(57)【要約】【課題】白金族元素の割合が少なく、触媒活性の高い金属担持触媒を提供する。【解決手段】金属担持触媒は、白金族の金属原子と炭素原子とを含み、Ｘ線光電子分光で測定した前記炭素原子に対する前記金属原子の質量比をＷ、高分解能透過電子顕微鏡で観察される画像において、前記炭素原子に対する前記白金族の金属原子の投影面積比をＳRとしたとき、ＳR／Ｗが２．０以上４．０以下である。【選択図】図２
2020028815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金族の金属原子と炭素原子とを含み、
Ｘ線光電子分光で測定した前記炭素原子に対する前記金属原子の質量比をＷ、
高分解能透過電子顕微鏡で観察される画像において、前記炭素原子に対する前記白金族の金属原子の投影面積比をＳRとしたとき、ＳR／Ｗが２．０以上４．０以下である、金属担持触媒。
【請求項２】
前記金属原子は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項１に記載の金属担持触媒。
【請求項３】
前記金属原子はＰｔである、請求項１に記載の金属担持触媒。
【請求項４】
窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方をさらに含む、請求項１から３のいずれかに記載の金属担持触媒。
【請求項５】
炭素原子を含む多孔質炭素系材料と、
前記多孔質炭素系材料の表面に担持され、０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の粒子径を有する白金族原子を含む金属粒子と、
を備え、
Ｘ線光電子分光で測定した前記炭素原子に対する前記金属原子の質量比をＷ、
高分解能透過電子顕微鏡で観察される画像において、前記炭素原子に対する前記白金族の金属原子の投影面積比をＳRとしたとき、ＳR／Ｗが２．０以上４．０以下である、金属担持触媒。
【請求項６】
前記金属原子は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項５に記載の金属担持触媒。
【請求項７】
前記金属原子はＰｔである、請求項５に記載の金属担持触媒。
【請求項８】
前記多孔質炭素系材料は、窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方をさらに含む、請求項５から７のいずれかに記載の金属担持触媒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は金属を担持した金属担持触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
白金族元素は、種々の化学反応に対して高い触媒活性を示し、工業的および商業的に広く触媒として利用されている。特に、近年、新しいエネルギーの利用方法として、燃料電池、水の電気分解による水素生成装置等が注目されている。燃料電池では、酸素還元反応および水素酸化反応が利用され、水素生成装置では、水素発生反応が利用される。これらの反応には、白金族元素が触媒として好適に用いられる。したがって、今後ますます、白金族元素のニーズが高まると考えられる。
【０００３】
しかし、白金族元素は、一般に希少で高価であり、かつ、価格が不安定である。省資源化の観点、入手安定性を確保する観点、低コスト化の観点などから、白金族元素の使用量を低減することが強く望まれている。
【０００４】
白金族元素の使用量を低減する方法としては、特許文献１に開示されるように、担体に担持する白金族元素の粒子を小さくすることが提案されている。また、特許文献２に開示されるように、白金族元素を含む金属クラスターのナノ粒子を担体に担持させることも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５４−８２３９４号公報
【特許文献１】特開２００６−１４００１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の白金族元素担持触媒では、より白金族元素の使用量を低減することが求められていた。本願の限定的ではないある例示的な一実施形態は、白金族元素の割合が少なく、触媒活性の高い金属担持触媒を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の金属担持触媒は、白金族の金属原子と炭素原子とを含み、Ｘ線光電子分光で測定した前記炭素原子に対する前記金属原子の質量比をＷ、高分解能透過電子顕微鏡で観察される画像において、前記炭素原子に対する前記白金族の金属原子の投影面積比をＳRとしたとき、ＳR／Ｗが２．０以上４．０以下である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の金属担持触媒によれば、白金族元素の割合が少なく、高い触媒活性を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）から（ｄ）は、窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方を含む化合物の例を示す。
