KR101522071B1 - 복합 금속 입자의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 복합 금속 입자 - Google Patents

복합 금속 입자의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 복합 금속 입자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 금속을 포함하는 제1 금속염, 제2 금속을 포함하는 제2 금속염 및 비-이온(non-ionic) 계열의 계면활성제를 용매에 첨가하여 전구체 용액을 형성하는 단계와, 상기 전구체 용액에 환원제를 첨가하는 단계와, 상기 제1 금속염에 포함된 제1 금속과, 상기 제2 금속염에 포함된 제2 금속을 포함하는 복합 금속 입자를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모놀로우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate) 또는 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르(polyoxyethylene oleyl ether)인 복합 금속 입자의 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합 금속 입자를 제공된다.

Description

복합 금속 입자의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 복합 금속 입자{METHOD OF FABRICATING BIMETALLIC PARTICLES AND BIMETALLIC PARTICLES FABRICATED BY THE METHOD}
본 발명은 복합 금속 입자의 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합 금속 입자에 관한 것이다.
나노 입자는 나노 스케일의 입자 크기를 가지는 입자로서, 전자전이에 필요한 에너지가 물질의 크기에 따라 변화되는 양자크기 제한현상(quantum confinement effect) 및 넓은 비표면적으로 인하여 벌크 상태의 물질과는 전혀 다른 광학적, 전기적, 자기적 특성을 나타낸다. 따라서, 이러한 성질 때문에 촉매 분야, 전기자기 분야, 광학 분야, 의학 분야 등에서의 이용가능성에 대한 많은 관심이 집중되어 왔다. 나노 입자는 벌크와 분자의 중간체라고 할 수 있으며, 두 가지 방향에서의 접근방법, 즉 "Top-down" 접근방법과 "Bottom-up" 접근방법의 측면에서 나노 입자의 합성이 가능하다.
금속 나노 입자의 합성방법에는 용액 상에서 환원제로 금속 이온을 환원시키는 방법, 감마선을 이용한 방법, 전기화학적 방법 등이 있으나, 기존의 방법들은 균일한 크기와 모양을 갖는 나노 입자 합성이 어렵거나, 유기 용매를 이용함으로써 환경 오염, 고비용(high cost) 등이 문제되는 등 여러 가지 이유로 고품질 나노 입자의 경제적인 대량 생산이 힘들었다.
한편, 대한민국 공개 특허 제10-2006-0069491호는 유기 금속 화합물과 아민의 금속 착물을 유기 용매 중에 혼합하여 금속 나노 입자를 형성하는 것을 기재하고 있으나, 환경 오염, 대량생산의 용이성 및 고비용 문제를 해결할 수 있는 복합 금속 입자의 제조방법은 제시되지 않았다.
한국공개특허 제10-2006-0069491호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는, 환경 오염이 없고, 비교적 저렴한 비용으로 용이하게 대량 생산이 가능한 복합 금속 입자의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 상기 제조방법으로 제조된 복합 금속 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 금속 입자의 제조방법은, 제1 금속을 포함하는 제1 금속염, 제2 금속을 포함하는 제2 금속염 및 비-이온(non-ionic) 계열의 계면활성제를 용매에 첨가하여 전구체 용액을 형성하는 단계; 상기 전구체 용액에 환원제를 첨가하는 단계; 상기 제1 금속염에 포함된 제1 금속; 및 상기 제2 금속염에 포함된 제2 금속을 포함하는 복합 금속 입자를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모놀로우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate) 또는 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르(polyoxyethylene oleyl ether)이다.
상기 해결하려는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 금속 입자는 상기 제조방법으로 제조된다.
기타 구현예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의할 경우, 환경 오염이 없고, 비교적 저렴한 비용으로 용이하게 대량 생산이 가능한 복합 금속 입자의 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합 금속 입자가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 금속 입자의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 복합 금속 입자의 TEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1, 2에 의해 제조된 복합 금속 입자와 비교예 1의 질량당 활성도(mass activity)를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 금속 복합 입자의 제조방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 금속 입자의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 복합 금속 입자의 TEM 사진이고, 도 3은 본 발명의 실시예 1 및 2에 의해 제조된 복합 금속 입자와 비교예 1의 질량당 활성도(mass activity)를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 제1 금속염, 제2 금속염 및 비-이온(non-ionic) 계열의 계면활성제를 용매에 첨가하여 전구체 용액을 형성한다(S1010).
