KR20220101799A - Platinum catalyst complex comprising carbon shell and manufacturing method thereof - Google Patents

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김병수
오종길
손대용
이현주
김범준
최주혁
이영준
이준호
정한빛
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to a platinum catalyst composite comprising a carbon shell and having a low platinum content, and a method for preparing the same. Specifically, the method includes the steps of: preparing polystyrene-based copolymer particles by adding an initiator to starting materials including a monomer, a first crosslinking agent and a surfactant and crosslinking the same through ultraviolet irradiation; performing hyper crosslinking on the polystyrene-based copolymer particles; doping a resulting product with metal atoms and then carbonizing the same to obtain metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles; and obtaining polystyrene-based copolymer particles carbonized by dissolving the metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles in a mixture containing a platinum precursor and thermally reducing the carbonized polystyrene-based copolymer particles, a catalyst layer comprising a catalytic metal supported on the particles, and a catalyst comprising a carbon shell formed on the catalyst layer.

Description

탄소 쉘을 포함하는 백금 촉매 복합체 및 이의 제조방법{PLATINUM CATALYST COMPLEX COMPRISING CARBON SHELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Platinum catalyst composite comprising a carbon shell and method for preparing the same

본 발명은 탄소 쉘을 포함하고 백금 함유량이 적은 백금 촉매 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a platinum catalyst composite including a carbon shell and having a low platinum content and a method for preparing the same.

일반적으로 자동차용 연료전지로는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)가 적용되고 있는데, 이 고분자 전해질막 연료전지가 자동차의 다양한 운전조건에서 최소 수십 kW 이상 높은 출력 성능을 정상적으로 발현하려면, 넓은 전류 밀도(Current Density) 범위에서 안정적으로 작동 가능해야 한다. 상기 연료전지의 전기 생성을 위한 반응은 과불소 술폰산계 이오노머 기반 전해질막(Perfluorinated Sulfonic Acid (PFSA) Ionomer-Based Membrane)과 애노드(Anode)/캐소드(Cathode)의 전극으로 구성된 막-전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)에서 발생하는데, 연료전지의 산화극인 애노드에 공급된 수소가 수소 이온(Proton)과 전자(Electron)로 분리된 후, 수소 이온은 막을 통해 환원극인 캐소드 쪽으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 캐소드로 이동하게 되어, 상기 캐소드에서 산소 분자, 수소 이온 및 전자가 함께 반응하여 전기를 생성함과 동시에 반응 부산물로서 물(H2O)과 열을 생성하게 된다.In general, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is applied as a fuel cell for automobiles, and this polymer electrolyte membrane fuel cell normally exhibits high output performance of at least several tens of kW under various driving conditions of automobiles. To do this, it must be able to operate reliably over a wide current density range. The reaction for generating electricity of the fuel cell is a membrane-electrode assembly (MEA) composed of a Perfluorinated Sulfonic Acid (PFSA) Ionomer-Based Membrane and an anode/cathode electrode. : Occurs in Membrane-Electrode Assembly. After the hydrogen supplied to the anode, which is the oxidation electrode of the fuel cell, is separated into hydrogen ions (protons) and electrons (electrons), the hydrogen ions move through the membrane toward the cathode, the cathode, and electrons It moves to the cathode through an external circuit, and at the cathode, oxygen molecules, hydrogen ions, and electrons react together to generate electricity and at the same time generate water (H 2 O) and heat as reaction byproducts.

한국등록특허 제10-1393493호Korean Patent No. 10-1393493 한국등록특허 제10-2125652호Korean Patent No. 10-2125652

본 발명은 막-전극 접합체의 성능을 증대시킬 수 있는 촉매 복합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a catalyst composite capable of increasing the performance of a membrane-electrode assembly.

본 발명은 막-전극 접합체 내 촉매의 성능 및 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve the performance and durability of catalysts in membrane-electrode assemblies.

본 발명은 백금의 양을 최소화하면서 막-전극 접합체에 적용하였을 때 우수한 성능을 보이는 촉매 복합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a catalyst composite exhibiting excellent performance when applied to a membrane-electrode assembly while minimizing the amount of platinum.

본 발명은 촉매 복합체를 균일한 크기로 대량 생산할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method capable of mass-producing a catalyst composite in a uniform size.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 더욱 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above. The objects of the present invention will become more apparent from the following description, and will be realized by means and combinations thereof recited in the claims.

본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 복합체는 탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자; 상기 입자 상에 담지된 촉매 금속을 포함하는 촉매층; 및 상기 촉매층 상에 형성된 탄소 쉘;을 포함할 수 있다.The catalyst composite according to an embodiment of the present invention includes carbonized polystyrene-based copolymer particles; a catalyst layer comprising a catalyst metal supported on the particles; and a carbon shell formed on the catalyst layer.

상기 입자는 구형의 형상을 갖는 것일 수 있다.The particles may have a spherical shape.

상기 입자는 평균 입경(D50)이 50㎚ 내지 1㎛일 수 있다.The particles may have an average particle diameter (D50) of 50 nm to 1 μm.

상기 촉매 금속은 백금; 및 철, 니켈, 코발트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The catalyst metal is platinum; And it may include at least one selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, and combinations thereof.

상기 탄소 쉘은 두께가 5㎚ 이하일 수 있다.The carbon shell may have a thickness of 5 nm or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 복합체의 제조방법은 단량체, 제1 가교제 및 계면활성제를 포함하는 출발물질에 개시제를 첨가하고 자외선 조사를 통해 가교시켜 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 제조하는 단계; 상기 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 하이퍼 가교(Hyper crosslink) 시키는 단계; 그 결과물에 금속 원자를 도핑한 뒤 탄화시켜 금속 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 얻는 단계; 및 상기 금속 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 백금 전구체를 포함하는 혼합물에 용해시켜 열 환원하여 탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자, 상기 입자 상에 담지된 촉매 금속을 포함하는 촉매층 및 상기 촉매층 상에 형성된 탄소 쉘을 포함하는 촉매를 얻는 단계;를 포함할 수 있다.The method for preparing a catalyst composite according to an embodiment of the present invention comprises the steps of adding an initiator to a starting material including a monomer, a first crosslinking agent and a surfactant and crosslinking through ultraviolet irradiation to prepare polystyrene-based copolymer particles; hyper-crosslinking the polystyrene-based copolymer particles; Doping a metal atom to the resultant, followed by carbonization to obtain a metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles; and polystyrene-based copolymer particles carbonized by dissolving the metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles in a mixture containing a platinum precursor and thermal reduction, a catalyst layer comprising a catalyst metal supported on the particles, and on the catalyst layer It may include; obtaining a catalyst including the formed carbon shell.