【図２】実施例１の金属担持触媒の透過電子顕微鏡像を示す。
【図３】実施例２の金属担持触媒の透過電子顕微鏡像を示す。
【図４】比較例１の金属担持触媒の透過電子顕微鏡像を示す。
【図５】比較例２の金属担持触媒の透過電子顕微鏡像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
白金族元素を触媒として用いる場合、白金族元素の粒子における表面が主として触媒作用に関与し、粒子の内部は触媒作用に関与しない。このため、白金族元素の粒子はできるだけ小さいほうが、触媒活性を維持しつつ、白金族元素の使用量を低減することができる。しかし、Ｃ．  Ｖ．  Ｒａｏ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｃ，  ２０１０，  １１４，８６６１〜８６６７によれば、白金元素が白金である場合、白金ナノ粒子のサイズがおよそ３ｎｍを下回ると、単位白金重量当たりの酸素還元活性が低下する。触媒担体上に担持された金属ナノ粒子は、Ｇ．  Ｃ．  Ｂｏｎｄ，  Ｐｌａｔｉｎｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｒｅｖ．，  １９７５，  １９，  １２６−１３４に示されているように、「ｕｎｉｆｏｒｍ  ｓｐｈｅｒｅ  ｍｏｄｅｌ」に良く一致することが知られている。このモデルに基づくと粒径と表面露出率には、式（１）の関係がある。
Ｄm＝６μ／ＮAａmρｄn                    （１）
ここで、Ｄmは金属原子の表面露出率、μは原子量、ＮAはアボガドロ数、ａmは金属原子の占有面積、ρは密度、ｄnは粒子の直径である。
【００１１】
式（１）によれば、例えば直径３ｎｍの白金粒子は、表面露出率３割程度に相当する。実際には、担持されるナノ粒子の直径には分布があるため、平均値が直径３ｎｍであっても、平均表面露出率は３割に満たないことがほとんどである。したがって、特に酸素還元触媒としての適用を考えた場合、ナノ粒子の小粒径化によって白金族元素の単位重量当たりの触媒活性を向上する方法では、表面露出率は３割が限界であった。本開示は白金族元素の有する高い触媒活性を低下させることなく、従来よりも高い表面露出率を有する金属担持触媒並びに電極を提供する。
【００１２】
本願発明者は、このような課題に鑑み、白金族元素の触媒活性、特に酸素還元活性の低下を招くことなく、高い白金族元素の表面露出率を有する触媒を実現する方法について鋭意研究を行い、白金族元素のナノ粒子の形成プロセスを適切に設計することによって、担持される白金族元素の粒子の形状を制御し、表面露出率を高めることを想到した。本開示の金属担持触媒の概要は以下の通りである。
【００１３】
本開示の一実施形態に係る金属担持触媒は、白金族の金属原子と炭素原子とを含み、Ｘ線光電子分光で測定した前記炭素原子に対する前記金属原子の質量比をＷ、高分解能透過電子顕微鏡で観察される画像において、前記炭素原子に対する前記白金族の金属原子の投影面積比をＳRとしたとき、ＳR／Ｗが２．０以上４．０以下である。
【００１４】
本開示の他の実施形態に係る金属担持触媒は、炭素原子を含む多孔質炭素系材料と、前記多孔質炭素系材料の表面に担持され、０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の粒子径を有する白金族原子を含む金属粒子と、を備え、Ｘ線光電子分光で測定した前記炭素原子に対する前記金属原子の質量比をＷ、高分解能透過電子顕微鏡で観察される画像において、前記炭素原子に対する前記白金族の金属原子の投影面積比をＳRとしたとき、ＳR／Ｗが２．０以上４．０以下である。
【００１５】
前記金属原子は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔからなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００１６】