본 발명의 일 구현예에서 상기 제1 금속염은 용액상에서 이온화하여 금속 이온을 제공할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 제1 금속염은 예를 들어, 질산화물(Nitrate, NO3 -), 염화물(Chloride, Cl-), 브롬화물(Bomide, Br-), 요오드화물(Iodide, I-)과 같은 할로겐화물(Halide), 수산화물(Hydroxide, OH-) 또는 황산화물(Sulfate, SO4 -)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 제1 금속염은 제1 금속을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 금속은 백금(Pt) 또는 팔라듐(Pd)일 수 있다. 이에 따라, 제1 금속염은 백금(Pt)-나이트레이트(nitrate), 백금(Pt)-할라이드(halide), 백금(Pt)-수산화물(hydroxide), 백금(Pt)-설페이트(sulfate), 팔라듐(Pd)-나이트레이트(nitrate), 팔라듐(Pd)-할라이드(halide), 팔라듐(Pd)-수산화물(hydroxide) 및 팔라듐(Pd)-설페이트(sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 제2 금속염은 용액상에서 이온화하여 금속 이온을 제공할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 제2 금속염은 예를 들어, 질산화물(Nitrate, NO3 -), 염화물(Chloride, Cl-), 브롬화물(Bomide, Br-), 요오드화물(Iodide, I-)과 같은 할로겐화물(Halide), 수산화물(Hydroxide, OH-) 또는 황산화물(Sulfate, SO4 -)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 제1 금속염은 제1 금속을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 금속은 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 이에 따라, 제2 금속염은 니켈(Ni)-나이트레이트(nitrate), 니켈(Ni)-할라이드(halide), 니켈(Ni)-수산화물(hydroxide), 니켈(Ni)-설페이트(sulfate), 철(Fe)-나이트레이트(nitrate), 철(Fe)-할라이드(halide), 철(Fe)-수산화물(hydroxide), 철(Fe)-설페이트(sulfate), 코발트(Co)-나이트레이트(nitrate), 코발트(Co)-할라이드(halide), 코발트(Co)-수산화물(hydroxide), 코발트(Co)-설페이트(sulfate), 구리(Cu)-나이트레이트(nitrate), 구리(Cu)-할라이드(halide), 구리(Cu)-수산화물(hydroxide) 및 구리(Cu)-설페이트(sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 계면활성제는 비-이온(non-ionic) 계열일 수 있다. 비이온성 계면활성제가 바람직한 것은 불순물이 되는 금속 성분을 포함하지 않기 때문이다. 또한, 비이온성 계면활성제는 친수성, 친유성 밸런스값(Hydrophilic Lipophilic Balance, HLB)을 비교적 자유로이 조절할 수 있는 장점이 있다. 이에 의해, 용매의 물성에 따라 친수성을 크게 하고 친유성을 작게 하거나, 친수성을 작게 하고 친유성을 크게 하는 등, 친수성, 친유성 밸런스값을 조절할 수 있어, 계면활성제의 활용을 극대화 할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 계면활성제는 용매 내에서 친수성 가지를 포함하는 미셀(micelle)을 형성할 수 있다. 제1 및 제2 금속염은 미셀의 친수성 가지에 포획(entrapment)될 수 있다. 이에 의해 용매에 용해된 제1 금속염 및 제2 금속염은 용액 내에서 결합될 수 있다. 계면활성제에 의해 제1 금속염과 제2 금속염이 서로 결합된 복합체가 형성될 수 있다. 한편, 복합체의 표면에도 계면활성제가 흡착될 수 있는데, 이에 의해 복합체는 용액 내에서 균일하게 분산될 수 있다. 이에 의해, 용액 내에서 균일한 크기의 금속 복합 입자가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 계면 활성제는 예를 들어, 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모놀로우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate) 또는 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르(polyoxyethylene oleyl ether)일 수 있다. 여기서, 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모놀로우레이트 또는 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르에 포함된 옥시에틸렌 단위의 반복수는 10 내지 25일 수 있다. 옥시에틸렌의 반복수가 10 미만이면, 용액 내에서 제1 금속염 및 제2 금속염의 결합에 의한 복합체의 분산력이 약해져, 복합체의 균일한 분산화가 어려워질 수 있고, 입자가 응집될 가능성이 높다. 반면에, 옥시에틸렌의 반복수가 25를 초과하면, 용액 내에서 복합체의 분산화가 이루어질 수 있으나, 경제적인 관점에서 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 용매로 물이 선택될 경우, 계면 활성제의 농도는 용액 중에서 물에 대한 임계 미셀농도(critical micelle concentration, CMC)의 2배 내지 10배일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 용매는 제1 금속염, 제2 금속염 및 계면활성제를 용해시키고 분산시키는 것으로, 용매는 물 또는 물과 C1-C6의 알코올의 혼합물일 수 있고, 구체적으로 물일 수 있다. 복합 금속 입자 형성시 유발될 수 있는 환경 오염을 최소로 하고, 비교적 저비용으로 공정을 수행할 수 있다는 관점에서 용매로 물이 선택될 수 있다.