상기 단량체는 스타이렌(Styrene), 4-비닐바이페닐(4-vinylbiphenyl), 2-비닐 피리딘(2-vinyl pyridine), N-에틸-2-비닐카바졸(N-ethyl-2-vinylcarbazole), 벤질 메타크릴레이트(Benzyl methacrylate), 벤질 아크릴레이트(Benzyl acrylate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The monomer is styrene (Styrene), 4-vinylbiphenyl (4-vinylbiphenyl), 2-vinyl pyridine (2-vinyl pyridine), N-ethyl-2-vinylcarbazole (N-ethyl-2-vinylcarbazole), It may include at least one selected from the group consisting of benzyl methacrylate, benzyl acrylate, and combinations thereof.

상기 제1 가교제는 디비닐벤젠(Divinylbenzene), 비닐벤질 아자이드(Vinylbenzyl azide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The first crosslinking agent may include at least one selected from the group consisting of divinylbenzene, vinylbenzyl azide, and combinations thereof.

상기 단량체는 스타이렌을 포함하고, 상기 제1 가교제는 디비닐벤젠 및 비닐벤질 아자이드를 포함하며, 상기 출발물질은 스타이렌, 디비닐벤젠 및 비닐벤질 아자이드를 합한 100몰% 중 스타이렌 75몰% 내지 90몰%, 디비닐벤젠 5몰% 내지 10몰% 및 비닐벤질 아자이드 5몰% 내지 20몰%를 포함할 수 있다.The monomer includes styrene, the first crosslinking agent includes divinylbenzene and vinylbenzyl azide, and the starting material is styrene 75 in 100 mol% of styrene, divinylbenzene, and vinylbenzyl azide. It may include mol% to 90 mol%, 5 mol% to 10 mol% of divinylbenzene, and 5 mol% to 20 mol% of vinylbenzyl azide.

상기 계면활성제는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 소듐 도데실 설페이트(Sodium dodecyl sulfate), 세트리모늄 브로마이드(Cetrimonium bromide), 도데실트리메틸암모늄 브로마이드(Dodecyltrimethylammonium bromide), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The surfactant is polyvinylpyrrolidone, sodium dodecyl sulfate, cetrimonium bromide, dodecyltrimethylammonium bromide, polyvinyl alcohol, and It may include at least one selected from the group consisting of combinations thereof.

상기 하이퍼 가교는 상기 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 가교 촉매, 제2 가교제 및 용매의 혼합물에 30℃ 내지 90℃의 온도 범위에서 12 시간 내지 48 시간 동안 침지시키는 것일 수 있다.The hyper crosslinking may be immersing the polystyrene-based copolymer particles in a mixture of a crosslinking catalyst, a second crosslinking agent and a solvent at a temperature of 30°C to 90°C for 12 hours to 48 hours.

상기 가교 촉매는 FeCl3, FeCl3·6H2O, AlCl3, CoCl3, ZnCl3, CrCl4 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The cross-linking catalyst may include at least one selected from the group consisting of FeCl 3 , FeCl 3 .6H 2 O, AlCl 3 , CoCl 3 , ZnCl 3 , CrCl 4 and combinations thereof.

상기 제2 가교제는 포름알데히드 디메틸 아세탈(Formaldehyde dimethyl acetal), 트리클로로메테인(Trichloromethane) 및 카본 테트라클로라이드(Carbon tetrachloride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The second crosslinking agent may include at least one selected from the group consisting of formaldehyde dimethyl acetal, trichloromethane, carbon tetrachloride, and combinations thereof.

상기 금속 원자는 철, 니켈, 코발트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The metal atom may include at least one selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, and combinations thereof.

상기 탄화는 질소 분위기 하에서 600℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 1 시간 내지 3 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.The carbonization may be performed for 1 hour to 3 hours at a temperature range of 600° C. to 1100° C. under a nitrogen atmosphere.

상기 열 환원은, H2/N2 분위기 하에서 300℃ 내지 700℃의 온도 범위에서 10 분 내지 2 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.The thermal reduction may be performed for 10 minutes to 2 hours at a temperature range of 300° C. to 700° C. under H 2 /N 2 atmosphere.

본 발명에 따르면 성능 및 내구성이 향상된 촉매 복합체를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a catalyst composite having improved performance and durability.

본 발명에 따른 촉매 복합체를 사용하면 막-전극 접합체의 성능을 증대시킬 수 있다.The use of the catalyst composite according to the present invention can increase the performance of the membrane-electrode assembly.

본 발명에 따르면 백금의 양을 최소화하면서 막-전극 접합체에 적용하였을 때 우수한 성능을 보이는 촉매 복합체를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a catalyst composite exhibiting excellent performance when applied to a membrane-electrode assembly while minimizing the amount of platinum.

본 발명에 따르면 촉매 복합체를 균일한 크기로 대량 생산할 수 있다.According to the present invention, it is possible to mass-produce the catalyst composite in a uniform size.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects. It should be understood that the effects of the present invention include all effects that can be inferred from the following description.

도 1은 본 발명에 따른 촉매 복합체를 도시한 단면도이다.
도 2는 상기 촉매 복합체에 포함된 촉매층 및 상기 탄소 쉘을 원자 스케일(Scale)로 도시한 참고도이다.
도 3은 본 발명에 따른 촉매 복합체의 제조방법에서 출발물질을 일정 시간 동안 교반하였을 때의 상태를 도시한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 실시예1에서 에멀젼 중합된 결과물에 대한 주사전자현미경 분석 결과이다.
도 5a는 본 발명의 실시예1에서 탄화된 결과물에 대한 주사전자현미경 분석 결과이다.
도 5b는 에멀젼 중합된 결과물을 하이퍼 가교시키지 않고 탄화시켰을 때의 결과물에 대한 주사전자현미경 분석 결과이다.
도 6은 본 발명의 실시예1을 통해 얻은 FePt/cPS 입자 촉매에 대한 주사전자현미경 결과이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예1을 통해 얻은 촉매를 이용한 하프-셀 테스트 결과이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예1을 통해 얻은 촉매를 이용한 풀-셀 테스트 결과이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예2 내지 실시예4를 통해 얻은 촉매에 대한 주사전자현미경 분석 결과이다.
1 is a cross-sectional view showing a catalyst composite according to the present invention.
FIG. 2 is a reference diagram illustrating the catalyst layer and the carbon shell included in the catalyst composite on an atomic scale.
3 is a reference diagram illustrating a state when the starting material is stirred for a predetermined time in the method for preparing a catalyst composite according to the present invention.
4 is a scanning electron microscope analysis result of the emulsion polymerization result in Example 1 of the present invention.
5A is a scanning electron microscope analysis result of the carbonized product in Example 1 of the present invention.
Figure 5b is a scanning electron microscope analysis result of the result when the emulsion-polymerized product is carbonized without hyper-crosslinking.
6 is a scanning electron microscope result of the FePt / cPS particle catalyst obtained in Example 1 of the present invention.
7A and 7B are half-cell test results using the catalyst obtained in Example 1 of the present invention.
8A and 8B are full-cell test results using the catalyst obtained in Example 1 of the present invention.
9a to 9c are scanning electron microscope analysis results of the catalysts obtained through Examples 2 to 4 of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where another part is in between. Conversely, when a part, such as a layer, film, region, plate, etc., is "under" another part, this includes not only cases where it is "directly under" another part, but also cases where there is another part in between.

