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    甲醇氧化反應在鉑釕雙金屬奈米粒子的催化活性探討
    (2023) 梁文翰; Liang, Wen-Han
    直接甲醇燃料電池(DMFCs)因高能量密度、環境污染低以及攜帶方便等優點，成為替代化石燃料的綠色能源之一。改善其陽極上的甲醇氧化反應(MOR)之緩慢動力學，可以進一步加速直接甲醇燃料電池的發展。本文研究直接甲醇燃料電池陽極觸媒中具有前途的雙金屬Pt-Ru 奈米粒子，其結構與電子效應對甲醇氧化反應之影響。本實驗使用多元醇合成法來製備陽極觸媒，其中乙二醇作為還原劑以及溶劑，藉由調控pH值形成不同晶粒尺寸。鑑定觸媒的結構與組成是藉由高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM)、能量色散X射線譜(EDX)、紫外/可見光光譜儀(UV-Vis)、粉末式X光繞射儀(PXRD)、X射線光電子能譜(XPS)，測試觸媒的甲醇氧化之活性是使用循環伏安法(CV)與計時安培法(CA)。從實驗結果觀察到用多元醇合成的觸媒Pt3Ru-10(241.9 mA/mgpt)其質量活性(MA)與市售Pt/C(134.2 mA/mgpt)相比，有將近兩倍的增長其因是Ru的協同效應作用，並且也觀察到在最鹼的環境下合成之觸媒因結構效應的作用，有最好的質量活性。
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    鉑錫合金奈米棒觸媒之氧化程度對直接甲醇燃料電池的電化學催化效果研究
    (2022) 李鑑鈞; Li, Chien-Chun
    直接甲醇燃料電池(DMFCs)是透過將甲醇燃料以化學能形式直接轉換成電能的一種電池，其可攜帶性使之成為極具發展潛力的供電裝置。在此研究中分別藉由實驗與理論計算兩個面向來檢定DMFCs中的甲醇氧化反應(MOR)，並通過此研究揭示將Pt與具高度親氧性Sn進行氧化後，其對陽極觸媒PtSn所造成的重要影響。關於實驗部分，原先的Pt3Sn nanorods(NRs)是透過甲酸還原法所合成，隨後透過改變不同溫度(150, 200, 250與300oC)與加溫時間(1, 1.5, 3與5 hr)的氧化後處理過程進行各式樣品的製備。其中經由不同的氧化條件所得到的PtSn NRs氧化程度皆不盡相同，所以藉HRTEM, XRD, EDX, XPS對觸媒的表徵進行鑑定，並由電化學測試瞭解其MOR的催化能力。透過實驗的結果可以發現，當Pt3Sn NRs在經過200oC加熱氧化三小時的條件下擁有約54 %的表面氧化度，也具備最為優異的MOR活性與觸媒穩定性。計算的部分則分別探討甲醇在乾淨與經過氧化(表面具有氧原子吸附)的Pt表面、NR模型的脫氫反應及氧化反應。由結果顯示出，無論是乾淨的Pt表面亦或是NR，(100)面皆擁有較低的脫氫反應能與反應能障。之於經過氧化的表面，(100)面的氧化反應可以得到更進一步的提升。NR則因為同時具備(100)與(111)表面，且在side位點擁有最穩定的氧吸附。因此亦如實驗的結果，其將展現最優異的MOR催化活性與觸媒穩定性。
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    烷基碘在Pt(111)表面上的吸附行為及熱分解反應
    (2006) 吳凱煜
    在超高真空下，探討烷基碘( alkyl iodide，R-I )化合物在Pt(111)表面的吸附及熱分解反應。以程溫脫附法( temperature-programmed desorption，TPD )偵測脫附產物。並以同步輻射光為光源的X-ray光電子能譜( X-ray photoelectron spectroscopy，XPS )分析升溫過程中吸附物的化學組態變化。綜合TPD與XPS的數據，提出烷基碘在鉑表面的反應及分解機制。 低覆蓋率的條件下，所有化學吸附的烷基碘分子在低於200K的溫度會分解成烷基與碘原子，烷基會進行脫氫反應，氫原子結合以分子形式脫附，留下殘碳於表面。在較高的覆蓋率之下，隨著溫度逐步升高，物理吸附的烷基碘會先脫附出來，接著化學吸附的烷基碘則是斷裂C-I鍵，生成烷基與碘原子，烷基除了與氫原子鍵結，還原生成烷類脫附；具有β-H的烷基會以β-hydride elimination生成烯類，以di-σ bonding的方式鍵結在表面，有一部分烯類脫附離開表面。在更高的溫度下，烯類會再進行脫氫反應，一連串的去氫反應後，氫原子在400~500K結合產生氫分子脫附，最後留下殘碳於表面。 比較不同級數烷基的反應結果，得知三級與二級烷基因為立體障礙的因素，氫原子較不易與烷基鍵結，所以烯類與烷類的比例相差較大。
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    金屬奈米粒子之尺寸和形狀控制及其對乙醇氧化反應的影響
    (2014) 楊皓雯
    本篇論文使用化學還原法合成了Pd、Pt、Ag、Au四種金屬的不同形狀、尺寸奈米粒子，並測試其對乙醇氧化的催化反應。藉由調整界面活性劑、還原劑及其他反應條件，來控制奈米粒子的尺寸和形狀。使用了穿燧式電子顯微鏡、X光繞射分析儀、和紫外-可見光光譜儀作特性鑑定，並沈積到支撐物氧化鋁上，作乙醇氧化的催化活性測試。 實驗結果發現，尺寸較小的Ag、Pd和方形Pd奈米粒子有較強的斷碳－碳鍵能力，能有效地使乙醇氧化成乙醛和二氧化碳；而Pt奈米粒子僅在斷碳－碳鍵的能力上有所提昇，生成較多的一氧化碳。另一方面，縮小Au奈米粒子的尺寸不僅能夠有效地提昇氧化能力，增加對乙醛的選擇率，同時也能夠減少乙烯的產生，避免形成碳沉積。