상술한 관점에서, 물이 용매로 선택될 경우, 계면 활성제의 농도는 물에 대한 임계 미셀농도(critical micelle concentration: CMC)의 2배 내지 10배일 수 있다. 임계 미셀농도는 물에 녹는 계면활성제의 농도가 증가해도 전기전도율이 더 이상 증가하지 않고 미셀 집합체가 형성되는 시기의 농도를 의미한다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 계면활성제의 농도가 임계 미셀농도의 2배 미만이면, 제1 금속염 및 제2 금속염에 흡착되는 계면활성제의 농도가 상대적으로 적어질 수 있고, 이에 의해 제1 금속염과 제2 금속염이 서로 흡착될 가능성이 적어질 수 있어, 제1 금속염과 제2 금속염으로 이루어진 복합체의 형성 양도 상대적으로 적어질 수 있다. 또한, 제1 금속염과 제2 금속염이 결합되더라도, 결합력이 약해질 수 있어, 형성된 복합체가 비교적 쉽게 제1 금속염과 제2 금속염으로 분리될 수 있다. 이에 따라, 형성되는 복합 금속 입자의 양도 전체적으로 적어질 수 있다. 또한, 상기 계면활성제의 농도가 임계 미셀농도의 2배 미만이면, 형성되는 금속 복합 입자의 크기가 나노(nano) 스케일 이상으로 커질 수 있어, 예를 들어, 상기 금속 복합 입자가 연료전지의 촉매로 사용될 경우, 촉매의 효율이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기, 계면활성제의 농도가 임계 미셀농도의 10배를 초과하면, 제1 금속염 및 제2 금속염에 흡착되는 계면활성제의 농도가 상대적으로 많아져 상기 복합체의 형성도 상대적으로 충분해 질 수 있으나, 형성될 복합체의 양이 포화되어 복합체의 형성이 더 이상 이루어지지 않을 가능성이 있으므로, 공정의 경제성 관점에서 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 용액을 형성하는 단계는 상온, 구체적으로 4℃ 내지 35℃의 범위의 온도에서 수행할 수 있다.
계속해서, 전구체 용액에 환원제를 첨가한다(S1020).
본 발명의 일 구현예에 있어서, 환원제는 표준 환원 전위 -0.23V 이하의 강한 환원제이면서, 용해된 금속 이온을 환원시켜 금속 입자로 석출시킬 수 있는 환원력을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
이러한 환원제는 예를 들어, NaBH4, NH2NH2, LiAlH4 및 LiBEt3H 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
약한 환원제를 사용할 경우, 반응속도가 느리고, 용액의 후속적인 가열이 필요하는 등 연속공정화 하기 어려워 대량생산에 문제가 있을 수 있으며, 특히, 약한 환원제의 일종인 에틸렌 글리콜을 사용할 경우, 높은 점도에 의한 흐름속도 저하로 연속공정에서의 생산성이 낮은 문제점이 있다.
계속해서, 제1 금속염에 포함된 제1 금속과, 제2 금속염에 포함된 제2 금속을 포함하는 복합 금속 입자를 형성한다(S1030).
본 발명의 일 구현예에서 상기 전구체 용액에는 제1 금속염 및 제2 금속염의 복합체가 포함되고, 상술한 환원제가 포함되는데, 환원제는 제1 금속염의 제1 금속을 환원시키고, 제2 금속염의 제2 금속을 환원시킨다. 이에 의해, 상기 복합체는 제1 금속 및 제2 금속을 포함하는 복합 금속 입자로 형성된다.
