第四章 結果與討論
4.2 可見光之光催化實驗
4.2.2 觸媒光催化反應效率
本節將探討觸媒鍛燒方式對光催化之影響，如圖 4.14 所示，使 用之觸媒為以氮氣做為載流氣體、電極間距 10 mm 及製備 3 小時所 製備而成，當在空氣中鍛燒溫度為 400 ℃、5.3 小時之後效率為 3.5
％，而和溫度在500℃鍛燒時效率 12.2％相比效率下降，推測可能原 因為：當鍛燒溫度降低時，雖減少氮被氧所取代的量，但亦會造成晶 形未完全轉化為 Anatase，因此效率降低。而在鍛燒時通入氮氣之觸 媒進行光催化5.3 小時則會有最好的異丙醇去除效率（19.5％），推測 可能原因為通入氮氣鍛燒過程中減少氮摻雜二氧化鈦中氮被氧化的 量，而造成較於500 ℃下使用空氣鍛燒效率為佳的原因。
0 2 4 6 8 time(hr)
0 10 20 30 40
IPA ermoval eff(%)
500 degree C-nitrogen 500 degree C-air
400 degree C-air
圖4.14 不同鍛燒方式之觸媒在可見光下之催化效率
（載流氣體為 100％ N2，製備時間 3 hrs 總流量＝150 ccm
，電極間距為 10 mm）
4.2.2-2 製備時電極間距之影響
圖4.15 為不同電極間距下所製備之觸媒在可見下異丙醇去除效 率，在圖中可以看出當使用玻璃墊高玻璃基材以縮短電極間距後，所 製備之觸媒在可見光下進行光催化，當反應時間接近四小時的時候，
電極間距縮短後製備的觸媒對於異丙醇的去除效率會由電極間距縮 短前的16% 提昇至 82%，效率會有明顯的增加。此乃因當縮減電極 間距時會增加碰撞的機率，可有效增加觸媒的產量（0.08 mg/hrÆ0.33 mg/hr），而使得整體效率提昇。研究中亦發現如果僅使用三小片玻璃 在角落將玻璃基材墊高之觸媒，分散效果不如使用三個與玻璃基材相 同大小之圓形玻璃基材來墊高之效果。
0 2 4 6 8 time(hr)
0 20 40 60 80 100
IPA removal eff(%)
7 mm 10 mm
圖4.15 不同電極間距製備觸媒於可見光下異丙醇去除效率對時間之結果
（載流氣體為 N2＝198 ccm，製備時間為 10 hrs）
4.2.2-3 製備次數之影響
1st 2nd 3rd 4th 5th 6th
time(s)
weight(mg)
0 4 8 12 time(hr)
0 20 40 60 80 100
IPA removal eff(%)
6th 5th 4th 3rd 2nd 1st
圖4.17 (a)不同觸媒製備次數效率對時間之結果
（載流氣體為N2＝198 ccm，製備時間為 4 hrs）
0 4 8 12 time(hr)
0 10 20 30
mg IPA/g catalyst
6th 5th 4th 3rd 2nd 1st
圖4.17(b)不同觸媒製備次數下每克觸媒所催化異丙醇量對時間之結果
（載流氣體為N2＝198 ccm，製備時間為 4 hrs）
4.2.2-3 載流氣體組成之影響
％ N2）為載流氣體時觸媒有最佳催化效率。
而使用氮氣及氨氣（17%NH3+83%N2）做為載流氣體時，雖有進 行氮摻雜的程序，但其晶徑較大，並且經由SEM 觀測可知觸媒在玻 璃基材上之分佈不均勻，當使用可見光照射時其光源無法均勻分散，
因此造成可見光利用率不高，效率較使用氧氣及氬氣(20％O2+80％Ar) 為載流氣體時為差。
0 2 4 6 8 10
IPA removal eff(%)
100% N2
83% N2 &17% NH3 20% O2 &80% Ar
4.2.2-4 製備時間之影響
本節探討使用氮氣及氨氣（17%NH3+83%N2）和使用氮氣（100
％N2）做為載流氣體製備觸媒，並且將不同製備時間之觸媒進行可見 光之催化，以得到製備時間對觸媒分解異丙醇之影響。
圖4.19(a)及 4.20(a)分別顯示氮氣及氨氣（17%NH3+83%N2）和 使用氮氣（100％N2）做為載流氣體時效率對不同時間之結果，發現 當時間增加時厚度會隨之而增加，而可利用之觸媒量增加效率亦隨著 提昇。而在將其量化後如圖4.19(b)、4.20(b)，發現使用氮氣及氨氣
（17%NH3+83%N2）為載流氣體製備觸媒，當製備時間為兩小時之觸 媒，在經過三個半小時光催化後，每克可處理異丙醇量達最大值（7.78 mg）， 隨著時間的增加而減少，因此推測在製備時間大於兩小時 (5.90±1.84 μm)後，可能其厚度已過厚造成每克光觸媒能處理異丙醇 量下降。
而使用氮氣做為載流氣體製備之觸媒，以可見光催化1.5 小時，
發現當製備時間超過兩小時（0.8 mg）後，觸媒每克能處理之異丙醇 量會達一最大值，最後當製備時間達八小時（4.2 mg）時觸媒每克能 處理的量則有開始下降的趨勢。
0 2 4 6 8 10
IPA removal eff(%)
8 hrs
mg IPA/g catalyst
8 hrs 6 hrs 4 hrs 2 hrs
0 2 4 6 8
IPA removal eff(%)
8 hrs
mg IPA/ g catalyst
8 hrs