KR20190072580A - 금속간 화합물을 포함하는 촉매의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 촉매 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, 및 염을 포함하는 환원제를 혼합하는 단계 (이때, 상기 혼합은 모든 성분이 고체인 온도에서 수행됨), 수득된 혼합물을 상기 환원제의 용융 온도와 상기 금속간 화합물의 용융 온도 사이의 범위의 온도로 가열하고 그 온도를 1 분 내지 600 분 동안 유지함으로써 반응시켜 금속간 화합물을 형성하는 단계, 및 상기 혼합물을 세척하여 첫번째 단계에서 사용된 상기 환원제의 양이온과 상기 염들의 음이온들 중 하나 이상과의 염의 부산물 및 잔부를 제거하는 단계를 포함하는, 금속간 화합물을 포함하는 촉매의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법에 의해 수득된 촉매에 관한 것이다.

Description

금속간 화합물을 포함하는 촉매의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 촉매
본 발명은, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로부터 선택된 금속 및 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, 및 란탄족으로부터 선택된 제 2 금속을 포함하는 금속간 화합물을 포함하는 촉매의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 지지체 및 금속간 화합물을 포함하는 촉매에 관한 것이며, 상기 금속간 화합물은 나노입자의 형태이고, 지지체의 표면 상에 및 지지체의 거대 기공, 중간 기공 및 미세 기공 내에 침착된다.
백금 함유 촉매는 예를 들어 양성자 교환 막 연료 전지 (PEMFC)에 적용된다. 양성자 교환 막 연료 전지는 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 효율적으로 변환시키는데 사용된다. PEMFC의 향후 용도는 특히 모바일 응용 분야에 있을 것으로 예상된다. 전기화학적 촉매(electrocatalyst)의 경우, 일반적으로 탄소-지지된 백금 나노입자가 사용된다. 특히 PEMFC의 캐쏘드 상에서, 산소 환원 반응에서 충분한 활성을 얻기 위해서는, 희귀하고 값비싼 금속인 백금이 많이 필요하다. 증가된 백금-질량 관련 활성은 코발트, 니켈 또는 구리와 같은 제 2 금속과 백금을 합금함으로써 실현될 수 있다. 이러한 촉매는 예를 들면, 문헌 [Z. Liu et al., “Pt Alloy Electrocatalysts for Proton Exchange Membrane Fuel Cells: A Review”, Catalysis Reviews: Science and Engineering, 55 (2013), pages 255-288]에 기재되어 있다. 그러나, 문헌 [I. Katsounaros et al., “Oxygen Electrochemistry as a Cornerstone for Sustainable Energy Conversion”, Angew. Chem. Int., Ed. 53 (2014), pages 102-121]에서 보고된 바와 같이, 연료 전지 조건 하에서 상기 제 2 금속은 전극 내로 침출되어 나온다. 결과적으로 활성이 감소한다. 또한, 상기 막은 용해된 금속 이온에 의해 피독되어 PEMFC의 전반적인 성능을 저하시킨다.
합금은 금속 매트릭스 내의 하나 이상의 원소의 부분 또는 완전 고용체이다. 완전 고용체 합금은 단일 고상 미세 구조를 제공하는 반면, 부분 고용체는 열 (열처리) 이력에 따라 분포가 균질할 수 있는 2 개 이상의 상을 제공한다. 합금은 일반적으로 구성성분 원소의 특성과 다른 특성을 갖는다. 본 명세서에서 "금속간 화합물(intermetallic compound)"이란 용어는 단일 규칙 상(single ordered phase)으로 존재하는 합금을 지칭한다. 합금은 반드시 규칙 상 또는 단일 상일 필요는 없다.
산소 환원 반응을 위한 매우 활성이고 안정한 촉매로서, Pt3Y와 Pt3Sc의 금속간 화합물은 문헌 [J. Greeley et al., “Alloys of platinum and early transition metals as oxygen reduction electrocatalysts”, Nature Chemistry, Vol. 1, Oct. 2009, pages 552-555]에서 이론적 계산으로 확인되었다. 상기 문헌에서는 또한, 모델 표면 상의 유망한 활성 및 안정성 패턴을 실험적으로 입증했다. 백금과 이트륨의 금속간 화합물을 생성하기 위한 가능한 공정은 문헌 [P. Hernandez-Fernandez et al., “Mass-selected nanoparticles of PtxY as model catalysts for oxygen electroreduction”, Nature Chemistry 6 (2014), pages 732-738]에 기술되어 있다. 그러나, 기상에서 수행되는 이러한 공정은 매우 적은 양의 생성만을 허용한다. 공업용으로 충분한 양을 생산할 수 있고 경제적으로 실시할 수 있는, 제 1 금속으로서의 Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 또는 Ru 및 제 2 금속으로서의 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La, 또는 란탄족의 금속간 화합물을 함유하는 나노입자의 합성에 대해서는 공지되어 있지 않다. 상기 문헌[P. Hernandez-Fernandez et al.]에서 보여준 방법의 추가적인 단점은, 생성된 나노입자를 촉매 지지체의 거대 기공 및 중간 기공에 위치시키는 것이 불가능하다는 점이다. 기상에서 생성된 나노입자는 지지체의 외부 표면 상에만 침착된다.
