KR101336983B1 - Preparation method for the PtCo nano truncated octahedra catalyst - Google Patents

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Abstract

본 발명은 깎은 정팔면체 (Truncated Octahedron, TO) 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 수소연료전지용 산소 환원 촉매의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백금전구체, 코발트전구체, 표면안정제 및 환원제를 용매에 용해시킨 뒤, 비활성기체 분위기하에서 가열을 하여 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 합성하고, 이를 탄소 지지체에 흡착시켜 촉매를 얻은 뒤, 추가적인 세척과정을 통해 촉매의 표면안정제를 제거하는 단계를 포함하는 PtCo 나노합금촉매의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 합성함에 있어서 백금의 {111} 결정면을 특징적으로 성장하게 하고, 깎인 면은 {100} 면이 드러나게 되는 깎은 정팔면체 모양의 구조를 가지는 촉매를 합성함으로써 기존에 잘 알려진 구형의 백금 촉매가 가지는 수소연료전지의 산화 환원 촉매로서의 단위 면적당 활성을 크게 증가시킨 촉매 합성법에 관한 내용이라 할 수 있다. 환원제를 사용하여 유기금속물질을 표면안정제 하에서 환원반응을 보내어 빠르고 간단한 방법으로 콜로이드 PtCo 나노합금을 함유하는 촉매를 합성하고, 에테르류의 용매로 표면안정제를 제거하여 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 수소연료전지용 산소환원촉매의 제조방법 제공을 목적으로 한다.The present invention relates to a method for preparing an oxygen reduction catalyst for a hydrogen fuel cell containing a truncated octahedron (TO) shaped PtCo nanoalloy, and more particularly, a platinum precursor, a cobalt precursor, a surface stabilizer, and a reducing agent are dissolved in a solvent. PtCo nano alloys were prepared by heating under an inert gas atmosphere to form a cut tetrahedral PtCo nanoalloy, adsorbing it on a carbon support to obtain a catalyst, and then removing the surface stabilizer of the catalyst through an additional washing process. It relates to a method for producing an alloy catalyst.
The present invention is characterized by the growth of the {111} crystal surface of platinum in the synthesis of the octagonal PtCo nanoalloy, and the sheared surface is conventionally synthesized by a catalyst having a structure having a shaved octahedral structure that reveals the {100} plane. It can be said that the catalyst synthesis method which greatly increased the activity per unit area as a redox catalyst of a hydrogen fuel cell of a well known spherical platinum catalyst. By using a reducing agent to reduce the organometallic material under the surface stabilizer to synthesize a catalyst containing a colloidal PtCo nanoalloy in a quick and simple manner, and to remove the surface stabilizer with a solvent of ethers, it contains an octahedral PtCo nanoalloy An object of the present invention is to provide a method for producing an oxygen reduction catalyst for a hydrogen fuel cell.

Description

깎은 정팔면체 모양 백금 코발트 나노합금 촉매의 제조방법 {Preparation method for the PtCo nano truncated octahedra catalyst}Preparation method of chamfered platinum cobalt nanoalloy catalyst {Preparation method for the PtCo nano truncated octahedra catalyst}

본 발명은 (1)백금전구체, 코발트전구체, 표면안정제 및 환원제를 용매에 용해시키고 비활성기체 분위기하에서 가열하여 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻는 제1단계; (2)상기 제1단계에서 수득한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 탄소지지체에 흡착시켜 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 얻는 제2단계; (3)상기 제2단계에서 수득한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매로부터 상기 제1단계의 표면안정제를 제거하는 제3단계; 를 포함하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법에 관한 기술이다. 나아가 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매 및 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 포함하는 수소연료용전지에 관한 기술이다.The present invention (1) the first step of dissolving a platinum precursor, a cobalt precursor, a surface stabilizer and a reducing agent in a solvent and heating under an inert gas atmosphere to obtain a octahedra-shaped PtCo nanoalloy; (2) a second step of obtaining the octahedra-shaped PtCo nanoalloy catalyst by adsorbing the chamfered octahedral PtCo nanoalloy obtained in the first step onto a carbon support; (3) a third step of removing the surface stabilizer of the first step from the shaved octahedral PtCo nanoalloy catalyst obtained in the second step; It is a technique related to a method for producing a octagonal octagonal PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell comprising a. Furthermore, the present invention relates to a hydrogen fuel cell including a sheared octahedral PtCo nanoalloy catalyst and a sheared octahedral PtCo nanoalloy catalyst prepared for the hydrogen fuel cell.

화석 연료자원의 고갈과 함께 차세대 에너지원에 대한 전세계적 관심과 연구가 늘어나고 있는 현 상황에서 수소연료전지는 오염물질을 내놓지 않는 친환경적인 에너지원으로서 이에 대해 학술계와 산업계에서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 자동차용 수소연료전지가 기존의 석유를 기반으로 하는 엔진을 대체할 것으로 기대되어, 앞으로 막대한 영향력을 지닌 시장 잠재력이 큰 산업이라 할 수 있다. With the depletion of fossil fuel resources and increasing global interest and research on the next generation of energy sources, hydrogen fuel cells are environmentally friendly energy sources that do not release pollutants. In particular, hydrogen fuel cells for automobiles are expected to replace existing oil-based engines, which can be considered an industry with great market potential.

수소연료전지(PEMFC)는 수소를 직접 전기화학 반응시켜 발전하는 시스템인데, 음극에서는 수소가 산화되고, 양극에서는 산소가 환원되어 물이 얻어지게 되고, 다른 오염물질은 발생하지 않는 친환경적인 에너지원이라 할 수 있다. Hydrogen fuel cell (PEMFC) is a system that generates electricity by directly electrochemically reacting hydrogen. At the cathode, hydrogen is oxidized, and at the anode, oxygen is reduced to obtain water and other pollutants do not occur. can do.

수소연료전지의 작동온도는 50℃~100℃ 정도로서 비교적 저온이며, 높은 에너지 밀도를 갖고 있는 장점이 있다. 이러한 이유 때문에 자동차용 엔진으로서의 용도 뿐 만이 아니라 가정용 소형 에너지원으로도 사용될 수 있다. 그러나 낮은 반응속도로 인한 저출력 에너지 밀도, 다량의 백금 촉매의 사용과 전극 표면에 생기는 수증기의 제거 등의 해결해야 될 문제점이 있다. The operating temperature of the hydrogen fuel cell is about 50 ° C. to 100 ° C., which is relatively low temperature, and has a high energy density. For this reason, it can be used not only as an engine for automobiles but also as a small energy source for home use. However, there are problems to be solved such as low output energy density due to low reaction rate, the use of a large amount of platinum catalyst and the removal of water vapor generated on the electrode surface.

현재 수소연료전지의 상용화를 위해 이런 문제점들을 개선하기 위한 많은 연구가 진행되고 있는데, 특히 연료전지 촉매의 개선을 통해 전지효율을 향상시키는 연구가 매우 중요한 부분으로 인식되고 있다. In order to commercialize a hydrogen fuel cell, many researches have been made to improve these problems. In particular, researches for improving the cell efficiency by improving the fuel cell catalyst have been recognized as a very important part.

산소 환원에 쓰이는 금속 촉매의 경우 현재 순수한 백금 촉매보다 백금-코발트(PtCo) 나노합금 촉매가 우수하다고 알려져 있으며, 구형의 백금 촉매보다 {111} 결정면이 성장한 깎은 정팔면체 모양의 백금 촉매가 더 높은 활성을 보인다고 알려져 있다. 이런 금속 촉매 활성을 높이기 위해서는 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 금속 합금이어야 하고, 균일한 촉매 입자의 크기 및 좁은 크기 분포를 가져야 하며, 높은 표면적을 지닌 탄소지지체에 흡착이 가능해야 한다.
For metal catalysts used for oxygen reduction, the platinum-cobalt (PtCo) nanoalloy catalyst is known to be superior to the pure platinum catalyst, and the octahedra-shaped platinum catalyst with {111} crystallographic growth is higher than the spherical platinum catalyst. It is known to be seen. In order to increase the activity of the metal catalyst, it is required to be a octagonal PtCo metal alloy having a shape, to have a uniform particle size and a narrow size distribution, and to be able to adsorb to a carbon support having a high surface area.

