計畫編號 NSC95-2120-M-011-001
計畫名稱 氧化釕氧化銥導電氧化物奈米桿(3/3)
出國人員姓名
服務機關及職稱 蔡大翔 教授 台灣科技大學
會議時間地點 Nov. 12 - Nov.17, 2006, San Franscisco, CA, USA 會議名稱 AIChE06 annual meeting
發表論文題目
[75b] Electrochemical capacitor behavior of RuO2 vertically aligned rods filled with RuO2•xH2O (poster) -163az
[212b] Structure of Pt/Ir/IrO2tubes and their electrocatalytic
properties in oxidation of small organic molecules (poster) – 277e
一、 參加會議經過
AIChE2006 年會在 San Francisco, California 城中鬧區 Hilton Hotel 舉行，十 一月十二日至十七日，這裡是 AIChE 學會舉辦年會的經常地點，今年當地氣候 變化大，星期一大雨後放晴，頗增加一些往返會場的不便。今年主要的領域是 生化生醫工程(biological, biomedical engineering)， 奈米材料與技術
(nanomaterials and nanotechnology)與能源(Energy)，才僅僅一年的時間，論文數 目就顯著減少，似乎並不是化工人專長的項目，生化生醫工程論文數目明顯已 成為主流，與美國社會對這方面研究需求與經費寬鬆有關係。以下是一些印象 較深刻的論文。
二、 與會心得
[36a] A general approach to hierachical carbon - Prof. Lu Yunfeng 從 Tulane Univ 轉 到 UCLA，他學生講如何用 sucrose 作碳源，或者一步驟或者兩步驟將能以
self-assembled 的氧化矽，作模板，sucrose 裂解成微孔碳(microporous carbon)或 中孔(mesoporous)碳材。方法中氧化矽骨架用 TEOS 為多，偶用 silicic acid，凝 膠化完成後，燒成型，再用鹼或 HF 將氧化矽骨架洗除。
[36b] Titania nanotubes as templates for the solar production of H2 – 這是相關於 photovoltaics 方面的研究，試圖利用氧化鈦奈米管，讓光子在材料中多次折射充 份吸收，作為分解水的材料，作者合成氧化鈦奈米管的方法是用電化學沉積，
對於所得到極長的奈米管甚為自負。但似乎沒有必要對此應用使用幾十微米長 的奈米管。
[36c] Effect of Hydrophilic Layer Property on the Activity of Pulse Deposited Pt Catalyst in Pem Fuel Cells – 作者強調脈衝式電流 pulse deposition 參數設定對 MEA 性質的影響 其中脈衝有沉積時間與間隔時間 間隔時間應該要留相當量才 會得到好的脈衝沉積白金效果 另外作者亦強調被沉積的親水性碳 親水性的 適當配合才能得到高比表面積 作者所報告的 CV 結果來看是很不錯的 PEMFC MEA。
[36d] Nanostructures for Micro and Miniature Fuel Cells by Template Wetting – 本 文看起來是剛開始利用氧化鋁或氧化矽模板進行 Pt、Pd 微結構控制的研究，所 以許多結果都是初步的，另一研究上的盲點，是不論是微奈米管或線，都會受 到微粒子的嚴重挑戰，對於一維材料而言，若是反應催化的應用，只想有高表 面積，是難敵得過微粒子層材料的表現。
[36e] Fabrication of Chalcogenide Nanowire Thin Films for Solid State Energy Conversion – 熱門的 photovoltaics 研究風也吹進 AIChE，此研究群強調
Evaporation Induced Self-Assembly (EISA)技術的應用，做為控制孔矽結構的方 法，BiTe 與 CuInSe2奈米線(<10 nm)的熱電應用。
[36f] Surface-Mediated Growth of Oriented and Well-Defined Nanocrystalline
Anatase Titania Films – 王博士前次 AIChE 碰面時仍是博士生，現在畢業後轉到 Pacific Northwest National Laboratory 工作，他表示這是跟著資深研究員的研究成 果，改善基材表面之後沉積氧化鈦，得到 anatase 相的(001)優選方向膜，他也承 認原本想得到一維材料，但目前未成功。
[31f] Oxygen Separation Using Mixed Ionic-Electronic Conducting Perovskite Membranes: Present and Prospects – Prof. H. J. M. Bouwmeester 回顧已發展超過 二十年的氧化物混合導體氧分離膜(主要是集中於(LaSr)(Co0.8Fe0.2)
O3-d ,LSCF)，同時也介紹新發展的高離子導體 Ba05Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-d (BSCF)， 強 調它的高氧通量，可惜因為穩定性的緣故，使用的範圍受到很多限制。
[196g] Nucleation and Crystal Growth of Insulin as a Fundamental Mechanism of Regulation in Mammalian Organisms - Peter G. Vekilov 是 Univ Huston 新教授，討 論胰島素的結晶問題，他認為是全新發現，但在研究無機的研究者眼中，他所 提出的機制在物理學的磊晶成長研究中已有很多，當然我並不清楚是否對胰島 素的結晶而言，這是新的。他講得快，強調胰島素結晶成長速率高在糖尿中的 轉換機制彈性的角色，然後是用 AFM 研究看胰島素的晶體 Kink 與 ledge 相互轉 換的過程，基本上是在 terrain 上形成許多 cluster，這些 cluster 快速移動(two dimensional gas)，碰到 ledge 吸附，然後 cluster 散成新的一層 ledge，因此 step 向前移動，在物理學磊晶成長領域中稱作 lateral flow (他所導到的 S-shape curve
