(57)【要約】      （修正有）【課題】白金ナノ粒子の固定化法を用いて電極を作製し、極めて簡単に低コストで製造可能な、優れた触媒作用を発揮する白金電極およびその製造方法を提供する。【解決手段】所定の温度に保持した白金ナノ粒子分散溶液に、洗浄した基板を所定の時間浸漬した後、該浸漬した基板を高温で乾燥させて白金ナノ粒子を担持させた電極を製造する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の温度に保持した白金ナノ粒子分散溶液に、洗浄した基板を所定の時間浸漬した後、該浸漬した基板を高温で乾燥させて作製する、白金ナノ粒子を担持させた電極。
【請求項２】
前記所定の温度は室温以上である、請求項１に記載の白金ナノ粒子を担持させた電極。
【請求項３】
記成長溶液に浸漬して成長した白金ナノ粒子の平均粒径は４０ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の白金ナノ粒子を担持させた電極。
【請求項４】
前記電極はＦＴＯ基板である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の白金ナノ粒子を担持させた電極。
【請求項５】
前記洗浄したＦＴＯ基板を浸漬する所定の時間は９０分以上である、請求項４に記載の白金ナノ粒子を担持させた電極。
【請求項６】
前記ＦＴＯ基板を浸漬する前記白金ナノ粒子分散溶液を保持する所定の温度は７０℃以上である、請求項４に記載の白金ナノ粒子を担持させた電極。
【請求項７】
洗浄した基板を準備するステップと、
白金ナノ粒子を含む白金ナノ粒子分散溶液を準備するステップと、
前記白金ナノ粒子分散溶液を所定の温度に保持するステップと、
前記所定の温度に保持した白金ナノ粒子分散溶液に、前記洗浄した基板を所定の時間浸漬するステップと、
前記白金ナノ粒子分散溶液に浸漬した基板を乾燥させるステップと、
を含む、白金ナノ粒子を担持させた電極の製造方法。
に浸漬した基板を乾燥させるステップと、
を含む、白金ナノ粒子を担持させた電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白金ナノ粒子を担持させた電極およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
貴金属である白金は、宝飾品として利用されるほか、触媒として高い活性を持ち、自動車には排気ガスの浄化触媒として多くの量が使用されており、さらにはその高い耐久性により同じく自動車の点火プラグや排気センサーなど過酷な環境に晒される部品にも多用される。その他では化学工業でも水素化反応の触媒などとして利用されるほか、燃料電池への利用も盛んに行われている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
また、特許文献４には、平均粒径が１〜１０ｎｍの白金粒子を含むコロイド溶液が、優れた抗菌作用を長期間発揮することが開示されている。特許文献１によれば、上記白金粒子を含むコロイド溶液からなる抗菌処理液に被処理物を浸漬した後、または、当該抗菌処理液を被処理物に塗布した後、乾燥することで、上記平均粒径の白金粒子を被処理物の表面に長期間付着させることができる。これは、白金粒子の平均粒径が１〜１０ｎｍと非常に小さいため、被処理物の表面の僅かな凹凸などを利用して強固に付着するものと考えられている。特許文献４の発明は、抗菌成分を被処理物の表面に強固に付着させることで、優れた抗菌効果を長期間発揮することが出来る抗菌製品を提供することを目的としている。
【０００４】
さらに、白金は化学的に極めて安定しており酸化されにくいこと、融点が１７６９℃（理化学辞典）と高いことなどから、るつぼ、白金耳、度量衡原器（キログラム原器、メートル原器）や電極などに利用されている。
【０００５】
白金電極は、一般に白金を材料にして作った電極で，白金が化学的に安定なため，電極表面や周辺で起こる化学的変化に侵されにくい長所がある。また、白金電極は、各種の酸化還元反応や改質反応などに広く使用され、触媒としても他の金属触媒と比べて優れた活性を示すことが知られている。しかし、貴金属であるため、製造コストが高い点が問題である。
【０００６】
すなわち、従来は、正極には白金プレートないし白金ペーストを４００℃で３０分程度焼結して作るため、コストが高くなる。また、白金をスパッタリング蒸着して白金電極を作成するには、高コストの上、長時間を要していた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２３７１７０号公報
【特許文献２】特開２００８−１９５５９９号公報
【特許文献３】特開２０１０−５４１１８４号公報
【特許文献３】特開２００８−５６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、白金ナノ粒子の固定化法を用いて電極を作製し、極めて簡単に低コストで製造可能な、優れた触媒作用を発揮する白金電極およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、所定の温度に保持した白金ナノ粒子分散溶液に、洗浄した基板を所定の時間浸漬した後、該浸漬した基板を高温で乾燥させて作製する。