문헌 [M.K. Jeon et al., “Carbon supported Pt-Y electrocatalysts for the oxygen reduction reaction”, J. Power Sources 196 (2011), pages 1127-1131]은 백금 및 이트륨을 포함하는 촉매를 합성하는 방법을 기술하며, 여기서는 NaBH4가 환원제로서 사용되고, H2PtCl6 및 Y(NO3)3이 금속 전구체로서 사용된다. 이 방법에서는 백금 나노입자가 탄소 지지체 상에 침착된 다음, 세척되고, 900℃의 온도의 H2/Ar 흐름 중에서 열처리되었다. Pt 격자내 Y의 혼입에 대한 지표로서 XRD에 따른 격자 상수의 약간의 변화가 취해졌다. 그러나, Pt와 Y의 금속간 화합물의 특정 X-선 회절 피크는 존재하지 않았다.
금속간 화합물 Pt3Ti 및 Pt3V의 합성을 위한 합성 접근법이 문헌 [Z. Cui et al., “Synthesis of Structurally Ordered Pt3Ti and Pt3V Nanoparticles as Methanol Oxidation Catalysts”, Journal of the American Chemical Society 136 (2014), pages 10206-10209]에 나와있다. 금속 전구체로서의 염화물 PtCl₄및 TiCl₄또는 VCl₃및 환원제로서의 칼륨 트라이에틸보로하이드라이드가 사용되었다. 테트라하이드로퓨란에서의 환원 동안, KCl이 형성되고 침전되었다. 이것은 테트라하이드로푸란에 불용성이기 때문에, 약 700℃에서 후속적인 열처리를 하는 동안 나노입자 중간체의 소결에 대해 안정제로서 작용한다.
Y/Y3+ 는 Ti/TiO2 + 표준 전극 전위(-0.88V) 또는 V/V3+ 표준 전극 전위(-1.19V)보다 1V 이상 더 음성인 표준 전극 전위 (-2.37V)를 가지므로, Y가 Ti 또는 V와 유사한 정도로 환원되는 것은 유사한 실험 조건에서는 불가능한 것으로 보인다. 또한, 백금과의 금속간 화합물의 형성을 위해서는, 이트륨, 스칸듐 또는 란탄족이 합성 과정에서 가능한 한 낮은 산화 상태로 존재해야 한다. 그러나, 이들 금속의 높은 산화환원 전위 및 높은 산소 친화성은 환원을 매우 어렵게 만든다. 따라서, 금속간 화합물 Pt3Ti 또는 Pt3V를 제조하는 경로에 필적할만한 경로를 통해 백금 및 이트륨, 스칸듐 또는 란탄족을 함유하는 금속간 상을 형성하는 것은 기대되지 않는다.
본 발명의 목적은, 충분한 양의 공업용 촉매가 경제적으로 생산될 수 있는 방법으로 실시될 수 있는, 금속간 화합물을 포함하는 촉매의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이러한 촉매를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
이 목적은, 하기 단계를 포함하는, 금속간 화합물을 포함하는 촉매를 제조하는 방법에 의해 달성된다:
(a) Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족(lanthanide)으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, 및 염을 포함하는 환원제를 혼합하는 단계로서, 상기 혼합은 모든 성분이 고체인 온도에서 수행되는, 단계;
(b) 단계 (a)에서 수득된 혼합물을 상기 환원제의 용융 온도와 상기 금속간 화합물의 용융 온도 사이의 범위의 온도로 가열하고 그 온도를 1 분 내지 600 분 동안 유지함으로써 반응시켜 금속간 화합물을 형성하는 단계;
(c) 임의적으로, 단계 (b)에서 수득된 혼합물을, 1 종 이상의 비-양성자성 용매 또는 비-양성자성 용매들의 조합물로 1 회 또는 반복적으로 세척하고 (이때, 단계 (a)에서 사용된 상기 환원제의 양이온과 상기 염의 음이온들 중 하나 이상과의 염은 상기 용매에 용해되지 않음), 이어서, 세척 후 수득된 혼합물을, 상기 환원제의 용융 온도와 상기 금속간 화합물의 용융 온도 사이의 범위의 온도로 가열하고 그 온도에서 1 분 내지 600 분 동안 유지하는 단계 (이때, 상기 세척 및 가열은 반복적으로 수행될 수 있음); 및
(d) 단계 (b) 또는 (c)에서 수득된 혼합물을 세척하여, 단계 (a)에서 사용된 상기 환원제의 양이온과 상기 염의 음이온들 중 하나 이상과의 염의 부산물 및 잔부를 제거하는 단계.
매우 소량만을 생산하게 하거나 에너지 소비량이 매우 큰 공지의 금속간 화합물 제조 방법과는 달리, 본 발명의 방법은 금속간 화합물을 포함하는 촉매를 산업적 용도에 충분한 양으로 및 감소된 에너지 소비량으로 따라서 더욱 경제적으로 제조할 수 있게 한다.
본 발명의 범위에서 란탄족은 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 어븀, 툴륨, 이터븀 및 루테튬 중 하나이다.
일반적으로 지지된 촉매가 사용되기 때문에, 단계 (a)에서 또는 단계 (c) 또는 단계 (d)의 세척 중에 지지체를 첨가하여 지지체 및 금속간 화합물을 포함하는지지된 촉매를 달성하는 것이 바람직하며, 이때 금속간 화합물은 나노입자의 형태로 존재하고, 지지체의 표면 상에 및 지지체의 기공 내에 침착된다. 금속간 화합물의 나노입자가 침착되는 지지체의 기공은 거대 기공, 중간 기공 및 미세 기공이다. 이와 관련하여, 거대 기공은 50 nm 초과의 직경을 갖는 기공이고, 중간 기공은 2 내지 50 nm 범위의 직경을 갖는 기공이고, 미세 기공은 2 nm 미만의 직경을 갖는 기공이다. 첨가되는 지지체의 양은 바람직하게는, 단계 (a)에서 첨가되는 모든 고체 및 지지체의 총 질량을 기준으로 10 내지 99.9 중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 99.5 중량%, 가장 바람직하게는 40 내지 99 중량% 범위이다.
