石墨烯-鉑復合材料具有很強的催化活性,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。傳統化學手段制備的石墨烯復合材料需要用到化學試劑來還原制備單質鉑,并且常使用表面活性劑以提高納米金屬顆粒的分散性,這樣盡管有效果但會影響到材料的性質,且制備過程冗長,還會污染環境。
中科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,所得顆粒的分散程度與等離子體作用時間相關。目前,該種材料的制備成本較高,但隨著技術的發展,將有望實現低成本、規模化制備,因此在未來有非常重要的應用前景。
此外,低溫等離子體應用研究室的博士生王奇等人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,也取得了一定的成果,相關工作已經申請發明ZL。該研究室的科研人員介紹說,利用等離子體技術,不需要化學試劑,可簡化制備過程,且該過程是環境友好的。對石墨烯進行等離子體活化處理,在其表面修飾含氧功能基團后,能很好地吸附金屬離子。
該研究得到了國家自然科學基金、科技部973課題和中國科學院的資助。相關研究論文發表在《應用物理快報》上(Appl. Phys. Lett. 101, 033103 (2012); doi: 10.1063/1.4737421)。
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