(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金／グラフェン触媒の作製法であって、ハマー法に従い、グラファイト粉を酸化反応して、酸化グラファイトを得るステップＳ１と、
作製された酸化グラファイトは、水に加えられて超音波で分散され、均一に分散された一体層を有する酸化グラフェン溶液を形成するステップＳ２と、
室温で、界面活性剤、補助界面活性剤、油相、および塩化白金酸の酸性水溶液の逆ミセル系を作製するステップＳ３と、
作製された逆ミセル系に酸化グラフェン溶液が滴下され、８０度の水浴において加熱させながら、還元剤を滴下して、還元反応させ、白金とグラフェンを含むエマルジョンであって、白金とグラフェンの質量比を１：１０とするエマルジョンを得るステップＳ４と、
エマルジョンに乳化破壊剤を滴下し、白金をグラフェンのキャリヤー上に負荷させるステップＳ５と、
白金が負荷されたグラフェンを濾過、洗浄、及び乾燥して、白金／グラフェン触媒を得るステップＳ６と、を含む、白金／グラフェン触媒の作製法。
【請求項２】
前記ステップＳ１は、
グラファイト粉、過硫酸カリウム、およびリン五酸化物が、８０℃の温度で濃硫酸に加えられ、６時間以上、均一に攪拌して冷却し、中性になるまで洗浄し、乾燥し、サンプルを得るステップＳ７と、
乾燥されたサンプルは、２００〜２５０ｍｌの濃硫酸に加えられ、過マンガン酸カリウムが加えられ、混合物が５〜６０分間、０〜２０℃の温度で保温され、その後、１〜２時間、オイルバスにおいて３５℃の温度で保持され、過酸化水素を含む脱イオン水がゆっくりと加えられ、混合物を得るステップＳ８と、
混合物の色が明るい黄色に変化した際に、熱濾過を行い、塩酸で洗浄し、濾過を行い、６０℃で４８時間真空乾燥を行い、酸化グラファイトを得るステップＳ９と、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の白金／グラフェン触媒の作製法。
【請求項３】
グラファイト粉、過硫酸カリウム、およびリン五酸化物の質量比がそれぞれ２：１：１である、
ことを特徴とする請求項２に記載の白金／グラフェン触媒の作製法。
【請求項４】
過マンガン酸カリウムの付加量が、グラファイト粉の付加量の３倍であり、過酸化水素の濃度は３０ｗｔ％である、
ことを特徴とする請求項２に記載の白金／グラフェン触媒の作製法。
【請求項５】
界面活性剤は、メチルベンゼンスルホン酸塩、ナトリウムドデシルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族硫酸塩、及び第四アンモニウム塩のいずれか一つであり、補助界面活性剤は、ｎ−オクタノール、ｎ−ノニルアルコール、ｎ−ヘプタノール、およびｎ−ヘキシルアルコールのいずれか一つであり、油相は、シクロヘキサンであり、塩化白金酸水溶液のモル濃度は、０．０４ｍｏｌ／Ｌであり、界面活性剤、補助界面活性剤、および油相の質量比は、１０：７：１である、
ことを特徴とする請求項１に記載の白金／グラフェン触媒の作製法。
【請求項６】
還元剤が、ヒドラジン水化物または水素化ホウ素ナトリウムであり、還元剤のモル量が塩化白金酸のモル量の３〜１０倍である、
ことを特徴とする請求項１に記載の白金／グラフェン触媒の作製法。
【請求項７】
乳化破壊剤は、アセトン又は無水エタノールである、
ことを特徴とする請求項１に記載の白金／グラフェン触媒の作製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的エネルギー分野に関連し、特にプロトン交換膜燃料電池で使用される白金／グラフェン触媒に関する。また、本発明は、白金／グラフェン触媒の作製法と使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）は燃料として水素を使用する新世代発電デバイスであり、高エネルギー変換効率や環境対応性といった、燃料電池の一般的な利点以外に、高比出力、高比エネルギー、低稼動温度、室温での高速始動、超寿命といった際立った利点があり、これらによって、ＰＥＭＦＣが最も有望な燃料電池とされている。