콜로이드 나노입자 합성법은 위와 같은 특성을 지닌 금속 촉매를 제조하기에 가장 용이한 방법이므로 최근에 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. Since colloidal nanoparticle synthesis is the easiest method to prepare a metal catalyst having the above characteristics, a lot of research has recently been conducted in this field.

콜로이드 나노입자는 표면안정제 역할을 하는 계면활성제를 가지고 있어 입자들을 뭉침 없이 배열할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 비교적 적은 양으로도 나노입자 로딩(loading)을 가능케 함으로써 높은 촉매활성을 보일 수 있는 장점을 가지고 있다. 결국, 콜로이드 나노입자들은 높은 금속 loading양을 가능케 하고, 균일한 나노크기의 금속 합금을 만들 수 있는 장점을 지니므로 앞으로 발전 가능성이 대단히 높을 것으로 사료된다. Colloidal nanoparticles have a surfactant that acts as a surface stabilizer has the advantage that the particles can be arranged without aggregation. In addition, there is an advantage that can show a high catalytic activity by enabling nanoparticle loading (loading) in a relatively small amount. As a result, colloidal nanoparticles have the advantage of enabling a high metal loading amount and producing a uniform nano-sized metal alloy.

실제로 콜로이드 나노입자의 합성법은 i)콜로이드 입자들 간의 합쳐지거나 덩어리로 응집되는 것을 막아 균일한 입자 간격으로 존재할 수 있으며, ii)콜로이드 구조가 합성과정에서 금속염의 당량을 변화시킴으로써 원하는 함량으로 쉽게 금속의 조성을 조절함으로써 2개 또는 여러 개의 금속과 합금 할 수 있는 장점이 있으며, iii)균일한 크기와 좁은 크기 분포, 높은 금속 로딩을 할 수 있는 등 많은 장점을 보인다. 그러나 높은 촉매활성을 얻기 위해 얻어진 콜로이드 나노입자의 표면 안정제를 제거해야 한다.
Indeed, the method of synthesizing colloidal nanoparticles may be present at uniform particle spacing, i) to prevent aggregation or agglomeration between colloidal particles. By adjusting the composition, it has the advantage of alloying with two or several metals. Iii) It has many advantages such as uniform size, narrow size distribution and high metal loading. However, in order to obtain high catalytic activity, the surface stabilizer of the obtained colloidal nanoparticles should be removed.

기존에 보고된 깎은 정팔면체 모양의 Pt3Ni 콜로이드 나노입자의 합성법은 백금전구체를 니켈전구체와 아다만틴카르복시산 이나 아다만틴아세트산의 표면안정제, 붕소삼부틸아민과 헥사데칸디올의 환원제, 그리고 디페닐 에테르를 사용하여 8nm 크기의 깎은 정팔면체 모양의 백금니켈을 합성하였으며 양극에서의 산소환원반응을 측정한 결과 구형의 백금 촉매보다 4배정도 높은 촉매활성을 보였다고 보고했다(H. Yang, et al . J. Am . Chem . Soc . 2010, 132, 4984).Previously reported methods for the synthesis of chamfered Pt 3 Ni colloidal nanoparticles have been carried out using platinum precursors as nickel precursors, surface stabilizers of adamantinecarboxylic acid or adamantine acetic acid, reducing agents of boron tributylamine and hexadecanediol, and diphenyl. 8 nm-sized octagonal platinum nickel was synthesized using ether, and the oxygen reduction reaction at the anode showed four times higher catalytic activity than the spherical platinum catalyst (H. Yang, et. al . J. Am . Chem . Soc . 2010, 132, 4984).

또한, 순수한 백금 촉매보다 백금과 여러 전이금속의 합금 형태로 이루어진 촉매의 경우 훨씬 좋은 산소환원의 촉매활성을 보이는 것으로 알려져 있으며, 특히 PtCo 합금의 경우 3배 정도 높은 활성을 보인다고 보고되었다(J. K. Norskov, et al . Angew . Chem . Int . Ed . 2006, 45, 2897).In addition, catalysts composed of alloys of platinum and various transition metals are known to exhibit much better oxygen reduction catalytic activity than pure platinum catalysts. In particular, PtCo alloys have been reported to have three times higher activity (JK Norskov, et al . Angew . Chem . Int . Ed . 2006, 45, 2897).

최근까지의 선행기술에서는 깎은 정팔면체 모양의 백금 나노입자와 백금-코발트(PtCo) 합금입자를 접목시킨 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트(PtCo) 촉매를 합성한 연구가 없으며, 그 산소환원 촉매활성에 대한 연구도 진행되지 않았다.Until the prior art, there is no research on synthesizing a sheared octahedral platinum-cobalt (PtCo) catalyst in which sloping octahedral platinum nanoparticles and platinum-cobalt (PtCo) alloy particles are combined. There was no study.

이에 본 발명자들은 기존의 연료전지용 산화환원반응 촉매 제조의 새로운 아이디어를 제시함과 동시에 기존의 알려진 촉매보다 훨씬 높은 활성을 가지는 촉매를 합성하였다. 그리고 표면안정제의 효과적인 제거를 통하여 촉매 활성을 높일 수 있는 방법을 시도하였다. Accordingly, the present inventors have proposed a new idea for the production of a redox catalyst for fuel cells and at the same time synthesized a catalyst having a much higher activity than a known catalyst. In addition, an attempt was made to increase the catalytic activity through effective removal of the surface stabilizer.

표면안정제를 제거한 콜로이드 PtCo 나노합금 촉매의 전기화학적 성질을 분석한 결과 예상되는 이론상의 촉매의 반응 표면적과 거의 일치하는 실제 반응 표면적을 얻을 수 있었으며, 우수한 촉매활성을 보여주는 연료전지 촉매를 개발할 수 있음을 알 수 있었다. Analysis of the electrochemical properties of the colloidal PtCo nanoalloy catalyst without surface stabilizer resulted in an actual reaction surface area that closely matches the expected reaction surface area of the catalyst, and the development of a fuel cell catalyst with excellent catalytic activity. Could know.

따라서 본 발명은 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 합성하고, 효과적인 방법으로 표면안정제를 제거하여 촉매 활성이 높은 수소연료전지용 산소환원 촉매의 제조방법 제공을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for preparing an oxygen reduction catalyst for a hydrogen fuel cell having high catalytic activity by synthesizing a octagonal PtCo nanoalloy catalyst having a shape and removing surface stabilizers in an effective manner.

본 발명은 위와 같은 방법을 이용하여 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 포함하는 수소연료전지 촉매를 포함한다.The present invention includes a hydrogen fuel cell catalyst comprising a p-coated PtCo nanoalloy in the shape of the shaping octahedron prepared using the above method.

본 발명은 위와 같은 방법을 이용하여 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 포함하는 촉매로 구성된 수소연료전지를 포함한다.
The present invention includes a hydrogen fuel cell consisting of a catalyst comprising a poctagonal PtCo nanoalloy of the shape cut by using the above method.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical subjects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention .

본 발명에서는 (1)백금전구체, 코발트전구체, 표면안정제 및 환원제를 용매에 용해시키고 비활성기체 분위기하에서 가열하여 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻는 제1단계; (2)상기 제1단계에서 수득한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 탄소지지체에 흡착시켜 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 얻는 제2단계; (3)상기 제2단계에서 수득한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매로부터 상기 제1단계의 표면안정제를 제거하는 제3단계; 를 포함하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법을 제공한다.In the present invention (1) the first step of obtaining a tetrahedral octahedral PtCo nanoalloy dissolved by dissolving the platinum precursor, cobalt precursor, surface stabilizer and reducing agent in a solvent and heated in an inert gas atmosphere; (2) a second step of obtaining the octahedra-shaped PtCo nanoalloy catalyst by adsorbing the chamfered octahedral PtCo nanoalloy obtained in the first step onto a carbon support; (3) a third step of removing the surface stabilizer of the first step from the shaved octahedral PtCo nanoalloy catalyst obtained in the second step; It provides a method for producing a pewter-octahedral PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell comprising a.

