中空金属粒子、包含所述中空金属粒子的电极催化剂、包含所述电极催化剂的电化学电池 ...的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本申请要求于2013年11月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2013-0146207的优先权及权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
[0002]本申请涉及中空金属粒子、包含所述中空金属粒子的电极催化剂、包含所述电极催化剂的电化学电池，以及制备所述中空金属粒子的方法。
【背景技术】
[0003]纳米粒子是具有纳米级粒径的粒子，并且由于较大的比表面积而表现出电子转移所需能量随物质尺寸而改变的量子限制效应，以及完全不同于块体状态物质的光、电和磁性质。因此，由于前述性质，大量关注集中在纳米粒子在催化剂、电磁学、光学和医药等领域中的适用性上。纳米粒子可以被看作是块体与分子之间的中间物，并且可以考虑两个方向上的接近方法，即“自上而下”接近方法和“自下而上”接近方法来合成。
[0004]合成金属纳米粒子的方法的实例包括在溶液中用还原剂还原金属离子的方法、使用γ射线的方法以及电化学方法等，然而在现有的方法中，由于难以合成具有均匀尺寸和形状的纳米粒子或使用有机溶剂而引起诸如环境污染和高成本的问题，从而难以经济地进行大规模生产。因此，需要开发具有均匀尺寸的高质量纳米粒子。
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]本申请被完成以提供一种中空金属粒子、包含所述中空金属粒子的电极催化剂、包含所述电极催化剂的电化学电池，以及制备所述中空金属粒子的方法。
[0007]技术方案
[0008]本申请的一个示例性实施方案提供一种中空金属粒子，包括:中空芯部分；以及包含第一金属、第二金属和第三金属的金属壳，其中，所述第二金属和所述第三金属各自包括标准还原电位低于所述第一金属的标准还原电位的金属。
[0009]本申请的另一个示例性实施方案提供一种包含所述中空金属粒子的电极催化剂。
[0010]本申请的又一个示例性实施方案提供一种包含所述电极催化剂的电化学电池。
[0011]本申请的再一个示例性实施方案提供一种制备中空金属粒子的方法，包括:形成中空芯部分；以及包含第一金属、第二金属和第三金属的金属壳，其中，所述第二金属和所述第三金属各自包括标准还原电位低于所述第一金属的标准还原电位的金属。
[0012]有益效果
[0013]本申请可以提供具有均匀尺寸而将其应用于多种领域的粒子。
【附图说明】
[0014]图1为实施例1中制备的中空金属粒子的透射电子显微镜(ΤΕΜ)照片；
[0015]图2为实施例2中制备的中空金属粒子的ΤΕΜ照片；
[0016]图3为比较例1中制备的中空金属粒子的ΤΕΜ照片；
[0017]图4示出了通过EDS谱线轮廓对图1的中空金属粒子中沿箭头路线的元素的原子百分比的分析结果；
[0018]图5示出了通过EDS谱线轮廓对图3的中空金属粒子中沿箭头路线的元素的原子百分比的分析结果。
【具体实施方式】
[0019]下文中，将详细地描述本申请。
[0020]本申请提供一种中空金属粒子，包括:中空芯部分；以及包含第一金属、第二金属和第三金属的金属壳。
[0021]所述中空芯部分可以包含中空金属粒子的芯部分为中空的物质，或者除金属以外的物质。
[0022]在中空芯部分包含除金属以外的物质的情况下，例如，可以包含表面活性剂。
[0023]在本申请的示例性实施方案中，表面活性剂可以包括两种或更多种。
[0024]在本申请的示例性实施方案中，两种或更多种表面活性剂可以包括两种或更多种阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
[0025]在表面活性剂包括一种或多种阳离子表面活性剂以及一种或多种阴离子表面活性剂的情况下，基于所述阴离子表面活性剂的摩尔数，所述阳离子表面活性剂的摩尔比可以为0.1以上且为0.4以下。在此情况下，由表面活性剂生成的胶束的稳定性提高。
[0026]所述第一金属可以包括至少一种贵金属类金属。具体而言，所述第一金属可以包括铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)、锇(0s)、铱(Ir)、钯(Pd)、金(Au)和银(Ag)中的至少一种。如有必要，所述第一金属可以包括铂。
[0027]所述第二金属和所述第三金属可以各自包括至少一种标准还原电位低于贵金属类金属的标准还原电位的过渡金属。
[0028]在第一金属包括铂的情况下，第二金属和第三金属可以各自包括标准还原电位低于铂的标准还原电位的过渡金属中的至少一种。
[0029]所述标准还原电位低于贵金属类金属的标准还原电位的过渡金属可以包括镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)和铜(Cu)等。
[0030]镍、钴、铁和铜为过渡金属中具有较高的氧还原反应性的金属。
[0031]使镍、钴、铁和铜中的至少一种与贵金属类金属中的至少一种形成合金的金属的氧还原反应性可以高于所述贵金属类金属单独的氧还原反应性。
[0032]使镍、钴、铁和铜中的至少一种与铂、钌、铑、锇、铱、钯、金和银中的至少一种形成合金的金属的氧还原反应性可以高于贵金属类金属例如铂、钌、铑、锇、铱、钯、金和银的单独的氧还原反应性。
[0033]使镍、钴、铁和铜中的至少一种与铂形成合金的金属的氧还原反应性可以高于铂的单独的氧还原反应性。
[0034]使镍、钴、铁和铜中的两种或更多种与铂形成合金的金属的氧还原反应性可以高于铂的单独的氧还原反应性。
[0035]使镍、钴、铁和铜中的两种与铂形成合金的金属的氧还原反应性可以高于铂的单独的氧还原反应性。
[0036]所述第二金属和所述第三金属可以各自独立地为镍(Ni)或钴(Co)。
[0037]当第一金属、第二金属和第三金属的摩尔数之和为1时，所述第一金属的摩尔比可以为0.6以上且为0.9以下。
[0038]当第一金属、第二金属和第三金属的摩尔数之和为1时，所述第二金属和所述第三金属的摩尔数之和的摩尔比可以为0.1以上且为0.4以下。
[0039]所述第一金属通过还原第一金属前体来得到，所述第二金属通过还原第二金属前体来得到，所述第三金属通过还原第三金属前体来得到，并且所述第一金属前体与所述第二金属前体的摩尔比可以为1:0.5至3。在此情况下，良好地生成所述中空粒子。
[0040]所述第一金属前体与所述第三金属前体的摩尔比可以为1:0.5至3。在此情况下，良好地生成所述中空粒子。
[0041]本申请的金属壳可以由所述第一金属、所述第二金属和所述第三金属组成。即，该金属壳可以含有三组分体系的金属，并且本申请的中空金属粒子可以为由三种金属组成的三组分体系的中空金属粒子。
[0042]所述中空金属粒子的尺寸可以为20nm以下。
[0043]所述中空金属粒子的尺寸的平均值可以为10nm以下。
[0044]所述中空金属粒子的尺寸的平均值的偏差可以为3nm以下。在此情况下，与现有的纳米粒子相比，该中空金属粒子较小且均匀并具有增大的比表面积，因而可以表现出优异的活性。
[0045]例如，所述中空金属粒子的尺寸