ＰＥＭＦＣの電気触媒は商業化を制約する主な要因であり、電気触媒に関する研究がＰＥＭＦＣの研究の主要な内容となっている。ＭＩＴの化学部の学部長であるＬｉｐｐａｒｄ氏による２０世紀の化学発展の総評では、「優良な燃料電池触媒を開発に成功しなかったことが後悔される」、と指摘されている。
触媒の作製法は、白金触媒（Ｐｔ触媒）の粒径や結晶状態に対して大きく影響し、従来の白金／グラフェン触媒の作製法として、主に、無機コロイド法、浸漬法、ゾルゲル法、および沈降法などが報告されている。これらの方法で作製された触媒は、粒子分散性が悪く、粒径が不均一であり、反応条件が比較的厳しいといった問題を有する。作製プロセスが触媒の構成と構造を決定し、その結果、その触媒性能に影響するため、触媒の作製法と作製プロセスの研究は非常に重要である。
【０００３】
グラフェンの理論は６０年間以上研究されており、構造の異なる炭素質材料の性能の研究に広く応用されてきた。雑誌サイセンス２００９年３２４巻１５３０頁中において、Ｇｅｉｍは、グラフェンは１０層未満のグラファイト分子の階層構造を有する炭素材料であり、より高い比表面積（グラフェンの理論上の比表面積は２６２０ｍ2／ｇまでである）を有しており、より多くの金属負荷位置を提供することができる、と指摘している。同時に、グラフェンは強い量子効果を示し、良好な電子伝導率を有している。第１原理計算によると、白金族は、グラフェン上に安定して負荷することができ、グラフェンの存在によって金属白金粒子上の一酸化炭素または水素の吸収が抑制され、燃料電池での反応が有利なものとなる。したがって、グラフェンは、良好な炭素担体として使用することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の問題に鑑み、本発明の目的の一つは、以下のステップを含む白金／グラフェン触媒の作製法を提供することにある。
【０００５】
１．酸化グラファイトの作製。グラファイト粉を利用し、修正ハマー法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ−Ｈｕｍｍｅｒｓ  ｍｅｔｈｏｄ）に従い、酸化グラファイトが作製される。
【０００６】
２．酸化グラフェン溶液の作製。作製された酸化グラファイトは、水に加えられて超音波で分散され、均一に分散された一体層を有する酸化グラフェン溶液を形成する。
【０００７】
３．逆ミセル系の作製。室温下において、界面活性剤（メチルベンゼンスルホン酸塩、ナトリウムドデシルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族硫酸塩、第四アンモニウム塩などの陰イオン界面活性剤または陽イオン界面活性剤）、補助界面活性剤（ｎ−オクタノール、ｎ−ノニルアルコール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−ヘキシルアルコールなど）、油相（シクロヘキサンなど）、０．０４ｍｏｌ／Ｌのモル濃度の塩化白金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６）の酸性水溶液、を含む混合系が作製され、混合系が超音波により、均一で安定した逆ミセル系を形成するために超音波作用により分散される。界面活性剤、補助界面活性剤、および油相の質量比は、１０：７：１である。
【０００８】
