以縮孔的二氧化矽SBA-15為模板製備之白金奈米材料於電化學氧氣還原反應之應用

Pore Size Reduction in Silica SBA-15 Template for Replication to Nanostructured Platinum Materials and the Application in Electrochemical Oxygen Reduction Reaction

陳仁安(Chen, Ren An)

指導教授 ： 楊家銘

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2016年)

摘要

本論文中，我們利用片狀型態中孔洞二氧化矽SBA-15為初始模板，藉由初濕含浸法，含浸矽源溶液，搭配尿素因溫度升高而改變溶液pH值的化學性質，成功將SBA-15的孔洞縮小，同時增加孔洞材料的壁厚。這裡我們利用此縮小孔洞的片狀SBA-15為模板，藉由熔融態含浸法以及氫氣還原的方式製備出白金反結構，並應用於電化學氧氣還原反應。此白金奈米材料之白金線較細，且間距較大，除了能提高表面積之外，也能降低電雙層的影響，所以在電化學反應上擁有更高的電化學活性表面積(ECSA)和質量活性(MA)，而我們實驗室發表之中孔洞白金奈米球，即是因為白金線間距過近而受到電雙層的限制，讓內部白金表面無法參與電化學反應，造成白金的利用率不高。因此，我們利用縮孔處理後的SBA-15為模板製備白金反結構，能有效提升白金的利用率以及電催化活性。

關鍵字

中孔洞二氧化矽 ； 硬模板製備法 ； 中孔洞白金 ； 電極觸媒 ； 氧氣還原反應

並列摘要

In this study, we chose SBA-15 with platelet morphology as template to synthesize nanostructured Pt replica and applied it to electrochemical oxygen reduction reaction. We impregnated TMOS and urea solution into platelet-like SBA-15 by incipient wetness impregnation, and successfully reduced the pore size of SBA-15 and also increased the thickness of the pore wall. We further used this pore-size-reduced SBA-15 as template to synthesize Pt replica by impregnating molten metal precursor followed by hydrogen reduction. As for the electrochemical oxygen reduction reaction, the Pt replica performed high electrochemical activity surface area and mass activity. This platinum material replicated from pore - size - reduced SBA-15 has thinner Pt wires and wider space between adjacent Pt wires. As the result, the material exhibited larger surface area and less influence in the electrical double layer.

並列關鍵字

Mesoporous silica ； Hard template preparation ； Mesoporous platinum ； Electrode catalyst ； Oxygen reduction reaction

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