前記金属原子はＰｔであってもよい。
【００１７】
窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方をさらに含んでいてもよい。
【００１８】
以下、本開示の金属担持触媒の実施形態を詳細に説明する。本開示の金属担持触媒は、白金族原子と炭素原子を含む。具体的には、炭素原子を含む炭素系材料と、白金族原子を含む金属粒子とを含む。
【００１９】
炭素系材料は、金属粒子の担体として機能する。炭素系材料は、例えば、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト微粒子、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルトなどである。より安定的に金属原子を担持することの観点から、炭素原子を含む多孔質炭素系材料であることが好ましい。また、炭素系材料は、窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方を含むことがより好ましい。窒素原子および硫黄原子は、炭素系材料にドープされていても良いし、窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方を有する化合物を含み、数ｎｍ以下の厚さを有する層が炭素系材料の表面に形成されていてもよい。ここで「ドープ」とは、例えばカーボンブラックを構成するｓｐ2混成軌道による結合状態の炭素原子を、窒素原子または硫黄原子で置換した状態を指す。このようなドープされた状態は、例えばラマン分光測定を行うことにより確認できる。このようなドープされた窒素原子または硫黄原子の形態は特に限定されない。また、数ｎｍ以下の厚さの窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方を有する化合物含む層を設ける場合、層は炭素系材料の表面全体にわたって形成されていてもよいし、一部のみに形成されていてもよい。
【００２０】
窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方を含む化合物は、炭素系材料からの脱離が抑制されるよう、分子量が大きい材料であることが好ましい。具体的には、分子量１０００以上であることが好ましい。このような窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方を含む化合物としては、例えば図１の（ａ）から（ｅ）で示す繰り返しユニットを有するオリゴマーまたはポリマーであってもよい。
【００２１】
炭素系材料が表面に窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方を含むことによって、金属担持触媒の製造過程において、炭素系材料の表面で窒素原子または硫黄原子の孤立電子対が白金族元素のイオン（カチオン）に配位する。これによって、白金族原子が凝集した状態ではなく、個々の白金族元素のイオンの状態で炭素系材料の表面に保持させることができる。好ましくは、上述した図１の（ａ）から（ｅ）で示す繰り返しユニットを有するオリゴマーまたはポリマー構造が炭素系材料の表面に形成されていることにより、白金族元素のイオンの捕捉に適した複数の配位座が近接して配置され、より確実に炭素系材料の表面に白金族元素のイオンを保持し得る。
【００２２】
炭素系材料における、炭素原子に対する窒素原子および硫黄原子の合計原子数比は、０．０１程度以上０．１程度以下であることが好ましい。原子数比は、後述するように、Ｘ線光電子分光法によって同定、定量される値に基づく。
【００２３】
白金族原子を含む金属粒子は、炭素系材料の表面に担持されている。白金族原子は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、ＩｒおよびＰｔからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。白金族原子は、好ましくはＰｔである。白金族原子を含む金属粒子は０．５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下の粒子径を有する。ここで、粒子径は、高分解能透過電子顕微鏡（ＨＲ−ＴＥＭ）で観測される値に基づく。
【００２４】
