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研究生： 謝俊彥
Chun-yen Hsieh
論文名稱： 金修飾對鉑奈米顆粒電催化一氧化碳與甲醇氧化反應的影響
Gold-decorated Platinum Nano-particles for Electrochemical CO and Methanol Oxidation
指導教授： 林昇佃
Shawn D-LIn
口試委員: 林修正
none
周宏隆
none
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工程學院 - 化學工程系
Department of Chemical Engineering
論文出版年： 2012
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 100
中文關鍵詞： 一氧化炭剝除實驗 、甲醇剝除實驗 、鉑與鉑金奈米顆粒
外文關鍵詞： CO-stripping, MeOH-stripping, PtAu
相關次數： 點閱：181  下載：2 
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    • 本研究以實驗室先前開發的甲醇檸檬酸鈉製備鉑奈米顆粒溶膠(Pt-sol)用AuCl3(aq)進行自發還原修飾鉑奈米顆粒表面，並探討金的添加環境與不同添加量對燃料電池陽極一氧化碳毒化現象與甲醇氧化反應的穩定性。以甲醇檸檬酸鈉製備方法製作3~4 nm的Pt奈米顆粒，再分別於室溫下以空氣與氫氣環境下添加不同量的AuCl3(aq)，經過攪拌2小時可製備出約4~6 nm的PtAu雙金觸媒。在XRD分析中發現d-spacing有隨金添加量增加有增加的趨勢，氫氣環境下製備略大於氫氣環境下製備的樣品，可推論添加金有改變鉑顆粒表面的型態，且有合金的結構。電化學實驗分析結果顯示，CO-Stripping實驗450mV吸附條件下0.1ML金添加量有助CO氧化。MeOH-Stripping 實驗難氧化峰與CO-Stripping200mV下吸附物種氧化峰相近推論為HCO。MeOH-CV實驗發現添加金修飾鉑奈米顆粒溶膠可以降低MOR反應中的比活性的毒化現象，金的修飾量超過1ML以上甲醇比活性大幅減少，但並無法減少活性面積下降的毒化現象。

    Platinum nano-particles of 3-4 nm were modified by spontaneous deposition of submonolayer gold. The effects of Au on the activites and the stability of Au-decorated Pt nano-particles were examined for the anodic MeOH and CO oxidation reactions.
    The spontaneous deposition of AuCl3 was carried out at 298K in the methanol-citrate system containing preformed Pt-sol under air or under hydrogen. XRD analysis indicated that the d-spacing of Pt increased with Au, indicating of PtAu alloy formation the obtained PtAu nanoparticals are all of 4-6 nm size from TEM and XRD data.
    Electrochemical analysis indicated that the PtAu showed improved CO oxidation activity than unmodified Pt sols ,When CO adsorbed at 0.45V .The MeOH stripping experiment, suggest that adsorbed MeOH dehydrogenated to HCO species which then oxidation at the same potential as the CO adsorbed at 0.2V in CO-stripping experiment .Au modified increased activity of MeOH oxidation but irreversible poisoning remained. At a Au loading of 0.1ML(monolayer) over Pt, the specific activity for MORwas the highest .

    致謝 首先誠摯的感謝指導教授林昇佃博士，老師悉心的教導使我得以一窺燃料電池領域的深奧，不時的討論並指點我正確的方向，使我在這些年中獲益匪淺。老師對學問的嚴謹更是我輩學習的典范。 本論文的完成另外亦得感謝的大力協助。因為有你們的體諒及幫忙，使得本論文能夠更完整而嚴謹。研究所裡的日子，實驗室裡共同的生活點滴，學術上的討論、言不及義的閑扯、讓人又愛又怕的宵夜、趕作業的革命情感、因為睡太晚而遮遮掩掩閃進實驗室等等........，感謝眾位學長姐、同學、學弟妹的共同砥礪，你/妳們的陪伴讓研究生活變得絢麗多彩。 感謝立鈞、夏棋、啟翰、桂銓、肜渝學長、智慧、Atete學姐們不厭其煩的指出我研究中的缺失，且總能在我迷惘時為我解惑，也感謝偉華同學的幫忙，恭喜我們順利走過這研究所的日子。實驗室的志鵬、元裕、竑凱、宗達學弟、惠珺學妹們當然也不能忘記，你(妳)們的幫忙及搞笑我銘感在心。 家人在背後的默默支持更是我前進的動力，沒有的體諒、包容，相信這研究生活將是很不一樣的光景。最後，謹以此文獻給我摯愛的雙親。   目錄 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 燃料電池 2 1.2.1 燃料電池的原理 2 1.2.2 燃料電池的種類 4 1.3 文獻回顧 5 1.3.1 鉑金雙金屬奈米溶膠顆粒結構 5 1.3.2 鉑與鉑金雙金屬觸媒對電催化CO氧化反應 6 1.3.3 鉑金屬觸媒的電催化甲醇氧化反應機構與活性 13 1.4 旋轉圓盤電極於電化學反應的應用 19 1.5 研究目的與方法 24 第二章 實驗設備與方法 25 2.1 藥品與儀器設備 25 2.1.1 實驗藥品與氣體 25 2.1.2 實驗設備 26 2.2 觸媒製備方法 27 2.2.1 鉑(Pt)奈米溶膠顆粒製備方法 27 2.2.2 鉑金(Pt@Au)雙金屬奈米溶膠顆粒製備方法 27 2.3 材料鑑定分析 27 2.3.1 X光粉末繞射(X-Ray Diffraction，XRD)分析 27 2.3.2 穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，TEM)分析 28 2.4 電化學實驗方法 28 2.4.1 前處理 28 2.4.2 CO-Stripping 實驗步驟 29 2.4.3 MOR-Stripping 實驗步驟 30 2.4.4 MOR-CV 實驗步驟 31 2.5 電化學實驗數據分析: 32 第三章 結果與討論 34 3.1 鉑金奈米溶膠製備與結構分析 34 3.1.1 鉑金奈米顆粒製備 34 3.1.2 XRD分析 34 3.1.3 TEM 分析 38 3.2 電化學量測的誤差分析 42 3.3 金添加對鉑奈米溶膠顆粒電化學活性面積的影響 45 3.4 金添加對鉑奈米膠體顆粒催化一氧化碳氧化反應的影響 48 3.5 鉑與鉑金奈米膠體顆粒的甲醇氧化反應 58 3.5.1 MeOH-Stripping 實驗： 58 3.5.2 MeOH-CV 實驗 65 第四章 結論 76 參考文獻 78 附錄A: CO-STRIPPING 電化學分析圖 80 附錄B: CO-STRIPPING & MEOH-STRIPPING電化學分析圖 84

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