달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.Unless otherwise specified, all numbers, values, and/or expressions expressing quantities of ingredients, reaction conditions, polymer compositions and formulations used herein contain, among other things, those numbers that essentially occur in obtaining such values. Since they are approximations reflecting various uncertainties in the measurement, it should be understood as being modified by the term "about" in all cases. Also, where the disclosure discloses numerical ranges, such ranges are continuous and inclusive of all values from the minimum to the maximum inclusive of the range, unless otherwise indicated. Furthermore, when such ranges refer to integers, all integers inclusive from the minimum to the maximum inclusive are included, unless otherwise indicated.

도 1은 본 발명에 따른 촉매 복합체를 도시한 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 촉매 복합체는 탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자(10), 상기 입자(10) 상에 담지된 촉매 금속을 포함하는 촉매층(20) 및 상기 촉매층(20) 상에 형성된 탄소 쉘(30)을 포함한다.1 is a cross-sectional view showing a catalyst composite according to the present invention. Referring to this, the catalyst composite includes carbonized polystyrene-based copolymer particles 10 , a catalyst layer 20 including a catalyst metal supported on the particles 10 , and a carbon shell 30 formed on the catalyst layer 20 . ) is included.

상기 탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자(10)는 균일한 크기를 갖는 구형의 입자인 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명은 탄화 단계를 거치더라도 그 형태(Morphology)가 무너지지 않고 구형으로 유지되는 입자를 제공할 수 있는 방법을 제시한다. 이에 대해서는 후술한다.The carbonized polystyrene-based copolymer particles 10 are characterized in that they are spherical particles having a uniform size. In particular, the present invention proposes a method capable of providing particles that do not lose their morphology and maintain a spherical shape even through a carbonization step. This will be described later.

상기 탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자(10)는 평균 입경(D50)이 50㎚ 내지 1㎛일 수 있다. 본 발명에서 제시하는 에멀젼 중합법에 따라 촉매 복합체를 제조하면 종래의 멤브레인 유화법 등에 비해 크기 조절이 용이하여 연료전지용 전극 등에 더 적합한 100㎚ 이하의 평균 입경(D50)을 갖는 입자(10)를 제조할 수 있다.The carbonized polystyrene-based copolymer particles 10 may have an average particle diameter (D50) of 50 nm to 1 μm. When the catalyst composite is prepared according to the emulsion polymerization method presented in the present invention, it is easier to control the size compared to the conventional membrane emulsification method, etc. can do.

상기 촉매층(20)을 이루는 상기 촉매 금속은 백금; 및 철, 니켈, 코발트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 합금을 포함할 수 있다.The catalyst metal constituting the catalyst layer 20 is platinum; and an alloy including at least one selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, and combinations thereof.

상기 백금의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 상기 촉매 복합체의 전체 중량을 기준으로 10중량% 이하, 또는 5중량% 이하, 또는 3중량% 이하, 또는 1중량% 이하일 수 있다. 본 발명에 따르면 상용 백금 촉매에 비해 백금 함량을 크게 줄여도 동등 내지 우수한 성능을 보이는 촉매 복합체를 얻을 수 있다.The content of the platinum is not particularly limited, but may be 10 wt% or less, or 5 wt% or less, or 3 wt% or less, or 1 wt% or less based on the total weight of the catalyst composite. According to the present invention, it is possible to obtain a catalyst composite exhibiting equivalent or superior performance even when the platinum content is greatly reduced compared to a commercial platinum catalyst.

도 2는 상기 촉매층(20) 및 상기 탄소 쉘(30)을 원자 스케일(Scale)로 도시한 참고도이다. 이에 따르면 상기 탄소 쉘(30)은 탄소 원소가 일종의 격자 구조를 이루며 형성되는 것이므로 상기 촉매층(20)이 외부와 단절되지 않는다. 또한, 또한, 상기 탄소 쉘(30)이 전기 전도도를 향상시키며 상기 촉매층(20)과 함께 반응에 참여하여 우수한 반응 활성을 나타낸다. 따라서 상기 촉매 복합체를 연료전지의 전극에 사용하였을 때, 산소 기체, 수소 기체 등이 상기 촉매층(20)과 접할 수 있고, 더욱 용이하게 산소의 산화 환원 반응이 일어날 수 있다. 결과적으로 백금의 함량을 낮추어도 종래와 동등 내지 우수한 성능을 갖는 촉매 복합체를 얻을 수 있다.2 is a reference diagram illustrating the catalyst layer 20 and the carbon shell 30 on an atomic scale. According to this, since the carbon shell 30 is formed by forming a kind of lattice structure of carbon elements, the catalyst layer 20 is not disconnected from the outside. In addition, the carbon shell 30 improves electrical conductivity and participates in the reaction together with the catalyst layer 20 to exhibit excellent reaction activity. Therefore, when the catalyst composite is used for the electrode of a fuel cell, oxygen gas, hydrogen gas, etc. may come into contact with the catalyst layer 20 , and the oxidation-reduction reaction of oxygen may occur more easily. As a result, even if the content of platinum is lowered, it is possible to obtain a catalyst composite having performance equivalent to or superior to that of the prior art.

상기 탄소 쉘(30)은 두께가 5㎚ 이하일 수 있다. 상기 탄소 쉘(30)의 두께는 본 발명에 따른 제조방법에서 제1 가교제의 함량에 따라 조절할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.The carbon shell 30 may have a thickness of 5 nm or less. The thickness of the carbon shell 30 may be adjusted according to the content of the first crosslinking agent in the manufacturing method according to the present invention. This will be described later.

