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研究生： 張川修
Chuan-Hsiu Chang
論文名稱： 中孔洞碳材與直接甲醇燃料電池陽極觸媒材料之合成與鑑定
Synthesis and Characterization of Mesoporous Carbon Materials and Anode Catalysts for Direct Methanol Fuel Cell
指導教授： 楊家銘
Chia-Min Yang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 172
中文關鍵詞： 直接甲醇燃料電池 、中孔碳 、奈米鑄造法 、陽極觸媒 、鉑釕合金 、雙重模版法
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    • 本論文主要分為三個部份：第一部份以中孔二氧化矽SBA-15作為模版，以蔗糖或糠醇為前驅物合成中孔碳材，並調控鍛燒溫度與利用各種後合成處理調控中孔碳材的性質。中孔碳樣品的結構與性質均以X光粉末繞射儀、氮氣物理吸脫附儀、拉曼光譜分析儀、X光光電子能譜儀作詳細分析。第二部份是利用中孔碳材作為載體，以膠體法與含浸法合成鉑釕觸媒，並利用X光粉末繞射儀分析其結構，再以循環伏安法量測、一氧化碳剝除實驗，比較不同方式後合成處理的碳材對合成的觸媒催化效能的影響。第三部份是利用中孔洞二氧化矽SBA-15的雙重孔洞結構，先將金屬鹽類含浸到其微孔洞中再填入碳前驅物於中孔洞內，一步驟合成出鉑釕/中孔碳的奈米複合觸媒，再經由後合成處理與提高鍛燒溫度來改善觸媒催化效能。我們對這些材料做結構鑑定，並以X光吸收光譜術分析觸媒的合金程度，而其催化效能亦利用循環伏安法及一氧化碳剝除實驗量測研究。

    中文摘要 英文摘要 目錄 圖目錄 表目錄 第一章 緒論 1.1燃料電池 1.2直接甲醇燃料電池 1.2.1直接甲醇燃料電池工作原理與基本架構 1.2.2 直接甲醇燃料電池的電極觸媒 1.2.3鉑釕雙金屬陽極觸媒 1.2.4 鉑釕觸媒的製備 1.3中孔洞材料 1.4中孔洞碳材 1.5研究動機及目的 第二章 實驗部份 2.1實驗藥品 2.2 SBA-15合成 2.3中孔碳材之合成 2.3.1.蔗糖為前驅物 2.3.2糠醇為前驅物 2.4以中孔洞碳材為載體合成觸媒 2.4.1膠體法合成PtRu/CMK-3觸媒 2.4.2含浸法合成PtRu/CMK-3觸媒 2.5雙重模版法合成觸媒 2.5.1以糠醇為前驅物合成觸媒 2.5.2以蔗糖為前驅物合成觸媒 2.5.3以僅酸洗處理之模版合成觸媒對照組 2.6儀器鑑定與分析 2.6.1 X光粉末繞射光譜儀 2.6.2氮氣物理吸附儀 2.6.3穿透式電子顯微鏡 2.6.4熱重分析儀 2.6.5拉曼光譜 2.6.6 X光吸收光譜術 2.6.7循環伏安法 2.6.8 X光光電子能譜術 第三章 實驗結果討論 3.1 SBA-15與CMK-3之合成與鑑定 3.1.1 SBA-15 3.1.2 CMK3-S 系列與CMK3-F 系列 3.1.2.1 PXRD分析 3.1.2.2氮氣等溫吸脫附分析 3.1.2.3 Raman光譜分析 3.1.2.4熱重分析 3.1.2.5 XPS分析 3.2 PtRu/CMK-3觸媒合成鑑定 3.2.1膠體法合成PtRu/CMK-3觸媒 3.2.1.1 PXRD分析 3.2.1.2 CV分析 3.2.1.3計時安培伏安法分析 3.2.1.4 CO剝除實驗 3.2.1.5 XANES分析 3.2.1.6 EXAFS分析 3.2.2含浸法合成PtRu/CMK-3觸媒 3.2.2.1 PXRD分析 3.2.2.2 CV分析 3.2.2.3 CO剝除實驗 3.2.2.4計時安培伏安法分析 3.2.2.5 XANES分析 3.2.3.6 EXAFS分析 3.3雙重模版法合成PtRu/CMK-3觸媒之鑑定 3.3.1以糠醇為前驅物合成觸媒 3.3.1.1以T90-SBA-15-c合成PtRu/CMK-3觸媒 3.3.1.1.1 PXRD分析 99 3.3.1.1.2 CV分析 3.3.1.1.3 CO剝除實驗 3.3.1.1.4計時安培伏安法分析 3.3.1.1.5 XANES分析 3.3.1.1.6 EXAFS分析 3.3.1.1.7 XPS分析 3.3.1.2以T60-SBA-15-c合成之PtRu/CMK-3觸媒 3.3.1.2.1 PXRD分析 3.3.1.2.2 TEM 3.3.1.2.3 CV分析 3.3.1.2.4 CO剝除實驗 3.3.1.2.5計時安培伏安法分析 3.3.1.2.6 XANES分析 3.3.1.2.7 EXAFS分析 3.3.2以蔗糖為前驅物合成PtRu/CMK-3觸媒 3.3.2.1以T90-SBA-15-c合成PtRu/CMK-3觸媒 3.3.2.1.1 PXRD分析 3.3.2.1.2 CV分析 3.3.2.1.3 CO剝除實驗 3.3.2.1.4計時安培伏安法分析 3.3.2.1.5 XANES分析 3.3.2.1.6 EXAFS分析 3.3.2.2以T60-SBA-15-c合成PtRu/CMK-3觸媒 3.3.2.2.1 PXRD分析 3.3.2.2.2 TEM圖 3.3.2.2.3 CV分析 3.3.2.2.4 CO剝除實驗 3.3.2.2.5計時安培伏安法分析 3.3.2.2.6 XANES分析 3.3.2.2.7 EXAFS分析 3.3.2.2.8氮氣等溫吸脫附及其數據分析 3.3.3以T90-SBA-15-a合成PtRu/C觸媒之鑑定 3.3.3.1 PXRD分析 3.3.3.2 CV分析 3.3.3.3計時安培伏安法分析 3.4觸媒綜合比較與討論 3.4.1陽極觸媒材料之顆粒大小比較 3.4.2陽極觸媒材料之催化電流比較 3.4.3陽極觸媒材料甲醇氧化起始電位與CO耐受度比較 3.4.4陽極觸媒材料合金程度比較 第四章 結論 第五章 參考文獻

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