改變合成鋁酸鋰之煅燒時間

進行改變催化劑煅燒時間之實驗時，使用之合成條件為：氧化鋁 1 莫 耳、碳酸鋰 1 莫耳、煅燒溫度 900℃，測試之煅燒時間分別為 0.5 小時、1 小時、2 小時、3 小時、4 小時。合成出的催化劑以各項儀器進行鑑定，並 測試其鹼度及轉酯效果。

4.1.3.1 X 射線繞射儀(XRD)

以 X 射線繞射儀對使用不同煅燒時間合成之催化劑進行鑑定，圖 4.17 中由下往上分別是使用煅燒時間 0.5 小時、1 小時、2 小時、3 小時、4 小 時合成之催化劑的 XRD 數據。由圖中可以看到使用不同煅燒時間合成之 催化劑的 XRD 圖譜都非常相似，並且與圖庫中的標準圖譜進行比對後，

發現圖中具有符合 JCPDS 073-1338 正方晶相(Tetragonal)結構之鋁酸鋰的 吸收峰，但仍然有少數特徵峰是屬於起始物氧化鋁，只是屬於氧化鋁之特 徵峰皆較不明顯。

使用煅燒時間 0.5 小時合成之催化劑的特徵峰強度與其餘煅燒時間合 成之催化劑相比會較弱，而特徵峰強度較弱則代表此催化劑的結晶性較差，

因此推測可能是煅燒時間不夠所造成的。

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圖 4.18 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之 XRD 圖譜

4.1.3.2 場發式掃描電子顯微鏡附能量分散光譜儀(FE-SEM-EDS) 使用掃描式電子顯微鏡測得不同煅燒時間之催化劑形貌列於圖 4.18，

由圖中可以看到，使用 0.5 小時煅燒時間所合成之催化劑形貌為具有稜角 的不規則塊狀，隨著煅燒時間慢慢增加，其形貌則漸漸轉變為具有較圓滑 外表的塊狀結構，由煅燒時間為 3 小時及 4 小時之催化劑可以較明顯的看 出其形貌比 0.5 小時之催化劑平滑。

使用能量分散光譜儀所測得不同煅燒時間之催化劑的元素半定量數據 列於表 4.13，由表中可以看到鋁元素及氧元素之含量並沒有隨著煅燒時間

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不同而有太大的變動，這兩個元素之變動的量皆在 5%以下。

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圖 4.19 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之 SEM 圖

表 4.13 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之元素半定量數據

Sample code EDS of atomic ratio (%)

O Al

L1A1-900-0.5 50.97 49.03 L1A1-900-1 54.13 45.87 L1A1-900-2 57.97 42.03 L1A1-900-3 52.17 47.83 L1A1-900-4 49.84 50.16

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4.1.3.3 傅立葉轉換紅外線光譜(FT-IR)

將使用不同煅燒時間合成之催化劑以傅立葉轉換紅外線光譜儀進行測 定，所得之圖譜列於圖 4.19。圖中數據由下往上分別是煅燒時間 0.5 小時、

1 小時、2 小時、3 小時、4 小時，由圖中可以看到這五條譜線都很相似，

皆在 443cm^-1、521 cm^-1、652 cm^-1、786 cm^-1、1459 cm^-1的位置具有吸收峰，

其中 443cm^-1、521 cm^-1位置之吸收峰代表催化劑中具有 AlO₄-LiO₄【67】，

而在 652 cm^-1及 786 cm^-1位置的吸收峰則是對應於 AlO₄四面體的伸縮振動

【68】，這四根吸收峰皆可在鋁酸鋰的 FT-IR 圖譜中發現【69】。

圖 4.20 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之 FT-IR 圖

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4.1.3.4 比表面積分析儀(BET)

以比表面積分析儀鑑定不同煅燒時間之催化劑的比表面積、孔洞結構 及孔洞直徑大小，其數據圖列於圖 4.19(a)~(e)。由圖中曲線可以看到，這 五張等溫氮氣吸/脫附圖都是屬於 IUPAC 規定之第三型吸/脫附曲線，並且 於圖中沒有看到 B 點以及遲滯環，具有此種曲線類型的樣品其孔洞結構大 部分都為巨孔。

在五張圖中的左上角為樣品之孔徑分布圖，由圖中可以看到其孔徑分 布都偏向圖的左側，代表樣品的孔洞直徑都是較大，在表 4.14 中可以看到 不同煅燒時間之催化劑的平均孔徑大小，由於五個樣品的平均孔徑大小都 大於 500 Å ，因此可以確定樣品均屬於巨孔結構。

(a)

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(b)

(c)

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圖 4.21 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之氮氣吸脫附圖及孔徑分布圖 (d)

(e)

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表 4.14 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之比表面積、平均孔洞體積、平均 孔洞直徑

Catalysts Specific surface area (m²/g)

Pore volume (cm³/g)

Pore diameter (Å )

L1A1-900-0.5 1.4329 0.0194 543.08 L1A1-900-1 1.0271 0.0173 747.29

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表 4.15 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之鹼度

Catalysts Basic strength

Al₂O₃ H_<7.2 Li₂CO₃ 9.8<H_<15.0 L1A1-900-0.5 9.8<H_<15.0 L1A1-900-1 9.8<H_<15.0 L1A1-900-2 H_<7.2 L1A1-900-3 H_<7.2 L1A1-900-4 H_<7.2

4.1.3.6 轉酯率的測定

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表 4.16 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之轉酯效果(反應條件：油醇比：

1：12、催化劑用量：6wt%、反應時間：2hr、反應溫度：65℃)

催化劑 轉酯率(%) 標準差

L1A1-900-0.5 37.34 2.93

L1A1-900-1 66.59 5.19

L1A1-900-2 17.67 3.75

L1A1-900-3 4.12 1.07

L1A1-900-4 0.95 0.57

圖 4.22 改變不同煅燒時間合成鋁酸鋰之轉酯效果

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