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研究生： 林登元
TENG-YUAN LIN
論文名稱： 二氧化鈦奈米管製備及催化應用
指導教授： 諸柏仁
Po-Jen Chu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學學系
Department of Chemistry
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 69
中文關鍵詞： 二氧化鈦奈米管 、直接甲醇燃料電池
外文關鍵詞： Direct Methanol Fuel Cell, TiO2 nanotube
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    • 近年來，對直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell）的研究焦點集中在觸媒及質子交換膜的改善，以期增加電池整體的輸出能量。本研究中，將具有半導體性質、特殊管狀結構與良好光觸媒特性的二氧化鈦奈米管（TiO2 nanotube），以加入不同濃度的HCl 或H2SO4 溶液清洗、浸泡及乾燥時間。由XRD來觀察TiO2 nanotubes 結構排列的變化，並且還能夠保持管柱狀的形態。經酸洗後其結構排列類似 Anatase 的晶相 、也有類似Rutile 的晶相，並加熱至600℃ 觀察TiO2 nanotubes 是否有結構排列上的改變，也讓我們更瞭解酸及溫度對TiO2 nanotubes 結構上的影響，有利於TiO2 nanotubes 的應用。
    並利用浸濕含浸法( dipping or wetsoaking impregnation )製備Pt/TiO2 nanotubes，經由TEM 圖，我們可以觀察到白金粒子非常均勻的分散在 TiO2 上，其白金的粒子顆粒是介於2-3 nm 左右 ，並使用簡便實用的電化學分析法”循環伏安法（cyclic voltammetry, CV ），來評估金屬觸媒電催化甲醇的反應活性，由實驗中我們可以得到較好的甲醇催化活性，及在SEM 圖上觀察到與電極有較佳的接合，探討應用在直接甲醇燃料電池觸媒之載體的可行性。

    中文摘要………………………………………………………………I 目錄……………………………………………………………………II 表目錄…………………………………………………………………IV 圖目錄…………………………………………………………………IⅤ 第一章 緒論…………………………………………………………1 1-1 前言………………………………………………………………1 1-2 研究動機與目的…………………………………………………3 1-3 第一章參考文獻…………………………………………………4 第二章 文獻回顧…………………………………………………….5 2-1 二氧化鈦簡介……………………………………………………5 2-2 二氧化鈦之不同製程……………………………………………7 2-3 奈米粒二氧化鈦製備方式………………………………………9 2-4 管柱狀二氧化鈦製備方式………………………………………10 2-5 晶相結構的差異性………………………………………………13 2-6 觸媒載體(Support)…………………………………………….14 2-7 金屬負載(Loading)…………………………………………….15 2-8 二氧化鈦之金屬負載的能帶簡介………………………………16 2-9 直接甲醇燃料電池(DMFC)………………………………………18 2-10 DMFC陽極觸媒材料…………………………………………….21 2-11 Pt與Pt-M(metal)合金觸媒……………………………………22 2-12 DMFC陽極氧化反應之機制…………………………………….23 2-13 第二章參考文獻……………………………………………….25 第三章 實驗步驟及儀器之應用理論……………………………….28 3-1 樣品製備…………………………………………………………28 3-1-1 奈米粒二氧化鈦合成 ( Nano-particle TiO2 )………….28 3-1-2 奈米管二氧化鈦合成 ( Nano-tube TiO2 )……………….28 3-1-3 Pt或PtRu合金觸媒之製備方法…………………………….30 3-1-4 觸媒漿料與電極的製備………………………………………32 3-2實驗藥品………………………………………………………….33 3-3 儀器原理…………………………………………………………35 3-3-1 X光繞射儀 ( X-ray diffraction )………………………35 3-3-2 掃描式電子顯微鏡 ( Scanning Electron Microscopy, SEM )……………………….35 3-3-3 穿透式電子顯微鏡 ( Transmission Electron Microscopy , TEM )…………36 3-3-4 電化學特性測試………………………………………………37 3-4第三章參考文獻………………………………………………….39 第四章 結果與討論………………………………………………….40 4-1二氧化鈦奈米管製備…………………………………………….40 4-2 溶液清洗及乾燥時間的影響……………………………………43 4-2-1 中性溶液的影響………………………………………………44 4-2-2 酸性溶液的影響………………………………………………48 4-3熱穩定的分析…………………………………………………….54 4-4陽極電極製備…………………………………………………….58 4-4-1 Pt/TiO2 觸媒…………………………………………………58 4-4-2 漿料的製備……………………………………………………61 4-4-3 電極得製備……………………………………………………61 4-4-4 電極的電化學量測……………………………………………63 4-5第四章參考文獻………………………………………………….68 第五章 結論與未來展望…………………………………………….69

    第一章參考文獻
    1. 周德瑜, 中央大學化學工程所碩士論文, “ 氯化鈦之控制水解研究 ”, 民國90年.