【００１０】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、前記所定の温度は室温以上であってよい。
【００１１】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、記成長溶液に浸漬して成長した白金ナノ粒子の平均粒径は４０ｎｍ以下である。
【００１２】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、前記電極はＦＴＯ基板であってよい。
【００１３】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、前記洗浄したＦＴＯ基板を浸漬する所定の時間は９０分以上であるのが好適である。
【００１４】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、前記ＦＴＯ基板を浸漬する前記白金ナノ粒子分散溶液を保持する所定の温度は７０℃以上であるのが好適である。
【００１５】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の製造方法は、洗浄した基板を準備するステップと、白金ナノ粒子を含む白金ナノ粒子分散溶液を準備するステップと、前記白金ナノ粒子分散溶液を所定の温度に保持するステップと、前記所定の温度に保持した白金ナノ粒子分散溶液に、前記洗浄した基板を所定の時間浸漬するステップと、前記白金ナノ粒子分散溶液に浸漬した基板を乾燥させるステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の製造方法によれば、所定の温度に保持した白金ナノ粒子分散溶液に、洗浄した基板を所定の時間浸漬するだけで、容易に白金ナノ粒子を基板表面に固定することができる。
【００１７】
所定の時間を３０分と、所定の温度を５０℃として得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面を、１０分間の超音波洗浄する前後において、超音波の照射前と照射後の白金ナノ粒子を担持させた電極を正極に用いた場合、色素増感型太陽電池（ＤＳＣ）の電流・電圧特性に変化は見られない。したがって、本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の製造方法によれば、白金ナノ粒子を基板に強く固定して担持させることができる。
【００１８】
上記基板を浸漬する白金ナノ粒子分散溶液の所定の温度は常温（２５℃）でもよく、当該所定の温度を高くすれば、より高性能の本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を得ることができる。
【００１９】
また、上記基板を白金ナノ粒子分散溶液に浸漬する所定の時間は、最適浸漬時間はある一定の時間で飽和する傾向が見られ、このような一定の時間基板を白金ナノ粒子分散溶液に浸漬すれば、一定以上の性能を発揮する本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極
を得ることができる。例えば基板をＦＴＯ基板とすると、浸漬する所定の時間は９０分で略最適浸漬時間となり、９０分以上浸漬した場合と比較しても、略同等の電流・電圧特性を示す本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を得ることができる。
【００２０】
このように、本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、基板をＦＴＯ基板とした場合、白金ナノ粒子のＦＴＯ基板表面への付着は、白金ナノ粒子分散液をできるだけ高温にし、９０分程度の浸漬時間（所定の時間）で完了する。最大出力は浸漬温度（所定の温度）７０℃、浸漬時間９０分で、１．０８ｍＷ得られる。これは白金蒸着膜を用いたときの約６５．５％の電力に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１（ａ）】所定の時間を９０分と、所定の温度を７０℃として得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像の表面図。
【図１（ｂ）】所定の時間を９０分と、所定の温度を７０℃として得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像のスズ（Ｓｎ）元素の分布図。
【図１（ｃ）】所定の時間を９０分と、所定の温度を７０℃として得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像の酸素（Ｏ）元素の分布図。
【図１（ｄ）】所定の時間を９０分と、所定の温度を７０℃として得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像の白金（Ｐｔ）元素の分布図。
