[发明专利]催化剂、液状组合物、电极、电化学反应用催化剂电极、燃料电池以及空气电池

说明书

本发明提供一种催化剂，其具备超过附载铂的碳材料的氧还原催化能力。所述催化剂包含由下式(1)表示的金属络合物以及碳材料。式(1)中，X¹～X⁸分别独立地为氢原子或卤素原子，D¹～D⁴为氮原子或碳原子，在所述碳原子上键合氢原子或卤素原子，M为金属原子。

技术领域

本发明涉及催化剂、液状组合物、电极、电化学反应用催化剂电极、燃料电池以及空气电池。

本申请主张2018年3月2日在日本申请的日本特愿2018-037521号的优先权，将其内容援引于本文中。

背景技术

已知一种燃料电池，其利用氧的还原反应而产生电能。在燃料电池中，通常在电极的表面设置促进还原反应的催化剂层。作为此催化剂，已知附载铂的碳材料。附载铂的碳材料促进氧的还原反应的功能(氧还原催化能力)优异。

然而，由于铂昂贵，资源量受限，因而人们尝试开发廉价并且资源量丰富的替代催化剂(专利文献1～4)。

专利文献1公开了一种空气极用催化剂，其包含氧还原催化剂以及助催化剂，该助催化剂是包含2质量％以上的可进行配位结合的杂原子的碳材料。

专利文献2公开了一种铁酞菁/石墨烯纳米复合体氧还原催化剂的制造方法，包含以下工序：将氧化石墨烯分散液与铁酞菁分散液混合、获得铁酞菁/氧化石墨烯复合体的工序，以及将铁酞菁/氧化石墨烯复合体进行还原的工序。

专利文献3公开了一种电极催化剂，其包含催化剂成分与催化剂附载材料，催化剂成分包含导电性聚合物金属络合物，所述导电性聚合物金属络合物包含导电性聚合物与金属离子，所述导电性聚合物具有选自由吲哚、异吲哚、萘并吡咯、吡咯并吡啶、苯并咪唑、嘌呤、咔唑、吩噁嗪(phenoxazine)以及吩噻嗪(phenothiazine)组成的组中的至少1种重复单元结构，催化剂附载材料包含具有细孔结构的导电体。

专利文献4公开了一种氧还原用电极，其含有由下式(5)表示的四吡嗪并四氮杂卟啉钴(cobalt tetrapyrazinoporphyrazine)衍生物作为催化剂成分。

但是，在专利文献1～4中记载的技术中，不能实现获得具备超过附载铂的碳材料的氧还原催化能力的催化剂。

在专利文献1、2中记载的技术中，为了确保导电性而使用了导电性优异的铁酞菁。然而，铁酞菁相对于各种溶剂的溶解度低，在催化剂中的铁酞菁的含量的上限值存在极限。因此，存在有如下的可能性：因铁酞菁的低的溶解度而限制了氧还原催化能力的提高。

对于专利文献3中记载的电极催化剂，在制造工艺中必需进行导电性聚合物的聚合，因而很难说是容易获得的电极催化剂。

对于专利文献4中记载的氧还原用电极，由于在构成四吡嗪并四氮杂卟啉钴衍生物的吡嗪上键合有三氟甲基，因而氧还原催化能力有可能降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-85925号公报

专利文献2：日本特开2014-91061号公报

专利文献3：日本特开2008-311048号公报

专利文献4：再公表WO2007/023964号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种催化剂，其具备超过附载铂的碳材料的氧还原催化能力。

用于解决课题的技术手段