４．前駆体の形成。作製された酸化グラフェン溶液が、逆ミセル系にゆっくりと滴下される。
【０００９】
５．前駆体の還元。８０℃の水浴中において、上述の逆ミセル系に対し、過剰量の還元剤（還元剤のモル量が塩化白金酸のモル量の３〜１０倍であるヒドラジン水化物または水素化ホウ素ナトリウムなど）が加えられ、塩化白金酸とグラフェン酸化物が白金（Ｐｔ）とグラフェンに還元され、白金とグラフェンを含むエマルジョンが作製される。Ｈ２ＰｔＣｌ６が一例として使用され、ＫＢＨ４が還元剤として使用され、反応式は、以下の通りとなる。
Ｈ２ＰｔＣｌ６＋ＫＢＨ４→Ｐｔ＋Ｈ２↑＋２ＨＣｌ＋ＫＣｌ＋ＢＣｌ３
【００１０】
６．解乳化。乳化破壊剤（アセトンまたは無水エタノールであって、その添加ボリュームをシクロヘキサンの添加ボリュームの２０％から５０％とする乳化破壊剤）が、超音波振動をさせながらエマルジョンに加えられ、白金（Ｐｔ）がグラフェンキャリヤー上に負荷され、混合系が形成される。
【００１１】
７．フィルターにかけ、洗浄し、乾燥する。解乳化された混合系は、真空濾過され、次いで、エタノールと脱イオン水を用いて数回洗浄、濾過され、フィルターにより得られる白金が負荷されたグラフェンが、２時間、７０℃の温度において真空条件の下で乾燥され、白金／グラフェン触媒が得られる。
上記の方法により作製された白金／グラフェン触媒は、キャリヤーとしてグラフェンを含むため、白金はグラフェンの上に負荷される。
【００１２】
本発明にしたがって作製される白金／グラフェン触媒は、プロトン交換膜燃料電池の分野において使用することができる。
本発明の白金／グラフェン触媒は、キャリヤーとしてグラフェンを使用し、グラフェンのイオン効果と二次元延性が利用されることで、触媒の安定性が高められる。逆ミセル系は、一種の微環境（油で水が包まれるマイクロエマルジョン）を提供し、ナノ粒子合成のための理想的な環境が提供され、上記方法に従って提供されるナノ粒子の粒径を容易に制御することができ、その分布を比較的均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図１は本発明に従った白金／グラフェン触媒の作製のフローチャートある。
【００１４】
図２は、実施例１で作製される白金／グラフェン触媒と白金／炭素触媒（Ｐｔ／Ｃ触媒）の膜電極の触媒電極性能テストチャートである。
【詳細な説明】
【００１５】
本発明は、プロトン交換膜燃料電池で使用される白金／グラフェン触媒の作製法を提供する。ここで、負荷される白金の量は５〜８０ｗ％である。触媒は、キャリヤーとしてグラフェンを使用し、グラフェンのイオン効果と二次元延性が利用されることで、触媒の安定性が高められる。
【００１６】
図１に示すように、白金／グラフェン触媒の作製法は、以下のステップを含む。
【００１７】
１．酸化グラファイトの作製。グラファイト粉を利用し、修正ハマー法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ−Ｈｕｍｍｅｒｓ  ｍｅｔｈｏｄ）に従い、酸化グラファイトが作製される。
【００１８】
２．酸化グラフェン溶液の作製。作製された酸化グラファイトは、水に加えられて超音波で分散され、均一に分散された一体層を有する酸化グラフェン溶液を形成する。
【００１９】
３．逆ミセル系の作製。室温下において、界面活性剤（メチルベンゼンスルホン酸塩、ナトリウムドデシルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族硫酸塩、第四アンモニウム塩などの陰イオン界面活性剤または陽イオン界面活性剤）、補助界面活性剤（ｎ−オクタノール、ｎ−ノニルアルコール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−ヘキシルアルコールなど）、油相（シクロヘキサンなど）、０．０４ｍｏｌ／Ｌのモル濃度の塩化白金酸の酸性水溶液（Ｈ２ＰｔＣｌ６）、を含む混合系が作製され、混合系が超音波により、均一で安定した逆ミセル系を形成する。界面活性剤、補助界面活性剤、および油相の質量比は、１０：７：１である。