바람직하게는 상기 백금전구체는 백금(Ⅱ)아세틸아세토네이트, 백금 클로라이드 및 백금 헥사아세틸아세토네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the platinum precursor may be any one or more selected from the group consisting of platinum (II) acetylacetonate, platinum chloride and platinum hexaacetylacetonate.

바람직하게는 상기 코발트전구체는 디코발트옥타카르보닐 및 코발트 클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the cobalt precursor may be any one or more selected from the group consisting of dicobalt octacarbonyl and cobalt chloride.

바람직하게는 상기 표면안정제는 올레익산(oleic acid), 올레일아민(oleylamine), 트라이옥틸포스핀(trioctylphosphine) 및 트라이페닐포스핀(triphenylphosphine)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the surface stabilizer may be any one or more selected from the group consisting of oleic acid, oleylamine, trioctylphosphine, and triphenylphosphine. .

바람직하게는 상기 환원제는 1,2-헥사데칸디올(1,2-hexadecanediol), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol) 및 1,5-펜타디올(1,5-pentadiol)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 할 수 있다.Preferably the reducing agent is any one selected from the group consisting of 1,2-hexadecanediol (1,2-hexadecanediol), ethylene glycol (ethylene glycol) and 1,5-pentadiol (1,5-pentadiol) It may be characterized by the above.

바람직하게는 상기 용매는 디옥틸에테르(dioctylether), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol), 1-옥타데신(1-octadecene) 및 벤질에테르(benzylether)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the solvent may be at least one selected from the group consisting of dioctylether, ethylene glycol, ethylene glycol, 1-octadecene and benzylether. have.

바람직하게는 상기 비활성기체는 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)인 것을 특징으로 할 수 있다. 한편 비활성기체 대신 질소를 사용할 수도 있다.Preferably, the inert gas may be characterized in that helium (He) or argon (Ar). Nitrogen may be used instead of inert gas.

바람직하게는 상기 가열은 120℃에서 0.5℃/min~10℃/min의 속도로 실시하여 200℃에 달하게 하고, 200℃에서 20min~40min동안 유지함을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the heating may be performed at 120 ° C. at a rate of 0.5 ° C./min to 10 ° C./min to reach 200 ° C., and may be maintained at 200 ° C. for 20 min to 40 min.

바람직하게는 상기 탄소지지체는 카본블랙, 카본나노튜브 및 플러렌으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 할 수 있다. 상기 카본블랙은 보다 바람직하게 Ketjen Black Carbon(Ketjen Black International company, 일본)일 수 있다.Preferably, the carbon support may be any one selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, and fullerenes. The carbon black may be more preferably Ketjen Black Carbon (Ketjen Black International company, Japan).

바람직하게는 상기 표면안정제의 제거는 디에틸에테르를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the surface stabilizer may be removed by using diethyl ether.

바람직하게는 상기 제1단계는 상기 제1단계의 가열 후, 상온으로 온도를 낮춘 후, 원심분리를 통해 얻어진 상층부를 제거한 후, 침전물을 용해시켜 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻는 것을 특징으로 할 수 있다.
Preferably, in the first step, after heating the first step, lowering the temperature to room temperature, removing the upper layer obtained by centrifugation, dissolving the precipitate to obtain a octahedra shaped PtCo nanoalloy. Can be.

또한 본 발명에서는 상기 방법 중 선택된 어느 하나의 방법에 의해 제조한 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a octagonal PtCo nanoalloy catalyst of the shaping octahedral shape for the hydrogen fuel cell prepared by any one of the above methods.

또한 본 발명에서는 상기 방법 중 선택된 어느 하나의 방법에 의해 제조한 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 포함하는 수소연료전지를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a hydrogen fuel cell comprising a octagonal PtCo nanoalloy catalyst of the shaping octahedral shape prepared for any one of the above-described method.

본 발명은 수소연료전지 촉매를 제조함에 있어서 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 유기금속선구물질을 표면안정제 조건 하에서 환원반응을 통한 빠르고 간단한 방법으로 제조한 내용이다. 특히, 본 발명에 의해 만들어진 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 콜로이드 나노합금은 기존에 보고되지 않은 새로운 제조법으로서 매우 균일한 크기와 깎은 정팔면체 모양을 유지하고 있으며, 이는 만들어진 나노입자의 뭉침에 의한 모양 변화, 표면적의 변화 및 조성의 변화를 방지하면서 높은 효율을 갖는 연료전지를 개발할 수 있는 역할을 할 수 있다. In the present invention, in the preparation of a hydrogen fuel cell catalyst, the octahedra-shaped PtCo nanoalloy is prepared by a quick and simple method of reducing organometallic precursors under surface stabilizer conditions. In particular, the shaved octahedral PtCo colloidal nanoalloy made by the present invention is a new method that has not been reported previously and maintains a very uniform size and shaved octahedral shape. It can play a role to develop a fuel cell with high efficiency while preventing changes and changes in composition.

특히, 표면안정제를 제거하는 방법으로 기존의 알려진 고온에서 제거한 방법과 달리 간단한 방법으로 표면안정제를 제거하는 방법을 시도하여 만들어진 나노입자의 뭉침에 의한 모양 변화, 표면적의 변화 및 조성의 변화를 방지하여 콜로이드 나노합금의 촉매성질을 그대로 이용하였다. In particular, the method of removing the surface stabilizer, unlike the conventional method of removing at a high temperature, to prevent the change in shape, surface area and composition due to the aggregation of nanoparticles produced by a simple method of removing the surface stabilizer The catalytic properties of the colloidal nanoalloy were used as it is.

결국, 이러한 균일한 나노입자의 합성과 효과적인 표면안정제의 제거로 인하여 제조된 연료전지 촉매의 전기화학적 성질에서 우수한 촉매활성을 보여주었으며, 본 방법은 앞으로 연료전지 촉매 개발에 중요한 역할을 할 것이라 예상되며 더 나아가 연료전지의 응용으로의 활발한 연구가 진행될 것이다. As a result, due to the uniform synthesis of nanoparticles and the removal of effective surface stabilizer, it showed excellent catalytic activity in the electrochemical properties of the prepared fuel cell catalyst. This method is expected to play an important role in the development of fuel cell catalyst. Furthermore, active research into the application of fuel cells will proceed.

도 1(a)는 본 발명에서 제조된 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트(PtCo) 나노합금의 저배율 투과전자현미경 사진이고, 도 1(b)는 본 발명에서 제조된 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트(PtCo) 나노합금의 고배율 투과전자현미경 사진이고, 도 1(c)는 본 발명에서 제조된 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트(PtCo) 나노합금의 고속 퓨리에 변환 전자 투과 패턴 사진이다.
도 2는 본 발명에서 제조된 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트(PtCo) 나노합금을 탄소지지체에 흡착시킨 수소연료전지용 산소환원촉매의 투과전자현미경 사진이다.
도 3(a)는 본 발명에서 제조되어진 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매(실선)와 상업용 촉매(점선)의 순환전압전류곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3(b)는 본 발명에서 제조되어진 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매(실선)와 상업용 촉매(점선)의 산소환원반응의 활성을 나타낸 그래프이다.
도 3(c)는 본 발명에서 제조되어진 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매(실선)와 상업용 촉매(점선)의 산소환원반응의 ‘특정 전류 운동 에너지 (Specific kinetic current dencity, Jk)' 값을 나타낸 그래프이다.
도 3(d)는 본 발명에서 제조되어진 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매(실선)와 상업용 촉매(점선)의 산소환원반응의 Jk 와 백금 그램당 활성(Specific mass current dencity, Jm) 을 비교한 그래프이다.Figure 1 (a) is a low magnification transmission electron micrograph of the octagonal octagonal platinum-cobalt (PtCo) nanoalloy prepared in the present invention, Figure 1 (b) is a octagonal platinum-cobalt morphology produced in the present invention ( PtCo) is a high magnification transmission electron micrograph of the nanoalloy, Figure 1 (c) is a high-speed Fourier transform electron transmission pattern of the octagonal platinum-cobalt (PtCo) nanoalloy prepared in the present invention.
FIG. 2 is a transmission electron microscope photograph of an oxygen reduction catalyst for a hydrogen fuel cell obtained by adsorbing a octagonal octagonal platinum-cobalt (PtCo) nanoalloy prepared in the present invention to a carbon support.
Figure 3 (a) is a graph showing the cyclic voltammogram of the octagonal PtCo nanoalloy catalyst (solid line) and commercial catalyst (dotted line) prepared in the present invention.
Figure 3 (b) is a graph showing the activity of the oxygen reduction reaction of the octagonal PtCo nanoalloy catalyst (solid line) and commercial catalyst (dotted line) of the present invention prepared.
Figure 3 (c) shows the 'specific kinetic current dencity (J k )' value of the oxygen reduction reaction of the octagonal PtCo nanoalloy catalyst (solid line) and the commercial catalyst (dashed line) of the present invention prepared The graph shown.
FIG. 3 (d) shows the J k and the specific mass current dencity (J m ) of the oxygen reduction reaction of the octagonal PtCo nanoalloy catalyst (solid line) and the commercial catalyst (dashed line) prepared in the present invention. It is a graph comparing.

