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研究生:鍾友仁
論文名稱:奈米鉑簇之濕式還原製備
論文名稱(外文):Preparation of nano-platinum form wet reduction
指導教授:葉君棣
指導教授(外文):Chuin-Tih Yeh
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
中文關鍵詞:奈米鉑簇燒結
外文關鍵詞:TEMEXAFSXRPDBET
相關次數:
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本研究藉著還原PtCl4溶液中的鉑離子,製備奈米級的鉑金屬簇(nanoclusters of platinum)。並用穿透式電子顯微鏡 (TEM)、X光粉末繞射 (XRPD)、氮氣物理吸附 (BET)、延伸X光吸收精細結構 (EXAFS)等法,進行物性測試,探討不同製備條件和高溫處理對鉑簇顆粒大小的影響。
還原所得的溶液懸浮著許多聚集成團的鉑金屬簇,金屬簇大小(size of primary clusters, dc)以及簇團的大小(size of secondary aggregates, da),都會影響樣品的物理及化學特性。從TEM的鑑定結果得知,改變PtCl4在溶液中的濃度,可以控制2~5 nm不同dc的鉑金屬簇。提高溶液pH值及加入PVP (polyvinylpyrrolidone) 等的分散媒介,也可以抑制金屬簇的聚集,使da變小而防止簇團的沉澱。
乾燥後的Pt粉末樣品,其dc會因溫度增高而產生燒結(sintering)的現象。從EXAFS 的Nc變化可看出,氫氣環境中燒結的情形較在氧氣中來的嚴重。與TEM觀察的結果相較,從EXAFS測得平均配位數(Nc)和理想晶體所換算的dc都較小,而從其他物理及化學方法得到的dc都較TEM所看到的為大。本文對這些鑑定方法的優劣進行了比較。

總目錄
第一章 緒論
第一節 簡介
1-1-1 奈米材料的特性
1-1-2 近年發展
1-1-3 研究目標
第二節 文獻回顧
第二章 實驗
第一節 鉑金屬簡介
第二節 樣品的製備
2-2-1 藥品
2-2-2 製備方法
第三節 鑑定方法
2-3-1 穿透式電子顯微鏡
2-3-2 X光粉末繞射
2-3-3 EXAFS
2-3-4 BET 氮氣吸附
第三章 結果與討論
第一節 顆粒大小的控制
3-1-1 溶液pH值的影響
3-1-2 PtCl4濃度的影響
3-1-3 溶劑的影響
3-1-4 保護基的影響
第二節 其他粒徑測量法與TEM的比較
3-2-1 XRPD法
3-2-2 EXAFS法
3-2-3 BET法
第四章 結論
第五章 參考文獻
圖錄
圖1-1 表面原子比例隨尺寸的變化
圖1-2 熔點隨尺寸變化情形
圖1-3 Pd的莫爾吸附熱隨尺寸變化情形
圖1-4 不同固體物質能階隨尺寸變化示意圖
圖1-5 不同離子與15-冠-5醚結合的方式
圖1-6 粒子表面受溶液pH值影響,使表面帶電產生電雙層而互相排斥之示意圖
圖1-7 兩金屬簇間之總位能(VT)與距離(dm)的關係圖
圖2-1 Pt樣品的製備流程
圖2-2 HCHO還原電位與環境pH值的關係
圖2-3 一鉑樣品之EXAFS圖譜
圖2-4 鉑樣品在氧氣下以100 ℃燒結後之EXAFS結果
圖2-5 不同的理想fcc模型
圖2-6 三種理想fcc堆積模型之Nc vs drel 關係圖
圖2-7 三種理想fcc堆積模型之D vs drel 關係圖
圖2-8 氣體容積吸附裝置
圖3-1 不同鹼量生成的鉑金屬簇
圖3-2 不同鹼量生成鉑樣品之da的比較
圖3-3 不同鹼量生成鉑金屬簇的粒徑分布圖
圖3-4 濕式還原法製備金屬粒子之反應機制
圖3-5 水中不同[PtCl4]生成的鉑金屬簇
圖3-6 水中不同[PtCl4]生成的鉑金屬簇之粒徑分布圖
圖3-7 乙醇中不同[PtCl4]生成的鉑金屬簇
圖3-8 乙醇中不同[PtCl4]生成的鉑金屬簇之粒徑分布圖
圖3-9 PVP吸附於金屬簇表面的機制
圖3-10 不同PVP/PtCl4比例的10W12樣品之dc分布圖
圖3-11 不同PVP/PtCl4比例的10W12樣品
圖3-12 PVP在金屬簇表面之吸附情形
圖3-13 不同鹼量生成鉑金屬簇之XRPD圖譜;a.10W12 b. 10W11 c. 10W08圖3-14 氫氣下不同溫度(a.~e.)燒結樣品10W12之XRPD圖譜; a. 400 ℃ b. 300 ℃ c. 200 ℃ d. 100 ℃ e. 新鮮樣品
圖3-15 Pt與Fe混合實驗之XRPD圖
圖3-16 樣品10W08 (¨)、10W11 (<)、10W12 (5)之氮氣吸附實驗結果
圖3-17 (a) 金屬簇因聚集而損失表面積之示意圖(b) 聚集團因表面不平滑而增加表面積之示意圖
表錄
表1-1 奈米材料的近年發展未來展望
表1-2 幾種分散在溶液中的奈米金屬進行的催化反應
表1-3 乙二醇製備金屬微粒的方法
表2-1 鉑金屬的物理性質
表2-2 鉑金屬在工業觸媒上的用途
表2-3 實驗藥品
表2-4 改變反應條件所製得之Pt樣品
表2-5 不同晶系的k值
表2-6 不同m值 vs NT、NS、in的數學關係式
表3-1 TEM結果之整理
表3-2 不同鹼量生成的鉑金屬簇,其TEM與XRD所得之dc之比較
表3-3 氫氣中不同溫度燒結後之10W50樣品與鐵粉1:1混合之XRD波峰面積比
表3-4 EXAFS實驗結果
表3-5 不同dc = 5 nm的金屬簇的分散度(D)和比表面積(Asp)
表3-6 利用BET求得之Asp與TEM觀測到的dc換算成對應的Asp之比較

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