复合物，包含该载体-纳米粒子复合物的催化剂，包含该催化剂的电化学电池或燃料电池，以及该载体-纳米粒子复合物的制备方法。

技术方案

本说明书提供一种载体-纳米粒子复合物，包含：碳载体；聚合物层，该聚合物层设置在所述碳载体的表面上，并且包含在其侧链上具有吡啶基的聚合物；以及金属纳米粒子，该金属纳米粒子设置在所述聚合物层上，其中，所述在其侧链上具有吡啶基的聚合物包含由下面式1表示的重复单元。

[式1]

在式1中，

L是直接键或者被取代或未被取代的亚烷基，

R1至R4彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、卤素基团、羟基、硝基、腈基或者被取代或未被取代的烷基，

A1至A3彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、卤素基团、羟基、硝基、腈基或者被取代或未被取代的烷基，

n是3至200的整数。

此外，本说明书提供一种包含上述载体-纳米粒子复合物的催化剂。

另外，本说明书提供一种包含上述催化剂的电化学电池。

此外，本说明书提供一种膜电极组件，包括：阳极催化剂层；阴极催化剂层；和设置在阳极催化剂层和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个包含上述载体-纳米粒子复合物。

此外，本说明书提供一种载体-纳米粒子复合物的制备方法，该制备方法包括：在碳载体上形成聚合物层，该聚合物层包含在其侧链上具有吡啶基的聚合物；通过将形成有聚合物层的碳载体和金属前体添加到溶剂中，在碳载体的聚合物层上形成金属纳米粒子，其中所述在其侧链上具有吡啶基的聚合物包含由下面式1表示的重复单元：

[式1]

在式1中，

L是直接键或者被取代或未被取代的亚烷基，

R1至R4彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、卤素基团、羟基、硝基、腈基或者被取代或未被取代的烷基，