촉매를 제조하기 위해, 제 1 단계 (a)에서, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, 염을 포함하는 환원제를 혼합하고, 이때 혼합은 모든 성분들이 고체일 때의 온도에서 수행된다. 바람직하게는 상기 혼합은 실온에서 수행된다.
Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염은 바람직하게는 백금 염, 은 염, 로듐 염, 이리듐 염, 팔라듐 염 또는 금 염이다. Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염은 백금 염인 것이 특히 바람직하다. 또한, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염은 바람직하게는 할로겐화물이고, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염은 염화물인 것이 특히 바람직하다. 따라서, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염은 백금 염화물인 것이 특히 바람직하다.
Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염은 바람직하게는 칼슘 염, 이트륨 염, 스칸듐 염 또는 란타늄 염이다. 또한, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 염과 마찬가지로, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염은 할로겐화물인 것이 바람직하고, 염화물인 것이 특히 바람직하다.
본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 적합한 환원제는 예를 들어 알칼리금속 알킬보로하이드라이드 또는 알칼리금속 아릴보로하이드라이드 또는 알칼리금속 하이드라이드와 알킬보란 또는 아릴보란의 혼합물이다. 바람직하게는 환원제는 알칼리금속 트리에틸보로하이드라이드, 알칼리금속 트리프로필보로하이드라이드, 알칼리금속 트리부틸보로하이드라이드, 알칼리금속 하이드라이드와 트리에틸보란, 알칼리금속 하이드라이드와 트리프로필보란 및 알칼리금속 하이드라이드와 트리부틸보란으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특히 바람직한 환원제는 알칼리금속 트리에틸보로하이드라이드, 알칼리금속 트리프로필보로하이드라이드, 알칼리금속 트리부틸보로하이드라이드 또는 알칼리금속 하이드라이드와 트리부틸보란이다. 상기 화합물에서 알칼리금속은 바람직하게는 나트륨 또는 칼륨이며, 칼륨이 특히 바람직하다.
단계 (a)에서의 혼합은 임의의 적합한 혼합 장치에서 일어날 수 있다. 사용될 수 있는 혼합 장치는 예를 들어 스크류 혼합기, 가스 제트 혼합기, 유동층, 회전 혼합기 또는 회전 컴포넌트를 갖는 혼합기이다.
양호한 혼합물을 얻기 위해, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, 및 환원제 각각을 분쇄하는 것이 바람직하다. 또한, 사용된 분말의 D50 직경이 1 내지 500 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.
혼합될 사용된 성분 중 어느 것의 입자가 요구되는 것보다 큰 경우, 조합된 분쇄(grinding) 및 혼합 공정을 사용할 수도 있다. 분쇄 및 혼합은 예를 들어 롤 밀 또는 볼 밀과 같은 분쇄기에서 수행될 수 있다. 대안으로서, 별도의 공정으로, 요구되는 입자 크기보다 큰 입자 크기를 갖는 화합물만을 분쇄하고 (이때 모든 화합물은 별도로 분쇄됨), 분쇄 후 화합물을 혼합하는 것도 가능하다. 그러나, 분쇄가 필요한 경우, 조합된 분쇄 및 혼합 공정(이는, 모든 성분을 분쇄기로 공급하고 분쇄기에서 분쇄 및 혼합되는 것을 의미함)을 사용하는 것이 바람직하다.
혼합 및 (수행되는 경우) 분쇄는 연속식으로 또는 회분식으로 수행될 수 있다.
단계 (a)에서 달성된 혼합물에서, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염의 양은, 혼합물의 총 질량을 기준으로 바람직하게는 1 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 2 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 20 중량%의 범위이다.
단계 (a)에서 달성된 혼합물에서, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염의 양은, 혼합물의 총 질량을 기준으로 바람직하게는 0.5 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 2 내지 15 중량%의 범위이다.
단계 (a)에서 달성되는 혼합물에서, 환원제의 양은 혼합물의 총 질량을 기준으로 바람직하게는 10 내지 95 중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 95 중량%, 특히 바람직하게는 30 내지 90 중량%의 범위이다.
또한, 단계 (a)에서 고체 성분에 비-양성자성 액체를 가소제 또는 교반 보조제로서 첨가할 수 있으며, 상기 액체는 알칸, 알켄, 방향족 탄화수소, 아민, 에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되되, 단 상기 화합물의 각각은 50℃에서 액체인 것을 조건으로 한다. 특히 바람직하게는, 가소제 또는 교반 보조제로서 사용되는 비-양성자성 액체는 스쿠알란, 1,13-테트라데카디엔, 1-옥타데센, 트리옥틸아민, 1,3-디이소프로필벤젠 및 디옥틸에테르로 이루어진 군으로부터 선택된다.
비-양성자성 액체의 양은 바람직하게는 1 내지 95 중량%의 범위이다. 보다 바람직하게는, 비-양성자성 액체의 양은 단계 (a)에서 달성된 혼합물의 총 질량을 기준으로 10 내지 90 중량%, 특히 바람직하게는 30 내지 70 중량%의 범위이다.
또한, 금속 입자의 분산을 향상시키기 위해 불활성 염을 추가로 첨가할 수 있다. 적합한 불활성 염은 특히 알칼리금속 할로겐화물이다. 알칼리금속 할로겐화물의 알칼리금속은 바람직하게는 나트륨 또는 칼륨이다. 알칼리금속 할로겐화물의 할로겐화물은 바람직하게는 염화물이다. 특히 바람직한 알칼리금속 할로겐화물은 염화나트륨 또는 염화칼륨이다.
Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, 환원제, 및 첨가된 경우 비-양성자성 액체 및 불활성 염을 혼합한 후, 혼합물을 환원제의 용융 온도와 금속간 화합물의 용융 온도 사이의 범위의 온도로 가열하고 그 온도를 1 분 내지 600 분 동안 유지한다. 바람직하게는, 상기 혼합물을 150 내지 700℃, 특히 400 내지 700℃ 범위의 온도로 가열한다. 가열 단계의 지속 시간은 바람직하게는 1 내지 240 분, 특히 바람직하게는 30 내지 180 분 범위이다.
가열을 위해, 단계 (a)에서 수득된 혼합물을 가열된 오븐에 충전시키거나 또는 가열 단계를 위해 사전-설정된 온도에 도달할 때까지 혼합물을 가열 장치에서 가열할 수 있다. 사전-설정된 온도에 도달할 때까지 혼합물을 가열하는 경우, 가열은 0.5 내지 20℃/분으로 연속적으로 수행되거나 또는 단계적으로, 예를 들어 온도를 130 내지 250℃로 올리고 그 온도를 2 내지 120 분 동안 유지하고 이를 사전-설정된 온도에 도달할 때까지 반복함으로써 수행된다. 바람직한 실시양태에서는, 혼합물을 5 K/분으로 200℃로 가열하고, 이 온도를 40 분간 유지한다. 또한 온도를 5 K/분으로 650℃로 올리고 이 온도를 180 분간 유지한다.
가열 단계 동안, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염의 금속, 및 Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염의 금속을 포함하는 금속간 화합물이 형성되는 반응이 일어난다. Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염의 금속은 백금이고, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염의 금속은 칼슘, 이트륨, 스칸듐 또는 란탄인 것이 특히 바람직하므로, 상기 금속간 화합물은 백금 및 칼슘, 이트륨, 스칸듐 또는 란탄을 포함한다. 특히 바람직하게는, 상기 금속간 화합물은 Pt2Ca, Pt3Y, Pt3Sc 또는 Pt3La이다.
상기 금속간 화합물은 화학적 반응으로 형성된다. 상기 반응에서, 단계 (a)에서 사용된 상기 환원제와 상기 염들 중 하나 이상은, 단계 (a)에서 사용된 상기 환원제의 양이온과 상기 염들의 음이온들 중 하나 이상과의 염을 형성한다. 또한 추가의 부산물이 형성될 수 있다.
금속간 화합물의 보다 높은 수율을 달성하기 위해, 임의적으로, 단계 (b)에서의 가열 후, 1 종 이상의 비-양성자성 용매 또는 비-양성자성 용매들의 조합물로 상기 혼합물을 1 회 또는 반복적으로 세척하고 (이때, 상기 단계 (a)에서 사용되는 상기 환원제의 양이온과 상기 염의 음이온들 중 하나 이상의 염은 용해되지 않음), 이어서, 상기 환원제의 용융 온도 및 상기 금속간 화합물의 용융 온도 사이의 범위의 온도로 중간 생성물을 가열하고, 그 온도를 1 분 내지 600 분 동안 유지할 수 있다. 이러한 세척 및 가열 단계는 단 1 회 또는 반복적으로 수행될 수 있다. 비-양성자성 용매에 의한 이러한 세척 단계가 적용되는 경우, 단계 (b)에서의 열처리는 전형적으로 단계 (c)에서의 온도 처리에 비해 더 낮은 온도에서 수행된다. 이 가열 단계의 온도는 또한 바람직하게는 400 내지 700℃이고, 지속 시간은 1 내지 240 분 범위이다. 특히 바람직하게는, 세척 후의 가열 단계는 혼합물을 5 K/분으로 650℃까지 가열하고 이 온도를 180 분간 유지함으로써 수행된다.
세척 및 가열 단계 (c)에서, 세척은 가열 전에 1 회 또는 반복적으로 수행될 수 있다. 세척이 반복적으로 수행되는 경우, 각각의 세척 단계에 대해 동일한 비-양성자성 용매 또는 비-양성자성 용매들의 조합물을 사용하거나, 세척 단계마다 상이한 비-양성자성 용매 또는 비-양성자성 용매들의 조합물을 사용할 수 있다. 상이한 비-양성자성 용매 또는 비-양성자성 용매들의 조합물이 사용되는 경우, 각각의 세척 단계에서 상이한 비-양성자성 용매 또는 비-양성자성 용매들의 조합물을 사용하지 않고 일부 세척 단계는 동일한 비-양성자성 용매 또는 비-양성자성 용매들의 조합물을 사용하여 수행하는 것도 또한 가능하다.
단계 (c)에서 세척에 사용되는 비-양성자성 용매는 바람직하게는 테트라하이드로푸란, 디옥산, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이는 단독으로 사용되거나, 또는 펜탄, 헥산 및 헵탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 저비점 알칸과 함께 사용된다. 특히 바람직하게는, 단계 (c)에서 세척에 사용되는 비-양성자성 용매는 테트라하이드로푸란 및 헥산이다.
본 발명의 문맥에서, "알칸", 예를 들어 "펜탄", "헥산" 또는 "헵탄"의 일반적인 설명은, 분지형 및 비분지형 형태를 포함하는 모든 이성체, 동일한 수의 C-원자를 갖는 n-알칸 및 모든 이소-알칸을 포괄하도록 사용된다. 따라서, 예를 들어 용어 "펜탄"은 n-펜탄 및 2-메틸 부탄을 포함하고, 용어 "헥산"은 n-헥산, 2-메틸 펜탄, 3-메틸 펜탄, 2,2-디메틸 부탄 및 2,3-디메틸 부탄을 포함한다.
