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(a)
(b)
圖 4-1(a)金奈米棒的 UV-Visible 光譜圖(b)TEM 圖
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4-1-2 金奈米顆粒結構鑑定
金奈米顆粒的合成與金奈米棒合成其實頗為相似，需加入還原劑 於樣品溶液中還原金離子，在這邊亦是加入 NaBH4作為還原劑，此外 加入檸檬酸鈉(trisodium citrate)作為界面活性劑，控制奈米顆粒 結構的生成。在 UV-Visible 光譜圖下觀測的金奈米顆粒結構，應在 波長 520-540nm 的地方會有一個 peak。下圖則為合成成功的金奈米 顆粒溶液的 UV-visible 光譜圖與 TEM 圖，其粒徑大小約在 15-25nm 左右。
(a)
400 500 600 700 800 900 1000
0.0
54
(b)
圖 4-2(a)金奈米顆粒的 UV-Visible 光譜圖(b)TEM 圖
4-1-3 OGS-Au 奈米粒子結構鑑定
將 L-Glutathione reduced(GSH)溶液和 HAuCl4相互混合並加入攪 拌子攪拌反應長達五天，此時反應系統一直保持在約 40℃的水浴中，
在反應過後若是使用 UV 燈照射下溶液會產生橘色螢光，一般狀態下 則呈現金黃色如圖 4-3(a)所示，則有可能反應成功。此時若將樣品溶 液測試螢光光譜時，其放光位置會在約為 620nm 的範圍，則可以確 定有成功合成出 OGS-Au 奈米粒子，其粒徑大小約在 1-5nm 左右。
下圖則為 OGS-Au 奈米粒子的 PL 放光圖與 TEM 圖。
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(a)
(b)
500 550 600 650 700 750 800
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Intensity
Wavelength(nm)
56
(c)
圖 4-3(a)使用 UV 燈照射下之差異圖(b)為 40℃下 OGS-Au 奈米粒子的 PL 放光圖(c)TEM 圖
4-1-4 銀奈米立方體結構鑑定
在此實驗使用 PD (Pentanediol)作為反應溶劑，而為了能使其 控制銀奈米粒子的構形，所以加入 PVP (Polyvinylpyrrolidone)作 為介面活性劑。由於該反應對於環境溫度以及藥品的純度極為敏感，
所以整體反應系統需於加熱的油浴鍋內進行，此外需使用品質較好的 介面活性劑才能使反應的成功率提升。此反應的結構鑑定則是透過樣 品測試 UV-Visible 光譜，以及拍攝 TEM 觀察其實際構形。一般來說 產 率 高 的 銀 奈 米 立 方 體 的 UV-Visible 光 譜 需 在 210nm/430nm/500nm/610nm 的地方出現 peak，此外從 TEM 下觀測也須 為清楚的立方體如下圖所示，即為有成功合成出銀奈米立方體樣品，
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其粒徑大小約在 50-60nm 左右。
(a)
(b)
圖 4-4(a)銀奈米立方體的 TEM 圖(b) UV-Visible 光譜圖
58
59
(a)
60
(b)
圖 4-6(a)CFP 含銅奈米顆粒樣品(b)銅箔 SEM 圖
4-2-2 氣相體積的影響
由於實驗一開始時設計的反應器皿因需同時容納三個電極放置 位置以及進出氣口，所以反應器皿的體積偏大。量測氣相體積約為 200 毫升，後來測試的結果顯示含銅的樣品基板量測一氧化碳的法拉 第效率約為 0.083%非常微量，之後改採用三頸瓶為反應裝置的方式 不斷縮小氣相體積如圖 3-5，結果發現量測到的訊號有上升的趨勢，
減小氣相體積至 20 毫升時一氧化碳法拉第效率提升至 1.1%，如下表。
推測可能的原因在於氣相的體積過大時內部存在的一氧化碳氣體會 因體積過大而趨於分散，抽取時較不易量測到實質的量因而影響檢測
61
62 Cu+Au clster Au clster
63
64
65
圖 4-8 滴入金離子溶液於含銅奈米顆粒基板之 SEM 圖
圖 4-9 滴入金奈米顆粒樣品於含銅奈米顆粒基板之 SEM 圖
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(a)
(b)
表 4-2 直接滴入(a)金離子溶液與(b)金奈米顆粒之元素分析圖
67 的結構如圖譜中 32.46，35.31，39.26，47.42，48.78，53.70，57.32，
63.09，64.71，68.33，70.02，75.46 的特徵峰對應到氧化銅的(110) ヽ(002)ヽ(111)ヽ(112)ヽ(202)ヽ(020)ヽ(202)ヽ(113)ヽ(311)ヽ (220)ヽ(312)ヽ(311)晶面，而 30.71，43.47，61.21，65.94，72.87，
77.07 的特徵峰所對應到的氧化亞銅晶面是(110)ヽ(200)ヽ(220)ヽ (221)ヽ(311)ヽ(222)。
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圖 4-10 煅燒後銅基板的 XRD 圖
接著先進行含銅基板的測試如圖 4-11 銅經 300℃鍛燒 1 小時形 成銅的氧化態與未經高溫鍛燒處理過的銅進行一氧化碳法拉第效率 測試比較，結果發現前者的一氧化碳之法拉第效率高於後者，在通 -0.2V 的電壓時就會產生劇烈的反應，因為銅基板生成氧化態時會變 得不穩定所以在進行電解還原反應時，會接收大量的電子故能有效提 升二氧化碳的還原效率。
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圖 4-11 銅經高溫鍛燒與未經鍛燒處理的一氧化碳法拉第效率比較 所以基於上述原由，使用前一個實驗作法在銅奈米顆粒基板上滴 入金離子溶液後進行高溫鍛燒並與單純只有金離子溶液滴入碳纖維 紙不含銅成分的基板做比較測試。結果如圖 4-12 發現一氧化碳法拉 第效率的測試結果較之前實驗更為出色，其法拉地效率達到 28.8%。
圖 4-12 單一金與雙金屬經不同溫度下一氧化碳法拉第效率比較
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經加熱段燒過的結構，前者分布在基板上更為均勻而且由於有金的成 分在，故其產物效率也會高於單純銅氧化態的測試結果。
圖 4-13 金離子溶液滴入 CFP 之 SEM 圖 (a)
(b)
圖 4-14 煅燒處理(a)前(b)後的金銅雙金屬樣品之 SEM 圖
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Current density
(
mA/cm2)
Potential (V vs RHE)
Cu
Cu(300C/1HR) AuNPs + Cu Au ion solution + Cu
Auion solution +Cu(300C/1HR)
圖 4-15 不同條件下的樣品之 LSV 圖
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上 述 均 討 論 測 試 氣 相 樣 品 外 ， 亦 使 用 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy(NMR)測試液相樣品成分是否含有其他的碳 氫化合物，結果發現無論是滴入金奈米顆粒的樣品或是滴入金離子溶 液的樣品測試均無其他碳氫化合物的成分。推測可能原因在於雖然在 氣相產物中有測得一定程度的一氧化碳，但是由於一氧化碳相較其他 碳氫化合物而言反應生成條件比較容易達成，故測到的機率較高。再 者可能液相產物中有其他碳氫化合物的成分如甲酸、甲醇，但是其濃 度過低目前本實驗所能使用到的儀器設備其靈敏度可能仍不足以量 測到如此微量的產物。
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