보다 구체적으로 예를 들어, 제1 금속염이 제1 금속으로 백금(Pt)을 포함하는 백금-할라이드일 경우, 화학식은 H2PtCl6가 된다. 이 때, 환원제에 의해 Pt+4는 Pt0로 환원될 수 있다. 한편, 제2 금속염이 제2 금속으로 니켈(Ni)을 포함하는 니켈-할라이드일 경우, 화학식은 NiCl2가 된다. 이 때, 환원제에 의해 Ni+2는 Ni0로 환원될 수 있다. 이에 의해, Pt-Ni의 복합 금속 입자로 형성될 수 있다. 이러한, 환원반응은 전구체 용액 내에서 제1 금속염 사이트 및 제2 금속염 사이트에서 동시에 이루어 질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 의할 경우, 제1 및 제2 금속염은 질산화물(nitrate, NO3 -), 할로겐화물(halide, Cl-, Br-, I-), 수산화물(hydroxide, OH-) 또는 황산화물(Sulfate, SO4 -)일 수 있고, 이들을 환원시켜 복합 금속 입자들로 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 계열이나 금속 카르보닐(metal carbonyl) 계열 전구체를 환원시켜 복합 금속 입자를 형성할 때 보다 상대적으로 저온에서 환원 반응이 수행될 수 있다. 또한, 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 계열이나 금속 카르보닐(metal carbonyl) 계열 전구체를 환원시켜 형성된 복합 금속 입자와 동일한 물성을 나타내는 복합 금속 입자를 형성할 수 있다. 즉, 보다 마일드(mild)한 조건에서 복합 금속 입자를 형성할 수 있어, 공정의 경제적 관점에서 기존의 방법보다 이점이 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 복합 금속 입자를 형성하는 단계는 용액 내에서 환원제와 제1 금속염 및 제2 금속염의 복합체를 일정 시간, 구체적으로 10분 내지 120분, 구체적으로 20분 내지 90분 동안 반응시켜서 복합 금속 입자를 형성시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 복합 금속 입자를 형성하는 단계는 상온, 구체적으로 4℃ 내지 35℃의 범위의 온도에서 수행할 수 있다.
한편, 복합 금속 입자가 형성된 후, 상기 용액에 포함된 복합 금속 입자를 석출하기 위하여 복합 금속 입자를 포함하는 상기 용액을 원심 분리할 수 있다. 원심 분리 후 분리된 복합 금속 입자만을 회수한다. 필요에 따라, 복합 금속 입자의 소성 공정을 추가적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 상기 제조방법에 의해 제조되는 복합 금속 입자를 제공한다.
본 발명의 일 구현예는 상기 복합 금속 입자를 포함하는 촉매를 제공한다.
촉매로 사용되는 경우, 복합 금속 입자는 담체에 담지되어 사용될 수 있다. 이러한 담체로는 탄소계 물질 또는 무기물 미립자를 사용할 수 있다. 탄소계 물질은 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트(Graphite), 그라핀(Graphene), 활성탄, 다공성 탄소(Mesoporous Carbon), 탄소 섬유(Carbon fiber) 및 탄소 나노 와이어(Carbon nano wire)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있고, 상기 카본 블랙으로는 덴카 블랙, 케첸 블랙 또는 아세틸렌 블랙 등이 있다. 무기물 미립자로는 알루미나, 실리카, 티타니아 및 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수도 있으나, 일반적으로 탄소계 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 상기 촉매를 포함하는 연료전지를 제공한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예, 비교예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 실시예 1>
제1 금속염으로 Pt전구체인 H2PtCl6 78mg과, 제2 금속염으로 Ni전구체인 NiCl2 71mg과, 계면활성제로 옥시에틸렌 단위의 반복수가 20인 폴리옥시에틸렌 40mg을 용매인 물(증류수) 20ml에 첨가하고, 용해시켜 전구체 용액을 형성하고 10분간 정치하였다. 계속해서, 25℃의 온도 분위기에서 환원제인 NaBH4 30mg/H2O 5ml을 전구체 용액에 첨가하여 30분간 정치하였다. 10,000rpm에서 10분간 원심 분리한 후, 위층의 상청액을 버리고 남은 침전물을 물 20ml에 재분산한 후, 원심분리 과정을 한번 더 반복하여 Pt-Ni을 포함하는 복합 금속 입자를 형성하였다.
상기 복합 금속 입자에 대한 TEM을 이용한 Pt-Ni 입자의 구조 분석사진을 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면, 균일한 크기의 Pt-Ni 입자가 형성되었음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 의할 경우, 환경 오염을 최소로 하고, 비교적 마일드(mild)한 조건에서 전반적으로 균일한 복합 금속 입자가 형성되었다.
< 실시예 2>
제2 금속염으로 CoCl2 70mg을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 Pt-Co를 포함하는 복합 금속 입자를 형성하였다.
< 제조예 1>
실시예 1에서 제조된 Pt-Ni의 복합 금속 입자를 카본 나노 튜브의 담지체에 담지시켜 촉매체 1을 제조하였다.
< 제조예 2>
실시예 2에서 제조된 Pt-Co의 복합 금속 입자를 카본 나노 튜브의 담지체에 담지시켜 촉매체 2를 제조하였다.