[196f] Polymorph Selection during Crystal Nucleation and Growth – 作者所討論的 cross nucleation 問題很有趣，可惜他只做到用 MD 模擬 hcp 與 fcc 之間的 cross nucleation，並強調想在 hcp、 bcc 間，有 cross nucleation 很不容易發生，這個 結論看來太理所當然了一些。
[496a] Microfabricated Electrochemical Organophosphate Sensor Based on Oxime Chemistry – Prof. Masel 研究有機磷毒劑偵測，強調自從東京地鐵沙林毒氣事件 後，有機磷毒劑對公共安全的威脅，雖然氣相色層分析與質譜儀的分析能力很 強，但它們都不是可移動式的儀器，高感度的可移動式偵測設備發展有其必要 性，他們研究群提出一個薄膜式多孔的結構可吸收微量(ppb) 有機磷毒劑，以電 化學方式感測，感測器內電解質與其它電極以 micro- fluidics 方式集積化，以縮 小設備與重量。
[513a] Towards Tailoring of Highly Active and Stable Nanocomposite Catalysts – 作 者強調將貴金屬微粒分散於氧化物表面，增加金屬觸媒的適用溫度範圍，作者 的分散方式用耐熱分子(hexaaluminate)锚定金屬微粒。
[513b] Infusion of Pre-Synthesized Iridium Nanocrystals into Mesoporous Silica for High Catalyst Activity - 作者討論如何利用 tetraoctylammonium bromide ligands 穩定銥金屬微粒，並灌入中孔氧化矽材料(氧化碳超臨界流體)，這些 ligand 的 聯接力弱， 所以不必用高溫去除它們與金屬連結，用於 1-decene 氫化反應的活 性很高，比 Pd-alumina 的活性高一倍。
[605a] Development of Iron-Based Perovskite Materials as Carbon and Sulfur
Tolerant Solid Oxide Fuel Cell Anodes – 雖然 SOFC 的高溫使得反應速率夠快，而
低廉，所以發展碳與硫容忍性高的鈣鈦礦系觸媒。
[605d] Novel Non Noble Metal Catalysts for Oxygen Reduction Reaction – 因為 PGM 金屬太貴， 所以取代 ORR 反應的含鈷觸媒材料(Co macrocyclic 化合物)，
被作者視為可能的 PEMFC 陰極觸媒，研究方向來自於 SOFC，含鈷觸媒對酸的 容忍性是值得注意的。
[605e] Oxygen Electroreduction on Bifunctional Gold-Cobalt Oxide Nanocluster Catalysts – 這份論文的考慮點與前一篇有極大的類似性， 用 Co-Au 而非 Co based macrocyclic compounds，作者並提出一個四電子的反應機制說明研究結果。
[650f] Ethanol Conversion on Pt and Pt-Sn Alloys: Surface Reactions and
Intermediates – 這是紀念 Prof. R. J. Madix 的討論會論文之一， Prof. B. Koel 討 論著名的雙金屬觸媒 PtSn，對氧化乙醇的表面化學過程，其中可能中間物 (ethanol, acetaldehyde, and ethylene oxide)的吸附與反應，在高真空技術的協助 下，猜測這些基元反應對整個過程的影響，尤其是當錫在氧化狀態時與它吸附 氧後。
[700b] Resolving the Active Sites for Methanol and Formic Acid Oxidation on
Cu(110) by STM – Prof. Michael Bowker 跟隨Prof. R. J. Madix 的研究，以 STM 證 實甲醇分子在 Cu(110)上氧化，若沒有氧在銅表面，氧化速率極低，但銅氧化後，
甲醇分子的氧化速率急速提高。
[639b] Stability of Platinum-Based Alloy Cathode Catalysts in Pem Fuel Cells – 論 文討論 PEMFC 的 ORR 反應觸媒，是否能找到取代部份白金的合金觸媒，研究 的主要對象是 PtCo, PtCr, PtV, PtNi, PtFe，重點在於溶解與失去活性的原因，這
它溶解量進入 MEA 的擴散。
[639c] The Effects of Cationic Contamination on Pem Hydrogen Fuel Cells – 一些 輕金屬陽離子經由各種管道進入 PEMFC，它們降低 PEMFC 的發電效率，主要 原因在於這些鈉或鈣金屬離子對於高分子膜的 sulfonic acid group，比氫離子的 親和力強，因而降低分離膜的功能。研究建立個別指標對於影響量化處理。
我們發表的兩篇壁報有不少觀眾，電容器一文所在的 session 有壁報競賽，評 審問我是不是研究生，可以參加比賽，我告訴他我已畢業很久了，參與研究的 博士班學生八月才生小孩，準備的期間都在休息，所以沒有來 AIChE2006。
論文發表
[75b] Electrochemical capacitor behavior of RuO2 vertically aligned rods filled with RuO2•xH2O (poster) -163az
[212b] Structure of Pt/Ir/IrO2tubes and their electrocatalytic properties in oxidation of small organic molecules (poster) – 277e