【００２０】
４．前駆体の形成。作製された酸化グラフェン溶液が、逆ミセル系にゆっくりと滴下される。
【００２１】
５．前駆体の還元。８０℃の水浴中において、上述の逆ミセル系に対し、過剰量の還元剤（還元剤のモル量が塩化白金酸のモル量の３〜１０倍であるヒドラジン水化物または水素化ホウ素ナトリウムなど）が加えられ、塩化白金酸とグラフェン酸化物が白金（Ｐｔ）とグラフェンに還元され、白金とグラフェンを含むエマルジョンが作製され、Ｐｔとグラフェンの質量比は１：１０である。Ｈ２ＰｔＣｌ６が一例として使用され、ＫＢＨ４が還元剤として使用され、反応式は、以下の通りとなる。
Ｈ２ＰｔＣｌ６＋ＫＢＨ４→Ｐｔ＋Ｈ２↑＋２ＨＣｌ＋ＫＣｌ＋ＢＣｌ３
【００２２】
６．解乳化。乳化破壊剤（アセトンまたはエタノールであって、その添加ボリュームをシクロヘキサンの添加ボリュームの２０％から５０％とする乳化破壊剤）が、超音波振動をさせながらエマルジョンに加えられ、白金（Ｐｔ）が混合系を形成するために、グラフェンキャリヤー上に負荷される。
【００２３】
７．フィルターにかけ、洗浄し、乾燥する。解乳化された混合系は、真空濾過され、次いで、エタノールと脱イオン水を用いて数回洗浄、濾過され、フィルターにより得られる白金が負荷されたグラフェンが、２時間、７０℃の温度において真空条件の下で乾燥され、白金／グラフェン触媒が得られる。
【００２４】
ここで、酸化グラファイトの作製ステップにおいては、以下のステップをさらに含む。
【００２５】
１．グラファイト粉、過硫酸カリウム、およびリン五酸化物が、８０℃の温度で濃硫酸に加えられ、６時間以上、均一に攪拌して冷却し、中性になるまで洗浄し、乾燥し、サンプルを得る。
【００２６】
２．乾燥されたサンプルは、２００〜２５０ｍｌの濃硫酸に温度０℃において加えられ、過マンガン酸カリウムが加えられ、混合物が５〜６０分間、０〜２０℃の温度で保温され、その後、１〜２時間、オイルバスにおいて３５℃の温度で保持され、過酸化水素を含む脱イオン水がゆっくりと加えられ、混合物を得る。
【００２７】
３．混合物の色が明るい黄色に変化した際に、熱濾過を行い、塩酸で洗浄し、濾過を行い、６０℃で４８時間真空乾燥を行い、酸化グラファイトを得る。
上記の方法により作製された白金／グラフェン触媒は、キャリヤーとしてグラフェンを含むため、白金はグラフェンの上に負荷される。
本発明にしたがって作製される白金／グラフェン触媒は、プロトン交換膜燃料電池の分野において使用することができる。
本発明の白金／グラフェン触媒は、キャリヤーとしてグラフェンを使用し、グラフェンのイオン効果と二次元延性が利用されることで、触媒の安定性が高められる。逆ミセル系は、一種の微環境（油で水が包まれるマイクロエマルジョン）を提供し、粒子合成のための理想的な環境が提供され、上記方法に従って提供されるナノ粒子の粒径を容易に制御することができ、その分布を比較的均一にすることができる。
本発明の好適な実施例は、図面を参照して以下に詳細に説明される。
【００２８】
実施例１
【００２９】