    2. 王勝民,“新世代的綠色產品—光催化觸媒”, 化工資訊, 14,35-45,2000.
    3. 曾俞澧, 台灣科技大學化學工程所碩士論文, “ 微乳化技術合成Pt及PtRu奈米粒子之研究 ”, 民國91年.
    4. Wang Yong-gang, Zhang Xiao-gang, Electrochimica Acta, 49(2004) 1957–1962.
    Eve S. Steigerwalt, Gregg A. Deluga, David E. Cliffel, and C. M. Lukehart, J. Phys. Chem. B, 105 (2001), 8097-8101.
    5. W.C. Choi, S.I. Woo / Journal of Power Sources 124 (2003) 420–425.
    6. William D. King, James D. Corn, Oliver J. Murphy, Deborah L. Boxall, Edward A. Kenik, Krzysztof C. Kwiatkowski, Stuart R. Stock, and C. M. Lukehart, J. Phys. Chem. B, 107(2003), 5467-5474
    第二章參考文獻
    1. Phase Diagrams for Ceramists Figure 4150~4999, The American Ceramic Society, Inc., 76 (1975)
    2. R. Lee Penn and Jillian F. Banfield, American Mineralogist, 84 (1999) , 871.
    3. Amy L. Linsebigler, G. Lu, and John T. Yates, Chem. Rev.,95 (1995) , 735.
    4. Jeremy K. Burdett, Timothy Hughbanks, Gordon J. Miller, James W.Richardson, and Joseph V. Smith, J. Am.Chem. Soc., 109 (1987) , 3639.
    5. Hee-Dong Nam, Byung-Ha Lee, Sun-Jae Kim, Chung-Hwan Jung, Ju-Hyeon Lee and Sung Park, Jpn. J. Appl. Phys., 37 (1998) , 4603.
    6. T. Matsumoto, Y. Murakami, and Y. Takasu, Chem. Lett., 177 (1999).
    7. Brain L. Bischoff and Marc A. Anderson, Chem. Mater., 7 (1995) , 1772.
    8. I. Moriguchi, H. Maeda, Y. Teraoka, and S. Kagawa, 9 (1997) , 1050.
    9. I. Moriguchi, H. Maeda, Y. Teraoka, and S. Kagawa, J. Am. Chem. Soc., 117 (1995) , 1139.
    10. S. Music, M. Gotic, M. Ivanda, S. Popovic, A. Turkovic, R. Trojko, A. Sekulic, and K. Furic, Mater. Sci. Eng. B, 47 (1997) , 33.
    11. S. Music, M. Gotic, M. Ivanda, S. Popovic, R. Trojko, A. Sekulic, and K. Furic, Mater. Lett., 28, 225 (1996). 101
    12. A.M. Tonejc, A. Turkovic, M. Gotic, S. Music, M. Vukovic, R. Trojko, and A. Tonejc, Mater. Lett., 31 (1997) , 127.
    13. R. R. Bacsa and M. Gratzel, J. Am Ceram, Soc., 79 (1996) , 2185.
    14. H. K. Park, D. K. Kim, and C. H. Kim, J. Am. Ceram. Soc., 80 (1997) , 743.
    15. J. Yang, S. Mei, and J. M. F. Ferreira, J. Am. Ceram. Soc., 83 (2000) , 1361.
    16. Y. Murakami, T. Matsumoto, and Y. Takasu, J. Phys. Chem. B, 103 (1999) , 1836.
    17. R. R. Bhave, Van Nostrand Reinhold, 1991.
    18. L. L. Hench, J. K. West, Chemical Review, 1990, 90, 32.
    19. 黃雅鈴, 中央大學化學所碩士論文, “ 奈米二氧化鈦-固態複合高分子電解質 ”, 民國90年.
