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化工
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中文摘要
使用簡單溶液法合成石墨烯與金屬氧化 奈米複合材料已經被許多文獻證實其在氧氣 還原（oxygen reduction reaction，ORR )反 應中十分有效。我們利用兩步驟合成方法製 備鈷金屬氧化物與摻氮石墨烯奈米複合材料 (cobalt oxide/N-doped graphene nanohybrids, CNG)，比較再分別利用水、極性有機溶劑 (酒精）、及有機含氮溶劑（二甲基甲醢 胺）當作合成溶劑下對所得產物的差異研 究。其中利用二甲基甲醯胺合成的材料有極 優異的ORR催化效果，歸因於此材料的高 氮摻雜比例、奈米粒子高分散性、以及石墨 烯獨特的多孔結構。由於二甲基甲醯胺是有 效的氮來源，從光譜上也證實二甲基甲醯胺 與鈷離子配位形成的錯合物可能會促進氮 化。其中分布廣泛的微孔、中孔、巨孔及不 同等級的多孔結構，能有效提升ORR的擴 散動力學。利用二甲基甲醯胺合成的CNG 催化劑，其半波電位與Pt/C相比只有8 mV 的差異，電子轉移數達到3.96，非常接近 白金順催化劑的ORR活性，且在鹼性環境 下有比Pt/C優異的穩定性。