本論文旨在利用 1,2,4-1H-triazole 為碳氮源分子，合成鉻、鎢、鈦等金屬碳化物及氮化物奈米顆粒，並研究其應用於電催化氧氣還原反應之活性。我們將金屬前驅物與triazole 直接物理混合均勻，再於真空環境下燒至高溫，調控溫度與金屬和triazole 之比例，合成出氮化鉻、氮化鎢、碳化鎢，並利用XRD、EA、XPS、SEM、TEM 和物理吸脫附儀對樣品的結構、成分組成與形貌進行分析，結果顯示樣品為碳化物/氮化物、碳和氮化碳之複合材料。我們並藉由伏安法了解電催化氧氣還原活性及穩定性，結果顯示氮化鉻電催化氧氣還原活性優於文獻值，起始電位增加90 mV，穩定性測試經過4000 圈掃描後，活性幾乎不變，穩定性較商用Pt/C 觸媒佳，而氮化鎢和碳化鎢活性與穩定性不佳。為了進一步提升氮化鉻的電催化氧氣還原活性，我們合成以氮化鉻為基礎的雙金屬氮化物TiCrN 及CrWN，藉由調控兩金屬之比例，可合成出不同比例的雙金屬氮化物，故此合成方式對於單金屬或雙金屬氮化物之合成均適用，伏安法結果顯示在氮化鉻中添加少量的鈦或鎢，成功增加氮化鉻電催化氧氣還原活性，起始電位增加約30 mV，是極具潛力的燃料電池陰極觸媒。

[1] Ertl, G.; Knözinger, H.; Schüth, F.; Weitkamp, J. Handbook of Heterogeneous Catalysis,
Wiley-VCH, Weinheim, 2008.
[2] Buhl, R.; Pulker, H. K.; Moll, E. Thin Solid Films 1981, 80, 265.
[3] Navinsek, B.; Panjan, P.; Milosev, I. Surf. Coat. Technol. 1997, 97, 182.
[4] Newport, A.; Carmalt, C. J.; Parkin, I. P.; O'Neill, S. A. Eur. J. Inorg. Chem. 2004, 4286.
[5] Sundgren, J. E. Thin Solid Films 1985, 128, 21.
[6] Voevodin, A. A.; O'Neill, J. P.; Prasad, S. V.; Zabinski, J. S. J. Vac. Sci. Technol. A-Vac. Surf.
Films 1999, 17, 986.
[7] Zehnder, T.; Patscheider, J. Surf. Coat. Technol. 2000, 133, 138.
[8] Akasaki, I.; Amano, H.; Kito, M.; Hiramatsu, K. J. Lumines. 1991, 48-9, 666.
[9] Sheu, J. K.; Chang, S. J.; Kuo, C. H.; Su, Y. K.; Wu, L. W.; Lin, Y. C.; Lai, W. C.; Tsai, J. M.;
Chi, G. C.; Wu, R. K. IEEE Photonics Technol. Lett. 2003, 15, 18.
[10] Wright, A. F. J. Appl. Phys. 1997, 82, 2833.
[11] Weissmantel, C.; Bewilogua, K.; Breuer, K.; Dietrich, D.; Ebersbach, U.; Erler, H. J.; Rau,
B.; Reisse, G. Thin Solid Films 1982, 96, 31.
[12] Casady, J. B.; Johnson, R. W. Solid-State Electron. 1996, 39, 1409.
[13] Chen, I. W.; Rosenflanz, A. Nature 1997, 389, 701.
[14] Liu, A. Y.; Cohen, M. L. Phys. Rev. B 1990, 41, 10727.
[15] Oyama, S. T. Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides, Blackie Academic &
Professional, London, 1996.
[16] Hagg, G. Z. Phys. Chem. B-Chem. Elem. Aufbau. Mater. 1931, 12, 33.
[17] Pierson, H. O. Handbook of Refractory Carbides and Nitrides, Noyes Publications, Park
Ridge, N.J., 1996.
[18] Ham, D. J.; Lee, J. S. Energies 2009, 2, 873.
[19] Sato, T.; Tada, M.; Huang, Y. C. Thin Solid Films 1978, 54, 61.
