利用掃描式電子穿隧顯微鏡觀察一氧化碳分子在釕、錫修飾過的鉑(111)電極上的電氧化現象

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：46

、訪客IP：3.147.55.200

姓名

程琬君(Wan-Chung Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

利用掃描式電子穿隧顯微鏡觀察一氧化碳分子在釕、錫修飾過的鉑(111)電極上的電氧化現象
(Electro-oxidation of carbon monoxide on Ru or Sn-modified Pt(111) electrode by in situ Scanning Tunneling Microscopy)

相關論文

★ 岐狀結構材料在鋰電池的應用	★ Adsorption and Electrochemical Polymerization of Pyrrole on Au (100) Electrode as Examine by In Situ Scanning Tunneling Microscopy
★ Synthesis and Characterization of Cyclopentadithiophene (CDT) based Organic Photovoltaic and Pyrazine Contained Hole Transporting Small Molecules	★ 有機碘化物在金、銠、鉑(111)電極和有機二硫醇化物在鉑(111)電極的吸附結構
★ STM研究銥(111)上碘、一氧化碳和一氧化氮的吸附及銅(100)上鎳和鉛的沈積	★ 利用掃描式電子穿隧顯微鏡觀察鍍銅在鉑(111)及銠(111)電極表面
★ 使用in-situ STM和循環伏安儀研究銅和銀在碘修飾的鉑(100)電極之沈積過程	★ 利用in-situ STM觀察銅(100)電極上鉛與鎳的沉積過程
★ 利用in-situ STM觀察硫酸根、氧及碘在釕(001)電極和醋酸、間苯三酚在銠(111)電極的吸附結構	★ 掃描式電子穿隧顯微鏡及循環伏安法對有機碘化物在鉑(111)電極上的研究
★ 半導體碘化鉛薄膜在單結晶銠電極上的研究	★ 利用掃描式電子穿隧顯微鏡觀察汞薄膜在銥(111)電極上鹵素的吸附結構
★ 掃描式電子穿隧顯微鏡研究碘原子對汞在銥(111)、鉑(111)及銠(111)上沈積的影響	★ 掃描式電子穿隧顯微鏡對烷基及芳基硫醇分子在鉑(111)及金(111)上之研究
★ 掃描式電子穿隧顯微鏡研究一氧化碳、硫、硫醇分子及氯在釕(001)上的吸附結構	★ 硫氧化物及聚賽吩衍生物在金、鉑電極上之研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本論文利用掃描式電子穿隧顯微鏡(in situ scanning tunneling microscopy, STM)及循環伏安法(cyclic voltammetry, CV)觀察一氧化碳分子在無修飾及釕、錫修飾後鉑(111)電極上的吸附結構及電氧化過程。
首先在無修飾鉑(111)電極上，單層一氧化碳分子氧化所需的時間與施加電位有密切的關係，從電流對時間實驗的結果發現，電位愈正，一氧化碳分子氧化愈快，雖然一氧化碳的主要的氧化峰出現於0.8 V(對可逆氫電極)，但氧化電流在0.4V就已經出現，雖然此一電流只有10微安/cm2，但STM結果顯示此時一氧化碳分子緩慢的氧化成甲酸分子於吸附於電極上，據此我認為吸附於鉑電極上之一氧化碳分子早於0.4V既已開始氧化，只是受制於水的分解反應，因此一氧化碳分子以極慢的速率進行氧化。氧化反應主要發生在台階邊緣與缺陷處，但在平台上也會隨機發生反應。電解質的種類與電解液濃度也會影響一氧化碳分子氧化的速率;提高電解液的濃度延緩一氧化碳分子的氧化。
經釕金屬修飾過後，鉑(111)電極上一氧化碳分子的吸附強度及其氧化過程有明顯的變化。當電解液為過氯酸時，一氧化碳分子會優先從台階邊緣發生氧化，但釕金屬的邊緣並無優先氧化的現象。增加釕金屬的覆蓋度導致一氧化碳分子全面及快速的氧化。但在硫酸中，吸附於釕金屬的周邊以及台階邊緣的一氧化碳分子會優先被氧化。
為更進一步了解修飾物種類對鉑(111)電極催化一氧化碳氧化，我也研究錫金屬的修飾，藉由STM觀察到一氧化碳會優先從錫金屬的周邊與台階和缺陷的邊緣發生氧化，而氧化反應的速度在活性高的區域氧化完成後趨於平緩，和釕修飾的結果相比，發現一氧化碳分子的氧化速率較慢，此一差異可能和釕及錫修飾物對水在鉑電極上的氧化有明顯的不同的影響。

摘要(英)

