成大研發快訊 - 文摘 成大研發快訊 第二十卷 第六期 - 2011年十一月十一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20111111/1.html ]
在逆微胞中合成金/鈀雙金屬奈米粒子
吳明立、陳東煌
*、黃定加
國立成功大學工學院化學工程學系 [email protected] Langmuir. 2001, 17, 3877-3883雙
金屬奈米粒子在光、電、磁、及觸媒特性等方面有相當重要的應用，本論文 為國內外首度以共還原法在微乳化系統中製得Au/Pd雙金屬奈米粒子的研究，透過 粒徑、單顆粒子組成、表面組成、及生成速率等的分析，詳細探討雙金屬粒子的微 結構與組成分佈，並進而提出雙金屬粒子的形成機制，對合成程序的了解與掌控極 有幫助。此外，本研究發現Au/Pd雙金屬奈米粒子粒徑與其組成具有顯著的負偏差 關係，由於單純以平均原子鍵長及所得粒徑分佈與生長速率並無法解釋粒徑與組成 的關係，因此本研究推測晶核係由Au與Pd所共同組成，且其總自由能因Au-Au、 Pd-Pd及Au-Pd間作用力的不同而隨著組成的改變而改變，導致形成穩定晶核所需之Au與Pd原子總數不同， 進而影響晶核總數與最後的粒徑。此一推論為國內外相關研究中首度被提出，且在本研究室另外有關Au/ Pt、Pd/Pt、及Au/Ag等雙金屬奈米粒子的合成研究中也獲得支持，為相當具有突破性的創見。 圖1 在逆微胞中合成Au/Pd雙金屬奈米粒子之示意圖 1 of 4成大研發快訊 - 文摘
圖2 在water/AOT/isooctane逆微胞中合成之Au/Pd金屬奈米粒子的穿透式電子顯微鏡影像(a-e)及粒徑與組成 關係圖(f)
合成條件：(a)Au, (b)Au/Pd(3/1), (c)Au/Pd(1/1), (d)Au/Pd(1/3), (e)Pd; [total metal salts]= 0.1M; [N2H5OH] =1.0M; ω0 ([H2O]/[AOT])=6; [AOT]=0.1M。由圖可知，所得粒子相當微細且均勻分散，且粒徑與其組成有 顯著的負偏差關係。
圖3 water/AOT/isooctane逆微胞系統ω0 ([H2O]/[AOT])值對金屬奈米粒子粒徑的影響
合成條件：[total metal salts]=0.1M; [N2H5OH]=1.0M; [AOT]=0.1M。由圖可知，提高ω0 值可增加所得金屬 奈米粒子之粒徑，且Au/Pd雙金屬奈米粒子之粒徑明顯小於其個別單成分金屬奈米粒子之粒徑。
成大研發快訊 - 文摘
圖4 在water/AOT/isooctane逆微胞中合成之Au/Pd金屬奈米粒子的X光繞射圖譜
合成條件：[total metal salts]=0.1M; [N2H5OH]=1.0M;ω0 ([H2O]/[AOT])=6; [AOT]=0.1M。由圖可知，Au/Pd 雙成分系統只有一個較為寬廣的特性峰，且隨組成偏移，顯示雙金屬奈米粒子的形成。
表 1 單顆Au/Pd雙金屬奈米粒子之組成分析
註：各組成代表性四顆Au/Pd雙金屬奈米粒子皆有相似的組成，且與其反應液組成符合，顯示反應物在逆微胞系統中可達到 均勻的分散，所得產物性質也有均一性。
成大研發快訊 - 文摘
圖5 water/AOT/isooctane逆微胞系統進料組成對粒子表面組成的影響
合成條件：[total metal salts]=0.1M; [N2H5OH]=1.0M; ω0 ([H2O]/[AOT])=6; [AOT]=0.1M。由圖可知，所得 Au/Pd雙金屬奈米粒子之Pd組成高於其平均組成，此與Pd之生成速率較Au慢所致，且為金之表面電漿吸收 明顯受到抑制的主因。