본 발명에 따른 촉매 복합체의 제조방법은 단량체, 제1 가교제 및 계면활성제를 포함하는 출발물질에 개시제를 첨가하고 자외선 조사를 통해 가교시켜 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 제조하는 단계, 상기 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 하이퍼 가교(Hyper crosslink) 시키는 단계, 그 결과물에 금속 원자를 도핑한 뒤 탄화시켜 금속 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 얻는 단계 및 상기 금속 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 백금 전구체를 포함하는 혼합물에 용해시켜 열 환원하여 탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자, 상기 입자 상에 담지된 촉매 금속을 포함하는 촉매층 및 상기 촉매층 상에 형성된 탄소 쉘을 포함하는 촉매를 얻는 단계를 포함한다.The method for preparing a catalyst composite according to the present invention comprises the steps of preparing polystyrene-based copolymer particles by adding an initiator to a starting material including a monomer, a first crosslinking agent, and a surfactant and crosslinking through ultraviolet irradiation, the polystyrene-based copolymer particles A step of hyper-crosslinking, doping a metal atom to the resultant and carbonizing to obtain a metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particle, and a platinum precursor with the metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particle and heat-reducing by dissolving the mixture in a mixture containing carbonized polystyrene-based copolymer particles to obtain a catalyst including a catalyst layer including a catalyst metal supported on the particles and a carbon shell formed on the catalyst layer.

본 발명은 종래의 백금 촉매의 제조방법과 달리 출발물질로 블록 공중합체를 사용하는 것이 아니라 단량체를 사용하고 이를 가교시켜 입자를 형성하기 때문에 다양한 단량체를 선택할 수 있다. 상기 단량체는 스타이렌(Styrene), 4-비닐바이페닐(4-vinylbiphenyl), 2-비닐 피리딘(2-vinyl pyridine), N-에틸-2-비닐카바졸(N-ethyl-2-vinylcarbazole), 벤질 메타크릴레이트(Benzyl methacrylate), 벤질 아크릴레이트(Benzyl acrylate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Unlike the conventional method for producing a platinum catalyst, the present invention does not use a block copolymer as a starting material, but uses a monomer and cross-links it to form particles, so that various monomers can be selected. The monomer is styrene (Styrene), 4-vinylbiphenyl (4-vinylbiphenyl), 2-vinyl pyridine (2-vinyl pyridine), N-ethyl-2-vinylcarbazole (N-ethyl-2-vinylcarbazole), It may include at least one selected from the group consisting of benzyl methacrylate, benzyl acrylate, and combinations thereof.

상기 제1 가교제는 디비닐벤젠(Divinylbenzene), 비닐벤질 아자이드(Vinylbenzyl azide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제1 가교제 중 비닐벤질 아자이드의 함량에 따라 추후 형성될 탄소 쉘의 두께를 조절할 수 있다.The first crosslinking agent may include at least one selected from the group consisting of divinylbenzene, vinylbenzyl azide, and combinations thereof. In particular, the thickness of the carbon shell to be formed later may be adjusted according to the content of vinylbenzyl azide in the first crosslinking agent.

상기 출발물질은 상기 스타이렌, 디비닐벤젠 및 비닐벤질 아자이드를 합한 100몰% 중 스타이렌 75몰% 내지 90몰%, 디비닐벤젠 5몰% 내지 10몰% 및 비닐벤질 아자이드 5몰% 내지 20몰%를 포함할 수 있다.The starting material is 75 mol% to 90 mol% of styrene, 5 mol% to 10 mol% of divinylbenzene, and 5 mol% of vinylbenzyl azide among 100 mol% of the sum of styrene, divinylbenzene and vinylbenzyl azide to 20 mol%.

상기 계면활성제는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 소듐 도데실 설페이트(Sodium dodecyl sulfate), 세트리모늄 브로마이드(Cetrimonium bromide), 도데실트리메틸암모늄 브로마이드(Dodecyltrimethylammonium bromide), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The surfactant is polyvinylpyrrolidone, sodium dodecyl sulfate, cetrimonium bromide, dodecyltrimethylammonium bromide, polyvinyl alcohol, and It may include at least one selected from the group consisting of combinations thereof.

도 3은 상기 출발물질을 일정 시간 동안 교반하였을 때의 상태를 도시한 참고도이다. 이에 따르면 상기 출발물질은 단량체, 디비닐벤젠(Divinylbenzene, DVB) 및 비닐벤질 아자이드(Vinylbenzyl azide, VBA)를 포함하는 제1 가교제가 계면활성제에 의해 둘러싸여 일종의 마이셀(Micelle) 형태로 존재한다.3 is a reference diagram illustrating a state when the starting material is stirred for a predetermined time. According to this, the starting material is a monomer, a first cross-linking agent including divinylbenzene (DVB) and vinylbenzyl azide (VBA) is surrounded by a surfactant and is present in the form of micelles.

본 발명은 도 3과 같은 상태의 출발물질에 개시제를 첨가하고 자외선을 조사하여 가교 반응을 일으킴으로써 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 제조한다. In the present invention, polystyrene-based copolymer particles are prepared by adding an initiator to the starting material in the state shown in FIG. 3 and irradiating ultraviolet rays to cause a crosslinking reaction.

상기 개시제는 특별히 제한되지 않고 과황산칼륨(Potassium persulfate) 등의 광개시제를 사용할 수 있다.The initiator is not particularly limited and a photoinitiator such as potassium persulfate may be used.

다음으로, 상기 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 하이퍼 가교(Hyper crosslink)시킬 수 있다.Next, the polystyrene-based copolymer particles may be hyper crosslinked.

상기 하이퍼 가교는 프리델-크래프트(Friedel-Craft) 반응일 수 있다. 이는 인접한 모이어티(Moiety)와의 가교로서 이에 따라 상기 입자가 탄화 단계를 수행하는 동안 내부 모폴로지 및 형상을 유지할 수 있다.The hyper crosslinking may be a Friedel-Craft reaction. This is crosslinking with adjacent moieties, thus allowing the particle to retain its internal morphology and shape while undergoing the carbonization step.

상기 하이퍼 가교는 상기 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 가교 촉매, 제2 가교제 및 가교용 용매의 혼합물에 30℃ 내지 90℃의 온도 범위에서 12 시간 내지 48 시간 동안 침지시킴으로써 수행되는 것일 수 있다. 침지 시간은 물질의 종류에 따라 변동될 수 있다.The hyper crosslinking may be performed by immersing the polystyrene-based copolymer particles in a mixture of a crosslinking catalyst, a second crosslinking agent, and a crosslinking solvent at a temperature of 30°C to 90°C for 12 hours to 48 hours. The immersion time may vary depending on the type of material.

상기 가교 촉매는 FeCl3, FeCl3·6H2O, AlCl3, CoCl3, ZnCl3, CrCl4 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The cross-linking catalyst may include at least one selected from the group consisting of FeCl 3 , FeCl 3 .6H 2 O, AlCl 3 , CoCl 3 , ZnCl 3 , CrCl 4 and combinations thereof.

