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Subject: search.filters.subject.CO2 reduction reaction (CO2RR)

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    電化學二氧化碳還原反應在銅錫雙金屬奈米觸媒上的反應機制研究
    (2023) 林儀美; Lin, Yi-Mei
    將溫室氣體二氧化碳，轉化為有價值化學燃料的電化學二氧化碳還原反應(CO2RR)，已被研究許久且被證實可以有效解決溫室效應與能源短缺等問題。本篇論文中以油胺油酸法合成了CuSn雙金屬奈米觸媒，用於CO2RR中來提升效能及選擇性，並藉由能量散射光譜儀(EDX)及X光繞射儀(XRD)進行觸媒鑑定、X光光電子光譜儀(XPS)及循環伏安法(CV)推測觸媒結構、電化學分析儀及氣象層析儀(GC)測定觸媒效能。透過調整前驅物比例，我們觀測到隨著Sn的比例上升，CO的選擇性呈現先高後低的趨勢，Cu24Sn1具有最高的CO選擇性，其法拉第效率在電位-0.7 V (vs RHE)下達78.83%，電流密度為1.37 mA/cm2；而CH4的選擇性則相反，呈現先低後高的趨勢，Cu1Sn2具有最高CH4選擇性，其法拉第效率在電位-0.7 V (vs RHE)下達88.88%，電流密度為0.86 mA/cm2。透過調整CuSn比例，可以對*CO中間體的吸附能產生影響，進而改變CO2RR的選擇性。
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    銅銀雙金屬奈米觸媒上的二氧化碳還原反應
    (2022) 許華珊; Hsu, Hua-Shan
    藉由電化學二氧化碳還原反應(CO2RR)，可以轉化廢氣二氧化碳作為高經濟價值的燃料如一氧化碳，此反應已被長遠的研究並且確實可以有效地解決溫室效應與能源短缺的問題。在這次的研究，我們合成銅核-銀殼的奈米觸媒並運用於二氧化碳還原反應。還原劑、反應溫度與銅銀比例皆是在製程中可以提升CO2RR 效能的關鍵變因。適當的反應溶劑需要添加三正辛基膦(TOP)以及油酸(OA)，並在483 K 下進行。通過比例的調整，Cu2Ag1 具有最佳的產物選擇性，電位-1.3 V 下的CO 法拉第效率為70.0%，其電流密度為-3.98 mA/cm2。根據能量散射光譜儀(EDX)、X 光繞射分析儀(XRD)和X 光光電子光譜儀(XPS)結果，Cu2Ag1 具有明確的核殼結構，殼層還有豐富的銀金屬態，這些被視為是影響產物選擇性之原因。
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    利用密度泛函理論計算方法探討二氧化碳還原反應在銅與金銀鋅合金及銅氧化物的催化反應機制
    (2021) 陳安潔; Chen, An-Jie
    化石燃料的過度使用導致二氧化碳含量不斷上升，危害了我們的環境及改變我們的氣候，因此有效地降低及利用二氧化碳是刻不容緩的議題。本篇研究我們將藉由密度泛函理論計算方法系統性地探討二氧化碳還原反應在以銅為基底之電催化劑其催化反應機制。在本篇研究的第一部分，我們探討了二氧化碳還原反應在銅金合金、銅銀合金以及銅鋅合金等雙金屬催化劑生成一氧化碳的反應機制。結果顯示透過應變效應及配位基效應的作用下，可以改變重要中間產物COOH、CO及H的吸附能，進而改變反應催化效果。在這些雙金屬催化劑之中，銅金合金能有效地提升COOH吸附能及降低CO及H的吸附能，提升二氧化碳還原反應及降低產氫反應的進行，且透過相同機制，我們發現銅銀鋅三元合金比二元合金又能有更好的催化效果。在本篇研究的第二部分，我們則是探討二氧化碳還原反應在以氧修飾之銅催化劑利用碳碳耦合形成二碳產物之反應機制。我們在此詳細地探討二氧化碳還原形成OCCHO中間產物在純銅(111)表面，以及當含有表面氧或含有次表面氧的銅表面之可能反應的路徑。結果顯示次表面氧的加入可以有效地提升反應的活性，然而表面氧反而會降低反應活性，其提升或降低催化活性的主要原因為表面銅價態的改變所造成。
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    碳支撐銅錫奈米觸媒於電化學二氧化碳還原反應效能之研究
    (2021) 黃凱琳; Huang, Kai-Lin
    電化學二氧化碳還原反應(CO2RR)為將二氧化碳轉化為有價值的化學燃料和解決全球暖化提供了有效的方法。本研究針對優化銅錫奈米觸媒以獲得最佳的CO2RR效能。以油胺法製備銅錫奈米觸媒並利用能量散射光譜儀(EDS)、感應耦合電漿質譜分析儀(ICP-MS)、X光繞射分析儀(XRD)、X光光電子光譜(XPS)做觸媒特性鑑定。電催化性能藉由電流密度和主要產物一氧化碳法拉第效率來檢驗。透過調整適當銅錫比例來優化銅錫奈米觸媒的化學性質；Cu98Sn2/C在-0.7 V (vs. RHE)下表現出54.0%一氧化碳法拉第效率的最佳活性。觸媒結構的物理性質受合成溫度控制；於493 K下合成出均勻分散在表面的銅和錫，在-0.8 V (vs. RHE)下有最高的一氧化碳法拉第效率88.6%。此外，對兩種錫前驅物做比較發現在油胺法中使用二水氯化亞錫於合成上是更好的選擇。
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    碳支撐銅銀核殼奈米觸媒於電化學二氧化碳還原反應效能之研究
    (2020) 賴勇達; Lai, Yong-Da
    電化學二氧化碳還原反應為二氧化碳排放與近年來的再生能源提供有效的解決方案，透過再生能源產生的能源將二氧化碳轉換成高價值的化學燃料，使大氣中碳循環能維持在定值中。目前已有許多對於不同催化材料的研究，其中金屬奈米觸媒已有豐富的研究對於其選擇性與效能。 本研究探討使用油胺法進行合成銅銀合金觸媒，利用能量色散X射線光譜(EDX)、電感耦合電漿體原子發射光譜(ICP-OES)、粉末式X光繞射分析儀(XRD)、X光光電子光譜儀(XPS)和反應活性面積(ECSA)檢測晶體結構、金屬價態與觸媒金屬表面比例。電化學實驗以線性掃描伏安法(LSV)、一氧化碳脫附測試(CO stripping)和二氧化碳還原效能測試檢測對反應中的吸脫附機制和產物的選擇性。在ICP-OES與ECSA的測量中，可以得到觸媒的總金屬比例與表面金屬比例差異，確認觸媒為核殼結構。在電化學測試可以發現在-0.8 V (vs.RHE)時CuAg-180/C擁有84% CO選擇性，因在二氧化碳活原反應的觸媒中，Cu比Ag的還原性更好，但容易將二氧化碳進行深度還原，還原成碳氫產物和多碳產物，在Cu表面添加Ag可以降低Cu對CO的吸附能，使還原步驟在中間產物CO就脫附，來提高觸媒為CO的選擇性；而CuAg1.5-200/C在-0.9 V(vs. RHE)下有89% CO選擇性，從ECSA與XRD上可以看出此觸媒類似Ag奈米粒子，而Ag對CO本來就具有高選擇性。