【図２（ａ）】白金ナノ粒子を固定する前のＦＴＯ基板表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像の表面図。
【図２（ｂ）】白金ナノ粒子を固定する前のＦＴＯ基板表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像の白金（Ｐｔ）元素の分布図。
【図３】ＦＴＯ基板の表面抵抗率の測定箇所を示す表面の概念図。
【図４】白金ナノ粒子を固定する前のＦＴＯ基板の各測定点における表面抵抗率を表すグラフ図。
【図５】白金ナノ粒子分散溶液への浸漬時間に対する、ＦＴＯ基板および本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の表面の表面抵抗率をプロットしたグラフ図。
【図６】本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の表面の表面抵抗率に及ぼすＰｔナノ粒子の浸漬温度（白金ナノ粒子分散溶液の所定の温度）の効果をプロットしたグラフ図。
【図７】本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面の、５０℃の白金ナノ粒子分散溶液への浸漬時間（所定の時間）を変化させた場合の、電流・電圧特性を表すグラフ図。
【図８】本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面の、白金ナノ粒子分散溶液への浸漬温度（所定の温度）を変化させた場合の、電流・電圧特性を表すグラフ図。
【図９】本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面の、白金ナノ粒子分散溶液への浸漬温度（所定の温度）を変化させた場合の、電力・電圧特性を表すグラフ図。
【図１０】色素増感型太陽電池（ＤＳＣ）の断面模式図。
【図１１（ａ）】所定の時間を９０分と、所定の温度を７０℃として得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像の表面図。
【図１１（ｂ）】白金ナノ粒子を固定する前のＦＴＯ基板表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像の表面図。
【図１２】所定の時間を３０分と、所定の温度を５０℃として得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面を、１０分間の超音波洗浄する前後における電流・電圧特性を表すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の実施形態について説明する。なお、以下各図面を通して同一の構成要素には同一の符号を使用するものとする。
【００２３】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、所定の温度に保持した白金ナノ粒子分散溶液に、洗浄した基板を所定の時間浸漬した後、該浸漬した基板を高温で乾燥させて作製する。なお、以下本明細書において、白金ナノ粒子を「Ｐｔナノ粒子」ともいう。
【００２４】
本実施形態において上記基板はＦＴＯ基板を用い、当該ＦＴＯ基板の洗浄は超音波洗浄により行った。ＦＴＯ基板の主成分は二酸化スズ「以下、「ＳｎＯ２」ともいう。」であり、そのＦＴＯ基板表面を走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」ともいう。）を用いて撮影すると、図１１（ｂ）のように粒径が４０〜３００ｎｍ程度のＳｎＯ２粒子から構成されているのが観察された。
【００２５】
また、白金ナノ粒子分散溶液としてはバイオフェイス社製の「白金ナノ粒子」を使用した。当該白金ナノ粒子分散溶液に含まれる白金ナノ粒子の平均粒径は４ｎｍである。
【００２６】
上記所定の温度を室温（２５℃）、５０℃、７０℃として、この白金ナノ粒子分散溶液に上記超音波洗浄したＦＴＯ基板を浸漬すると、平均粒径が４０ｎｍ以下の白金ナノ粒子がランダムに分布する本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を得た。上記超音波洗浄したＦＴＯ基板を白金ナノ粒子分散溶液に浸漬する所定の時間は９０分以上が好適であり、浸漬したＦＴＯ基板の上記高温での乾燥は、乾燥機を用いて１００℃で１０分間行った。下記実施例で明らかとなるように、洗浄したＦＴＯ基板を浸漬する白金ナノ粒子分散溶液の所定の温度を７０℃以上とすれば、高性能の本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を得ることができる。
【００２７】
