簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 戴子鈞
Dai, Zih-Jyun
論文名稱: 以中孔沸石限制硫化銀奈米粒子及氧化石墨烯之合成、鑑定與應用
Syntheses, Characterizations and Applications of Mesoporous Zeolite-Confined Ag2S Nanoparticles and Graphene Oxide
指導教授: 劉沂欣
Liu, Yi-Hsin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 108
中文關鍵詞: 中孔洞沸石硫化銀奈米粒子硫化鋅奈米線氧化石墨烯增強拉曼散射
英文關鍵詞: Mesoporous Zeolitic Thin Film, Ag2S nanoparticles, ZnS quantum wires, graphene oxide, Graphene-enhanced Raman scattering
DOI URL: https://doi.org/10.6345/NTNU202202936
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:190下載:4
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

本研究以矽晶圓表面之中孔洞沸石薄膜,做為生長奈米結構的重要基材,並利用中孔洞來限制銀奈米粒子大小,及其整齊排列孔洞做為氧化石墨烯均勻沉積的生長環境,以達到製備複合材料與相關應用。
第一部份首先討論中孔洞沸石「表面矽烷化改質」對吸附不同電性銀源的影響。將吸附完銀源的中孔洞沸石粒子(MZN)進行銀化合物的奈米粒子生長,並經由電子顯微鏡、氮氣吸脫附和X光繞射光譜,對孔洞結構及奈米粒子大小進行分析鑑定。找出最佳化條件、並於中孔洞沸石薄膜(MZTF)上負載高密度的奈米粒子陣列,接續以Solution-Solid-Solid(SSS)法催化生長半導體奈米線。
第二部份為使用中孔洞沸石薄膜,以化學氣相沉積法於其表面生長氧化石墨烯(GO),經由拉曼光譜、電子顯微鏡、氮氣吸脫附和X光繞射光譜進行結構鑑定,証實中孔洞沸石薄膜的導電度提升兩個級數,並功證實有石墨稀增強拉曼散射(GERS)的特性。

The mesoporous zeolitic thin film (MZTF) grown on silicon wafer is an important template to grow secondary nanostructures. Intrinsic mesoporousity of MZTF has been employed to confine growths of Ag2S nanoparticles and graphene oxide due to vertical and uniform hexagonal mesochannels. These advantages are very critical to prepare hybrid materials for sensing and photovoltaic applications.
The first part demonstrates the influence of adsorbing different silver precursors via different surface silylation modification of mesoporous zeolite nanoparticles (MZN). Silver nanoparticles grown on MZN were examined by TEM, SEM and XRD. We conduct Ag2S nanoparticle-arrays on MZTF and successively grow ZnS quantum wires via SSS-mechanism.
The second part demonstrates uniform graphene oxides (GOs) grown directly at MZTF surface via chemical vapor decomposition method. GOs were examined by TEM, SEM, Raman and XRD spectrum. After growing GO onto MZTF, conductivity of original MZTF improves two orders of magnitutde. Additionally, GO-MZTF hybrid materials can be utilized to quench fluorescence of dyes and enhance Raman signal, namely graphene-enhanced Raman scattering (GERS).

摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 中孔洞矽材附載奈米銀粒子 1 1.2 金屬奈米粒子催化奈米線 2 1.3 石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯之性質與關聯 3 1.4 石墨烯及其衍生物材料於表面增強拉曼光譜之應用 6 第二章 實驗方法 11 2.1 化學藥品 11 2.2 空間限制下銀奈米粒子及奈米線生長合成方法 13 2.2.1 合成沸石晶種 (Beta Zeolite Seeds, BZS) 14 2.2.2 合成中孔洞沸石奈米粒子 14 2.2.3 方法一:Ag(DDTC) 吸附於MZNs之CDS修飾表面 15 方法二:Ag(OAc)吸附於MZNs之未修飾表面 16 方法三:Ag(S2O3)3-吸附於MZNs之未修飾表面 16 方法四:Ag(S2O3)3-吸附於MZNs之APTMS修飾表面 17 方法五:Ag(S2O3)3-吸附於MZNs之APTMS/CDS修飾表面 17 2.2.4 以MZNs內銀奈米粒子限制生長硫化鋅奈米線 19 2.2.5 合成垂直中孔洞沸石薄膜(MZTFs) 19 2.2.6 以方法(四)生長硫化銀奈米粒子於MZTFs表面 20 2.2.7 以MZTFs內銀奈米粒子限制生長硫化鋅奈米線 21 2.3 以沸石結構催化氧化石墨烯(GO)之合成方法 22 2.3.1 生長GO-MZNs 22 2.3.2 生長GO-MZTFs 23 2.3.3 R6G染料吸附於GO-MZTFs 23 2.4 鑑定方法 23 2.4.1 掃描式電子顯微鏡(SEM) 23 2.4.2 穿透式電子顯微鏡(TEM) 24 2.4.3 高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM) 24 2.4.4 X光粉末繞射儀 (XRD) 24 2.4.5 BET氮氣吸脫附分析(Nitrogen Adsorption Analysis) 25 2.4.6 拉曼光譜儀(Raman Spectroscopy Instrument) 27 2.4.7 熱重分析儀 (TGA) 27 2.4.8 元素分析儀 (Elemental Analysis, EA) 28 2.4.9 能量色散光譜 (EDS) 28 2.4.10 高溫反應爐 28 2.4.11 四極探針台 29 2.4.12 界面電位分析儀 29 2.4.13 X射線光電子能譜 (XPS, ESCA) 30 第三章 結果及討論 31 3.1.1 MZN孔洞性質之比較 31 3.1.2 有機官能基化MZN表面性質之差異 37 3.1.3 中性銀源附載於MZN表面 46 3.1.4 正電銀源附載於MZN表面 50 3.1.5 負電銀源附載於MZN表面 56 3.1.6 比較銀及硫化銀奈米粒子對奈米線生長之影響 67 3.1.7 利用不同基材(MZTF)生長奈米線 72 3.2.1 以MZN催化生長表面氧化石墨稀 79 3.2.2 以MZTF催化生長表面氧化石墨稀 97 3.2.3 比較氧化石墨烯對MZTF導電度之影響 99 3.2.4 應用氧化石墨烯於螢光分子之檢測 100 第四章 結論 105 參考資料 106