[20] Kurtz, S. R.; Gordon, R. G. Thin Solid Films 1986, 140, 277.
[21] Fix, R.; Gordon, R. G.; Hoffman, D. M. Chem. Mat. 1991, 3, 1138.
[22] Selvasuray, G.; Sheet, L. Mater. Sci. Technol. 1994, 9, 463.
[23] Giraudon, J. M.; Devassine, P.; Lamonier, J. F.; Delannoy, L.; Leclercq, L.; Leclercq, G. J.
Solid State Chem. 2000, 154, 412.
[24] Kojima, R.; Aika, K. Appl. Catal. A-Gen. 2001, 219, 141.
[25] Volpe, L.; Boudart, M. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4874.
[26] Demazeau, G. J. Mater. Sci. 2008, 43, 2104.
[27] Kelly, J. P.; Graeve, O. A. J. Am. Ceram. Soc. 2011, 94, 1706.
[28] Choi, J.; Gillan, E. G. Inorg. Chem. 2009, 48, 4470.
[29] Choi, J. L.; Gillan, E. G. Inorg. Chem. 2005, 44, 7385.
[30] Podsiadlo, S. Thermochim. Acta 1995, 256, 367.
82
[31] Podsiadlo, S. Thermochim. Acta 1995, 256, 375.
[32] Qiu, Y.; Gao, L. J. Am. Ceram. Soc. 2004, 87, 352.
[33] Sardar, K.; Dan, M.; Schwenzer, B.; Rao, C. N. R. J. Mater. Chem. 2005, 15, 2175.
[34] Buha, J.; Djerdj, I.; Antonietti, M.; Niederberger, M. Chem. Mat. 2007, 19, 3499.
[35] Gomathi, A.; Sundaresan, A.; Rao, C. N. R. J. Solid State Chem. 2007, 180, 291.
[36] Giordano, C.; Erpen, C.; Yao, W.; Antoniett, M. Nano Letters 2008, 8, 4659.
[37] Giordano, C.; Erpen, C.; Yao, W.; Milke, B.; Antonietti, M. Chem. Mat. 2009, 21, 5136.
[38] Yao, W.; Makowski, P.; Giordano, C.; Goettmann, F. Chem. Eur. J. 2009, 15, 11999.
[39] Giordano, C.; Antonietti, M. Nano Today 2011, 6, 366.
[40] Zhao, H.; Lei, M.; Chen, X.; Tang, W. J. Mater. Chem. 2006, 16, 4407.
[41] Lei, M.; Zhao, H. Z.; Yang, H.; Li, P. G.; Tang, H. L.; Song, B.; Tang, W. H. Diam. Relat.
Mat. 2007, 16, 1974.
[42] Levy, R. B.; Boudart, M. Science 1973, 181, 547.
[43] Bennett, L. H.; Cuthill, J. R.; McAliste.Aj; Erickson, N. E.; Watson, R. E. Science 1974, 184,
563.
[44] Zhang, J. PEM Fuel Cell Electrocatalysts and Catalyst Layers: Fundamentals and
Applications Springer-Verlag, London, 2008.
[45] Giner, J.; Swette, L. Nature 1966, 211, 1291.
[46] Easton, E. B.; Bonakdarpour, A.; Yang, R.; Stevens, D. A.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc.
2008, 155, B547.
[47] Ishihara, A.; Lee, K.; Doi, S.; Mitsushima, S.; Kamiya, N.; Hara, M.; Domen, K.; Fukuda,
K.; Ota, K. Electrochem. Solid State Lett. 2005, 8, A201.
[48] Lee, K. C.; Ishihara, A.; Mitsushima, S.; Kamiya, N.; Ota, K. I. Electrochim. Acta 2004, 49,
3479.
[49] Liu, G.; Zhang, H. M.; Wang, M. R.; Zhong, H. X.; Chen, J. J. Power Sources 2007, 172,
503.
[50] Takagaki, A.; Takahashi, Y.; Yin, F.; Takanabe, K.; Kubota, J.; Domen, K. J. Electrochem.
Soc. 2009, 156, B811.
