表 4-1. 實驗所需之化學藥品：
Chemicals Molecular
weight Abbreviation Provider Borane dimethylamine compex, 97% 58.92 DMAB Aldrich
Dichloromethane(ACS) 84.93 Mallinckrodt Chemicals Ethanol absolute 46.07 EtOH Aldrich Gold(III) Chloride Hydrate 339.79 Aldrich Hydrochloride Acid, 36.5-38% 36.46 J.T.Baker
Pluronic P123 5800 P123 Aldrich Sodium borohydride, powder 37.83 SBH Aldrich Sodium Hydroxide Pellets 40 J.T.Baker Titanium(IV) isopropoxide 284.26 TTIP Aldrich
Urea , 98+% 60.06 Alfa
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4-2 合成方法 4-2-1 實驗流程
圖 4-1. 實驗流程示意圖。
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4-2-2 中孔洞二氧化鈦奈米粒子的製備方法
1. 取 2.2 毫升的 TTIP 緩慢滴入 100 毫升攪拌中的乙醇中。
2. 攪拌十分鐘後，於室溫下靜置 12 個小時。
3. 靜置後，以離心方式取出下層白色沉澱物後乾燥處理，即可得無晶相的二 氧化鈦奈米粒子。
4. 將無晶相的二氧化鈦奈米粒子放入水熱反應器中，於 180℃下反應 12 個小 時後，以離心方式取出下層白色沉澱物後乾燥處理，即可得銳鈦礦晶相的 二氧化鈦奈米粒子。
圖 4-2. 中孔洞二氧化鈦奈米粒子合成方法流程圖。
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4-2-3 中孔洞二氧化鈦薄膜的製備方法
1. 取 0.2 公克的 P123 與 3 公克的乙醇混合攪拌 15 分鐘，即得 A 溶液。
2. 取 1.05 公克的 TTIP 加入 0.63 毫升的濃鹽酸混合攪拌 10 分鐘，即得 B 溶 液。
3. 將 B 溶液緩慢滴入 A 溶液中後，混合攪拌 15 分鐘，即可得製備中孔洞二 氧化鈦薄膜之前驅液。
4. 利用旋轉塗佈法將薄膜前驅液均勻塗佈在處理過之矽基板上。
5. 將塗佈後的基板置於零下 20 ℃ 熟化處理 24 小時。
6. 熟化完成後的基板經燒結處理後，即可得到中孔洞二氧化鈦薄膜。
圖 4-3. 中孔洞二氧化鈦薄膜合成方法流程圖。
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4-2-4 金奈米粒子於中孔洞二氧化鈦之複合材料的製備方法
1. 取 5 毫升 5×10-3 M 的四氯金酸水溶液與 5 毫升 5×10-1 M 的尿素水溶液均 勻混合，配成金奈米粒子前驅液。
2. 將合成好之中孔洞二氧化鈦材料浸泡在金奈米粒子前驅液中，於 80℃下反 應2.5 個小時。
3. 反應完後，利用去離子水與二氯甲烷清洗三至五次。
4. 將清洗完之材料進行金的還原反應，還原方法如下所述：
i. 熱還原法：將浸泡完金奈米粒子前驅液之材料放入高溫爐中，溫度分 別設定在300℃與 500℃下進行燒結 1 小時，還原出金奈米粒子。
ii. 光還原法：將浸泡完金奈米粒子前驅液之材料利用紫外光光罩照射5 分鐘後，還原出金奈米粒子。
iii. 液相化學還原法：將浸泡完金奈米粒子前驅液之材料浸入1 wt%的 SBH 水溶液中浸泡 10 分鐘，還原出金奈米粒子。
iv. 氣相化學還原法：將浸泡完金奈米粒子前驅液之材料放入100 毫升的 雙頸瓶中並與20 毫升裝有固態還原劑 DMAB 的密封血清瓶相連接。
再將雙頸瓶抽至低真空後，開始將20 毫升內之固態 DMAB 加熱至 60℃使 DMAB 汽化，再通入雙頸瓶中反應 1 小時，還原出金奈米粒子。
圖 4-4. 金奈米粒子還原法示意圖。
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4-2-5 金奈米粒子前驅液與中孔洞二氧化鈦材料的吸附方式
金奈米粒子前驅液與中孔洞二氧化鈦材料吸附的方式主要分為正負電靜電吸 引力與化學鍵結兩種方式。
1. 正負電靜電吸引力主要為利用二氧化鈦材料在酸鹼值低於 6.6 的環境中會 帶正電的特性，吸引帶負電的AuCl4-，使其吸附在二氧化鈦材料的表面，
如圖4-5 所示。
2. 化學鍵結的方式主要如圖 4-6 所示，利用尿素水溶液在適當的溫度下會緩 慢釋放出氫氧根離子的特性，使金奈米粒子前驅液中的AuCl4-離子與氫氧 根離子反應，形成AuClx(OH)y
(x+y-3)-離子，而AuClx(OH)y
(x+y-3)-離子會與二 氧化鈦表面之氫氧基結合，形成TiOAuCl2的鍵結，而使其吸附在二氧化鈦 材料的表面。
圖 4-5. 正負電靜電吸引力示意圖。
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圖 4-6. 化學鍵結示意圖。
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以Micromeritics, ASAP2010 比表面積分析儀測量粉末狀的樣品。待測樣 須先經過4-6 小時的除水預處理後，再裝置於儀器測量槽中，準備進行分析。
以NovaTM NanoSEM 230 進行分析，待測的樣品若為粉末狀，則直接利 用碳膠帶沾黏後貼於分析載台上；若樣品為薄膜狀，則將樣品切割成適當大 小後，再利用碳膠帶貼於分析載台上後即可進行觀測，用以觀測材料之微結 構。
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4-3-5 穿透式電子顯微鏡
待測樣品經過前處理後，滴於鍍有碳膜的銅網上，靜置乾燥後便能進行 觀測。用以觀測奈米顆大小及在中孔洞材料上的實際情形，並能觀察孔洞之 細微結構、形狀及大小等。
4-3-6 能量分散光譜儀
利用加裝在TEM、SEM 上的 EDX 做分析，當樣品受到電子束撞擊後會 產生特定波長的X 光，利用所產生的 X 光能量大小做比對，可以得知樣品所 含的元素與含量，做定性及半定量之分析，
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5-1-1 中孔洞二氧化鈦奈米粒子 (Mesoporous Titania Nanoparticles, MTNs)
此次合成出的中孔洞二氧化鈦奈米粒子(MTNs)主要有水熱處理(hydrothermal)