九州大學與長崎大學、韓國科學技術院(KAIST)組成的國際研究團隊,成功透過超音波處理開發出「核殼型奈米觸媒」。此項成果可望應用於高性能觸媒的設計,進一步推動環境淨化、能源轉換等領域的發展。
核殼型奈米觸媒核心部分具金屬穩定粒徑,外殼金屬部分則能提升利用效率,是一項兼具高性能與高耐久性的材料。在奈米材料研究領域中,金奈米粒子的合成長年來受到矚目。一般較常見使用維生素C之一的抗壞血酸(Ascorbic Acid)方法,此方法簡便且能在室溫下推進反應。然而,因為金與白金之間存在晶格不匹配,故在金奈米粒子表面形成中孔洞(多孔質)白金殼層具有困難度。
九州大學研究團隊透過簡單的「一鍋合成法(One-Pot Synthesis)」並結合超音波處理,成功合成出帶有樹枝狀結構的金/白金核殼型奈米觸媒。利用STEM、HAADF、EDS、3次元電子斷層掃描等先進解析技術,進行複雜奈米結構形成機制的分析,可知在超音波處理下,白金前驅體的還原反應加速,促進白金叢集的生成與分散,進而與金核心碰撞,形成樹枝狀的白金殼層。若未經超音波處理,雖然也能形成薄白金層,但不會出現樹枝狀結構。
目前,研究團隊已展開將新觸媒應用於水中有機污染物分解之環境淨化技術的評估。由於其具備高比表面積與豐富的活性位點,預期將能大幅提升觸媒性能。