図１１（ａ）は、７０℃の白金ナノ粒子分散溶液に、超音波洗浄したＦＴＯ基板を９０分間浸漬し、１００℃で１０分間乾燥させて得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を、ＳＥＭを用いて撮影した画像である。同スケールの白金ナノ粒子分散溶液に浸漬前のＦＴＯ基板のＳＥＭ画像である上記図１１（ｂ）と比較すると、殆ど両者は区別がつかないことが分かる。これより、白金ナノ粒子は、ＳｎＯ２粒子に比べて小径で、ＦＴＯ基板上に希薄に分散されて固定されていると推定することができる。したがって、上述のように、ＦＴＯ基板に固定された白金ナノ粒子の平均粒径は４０ｎｍ以下であることが示唆される。
【００２８】
以上のような本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の製造方法は、以下のステップを含む。
（１）超音波洗浄した基板を準備するステップ
（２）平均粒径が４ｎｍの白金ナノ粒子を含む白金ナノ粒子分散溶液を準備するステップ
（３）上記白金ナノ粒子分散溶液を所定の温度に保持するステップ
（４）上記所定の温度に保持した白金ナノ粒子分散溶液に、上記洗浄した基板を所定の時間浸漬するステップ
（５）上記白金ナノ粒子分散溶液に浸漬した基板を乾燥させるステップ
【００２９】
上述のように、上記白金ナノ粒子分散溶液を保持する所定の温度は室温であってもよいが、基板がＦＴＯ基板の場合、所定の温度を７０℃以上とすればより高性能の本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を得ることができる。また、上記洗浄したＦＴＯ基板を浸漬する所定の時間は９０分以上とするのが好適である。
【実施例１】
【００３０】
本実施例１では、上記白金ナノ粒子分散溶液に浸漬前のＦＴＯ基板として、面積を縦２０．０［ｍｍ］×横４０．０［ｍｍ］のＦＴＯ基板の表面抵抗を用い、５ｍｍ間隔で２１箇所測定した。図３に表面抵抗を測定した箇所を示す。また、図４にＦＴＯ基板の表面抵抗の測定結果を示す。Ｐｔナノ粒子を固定する前のＦＴＯガラスの表面抵抗は一様であり、その平均値は１３．４Ω／□である。
【実施例２】
【００３１】
次に実施例２では、ＦＴＯ基板の面積を縦２０．０［ｍｍ］×横４０．０［ｍｍ］一定にして、白金ナノ粒子分散溶液に浸漬した。白金ナノ粒子分散溶液の上記所定の温度を室温（２５℃）とし、浸漬する所定の時間（浸漬時間）を０〜１８０分の範囲で３０分刻みにして、作製した本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の表面抵抗率を測定した。表１に浸漬時間に対する表面抵抗率の値を示す。また、図５に表面抵抗率に及ぼす所定の時間（白金ナノ粒子浸漬時間）の効果を示す。
【００３２】
【表１】
2014175186.tif 000003
【００３３】
表１より、白金ナノ粒子固定前の表面抵抗率は１３．４Ω／□であった。白金ナノ粒子の吸着後も図５より大きな変化は見られない。このように、ＰｔをＦＴＯ基板に固定化してもあまり表面抵抗率に変化がなかったことから、白金ナノ粒子の固定化密度は小さいと考えられる（２５℃）。すなわち、白金ナノ粒子はＦＴＯ基板上に希薄に分散されて固定されていると考えられる。
【実施例３】
【００３４】
次に、白金ナノ粒子分散溶液の温度変化による影響を調べるために、白金ナノ粒子分散溶液の温度を５０℃と７０℃として本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を作製し、ＦＴＯ基板表面の表面抵抗率を測定した。表２に浸漬温度と浸漬時間に対する表面抵抗率を示す。図６に表面抵抗率に及ぼす白金ナノ粒子の浸漬温度の効果を示す。
【００３５】
【表２】
2014175186.tif 000004
【００３６】
上記基板であるＦＴＯ基板を浸漬する白金ナノ粒子分散溶液の温度が高くなると、常温（２５℃）時に比べ表面抵抗率の値が僅かに小さくなる傾向を示す。白金ナノ粒子を担持させた電極表面の表面抵抗率を最も低くする条件は、乾燥機を用いた時で、浸漬条件が５０℃で１８０分間（１３．０Ω／□）である。それでも、白金ナノ粒子固定前の表面抵抗率は１３．４Ω／□に対し、１３．０Ω／□で大きな変化はしない。このように、白金ナノ粒子のＦＴＯ基板への吸着は、ＦＴＯ基板の表面抵抗率にほとんど影響をもたらさないことがわかる。
【００３７】
［小括]
以上、上記実施例１〜３でのＦＴＯ基板（または本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極）の評価結果をまとめると以下のようになる。
（１）市販の基板（ＦＴＯ基板）の表面抵抗率は場所によってムラがなく、１３．４Ω／□である。
（２）ＦＴＯ基板を白金ナノ粒子分散溶液に浸漬させても表面抵抗率は大きく変化しない。
（３）白金ナノ粒子分散溶液の温度を上げてＦＴＯ基板を浸漬させると表面抵抗率が僅かに小さくなる。
（４）白金ナノ粒子分散溶液の温度を上げても、本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面の表面抵抗率は殆ど変化しない。
【実施例４】
【００３８】