비-양성자성 용매에 의한 세척은 당업자에게 공지된 임의의 적합한 세척 공정에 의해 수행될 수 있다. 연속 세척 공정은 회분식 공정만큼 적합하다.
금속간 화합물을 달성하기 위해, 단계 (a)에서 사용되는 상기 환원제의 양이온과 상기 염의 음이온들 중 하나 이상과의 염 및 추가 부산물을 제거해야 한다. 이것은 최종 단계 (d)에서 수행되며, 이 단계에서는 단계 (b) 또는 (c)에서 수득된 혼합물을 세척하여, 단계 (a)에서 사용되는 상기 환원제의 양이온과 상기 염의 음이온들 중 하나 이상과의 염 및 부산물을 제거한다.
단계 (d)의 최종 세척 또한, 임의의 적합한 연속적 또는 회분식 공정에 의해 수행될 수 있다. 세척 매체는 바람직하게는 물 또는 산의 수용액이다. 사용될 수 있는 산은 예를 들어 황산, 술폰산, 메틸 술폰산, 질산, 인산, 포스폰산, 염산, 카복실산 또는 과염소산이다. 바람직한 산은 황산이다.
부산물의 형성을 줄이기 위해서는, 단계 (a), 단계 (b), 및 수행된다면, 적어도 단계 (c)에서의 가열을 불활성 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 가열 이외에 단계 (c)의 세척을 불활성 분위기에서 수행하는 것도 가능하다. 이 문맥에서, 불활성 분위기는, 중간 생성물의 성분들 중 어느 것과도 반응할 수 있는 성분이 함유되어 있지 않음을 의미한다. 이러한 성분은 예를 들어 산소 또는 산소 함유 물질, 예컨대 물이다. 불활성 분위기로는 질소, 아르곤, 수소, 메탄 또는 이들 가스의 임의의 혼합물 또는 진공이 바람직하다. 불활성 분위기로서 질소, 아르곤 또는 진공이 특히 바람직하다.
세척 단계 (d)의 경우, 불활성 분위기를 사용할 수는 있지만 필수적인 것은 아니다. 그러므로, 단계 (d)에서의 세척은 바람직하게는 공기 중에서 수행된다. 이렇게 하면 덜 복잡한 장치를 세척에 사용할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해, 지지체 및 Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 및 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 금속간 화합물을 포함하는 촉매가 생성되며, 이때 상기 금속간 화합물은 나노입자의 형태이고, 지지체의 표면 상에 및 지지체의 거대 기공, 중간 기공 및 미세 기공 내에 침착된다.
바람직한 실시양태에서, 상기 금속간 화합물은 백금 및 Ca, Y, Sc 및 La 중 하나를 포함한다. 특히 바람직한 금속간 화합물은 Pt2Ca, Pt3Y, Pt3Sc 또는 Pt3La이다.
지지된 촉매는 일반적으로 지지된 촉매의 총 질량을 기준으로 1 내지 40 중량% 양의 백금을 갖는다. 상기 금속간 화합물의 나노입자는 바람직하게는 100 nm 이하, 더욱 바람직하게는 1 내지 50 nm, 바람직하게는 1 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 2 내지 15 nm의 직경을 갖는다.
상기 촉매에 사용되는 지지체는 촉매에 사용되는 것으로 알려진 임의의 다공성 지지체일 수 있다. 바람직하게는, 다공성이며 4 ㎡/g 이상의 BET 표면을 갖는 지지체가 사용된다. 바람직하게는, BET 표면적은 20 내지 1000 ㎡/g의 범위이고, 특히 바람직하게는 70 내지 300 ㎡/g의 범위이다.
지지체의 재료는 금속 산화물 또는 탄소일 수 있다. 금속 산화물이 사용되는 경우, 금속 산화물은 일반적으로 세라믹이다. 적합한 금속 산화물은 예를 들어 혼합 산화물 예컨대 안티몬 주석 산화물, 알루미늄 산화물, 규소 산화물 또는 티탄 산화물이다. 하나 초과의 금속 또는 혼합 산화물을 함유하는 세라믹이 바람직하다. 그러나, 탄소 지지체가 바람직하다. 적합한 탄소 지지체는 예를 들어 카본 블랙, 활성탄, 그래펜(graphene) 및 흑연이다.
상기 촉매는 바람직하게는 연료 전지를 위한 전기화학적 촉매, 특히 캐쏘드 촉매로서 사용될 수 있다. 특히, 상기 촉매는 양성자 교환 막 연료 전지에 사용된다.
도 1은 실시예 1에서 수득된 분말의 TEM 사진을 도시하며,
도 2는 실시예 1에서 수득된 분말의 XRD 패턴을 도시하며,
도 3은 실시예 2에서 얻은 분말의 TEM 사진을 도시하며,
도 4는 실시예 2에서 얻은 분말의 XRD 패턴을 나타낸다.
