Mesoporöse edelmetallhaltige Kohlenstoffschichten unter Einsatz vorgeformter Nanopartikel

Edelmetallnanopartikel auf leitfähigen Kohlenstoffträgern finden Anwendung in verschiedenen Bereichen der heterogenen Katalyse und Elektrokatalyse, zum Beispiel der elektrolytischen Wasserstoffherstellung. Die für die Katalysatoren verwendeten Edelmetalle sind selten und teuer, womit sie die industrielle Anwendung limitieren. Die erhöhte katalytische Wirksamkeit bei abnehmendem Edelmetallbedarf ist somit erklärtes Ziel.

Mit dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung mesoporöser, elektrisch leitfähiger Kohlenstoff-schichten mit integrierten Edelmetall-Nanopartikeln vorgestellt. Polymerische Vorstufen des Kohlen-stoffs, Porentemplat und vorgeformte Metallnano-partikel werden auf einem Substrat abgeschieden und carbonisiert. Hierbei bildet sich eine mesoporöse Kohlenstoffschicht mit hoher Oberfläche und verteilt vorliegenden Metallnanopartikeln. Schichtdicken von wenigen Nanometern bis zu mehreren Mikrometern sind realisierbar. Abbildung 2 zeigt die elektrochemische Aktivität von PtNP/OMC-Katalysatoren in der Wasserstoffevolutionsreaktion (HER). Pro Platinmasse zeigen diese eine höhere Aktivität als Schichten aus kommerziell verfügbaren Pt/C Katalysatorschichten.