(Ⅰ)磁性奈米鑽石之製備、表面快速改質及生醫應用研究(Ⅱ)碳紙上生長垂直列陣奈米碳管作為甲醇燃料電池金屬觸媒顆粒承載電極之研究

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張吟平(In Pin Chang)

指導教授 ： 黃國柱

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2008年)

摘要

本論文第一部分是將奈米鑽石(~100nm)作表面改質，先將奈米鑽石在真空高溫1200℃下燒結1小時，讓鑽石表面石墨化後，增加表面sp2鍵結的數目，再利用微波引發自由基起始高分子聚合反應，可將高分子接枝在奈米鑽石表面，接上奈米鑽石表面的高分子包括油溶性的高分子 (polystyrene、polymethyl methacrylate)，和水溶性的高分子(polyacrylic acid、poly[2-(methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride) ，並利用FTIR、TGA鑑定奈米鑽石表面接上的高分子，奈米鑽石表面接上不同的高分子時其於水相或有機相中之溶解度大約在600~1200mg/L之間◦
第二部分是利用聚焦式微波爐照射產生電弧將固態反應物(奈米鑽石與Ferrocene)裂解製備出磁性奈米鑽石(Fe@CNP-NDs)，利用HRTEM可以鑑定出鐵奈米粒子是藉由表面石墨層包裹固定於奈米鑽石表面，再將磁性奈米鑽石表面作化學修飾，將之接枝上poly acrylic acid和fluorescein Ο-methacrylate，讓磁性奈米鑽石同時具有水溶性跟螢光性質，其在水相的溶解度大約2100mg/L。細胞影像的實驗也證明了(螢光磁性)奈米鑽石不僅可以很容易經由non-receptor mediated endocytosis的過程進入HeLa cells，有修飾上四級胺鹽高分子的(磁性)奈米鑽石也成功的攜帶綠色螢光蛋白DNA進入HeLa cells表現出綠色螢光的影像，所以我們希望利用細胞相容性高的奈米鑽石，經過簡單步驟將鑽石表面修飾四級胺鹽來取代其他奈米材料作為蛋白質、藥物、DNA、RNA和基因的載體
第三部分是在碳紙上利用電子槍蒸鍍的方式將鈦和鎳的催化層沉積於碳紙表面，經由化學氣相沉積法(thermal CVD)的方式生長垂直列陣奈米碳管(CNT-CP)，再將碳管表面修飾上PVP(poly vinylpyrrolidone)來支撐Pt或PtRu觸媒(Pt-PVP-CNT-CP或PtRu-PVP-CNT-CP)，藉由HRTEM鑑定可以發現均勻分散且顆粒較小的觸媒沉積於碳管表面，藉由循環伏安法來測試其電化學活性，確實對於甲醇氧化反應(MOR)具有催化的效果，証實利用此製程方式在未來可以作為甲醇燃料電池中承載金屬觸媒顆粒之陽極。

關鍵字

奈米鑽石 ； 石墨化 ； 官能基化 ； 直接甲醇燃料電池 ； 碳紙 ； 磁性奈米鑽石 ； 奈米碳管

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無資料

並列關鍵字

nanodiamond ； graphitization ； functionalization ； Direct Methanol Fuel Cell ； carbon paper ； magnetic nanodiamond ； carbon nanotubes

參考文獻

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