Functional gold nanomaterials and graphene platinum catalysts for electrochemical energy conversion

Siden Paris aftalen blev underskrevet i 2016, er der kommet større fokus på grønne energi løsninger. forbruget af fossile brændsler og olie er steget gevaldigt over de sidste 30 år og på trods af at energieffektiviteten er steget så er CO₂ udledningen steget i lige så høj grad. Udfordringerne ved reduktion i CO₂ udledning ligger i brændslet. En brændselscelle gør det muligt at benytte grønnere og klimavenligere brændsler, i dette tilfælde træsprit og myrsyre. Brændslerne er let udvindelige af for eksempel, frugter og afgrøder.

I denne følgende afhandling kan i læse om materialer udviklet på baggrund af en syntese af guld nano partikler til brug i brændselsceller. Syntesen var mellem HAuCl₄ og 2-(N-morpholino)ethanesulfon syre hvor guld blev reduceret og dannede nano partiklerne. Reaktionen blev grundigt undersøgt og de mange biprodukter blev identificeret og præsenteret. En reaktions mekanisme blev foreslået og karakteriseringen af syntesen bliver brugt igennem hele afhandlingen.

Et af de syntetiserede materialer var en nano porøs guld film. Partiklerne var syntetiseret ved højere ion styrke hvilket ville drive partiklerne til overflade. Ved overfladen aggregerer partiklerne og danner denne nano porøse guld film. Filmen blev analyseret ved hjælp af UV-vis spektroskopi, atomic force mikroskopi og elektrokemi. Det sidste blev brugt til at teste filmens CO oxiderende kapacitet.

Et andet materiale der bliver præsenteret, er et struktureret guld netværk immobiliseret på reduceret grafen oxid. Syntesen er baseret på reduktionen af guld og graphene oxide ved hjælp af 2-(N-morpholino)ethanesulfon syre og kraftig belysning. Materialet blev analyseret med elektron mikroskopi, photoelektron og UV-vis spektroskopi.

Et tredje materiale blev syntetiseret ved at tilføje platin til den nano porøse guld film. Overfladen af guld og platinfilmen blev grundigt undersøgt. Det samme blev platins placering og deponering på filmens overflade. Materialet er glimrende til at oxiderer metanol og derfor velegnet til brug i en brændselscelle. Materialet blev undersøgt med photoelektron spektroskopi ved en synkrotron i Paris, atomic force mikroskopi og elektron mikroskopi.