상기 제2 가교제는 포름알데히드 디메틸 아세탈(Formaldehyde dimethyl acetal), 트리클로로메테인(Trichloromethane) 및 카본 테트라클로라이드(Carbon tetrachloride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The second crosslinking agent may include at least one selected from the group consisting of formaldehyde dimethyl acetal, trichloromethane, carbon tetrachloride, and combinations thereof.

상기 가교용 용매는 1,2-디클로로에탄(1,2 dichloroethane; DCE), 1,2-디클로로프로판(1,2-dichloropropane; DCP), 1,4-디클로로벤젠(1,4-dichlorobenzene; DCB) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The crosslinking solvent is 1,2-dichloroethane (1,2 dichloroethane; DCE), 1,2-dichloropropane (1,2-dichloropropane; DCP), 1,4-dichlorobenzene (1,4-dichlorobenzene; DCB) ) and may include at least one selected from the group consisting of combinations thereof.

이후 상기 하이퍼 가교된 블록 공중합체 입자를 에탄올 중에 분산시킨 후, 입자 상에 금속 원자를 침착시키기 위해 상기 금속 원자를 포함하는 전구체를 용액에 부어 60℃ 내지 100℃의 온도에서 교반하고, 에탄올을 증발시킨 후 생성물을 40℃ 내지 60℃의 온도에서 건조할 수 있다. After dispersing the hyper-crosslinked block copolymer particles in ethanol, a precursor containing the metal atoms is poured into the solution to deposit metal atoms on the particles, stirred at a temperature of 60° C. to 100° C., and the ethanol is evaporated. After drying, the product may be dried at a temperature of 40°C to 60°C.

상기 금속 원자를 포함하는 전구체는 FeCl3, CoCl2, NiCl2 등을 포함할 수 있다.The precursor including the metal atom may include FeCl 3 , CoCl 2 , NiCl 2 , and the like.

그 후에 건조된 결과물을 탄화시켜 금속 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 얻을 수 있다. 상기 탄화는 질소 분위기 하에서 600℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 1 시간 내지 3 시간 동안 수행할 수 있다.Thereafter, the dried resultant may be carbonized to obtain metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles. The carbonization may be performed for 1 hour to 3 hours at a temperature range of 600° C. to 1100° C. under a nitrogen atmosphere.

상기 금속 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 에탄올 및 백금 전구체를 포함하는 용액에 첨가하여 건조한 후 수득한 분말을 불활성 분위기에서 열 환원시켜 전술한 촉매 복합체를 얻을 수 있다.The metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles are added to a solution containing ethanol and a platinum precursor, dried, and then the obtained powder is thermally reduced in an inert atmosphere to obtain the catalyst composite described above.

상기 열 환원은 H2/N2 분위기 하에서 300℃ 내지 700℃의 온도 범위에서 10 분 내지 2 시간 동안 수행할 수 있다.The thermal reduction may be performed for 10 minutes to 2 hours in a temperature range of 300° C. to 700° C. under H 2 /N 2 atmosphere.

이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 이에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following Examples and Comparative Examples. However, the technical spirit of the present invention is not limited or limited thereto.

실시예1Example 1

스티렌(0.913㎖), 디비닐벤젠(46㎕), 비닐벤질 아자이드(100㎕) 및 폴리비닐피롤리돈(300㎎/100㎖ 탈이온수)을 혼합하고 약 15분 동안 교반하여 출발물질을 준비하였다. 상기 출발물질에 과황산칼륨(60㎎/4㎖ 탈이온수)을 적하(Dropwise)하고 약 30분 동안 질소 버블링(N2 bubbling)을 한 뒤, 질소 분위기에서 약 70℃ 및 약 24시간 동안 반응시켜 출발물질을 에멀젼 중합하였다. 도 4는 에멀젼 중합된 결과물에 대한 주사전자현미경 분석 결과이다. 위 결과물의 평균 입경(D50)은 약 85.8±7.3㎚였다. 그 결과물에 자외선을 조사(254㎚)하며 약 12시간 동안 교반하여 예비 가교(Pre-crosslink)시켰다. 그 후, 과량의 계면활성제를 13,000 rpm에서 2.5시간 동안 반복 원심 분리하여 제거하고, 진공 하에서 약 12시간 동안 건조하여 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 얻었다.Prepare the starting material by mixing styrene (0.913 ml), divinylbenzene (46 μl), vinylbenzyl azide (100 μl) and polyvinylpyrrolidone (300 mg/100 ml deionized water) and stirring for about 15 minutes. did. Potassium persulfate (60 mg/4 ml deionized water) was added dropwise to the starting material, followed by nitrogen bubbling (N 2 bubbling) for about 30 minutes, followed by reaction at about 70° C. and about 24 hours in a nitrogen atmosphere. and emulsion polymerization of the starting material. 4 is a scanning electron microscope analysis result of the emulsion polymerization result. The average particle diameter (D50) of the above result was about 85.8±7.3 nm. The resultant was irradiated with ultraviolet rays (254 nm) and stirred for about 12 hours to pre-crosslink. Thereafter, the excess surfactant was removed by repeated centrifugation at 13,000 rpm for 2.5 hours, and dried under vacuum for about 12 hours to obtain polystyrene-based copolymer particles.

상기 폴리스타이렌계 공중합체 입자(400㎎)를 디클로로에탄에 분산시켰다. 이어서 FeCl3(2g)를 용액에 넣고, 포름알데히드 디메틸 아세탈(4㎖)를 천천히 부었다. 용액을 약 50℃에서 약 2시간 동안 교반한 다음 온도를 80℃로 올리고 약 22시간 동안 가교시켰다. 과량의 FeCl3를 제거하기 위하여 상기 용액을 에탄올 90중량% 및 염산 10중량%를 함유하는 혼합물로 세척하고, 여과한 뒤 약 12시간 동안 건조하였다.The polystyrene-based copolymer particles (400 mg) were dispersed in dichloroethane. Then FeCl 3 (2 g) was added to the solution, and formaldehyde dimethyl acetal (4 mL) was slowly poured into the solution. The solution was stirred at about 50° C. for about 2 hours, then the temperature was raised to 80° C. and crosslinked for about 22 hours. To remove excess FeCl 3 , the solution was washed with a mixture containing 90% by weight of ethanol and 10% by weight of hydrochloric acid, filtered and dried for about 12 hours.

