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    以第一原理計算探討非均相催化反應：甲醇和乙醇氧化反應
    (2020) 簡伯丞; Chien, Po-Cheng
    本文運用密度泛函理論（DFT）計算來探討醇類的非均相催化反應，包括燃料電池當中的發生在陽極的甲醇氧化反應，以及乙醇氧化反應。 Pt-oxide 催化劑為 Pt 表面吸附氧化物質（oxide），表面上的 oxide 可以幫助乙醇脫氫。由先前的研究得知 Pt-AuO 和 Pt-SnO 分別具有優異的 EOR 催化活性和穩定性。透過 DFT 計算，提出 Pt-AuSnO 三元金屬催化劑，同時具備 Pt-AuO 和 Pt-SnO 的優點。計算結果顯示，Pt-AuSnO 催化劑具有良好的 CO 耐受性，並且確實承繼 Pt-AuO 和 Pt-SnO 優異的 EOR 活性和穩定性。 由上章得知，Pt-AuSnO 表面具有比 Pt-SnO 表面優異的 EOR 催化活性。因此，本章想進一步了解身為與 Au 同族的金屬 Cu 和 Ag 是否都具備比 Pt-SnO 二元金屬催化劑還要優異的醇類催化活性。實驗證實 Pt-AgSnO 和 Pt-AuSnO 在 MOR、EOR 上都具有優於 Pt-SnO 的催化活性，而 Pt-CuSnO 則是只有 EOR 優於 Pt-SnO，MOR 則否。經過 DFT 計算，我們以 Pt-MSnO、Pt-SnO-M 兩種分別代表 M 金屬間接影響和直接影響催化反應的模型，比較兩種模型對MOR及EOR的影響。結果顯示，Pt-MSnO 和 Pt-SnO-M 分別展現不同的催化活性，因此認為不同金屬可能傾向不同的構型，Cu 傾向 Pt-SnO-M 構型，Ag、Au 則傾向 Pt-MSnO 構型。而在 Pt-SnO-Cu 上確實觀察到其 MOR 活性差於 Pt-SnO 的情況。藉由分析表面 CO 吸附能，發現 CO 毒化現象極有可能是造成 Pt-CuSnO 的 MOR 反應活性差於 Pt-SnO 的原因。
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    以第一原理計算探討非均相催化反應:乙醇氧化反應及乙醇氧化蒸氣重組反應
    (2019) 鄭弘昇; Zheng, Hong-Sheng
    本篇論文運用密度泛函理論（DFT）計算來探討乙醇非均相催化反應，其中包括燃料電池中於陽極反應的乙醇氧化反應（Ethanol Oxidation Reaction, EOR），以及應用於產生氫氣的乙醇氧化蒸汽重整反應（Oxidative Steam -Reforming Reaction of Ethanol, OSRE）。 在EOR的研究中，我們模擬了三元金屬PtSnM催化劑（M = Ag，Co，Cu，Pd，Rh）來進行計算。計算結果發現，EOR的活性可以透過金屬M與表面上的含氧物質（OCS）來增強，並來幫助乙醇進行脫氫反應。此外，具有較高親氧性的金屬M利用電荷分佈的分析可以發現更容易有效的抓取H。因此，於PtSnM催化劑中PtSnAg表現出最佳的EOR活性。 在OSRE的研究中，我們研究了Rh（111）表面上的催化反應，以及吸附了O *和OH *的催化反應，以研究氧氣和水兩種關鍵試劑的影響。計算結果表明，氧氣環境下O *可有效地將乙醇脫氫為乙氧基，以提高OSRE的催化效率。此外，氧氣環境下的O *可以有效降低C-Hα解離能障形成吸附乙醛，改變其反應途徑及副產物選擇性，且在水環境下的OH *顯示出與氧氣環境下的O *具有一致的反應結果。
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    以計算探討鉑錫基催化劑在直接乙醇燃料電池陽極和陰極反應中的研究
    (2018) 顏劭晏; Yan, Shao-Yan
    本研究分陰極觸媒和陽極觸媒兩部分: PtSn雙金屬催化劑上的陰極氧還原反應（ORR）和陽極乙醇氧化反應（EOR）。在ORR的研究中，使用Pt（111）表面取代不同Sn比例來模擬PtSn催化劑。我們的計算發現，Sn取代越多，活性越高，這歸因於其較低的親氧性和相鄰Pt的d-band center；然而，越多的Sn由於結構扭曲降低穩定性。穩定性可以藉由錫氧化物修飾Pt表面進一步改善，在ORR過程中，這些氧化物對Pt表面吸附適中及強的斥力以保持結構。而在EOR的研究中，通過在PtSn中添加Ag形成三元PtSnAg催化劑來修飾PtSn雙金屬。Ag上的氧化物由於可以吸引解離的氫以及與OH有排斥效應可以有效改進關鍵步驟CH3CHO氧化成CH3COOH而促進了EOR。此外，氧化物可以增強乙醇在鄰近的Pt上的吸附以降低初始脫氫反應。