Reported here is in situ STM imaging results recorded in the course of carbon monoxide electro-oxidation on bare and modified Pt(111) electrodes. The modifiers studied here are Ru or Sn, which are known to effect the activity of Pt(111) toward electro-oxidation of CO admolecules.
First, the dynamics of oxidation of CO admolecules was examined as a function of potential. Chronoamperometric results show that the time span needed to stripe off a monolayer of CO admolecules varied from several hundreds seconds to a fraction of second, depending on the potential applied at the Pt(111) electrode. Accompanied by a small fraction of CO molecules adsorbed on terrace, those adsorbed at step edges and pits were oxidized first. In addition, the effects of [HClO4] and [H2SO4] on the dynamics of CO oxidation were also examined. It is found that the CO oxidation peak shifted positively by roughly 60 mV for every ten fold increases of the concentration of supporting electrolyte .
The electro-oxidation of CO at Pt(111) electrodes coated with different amounts of Ru was studied in HClO4 and H2SO4. In HClO4, this reaction occurred at step edges first, rather than at the perimeters of Ru deposit assuming 3D clusters measuring in average 3 nm across. The more Ru deposit, the faster CO admolecules were oxidized. It is however peculiar to find that this oxidation reaction did not occur at surface sites near the Ru deposit. In comparison, the oxidation of CO admolecules commenced at surface sites near Ru clusters in H2SO4.
On tin-modified Pt (111) electrode, CO molecules adsorbed to sites near Sn deposit and surface defects were oxidized first. CO admolecules were oxidized much slower on Sn-coated Pt(111) that those of Ru-modified Pt(111). It is speculated that these modifiers of Ru and Sn could facilitate the adsorption of water molecules needed to catalyze the oxidation reaction of CO admolecules. The former hastened the rate of water decomposition to OH species; whereas the latter facilitated the adsorption of water molecules at less positive potentials.

關鍵字(中)

★ 鉑(111)
★ 釕修飾
★ 錫修飾
★ 掃描式電子穿隧顯微鏡
★ 一氧化碳氧化過程
★ 直接甲醇燃料電池

關鍵字(英)

★ DMFCs
★ Pt(111)
★ Ru-midified
★ Sn-modified
★ EC-STM
★ CO oxidation

論文目次

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 vi
圖目錄 vii
表目錄 xviii
第一章緒論 1
1-1 燃料電池的介紹 1
1-1-1 燃料電池的基本原理 1
1-1-2 一氧化碳分子在鉑電極上的反應 1
1-1-3 一氧化碳分子在釕修飾過的鉑(111)電極上反應與文獻回顧 3
1-1-4 一氧化碳分子在錫修飾過的鉑(111)電極上反應與文獻回顧 3
第二章實驗部分 6
2-1 藥品部分 6
2-2 氣體部分 6
2-3 金屬部分 6
2-4 儀器設備 6
2-5 實驗步驟 8
2-6 實驗注意事項 9
第三章一氧化碳在鉑(111)電極上於過氯酸中的吸附現象 11
3-1 一氧化碳在鉑(111)電極上於過氯酸溶液中的吸附現象 11
3-1-1 鉑(111)電極於過氯酸中的循環伏安圖 11
3-1-2 一氧化碳吸附在鉑(111)電極上於過氯酸中氧化的循環伏安圖 11
3-1-3 一氧化碳吸附在鉑(111)電極上於過氯酸中氧化的i – t curve圖 12
3-1-4 一氧化碳吸附在鉑(111)電極上於過氯酸中的STM圖 13
3-1-5 鉑(111)電極於過氯酸中一氧化碳吸附在電極上移動的STM圖 14
3-1-6 一氧化碳吸附在鉑(111)電極上於過氯酸中氧化過程的STM圖 15
3-1-7 氧化後重新吸附一氧化碳在鉑(111)電極上於過氯酸中的STM圖 17
3-1-8 一氧化碳吸附在鉑(111)電極上於過氯酸中加入氧氣的氧化過程 19
3-2 鉑(111)電極上修飾釕金屬後觀察一氧化碳於過氯酸中的吸附現象 49
3-2-1 釕修飾過的鉑(111)電極於過氯酸中的循環伏安圖 49
3-2-2 釕修飾過的鉑(111)電極於過氯酸中吸附一氧化碳分子氧化的循環伏安圖 50
3-2-3 釕修飾過的鉑(111)電極於過氯酸中吸附一氧化碳分子氧化的i – t curve圖 51
3-2-4 經不同覆蓋度釕修飾後鉑(111)電極於過氯酸中吸附一氧化碳分子氧化的STM圖 53
第四章一氧化碳在鉑(111)電極上於硫酸中的吸附現象 81
4-1 一氧化碳在鉑(111)電極上於硫酸中的吸附現象 81
4-1-1 鉑(111)電極於硫酸中的循環伏安圖 81
4-1-2 一氧化碳吸附在鉑(111)電極上於硫酸中氧化的循環伏安圖 81
4-1-3 一氧化碳吸附在鉑(111)電極上於硫酸中氧化的i – t curve圖 82
4-1-4 一氧化碳吸附在鉑(111)電極上於硫酸中氧化過程的STM圖 84
4-2 鉑(111)電極上修飾釕金屬後觀察一氧化碳於硫酸中的吸附現象 103
4-2-1 釕修飾過的鉑(111)電極於硫酸中的循環伏安圖 103
4-2-2 釕修飾過的鉑(111)電極於硫酸中吸附一氧化碳分子氧化的循環伏安 103
4-2-3 釕修飾後鉑(111)電極於硫酸中吸附一氧化碳分子的STM圖 105
4-2-4 經不同覆蓋度釕修飾後鉑(111)電極於硫酸中吸附一氧化碳分子氧化的STM圖 106
4-3 鉑(111)電極上修飾錫金屬後觀察一氧化碳於硫酸中的吸附現象 133
4-3-1 錫修飾過的鉑(111)電極於硫酸中的循環伏安圖 133
4-3-2 錫修飾過的鉑(111)電極於硫酸中吸附一氧化碳分子氧化的循環伏安圖 134
4-3-3 錫修飾過的鉑(111)電極於硫酸中吸附一氧化碳分子氧化的i – t curve圖 135
4-3-4 經不同覆蓋度錫修飾後鉑(111)電極於硫酸中吸附一氧化碳分子氧化的STM圖 136
4-3-5 經錫修飾後鉑(111)電極於硫酸中在飽和一氧化碳分子溶液中的STM圖 138
第五章結論 163
5-1 電解液種類及濃度對一氧化碳分子吸附在鉑(111)電極上氧化過程的影響 163
5-2 覆蓋度對一氧化碳分子吸附經釕及錫修飾過的鉑(111)電極氧化過程的影響 163
第六章參考文獻 165