    20. 吳炳佑, 中央大學化學工程所碩士論文, “ 含TiO2光催化膜之製備與性質 ”, 民國85年.
    21. 江菁燁, 中央大學化學所碩士論文, “ 奈米粒/管二氧化鈦複合高分子電解質之結構探討 ”, 民國92年.
    22. M. Adachi, Y. Murata, M. Harada, Chem. Lett. 8(2000), 942.
    23. P. Hoyer, Langmuir, 12 (1996), 141.
    24. H. Imai, Y. Takei, K. Shimizu, M. Matsuda, H. Hirashima, J. Mater. Chem., 9(1999), 2971.
    25. T. Kasuga, M. Hiramatsu, A. Hoson, T. Sekino, K. Niihara, Langmuir, 14(1998), 3160.
    26. T. Kasuga, M. Hiramatsu, A. Hoson, T. Sekino, K. Niihara, Adv. Materials, 11(1999), 1307.
    27. D. S. Seo, J. K. Lee, H. Kim, J. Crystal Growth, 229(2001),428.
    28. Y. Q. Wang, G. Q. Hu, X. F. Duan, H. L. Sun, Q. K. Xue, Chemical Physics Letters, 365(2002), 427.
    29. Q. Chen, G. H. Du, S. Zhang, L. M. Peng, Acta Crystallogr. B , 58(2002), 587 ± 593.
    30. Z. Ding, G. Q. Lu, and P. F. Greenfield, J. Phys. Chem. B, 104 (2000) , 4815.
    31. S. Sato and J. M. White, Chem. Phy. Lett.72 (1980) , 83.
    32. T. Kawai and T. Sakata, J.C.S. Chem. Comm., 694 (1980).
    33. K. E. Karakitsou and X. E. Verykios, J. Phys. Chem., 97 (1993) , 1184.
    34. T. Sakata, T. Kawai, and K. Hashimoto, Chem. Phy. Lett., 88 (1982) , 50.
    35. A. J. Bard, J. Phys. Chem., 86 (1982) , 172.
    36. A. J. Bard, Science, 207 (1980) , 139.
    37. A. Heller, Science, 223 (1984) , 1141.
    38. K. Watanabe, K. Ichimura, and N. Inoue, Chem. Phy. Lett., 124 (1986) , 196.
    39. K. E. Karakitsou and X. E. Verykios, J. Phys. Chem., 97 (1993) , 1184.
    40. Shukla A. K. , Ravikumar M. K. , Gandhi K. S., J Solid State Electronchem., 2 (1998) , 117.
    41. Linda C., Andreas Friedrich K., Ulrich S. , chemphyschem, 1 (2000) , 162.
    42. Ledjeff-Hey K. and Heinzel A., J. Power Sources, 61 (1996) , 125.
    43. Watanabe M., Furuuchi Y., and Motoo S., J. Electrochem.Chem., 191 (1985) , 367.
    44. Takasu Y. , Fujiwara T. , Murakami Y. , J. Electrochem. Soc. , 147 (2000) , 4421.
    45. Lasch K., Hayn G., Jorissen L., Garche J., Besenhardt O., J. Powder Sources, 105 (2002) , 305.
    46. Beden B., Bewick A., Lamy C., J.Electroanal.Chem., 150 (1982) , 505.
    47. Lee S.J., Mukerjee S., Ticianelli E.A., McBreen , J. Electrochim. Acta ,44 (1999) , 3283.
    48. Bagotsky V. S., and Vassilev Y. B., J. Electroanal. Chem., 81 (1977) , 229.
    49. Goodenough J. B., Manoharan R., Shukla A. K., and Ramesh K. V., Chem. Mater., 1 (1989) , 391.
    第三章參考文獻
    1. 鄭信民, 林麗娟, “ X繞射應用簡介 ”, 工業材料雜誌 91年1月, 181期, 100-108.
