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研究生: 洪雅鈺
論文名稱: 二氧化鈦光觸媒產氫之研究
指導教授: 潘欽
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 二氧化鈦氫氣
外文關鍵詞: TiO2, H2
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  • 本研究以溶膠凝膠法製備二氧化鈦光觸媒並使用含浸法擔載白金化合物於光觸媒表面,分別置入甲醇水溶液中以高壓汞燈照射,探討其產氫速率。
    本研究結果顯示自製之二氧化鈦光觸媒以鍛燒溫度達300oC之TiO2_300產氫速率最高。本研究也發現以含浸法擔載白金化合物於光觸媒表面有助於電子電洞分離,因此可以提高產氫速率。
    本研究亦通入氫氣鍛燒還原以含浸法擔載之白金氧化物光觸媒,實驗結果顯示P25以含浸法擔載白金再通以氫氣還原,產氫率提升為兩倍,以Pt/P25_200最高。


    目錄 第一章、緒論 1 1-1研究動機 1 1-2研究目的 2 1-3論文架構 2 第二章、文獻回顧 3 2-1 光觸媒催化原理 3 2-2 光催化分解水機制 6 2-3 二氧化鈦 9 2-4 二氧化鈦光觸媒粉體製備 11 2-5 二氧化鈦光觸媒水解產氫 17 第三章、實驗部份 26 3-1 光觸媒製備 26 3.1.1 藥品 23 3.1.2 觸媒製備步驟 24 3.1.3 光觸媒代號 29 3-2 觸媒鑑定分析 33 3-3光觸媒光催化分解水分析 37 3.3.1反應器系統簡介 37 3.3.2實驗步驟 38 3.3.3 反應光源 39 第四章、結果與討論 41 4.1 光觸媒特性 41 4.1.1 晶相的鍛燒溫度 41 4.1.2 晶粒尺寸 45 4.1.3 晶粒觸媒之SEM圖像 46 4.1.4比表面積 55 4.2高壓汞燈的光譜特性 57 4.3 產氫速率 59 4.3.1 不同鍛燒溫度之TiO2與P25產氫速率比較 59 4.3.2 不同鍛燒溫度之TiO2與P25擔載白金氧化物產氫速率 比較 61 4.3.3 產氫效率 66 4.4 可見光光觸媒產氫 68 第五章、結論 69 參考文獻 71 附錄一 77 圖目錄 圖2.1 光觸媒催化機制示意圖 3 圖2.2 光激發電子電洞對後可能的反應路徑圖 4 圖2.3 常見之半導體能階分佈圖 6 圖2.4 二氧化鈦光催化分解反應 7 圖2.5 光觸媒反應種類 7 圖2.6 半導體光觸媒之水解反應機制 8 圖2.7 二氧化鈦晶體結構 9 圖2.8 二氧化鈦光觸媒水解產氫機制 18 圖2.9 不同碳氫化合物當犧牲劑產氫的比較結果 20 圖2.10 Pt-TiO2-anatase與TiO2-rutile於IO3-/I-¬¬離子水溶 液中產氫機制 21 圖3.2溶膠凝膠法(sol-gal)製備二氧化鈦 29 圖3.3 含浸法市售光觸媒擔載白金氧化物 30 圖3.4含浸法二氧化鈦擔載白金氧化物 31 圖3.5 二氧化鈦XRD之Anatase晶相 34 圖3.6 二氧化鈦XRD之Rutile晶相 35 圖3.7 光觸媒分解水反應流程圖 38 圖3.8 高壓汞燈波長強度 40 圖4.1.1 市售P25與不同鍛燒溫度之TiO2 光觸媒XRD圖 42 圖4.1.2 PtO/P25於不同鍛燒溫度之XRD圖譜 42 圖4.1.3 PtO/ TiO2於不同鍛燒溫度之XRD圖譜 43 圖4.1.3 Pt/TiO2於不同鍛燒溫度之XRD圖譜 44 圖4.1.4 Pt/P25於不同鍛燒溫度之XRD圖譜 44 圖4.1.5 TiO2_200之SEM圖像 47 圖4.1.6 TiO2_300之SEM圖像 48 圖4.1.7 TiO2_400之SEM圖像 48 圖4.1.8 TiO2_500之SEM圖像 49 圖4.1.9 TiO2_600之SEM圖像 49 圖4.1.10 P25之SEM圖像 50 圖4.1.11 PtO/P25_200之SEM圖像 50 圖4.1.12 PtO/P25_300之SEM圖像 51 圖4.1.13 PtO/P25_400之SEM圖像 51 圖4.1.14 PtO/P25_500之SEM圖像 52 圖4.1.15 PtO/P25_600之SEM圖像 52 圖4.1.16 PtO/TiO2_200之SEM圖像 53 圖4.1.17 PtO/TiO2_300之SEM圖像 53 圖4.1.18 PtO/TiO2_400之SEM圖像 54 圖4.1.19 PtO/TiO2_500之SEM圖像 54 圖4.1.20 PtO/TiO2_600之SEM圖像 55 圖4.2.1 高壓汞燈光源波長強度圖 58 圖4.2.2 以NaNO2隔絕紫外光波長後光強度分佈圖 59 圖4.3.1 不同鍛燒溫度之TiO2與P25產氫速率圖 60 圖4.3.2 P25以含浸法擔載白金氧化物產氫速率圖 63 圖4.3.3 P25以含浸法擔載白金產氫速率圖 64 圖4.3.4 TiO2以含浸法擔載白金氧化物產氫速率圖 65 圖4.3.5 TiO2以含浸法擔載白金再通以氫氣還原之產氫速 率圖 66 表目錄 表2.1半導體二氧化鈦光觸媒在PH=11的NaI水溶液中別 針對不同晶相分解水產氫 22 表2.2不同碳酸鹽纇加入Pt/TiO2水溶液中分解水產生氫氣 與氧氣量 24 表3.1藥品資料 26 表4.1.1各種觸媒之晶粒大小 41 表4.1.2 以溶膠凝膠法製備之二氧化鈦光觸媒比表面積 57 表4.1.3 PtO/P25與PtO/TiO2於不同鍛燒溫度表面積比較 57 表4.3.1不同鍛燒溫度之TiO2光觸媒與市售P25產氫率彙 整 61 表4.3.2 P25以含浸法擔載白金氧化物產氫率彙整 63 表4.3.3 P25以含浸法擔載白金產氫率彙整 64 表4.3.3 TiO2含浸法TiO2擔載白金產氫率彙整 65 表4.3.4 TiO2以含浸法擔載白金再通以氫氣還原之產氫率彙 整 66 表4.3.5光觸媒產氫效率彙整 67

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