하이퍼 가교된 결과물을 20㎖ 에탄올 중에 분산시켰다. 이에 철(Fe) 원자를 침착시키기 위해 FeCl3(48㎎)를 위 용액에 부었다. 상기 용액을 80℃에서 계속 교반하였다. 상기 용액을 80℃에서 계속 교반 하였다. 에탄올을 증발시킨 후에, 생성물을 진공 하에 50℃에서 밤새 건조하였다. 그 후, 분말을 10℃/min의 램핑 속도(ramping rate)로 질소 흐름에서 2시간 동안 약 900℃에서 탄화시켜 철 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 얻었다. 도 5a는 탄화된 결과물에 대한 주사전자현미경 분석 결과이다. 위 결과물의 평균 입경(D50)은 약 77.5±3.3㎚였다. 본 발명은 에멀젼 중합된 결과물을 하이퍼 가교시킨 뒤, 탄화시키기 때문에 구형의 형태를 유지할 수 있다. 한편, 도 5b는 에멀젼 중합된 결과물을 하이퍼 가교시키지 않고 탄화시켰을 때의 결과물에 대한 주사전자현미경 분석 결과이다. 하이퍼 가교시키지 않고 탄화를 시키면 약 900℃ 이상의 열처리에 의해 구형의 형태를 유지하지 못하고 분해되어 버린 것을 알 수 있다.The hyper-crosslinked product was dispersed in 20 ml of ethanol. Thus, FeCl 3 (48 mg) was poured into the above solution to deposit iron (Fe) atoms. The solution was continuously stirred at 80°C. The solution was continuously stirred at 80 °C. After evaporation of the ethanol, the product was dried under vacuum at 50° C. overnight. Thereafter, the powder was carbonized at about 900° C. under a nitrogen flow at a ramping rate of 10° C./min for 2 hours to obtain iron atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles. 5A is a scanning electron microscope analysis result of the carbonized product. The average particle diameter (D50) of the above result was about 77.5±3.3 nm. The present invention can maintain a spherical shape because the emulsion-polymerized product is hyper-crosslinked and then carbonized. On the other hand, Figure 5b is a scanning electron microscope analysis results of the emulsion-polymerized product was carbonized without hyper-crosslinking. If carbonization is performed without hyper-crosslinking, it can be seen that the spherical shape cannot be maintained and decomposed by heat treatment of about 900°C or higher.

H2PtCl6을 에탄올에 용해시킨 다음, 상기 철 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 상기 용액에 첨가하였다. 혼합물을 건조시키고, 수득된 흑색 분말을 500℃에서 1 시간 동안 H2/N2 유량 (20 : 180 sccm) 하에서 환원시켰다. 마지막으로 FePt/cPS 입자 촉매는 흑색 분말로 수득되었다. 상기 촉매의 백금 함량은 1중량%로 조절하였다. 도 6은 실시예를 통해 얻은 FePt/cPS 입자 촉매에 대한 주사전자현미경 결과이다. 위 촉매의 평균 입경(D50)은 약 77.5±3.3㎚였다.H 2 PtCl 6 was dissolved in ethanol, and then the iron atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles were added to the solution. The mixture was dried and the obtained black powder was reduced at 500° C. for 1 hour under a H 2 /N 2 flow rate (20: 180 sccm). Finally, the FePt/cPS particle catalyst was obtained as a black powder. The platinum content of the catalyst was adjusted to 1% by weight. 6 is a scanning electron microscope result of the FePt / cPS particle catalyst obtained through the example. The average particle diameter (D50) of the above catalyst was about 77.5±3.3 nm.

위 촉매를 이용하여 전기화학적 하프-셀(half-cell) 테스트를 하였다. An electrochemical half-cell test was performed using the above catalyst.

구체적으로 전기화학적 하프-셀 테스트는 25℃에서 CHI 760E 포탠시오스탯(potentiostat)을 갖는 3-전자-극셀(three-elec-trode cell)에서 수행되었다. 작업전극은 유리질 탄소 (Pine, area: 0.247cm2))의 회전 링 디스크 전극(rotating ring disk electrode) 이었다. 상대전극은 코일 백금 와이어이고, 기준전극은 3 M NaCl 포화된 Ag/AgCl이었다. Pt 회전 디스크 전극을 사용하여 aH2-포화된 0.1 M HClO4 용액에서 진화(evolution) 및 수소 산화에 의해 얻은 하프-셀 테스트의 모든 전위는 가역적 수소 전극(reversible hydrogen electrode; RHE)에 대해 보고되었다. 촉매 분말은 탈이온수, IPA 및 5 중량% Nafion®에서 혼합되었고, 초음파 배스에서 20분 동안 초음파 처리하였다. 촉매 잉크를 작업전극 상에 로딩하고 건조시켰다. 촉매는 100 mV s-1에서 Ar-포화된 0.1 M HClO4 용액에서 0.05 VRHE 내지 1.0 VRHE의 50 사이클의 CV를 반복함으로써 활성화되었다. 선형 스윕 전압 전류법(Linear sweep voltammetry; LSV) 결과는 10 mV s-1 및 1600 rpm에서 O2-포화된 0.1 M HClO4 용액 중 양극 스캔 방향에 대해 0.05 VRHE 및 1.1 VRHE 사이에서 수집되었다. ORR 질량 및 특이적 활성은 iR 교정(correction) 후 LSV 곡선으로부터 0.9 VRHE에서 Koutecky-Levich 방정식(Koutecky-Levich equation)을 사용하여 추정되었다. 100 mV s-1에서 O2-포화된 0.1 M HClO4에서 5,000 및 10,000 사이클 동안 0.6 VRHE 및 1.0 VRHE 사이에서 가속 분해 테스트(ADThalf cell, hc)를 수행하여 내구성을 테스트하였다. 그 결과는 도 7a 및 도 7b와 같다. 또한, 실시예에 의해 얻은 촉매의 Mass activity 및 내구성을 측정한 결과는 하기의 표 1과 같다.Specifically, the electrochemical half-cell test was performed in a three-elec-trode cell with a CHI 760E potentiostat at 25°C. The working electrode was a rotating ring disk electrode of glassy carbon (Pine, area: 0.247 cm 2 ). The counter electrode was a coiled platinum wire, and the reference electrode was Ag/AgCl saturated with 3 M NaCl. All potentials of the half-cell tests obtained by evolution and hydrogen oxidation in aH 2 -saturated 0.1 M HClO 4 solution using a Pt rotating disk electrode were reported for a reversible hydrogen electrode (RHE). . The catalyst powder was mixed in deionized water, IPA and 5 wt % Nafion® and sonicated in an ultrasonic bath for 20 minutes. The catalyst ink was loaded onto the working electrode and dried. The catalyst was activated by repeating 50 cycles of CV from 0.05 V RHE to 1.0 V RHE in Ar-saturated 0.1 M HClO 4 solution at 100 mV s −1 . Linear sweep voltammetry (LSV) results were collected between 0.05 V RHE and 1.1 V RHE for the positive scan direction in O 2 -saturated 0.1 M HClO 4 solution at 10 mV s −1 and 1600 rpm. . ORR mass and specific activity were estimated using the Koutecky-Levich equation at 0.9 V RHE from the LSV curve after iR correction. Durability was tested by performing accelerated degradation tests (ADThalf cell, hc) between 0.6 V RHE and 1.0 V RHE for 5,000 and 10,000 cycles in O2-saturated 0.1 M HClO 4 at 100 mV s −1 . The results are shown in FIGS. 7A and 7B. In addition, the results of measuring the mass activity and durability of the catalyst obtained in Examples are shown in Table 1 below.