본 발명은 (1)백금전구체, 코발트전구체, 표면안정제 및 환원제를 용매에 용해시키고 비활성기체 분위기하에서 가열하여 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻는 제1단계; (2)상기 제1단계에서 수득한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 탄소지지체에 흡착시켜 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 얻는 제2단계; (3)상기 제2단계에서 수득한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매로부터 상기 제1단계의 표면안정제를 제거하는 제3단계; 를 포함하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법에 관한 것이다. 나아가 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매 및 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 포함하는 수소연료용전지에 관한 것이다.
The present invention (1) the first step of dissolving a platinum precursor, a cobalt precursor, a surface stabilizer and a reducing agent in a solvent and heating under an inert gas atmosphere to obtain a octahedra-shaped PtCo nanoalloy; (2) a second step of obtaining the octahedra-shaped PtCo nanoalloy catalyst by adsorbing the chamfered octahedral PtCo nanoalloy obtained in the first step onto a carbon support; (3) a third step of removing the surface stabilizer of the first step from the shaved octahedral PtCo nanoalloy catalyst obtained in the second step; The present invention relates to a method for preparing a cut-octahedral shaped PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell. Furthermore, the present invention relates to a hydrogen fuel cell including a sharply octahedral PtCo nanoalloy catalyst and a sharply octahedral PtCo nanoalloy catalyst prepared for the hydrogen fuel cell.

이하 본 발명을 각각의 단계에 의해 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by each step.

[1] (1의 1)단계 : 백금전구체, 코발트전구체, 표면안정제 및 환원제를 용매에 용해시키고 비활성기체 분위기하에서 가열[1] Step 1 of 1: Dissolve the platinum precursor, cobalt precursor, surface stabilizer and reducing agent in a solvent and heat it under an inert gas atmosphere.

상기 (1의 1)단계에서 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 중에서 구성성분의 하나인 백금전구체는 백금아세틸아세토네이트, 백금 클로라이드, 백금 헥사아세틸아세토네이트 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하였고, 코발트전구체는 디코발트옥타카르보닐, 코발트 클로라이드 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하였다.Platinum precursor, which is one of the components in the octahedral PtCo nanoalloy cut in step (1), used any one or more selected from platinum acetylacetonate, platinum chloride, and platinum hexaacetylacetonate, and the cobalt precursor was di At least one selected from cobalt octacarbonyl and cobalt chloride was used.

상기 (1의 1)단계에서 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 제조시 콜로이드 나노입자는 표면안정제 역할을 하는 계면활성제를 첨가하여 나노합금의 입자들이 뭉침 없이 배열할 수 있도록 하고, 또한 비교적 적은 양으로도 나노입자 로딩(loading)을 가능케 함으로써 높은 촉매활성을 지니도록 한다. 이러한 안정제의 일예로서 올레익산(oleic acid), 올레일아민(oleylamine), 트라이옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트라이페닐포스핀(triphenylphosphine) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 두 개 이상의 혼합물 형태로 사용하는 것이 좋다. 두 개의 표면안정제를 사용하는 일예로 올레익산(oleic acid)과 올레일아민(oleylamine)의 혼합물을 사용할 수 있다. 이때 올레익산(oleic acid)과 올레일아민(oleylamine)이 1:8의 비로 혼합된 혼합물을 사용하는 것이 좋다.In preparing the octahedral PtCo nanoalloy cut in step (1), colloidal nanoparticles are added with a surfactant that acts as a surface stabilizer so that the particles of the nanoalloy can be arranged without aggregation, and also in a relatively small amount. By enabling nanoparticle loading (load) it has a high catalytic activity. As one example of such a stabilizer, any one or more selected from oleic acid, oleylamine, trioctylphosphine, triphenylphosphine, and preferably two or more thereof may be used. It is recommended to use in the form of a mixture. As an example of using two surface stabilizers, a mixture of oleic acid and oleylamine may be used. At this time, it is recommended to use a mixture of oleic acid (oleic acid) and oleylamine in a ratio of 1: 8.

본 발명에서 표면안정제는 상기 (1의 1)단계의 백금전구체 1몰(mol)에 대하여 2~200몰을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 올레익산 15~25몰, 올레일아민 180~200몰을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 올레익산 20~25몰, 올레일아민 185~190몰을 사용할 수 있다.In the present invention, the surface stabilizer may use 2 to 200 moles with respect to 1 mole (mol) of the platinum precursor of step (1) 1, preferably 15 to 25 moles of oleic acid, 180 to 200 moles of oleylamine It can be used, More preferably, 20-25 mol of oleic acid, 185-190 mol of oleylamine can be used.

상기 (1의 1)단계에서 본 발명의 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 촉매를 제조하기 위해 활성성분인 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻기 위하여 백금전구체와 코발트전구체를 환원시키기 위한 환원제는 이들 전구체를 환원시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 환원제의 일예로서 1,2-헥사데칸디올(1,2-hexadecanediol), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol), 1,5-펜타디올(1,5-pentadiol) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.Reducing agent for reducing the platinum precursor and cobalt precursor in order to obtain a cut tetrahedral octahedral PtCo nanoalloy as an active ingredient to prepare a catalyst containing the shaved octahedral PtCo nanoalloy of the present invention in step (1) Any thing can be used as long as these precursors can be reduced. At least one selected from 1,2-hexadecanediol, ethylene glycol, and 1,5-pentadiol as an example of such a reducing agent in the present invention. Can be used.

상기 (1의 1)단계에서 백금전구체와 코발트전구체는 용액상에서 반응시키기 때문에 이들을 용해시킬 수 있는 용매를 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 용매의 일예로서 디옥틸에테르(dioctylether), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol), 1-옥타데신(1-octadecene), 벤질에테르(benzylether) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. In the step (1), since the platinum precursor and the cobalt precursor are reacted in solution, a solvent capable of dissolving them can be used. As one example of such a solvent in the present invention, any one or more selected from dioctylether, ethylene glycol, ethylene glycol, 1-octadecene, and benzylether may be used.

상기 (1의 1)단계에서 비활성기체는 환원제에 의해 백금전구체 및 코발트전구체로부터 환원된 금속들이 공기 중의 산소에 의해 산화하는 과정을 방지하기 위한 역할을 하며, 본 발명에서 이러한 비활성기체의 일예로서 질소, 헬륨, 아르곤 중에서 선택된 어느 하나 이상의 기체를 사용할 수 있다.The inert gas in step (1) 1 serves to prevent the metals reduced from the platinum precursor and the cobalt precursor by the reducing agent to be oxidized by oxygen in the air, and as an example of such an inert gas in the present invention, nitrogen At least one gas selected from among helium and argon may be used.

상기 (1의 1)단계에서 가열은 백금전구체와 코발트전구체의 반응을 향상시키기 위해 실시한다. 본 발명에서 백금전구체와 코발트전구체의 가열은 반응시 온도부터 200℃까지 소정의 가열속도에 의해 실시할 수 있다. 일예로 백금전구체와 코발트전구체의 가열이 상온에서 시작하는 경우 가열은 120℃에서 200℃까지 0.5℃/min~10℃/min의 속도로 실시할 수 있다.In the step (1), the heating is performed to improve the reaction between the platinum precursor and the cobalt precursor. In the present invention, the heating of the platinum precursor and the cobalt precursor may be carried out by a predetermined heating rate from the reaction temperature to 200 ℃. For example, when the heating of the platinum precursor and the cobalt precursor starts at room temperature, the heating may be performed at a rate of 0.5 ° C./min to 10 ° C./min from 120 ° C. to 200 ° C.