    2. 王奕凱, 邱宗明, 李秉傑和合譯, “ 非均勻系催化原理及應用 ”, 國立編譯館, 渤海堂文化公司.
    3. 李斗星, 葉恆強, 科儀新知第二十卷第六期, 88年6月.
    4. 葉秀雲,國立中央大學化學所 碩士班,“ 高分子固態電解質改進高分子發光二極體之光學特性研究 ”, 民國91年.
    第四章參考文獻
    1. Q. Chen, G.H. Du, S. Zhang and L.-M. Peng, Acta Cryst. B58(2002), 587±593.
    2. By Tomoko Kasuga, Masayoshi Hiramatsu, Akihiko Hoson, Toru Sekino, and Koichi Niihara, Adv. Mater. 11(1999), No. 15.
    3. Chyi-Hsun Lin, Shu-Hua Chien, Jiunn-Hsing Chao, Chyi-Yang Sheu, Yu-Cheng, Ya-Jean Huang, and Chih-Hsiang Tsai, Catalysis Letters . 80( 2002), 3-4.
    4. Xiaoming Sun and Yadong Li, Chem. Eur. J. 9(2003), 2229 ± 2238.
    5. Tomoko Kasuga, Masayoshi Hiramatsu, Akihiko Hoson, Toru Sekino, and Koichi Niihara, Langmuir. 14(1998), 3160-3163.
    6. Yuanzhi Li, Nam-Hee Lee, Doo-Sun Hwang, Jae Sung Song,Eun Gu Lee, and Sun-Jae Kim, Langmuir, 20(2004), 10838-10844
    7. Kazumichi Yanagisawa and James Ovenstone, J. Phys. Chem. B, 103(1999), 7781-7787.
    8. Hengzhong Zhang, Michael Finnegan, and Jillian F. Banfield, Nano Lett. 1(2001), 2.
    9. Chen-Chi Wang and Jackie Y. Ying, Chem. Mater. 11(1999), 3113-3120
    10. James Ovenstone and Kazumichi Yanagisawa, Chem. Mater. 11(1999), 2770-2774.
    11. Humin Cheng," Jiming Ma, Zhenguo Zhao, and Limin Qi, Chem. Mater. 7(1995), 663-671.
    12. Shu Yin, Ruixing Li, Qinglin He, Tsugio Sato, Materials Chemistry and Physics 75 (2002) 76–80.
    13. Agne`s Pottier, Corinne Chane´ac, Elisabeth Tronc, Le´o Mazerolles and Jean-Pierre Jolivet, J. Mater. Chem., 11(2001), 1116–1121.
    14. Wei Wang,, Baohua Gu, Liyuan Liang, William A. Hamilton, and David J. Wesolowski, J. Phys. Chem. B, 108(2004), 39.
    15. Wenzhen Li, Changhai Liang, Weijiang Zhou, Jieshan Qiu, Zhenhua Zhou, Gongquan Sun, and Qin Xin, J. Phys. Chem. B, 107( 2003), 6292-6299.
    16. Junhua Jiang, Anthony Kucernak, Journal of Electroanalytical Chemistry 533 (2002) 153-/165.
    17. Minoru Umeda , Mitsuhiro Kokubo, Mohamed Mohamedi , Isamu Uchida 2, M. Umeda et al. / Electrochimica Acta 48 (2003) 1367-1374.
    18. Huyen N. Dinh, Xiaoming Ren, Fernando H. Garzon, Piotr Zelenay,
    Shimshon Gottesfeld, H.N. Dinh et al. :Journal of Electroanalytical Chemistry 491 (2000) 222–233.

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