本実施例４では、白金ナノ粒子を固定する前のＦＴＯ基板表面と、本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面とを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影して得た画像、各々図２（ａ）、（ｂ）と図１（ａ）〜（ｄ）とを比較する。なお、図１（ａ）〜（ｄ）の画像は、ＦＴＯ基板を白金ナノ粒子分散溶液に浸漬する所定の時間（浸漬時間）を９０分と、所定の温度（浸漬温度）を７０℃として撮像したものである。
【００３９】
上記図１１（ａ）と図１１（ｂ）との比較で上述したように、浸漬後の図１（ａ）と浸漬前の図２（ａ）とを比較すると、殆ど両者は区別がつかないことから、白金ナノ粒子は、ＳｎＯ２粒子に比べて小径で、ＦＴＯ基板上に希薄に分散されて固定されていると推定することができる。
【００４０】
そこで、浸漬後の図１（ａ）と浸漬前の図２（ａ）とを分析し、それぞれの表面に吸着した粒子成分を解析した。図１（ｂ）は、白金ナノ粒子分散溶液に浸漬させて得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面のスズ（Ｓｎ）元素の分布の様子を、図１（ｃ）は同表面の酸素（Ｏ）元素の分布の様子を、図１（ｄ）は同表面の白金（Ｐｔ）元素の分布の様子を、それぞれ示す。図１（ｄ）では見づらいが、白金元素が現に分布している一方で、図２（ｂ）は、白金ナノ粒子分散溶液に浸漬前のＦＴＯ基板表面の白金（Ｐｔ）元素の分布を示す解析写真であり、白金元素の分布は見られなかった。
【実施例５】
【００４１】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の性能を調べるため、ＦＴＯ基板を白金ナノ粒子分散溶液に浸漬する所定の温度と当該浸漬する所定の時間を変えて、本発明の白金ナノ粒子を担持させた電極を多数のパターンで作製し、色素増感型太陽電池の正極として用いた。
【００４２】
次世代の太陽電池として注目されている色素増感型太陽電池(以下、「ＤＳＣ」ともいう。)の理論効率は３３％で、１２％を超えるエネルギー変換効率が近年達成されている。また、安価な材料で、比較的容易に作製できることから製造にかかるコストが従来の１／３〜１／５と低いことがＤＳＣの特長である。従来、正極には白金プレートないし白金ペーストを４００℃で３０分程度焼結して作るため、コストが高くなる。そこで、本実施例５では正極の製造コスト削減のため、本発明に係る白金ナノ粒子の固定化法を用いて正極を作製した。また、本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の製法により作製した正極と、増感色素にルテニウムを用いてＤＳＣを構成し、性能評価を行った。
【００４３】
図１０に示すように、色素増感型太陽電池（ＤＳＣ）１０は、色素の増感効果によって半導体電極１、１２に電子が発生する原理を応用したものであり、その基本構造は単純で２枚の導電性ガラス電極１、１２の間に、酸化物半導体である二酸化チタンの薄膜１４と、増感色素、それにヨウ素を主成分とした酸化還元電解質溶液１６とを順に挟み込んだサンドイッチ型である。すなわち、二酸化スズ（ＳｎＯ２）をコーティングしたＦＴＯ基板１２上に二酸化チタンの薄膜１４を形成して増感色素を吸着させて負極とし、本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極１を正極として、両電極間にヨウ素溶液１６を挟持する。増感色素は可視光をできる限り多く吸収するためのもので、これに光が当たって飛び出す電子を効率よくとらえられるようにと、二酸化チタン薄膜１４は多孔質にして表面積を大きくしてある。これらの三層間の光電気化学反応で光を電気に換える。
【００４４】
白金ナノ粒子を担持させた電極（正極）を以下手順で作製した。まず、ＳｎＯ２コーティングＦＴＯ基板（ガラス）を所定の温度で白金ナノ粒子分散溶液の中に浸漬する。浸漬時間（上記所定の時間）は最大１８０分まで３０分刻みで増やした。全部で６パターンになった。その後、低抵抗率計を用いて表面抵抗率ないし比抵抗を測定した。白金ナノ粒子分散溶液の温度パラメーター（上記所定の温度）は２５℃、５０℃、７０℃の３つである。それぞれの温度で浸漬時間を変えていった。
【００４５】
今回本実施例５の実験に使用したＤＳＣ１０においては、上記のように、二酸化チタン薄膜１４にルテニウム色素を吸着させたＦＴＯ基板１２にヨウ化リチウム溶液を滴下し、負極とした。また、本発明に係る白金ナノ粒子を担持したＦＴＯ基板１を正極とした。そして、当該負極と正極とを重ねてＤＳＣ１０を作製した。電流・電圧特性は室温下（２５℃）で、太陽光と同様なスペクトルを有する人工太陽照明灯(１０００Ｗ/ｍ２)を照射して自動測定した。
【００４６】
[実験結果および考察]
上述のように、室温（２５℃）で、本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極１の表面のシート抵抗と浸漬前のＦＴＯ基板のシート抵抗の値にほとんど差がなかった。これは白金ナノ粒子がＦＴＯ基板の表面に薄く吸着していることを示唆している。また、浸漬温度を高くしても表面抵抗率はほとんど変化しなかった。さらに、浸漬時間を長くしても表面抵抗率が大きく変化しなかった。