[51] Xia, D.; Liu, S.; Wang, Z.; Chen, G.; Zhang, L.; Zhang, L.; Hui, S.; Zhang, J. J. Power
Sources 2008, 177, 296.
[52] Yang, R.; Bonakdarpour, A.; Dhan, J. R. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, B1.
[53] Yang, R.; Bonakdarpour, A.; Easton, E. B.; Stoffyn-Egli, P.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc.
2007, 154, A275.
[54] Zhong, H.; Chen, X.; Zhang, H.; Wang, M.; Mao, S. S. Appl. Phys. Lett. 2007, 91.
[55] Zhong, H.; Zhang, H.; Liang, Y.; Zhang, J.; Wang, M.; Wang, X. J. Power Sources 2007,
164, 572.
[56] Zhong, H. X.; Zhang, H. M.; Liu, G.; Liang, Y. M.; Hu, J. W.; Yi, B. L. Electrochem.
Commun. 2006, 8, 707.
[57] Neylon, M. K.; Choi, S.; Kwon, H.; Curry, K. E.; Thompson, L. T. Appl. Catal. A-Gen. 1999,
183, 253.
83
[58] Lee, J. S.; Yeom, M. H.; Park, K. Y.; Nam, I. S.; Chung, J. S.; Kim, Y. G.; Moon, S. H. J.
Catal. 1991, 128, 126.
[59] Haasnoot, J. G. Coord. Chem. Rev. 2000, 200, 131.
[60] Korolev, V. L.; Petukhova, T. V.; Pivina, T. S.; Porollo, A. A.; Sheremetev, A. B.; Suponitskii,
K. Y.; Ivshin, V. P. Russ. Chem. Bull. 2006, 55, 1388.
[61] Wroblowa, H. S.; Pan, Y. C.; Razumney, G. J. Electroanal. Chem. 1976, 69, 195.
[62] Vielstich, W.; Yokokawa, H.; Gasteiger, H. A., Wiley, Chichester, England Hoboken, NJ
2003.
[63] Paulus, U. A.; Schmidt, T. J.; Gasteiger, H. A.; Behm, R. J. J. Electroanal. Chem. 2001, 495,
134.
[64] Biamino, S.; Badini, C. J. Eur. Ceram. Soc. 2004, 24, 3021.
[65] Lippitz, A.; Hubert, T. Surf. Coat. Technol. 2005, 200, 250.
[66] Lee, K. H.; Sugimura, H.; Inoue, Y.; Takai, O. Diam. Relat. Mat. 2004, 13, 507.
[67] Roy, S. S.; McCann, R.; Papakonstantinou, P.; Maguire, P.; McLaughlin, J. A. Thin Solid
Films 2005, 482, 145.
[68] Lopez, S.; Dunlop, H. M.; Benmalek, M.; Tourillon, G.; Wong, M. S.; Sproul, W. D. Surf.
Interface Anal. 1997, 25, 827.
[69] Wei, J.; Hing, P.; Mo, Z. Q. Surf. Interface Anal. 1999, 28, 208.
[70] Bchir, O. J.; Green, K. M.; Hlad, M. S.; Anderson, T. J.; Brooks, B. C.; Wilder, C. B.; Powell,
D. H.; McElwee-White, L. J. Organomet. Chem. 2003, 684, 338.
[71] Oxley, J. D.; Mdleleni, M. M.; Suslick, K. S. Catal. Today 2004, 88, 139.
[72] Li, Y.; Gao, Y.; Xiao, B.; Min, T.; Fan, Z.; Ma, S.; Xu, L. J. Alloy. Compd. 2010, 502, 28.
[73] Shi, C.; Yang, X. F.; Zhu, A. M.; Au, C. T. Catal. Today 2004, 93-95, 819.
[74] Yao, Z. W.; Dong, H. Appl. Surf. Sci. 2008, 255, 2259.
[75] Dezelah, C. L.; El-Kadri, O. M.; Heeg, M. J.; Winter, C. H. J. Mater. Chem. 2004, 14, 3167.
[76] Nagai, M.; Kishida, K. Appl. Surf. Sci. 1993, 70-1, 759.
