我科学家成功研制石墨烯铂复合材料
2012-07-27
日前，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所低温等离子体应用研究室博士王奇等人，采用低温等离子体技术成功制备出分散性良好的石墨烯铂纳米复合材料。相关成果日前已发表在应用物理领域的顶级期刊《应用物理快报》上。
石墨烯铂复合材料可以提高燃料电池的反应效率，在航天航空、能源、环境等领域有着极为广泛的应用前景。然而传统化学手段制备的石墨烯贵金属复合材料需要用到来还原制备贵金属单质，比如铂、金等;并且常使用以提高纳米金属颗粒的分散性，会影响到材料本身的性质，且制备过程冗长、带来环境污染。
王奇告诉《中国科学报》记者，他们经过大量实验研究发现，在氧化石墨烯与金属复合物表面进行等离子体处理，可以同时还原氧化石墨烯和铂盐前驱体，进而直接制得石墨烯铂纳米复合物。他们在一个自制的电感耦合等离子体放电装置里，预先放置氧化石墨烯和氯铂酸的混合物，然后通入氩气等离子体直接作用在混合物上，氧化石墨烯被迅速转变为石墨烯，同时氯铂酸被还原为铂单质，一步便制得石墨烯—铂纳米复合物，所得铂颗粒的分散程度、粒径与等离子体作用时间相关。
这种方法快速、便捷、环境友好，避免了使用化学还原剂，为制备石墨烯贵金属颗粒开辟了新的思路和方法。随着低温等离子体技术的发展，将有望实现该材料的低成本、规模化制备。
同时，研究人员在等离子体技术制备氮掺杂石墨烯—铂纳米复合材料的研究中，也取得了相应进展。他们通过使用其他气体如氢气、氨气等，对氧化石墨烯进行等离子体处理，可以直接制得氮—掺杂石墨烯，进而用前述方法制得不同基底的贵金属—掺杂石墨烯纳米复合物。将其应用到电催化氧化甲醇，能显著提高电催化性能，优于商用催化剂和目前报道的其他铂基催化剂。该研究成果发表在《德国应用化学》姊妹刊ChemPlusChem上。
