第四章 結果與討論
4.1 觸媒樣品鑑定
圖 4.1.1-2 為 MAL-CO3-Ar 進行多種後處理後的 XRD 圖鑑定，，圖 中所標記的晶格面(003)、(006) 和(009)係為 LDH 結構特徵峰，用以計算 層間距，代表 3D 的晶格面。2 theta = 60°則為 2D 平面結構所代表的 LDH 晶格面，可代表 LDH 的結晶層狀完整度。
圖 4.1.1 的藍色圖譜為市售 LDH: MAL-CO3-Ar 鍛燒後的結果， 編號 為 MAL-OH-C，圖中出現的訊號為金屬氧化物 LDO 的特徵峰；紅色圖 譜是將 MAL-OH-C 進行水合的動作，具有正規的特徵峰(003)、(006) 和 (009) ，表示已經回復原本層間結構，編號為 MAL-OH-C-rehy；藍色圖 譜則是將 MAL-OH-C 進行水熱反應後，經過濾收集繼而鍛燒去除殘餘纖 維素，經過烘箱後所得觸媒樣品，進行觸媒的鑑定，顯示 LDH 訊號峰下 降。
圖 4.1.2 為使用合成法的 LDH 樣品 XRD 鑑定圖，以 MAL-NO3和 ZAL-NO3具有高強度的 LDH 特徵峰，而 CAL-NO3 和 NAL-NO3則具有 較弱的訊號峰。原生水滑石是以鎂鋁做為主要的骨架結構，因此，使用 不同種金屬作為 LDH 的合成骨架，則會因為金屬本身的離子半徑和鋁骨 架的結合度不同，使得 LDH 的骨架會有完整度的差異，目前在 Co-Al 的 LDH52已有成功研究，對於其他金屬的 LDH 合成仍需要更多參數探討。
52
10 20 30 40 50 60 70
MAL-OH-cycle
006 009
003 MAL-CO3
MAL-OH-C-rehy MAL-OH-C
Intensity
2 theta
圖 4.1.1 改質 LDH 鑑定之 XRD 圖
10 20 30 40 50 60 70
ZAL-NO3 MAL-NO3 CAL-NO3 NAL-NO3
003 006 009 110
Intensity
2 theta
圖 4.1.2 合成型 LDH 之 XRD 圖
53
4.1.1 插層與脫層固體鑑定
MAL-OH-C 樣品經過插層與脫層處理後的 XRD 圖鑑定，MAL-DS 和 MAL-ex 系列樣品如圖 4.1.3-4，在插層 SDS 的 XRD 可得知在低角度 2°
的地方有訊號出現，顯示 DS 離子插層後會導致 LDH 層間距擴大，會使 得原本的(003)位移至小角度，表示 DS 離子有成功插層於層間距中；紅 色圖譜為離子交換的方法，綠色為合成過程中直接使用 NaDS 當作鹼源 陰，顯示兩種方合成法都能得到插層的水滑石；而在脫層方面如圖 4.1.4，
在低角度的地方可看到訊號峰消失，表示層間距的陰離子有被置換掉，
但綠色和藍色數據在 10°與 20°仍保有微弱的水滑石訊號，Ma31的文章中 得知完全脫層會在 XRD 呈現非晶形樣貌，所以吾人將此樣品評為部分脫 層；另一種脫層樣品如紅色數據有失去低角度鋒，改而出現一些氧化物 特徵鋒，吾人推論為過度脫層導致觸媒部分氧化。
54
10 20 30 40 50 60 70
003
003
006 009 003
MAL-DS-syn
MAL-DS-r72
MAL-CO3
Intensity
2 theta
圖 4.1.3 插層 LDH 之 XRD 圖
10 20 30 40 50 60 70
MAL-DS MAL-ex24h-60
MAL-ex6h-60
MAL-ex24h-80
Intensity
2 theta
圖 4.1.4 脫層 LDH 鑑定之 XRD 圖
55
4.1.2 薄膜樣品鑑定
吾人在薄膜式觸媒做水滑石的 XRD 圖鑑定，結果如下圖 4.1.5，使用 劉柏邑學長合成 LDH 薄膜的做法，檢視 LDH 是否成功在多孔陶瓷板長 上水滑石膜，在同一反應容器中我們放入三片陶瓷板做垂直式的放立，
檢測三片是否都能具有水滑石的特徵峰，而在水滑石的特徵峰以三個結 晶面位置 12°、24°和 35°為主要判斷，從下圖觀察三種多孔陶瓷板，去 除原本基板的訊號，我們可以發現紅點所標示的的位置為水滑石特徵峰，
確定本次的薄膜合成。在水滑石薄膜的 SEM 圖譜如圖 4.1.6，從無觸媒 的(A)(B)至(E)(F)可明顯觀察到水滑石的樣貌出現，刀片狀物質屬於水滑 石而顆粒狀物質推測可能為氧化物，輔助確定 XRD 的結果。
10 20 30 40 50 60 70
ZAL-NO3-c3
ZAL-NO3-c2
ZAL-NO3-c1
Ceramic
2 theta
Intensity(a.u.)
圖 4.1.5 水滑石多孔陶瓷膜之 XRD 圖
56
(A) (B)
(C) (D)
(E) (F)
圖 4.1.6 水滑石陶瓷薄膜之 SEM 圖 (A) 陶瓷板原貌低倍率；
(B) 陶瓷板原貌高倍率；(C) 水滑石薄膜低倍率；(D) 水滑石薄膜低倍率；
(E) 水滑石薄膜高倍率；(F) 水滑石薄膜橫切面圖
57
4.1.3 CO
2-TPD 鑑定
0 100 200 300 400
MAL-CO3-Ar
MAL-OH-C
Intensity
isotherm
Intensity
Temperature/0C
isotherm
0 100 200 300 400
0 100 200 300 400 500
ZAL-NO3
isotherm
isotherm
IntensityIntensity
0 100 200 300 400
MAL-ex-r72
Temperature/0C
58
0 100 200 300 400 600isotherm MAL-OH-C-cycle
MAL-OH-C-rehy
IntensityIntensity
0 100 200 300 400 600
Temperature/0C
isotherm
Catalyst 80-150°C 150-250°C >250°C Total basity (mmole/g) MAL-CO3-Ar 0.092 0.314 0.181 0.587
MAL-OH-C 0.072 0.336 0.256 0.664 ZAL-NO3 0.15 - 0.578 0.728 MAL-ex-r72 0.227 - 0.253 0.48 MAL-OH-C-rehy 0.022 0.072 0.41 0.504 MAL-OH-C-cycle 0.026 0.123 0.253 0.402
圖 4.1.7 水滑石觸媒鹼性鑑定
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