學位論文
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Item 鉑錫與第三元金屬的三元合金觸媒對於乙醇氧化反應表現與機構之探討(2019) 劉念青; Liu, Nien-Ching此次研究主要探討碳黑XC-72上的三金屬觸媒PtSnM（M = Ag，Rh，Pd，Co，Cu）對於乙醇氧化反應（EOR），直接乙醇燃料電池（DEFC）的陽極反應。所有三元合金觸媒都以含浸法合成，利用能量色散X射線光譜儀(EDS)、粉末式X光繞射分析儀(XRD)及X光光電子光譜儀(XPS) 來分別鑑定各元素的組成，晶體結構和氧化態。電化學實驗以循環伏安法(CV) 檢測合成的催化劑以研究反應活性面積(ECSA) 和乙醇氧化反應(EOR) 活性，而以計時電流法（CA）檢測合成的催化劑的穩定性。此外，我們採用傅立葉轉換紅外光譜儀(FTIR) 來研究反應中產生的中間體和產物，以便了解其反應機制。在我們的電化學結果中可以發現PtSnAg和PtSnCu具有更好的EOR活性和穩定性，其中PtSnAg具有最佳的EOR活性和穩定性;它們的催化性能的提高可以歸因於添加了Ag和Cu導致Pt0/ Ptn +的比例增加。我們在最後改變了電化學反應中最佳的三金屬PtSnAg的組成，並發現了具有最佳EOR性能的催化劑Pt3Sn1Ag1。另外在傅立葉轉換紅外光譜(FTIR) 通過主要產物為形成乙酸的四電子氧化路徑來判別PtSnM上的EOR機制。Item 鉑錫合金觸媒對於乙醇氧化反應表現與機構之探討(2017) 曾彥程; Tseng, Yen-Cheng本實驗主要探討Pt及PtSn合金觸媒對於乙醇氧化反應的催化活性與觸媒穩定度，並分析其產物及反應機構。以含浸法合成觸媒，並利用粉末繞射分析儀 (XRD) 、能量散射光譜儀 (EDS) 及X光光電子光譜 (XPS) 鑑定觸媒的晶格結構、元素組成以及各元素氧化態。以電位儀利用循環伏安法 (CV) 及計時安培法 (CA) 檢測觸媒在乙醇氧化反應中的反應活性表面積，催化活性與穩定度，最後再以傅立葉紅外光光譜儀分析反應後產物，推測反應途徑。在實驗的結果中我們觀察到，因Sn的加入會對Pt的氧化態造成影響，可以幫助乙醇吸附以及反應的活性與穩定度。實驗結果中發現合金的表現確實都比單金屬Pt來的好，而在不同比例的PtSn合金中以Pt5Sn1的表現最佳。另外在紅外光譜儀的結果中顯示乙酸為主要的反應產物，也間接說明了釋出4電子的C2路徑為乙醇氧化反應的主要反應途徑。Item 計算水煤氣轉移反應在金與鉑(100)、(110)、(111)、(211)表面上的反應機構(2016) 曾書皇; Zeng, Shu-Huang水煤氣轉移反應最佳活性的催化劑金、鉑系統性的檢驗在(111)、(100)、(110)、(211)表面結構效應對於反應的影響。首先計算水煤氣轉移反應重要的中間產物(CHO、CO、CO2、COOH、H、H2O、HCOO、O、OH)在上述表面的吸附能。從結果來看我們可以發現開放(100)、(110)、(211)的階梯型表面在大部分的例子中吸附能略強於(111)表面，而且Pt表面吸附能大於Au表面。此外，我們檢驗上述表面對於水煤氣轉移反應的三種路徑(1) 羧酸化(2)氧化還原(3)甲酸化的反應熱與活化能。Pt(111)傾向走羧酸化路徑；Pt(211)、Pt(100)、Au(100)、Au(110)、Au(211)、Au(111)傾向於氧化還原路徑；甲酸化有相對較高的反應熱，反應較不易發生。所有的Au表面的活化能都低於Pt表面，顯示Au是水煤氣轉移反應較佳的催化劑。最佳路徑的速率決定步驟沒有太大差別，顯示表面的修改可能改變反應路徑，但不影響活性。 附錄 乙醇氧化反應主要分成兩種路徑: (1)乙醇斷裂碳碳鍵發生12個電子轉移的C1路徑(2)乙醇氧化成乙醛轉移兩個電子，再氧化成乙酸轉移2個電子。催化劑活性利用循環伏安法、壽命使用計時安培法、反應產物以即時性傅立葉轉換紅外線光譜儀來鑑定並推測反應機構。本實驗以電解質濃度與反應溶液體積作為變數觀察催化劑反應機構，掃描範圍為 -0.9~0.6 V，在KOH濃度在2 M時，具有催化劑最大活性與最大穩定性，體積對於催化劑的活性沒有顯著的影響。