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单分散Pt纳米团簇在石墨烯摩尔条纹模板上的制备

 
 

金属纳米团簇(及其大规模有序阵列)由于其在高密度存储材料和异质催化等领域潜在的应用前景,成为当前的一个研究热点。主要的目标是获得单分散、尺寸均一的纳米团簇及其大规模有序阵列。在制备方面,目前比较先进的方法(物理方法)主要有两种:质量筛选和模板控制。其中后一种方法具有简便实用,所制备的样品不易团聚的优点。 我们发展了模板控制的方法,首次使用了一种新的模板-Ru(0001)上的外延石墨烯成功的制备出了Pt 纳米团簇阵列。Pt 纳米团簇选择性的吸附在模板上每个原胞的特定位置,依照模板形成间距为3nm 六方阵列。选择性吸附的起源是模板每个原胞内不同区域的电子结构不同。吸附位下面的碳原子由于在金属基底上的不对称排列,造成碳碳键由sp2 杂化向sp3 杂化的部分转化,产生指向表面的悬挂键,从而易于捕获表面的Pt 原子形成团簇。我们还发现了Pt 团簇从一个原子层到四个原子层的层状生长模式,并给出了四原子层团簇的结构模型。其中一至四层Pt 团簇的平均直径分别为1.7, 2.5, 3.2 和 3.7 nm,直径分布曲线的半高宽小于1nm。我们发现在不同Pt 沉积量下,各种高度的团簇分布不同。利用这一点可以通过控制沉积量在很大程度上选择制备特定层数的Pt 团簇。由于我们发现的这种模板对多种元素具有普适的限制作用,它还可以被扩展到其他过渡金属纳米团簇和非金属材料纳米团簇的制备,未来有可能在多个研究领域比如:金属、半导体量子点,纳米催化剂等方面有广泛应用。该项工作发表在2009 年Appl. Phys. Lett.(95, 093106)上,被Nature Nanotechnology选为研究亮点进行报道。

 
     
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Directed self-assembly of monodispersed platinum nanoclusters on graphene Moiré template

 
     
 

 

 
 
     

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