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我科學(xué)家成功研制石墨烯鉑復(fù)合材料
2012-07-27
日前，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體所低溫等離子體應(yīng)用研究室博士王奇等人，采用低溫等離子體技術(shù)成功制備出分散性良好的石墨烯鉑納米復(fù)合材料。相關(guān)成果日前已發(fā)表在應(yīng)用物理領(lǐng)域的頂級(jí)期刊《應(yīng)用物理快報(bào)》上。
石墨烯鉑復(fù)合材料可以提高燃料電池的反應(yīng)效率，在航天航空、能源、環(huán)境等領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用前景。然而傳統(tǒng)化學(xué)手段制備的石墨烯貴金屬復(fù)合材料需要用到來還原制備貴金屬單質(zhì)，比如鉑、金等;并且常使用以提高納米金屬顆粒的分散性，會(huì)影響到材料本身的性質(zhì)，且制備過程冗長(zhǎng)、帶來環(huán)境污染。
王奇告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，他們經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在氧化石墨烯與金屬復(fù)合物表面進(jìn)行等離子體處理，可以同時(shí)還原氧化石墨烯和鉑鹽前驅(qū)體，進(jìn)而直接制得石墨烯鉑納米復(fù)合物。他們?cè)谝粋€(gè)自制的電感耦合等離子體放電裝置里，預(yù)先放置氧化石墨烯和氯鉑酸的混合物，然后通入氬氣等離子體直接作用在混合物上，氧化石墨烯被迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槭瑫r(shí)氯鉑酸被還原為鉑單質(zhì)，一步便制得石墨烯—鉑納米復(fù)合物，所得鉑顆粒的分散程度、粒徑與等離子體作用時(shí)間相關(guān)。
這種方法快速、便捷、環(huán)境友好，避免了使用化學(xué)還原劑，為制備石墨烯貴金屬顆粒開辟了新的思路和方法。隨著低溫等離子體技術(shù)的發(fā)展，將有望實(shí)現(xiàn)該材料的低成本、規(guī)模化制備。
同時(shí)，研究人員在等離子體技術(shù)制備氮摻雜石墨烯—鉑納米復(fù)合材料的研究中，也取得了相應(yīng)進(jìn)展。他們通過使用其他氣體如氫氣、氨氣等，對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行等離子體處理，可以直接制得氮—摻雜石墨烯，進(jìn)而用前述方法制得不同基底的貴金屬—摻雜石墨烯納米復(fù)合物。將其應(yīng)用到電催化氧化甲醇，能顯著提高電催化性能，優(yōu)于商用催化劑和目前報(bào)道的其他鉑基催化劑。該研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》姊妹刊ChemPlusChem上。
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