白金族原子を含む金属粒子は、「ｕｎｉｆｏｒｍ  ｓｐｈｅｒｅ  ｍｏｄｅｌ」とは異なり、高さｈよりも担持される面方向の幅ｗが大きい形状（ｗ＞ｈ）を有する。つまり金属粒子は、炭素系材料の、金属粒子を担持する面の方向に広がり、垂直方向には薄い島状の構造を有する。金属粒子が島状の構造を有することによって、表面に露出する白金族原子の割合が増え、触媒作用を有しない粒金属粒子内部に位置する白金族原子の割合を少なくすることができる。よって、高い触媒活性を維持しつつ白金族元素の使用量が低減された金属担持触媒が実現し得る。
【００２５】
このような島状の構造を備えた金属粒子は、上述した白金族元素のイオンの配位による炭素系材料の表面における捕捉に起因して生成する。具体的には、炭素系材料の表面において、窒素原子または硫黄原子との配位結合によって保持された白金族元素のイオンを還元すると、還元された白金原子が互いに凝集し、粒子を構成する。しかし、予め炭素系材料の表面に固定化された白金族元素が炭素系材料の表面を移動することで凝集することから、凝集した白金族原子は上述した島状の構造を備える。
【００２６】
Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）で測定した炭素系材料中の炭素原子に対する白金族原子の質量比をＷとし、高分解能透過電子顕微鏡で観察される画像における炭素原子に対する白金族原子の投影面積比をＳRとしたとき、ＳR／Ｗが２．０以上４．０以下（２．０≦ＳR／Ｗ≦４．０）である。本願発明者の詳細な検討の結果、ＳR／Ｗがこの範囲を満たすことによって、高い触媒活性を維持しつつ白金族元素の使用量を低減できることが分かった。ここで、高分解能透過電子顕微鏡は、１００万倍以上の倍率で観測をすることが可能な透過電子顕微鏡である。以下において詳細に説明するように、従来の炭素に担持された白金触媒では、ＳR／Ｗは１よりも小さい。つまり、質量比に対して、投影面積比はそれほど大きくない。これは、白金族元素の使用量があまり低減されていないことを示している。ＳR／Ｗが２．０未満の場合、白金粒子は島状構造を形成しない。また、ＳR／Ｗが４．０より大きい場合、金属の格子構造が不規則となり、酸素還元活性が低下する。
【００２７】
上述した特徴を備えた金属担持触媒は、例えば、炭素系材料に白金族元素のカチオンを配位させ、その後、白金族元素のカチオンを還元することによって作製することができる。
【００２８】
まず、窒素原子および硫黄原子の少なくとも一方を含む炭素系材料を用意する。このような炭素系材料は、上述した方法によって作製することができる。
【００２９】
次に、白金族元素のカチオンを炭素系材料に配位させる。例えば、白金族元素のカチオンを含む水溶液に炭素系材料を加え、攪拌することによって、炭素系材料の表面に位置する窒素および硫黄に白金族元素のカチオンを配位させる。これにより白金族元素のカチオンを炭素系材料の表面に配置する。白金族元素のカチオンを炭素系材料の表面に配位させた後、炭素系材料を洗浄し、過剰な、つまり、配位していない白金族元素のカチオンを除去することが好ましい。
【００３０】
次に炭素系材料の表面に配位結合によって捕捉された白金族元素のカチオンを還元する。白金族元素のカチオンの還元は、イオンが配位した炭素系材料を還元雰囲気または不活性雰囲気の中で焼成する方法、白金（ＩＩ）イオンが配位した炭素系材料に白金（ＩＩ）イオンが還元されうる電位を印加することで還元する方法などによって形成することができる。
【００３１】
この方法によれば、炭素系材料の表面に配位結合によって白金族元素のカチオンを補足するため、微量の白金族原子を炭素系材料の表面に配置できる。また、還元時に原子レベルで白金族原子を炭素系材料表面でのマイグレーションによって移動させることができるため、凝集した原子による白金族粒子は、高い異方性のある形状を示す。
【００３２】
本開示の金属担持触媒は、白金族元素が示す種々触媒作用を有する。特に、上述したように金属粒子が島状の構造を有することによって、酸素還元活性が比較的高い（１１１）面や（１００）面の相対的な割合が高い。このため、本開示の金属担持触媒は、特に高い酸素還元活性を示す。
【００３３】
本開示の金属担持触媒は、例えば、以下の反応における触媒として好適に用いられる。
【００３４】
下記に示す酸素還元反応は、Ｈ2／Ｏ2燃料電池、食塩電解等におけるカソード反応であり、エネルギー変換電気化学デバイスなどにおいて重要である。
Ｏ2＋４Ｈ+＋４e-  →  ２Ｈ2Ｏ         （２）
【００３５】
下記に示す水素酸化反応は、Ｈ2／Ｏ2燃料電池におけるアノード反応として重要である。
Ｈ2  →  ２Ｈ+＋２ｅ-                 （３）
【００３６】
水素酸化反応の対となる反応である水素発生反応は、水電解水素生成の水素発生電極における反応として重要である。