상기 (1의 1)단계에서 백금전구체와 코발트전구체를 반응시 코발트전구체는 백금전구체 1몰(mol)에 대하여 0.2~2몰을 반응시킬 수 있다. 바람직하기로는 본 발명의 목적에 부합하는 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 수소연료전지용 산소환원 촉매의 제조하기 위해 백금전구체 1몰에 대하여 코발트전구체 0.25몰을 반응시키는 것이 좋다.When reacting the platinum precursor and the cobalt precursor in the step (1), the cobalt precursor may react with 0.2 to 2 mol with respect to 1 mol (mol) of the platinum precursor. Preferably, 0.25 mol of the cobalt precursor is reacted with 1 mol of the platinum precursor in order to prepare an oxygen reduction catalyst for a hydrogen fuel cell containing a sharply octahedral PtCo nanoalloy in accordance with the object of the present invention.

상기 (1의 1)단계에서 표면안정제는 백금전구체 1몰(mol)에 대하여 2~200몰을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 올레익산 15~25몰, 올레일아민 180~200몰을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 올레익산 20~25몰, 올레일아민 185~190몰을 사용할 수 있다. In the step (1) 1 of the surface stabilizer may be used 2 to 200 moles per 1 mole (mol) of the platinum precursor, preferably 15 to 25 moles of oleic acid, 180 to 200 moles of oleylamine can be used More preferably, 20-25 mol of oleic acid and 185-190 mol of oleylamine can be used.

상기 (1의 1)단계에서 환원제는 백금전구체 1몰(mol)에 대하여 1~5몰, 바람직하게는 1~3몰, 보다 바람직하게는 1몰을 사용하는 것이 좋다.In the step (1), the reducing agent may be used in an amount of 1 to 5 mol, preferably 1 to 3 mol, and more preferably 1 mol, based on 1 mol (mol) of the platinum precursor.

상기 (1의 1)단계에서 용매는 백금전구체, 코발트전구체, 환원제를 용해시킬 수 있을 정도면 족할 뿐 특별한 양으로 한정되는 것은 아니다. 일예로 후술하는 실시예에서 백금전구체를 0.064mmol, 코발트전구체 0.016mmol, 환원제 0.064mmol을 사용하는 경우 용매는 4 ml를 사용할 수 있다.
In the step (1) 1, the solvent is sufficient to dissolve the platinum precursor, the cobalt precursor, and the reducing agent, but is not limited to a particular amount. As an example, when using a platinum precursor 0.064 mmol, a cobalt precursor 0.016 mmol, and a reducing agent 0.064 mmol, 4 ml of the solvent may be used.

[2] (1의 2)단계 : 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻는 단계 [2] Step 2 of 1: Obtaining the Cut Octahedral PtCo Nano Alloy

(1의 2)단계는 상기 (1의 1)단계에서 백금전구체와 코발트전구체를 가열에 의해 반응시킨 다음 일정한 시간이 흐른 뒤 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻을 수 있다.Step (1, 2) may react with the platinum precursor and the cobalt precursor by heating in the step (1), and then obtain an octahedral PtCo nanoalloy cut after a certain time.

상기에서 백금전구체와 코발트전구체는 가열 온도를 120℃부터 200℃ 까지 소정의 속도로 온도를 증가시켜 승온을 실시하고, 소정의 시간 동안 유지시켜 실시할 수 있다. 이러한 환류(reflux)의 일예로서 120℃부터 200℃ 까지 0.5℃/min~10℃/min의 속도로 승온을 실시하고, 200℃에서 20~40분 동안 유지할 수 있다.
In the above, the platinum precursor and the cobalt precursor may be heated by increasing the temperature at a predetermined rate from 120 ° C to 200 ° C to increase the temperature, and maintain the temperature for a predetermined time. As an example of such a reflux, the temperature is increased at a rate of 0.5 ° C./min to 10 ° C./min from 120 ° C. to 200 ° C., and maintained at 200 ° C. for 20 to 40 minutes.

[3] (2)단계 : 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트 나노합금을 탄소지지체에 흡착시켜 그 촉매를 얻는 단계 [3] (2) step: obtaining a catalyst by adsorbing a octagonal octagonal platinum-cobalt nanoalloy on a carbon support

상기 (1의 2)단계의 반응 후에 상온으로 온도를 낮추고 원심 분리를 통해 얻어진 상층부를 제거하고, 침전물을 용해시켜 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트 나노합금을 얻을 수 있다.After the reaction of step (1) 2, the temperature is lowered to room temperature, the upper layer obtained through centrifugation is removed, and the precipitate is dissolved to obtain a octagonal platinum-cobalt-shaped nanoalloy.

상기의 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트 나노합금을 얻기 위해 상기 (1의 2)단계의 반응 후에 상온으로 온도를 낮추고, 용액에 녹아있는 나노합금을 얻기 위해 나노합금을 녹이지 못하는 용매를 나노합금이 녹아있는 용액에 넣어 침전물이 생성하도록 한 다음 원심 분리하여 상층부를 제거한다. 이때 사용하는 용매로는 에탄올, 메탄올, 아세톤 중에서 선택된 어느 하나 이상을 대신 사용할 수 있다. 그리고 원심분리는 2000~3000rpm으로 10~20분 동안 실시할 수 있다.After the reaction of step (1, 2), the temperature is lowered to room temperature in order to obtain the shaved octahedral platinum-cobalt nanoalloy. Place in dissolved solution to allow precipitate to form and centrifuge to remove top layer. In this case, any one or more selected from ethanol, methanol, and acetone may be used instead of the solvent. And centrifugation can be performed for 10 to 20 minutes at 2000 ~ 3000rpm.

상기에서 원심분리하여 상층부를 제거한 후 침전물은 유기용매에 용해시킨다. 이때 유기용매는 톨루엔(toluene), 헥산(hexane), 펜탄(pentane) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 남아있는 용매는 진공하에서 완전히 제거하고 남은 고체를 다시 유기용매에 용해시킨다. After removing the upper layer by centrifugation in the above precipitate is dissolved in an organic solvent. At this time, the organic solvent may be any one or more selected from toluene, hexane, pentane. The remaining solvent is removed completely under vacuum and the remaining solid is again dissolved in the organic solvent.

상기에서 얻은 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 탄소지지체에 흡착시켜 수소연료전지용 산소환원 촉매를 제조할 수 있다.An oxygen reduction catalyst for a hydrogen fuel cell may be prepared by adsorbing the octagonal PtCo nanoalloy obtained in the above on a carbon support.

이때 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금이 흡착되는 탄소지지체는 나노합금을 흡착시킬 수 있고, 수소연료전지의 촉매 지지체로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 탄소지지체의 일예로서 Ketjen Black Carbon(Ketjen Black International company, 일본), 카본나노튜브, 플러렌 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.At this time, the carbon support to which the octagonal PtCo nanoalloy cut is adsorbed can be used as long as it can adsorb the nanoalloy and can be used as a catalyst support for the hydrogen fuel cell. As an example of the carbon support in the present invention, any one selected from Ketjen Black Carbon (Ketjen Black International company, Japan), carbon nanotubes, and fullerene may be used.

상기에서 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트 나노합금은 탄소지지체 중량 대비 10~70％으로 탄소지지체에 흡착시킬 수 있다. 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트 나노합금을 탄소지지체 중량 대비 10％ 미만 사용하면 촉매의 활성성분이 부족한 문제가 있고, 70％ 초과하여 사용하면 촉매의 활성 효과에 대한 뚜렷한 효과의 상승이 없고 촉매의 탄소지지체 성분이 부족해 촉매의 기계적 물성이 감소할 우려가 있다.
The octahedral platinum-cobalt nanoalloy cut in the above can be adsorbed to the carbon support in 10 to 70% of the weight of the carbon support. The use of less than 10% of the octahedra-shaped platinum-cobalt nanoalloy by weight of the carbon support lacks the active ingredient of the catalyst, and when it is used more than 70%, there is no noticeable increase in the activity effect of the catalyst and the carbon of the catalyst There is a concern that the mechanical properties of the catalyst may decrease due to the lack of a support component.