실시예
실시예 1 ( Pt 3 Y ):
19.6mg의 이트륨(III) 클로라이드 (YCl₃), 33.7mg의 백금(IV) 클로라이드 (PtCl₄) 및 442mg의 칼륨 트리에틸 보로하이드라이드 (KEt3BH)를 분말로서 혼합하였다. 교반하에 혼합물을 140℃로 가열하였다. 140℃에서 10분 후 온도를 200℃로 올렸다. 200℃에서 40분 후, 온도를 실온으로 냉각시켰다. 혼합물을, 2 mL의 용매를 첨가하고 와류(vortex) 혼합하고 원심 분리하고 상등액을 경사분리함(decanting)으로써, 유기 용매로 세척하였다. 세척을 3회 수행하되, 제 1 및 제 2 세척에서는 테트라하이드로퓨란을 사용하고 제 3 세척에서는 헥산 (이성질체의 혼합물)을 사용하였다. 잔류 고형분을 진공하에 하기 온도 프로그램으로 가열하였다: 135℃에서 15 분 동안 가열, 실온으로 냉각; 200℃로 가열; 5 K/분의 가열 속도로 650℃로 가열; 650℃에서 3 시간 유지; 실온으로 냉각.
이전의 모든 공정 단계는 불활성 분위기, 예를 들어 아르곤 중에서 수행되었다.
공기 분위기에서 다음 단계가 수행되었다.
수득된 분말을, 4 mL의 물을 첨가하고 10 초 동안 와류 혼합하고 1 분 동안 초음파 처리하고 원심 분리하고 상등액을 경사분리함으로써, 3 회 세척하였다. 고체를, 실온에서 2 분 동안 초음파 처리하고 90 분 동안 교반하는 것에 의해, 5.0 M 황산 4 mL로 침출(leaching)시켰다. 고체를 원심 분리 및 경사분리로 분리하였다. 1차 침출 단계에서 수득된 물질의 황산 침출을, 2 분간 초음파 처리하고 3 시간 동안 교반하면서 반복하였다. 3 시간 동안 교반한 후에 수득된 물질을 사용하여, 2 분 동안 초음파 처리하고 16 시간 동안 교반하면서 또 다시 반복하였다. 생성물을 H2O(4 mL)로 2 회 세척하였다: 3 분 초음파 처리, 3 분 교반 후, 원심 분리. 최종 생성물을 진공하에 2 시간 동안 건조시켰다.
실시예 2 ( Pt 3 Y ):
40.9 mg의 YCl₃, 141.1 mg의 PtCl₄및 479 mg의 KEt3BH를 분말로서 혼합하였다. 1-옥타데센 1 mL를 첨가하고 교반하여 균질화시켰다. 혼합물을 교반하고 10 분 동안 100℃로 가열하고 실온으로 냉각시켰다. 온도를 130℃로 올리고 20 분간 유지하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 생성물 혼합물 중의 고체 덩어리를 기계적으로 파쇄시켰다. 교반하면서 온도를 200℃로 올렸다. 이 온도를 35 분간 유지한 후, 실온으로 냉각시켰다.
혼합물을, 4 mL의 용매를 첨가하고 와류 혼합하고 원심 분리하고 상등액을 경사분리함으로써, 유기 용매로 세척하였다. 세척은 8 회 수행되되, 1 회는 테트라하이드로푸란 1 mL 및 헥산 3 mL (이성질체의 혼합물)의 혼합물을 사용하고, 헥산으로 2 회, 테트라하이드로푸란으로 3 회, 헥산으로 2 회 수행되었다.
잔류 고형분을 진공하에 하기 온도 프로그램으로 가열하였다: 135℃에서 15 분 동안 가열, 실온으로 냉각; 200℃로 가열; 5 K/분의 가열 속도로 650℃로 가열; 650℃에서 3 시간 유지; 실온으로 냉각.
이전의 모든 공정 단계는 불활성 분위기, 예를 들어 아르곤 중에서 수행되었다.
공기 분위기에서 다음 단계가 수행되었다.
수득된 분말을 5.0 M 황산 10 mL로 침출시켰다. 이는, 1 분 동안 교반한 후 15 분간 초음파 처리하고 1 시간 동안 교반함으로써 수행되었다. 고체를 원심 분리 및 경사분리로 분리하였다. 1 차 침출 단계에서 수득된 물질의 황산에 의한 침출을, 15 분 동안 초음파 처리하고 1 시간 동안 교반하면서 반복하였다. 15 분 동안 초음파 처리하고 17 시간 동안 교반하면서 또 다시 반복하였다. 생성물을 H2O (10 mL)로 3 회 세척하였다: 3 분 초음파 처리, 3 분 교반 후, 원심 분리. 최종 생성물을 진공하에 2 시간 동안 건조시켰다.
실시예 3 ( Pt 3 Sc ):
51 mg의 ScCl₃, 141.1 mg의 PtCl₄및 479 mg의 KEt3BH를 분말로서 혼합하였다. 1-옥타데센 1 mL를 첨가하고 교반하여 균질화시켰다. 혼합물을 교반하고 10 분 동안 100℃로 가열하고 실온으로 냉각시켰다. 온도를 130℃로 올리고 20 분간 유지하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 생성물 혼합물 중의 고체 덩어리를 기계적으로 파쇄시켰다. 교반하면서 온도를 200℃로 올렸다. 이 온도를 35 분간 유지한 후, 실온으로 냉각시켰다.
혼합물을, 4 mL의 용매를 첨가하고 와류 혼합하고 원심 분리하고 상등액을 경사분리함으로써, 유기 용매로 세척하였다. 세척은 8 회 수행되되, 1 회는 테트라하이드로푸란 1 mL 및 헥산 3 mL (이성질체의 혼합물)의 혼합물을 사용하고, 헥산으로 2 회, 테트라하이드로푸란으로 3 회, 헥산으로 2 회 수행되었다.
