我科學家成功研制石墨烯鉑復合材料
2012-07-27
日前，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體所低溫等離子體應用研究室博士王奇等人，采用低溫等離子體技術成功制備出分散性良好的石墨烯鉑納米復合材料。相關成果日前已發表在應用物理領域的頂級期刊《應用物理快報》上。
石墨烯鉑復合材料可以提高燃料電池的反應效率，在航天航空、能源、環境等領域有著極為廣泛的應用前景。然而傳統化學手段制備的石墨烯貴金屬復合材料需要用到來還原制備貴金屬單質，比如鉑、金等;并且常使用以提高納米金屬顆粒的分散性，會影響到材料本身的性質，且制備過程冗長、帶來環境污染。
王奇告訴《中國科學報》記者，他們經過大量實驗研究發現，在氧化石墨烯與金屬復合物表面進行等離子體處理，可以同時還原氧化石墨烯和鉑鹽前驅體，進而直接制得石墨烯鉑納米復合物。他們在一個自制的電感耦合等離子體放電裝置里，預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變為石墨烯，同時氯鉑酸被還原為鉑單質，一步便制得石墨烯—鉑納米復合物，所得鉑顆粒的分散程度、粒徑與等離子體作用時間相關。
這種方法快速、便捷、環境友好，避免了使用化學還原劑，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的發展，將有望實現該材料的低成本、規模化制備。
同時，研究人員在等離子體技術制備氮摻雜石墨烯—鉑納米復合材料的研究中，也取得了相應進展。他們通過使用其他氣體如氫氣、氨氣等，對氧化石墨烯進行等離子體處理，可以直接制得氮—摻雜石墨烯，進而用前述方法制得不同基底的貴金屬—摻雜石墨烯納米復合物。將其應用到電催化氧化甲醇，能顯著提高電催化性能，優于商用催化劑和目前報道的其他鉑基催化劑。該研究成果發表在《德國應用化學》姊妹刊ChemPlusChem上。
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