石墨烯金屬奈米粒子複合物的合成與應用; Synthesis and applications of metal nanoparticle graphene compostive

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Title:	石墨烯金屬奈米粒子複合物的合成與應用;Synthesis and applications of metal nanoparticle graphene compostive
Authors:	李哲宇;Jer-yeu Lee
Contributors:	化學研究所
Keywords:	儲氫;金屬奈米粒子;石墨烯;氫化;graphene;hydrogen storage;hydrogenation;nanoparticle
Date:	2010-07-26
Issue Date:	2010-12-08 14:18:03 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學
Abstract:	我們在石墨烯上修飾磺酸根，以增加石墨烯的水溶性。然後在水相中以聯胺作為還原劑、SB12作為分散劑，在石墨烯平面上產生鉑金屬或鈀金屬奈米粒子，以撐開石墨烯的層狀結構。樣品1含Pt 56 wt%，金屬平均粒徑83.2 nm。樣品2含Pt 14 wt%，金屬平均粒徑為27.3 nm。樣品3含Pd 32 wt%，金屬平均粒徑2.4 nm。樣品4含Pd 16 wt%，平均粒徑8.9 nm。樣品1∼4的儲氫行為中，以樣品3效益最佳。可以在氫氣壓力510 psi的環境下，吸氫達到2.19 wt %。將各樣品當作觸媒應用於催化苯乙烯氫化反應時，樣品1、2效果較市售觸媒Pt/C為佳。樣品3、4亦優於市售Pd/C。利用離子液體[HOCH2CH2NH3][HCO2]同時作為溶劑、還原劑及分散劑，微波加熱下可還原鉑金屬源，在石墨烯或氧化石墨共存時形成鉑奈米粒子。其中樣品5（石墨烯基板，含Pt 62 wt %，金屬平均粒徑5.0 nm）、樣品7（氧化石墨基板，含Pt 40 wt%，金屬平均粒徑18.8 nm）、樣品8（氧化石墨基板，含Pt 1 wt%，金屬平均粒徑4.7 nm）所得之鉑金屬奈米粒子為非常特殊的方形。樣品6（石墨烯基板，含Pt 13 wt%，金屬平均粒徑14.6 nm）所得之鉑金屬奈米粒子呈現削角之立方形狀。推測反應環境中，還原劑與金屬源比例懸殊，金屬源還原速度太快，金屬堆疊成長失去方向性而無法形成簡單方形奈米粒子。樣品8的鉑量也很小，但在氧化石墨上豐富的含氧官能基，容易吸引金屬離子，在含氧官能基附近優先形成晶種，調節了晶體的成長，因此樣品8仍然可以形成方形之奈米粒子。樣品5、6當作觸媒應用於催化苯乙烯氫化反應時，效果亦皆較市售觸媒Pt/C為佳。
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