１．酸化グラファイトの作製。修正ハマー法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ−Ｈｕｍｍｅｒｓ  ｍｅｔｈｏｄ）に従い、酸化グラファイトが作製される。具体的には以下のステップを含む。２０ｇの５０メッシュグラファイト粉、１０ｇの過硫酸カリウム、および１０ｇのリン五酸化物が、８０℃の温度で濃硫酸に加えられ、６時間以上、混合物を均一に攪拌して冷却し、中性になるまで洗浄し、乾燥し、サンプルを得る。乾燥されたサンプルは、２３０ｍＬの濃硫酸に温度０℃において加えられ、６０ｇの過マンガン酸カリウムが加えられ、混合物が３０分間、２０℃以下の温度で保温され、その後、２時間、オイルバスにおいて３５℃の温度で保持され、９２０ｍＬの脱イオン水がゆっくりと加えられる。１５分後に、２．８Ｌの脱イオン水（濃度３０％の５０ｍＬの過酸化水素を含む）が加えられ、混合物の色が明るい黄色に変化した際に、熱濾過を行い、濃度１０％の５Ｌの塩酸で洗浄し、濾過を行い、６０℃で４８時間真空乾燥を行い、酸化グラファイトを得る。
【００３０】
２．酸化グラフェン溶液の作製。０．５ｇの酸化グラファイトは、２００ｍＬの水に加えられて超音波で分散され、均一に分散された一体層を有する酸化グラフェン溶液を形成する。
【００３１】
３．逆ミセル系の作製。室温で、ナトリウムドデシルベンゼンスルホナート、ｎ−オクタノール、およびシクロヘキサンが、１００：７０：１０の質量比にて混合され、次いで、ナトリウムドデシルベンゼンスルホナートと水のモル比を１：７とするように水が加えられ、超音波振動を３０分間実施し、０．０４ｍｏＬ／Ｌの塩化白金酸の酸溶液がゆっくりと混合溶液に滴下され、超音波振動が３０分間実施され、透明な逆ミセル系が形成される。
【００３２】
４．前駆体の形成。作製された酸化グラフェン溶液が、逆ミセル系にゆっくりと滴下されて、３０分間超音波で振動される。白金とグラフェンの質量比は１：１０である。
【００３３】
５．前駆体の還元。温度８０℃の水浴において、過剰量の水素化ホウ素ナトリウムが逆ミセル系に追加され、２時間、超音波振動を実施し、グラフェン酸化物と塩化白金酸を還元させる。
【００３４】
６．解乳化。乳化破壊剤としての３０ｍＬのアセトンが超音波振動を実施しながら反応系に加えられ、反応系が層を形成するまで静置される。
【００３５】
７．フィルターにかけ、洗浄し、乾燥する。溶液は濾過され、濾過ケークがエタノール溶液と脱イオン水で数回洗浄され、触媒が２時間７０℃の温度で真空乾燥され、白金／グラフェン触媒が得られる。
【００３６】
図２は、実施例１で作製される白金／グラフェン触媒と白金／炭素触媒（Ｐｔ／Ｃ触媒）の膜電極の触媒電極性能テストチャートである。膜電極の作製は以下のステップを含む。実施例１の白金／グラフェン触媒をカーボン紙に均等に塗布して電極を形成し、その後、二個の電極にナフィオンプロトン交換膜（Ｎａｆｉｏｎ  ｐｒｏｔｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ；デュポン、米国）が、１４０℃の温度で０．３Ｍｐａにおいて成膜される。膜電極の触媒電極性能に関するテスト条件は以下の通りである。プロトン交換膜単体電池の中に膜電極が設置され、燃料電池テスターが電池に接続され、膜電極の有効面積は４ｃｍ２であり、テストの間、純粋水素と純粋酸素が供給される。白金／炭素触媒についても同様の方法によって膜電極として作製されることでテストされ、より高い電流密度において、白金／グラフェン触媒の触媒性能がより高いことが確認された。
【００３７】
実施例２
【００３８】
１．酸化グラファイトの作製。修正ハマー法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ−Ｈｕｍｍｅｒｓ  ｍｅｔｈｏｄ）に従い、酸化グラファイトが作製される。具体的なステップは以下を含んむ。２０ｇの５０メッシュグラファイト粉、１０ｇの過硫酸カリウム、および１０ｇのリン五酸化物が、８０℃の温度で濃硫酸に加えられ、混合物を均一に攪拌して、６時間以上冷却し、中性になるまで洗浄し、乾燥する。乾燥されたサンプルは、２００ｍＬの濃硫酸に温度０℃において加えられ、６０ｇの過マンガン酸カリウムが加えられ、混合物が５分間、２０℃以下の温度で保温され、その後、１時間、オイルバスにおいて３５℃の温度で保持され、９２０ｍＬの脱イオン水がゆっくりと加えられる。１５分後に、２．８Ｌの脱イオン水（濃度３０％の５０ｍＬの過酸化水素を含む）が加えられ、混合物の色が明るい黄色に変化した際に、熱濾過を行い、濃度１０％の５Ｌの塩酸で洗浄し、濾過を行い、６０℃で４８時間真空乾燥を行い、酸化グラファイトを得る。