[4] (3)단계 : 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 촉매의 표면안정제를 제거하는 단계[4] step (3): removing the surface stabilizer of the cut octahedral PtCo catalyst

상기 (1의 1)단계 내지 (2)단계에 의해 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 탄소지지체에 흡착시킨 수소연료전지용 촉매는 그 나노합금을 얻을 때 사용한 표면안정제를 계속적으로 함유하고 있다.The catalyst for hydrogen fuel cell in which the octahedral PtCo nanoalloy cut in step (1) to (2) above is adsorbed on the carbon support continuously contains the surface stabilizer used when obtaining the nanoalloy.

표면안정제는 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금의 표면을 안정화시키는 반면, 동시에 이들의 산소환원 활성을 약하게 하기 때문에 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매 내에서 이러한 표면안정제를 제거해야 한다.The surface stabilizer stabilizes the surface of the octagonal PtCo nanoalloy, while at the same time weakening their oxygen-reducing activity, so these surface stabilizers should be removed in a hydrogen fuel cell catalyst containing the octagonal PtCo nanoalloy. .

본 발명에서 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매는 간단한 방법을 이용하여 표면안정제를 제거하고자 한다.The hydrogen fuel cell catalyst containing the octahedral PtCo nanoalloy cut in the present invention is to remove the surface stabilizer using a simple method.

깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매를 표면안정제 제거제를 통해 효율적으로 제거할 수 있다. 본 발명에서 이러한 표면안정제 제거제로서 아세트산(acetic acid) 과 디에틸에테르(diethylether)를 사용할 수 있다. The hydrogen fuel cell catalyst containing the octagonal PtCo nanoalloy, which is cut, can be efficiently removed through the surface stabilizer remover. In the present invention, acetic acid and diethylether may be used as the surface stabilizer remover.

표면안정제 제거제를 이용하여 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매로부터 표면안정제를 제거한 다음 원심분리기를 이용하여 상층액을 제거하고 이와 같은 과정을 3~10회 반복한다. 남아있는 물질은 진공하에서 완전히 제거할 수 있다. The surface stabilizer was removed using a surface stabilizer remover, and the surface stabilizer was removed from the hydrogenated fuel cell catalyst containing the tetrahedral PtCo nanoalloy. Then, the supernatant was removed using a centrifuge, and the same process was repeated 3 to 10 times. The remaining material can be removed completely under vacuum.

상기와 같은 방법에 의해 표면안정제를 제거한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 수소연료전지 촉매를 제조할 수 있다.The hydrogen fuel cell catalyst containing the shaved octahedral PtCo nanoalloy having the surface stabilizer removed by the above method can be prepared.

본 발명의 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 수소연료전지 촉매의 제조시 다양한 성분, 함량 및 조건으로 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 수소연료전지 촉매를 제조한바 상기 (1의 1)단계 내지 (3)단계에서 언급한 성분, 함량 및 조건으로 촉매를 제조 시, 본 발명의 목적에 부합하는 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 수소연료전지 촉매를 제조할 수 있다.
When preparing a hydrogen fuel cell catalyst containing the octagonal PtCo nanoalloy according to the present invention, a hydrogen fuel cell catalyst containing the octahedral PtCo nanoalloy chopped under various components, contents and conditions was prepared. When preparing the catalyst with the components, contents, and conditions mentioned in the step (3), it is possible to produce a hydrogen fuel cell catalyst containing a cut octahedral PtCo nanoalloy in accordance with the object of the present invention.

한편 본 발명은 상기 (1의 1)단계 내지 (3)단계의 방법에 의해 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 수소연료전지 촉매를 포함한다.On the other hand, the present invention includes a hydrogen fuel cell catalyst containing a cut octahedral PtCo nanoalloy prepared by the method of step (1) to (3).

본 발명은 상기 (1의 1)단계 내지 (3)단계의 방법에 의해 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유하는 촉매를 지니는 수소연료전지를 포함한다.
The present invention includes a hydrogen fuel cell having a catalyst containing a chipped octahedral PtCo nanoalloy prepared by the method of step (1) to (3).

이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Test Examples. However, these are for the purpose of illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1> 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금의 합성Example 1 Synthesis of Shaved Octahedral PtCo Nano Alloys

아르곤 분위기하에서 백금(Ⅱ)아세틸아세토네이트(platinum acetylacetonate, Pt(acac)2) (0.025g, 0.064mmol), 디코발트옥타카르보닐(dicobalt-octacarbonyl, Co2(CO)8)(0.0054g, 0.016mmol), 올레익산(oleic acid)(0.5 mL), 올레일아민(oleylamine)(4.0 mL), 1,2-헥사테칸디올(1,2-hexadecanediol) (0.016g, 0.064mmol)을 벤질에테르(benzylether) 4 mL 에 녹인 후 120℃ 온도에서 가열하였다. Platinum acetylacetonate (Pt (acac) 2 ) (0.025 g, 0.064 mmol), dicobalt-octacarbonyl (Co 2 (CO) 8 ) (0.0054 g, 0.016) under argon atmosphere mmol), oleic acid (0.5 mL), oleylamine (4.0 mL), 1,2-hexadecanediol (1,2-hexadecanediol) (0.016 g, 0.064 mmol) benzylether) and dissolved in 4 mL and heated at 120 ℃.

이들을 120℃부터 200℃ 까지 온도를 3℃/min의 속도로 승온을 실시하고, 200℃에서 20~40분 동안 유지하였다. 반응 후에 열을 제거하고 상온으로 온도를 낮춘 후 에탄올(ethanol)을 20ml 첨가하여 3000rpm으로 10분 동안 원심분리기를 통해 얻어진 상층액은 버리고, 검은색의 침전을 톨루엔(toluene)에 용해시켰다. 남아있는 에탄올 용매를 진공하에서 완전히 제거하고 남은 고체를 다시 톨루엔에 용해시켜 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻었다. These were heated up at a rate of 3 ° C./min from 120 ° C. to 200 ° C. and maintained at 200 ° C. for 20 to 40 minutes. After the reaction, the heat was removed, the temperature was lowered to room temperature, 20 ml of ethanol was added thereto, and the supernatant obtained through a centrifuge for 10 minutes at 3000 rpm was discarded, and the black precipitate was dissolved in toluene. The remaining ethanol solvent was completely removed in vacuo, and the remaining solid was dissolved in toluene again to obtain a shredded octahedral PtCo nanoalloy.

<실시예 2> PtCo/Ketjen Black Carbon 의 합성 및 표면 안정제의 제거Example 2 Synthesis of PtCo / Ketjen Black Carbon and Removal of Surface Stabilizer

상기 실시예 1에서 만들어진 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 탄소지지체인 Ketjen Black Carbon(Ketjen Black International company, 일본)에 흡착시켜 수소연료전지용 촉매를 제조하였다. A catalyst for a hydrogen fuel cell was prepared by adsorbing the cut tetrahedral PtCo nanoalloy made in Example 1 to Ketjen Black Carbon (Ketjen Black International company, Japan), which is a carbon support.

상기 실시예 1에서 만들어진 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트 나노합금을 탄소지지체 중량 대비 40％ 만큼 톨루엔 용액에 넣고 탄소지지체를 톨루엔 용액에 넣은 다음 40℃의 온도에서 하루 동안 300rpm으로 교반시키는 반응을 실시하여 수소연료전지용 촉매를 제조하였다. The octahedra-shaped platinum-cobalt nanoalloy made in Example 1 was added to the toluene solution by 40% by weight of the carbon support, the carbon support was added to the toluene solution, and then stirred at 300 rpm for one day at a temperature of 40 ° C. A hydrogen fuel cell catalyst was prepared.