Mass activity @ 0.9 VRHE (A mg- 1 Pt)Mass activity @ 0.9 V RHE (A mg - 1 Pt ) 100 nm100 nm InitialInitial 5.815.81 After 5K cyclesAfter 5K cycles 5.315.31 After 10K cyclesAfter 10K cycles 3.983.98

이를 참조하면, 백금의 양이 1중량%로 극소량임에도 높은 특성을 보이는 촉매 구조가 만들어진 것을 확인할 수 있다. 특히, 5A mg- 1 Pt 이상의 높은 성능 및 우수한 내구성을 확인하였고, 10,000 사이클 후에도 높은 Mass activity를 보였다.Referring to this, it can be confirmed that a catalyst structure showing high characteristics was made even though the amount of platinum was very small as 1% by weight. In particular, high performance and excellent durability of 5A mg - 1 Pt or more were confirmed, and high mass activity was observed even after 10,000 cycles.

위 촉매를 이용하여 풀-셀(Full-cell) 테스트를 하였다. 또한, 시판 중인 백금 촉매(Commercial Pt/C)를 비교예로 설정하여 함께 테스트를 하였다. 그 결과는 도 8a 및 도 8b와 같다. 또한, 이들의 Mass activity를 측정한 결과는 하기의 표 2와 같다.A full-cell test was performed using the above catalyst. In addition, a commercially available platinum catalyst (Commercial Pt/C) was set as a comparative example and tested together. The results are shown in FIGS. 8A and 8B. In addition, the results of measuring their mass activity are shown in Table 2 below.

항목Item 실시예(1wt% Pt loaded 0.01 mgPt cm-2)Example (1wt% Pt loaded 0.01 mg Pt cm -2 ) 비교예(commercial Pt/C, 20wt% Pt loaded 0.2 mgPt cm-2)Comparative Example (commercial Pt/C, 20wt% Pt loaded 0.2 mg Pt cm -2 ) Mass activity[A mg- 1 Pt]Mass activity [A mg - 1 Pt ] 1.71.7 0.1~0.20.1~0.2

이를 참조하면, 본 발명에 따른 촉매는 백금 사용량이 크게 줄어들었음(상용 촉매 대비 1/20 수준)에도 불구하고 높은 풀-셀 성능 및 내구성을 보여주었다. 상용 Pt/C는 30,000 사이클 이후 성능이 약 30% 감소하였다.Referring to this, the catalyst according to the present invention showed high full-cell performance and durability despite a significantly reduced amount of platinum (1/20 level compared to a commercial catalyst). Commercial Pt/C showed a 30% decrease in performance after 30,000 cycles.

실시예2 내지 실시예4Examples 2 to 4

한편, 제1 가교제의 함량이 탄소 쉘의 두께에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시예1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하되, 출발물질의 조성을 하기 표 3과 같이 조절하여 촉매를 제조하였다.Meanwhile, in order to examine the effect of the content of the first crosslinking agent on the thickness of the carbon shell, a catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, but the composition of the starting material was adjusted as shown in Table 3 below to prepare a catalyst.

구분division 비닐벤질 아자이드vinylbenzyl azide 스타이렌styrene 디비닐벤젠divinylbenzene 실시예2Example 2 5mol%5 mol% 90mol%90 mol% 5mol%5 mol% 실시예3Example 3 10mol%10 mol% 85mol%85 mol% 5mol%5 mol% 실시예4Example 4 20mol%20 mol% 75mol%75 mol% 5mol%5 mol%

도 9a 내지 도 9c는 각각 실시예2 내지 실시예4에서 얻은 촉매에 대한 주사전자현미경 분석 결과이다. 이를 참조하면, 비닐벤질 아자이드의 함량이 높아질수록 탄소 쉘의 두께가 두꺼워진다는 것을 알 수 있다. 이를 통해 비닐벤질 아자이드가 탄소 쉘의 형성에 중요한 역할을 한다는 것을 확인할 수 있었다.9A to 9C are scanning electron microscope analysis results for the catalysts obtained in Examples 2 to 4, respectively. Referring to this, it can be seen that as the content of vinylbenzyl azide increases, the thickness of the carbon shell increases. Through this, it was confirmed that vinylbenzyl azide plays an important role in the formation of the carbon shell.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible by those skilled in the art from the above description. For example, even if the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

10: 탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자 20: 촉매층 30: 탄소 쉘10: carbonized polystyrene-based copolymer particles 20: catalyst layer 30: carbon shell

Claims (16)

탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자;
상기 입자 상에 담지된 촉매 금속을 포함하는 촉매층; 및
상기 촉매층 상에 형성된 탄소 쉘;을 포함하는 촉매 복합체.
Carbonized polystyrene-based copolymer particles;
a catalyst layer comprising a catalyst metal supported on the particles; and
A catalyst composite comprising a; carbon shell formed on the catalyst layer.
제1항에 있어서,
상기 입자는 구형의 형상을 갖는 것인 촉매 복합체.
According to claim 1,
The particle is a catalyst composite having a spherical shape.
제1항에 있어서,
상기 입자는 평균 입경(D50)이 50㎚ 내지 1㎛인 촉매 복합체.
According to claim 1,
The particles have an average particle diameter (D50) of 50 nm to 1 μm.
제1항에 있어서,
상기 촉매 금속은 백금; 및
철, 니켈, 코발트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 합금인 촉매 복합체.
According to claim 1,
The catalyst metal is platinum; and
A catalyst composite comprising at least one selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, and combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 탄소 쉘은 두께가 5㎚ 이하인 촉매 복합체.
According to claim 1,
The carbon shell is a catalyst composite having a thickness of 5 nm or less.
단량체, 제1 가교제 및 계면활성제를 포함하는 출발물질에 개시제를 첨가하고 자외선 조사를 통해 가교시켜 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 제조하는 단계;
상기 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 하이퍼 가교(Hyper crosslink)시키는 단계;
그 결과물에 금속 원자를 도핑한 뒤 탄화시켜 금속 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 얻는 단계; 및
상기 금속 원자/탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 백금 전구체를 포함하는 혼합물에 용해시켜 열 환원하여 탄화된 폴리스타이렌계 공중합체 입자, 상기 입자 상에 담지된 촉매 금속을 포함하는 촉매층 및 상기 촉매층 상에 형성된 탄소 쉘을 포함하는 촉매를 얻는 단계;를 포함하는 촉매 복합체의 제조방법.
preparing polystyrene-based copolymer particles by adding an initiator to a starting material including a monomer, a first crosslinking agent, and a surfactant and crosslinking through ultraviolet irradiation;
hyper-crosslinking the polystyrene-based copolymer particles;
Doping a metal atom to the resultant, followed by carbonization to obtain a metal atom/carbonized polystyrene-based copolymer particles; and
Polystyrene-based copolymer particles carbonized by dissolving the metal atoms/carbonized polystyrene-based copolymer particles in a mixture containing a platinum precursor and thermal reduction, a catalyst layer including a catalyst metal supported on the particles, and formed on the catalyst layer A method for producing a catalyst composite comprising a; obtaining a catalyst comprising a carbon shell.
제6항에 있어서,
상기 단량체는 스타이렌(Styrene), 4-비닐바이페닐(4-vinylbiphenyl), 2-비닐 피리딘(2-vinyl pyridine), N-에틸-2-비닐카바졸(N-ethyl-2-vinylcarbazole), 벤질 메타크릴레이트(Benzyl methacrylate), 벤질 아크릴레이트(Benzyl acrylate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 촉매 복합체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The monomer is styrene (Styrene), 4-vinylbiphenyl (4-vinylbiphenyl), 2-vinyl pyridine (2-vinyl pyridine), N-ethyl-2-vinylcarbazole (N-ethyl-2-vinylcarbazole), A method for preparing a catalyst composite comprising at least one selected from the group consisting of benzyl methacrylate, benzyl acrylate, and combinations thereof.
제6항에 있어서,
상기 제1 가교제는 디비닐벤젠(Divinylbenzene), 비닐벤질 아자이드(Vinylbenzyl azide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 촉매 복합체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The first crosslinking agent is a method for producing a catalyst complex comprising at least one selected from the group consisting of divinylbenzene (Divinylbenzene), vinyl benzyl azide (Vinylbenzyl azide), and combinations thereof.
제6항에 있어서,
상기 단량체는 스타이렌을 포함하고,
상기 제1 가교제는 디비닐벤젠 및 비닐벤질 아자이드를 포함하며,
스타이렌, 디비닐벤젠 및 비닐벤질 아자이드를 합한 100몰% 중
스타이렌 75몰% 내지 90몰%, 디비닐벤젠 5몰% 내지 10몰% 및 비닐벤질 아자이드 5몰% 내지 20몰%를 포함하는 촉매 복합체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The monomer comprises styrene,
The first crosslinking agent includes divinylbenzene and vinylbenzyl azide,
In 100 mol% of styrene, divinylbenzene and vinylbenzyl azide combined
A method for producing a catalyst composite comprising 75 mol% to 90 mol% of styrene, 5 mol% to 10 mol% of divinylbenzene, and 5 mol% to 20 mol% of vinylbenzyl azide.
제6항에 있어서,
상기 계면활성제는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 소듐 도데실 설페이트(Sodium dodecyl sulfate), 세트리모늄 브로마이드(Cetrimonium bromide), 도데실트리메틸암모늄 브로마이드(Dodecyltrimethylammonium bromide), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 촉매 복합체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The surfactant is polyvinylpyrrolidone, sodium dodecyl sulfate, cetrimonium bromide, dodecyltrimethylammonium bromide, polyvinyl alcohol, and A method for producing a catalyst composite comprising at least one selected from the group consisting of combinations thereof.
제6항에 있어서,
상기 하이퍼 가교는 상기 폴리스타이렌계 공중합체 입자를 가교 촉매, 제2 가교제 및 용매의 혼합물에 30℃ 내지 90℃의 온도 범위에서 12 시간 내지 48 시간 동안 침지시키는 것인 촉매 복합체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The hyper-crosslinking is a method of producing a catalyst composite by immersing the polystyrene-based copolymer particles in a mixture of a crosslinking catalyst, a second crosslinking agent and a solvent at a temperature of 30°C to 90°C for 12 hours to 48 hours.
제11항에 있어서,
상기 가교 촉매는 FeCl3, FeCl3·6H2O, AlCl3, CoCl3, ZnCl3, CrCl4 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 촉매 복합체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The cross-linking catalyst is FeCl 3 , FeCl 3 ·6H 2 O, AlCl 3 , CoCl 3 , ZnCl 3 , CrCl 4 and a method for producing a catalyst complex comprising at least one selected from the group consisting of combinations thereof.
제11항에 있어서,
상기 제2 가교제는 포름알데히드 디메틸 아세탈(Formaldehyde dimethyl acetal), 트리클로로메테인(Trichloromethane) 및 카본 테트라클로라이드(Carbon tetrachloride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 촉매 복합체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The second crosslinking agent is formaldehyde dimethyl acetal (Formaldehyde dimethyl acetal), trichloromethane (Trichloromethane) and carbon tetrachloride (Carbon tetrachloride) and a method for preparing a catalyst complex comprising at least one selected from the group consisting of combinations thereof .
제6항에 있어서,
상기 금속 원자는 철, 니켈, 코발트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 촉매 복합체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The metal atom is a method for producing a catalyst composite comprising at least one selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, and combinations thereof.
제6항에 있어서,
상기 탄화는 질소 분위기 하에서 600℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 1 시간 내지 3 시간 동안 수행하는 것인 촉매 복합체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The carbonization is a method for producing a catalyst composite that is carried out for 1 hour to 3 hours at a temperature range of 600 ℃ to 1100 ℃ under a nitrogen atmosphere.
제6항에 있어서,
상기 열 환원은, H2/N2 분위기 하에서 300℃ 내지 700℃의 온도 범위에서 10 분 내지 2 시간 동안 수행하는 것인 촉매 복합체의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The thermal reduction is, H 2 /N 2 Method for producing a catalyst composite that is performed for 10 minutes to 2 hours in a temperature range of 300 ℃ to 700 ℃ under an atmosphere.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101393493B1 (en) 2012-08-29 2014-05-13 서강대학교산학협력단 Globular carbon particle, and preparing method of the same
KR102125652B1 (en) 2019-10-10 2020-06-23 한국과학기술원 Method for preparing carbonized mesoporous block copolymer particle, catalyst comprising carbonized mesoporous block copolymer particle prepared by the same and cathode materials of fuel cell comprising the catalyst

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