【００３９】
２．酸化グラフェン溶液の作製。０．５ｇの酸化グラファイトは、２００ｍＬの水に加えられて超音波で分散され、均一に分散された一体層を有する酸化グラフェン溶液を形成する。
【００４０】
３．逆ミセル系の作製。室温で、メチルベンゼンスルホナート、ｎ−オクタノール、およびシクロヘキサンが、１００：７０：１０の質量比にて混合され、次いで、ナトリウムドデシルベンゼンスルホナートと水のモル比を１：７とするように水が加えられ、超音波振動を３０分間実施し、０．０４ｍｏＬ／Ｌの塩化白金酸の酸溶液がゆっくりと混合溶液に滴下され、超音波振動が３０分間実施され、透明な逆ミセル系が形成される。
【００４１】
４．前駆体の形成。１０％−６０％、作製された酸化グラフェン溶液が、逆ミセル系にゆっくりと滴下されて、３０分間超音波振動が実施される。白金とグラフェンの質量比は１：１０である。
【００４２】
５．前駆体の還元。温度８０℃の水浴において、過剰量の水素化ホウ素ナトリウムが逆ミセル系に追加され、２時間、超音波振動を実施し、グラフェン酸化物と塩化白金酸を還元させる。
【００４３】
６．解乳化。乳化破壊剤としての２０ｍＬのアセトンが超音波振動を実施しながら反応系に加えられ、反応系が層を形成するまで静置される。
【００４４】
７．フィルターにかけ、洗浄し、乾燥する。溶液は濾過され、濾過ケークがエタノール溶液と脱イオン水で数回洗浄され、触媒が２時間７０℃の温度で真空乾燥され、白金／グラフェン触媒が得られる。
【００４５】
実施例３
【００４６】
１．酸化グラファイトの作製。修正ハマー法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ−Ｈｕｍｍｅｒｓ  ｍｅｔｈｏｄ）に従い、酸化グラファイトが作製される。具体的なステップは以下を含む。２０ｇの５０メッシュグラファイト粉、１０ｇの過硫酸カリウム、および１０ｇのリン五酸化物が、８０℃の温度で濃硫酸に加えられ、混合物を均一に攪拌して、６時間以上冷却し、中性になるまで洗浄し、乾燥する。乾燥されたサンプルは、２５０ｍＬの濃硫酸に温度０℃において加えられ、６０ｇの過マンガン酸カリウムが加えられ、混合物が６０分間、２０℃以下の温度で保温され、その後、２時間、オイルバスにおいて３５℃の温度で保持され、９２０ｍＬの脱イオン水がゆっくりと加えられる。１５分後に、２．８Ｌの脱イオン水（濃度３０％の５０ｍＬの過酸化水素を含む）が加えられ、混合物の色が明るい黄色に変化した際に、熱濾過を行い、濃度１０％の５Ｌの塩酸で洗浄し、濾過を行い、６０℃で４８時間真空乾燥を行い、酸化グラファイトを得る。
【００４７】
２．酸化グラフェン溶液の作製。０．５ｇの酸化グラファイトは、２００ｍＬの水に加えられて超音波で分散され、均一に分散された一体層を有する酸化グラフェン溶液を形成する。
【００４８】
３．逆ミセル系の作製。室温で、メチルベンゼンスルホナート、ｎ−オクタノール、およびシクロヘキサンが、１００：７０：１０の質量比にて混合され、次いで、ナトリウムドデシルベンゼンスルホナートと水のモル比を１：７とするように水が加えられ、超音波振動を３０分間実施し、０．０４ｍｏＬ／Ｌの塩化白金酸の酸溶液のがゆっくりと混合溶液に滴下され、超音波振動が３０分間実施され、透明な逆ミセル系が形成される。
【００４９】