２Ｈ+＋２ｅ-  →  Ｈ2                 （４）
【００３７】
本開示の金属担持触媒によれば、これらの反応の触媒として好適に用いることができる。よって、今後、広く利用されると考えられるエネルギー源の触媒として、白金族元素の使用量を低減しながら、拡大する需要を満たすことができると考えられる。
【００３８】
（実施例）
本開示の金属担持触媒を作製し、物性を調べた結果を説明する。
【００３９】
（実施例１）
炭素系材料に白金（ＩＩ）イオンを吸着させ、白金（ＩＩ）イオンが吸着した炭素系材料を還元雰囲気または不活性雰囲気の中で焼成することによって金属担持触媒を作製した。
【００４０】
１．窒素含有炭素系材料の合成
２７２６ｍｇのＺｎＣｌ2、０．１２９ｇの２，６−ジシアノピリジン、及び０．１２９ｇのケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤを窒素雰囲気のグローブボックス中で混合した。次にこの混合物をガラス管に真空封入し、４００℃で２１時間焼成した。得られた粉末を、０．１Ｍ塩酸、水、テトラヒドロフラン、及びアセトニトリルで洗浄した後、乾燥し、窒素含有炭素系材料を得た。
【００４１】
２．白金系元素を含む金属粒子の炭素系材料への配置
作製した窒素含有炭素系材料１００ｍｇを、３ｍＭのテトラクロロ白金酸カリウム水溶液１４５０ｍＬに加え、超音波によって分散させた後、６０℃で４時間撹拌し、白金修飾窒素含有炭素材料を得た。その後、水、アセトンで洗浄した後に乾燥し、さらに１００％水素雰囲気下で４５０℃、２時間焼成し、金属担持触媒を得た。
【００４２】
３．電子顕微鏡による観察
金属担持触媒をエタノール中、超音波で分散させ、マイクログリッド上に分散液を滴下した。乾燥後、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ、ＪＥＯＬ製ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆ）を用いて白金担持触媒の明視野像を観察した。図２に観察像を示す。炭素の一次粒子が積層していない領域において、明視野像の炭素の投影面積に対する、金属粒子に由来する暗く観察される領域の投影面積の比（ＳR）を得た。ＳRは０．０３２であった。
【００４３】
４．Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）による組成分析
Ｘ線光電子分光は、ＸＰＳ分析装置（Ｋｒａｔｏｓ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ社製ＡＸＩＳ  Ｕｌｔｒａ  ＨＡＳ）を用いて測定した。励起Ｘ線としては、Ａｌ  Ｋα（１０ｋＶ）を用いた。各元素についてのナロースキャンを行い、各元素のピークの面積から組成比を求めた。得られた白金の質量比（Ｗ）は１．２ｗｔ％であった。したがって、ＳR／Ｗ＝２．６であった。
【００４４】
５．白金族原子の表面露出量の定量
金属担持触媒の粉末５ｍｇをナフィオン５０μＬおよびエタノール７５０μＬ中に超音波によって分散させ、分散液２．１ｍＬを４ｍｍφのグラッシーカーボンの回転ディスク電極上に滴下、乾燥した。この回転ディスク電極を電気化学三極式セルの作用極に用いて、一酸化炭素をバブリングした０．１Ｍ過塩素酸水溶液中において、０．０５Ｖｖｓ．ＲＨＥの電位を２時間印加し、一酸化炭素を白金に吸着させた。その後、０．０５Ｖｖｓ．ＲＨＥの電位印加を保持した状態で一酸化炭素のバブリングを止め、さらに窒素バブリングを３０分間行った。次に、０．０５Ｖｖｓ．ＲＨＥから正方向に１．３Ｖｖｓ．ＲＨＥまで掃引速度１００ｍＶ／ｓにてリニアスイープボルタンメトリーを行った。このとき、０．６〜１．０Ｖｖｓ．ＲＨＥ付近に白金に吸着した一酸化炭素のストリッピングに伴うピークが得られるので、その面積から吸着していた一酸化炭素の量を求め、白金族原子の表面露出率を算出した。得られた白金族原子の表面露出率は３９％であった。
【００４５】
（実施例２）
炭素系材料に白金（ＩＩ）イオンを吸着させ、白金（ＩＩ）イオンが吸着した炭素系材料に白金（ＩＩ）イオンが還元されうる電位を印加することで白金（ＩＩ）イオンを還元し、金属担持触媒を作製した。
【００４６】
１．窒素含有炭素系材料の合成
実施例１と同様の方法により、窒素含有炭素系材料を得た。
【００４７】
２．白金族元素を含む金属粒子の炭素系材料への配置