반응 후 완전히 용매를 제거하고, 상기에서 제조한 수소연료전지용 촉매를 아세트산을 넣어 초음파 파쇄기로 10시간 분산 시킨 뒤, 디에틸에테르에 수차례 씻어내어 촉매의 표면안정제를 제거한 후 원심분리기를 통해서 상층액을 제거하고, 남아있는 물질을 진공하에서 완전히 제거하여 표면안정제를 제거한 수소연료전지용 촉매를 제조하였다
After the reaction, the solvent was completely removed, the hydrogen fuel cell catalyst prepared above was added with acetic acid, dispersed in an ultrasonic crusher for 10 hours, washed several times with diethyl ether to remove the surface stabilizer of the catalyst, and then the supernatant liquid was centrifuged. To remove the remaining material under vacuum to remove the surface stabilizer to prepare a catalyst for a hydrogen fuel cell.

<시험예 1> &Lt; Test Example 1 >

상기 실시예 1에서 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노입자를 투과전자현미경으로 살펴보고 그 결과를 도 1에 나타내었다.The cut octahedral PtCo nanoparticles prepared in Example 1 were examined with a transmission electron microscope, and the results are shown in FIG. 1.

도 1은 실시예 1의 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노입자에 대한 사진에 관한 것으로 도 1(a)는 본 발명에서 합성되어진 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금의 저배율 투과전자현미경 사진이고, 도 1(b)는 고배율 투과전자현미경 사진이고, 도 1(c)는 고속 퓨리에 변환 전자 투과 패턴 사진이다. FIG. 1 is a photograph of a truncated octahedral PtCo nanoparticle of Example 1, FIG. 1 (a) is a low magnification transmission electron microscope photograph of a truncated octahedral PtCo nanoalloy synthesized in the present invention, and FIG. 1 (b) ) Is a high magnification transmission electron micrograph, and FIG. 1 (c) is a fast Fourier transform electron transmission pattern photograph.

도 1의 사진으로부터 매우 균일한 크기(평균 크기 : 7.8nm ±0.5)와 잘 분산된 깎은 정팔면체 모양을 유지하고 있었고, 각 나노입자의 격자면이 보이는 높은 결정성을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한, 나노입자의 조성을 에너지 분산 X-선 분광 분석법으로 분석한 결과 Pt과 Co의 비율이 3:1인 PtCo 나노합금이 합성된 것을 확인할 수 있었다.
From the photograph of FIG. 1, it was observed that the shape was maintained in a very uniform size (average size: 7.8 nm ± 0.5) and a well-dispersed, truncated octahedral shape, and the lattice plane of each nanoparticle had high crystallinity. In addition, as a result of analyzing the composition of the nanoparticles by energy dispersive X-ray spectroscopy, it was confirmed that a PtCo nanoalloy having a Pt and Co ratio of 3: 1 was synthesized.

<시험예 2>&Lt; Test Example 2 &

상기 실시예 1의 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매를 투과전자현미경으로 관찰하여 수소연료전지 촉매 내의 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트 나노합금의 모양변화 및 구조변화를 확인하였다. The hydrogen fuel cell catalyst containing the octagonal PtCo nanoalloy of Example 1 was observed by transmission electron microscopy to confirm the shape change and the structural change of the octagonal platinum-cobalt nanoalloy of the octagonal shape of the hydrogen fuel cell catalyst.

실시예 2에서 탄소지지체인 Ketjen Black Carbon 을 이용하여 탄소지지체에 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 흡착시켰을 때, 나노합금의 입자 모양변화 및 입자 구조변화는 없었으며, 디에틸에테르를 이용해 수소연료전지 촉매 내의 표면안정제를 제거한 후에도 어떠한 변화도 없음을 관찰할 수 있었다(도 2 참조). In Example 2, when the tetrahedral PtCo nanoalloy adsorbed on the carbon support using Ketjen Black Carbon, the carbon support, there was no change in particle shape and particle structure of the nanoalloy, and it was used as a hydrogen fuel cell catalyst using diethyl ether. No change was observed even after the surface stabilizer was removed (see FIG. 2).

도 2는 본 발명에서 제조된 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매를 나타낸 투과전자현미경 사진이다.
Figure 2 is a transmission electron micrograph showing a hydrogen fuel cell catalyst containing a chamfered octahedral PtCo nanoalloy prepared in the present invention.

<시험예 3> PtCo/Ketjen Black Carbon의 전기화학 측정(1)Test Example 3 Electrochemical Measurement of PtCo / Ketjen Black Carbon (1)

실시예 2에서 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매 5mg과 Nafion 117(Fluka Co.) 0.10mL을 2mL 증류수에 넣고 초음파 파쇄기로 10분 정도 분산시켰다. 정제수 용액 5㎕을 주사기를 이용해 탄소 전극 표면에 주입시켰다. 이 전극을 PtCo 잉크 용액이 골고루 3mm 지름 원반의 전 영역에 입힐 수 있도록 주의를 기울여 80℃ 오븐에서 건조하였다.5 mg of the hydrogen fuel cell catalyst containing the octagonal octahedral PtCo nanoalloy prepared in Example 2 and 0.10 mL of Nafion 117 (Fluka Co.) were added to 2 mL distilled water and dispersed by an ultrasonic crusher for about 10 minutes. 5 μl of purified water solution was injected onto the surface of the carbon electrode using a syringe. This electrode was dried in an 80 ° C. oven with care so that the PtCo ink solution could be evenly spread over the entire area of the 3 mm diameter disk.

순환 전압-전류법은 일반적인 삼전극계로 탄소 작용 전극(3mm 지름 원반, BAS), Pt 상대 전극(0.5mm 지름 5cm 길이의 선, BAS), 은-염화은 기준 전극(Ag/AgCl in saturated NaCl)을 가지고, Autolab (PGSTAT 10, Eco Chemie, Netherlands) 전기화학 분석기기를 이용하여 수행하였다. 0.1M 의 하이포아염소산용액을 사용하여, 포화된 질소 분위기 하에서 20mV/s 의 전위차를 주며 -0.2V~1.0V 사이의 전압범위 내에서 측정하였다.The cyclic voltammetry method uses a carbon working electrode (3 mm diameter disk, BAS), a Pt counter electrode (line of 0.5 cm diameter, 5 cm length, BAS), and a silver-silver chloride reference electrode (Ag / AgCl in saturated NaCl). With an Autolab (PGSTAT 10, Eco Chemie, Netherlands) electrochemical analyzer. Using 0.1 M hypochlorous acid solution, it was measured within a voltage range of -0.2 V to 1.0 V with a potential difference of 20 mV / s in a saturated nitrogen atmosphere.

실시예 2에서 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매를 순환 전압-전류법으로 촉매의 반응 표면적을 측정하고 그 결과를 도 3(a)에 나타내었다. The reaction surface area of the hydrogen fuel cell catalyst containing the octagonal PtCo nanoalloy prepared in Example 2 was measured by cyclic voltammetry and the results are shown in FIG. 3 (a).

도 3(a)에서처럼 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매(실선)는 상업용 촉매(Johnson Matthey catalyst)(점선)의 반응 표면적에 비해 2.5배 적은 활성 표면적을 가지고 있음을 관찰할 수 있었다. 그리고 표면안정제의 효과적인 제거로 인하여 이론상의 백금-코발트 촉매의 표면적과 실제 표면적 값이 거의 일치하는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 3 (a), it is observed that the hydrogen fuel cell catalyst (solid line) containing the octagonal PtCo nanoalloy cut out has an active surface area of 2.5 times less than the reaction surface area of the Johnson Matthey catalyst (dotted line). Could. The effective removal of the surface stabilizer shows that the theoretical surface area and the actual surface area of the platinum-cobalt catalyst are in close agreement with each other.

<시험예 4> PtCo/Ketjen Black Carbon의 전기화학 측정(2)Test Example 4 Electrochemical Measurement of PtCo / Ketjen Black Carbon (2)

실시예 2에서 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 상기 시험예3에서 제조한 PtCo 잉크 용액 5㎕을 주사기를 이용해 탄소 전극 표면에 주입시켰다. 이 전극을 PtCo 잉크 용액이 골고루 3mm 지름 원반의 전 영역에 입힐 수 있도록 주의를 기울여 80℃ 오븐에서 건조하였다.5 μl of the PtCo ink solution prepared in Test Example 3 was injected into the surface of the carbon electrode by using a syringe. This electrode was dried in an 80 ° C. oven with care so that the PtCo ink solution could be evenly spread over the entire area of the 3 mm diameter disk.