잔류 고형분을 진공하에 하기 온도 프로그램으로 가열하였다: 135℃에서 15 분 동안 가열, 실온으로 냉각; 200℃로 가열; 5 K/분의 가열 속도로 650℃로 가열; 650℃에서 3 시간 유지; 실온으로 냉각.
이전의 모든 공정 단계는 불활성 분위기, 예를 들어 아르곤 중에서 수행되었다.
공기 분위기에서 다음 단계가 수행되었다.
수득된 분말을 5.0 M 황산 10 mL로 침출시켰다. 이는, 1 분 동안 교반한 후 15 분간 초음파 처리하고 1 시간 동안 교반함으로써 수행되었다. 고체를 원심 분리 및 경사분리로 분리하였다. 1 차 침출 단계에서 수득된 물질의 황산에 의한 침출을, 15 분 동안 초음파 처리하고 1 시간 동안 교반하면서 반복하였다. 15 분 동안 초음파 처리하고 17 시간 동안 교반하면서 또 다시 반복하였다. 생성물을 H2O (10 mL)로 3 회 세척하였다: 3 분 초음파 처리, 3 분 교반 후, 원심 분리. 최종 생성물을 진공하에 2 시간 동안 건조시켰다.
XRD는 Pt3Sc의 형성을 입증했다.
실시예 4 ( Pt 3 Lu ):
96 mg의 LuCl₃, 141.1 mg의 PtCl₄및 479 mg의 KEt3BH를 분말로서 혼합하였다. 1 mL의 1,3-디이소프로필벤젠을 가하고 교반하여 균질화시켰다. 혼합물을 교반하고 10 분 동안 100℃로 가열하고 실온으로 냉각시켰다. 온도를 130℃로 올리고 20 분간 유지하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 생성물 혼합물 중의 고체 덩어리를 기계적으로 파쇄시켰다. 교반하면서 온도를 200℃로 올렸다. 이 온도를 35 분간 유지한 후, 실온으로 냉각시켰다.
혼합물을, 4 mL의 용매를 첨가하고 와류 혼합하고 원심 분리하고 상등액을 경사분리함으로써, 유기 용매로 세척하였다. 세척은 8 회 수행되되, 1 회는 테트라하이드로푸란 1 mL 및 헥산 3 mL (이성질체의 혼합물)의 혼합물을 사용하고, 헥산으로 2 회, 테트라하이드로푸란으로 3 회, 헥산으로 2 회 수행되었다.
잔류 고형분을 진공하에 하기 온도 프로그램으로 가열하였다: 135℃에서 15 분 동안 가열, 실온으로 냉각; 200℃로 가열; 5 K/분의 가열 속도로 650℃로 가열; 650℃에서 3 시간 유지; 실온으로 냉각.
이전의 모든 공정 단계는 불활성 분위기, 예를 들어 아르곤 중에서 수행되었다.
공기 분위기에서 다음 단계가 수행되었다.
수득된 분말을 5.0 M 황산 10 mL로 침출시켰다. 이는, 1 분 동안 교반한 후 15 분간 초음파 처리하고 1 시간 동안 교반함으로써 수행되었다. 고체를 원심 분리 및 경사분리로 분리하였다. 1 차 침출 단계에서 수득된 물질의 황산에 의한 침출을, 15 분 동안 초음파 처리하고 1 시간 동안 교반하면서 반복하였다. 15 분 동안 초음파 처리하고 17 시간 동안 교반하면서 또 다시 반복하였다. 생성물을 H2O (10 mL)로 3 회 세척하였다: 3 분 초음파 처리, 3 분 교반 후, 원심 분리. 최종 생성물을 진공하에 2 시간 동안 건조시켰다.
XRD는 Pt3Lu의 형성을 입증했다.
실시예 5 ( Au 2 Y ):
PtCl₄대신에 AuCl₃를 사용하여 실시예 2의 조건을 적용하여, 금속간 상 Au2Y를 형성하였다. Au2Y의 형성은 XRD에 의해 결정되었다.
수득된 생성물의 분석
실시예 1 및 실시예 2에서 수득된 분말을 투과 전자 현미경 (TEM) 및 X 선 회절 (XRD)에 의해 분석하였다. 결과는 첨부된 도면들에 도시되어 있다.
도 1은 실시예 1에서 수득된 분말의 TEM 사진을 도시하며,
도 2는 실시예 1에서 수득된 분말의 XRD 패턴을 도시하며,
도 3은 실시예 2에서 얻은 분말의 TEM 사진을 도시하며,
도 4는 실시예 2에서 얻은 분말의 XRD 패턴을 나타낸다.
TEM 및 전자 회절은 200 kV에서 작동하는 LaB6　FEI Tecnai G2 20 TEM에서 수행되었다. TEM 샘플은 탄소-코팅된 구리 그리드(grid) 상에 한 방울의 입자 용액을 위치시킴으로써 준비되었다.
XRD는, 코발트 공급원(Kα1 = 1.79Å)을 가진 브루커(Bruker) D8 GADDS 회절계에서 수행되었다. 필요한 경우, XRD 샘플은 평평한 플라스틱 홀더 상으로 드롭캐스팅(dropcasting)되었다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서 수득된 최종 생성물에 나노입자가 존재한다. 수득된 실시예 2의 최종 생성물 또한 나노입자로 존재하지만, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 나노입자들이 응집된다.
실시예 1에서 수득된 생성물의 도 2의 XRD 분광사진은 주요 상으로서의 Pt3Y 및 소량의 Pt의 존재를 나타낸다.
실시예 2에서는, 도 4의 XRD 분광사진에서 볼 수 있는 바와 같이, 고순도의 금속간 화합물 Pt3Y가 얻어졌다.