參考文獻

[1] http://www.tfci.org.tw/index.asp 台灣燃料電池資訊網
[2] http://www.siriusintegrator.com/Sirius_Technology.html
[3] Watanabe, M.; Motoo, S. J. Electroanal. Chem. 1975, 60, 267.
[4] Villegas, I.; Weaver, M. J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 1648.
[5] Jung, C.; Ku, B.; Kim, J.; Rhee, C. K. Chem. Commun. 2006, 2191.
[6] Menzel, A.; Chang, K. C.; Komanicky, V.; Tolmachev, Y. V.;Tkachuk, A. V.; Chu, Y. S.; You, H. Phys. Rev. B. 2007, 75, 035426.
[7] Tolmachev, Y. V.; Menzel, A.; Tkachuk, A. V.; Chu, Y. S.; You, H. Electrochem. Solid-State Lett. 2004, 7, E23.
[8] Wang, J. X.; Robinson, I. K.; Ocko, B. M.; Adzic, R. R. J. Phys.Chem. B. 2004, 109, 24.
[9] Samjeske, G.; Komatsu, K.-i.; Osawa, M. J. Phys. Chem. C. 2009, 113, 10222.
[10] Lebedeva, N. P.; Koper, M. T. M.; Herrero, E.; Feliu, J. M.; van Santen, R. A. J. Electroanal. Chem. 2000, 487, 37.
[11] Lebedeva, N. P.; Koper, M. T. M.; Feliu, J. M.; van Santen, R. A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12938.
[12] Waszczuk, P.; Lu, G. Q.; Wieckowski, A.; Lub, C.; Rice, C.; Masel, R. I. Electrochimica Acta. 2002, 47, 3637.
[13] Lu, G. Q.; Wieckowski, A. J. Electroanal. Chem. 2002, 532, 49.
[14] Koper, M. T., Lebedeva N. P., Herms, C. G. M. Faraday Discuss., 2002, 121, 301
[15] Saravanan, C.; Koper, M. T. M.; Markovic, N. M.; Head-Gordon, M.; Ross, P. N. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 2660.
[16] Angelucci, C. A.; Herrero, E.; Feliu, J. M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 14154.
[17] Wieckowski, A J. Electrochem. Soc. 2007, 154.
[18] Gilman, S. J. Phys. Chem. 1964, 68, 70.
[19] Masel, R. I. Principles of Adsorption and Reaction on Solid Surfaces; John Wiley & Sons: New York, 1996.
[20] Horst, M.; Hongsen, W.; Gabor, S.; Helmut, B. Electrochimica Acta . 2000, 46 701
[21] Gonzalez, M. J.; Hable, C. T.; Wrighton, M. S. J. Phys. Chem. B, 1998, 102, 9881.
[22] Schmickler, W. Interfacial Electrochemistry; Oxford University Press: New York, 1996; Chapter 10.
[23] Villegas, I.; Weaver, M. J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 1648.
[24] Chen, Y.X. ; Miki, Atsushi,; Sakai, H.; Osawa, M. J. AM. CHEM. SOC. 2003, 125, 3680
[25] Gortsema, P. F.; Cobble, J.W. J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 4317.
[26] Koper, M. T., Lukkien J. J.,. Jansen A. P. J., van Santen R. A., J. Phys. Chem. B, 1999, 103, 5522.
[27] Shingaya, Y. , Ito, M., Electrochimica Acta. 1998, 44, 745
[28] Barth, J. V.; Brune, H.; Ertl, G.; Behm, R. J. Phys. Chem. B. 1990, 42, 9307.
[29] Xiao-Yin, X.; Stefan, T.; Helmut, B. Phys. Chem. Chem. Phys., 2002, 4, 4044.

指導教授

姚學麟(Shueh-Lin Yau)

審核日期

2012-7-20

推文