산소환원반응의 활성 측정법은 0.1M 의 하이포아염소산용액을 사용하여, 포화된 산소 분위기 하에서 10mV/s 의 전위차를 주며 1.0V~-0.2V 사이의 전압범위 내에서 측정하였다.Oxygen reduction reaction activity was measured using a hypochlorous acid solution of 0.1M, giving a potential difference of 10mV / s in a saturated oxygen atmosphere within a voltage range of 1.0V ~ -0.2V.

실시예 2에서 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매를 촉매활성을 측정하고 그 결과를 도 3(b)에 나타내었다.The catalytic activity of the hydrogen fuel cell catalyst containing the shaved octahedral PtCo nanoalloy prepared in Example 2 was measured and the results are shown in FIG. 3 (b).

도 3(b)의 산소환원반응의 활성 그래프에서 본 발명에 의해 제조한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 함유한 수소연료전지 촉매(실선)의 0.9V 지점 전류 값이 상업용 촉매(Johnson Matthey catalyst)(점선) 보다 4.6배정도 높음을 알 수 있었다(도 3(b) 참조).In the activity graph of the oxygen reduction reaction of FIG. It was found to be about 4.6 times higher than the dashed line (see FIG. 3 (b)).

또한 도 3(c)에서 도 3(b)의 그래프롤 통해 특정 전류 운동 에너지 (Jk) 값을 계산하여 구할 수 있었으며, 이 값은 실제 백금 표면에서 순간적으로 일어나는 산소환원반응을 측정하는 값이 된다.In addition, it was possible to calculate the specific current kinetic energy (J k ) through the graph roll of FIG. 3 (c) to FIG. 3 (b), which is a value for measuring the oxygen reduction reaction occurring instantaneously on the surface of platinum. do.

도 3(d)는 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금과 상업용 촉매의 Jk 값과 단위 그램 백금 당 산소환원반응 값(Jm)을 비교한 그래프이다. 이를 통해 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금(채워진 막대)의 Jk 값과 Jm 값은 상업용 촉매(빗선이 그어진 막대) 보다 4.5배, 그리고 4.7배정도 높음을 확인할 수 있었다.Figure 3 (d) is a graph comparing the J k value of the octagonal PtCo nanoalloy with a commercial catalyst and the oxygen reduction reaction (J m ) per gram platinum. The results showed that the J k and J m values of the octagonal PtCo nanoalloy (filled rod) cut were 4.5 and 4.7 times higher than those of commercial catalysts.

결국 이러한 균일한 깎은 정팔면체 모양의 백금-코발트 나노입자의 합성과 효과적인 표면안정제의 제거로 인하여 제조된 연료전지 촉매의 전기화학적 성질에서 우수한 촉매활성을 보여줌을 알 수 있다.
As a result, it can be seen that the catalytic activity is excellent in the electrochemical properties of the prepared fuel cell catalyst due to the synthesis of such uniform octagonal platinum-cobalt nanoparticles and the removal of effective surface stabilizer.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. In addition, the materials of each component described herein can be readily selected and substituted for various materials known to those skilled in the art. Those skilled in the art will also appreciate that some of the components described herein can be omitted without degrading performance or adding components to improve performance. In addition, those skilled in the art may change the order of the method steps described herein depending on the process environment or equipment. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the appended claims and equivalents thereof, not by the embodiments described.

Claims (13)

(1) 백금전구체, 코발트전구체, 표면안정제 및 환원제를 용매에 용해시키고 비활성기체 분위기하에서 가열하여 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻는 단계로서, 상기 가열은 120℃에서 0.5℃/min~10℃/min의 속도로 실시하여 200℃에 달하게 하고, 200℃에서 20min~40min동안 유지함을 특징으로 하는 제1단계;
(2) 상기 제1단계에서 수득한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 탄소지지체에 흡착시켜 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 얻는 제2단계;
(3) 상기 제2단계에서 수득한 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매로부터 상기 제1단계의 표면안정제를 제거하는 제3단계;
를 포함하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
(1) dissolving a platinum precursor, a cobalt precursor, a surface stabilizer and a reducing agent in a solvent and heating in an inert gas atmosphere to obtain a octahedral PtCo nanoalloy, which is cut at 120 ° C., 0.5 ° C./min to 10 ° C. / performing at a rate of min to reach 200 ° C., the first step of maintaining at 200 ° C. for 20 min to 40 min;
(2) a second step of obtaining the octahedra-shaped PtCo nanoalloy catalyst by adsorbing the chamfered octahedral PtCo nanoalloy obtained in the first step onto a carbon support;
(3) a third step of removing the surface stabilizer of the first step from the shaved octahedral PtCo nanoalloy catalyst obtained in the second step;
Method for producing a octagonal cut PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell comprising a.
제1항에 있어서, 상기 백금전구체는 백금(Ⅱ)아세틸아세토네이트, 백금 클로라이드 및 백금 헥사아세틸아세토네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the platinum precursor is at least one selected from the group consisting of platinum (II) acetylacetonate, platinum chloride and platinum hexaacetylacetonate of the sheared octahedral shape PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell Manufacturing method.
제1항에 있어서, 상기 코발트전구체는 디코발트옥타카르보닐 및 코발트 클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the cobalt precursor is at least one selected from the group consisting of dicobalt octacarbonyl and cobalt chloride.
제1항에 있어서, 상기 표면안정제는 올레익산(oleic acid), 올레일아민(oleylamine), 트라이옥틸포스핀(trioctylphosphine) 및 트라이페닐포스핀(triphenylphosphine)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the surface stabilizer is any one or more selected from the group consisting of oleic acid (oleic acid), oleylamine (oleylamine), trioctylphosphine (trioctylphosphine) and triphenylphosphine (triphenylphosphine) Method for producing a octagonal cut PtCo nanoalloy catalyst for hydrogen fuel cells.
제1항에 있어서, 상기 환원제는 1,2-헥사데칸디올(1,2-hexadecanediol), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol) 및 1,5-펜타디올(1,5-pentadiol)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
According to claim 1, wherein the reducing agent in the group consisting of 1,2-hexadecanediol (1,2-hexadecanediol), ethylene glycol (ethylene glycol) and 1,5-pentadiol (1,5-pentadiol) Method for producing a p-coated tetrahedral PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell, characterized in that any one or more selected.
제1항에 있어서, 상기 용매는 디옥틸에테르(dioctylether), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol), 1-옥타데신(1-octadecene) 및 벤질에테르(benzylether)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the solvent is at least one selected from the group consisting of dioctylether, ethylene glycol, ethylene glycol, 1-octadecene, and benzylether. A method for producing a chamfered octahedral PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell.
제1항에 있어서, 상기 비활성기체는 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)인 것을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the inert gas is helium (He) or argon (Ar).
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 탄소지지체는 카본블랙, 카본나노튜브 및 플러렌으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the carbon support is any one selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, and fullerenes.
제1항에 있어서, 상기 표면안정제의 제거는 디에틸에테르를 이용하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the surface stabilizer is removed using diethyl ether.
제1항에 있어서, 상기 제1단계는 상기 제1단계의 가열 후, 상온으로 온도를 낮춘 후, 원심분리를 통해 얻어진 상층부를 제거한 후, 침전물을 용해시켜 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금을 얻는 것을 특징으로 하는 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매의 제조방법.
The method of claim 1, wherein after the first step of heating, after lowering the temperature to room temperature, and removing the upper layer obtained by centrifugation, dissolving the precipitate to obtain a octahedra-shaped PtCo nanoalloy A method for producing a cut-out octahedral PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell.
제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제11항 중에서 선택된 어느 한 항의 방법에 의해 제조한 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매.
The octahedra-shaped PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell prepared by the method of any one of claims 1 to 7 and 9 to 11.
제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제11항 중에서 선택된 어느 한 항의 방법에 의해 제조한 수소연료전지용 깎은 정팔면체 모양의 PtCo 나노합금 촉매를 포함하는 수소연료전지.A hydrogen fuel cell comprising a octagonal chamfered PtCo nanoalloy catalyst for a hydrogen fuel cell prepared by the method of any one of claims 1 to 7 and 9 to 11.
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