実施例１と同様の方法により白金修飾窒素含有炭素材料を得た。白金修飾窒素含有炭素材料１００ｍｇを、ナフィオン（５ｗｔ％分散液、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ製）０．９５ｍＬ及びエタノール３．２ｍＬ中に超音波で分散させ、グラッシーカーボン２０ｃｍ2上に塗布した。乾燥後、０．１Ｍ過塩素酸水溶液中において−０．１Ｖｖｓ．ＲＨＥの電位を１０時間印加した。その後、水で洗浄し、グラッシーカーボンをエタノール中に浸漬し、超音波による分散を行うことでナフィオンを溶解し、触媒分散液の状態とした。吸引ろ過により触媒粉末を回収し、金属担持触媒を得た。
【００４８】
３．電子顕微鏡による観察
実施例１と同様の方法により、透過電子顕微鏡を用いて白金担持触媒の明視野像を観察した。図３に観察像を示す。炭素の一次粒子が積層していない領域において、明視野像の炭素の投影面積に対する、金属粒子に由来する暗く観察される領域の投影面積の比（ＳR）を得た。ＳRは０．０４１であった。
【００４９】
４．Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）による組成分析
実施例１と同様の方法により、Ｘ線光電子分光による組成比を求めた。得られた白金族の質量比（Ｗ）は１．２ｗｔ％であった。したがって、ＳR／Ｗ＝３．４であった。
【００５０】
５．白金族原子の表面露出量の定量
実施例１と同様の方法により、白金族原子の表面露出率を算出した。得られた白金族原子の表面露出率は４７％であった。
【００５１】
（比較例１）
市販の６０ｗｔ％白金担持炭素系材料（ジョンソン・マッセイ社製、ＨｉＳＰＥＣ９１００）を用いて、実施例１と同様、ＳR、Ｗ、白金の表面露出率を求めた。ＳRは０．３６であり、Ｗは６１ｗｔ％であり、ＳR／Ｗ＝０．５９であった。また、白金の表面露出率は１６％であった。図４に透過電子顕微鏡による観察像を示す。
【００５２】
（比較例２）
市販の４０ｗｔ％白金担持炭素系材料（ジョンソン・マッセイ社製、ＨｉＳＰＥＣ４０００）を用いて、実施例１と同様、ＳR、Ｗ、白金の表面露出率を求めた。ＳRは０．１２であり、Ｗは４２ｗｔ％であり、ＳR／Ｗ＝０．５５であった。また、白金の表面露出率は１８％であった。図４に透過電子顕微鏡による観察像を示す。
【００５３】
（触媒活性の評価）
実施例１、２および比較例１、２の、酸素還元反応における触媒活性を評価した。燃料電池のカソードに実施例１、２および比較例１、２の触媒を用いて燃料電池を動作させたところ、実施例１、２と比較例１、２とは同等の性能を示した。
【００５４】
（考察）
表１に結果をまとめて示す。
【００５５】
【表１】
2020028815.tif 000003
【００５６】
表１から分かるように、透過電子顕微鏡像における投影面積の比（ＳR）は、実施例１、２と比較例１、２とで１桁程度異なっている。
【００５７】
また、比較例１、２の触媒は、それぞれ、白金含有量が６０ｗｔ％および４０ｗｔであるとして販売されているため、Ｘ線光電子分光法による組成比（Ｗ）は、概ね、実際の質量比と対応していることが分かる。この結果から、実施例１、２の金属担持触媒における担体に対する白金の割合は、１ｗｔ％程度であり、比較例１、２つまり市販の白金触媒に比べて、白金の使用量が数十分の１以下であることが分かる。白金の原子量が炭素の１０倍以上であることを考慮すると、実施例１、２では、担持されている白金粒子は担体に比べて非常に微量であることが分かる。
【００５８】
また、実施例１、２に比べて、比較例１、２のＳR／Ｗは１桁以上小さい。つまり、従来の白金担持炭素系材料では、２．０≦ＳR／Ｗ≦４．０という条件を全く満たさないことが分かる。
【００５９】
さらに、実施例１、２の表面露出率は、３０％を超えており、本開示の金属担持触媒は、「ｕｎｉｆｏｒｍ  ｓｐｈｅｒｅ  ｍｏｄｅｌ」に一致しない構造を備えていることが分かる。
【００６０】
これらの結果から、本開示の金属担持触媒によれば、高い触媒活性を維持しつつ白金族元素の使用量を低減できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本開示の金属担持触媒は、白金族元素を触媒として用いる種々の化学反応用の触媒として好適に用いられる。特に、燃料電池、水素生成装置等における、酸素還元反応、水素酸化反応、水素発生反応等の触媒として好適に用いられる。
【図１】
2020028815.tif 000004
【図２】
2020028815.tif 000005
【図３】
2020028815.tif 000006
【図４】
2020028815.tif 000007
【図５】
2020028815.tif 000008