研究成果發表會系列(5)金銀奈米化可轉化一氧化碳...催化劑研究的國際新突破

為追求卓越、關懷社會11月10日星期一下午本校舉辦慶祝創校七十五年研究成果發表會系列(5)『金銀奈米化可轉化一氧化碳---催化劑研究的國際新突破」記者會。

主講人化學系牟中原教授表示，黃澄澄的金子，人見人愛，是因為它的化學安定性質得以保存長久。人們用它來做飾物、獎品，象徵著永恆。但是如果把它分散成奈米尺寸，卻完全不一樣了。它可以溶在水裡成紅色或藍色的液體，二至五奈米大小的奈米金粒還能扮演化學催化劑的效果，可以在常溫下，將一氧化碳轉化成二氧化碳，未來應用在消防等工作上應有很大的發展潛力。

台大奈米催化劑研究團隊首創此一研究成果，並在第三屆亞太催化會議公開受邀發表並且受到國際重視。此研究為教育部大學卓越計畫資助，由化學系牟中原教授及化工系萬本儒教授主持．參與研究生有劉俊鴻與紀育珊。

牟中原教授指出，由於奈米材料具有顆粒尺寸小、表面積大、表面能量甚高、表面原子所佔比例大等特點，所以其特有的三大效應：表面效應、小尺寸效應與量子效應，造成了奈米材料許多特異的性質如：由於表面原子數增多，使表面原子具有高的活性，在觸媒的應用上表現極大的潛力。中孔洞分子篩擁有高表面積以及奈米孔洞，是一良好的奈米金粒之支撐體，奈米金顆粒具有特殊的催化活性，本研究藉中孔洞分子篩作為支撐體製備含奈米金顆粒之觸媒。

奈米金粒所具有的催化性質，應用在轉化一氧化碳上最具挑戰性以及最受市場矚目．因為一氧化碳不只對動物及人類有毒（火災現場，人們常因吸入過多一氧化碳而死），對很多催化劑也有毒，使其催化性質消失。同時，一氧化碳在常溫下十分安定，很不容易相互轉換。因此，科學家一直在找尋一種能在常溫附近把一氧化碳轉成二氧化碳的催化劑。

九十年代日本化學家Haruta最早發現奈米金的神奇催化效果，此後，許多化學家就紛紛投入研究開發這項催化劑。台灣大學的研究團隊經過多年努力，則進一步發現金銀合金的奈米顆粒具有更高的催化效果，同時，他們也成功地將奈米金粒分散在多孔大表面積的二氧化矽材質。此研究成果目前獨步全球。因此，此項研究的主要發現是金銀合金催化劑具有更高價值，而有更大的開發空間。它在燃料電池與防止一氧化碳中毒都有開發的價值。

名詞釋疑奈米科技奈米(nanometer)是一個長度的單位。1奈米 = 十億分之1米(10的-9次方meter)，約為分子或DNA的大小，或是頭髮寬度的十萬分之一。 奈米結構的大小約為1~~100奈米，即介於分子和次微米之間。在如此小的尺度下，古典理論已不敷使用，量子效應（quantum effect）已成為不可忽視的因素，再加上表面積所佔的比例大增，物質會呈現迴異於巨觀尺度下的物理、化學和生物性質。以無人不愛的黃金為例，當它被製成金奈米粒子(nanoparticle)時，顏色不再是金黃色而呈紅色，說明了光學性質因尺度的不同而有所變化。一般黃金非常安定，金奈米粒子卻可催化一些化學反應。奈米科技涵蓋領域甚廣，從基礎科學橫跨至應用科學，包括物理、化學、材料、光電、生物及醫藥等。

表面效應顆粒的表面積與直徑成反比，即直徑愈小的話，表面積就愈大，顆粒中處於表面的原子相對增加。由於表面原子配位不足而具有高表面能，能讓此顆粒具有較高的活性。

催化劑支撐體由於奈米金屬顆粒之間具有高吸引力，在沒有其他支撐體的保護下很容易聚集，若進行反應時直接以奈米金屬當催化劑，可能會因為聚集成大顆粒而附著反應管壁上，使得反應轉化率降為更低，若是將奈米金屬承載在支撐體上則可避免這種缺失。

中孔洞分子篩二氧化矽組成的沸石，其孔洞在中孔洞尺度(mesopore，1.5-50 nm)。奈米金承載在中孔洞分子篩（放大一百萬倍）