二氧化鈦奈米管製備及催化應用

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林登元(TENG-YUAN LIN) 查詢紙本館藏

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化學學系

論文名稱

二氧化鈦奈米管製備及催化應用

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摘要(中)

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。

關鍵字(中)

★ 二氧化鈦奈米管
★ 直接甲醇燃料電池

關鍵字(英)

★ Direct Methanol Fuel Cell
★ TiO2 nanotube

論文目次

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

參考文獻

第一章參考文獻
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指導教授

諸柏仁(Po-Jen Chu)

審核日期

2005-7-23

推文