Interfacial Synthesis of Colloidal Dendritic Platinum Nanoparticles and Their Applications
계면을 이용한 콜로이드 상태의 가지구조 백금 나노입자의 합성 및 응용
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 강태욱
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000055577
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
Owing to its excellent catalytic performance, platinum nanoparticle has attracted considerable attention in a wide variety of applications ranging from fine chemical synthesis to energy harvesting. Many researches have been focused on the synthesis of platinum nanoparticle with tunable size and shape to further improve its physicochemical property. Among the platinum nanoparticles that have been reported so far, dendritic platinum nanoparticle has several key advantages such as high surface to volume ratio and high surface area that is available for catalytic reaction without diffusion limitation. The proposed synthetic techniques for such dendritic platinum nanoparticles rely on either thermal decomposition of platinum precursors or physical sacrificial template. However, thermal decomposition is carried out at high temperature along with delicate temperature control during the synthesis and template-based method requires additional steps for the preparation and removal of the template, making scale-up for industrial application difficult. In this thesis, I report facile room-temperature synthesis for two-dimensional dendritic platinum nanoparticle via oil-in-water emulsion. I observed hyper-branched platinum nanoparticle by transmission electron microscope (TEM), and selectively obtained these structured nanoparticle in high yield. Additionally, I confirmed average length with respect to x, y and z axes of nanoparticle by TEM and atomic force microscope (AFM), indicating that the platinum nanoparticles are two-dimensional. Platinum seed capped block copolymer introduced to the interface of oil/water due to hydrophilic interaction between hydrophilic tail of block copolymer and head of oil. Then, the interface can provide diffusion-controlled growth conditions, leading to the structural evolution of 2D nanodendrimer. The catalytic property of two-dimensional dendritic platinum nanoparticle for methanol oxidation reaction was studied by cyclic voltammetry (CV).
more초록/요약
백금 나노입자는 뛰어난 촉매성질을 지니고 있어 다양한 분야에서의 촉매반응에 이용되고 있다. 나노입자의 크기와 모양을 조절하여 물리화학적 성질을 극대화할 수 있는 백금 나노입자의 합성에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 기존에 보고된 백금 나노입자 중에서, 가지구조의 백금 나노입자는 넓은 단위질량당 표면적을 제공하고, 이러한 넓은 표면적에 주변의 반응물질들이 확산제한 없이 접근할 수 있어 우수한 촉매로 이용될 수 있다. 이러한 가지구조의 백금 나노입자를 합성하는 방법으로 백금 전구체를 열분해하거나 물리적인 주형을 이용하는 방법이 알려져 있는데, 열분해 방법의 경우 높은 온도에서 합성하는 과정 중 정밀한 온도조절이 필요하고, 주형을 이용하는 경우는 주형을 형성하고 제거하는 추가적인 과정이 필요하여 산업적인 이용에 어려움이 있다. 이 논문에서는, 기름/물 에멀젼을 이용하여 상온에서 2차원의 가지구조를 지닌 백금 나노입자를 만드는 방법을 제시하였다. 이 방법을 통해 제작된 나노입자를 투과전자 현미경(TEM)과 원자간력 현미경(AFM)을 이용해 분석한 결과, 2차원의 가지구조 백금 나노입자의 구조와 높은 수율로 얻을 수 있음을 확인하였다. 이러한 구조의 나노입자는 블록 혼성 중합체로 싸여진 작은 백금 나노입자가 중합체와 기름 사이의 친수성 상호작용에 의해 에멀젼의 계면으로 유도된 후, 계면에 의해 확산 제어된 합성환경을 제공하여 2차원 가지구조 나노입자로 성장하여 얻을 수 있다. 또한, 제작된 나노입자 촉매 성능을 순환 전압 전류를 이용하여 메탄올 산화반응을 측정하여 확인하였다.
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