(1) Kresge, C. T.; Leonowicz, M. E.; Roth, W. J.; Vartuli, J. C.; Beck, J. S. Nature 1992, 359, 710.
(2) Taguchi, A.; Schüth, F. Microporous Mesoporous Mater. 2005, 77, 1.
(3) Vallet-Regi, M.; Balas, F.; Arcos, D. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2007, 46, 7548.
(4) Link, S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8410.
(5) Cong, H.; Becker, C. F.; Elliott, S. J.; Grinstaff, M. W.; Porco, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7514.
(6) Marambio-Jones, C.; Hoek, E. M. V. J. Nanopart. Res. 2010, 12, 1531.
(7) Yan, X.; Wang, L.; Qi, D.; Lei, J.; Shen, B.; Sen, T.; Zhang, J. RSC Adv. 2014, 4, 57743.
(8) Oliveira, R. d. S.; Camilo, F. F.; Bizeto, M. A. J. Solid State Chem. 2016, 235, 125.
(9) Wang, Y.-W.; Kao, K.-C.; Wang, J.-K.; Mou, C.-Y. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 24382.
(10) Lee, S.-K.; Liu, X.; Sebastian Cabeza, V.; Jensen, K. F. Lab on a Chip 2012, 12, 4080.
(11) Wang, J.; Chen, K.; Gong, M.; Xu, B.; Yang, Q. Nano Lett. 2013, 13, 3996.
(12) Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666.
(13) Ionescu, R.; George, A.; Ruiz, I.; Favors, Z.; Mutlu, Z.; Liu, C.; Ahmed, K.; Wu, R.; Jeong, J. S.; Zavala, L.; Mkhoyan, K. A.; Ozkan, M.; Ozkan, C. S. Chem. Commun. 2014, 50, 11226.
(14) Kim, K. K.; Hsu, A.; Jia, X.; Kim, S. M.; Shi, Y.; Hofmann, M.; Nezich, D.; Rodriguez-Nieva, J. F.; Dresselhaus, M.; Palacios, T.; Kong, J. Nano Lett. 2012, 12, 161.
(15) Lightcap, I. V.; Kamat, P. V. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 2235.
(16) Sun, X.; Liu, Z.; Welsher, K.; Robinson, J. T.; Goodwin, A.; Zaric, S.; Dai, H. Nano Research 2008, 1, 203.
(17) Hummers, W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 1339.
(18) Marcano, D. C.; Kosynkin, D. V.; Berlin, J. M.; Sinitskii, A.; Sun, Z.; Slesarev, A.; Alemany, L. B.; Lu, W.; Tour, J. M. ACS Nano 2010, 4, 4806.
(19) Staudenmaier, L. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 1898, 31, 1481.
(20) Dreyer, D. R.; Park, S.; Bielawski, C. W.; Ruoff, R. S. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 228.
(21) Eda, G.; Lin, Y.-Y.; Mattevi, C.; Yamaguchi, H.; Chen, H.-A.; Chen, I. S.; Chen, C.-W.; Chhowalla, M. Adv. Mater. 2010, 22, 505.
(22) Luo, Z.; Vora, P. M.; Mele, E. J.; Johnson, A. T. C.; Kikkawa, J. M. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 111909.
(23) Eda, G.; Mattevi, C.; Yamaguchi, H.; Kim, H.; Chhowalla, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 15768.
(24) Zhu, M.; Li, X.; Guo, Y.; Li, X.; Sun, P.; Zang, X.; Wang, K.; Zhong, M.; Wu, D.; Zhu, H. Nanoscale 2014, 6, 4909.
(25) Bourlinos, A. B.; Gournis, D.; Petridis, D.; Szabó, T.; Szeri, A.; Dékány, I. Langmuir 2003, 19, 6050.
(26) Mungse, H. P.; Tu, Y.; Ichii, T.; Utsunomiya, T.; Sugimura, H.; Khatri, O. P. Adv. Mater. Interfaces 2016, 3, 1500410.
(27) Xie, L.; Ling, X.; Fang, Y.; Zhang, J.; Liu, Z. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9890.
(28) Benevides, J. M.; Overman, S. A.; Thomas, G. J. J Raman Spectrosc. 2005, 36, 279.
(29) Martyshkin, D. V.; Ahuja, R. C.; Kudriavtsev, A.; Mirov, S. B. Rev. Sci. Instrum. 2004, 75, 630.
(30) Begley, R. F.; Harvey, A. B.; Byer, R. L. Appl. Phys. Lett. 1974, 25, 387.
(31) McCamant, D. W.; Kukura, P.; Yoon, S.; Mathies, R. A. Rev. Sci. Instrum. 2004, 75, 4971.
(32) Swathi, R. S.; Sebastian, K. L. J. Chem. Phys. 2008, 129, 054703.
(33) Ling, X.; Xie, L.; Fang, Y.; Xu, H.; Zhang, H.; Kong, J.; Dresselhaus, M. S.; Zhang, J.; Liu, Z. Nano Lett. 2010, 10, 553.
(34) Li, S.; Aphale, A. N.; Macwan, I. G.; Patra, P. K.; Gonzalez, W. G.; Miksovska, J.; Leblanc, R. M. ACS Appl. Mat. Interfaces 2012, 4, 7069.
(35) Huh, S.; Park, J.; Kim, Y. S.; Kim, K. S.; Hong, B. H.; Nam, J.-M. ACS Nano 2011, 5, 9799.
(36) Zhang, Y.; Liu, Y.; Li, C.; Chen, X.; Wang, Q. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 4918.
(37) Zhu, G.; Zhang, S.; Xu, Z.; Ma, J.; Shen, X. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15605.
(38) Johra, F. T.; Lee, J.-W.; Jung, W.-G. J. Ind. Eng. Chem. 2014, 20, 2883.
(39) Jiang, B.; Tian, C.; Wang, L.; Xu, Y.; Wang, R.; Qiao, Y.; Ma, Y.; Fu, H. Chem. Commun. 2010, 46, 4920.
(40) Cui, P.; Lee, J.; Hwang, E.; Lee, H. Chem. Commun. 2011, 47, 12370.
(41) Jeong, H.-K.; Lee, Y. P.; Lahaye, R. J. W. E.; Park, M.-H.; An, K. H.; Kim, I. J.; Yang, C.-W.; Park, C. Y.; Ruoff, R. S.; Lee, Y. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1362.
(42) Zhou, L.-J.; Zhang, Y.-F.; Wu, L.-M. Nano Lett. 2013, 13, 5431.
(43) Lin, S.; Zhang, S.; Li, X.; Xu, W.; Pi, X.; Liu, X.; Wang, F.; Wu, H.; Chen, H. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 19772.
(44) Ferrari, A. C.; Robertson, J. Phys. Review B 2000, 61, 14095.
(45) Wang, J. H.; Bartlett, J. D.; Dunn, A. C.; Small, S.; Willis, S. L.; Driver, M. J.; Lewis, A. L. Journal of Microscopy 2005, 217, 216.

下載圖示
QR CODE