Browsing by Author "Huang, Yu-Jou"

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    修飾奈米碳管以模仿雙核有機金屬催化劑
    (2016) 黃雨柔; Huang, Yu-Jou
    面臨能源短缺和環境汙染問題，發展永續能源是當務之急。太陽能驅動的水裂解反應(Water splitting)是解決能源危機和環境污染問題的一個理想途徑。其中，水氧化步驟為此反應過程的瓶頸反應，所以如何製備出高效能水氧化催化劑(Water oxidation catalysts, WOCs)是一個重要的議題。因此，在本研究中，我們運用理論計算方法建構一個氮參雜單層奈米碳管(N-doped single wall carbon nanotube)的化學分子模型，並探討此催化劑在水裂解反應過程中的催化效果。 首先，我們利用自旋極化密度泛函理論(spin-polarized DFT)來探討不同曲率之碳管模型的穩定性以及其水分子吸附能。此外，在電化學催化部分，除了使用密度泛函理論之外並加入凡德瓦爾(Van der Waals)作用力(DFT-D3)作計算。我們預想模型中的兩個活化位皆發生氧化反應，則可得知在水氧化過程中中間物(intermediate)的自由能大小及反應過電壓。 管徑為(5,5)、(6,6)、(7,7)、(8,8)、(10,10)之奈米碳管皆可進行水氧化反應，其過電壓大約在0.477至0.605伏特之間，比大部分的金屬塊材與金屬氧化物來的小。因此，這類的奈米碳管有較好的水氧化催化效果。然而，管徑為(12,12)之奈米碳管無法形成1212_1_2O的模型。在本研究中，我們成功地建構出高效能的水氧化催化劑——氮參雜單層奈米碳管。此模擬結果對未來水氧化催化劑的合成與應用具有重要的意義。