４．前駆体の形成。１０％−６０％、作製された酸化グラフェン溶液が、逆ミセル系にゆっくりと滴下されて、３０分間超音波振動が実施される。白金とグラフェンの質量比は１：１０である。
【００５０】
５．前駆体の還元。温度８０℃の水浴において、過剰量のヒドラジン水和物溶液が逆ミセル系に追加され、２時間、超音波振動を実施し、グラフェン酸化物と塩化白金酸を還元させる。
【００５１】
６．解乳化。乳化破壊剤としての５０ｍＬのアセトンが超音波振動を実施しながら反応系に加えられ、反応系が層を形成するまで静置される。
【００５２】
７．フィルターにかけ、洗浄し、乾燥する。溶液は濾過され、濾過ケークがエタノール溶液と脱イオン水で数回洗浄され、触媒が２時間７０℃の温度で真空乾燥され、白金／グラフェン触媒が得られる。
【００５３】
実施例４
【００５４】
１．酸化グラファイトの作製。修正ハマー法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ−Ｈｕｍｍｅｒｓ  ｍｅｔｈｏｄ）に従い、酸化グラファイトが作製される。具体的なステップは以下を含む。２０ｇの５０メッシュグラファイト粉、１０ｇの過硫酸カリウム、および１０ｇのリン五酸化物が、８０℃の温度で濃硫酸に加えられ、混合物を均一に攪拌して、６時間以上冷却し、中性になるまで洗浄し、乾燥する。乾燥されたサンプルは、２４０ｍＬの濃硫酸に温度０℃において加えられ、６０ｇの過マンガン酸カリウムが加えられ、混合物が４０分間、２０℃以下の温度で保温され、その後、２時間、オイルバスにおいて３５℃の温度で保持され、９２０ｍＬの脱イオン水がゆっくりと加えられる。１５分後に、２．８Ｌの脱イオン水（濃度３０％の５０ｍＬの過酸化水素を含む）が加えられ、混合物の色が明るい黄色に変化した際に、熱濾過を行い、濃度１０％の５Ｌの塩酸で洗浄し、濾過を行い、６０℃で４８時間真空乾燥を行い、酸化グラファイトを得る。
【００５５】
２．酸化グラフェン溶液の作製。０．５ｇの酸化グラファイトは、２００ｍＬの水に加えられて超音波で分散され、均一に分散された一体層を有する酸化グラフェン溶液を形成する。
【００５６】
３．逆ミセル系の作製。室温で、ナトリウムドデシルベンゼンスルホナート、ｎ−オクタノール、およびシクロヘキサンが、１００：８０：１０の質量比にて混合され、次いで、ナトリウムドデシルベンゼンスルホナートと水のモル比を１：８とするように水が加えられ、超音波振動を３０分間実施し、０．０４ｍｏＬ／Ｌの塩化白金酸の酸溶液のがゆっくりと混合溶液に滴下され、超音波振動が３０分間実施され、透明な逆ミセル系が形成される。
【００５７】
４．前駆体の形成。１０％−６０％、作製された酸化グラフェン溶液が、逆ミセル系にゆっくりと滴下されて、３０分間超音波振動が実施される。白金とグラフェンの質量比は１：１０である。
【００５８】
５．前駆体の還元。温度８０℃の水浴において、過剰量の水素化ホウ素ナトリウムが逆ミセル系に追加され、２時間、超音波振動を実施し、グラフェン酸化物と塩化白金酸を還元させる。
【００５９】
６．解乳化。乳化破壊剤としての３０ｍＬのアセトンが超音波振動を実施しながら反応系に加えられ、反応系が層を形成するまで静置される。
【００６０】
７．フィルターにかけ、洗浄し、乾燥する。溶液は濾過され、濾過ケークがエタノール溶液と脱イオン水で数回洗浄され、触媒が２時間７０℃の温度で真空乾燥され、白金／グラフェン触媒が得られる。
【００６１】
本発明の構成的特徴，及び／または，方法は特定の実施例によって詳しく説明されているが，本発明の実質的な技術内容はそれらの実施例に限定されるべきではなく、添付された請求の範囲に基づくべきである。
【図１】
0005841169.tif 000002
【図２】
0005841169.tif 000003