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研究生: 陳建竹
Chien-Chu Chen
論文名稱: 直接成長之官能化奈米碳管於燃料電池之應用
Directly Grow Functionalized Carbon Nanotube for Fuel Cell Application
指導教授: 陳家俊
Chen, Chia-Chun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 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: 76
中文關鍵詞: 奈米碳管燃料電池白金甲醇
論文種類: 學術論文
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  • 先前的研究中我們以微波電漿化學氣相沈積系統(MPECVD)將奈米碳管直接成長在碳布上(CNTs-CC),再以射頻磁控濺鍍機將白金觸媒佈植於奈米碳管上(Pt/CNTs-CC),藉著奈米碳管的高導電性以及直接成長法降低介面阻值來增加白金觸媒的利用率,此外亦發現奈米碳管中摻雜氮厡子造就活性位置使得白金觸媒在奈米碳管上分散得更好,為了於奈米碳管上製造更多的活性官能基,我們在成長氣體中加入了氧氣,期望有更多的含氧官能基以及缺陷在奈米碳管表面生成。
    在本研究中奈米碳管的成長氣體為CH4/H2/N2/O2流速為80/20/80/1.5 (sccm) ,在微波電漿化學氣相沈積系統中以1500 W的功率成長10分鐘,再以射頻磁控濺鍍機將白金觸媒佈植於直接成長含氧奈米碳管(Pt/O-CNT-electrode)以及一般奈米碳管上(Pt/CNT-electrode) ,並比較其電化學反應的差異。
    我們以電化學方法、拉曼震動光譜、以及化學分析電子光譜得知碳管上含氧官能基的存在,並且發現Pt/O-CNT-electrode 在甲醇催化反應中遠比Pt/CNT-electrode 來的穩定,這是因為碳管表面含氧官能基的貢獻使得白金觸媒和碳材本身的作用力,加強本論文將分析此ㄧ材料的特性,並探究此材料對白金觸媒之催化活性以及穩定度方面貢獻的原因,期望能在往後的材料研究及應用面作出貢獻。

    中文摘要………………………………………………………1 Abstract………………………………………………………2 目錄……………………………………………………………3 圖目錄…………………………………………………………5 表目錄…………………………………………………………8 第一章 緒論……………………………………………………9 1-1 前言………………………………………………………9 1-1-1 石化燃料造成的世界問題……………………………9 1-1-2 新能源開發…………………………………………11 1-2 燃料電池發展史………………………………………12 1-2-1 燃料電池的源起……………………………………12 1-2-2 乾淨的明日世界……………………………………14 1-3 燃料電池的種類與特點………………………………15 1-3-1 燃料電池的種類……………………………………15 1-3-2 燃料電池發電比較…………………………………16 1-3-3 燃料電池的特點……………………………………17 1-3-4 質子交換膜燃料電池………………………………18 第二章 原理與文獻探討……………………………………23 2-1 文獻探討…………………………………………………23 2-1-2 碳載體的選擇…………………………………………24 2-1-3 研究趨勢………………………………………………26 2-2 研究動機…………………………………………………26 第三章 實驗步驟與研究方法………………………………27 3-1 實驗流程…………………………………………………27 3-2 實驗藥品及材料…………………………………………28 3-3 實驗儀器…………………………………………………29 3-3-1離子濺鍍膜系統………………………………………29 3-3-2微波電漿化學氣相沈積系統…………………………30 3-3-3射頻磁控濺鍍機………………………………………32 3-4 分析鑑定儀器……………………………………………34 3-4-1 場發射掃描式電子顯微鏡(SEM) ……………………34 3-4-2 X光繞射分析儀(XRD) ………………………………36 3-4-3拉曼振動光譜(Raman scattering) …………………37 3-4-4穿透式電子顯微鏡 (TEM) ……………………………38 3-4-5 化學分析電子光譜(ESCA) …………………………40 3-4-6電漿偶合原子發射光譜儀(ICP) ……………………44 3-4-7恆電位分析儀(Potentiostat) ………………………42 第四章 結果與討論…………………………………………46 4-1 成長奈米碳管之鐵觸媒塗佈…………………………46 4-2 微波電漿化學氣相沉積法成長奈米碳管……………47 4-3 場發射掃描式電子顯微鏡照片分析…………………49 4-4 拉曼震動光譜分析……………………………………52 4-5 親疏水性質分析………………………………………54 4-6 奈米碳管在赤血鹽水溶液中的CV分析………………55 4-7 化學分析電子光譜結果………………………………58 4-8 甲醇氧化反應測試 (MOR) …………………………62 第五章 結論………………………………………………73 第六章參考文獻……………………………………………74

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