< 비교예 1>
상용으로 사용되는 45wt% 백금-카본 담지(Pt/C) 촉매체를 구입하여 촉매체 3이라 하였다.
< 실험예 1>
0.5M 농도의 황산 용액에 산소 기체를 2시간 동안 버블링(bubbling)하여 산소가 포화된 황산 용액을 제조하고, 상기 제조된 촉매체 1 및 2와 비교예 1의 촉매체 3을 상기 황산 용액에 넣었다. 또한, 백금 메쉬를 상대 전극으로 하여 상기 황산 용액에 넣고 전압을 인가하여 산소 환원 반응(oxygen reduction reaction) 평가를 진행하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 도시된 바와 같이, 촉매체 1(PtNi/C)의 질량당 활성도(mass activity)는 대략 6.5(A/g Pt)였고, 촉매체 2(PtCo/C)의 질량당 활성도(mass activity)는 대략 6.0(A/g Pt)였다. 반면에 촉매체 3(Pt/C)의 질량당 활성도(mass activity)는 대략 1.5(A/g Pt)였다. 상기의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 복합 금속 입자는 우수한 산소 환원력을 확보하고 있음을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (17)

  1. 제1 금속을 포함하는 제1 금속염, 제2 금속을 포함하는 제2 금속염 및 비-이온(non-ionic) 계열의 계면 활성제를 용매에 첨가하여 전구체 용액을 형성하는 단계;
    상기 전구체 용액에 환원제를 첨가하는 단계; 및
    상기 제1 금속염에 포함된 제1 금속과, 상기 제2 금속염에 포함된 제2 금속을 포함하는 복합 금속 입자를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 계면 활성제는 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모놀로우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate) 또는 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르(polyoxyethylene oleyl ether)이며, 상기 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모놀로우레이트 또는 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르에 포함된 옥시에틸렌 단위의 반복수는 10 내지 25이고,
    상기 용매는 물이며,
    상기 계면 활성제의 농도는 용액 중에서 상기 물에 대한 임계 미셀농도(critical micelle concentration: CMC)의 2배 내지 10배인 복합 금속 입자의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속은 백금(Pt) 또는 팔라듐(Pd)인 것을 특징으로 하는 복합 금속 입자의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속염은 백금(Pt)-나이트레이트(nitrate), 백금(Pt)-할라이드(halide), 백금(Pt)-수산화물(hydroxide), 백금(Pt)-설페이트(sulfate) 팔라듐(Pd)-나이트레이트(nitrate), 팔라듐(Pd)-할라이드(halide), 팔라듐(Pd)-수산화물(hydroxide) 및 팔라듐(Pd)-설페이트(sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합 금속 입자의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 금속은 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합 금속 입자의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 금속염은 니켈(Ni)-나이트레이트(nitrate), 니켈(Ni)-할라이드(halide), 니켈(Ni)-수산화물(hydroxide), 니켈(Ni)-설페이트(sulfate), 철(Fe)-나이트레이트(nitrate), 철(Fe)-할라이드(halide), 철(Fe)-수산화물(hydroxide), 철(Fe)-설페이트(sulfate), 코발트(Co)-나이트레이트(nitrate), 코발트(Co)-할라이드(halide), 코발트(Co)-수산화물(hydroxide), 코발트(Co)-설페이트(sulfate), 구리(Cu)-나이트레이트(nitrate), 구리(Cu)-할라이드(halide), 구리(Cu)-수산화물(hydroxide) 및 구리(Cu)-설페이트(sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합 금속 입자의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 환원제의 표준 환원 전위는 -0.23V 이하인 것을 특징으로 하는 복합 금속 입자의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 환원제는 NaBH4, NH2NH2, LiAlH4 및 LiBEt3H 로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 복합 금속 입자의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 1 및 3 내지 8 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 복합 금속 입자.
  12. 청구항 11의 복합 금속 입자를 포함하는 촉매.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 촉매는 복합 금속 입자를 담지할 수 있는 담체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 담체는 탄소계 물질 또는 무기물 미립자인 것을 특징으로 하는 촉매.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 탄소계 물질은 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT), 그라파이트(Graphite), 그라핀(Graphene), 활성탄, 다공성 탄소(Mesoporous Carbon), 탄소 섬유(Carbon fiber) 및 탄소 나노 와이어(Carbon nano wire)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 무기물 미립자는 알루미나, 실리카, 티타니아 및 지르코니아로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매.
  17. 청구항 12의 촉매를 포함하는 연료전지.
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