Abstract
奈米材料(nanostructured materials)有別於傳統的塊材(bulk)材料具有特別的物理和化學特性，其中奈米金屬材料具有特殊的催化性、電性、磁性等性質最近被廣泛地被研究。而如何製出奈米金屬材料便成為一個重要的討論議題，中孔洞二氧化矽因為具有一致且可調性的奈米孔洞結構的特性，為一種製備奈米金屬材料的理想模板(template)，根據文據最常以初溼含浸法 ( incipient wetness impregnation)，含浸法 (impregnation)，離子交換法 (ion-exchange)來製備奈米金屬於中孔洞二氧化矽，但是此類的方法不僅會有低金屬含量的問題產生，並且在還原的過程會使得金屬前趨物擴散(diffuse)到孔洞外產生金屬聚集不均勻的現象。本研究延用楊家銘學長的金屬嵌入中孔洞二氧化矽的方法將鉑、鉑釕、金嵌入二氧化矽的孔洞中，同時探討製備條件對於奈米金屬嵌入二氧化矽孔道的影響。發現將中孔洞二氧化矽表面改質成正電荷，來吸引帶負電荷之鉑前趨物(PtCl62-)的方法，可以一次嵌入較大量的鉑金屬於孔道中，還原後，奈米鉑金屬顆粒能均勻一致地分散於孔道中。依不同的合成方法，可控制奈米鉑金屬於孔道中的形狀。經鑑定後，發現奈米鉑金屬顆粒易產生表面氧化的現象，且孔洞有部分塞住的情況發生。更進一步製作奈米級鉑釕雙金屬觸媒Ru:Pt = 1:1(atomic ratio)(燃料電池的觸媒劑)於中孔洞二氧化矽的孔道中。且發現Ru 是以氧化態存在於系統中(ruthenium oxide)並沒有與Pt形成合金態。在XRD中都看不到Ru繞射訊號，顯示Ru是以非常小的顆粒散佈於孔道中，其與X-光吸收光譜(XAS)分析的結果一致(~0.5nm)。在嵌入金物種於中孔洞的部分，是藉由調整金前趨物溶液之pH值，可以改變奈米金金屬於孔道中的還原溫度與形貌。金前趨物溶液中之pH值愈高時，所製備的奈米金金屬愈小且更均勻地散佈於二氧化矽的孔道中。最後，也利用改質的方式更進一步地將中孔洞二氧化矽內部表面改質成帶負電荷，期望以後可以嵌入帶正電荷的金屬錯合物於孔道中，如此一來，將使表面改質的方式應用於更廣的範圍。