[77] Wang, Z.; Liu, Z.; Yang, Z.; Shingubara, S. Microelectron. Eng. 2008, 85, 395.
[78] Delannoy, L.; Giraudon, J. M.; Granger, P.; Leclercq, L.; Leclercq, G. Catal. Today 2000, 59,
231.
[79] Leclercq, G.; Kamal, M.; Giraudon, J. M.; Devassine, P.; Feigenbaum, L.; Leclercq, L.;
Frennet, A.; Bastin, J. M.; Lofberg, A.; Decker, S.; Dufour, M. J. Catal. 1996, 158, 142.
[80] Leclercq, G.; Kamal, M.; Lamonier, J. F.; Feigenbaum, L.; Malfoy, P.; Leclercq, L. Appl.
Catal. A-Gen. 1995, 121, 169.
[81] Ospina, R.; Castillo, H. A.; Benavides, V.; Restrepo, E.; Arango, Y. C.; Arias, D. F.; Devia, A.
Vacuum 2006, 81, 373.
[82] Shen, Y. G.; Mai, Y. W.; McBride, W. E.; Zhang, Q. C.; McKenzie, D. R. Thin Solid Films
2000, 372, 257.
[83] Gong, K.; Du, F.; Xia, Z.; Durstock, M.; Dai, L. Science 2009, 323, 760.
[84] Lyth, S. M.; Nabae, Y.; Moriya, S.; Kuroki, S.; Kakimoto, M.-a.; Ozaki, J.-i.; Miyata, S. J.
Phys. Chem. C 2009, 113, 20148.
84
[85] Strmcnik, D.; Escudero-Escribano, M.; Kodama, K.; Stamenkovic, V. R.; Cuesta, A.;
Markovic, N. M. Nat. Chem. 2010, 2, 880.
[86] Subbaraman, R.; Strmcnik, D.; Stamenkovic, V.; Markovic, N. M. J. Phys. Chem. C 2010,
114, 8414.
[87] Cui, X.; Zhang, H.; Dong, X.; Chen, H.; Zhang, L.; Guo, L.; Shi, J. J. Mater. Chem. 2008,
18, 3575.
[88] Wang, D.; Li, J.; Cao, X.; Pang, G.; Feng, S. Chem. Commun. 2010, 46, 7718.
[89] Chen, Z.; Higgins, D.; Yu, A.; Zhang, L.; Zhang, J. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3167.
[90] Zellner, M. B.; Chen, J. G. G. Catal. Today 2005, 99, 299.
[91] Chen, J.; Takanabe, K.; Ohnishi, R.; Lu, D.; Okada, S.; Hatasawa, H.; Morioka, H.;
Antonietti, M.; Kubota, J.; Domen, K. Chem. Commun. 2010, 46, 7492.
[92] Avasarala, B.; Murray, T.; Li, W.; Haldar, P. J. Mater. Chem. 2009, 19, 1803.
[93] Kakinuma, K.; Wakasugi, Y.; Uchida, M.; Kamino, T.; Uchida, H.; Deki, S.; Watanabe, M.
Electrochim. Acta 2012, 77, 279.
[94] Kakinuma, K.; Wakasugi, Y.; Uchida, M.; Kamino, T.; Uchida, H.; Watanabe, M.
Electrochemistry 2011, 79, 399.
[95] Arias, D. F.; Arango, Y. C.; Devia, A. Appl. Surf. Sci. 2006, 253, 1683.
[96] Carmalt, C. J.; O'Neill, S. A.; Parkin, I. P.; Peters, E. S. J. Mater. Chem. 2004, 14, 830.
[97] Esaka, F.; Furuya, K.; Shimada, H.; Imamura, M.; Matsubayashi, N.; Sato, H.; Nishijima, A.;
Kawana, A.; Ichimura, H.; Kikuchi, T. J. Vac. Sci. Technol. A-Vac. Surf. Films 1997, 15,
2521.
[98] Galvanetto, E.; Galliano, F. P.; Borgioli, F.; Bardi, U.; Lavacchi, A. Thin Solid Films 2001,
384, 223.