學位論文
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Item 可控型態的鉑錫合金奈米線作為有效的甲醇及乙醇氧化反應之電催化劑(2021) 周柏宇; Zhou, Bo-Yu直接酒精燃料電池（DAFC）是一種對環境友善且高效的能量轉換裝置。本論文主要講述陽極材料Pt3Sn奈米線通過雙功能效應及結構效應來優化，並應用在直接酒精燃料電池上。Pt3Sn奈米線是通過甲酸還原法製備的，並透過場發射式掃描電子顯微鏡 ( FESEM )、穿透式電子顯微鏡 ( TEM ) 、粉末式X光繞射儀 ( XRD )、能量散射光譜儀 ( EDS ) 、X光光電子光譜儀 ( XPS ) 進行物理及化學性質鑑定。活性及穩定性則是使用甲醇氧化反應（MOR）和乙醇氧化反應（EOR）來測試。電化學的結果顯示出雙金屬Pt3Sn觸媒具有比純Pt更好的性能，是因為雙功能機制。奈米線的結構效應顯示出更進一步的增強，藉由通過改變製造過程中的反應物濃度以及反應時間進行優化。以較低濃度製備的樣品(LC-Pt3Sn-144H)需要更長的反應時間才能獲得最長的奈米線，並顯示出最佳的甲/乙醇氧化反應活性和穩定性。高濃度樣品（HC-Pt3Sn-48H）可以顯著的減少製造時間以達到相似的催化劑結構和電化學性能。本論文所設計的觸媒以雙功能機制和結構效應應證，並展示出有效的方法優化製成。Item 乙醇電氧化在過渡金屬觸媒上之反應趨勢(2014) 徐福星; Fu-Hsing Hsu本論文以Pt、Pd、Rh、Ir、Au、Ag、Cu、Co與Ni等九種過渡金屬觸媒，在鹼性條件下對乙醇電氧化反應之產物，做有系統的研究。 上述九種金屬觸媒以含浸還原法製備，加入NaBH4當作還原劑，使其還原並吸附在Vulcan XC-72上。此法合成出來的樣品粉末，會先經由XRD、SEM、EDS與TEM的測試，藉此確認其結構、組成以及顆粒的大小，接著把合成出來的金屬觸媒，吸附到玻璃碳電極上進行電化學測試。本文採循環伏安法進行測試，從其實驗結果中找出各金屬觸媒的電化學特性，並依其性質將之分類；實驗以循環伏安法在-0.9 V~0.6 V掃描6~24 圈數後，藉FTIR、酸鹼度計以及氣相層析儀，分析經過乙醇電氧化產生出來的乙醛、乙酸產物，探尋、歸納過渡金屬觸媒之乙醇電氧化反應趨勢。 乙醇氧化反應分為兩種產物路徑：(1)12個電子轉移的C1路徑(2)4個電子轉移的C2路徑。本研究主要針對乙醇氧化反應的C2路徑產物(乙醛及乙酸)做分析。由產物分析的結果可以得知，在低電位(-0.9 V~0.6 V)的條件下，Pt、Pd、Au與Ag四種金屬作為觸媒，對乙醇電氧化成乙醛及乙酸之過程，相較於其他金屬擁有較高的催化活性。根據本研究結果顯示，在4個電子轉移的C2路徑下，各金屬觸媒對乙醇電氧化的催化活性由高至低依序為：Pt > Au > Ag > Pd > Rh > Ir > Cu > Ni > Co。再以此實驗結果，比較乙醇氧化的CV峰電流以及C2路徑的產物活性，可以推得Au與Ag兩種觸媒主要採C2路徑；Rh及Ir觸媒則採C1路徑；而Pt和Pd觸媒則是介於C1到C2之間。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 鈀鉑與鈀鉑合金觸媒對於甲乙醇氧化反應表現與機構之探討(2017) 蔡博凱; Tsai, Po-Kai本研究主要探討在碳黑(XC-72)上Pt、Pd、PtPd不同比例分別為3:1, 1:1, 1:3(以下寫作Pt3Pd1,Pt1Pd1,Pt3Pd1)觸媒對於直接甲醇(乙醇)燃料電池中的甲醇(乙醇)氧化反應中的陽極反應，在實驗中所用到的合金觸媒皆為含浸法合成，並且使用XRD、SEM、EDS去鑑定物理性質，接著將觸媒放在1M KOH中曝氮氣再使用電化學CV測量ECSA，再分別利用CV及CA測量1M甲醇和乙醇的電催化活性和穩定度。結果顯示合金的活性和穩定度都優於純Pt與Pd其中Pt3Pd1有著最高的MA(1279 mA/ugPt)及SA65(mA/cm2)而Pt1Pd1有著最好的穩定性(經過90分鐘CA測試後仍有原本51%的電流)。進一步利用ex-FTIR來偵測溶液中的2,4,6電子產物(HCHO, HCOOH, CO32-)隨著CV圈數的變化來推測觸媒在MOR的機制，圖譜顯示所有的合金都有些微的差異，其差異趨勢與CA的結果相同。Item 鉑合金觸媒的乙醇氧化反應機理之探討(2015) 簡至廷; Chien, Zhi-Ting本論文以 Pt 3 Pd、Pt 3 Ag、Pt 3 Rh、Pt 3 Au、Pt 3 Cu、Pt 3 Ru 等五種合金觸媒與 Pt 金屬做比較在鹼性 KOH 溶液下對乙醇電氧化反應的產物做及時偵測，並將金屬 對乙醇的氧化反應機構做有系統的研究。 本實驗所用到的陽極合金觸媒皆是以乙二醇-硼酸還原法製備，以乙二醇以及 硼酸 NaBH 4 做為還原劑還原金屬並吸附在 Vulcan XC-72 碳黑上，此法合成出來 的樣品粉末會先以 XRD、SEM 與 EDX 測試鑑定其結構、組成、以及顆粒大小 等物理性質的鑑定，再將合成出來的金屬觸媒吸附在玻璃碳電極上進行電化學測 是。在本文中，電化學實驗是以循環伏安法以及計時安培法來測試得到金屬觸媒 的電化學性質、並將之分類。以循環伏安法在-0.9V~0.6V 掃描後，以 FT-IR 以及 GC 分析經由乙醇電氧化產生出來的乙酸、乙醛、以及 CO 2 等產物，並探討、歸 納合金觸媒對乙醇的電氧化反應趨勢。 乙醇氧化反應主要分成兩種反應路徑: (1)斷裂乙醇 C-C 鍵使 12 個電子轉移 的 C1 路徑以及 (2)氧化乙醇至乙酸產生 4 個電子的 C2 路徑。本研究中會將兩 種路徑的產物作分析，結果得知在低電位下(-0.9~0.6 V)，Pt 3 Ag、Pt 3 Au 在做為觸 媒具有較高的電流密度，其電氧化效能是最好的。且其 FT-IR 以及 GC 的結果顯 示這兩種合金主要是以乙酸做為主要產物，推測這兩種合金是趨向 C2 路徑。而 Pt 3 Rh、Pt 3 Ru 在 GC 的研究中顯示這兩種的 CO 2 產量是最高的，推測這兩種合金 觸媒對乙醇氧化反應機構主要是走 C1 路徑。Pt 3 Pd、Pt 3 Cu 雖然其電化學效能最 差，但經由產物分析後得知這兩種合金主要也是 C2 路徑為主。