도 2 및 도 4에서 바(bar)는 Pt3Y의 자료 데이터(library data)를 나타낸다. 도 2에서 삼각형 점은 백금의 자료 데이터를 나타낸다.
XRD 분광사진에서 Pt3Y로 할당된 반사는 자료 데이터와 비교하여 더 낮은 각 쪽으로 이동되었으며, 이는 높은 격자 상수에 상응한다. 이러한 관찰은, 문헌 [Lynch, J.F.; Reilly, J.J., J. Less-Common Metals, 1982 87, pages 225-236]에 기술된 바와 같이, La-Ni 시스템에 대해 관찰된 격자간 하이드라이드로 설명될 수 있다.

Claims (23)

  1. (a) Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족(lanthanide)으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염, 및 염을 포함하는 환원제를 혼합하는 단계로서, 상기 혼합은 모든 성분이 고체인 온도에서 수행되는, 단계;
    (b) 단계 (a)에서 수득된 혼합물을 상기 환원제의 용융 온도와 상기 금속간 화합물의 용융 온도 사이의 범위의 온도로 가열하고 그 온도를 1 분 내지 600 분 동안 유지함으로써 반응시켜 금속간 화합물을 형성하는 단계;
    (c) 임의적으로, 단계 (b)에서 수득된 혼합물을, 1 종 이상의 비-양성자성 용매 또는 비-양성자성 용매들의 조합물로 1 회 또는 반복적으로 세척하고 (이때, 단계 (a)에서 사용된 상기 환원제의 양이온과 상기 염의 음이온들 중 하나 이상과의 염은 상기 용매에 용해되지 않음), 이어서, 세척 후 수득된 혼합물을, 상기 환원제의 용융 온도와 상기 금속간 화합물의 용융 온도 사이의 범위의 온도로 가열하고 그 온도에서 1 분 내지 600 분 동안 유지하는 단계 (이때, 상기 세척 및 가열은 반복적으로 수행될 수 있음); 및
    (d) 단계 (b) 또는 (c)에서 수득된 혼합물을 세척하여, 단계 (a)에서 사용된 상기 환원제의 양이온과 상기 염의 음이온들 중 하나 이상과의 염의 부산물 및 잔부(remainder)를 제거하는 단계
    를 포함하는, 금속간 화합물을 포함하는 촉매의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 (a)에서 또는 단계 (c) 또는 단계 (d)에서의 세척 중에 지지체가 첨가되어, 지지체 및 금속간 화합물을 포함하는 지지된 촉매를 달성하고, 이때 금속간 화합물은 나노입자의 형태이며, 지지체의 표면 상에 및 지지체의 기공 내에 침착되는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    단계 (a)에서 고체 성분에 비-양성자성 액체가 가소제 또는 교반 보조제로서 첨가되고, 상기 비-양성자성 액체는 알칸, 알켄, 방향족 탄화수소, 아민, 에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, 상기 성분 각각은 50℃에서 액체인, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    단계 (a)에서 첨가된 비-양성자성자 액체가 스쿠알란, 1,13-테트라데카디엔, 1-옥타데센, 트리옥틸아민, 1,3-디이소프로필벤젠 및 디옥틸 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (a)에서 추가적으로 불활성 염이 첨가되는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 불활성 염이 알칼리금속 할로겐화물인, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (a), 단계 (b), 및 단계 (c)에서의 가열이 불활성 분위기 중에서 수행되는, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염이 백금 염, 은 염, 로듐 염, 이리듐 염, 팔라듐 염 또는 금 염인, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염이 칼슘 염, 이트륨 염, 스칸듐 염 또는 란타늄 염인, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염이 할로겐화물인, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 염이 할로겐화물인, 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 할로겐화물이 염화물인, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제가 알칼리금속 알킬보로하이드라이드 또는 알칼리금속 아릴보로하이드라이드, 또는 알칼리금속 하이드라이드와 알킬보란 또는 아릴보란의 혼합물인, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제가 알칼리금속 트리에틸보로하이드라이드, 알칼리금속 트리프로필보로하이드라이드, 알칼리금속 트리부틸보로하이드라이드, 알칼리금속 하이드라이드와 트리에틸보란, 알칼리금속 하이드라이드와 트리프로필보란, 및 알칼리금속 하이드라이드와 트리부틸보란으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  15. 제 11 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 환원제의 알칼리금속이 칼륨 또는 나트륨인, 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (c)에서의 세척에 사용되는 비-양성자성 용매가, 단독으로 사용되거나 또는 펜탄, 헥산 및 헵탄으로 이루어진 군으로부터의 저비점 알칸과 조합되어 사용되는, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (d)에서의 세척이 물 또는 산의 수용액으로 수행되는, 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 촉매로서,
    지지체, 및
    Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 및 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, La 및 란탄족으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 금속간 화합물
    을 포함하고, 이때 상기 금속간 화합물은 나노입자의 형태이고, 지지체의 표면 상에 및 지지체의 거대 기공, 중간 기공 및 미세 기공 내에 침착되는, 촉매.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 금속간 화합물은 백금 및 Ca, Y, Sc 및 La 중 하나를 포함하는, 촉매.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 지지체는 4 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖는 다공성 지지체인, 촉매.
  21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체가 금속 산화물 또는 탄소인, 촉매.
  22. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체가 카본 블랙, 활성탄, 그래펜(graphene) 및 흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 촉매.
  23. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속간 화합물이 Pt2Ca, Pt3Y, Pt3Sc 또는 Pt3La인, 촉매.

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