【００４７】
図７に白金ナノ粒子分散液の温度(上記所定の温度)を５０℃にしてＦＴＯ基板を浸漬する所定の時間を変化させた場合の、白金ナノ粒子を担持させた正極１を用いたＤＳＣ１０の電流・電圧特性を示す。浸漬時間が増大しても開放電圧はほぼ一定であるが、短絡電流は増大する。浸漬時間が９０分を超えると開放電圧、短絡電流ともにほぼ一定となる。したがって、基板を白金ナノ粒子分散溶液に浸漬する所定の時間は、最適浸漬時間はある一定の時間で飽和する傾向が見られ、このような一定の時間基板を白金ナノ粒子分散溶液に浸漬すれば、一定以上の性能を発揮する本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を得ることができると考えられる。
【００４８】
なお、本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極に１２０Ｗの超音波を照射して、白金ナノ粒子がＦＴＯ基板に担持される固定強度を調べた。図１２は、所定の時間を３０分と、所定の温度を５０℃として得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極表面を、１０分間の超音波洗浄する前後において電流・電圧特性を測定したグラフ図である。図１２より明らかなように両者の電流・電圧特性曲線はほぼ一致し、超音波の照射前と照射後の白金ナノ粒子を担持させた電極を正極に用いた場合、ＤＳＣ１０の電流・電圧特性に変化は見られなかった。このことから、白金ナノ粒子はＦＴＯ基板に強く固定されて担持されていることが分かる。
【００４９】
図８に、ＦＴＯ基板を白金ナノ粒子分散液に浸漬する所定の時間を９０分にして当該浸漬する所定の温度を変化させた場合の、白金ナノ粒子を担持させた正極１を用いたＤＳＣ１０の電流・電圧特性を示す。開放電圧は２５℃、５０℃、７０℃と白金ナノ粒子分散液の温度を上げると０．５２Ｖ、０．５３Ｖ、０．５５Ｖと僅かながら増大するが、短絡電流の密度は１．１８ｍＡ／ｃｍ２、１．５６ｍＡ／ｃｍ２、１．９４ｍＡ／ｃｍ２と大きく増大する。開放電圧はルテニウム色素のバンドギャップに対応するため、溶液の温度に依存しないと考えられる。しかし、短絡電流は白金ナノ粒子のＦＴＯ基板表面への付着量に対応するため、白金ナノ粒子分散液の温度（所定の温度）と浸漬時間（所定の時間）に依存して増える。
【００５０】
図９は、ＦＴＯ基板を白金ナノ粒子分散液に浸漬する所定の温度が７０℃の時に最も大きな出力が得られることを示している。因みに、ＦＴＯ基板上にスパッタリング蒸着した白金蒸着膜を用いたときの出力は１．６５ｍＷになった。
【００５１】
[ 小括]
白金ナノ粒子のＦＴＯ基板表面への付着は、白金ナノ粒子分散液をできるだけ高く(７０℃)し、９０分程度の浸漬時間で完了する。最大出力は浸漬温度７０℃、浸漬時間９０分で、１．０８ｍＷ得られる。これは白金蒸着膜を用いたときの約６５．５％の電力に相当する。
【００５２】
以上、白金ナノ粒子分散溶液に、ＦＴＯ基板を所定の時間浸漬して得た本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極の性質を明らかにした。上記のように本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極について、実施形態、実施例を用いて説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではない。
【００５３】
上記実施形態等においては、白金ナノ粒子分散溶液に浸漬してＦＴＯ基板上に白金ナノ粒子を固定したが、ＦＴＯ基板以外の基板、例えばＩＴＯ基板上に白金ナノ粒子を固定してもよい。あるいは、燃料電池に用いる電極としてカーボンペーパーに白金ナノ粒子を固定してもよい。また、基板を浸漬する白金ナノ粒子分散溶液の所定の温度は、本実施形態及び実施例では室温（２５℃）〜７０℃としたが、さらに高温に白金ナノ粒子分散溶液の浸漬温度を保持することで、より高性能の本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極を得ることが期待される。
【００５４】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極は、酸化還元反応に対して安定で触媒作用を必要とするあらゆる電極として利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１：本発明に係る白金ナノ粒子を担持させた電極
１０：色素増感型太陽電池（ＤＳＣ）
１２：透明電極（ＦＴＯ）
１４：酸化チタン膜
１６：ヨウ素溶液
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図１（ｄ）】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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