二極體碳奈米顆粒之製備與應用

【19】中華民國　　　　　　【12】專利公報 　（B）

PREPARATION AND APPLICATION OF CARBON NANOPARTICLE DIODE

【21】申請案號：103115898 【22】申請日： 中華民國 103 (2014) 年 05 月 02 日 【11】公開編號：201542452 【43】公開日期： 中華民國 104 (2015) 年 11 月 16 日 【72】發 明 人： 鄧熙聖 (TW) TENG, HSI SHENG；葉德夫 (TW) YEH, TE FU

【71】申 請 人： 國立成功大學 NATIONAL CHENG KUNG UNIVERSITY 臺南市東區大學路 1 號 【74】代 理 人： 蔡清福；蔡馭理 【56】參考文獻： TW 200534330 CN 102423709A CN 103521252A CN 101786026A CN 103265020A

Jianwei, C. H. E. N., et al. "Recent progress in the preparation and application of semiconductor/graphene

composite photocatalysts." Chinese Journal of Catalysis 34.4 (2013): 621-640 张晓艳, 李浩鹏, and 崔晓莉. "TiO2/石墨烯复合材料的合成及光催化分解水产 氢活性 [J]." 无机化学学报 25.11 (2009): 1903-1907. 審查人員：廖學章 [57]申請專利範圍 1.　一種水之氧化方法，該方法包括提供具備 p-型與 n-型半導體性質之一種氧化石墨烯量子 點化合物，將該化合物混合於水獲得一種混合物；以及運用一光源照射該混合物，使該 化合物受激發呈現螢光。 2.　如申請專利範圍第 1 項所述之氧化方法，其中化合物含有之量子點係選自氧化石墨烯量 子點，摻雜的氧化石墨烯量子點，及其混合物之群組。 3.　如申請專利範圍第 1 項所述之氧化方法，其水中包括有機物和無機物。 4.　如申請專利範圍第 2 項所述之氧化方法，其摻雜的氧化石墨烯量子點至少含有選自胺基 (NH₂-)、硼原子(B-)、氫原子(H-)、羥基(-OH)、氮原子(N-)、氧原子(O-)、磷原子(P-)之 一官能基團，及其混合。 5.　如申請專利範圍第 2 項所述之氧化方法，其摻雜的氧化石墨烯量子點含有碳簇，作為結 合界面；以氮原子為骨架，表面嫁接著氧原子。 6.　一種光催化方法，提供如申請專利範圍第 1 項之方法中所述的具備 p-型與 n-型半導體性 質之一種化合物。 2897

-7.　如申請專利範圍第 6 項所述之光催化方法，該化合物進行水分解反應產生氫氣和氧氣。 8.　如申請專利範圍第 7 項所述之光催化方法，該化合物進行類似於生態系光合作用(biological photosynthesis)。 9.　一種光催化複合材料，包括一種具備 p-型與 n-型半導體性質的氧化石墨烯量子點化合 物。 10. 一種螢光複合材料，包括一種具有 p 型半導體和 n 型半導體的氧化石墨烯量子點化合物。 圖式簡單說明 第一圖 A-C 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的 XPS 光譜。 第一圖 A 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的全範圍 XPS 光譜。 第一圖 B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的 C 1s XPS 光譜。 第一圖 C 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的 N 1s XPS 光譜。 1...吡咯類的氮 2....吡啶類的氮 3....量子的氮。 第二圖 A-B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的型態與結晶結構。 第二圖 A 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的 TEM 圖像。 第二圖 B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的 TEM 寬廣範圍。 第三圖 A-B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM)圖像。 第三圖 A 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的高解析 TEM 圖像，顯示石墨烯{1 00}基面的 d 晶格間距 0.213 奈米與 2 個特定區帶。 第三圖 B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的第三圖 A 高解析 TEM 圖像。 第四圖 A-C 顯示 TEM 圖像的放大區帶。 第四圖 A 顯示第三圖 A 放大區帶 I 的 TEM 圖像。 第四圖 B 顯示第三圖 A 放大區帶 II 的 TEM 圖像。 第四圖 C 顯示第三圖 A 氮摻雜氧化石墨烯量子點的遴選區域電子繞射圖樣。 第五圖 A-B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的原子力顯微鏡(AFM)圖像。 第五圖 A 顯示在雲母基體的 AFM 圖像。 第五圖 B 顯示沿著 A 部分的高度。 第六圖 A-B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的厚度。 第六圖 A 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的 TEM 圖像。 第六圖 B 顯示 A 部分的電子能量損失光譜。 1...總功率 2...零損失峰 3...內部電子散射 第七圖 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點的示意結構。 1...吡啶類或吡咯類的氮 2...量子的氮 3...石墨烯層 第八圖 A-B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點粉末的光譜。 第八圖 A 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點分散於水溶液的光學吸收光譜。 第八圖 B 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點粉末的漫反射光譜。 第九圖 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點溶液的(αE)2_與(αE)1/2_{分別與光子能量呈現的能隙} 1...直接 2...間接 第十圖 A-C 顯示 CBM,VBM 以及電容。 (2) 2898

-第十圖 A 顯示陰極掃描測定 5mV s-1_{之 CBM} 1...陰極掃描 第十圖 B 顯示陽極掃描測定 5mV s-1_{之 VBM} 2...陽極掃描 第十圖 C 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點電極之 Mott-Schottky 方程式，於硫酸的各種應用 電容。 第十一圖 氮摻雜氧化石墨烯量子點的階圖顯示 n-型和 p-型傳導性，比較水的氧化與還原 電位 1...氮摻雜氧化石墨烯量子點 2....n-型 3....p-型 第十二圖 A-D 顯示光催化作用。 第十二圖 A 顯示 1.2g 氮摻雜氧化石墨烯量子點釋出氫氣和氧氣的時間流程。 第十二圖 B 顯示從純水釋出氫氣和氧氣。 第十二圖 C 顯示 0.3g 氮摻雜氧化石墨烯量子點釋出氫氣，含 20%甲醇的 900mL 水溶液水 銀燈照射狀態。 第十二圖 D 顯示阻斷紫外光汞燈照射。 第十三圖 顯示 0.5g Rh_2-yCr_yO₃/GaN：ZnO 釋出氫氣和氧氣。 第十四圖 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點以及 Rh_2-yCr_yO₃/GaN：ZnO 在水懸浮液經 420nm 激動產生光致螢光釋出氫氣和氧氣。 第十五圖 顯示氮摻雜氧化石墨烯量子點光化學二極體配置和能量圖 1...p-型反應區間 2...n-型反應區間 3...歐姆接觸 第十六圖 A-B 釋出氫氣和氧氣。 第十六圖 A 氧化石墨烯量子點釋出氫氣。 1...釋出 第十六圖 B 氨-氮摻雜氧化石墨烯量子點釋出氧氣。 1...釋出 (3) 2899

-(4)

-(5)

-(6)

-(7)

-(8)

-(9)

-(10)

-(11)

-(12)

-(13)

-(14)

-(15)

-(16)

-(17)

-(18)

-(19)