9 到 ORR 的反應原理進行著。因此，透過循環伏安(CV)、RDE、RRDE 等實驗使 用技術，可以讓我們很快了解氧氣還原反應(ORR)機制與途徑。
氧氣還原反應(ORR)在水溶液中，主要有兩種反應途徑，即「四個電子途徑」
和「二個電子途徑」。從表 2.1 可知，「四個電子途徑」之 O2直接被還原成 OH－ 或 H2O，此反應不但一次完成且不產生中間產物或過氧化物，此途徑是我們希望 看到的。而「二個電子途徑」則需進行兩次反應，才能產生 H2O 或 OH－，也就
10 RDE(Rotating disk electrode)的量測，可以計算出電極反應過程中之電子轉移數 n 。 如 果 要 更 進 一 步 測 出 反 應 中 間 體 的 量 ， 則 須 使 用 雙 環 旋 轉 圓 盤 電 極 RRDE(Rotating ring-disk electrode)才可算出反應中間體的量。
表 2-1 電極之氧還原反應途徑與電位 [7,8]
Electrolyte ORR reactions
Thermodynamic electrode potential at standard conditions，V
Acidic aqueous solution
Alkaline aqueous solution
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2-2-3 循環伏安法(cyclic voltammetry，CV)
循環伏安法是線性掃描伏安法的延伸，對許多研究電化學系統而言，我們可 以從中了解其快速電位掃描的特色而去搜尋氧化還原對，並利用峰電位與峰電流 隨掃描速率之變化情形進而評估其電化學之特性，藉此有助於觸媒催化機制之推 導。所以CV常常是許多新研究、新發展的電化學系統中重要的電分析工具。
圖 2-2 循環伏安圖[9]
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2-3 研究動機
有鑑於環保意識的提升，開發替代石油並兼具環保之新能源革命已成為各國 首要發展目標，希望能找到足以替代之新興能源。燃料電池為具有高發電效能、
低汙染且產物僅有水和部分熱能之優點，故為良好之綠色能源。過去，所採用白 金觸媒做質子交換膜燃料電池(PEMFC)之研究，發現白金電極價格昂貴，所帶來 之經濟效益有限。因此，為了提升觸媒的活性以及降低白金的使用量，近年來更 是尋找一個足以與白金抗衡的非貴金屬觸媒，其研究目的即為提高性能及降低成 本，以利商業化。
根據學長先前的研究中[10]，發現以 Co 為中心的維他命 B12作為非貴重金屬 觸媒，其有良好的氧還原效果。主要是因為此結構為環氮錯合物，經過高溫熱裂 解過後，其結構發生變化，從原本的八面體結構變成一平面結構，也就是中心原 子 Co 旁鍵結四個氮原子之錯化合物，因此減少了立體障礙，使得氧氣易於與中 心過度金屬反應。根據 Zelenay 教授團隊在 Science 發表使用中心原子 Fe 和 Co 之前驅物與含氮前驅物混合後，經由 N2於 900℃熱裂解下，也發現有良好的氧 還原能力[11]。
綜合上述的推論與證實，以此為出發點，吾人使用不同毫克數(50mg、100mg、
150、200mg)的三聚氰胺與 B12摻混並於 700℃下做熱處理，藉由三聚氰胺含氮 量多的優點，進而增加官能化，希望藉此改變參數的量能配製出一個活性好、穩 定性佳的觸媒。
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