趨勢分析

考慮乙醇電氧化的 C2 產物路徑，乙醛為 2 個電子轉移，而乙酸為 4 個電子 轉移，以 me 表示各個金屬觸媒在乙醇電氧化中的電子轉移數的趨勢值(2mAAL + 4mAA)。綜合鹼性條件下各金屬觸媒電化學特性以及-0.9 V~0.6 V 的乙醇電氧化 產物分析的結果，整理如下。

Pt 與 Pd 觸媒

表 3-11 Pt 與 Pd 電化學及產物結果

Pt Pd

Eonset (mV) -678 -630

Epeak (mV) -162 0.00

jpeak (mA/cm²) 13.34 11.41

mAAL (uM/cycle) 248.2 74.4

mAA (mM/cycle) 1.145 1.018

me (mM/cycle) 5.076 4.22

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從表 3-11 可以知道， Pt 不管在乙醛還是乙酸的產量都比 Pd 還要高，C2 路徑整體電子轉移數也比 Pd 還多，此和電化學與紅外光譜分析結果相符。以 jpeak

來看， Pt 為 13.34 mA 大於 Pt 的 12.01 與 Pd 的 11.41 mA，代表 Pt 對乙醇電氧 化的效果是比 Pd 還要好；且以 Eonset來看，Pt 為-666 mV 小於 Pd 的-630 mV，代 表在 Pt 上的乙醇電氧化是比 Pd 上還要容易發生的。

Rh 與 Ir 觸媒

表 3-12 Rh 與 Ir 電化學及產物結果

Rh Ir

Eonset (mV) -648 -654

Epeak (mV) -144 -186

jpeak (mA/cm²) 4.36 3.26

mAAL (uM/cycle) 46.2 48.1

mAA (mM/cycle) 1.012 0.93

me (mM/cycle) 4.14 3.82

從表 3-12 可以知道，Rh 在乙酸的產量比 Ir 還要高，而 Ir 在乙酸的產量比 Rh 還要高，但 C2 路徑整體電子轉移數還是 Rh 較多，主要原因是乙醇電氧化到 乙酸的電子轉移數較多，此結果也和電化學與紅外光譜分析結果相符。以 Eonset

來看，Rh 為-648 mV、 Ir 為-654 mV，兩者差異不大代表在 Rh 和 Ir 上的乙醇電 氧化的能障是差不多的；但以 jpeak來看，Rh 為 4.36 mA 大於 Ir 的 3.26 mA，代 表在 Rh 上的乙醇電氧化效果是比 Ir 上還要好的。

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示，Au、Ag、Pd、Pt 四種金屬觸媒對於乙醇電氧化的效果最好，其中以 Au 的化 學性為最高。

由圖 3-56 可以看到九種金屬的 C2 路徑產物產量，由高到低依序為：Pt >

Au > Ag > Pd > Rh > Ir > Cu > Ni > Co，與電化學結果比對結果如下：

-900 -600 -300 0 300 600 3

4 5

Pt Pd Rh Ir Au Ag Cu Co

me (mM/c yc le )

Eonset (mV vs. SHE) 圖 3-58

m

由圖 3-58 可以發現，大致上起始電位越低，代表乙醇越容易氧化，則產物 產量越多，Pt 金屬擁有較好的乙醇電氧化活性故 C2 路徑產物較多，而 Cu、Co 與 Ni 的乙醇氧化起始電位在高電位加上其氧化峰不再掃描範圍之內，所以 C2 路 徑產物量明顯較少，不過 Rh 與 Ir 起始電位較低但 C2 路徑產物量卻沒有比較多，

推測 Rh 與 Ir 三者的乙醇電氧化路徑是傾向 C1 路徑的反應。

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3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

0 5 10 15

Pt Pd Rh Ir Au Ag Cu Co

2 jpeak (mA/cm) Ni

me (mM/cycle) 圖 3-59 jpeak vs me分布圖

由上圖 3-59 可以看到，若不考慮峰電流在高電位的 Cu、Co 與 Ni，擁有類 似電化學性質的金屬觸媒(Pt 與 Pd 相近；Au 與 Ag 相近 Rh 與 Ir 相近)，其峰電 流隨著電子轉移數增加而增加，而這三組金屬觸媒的連線的斜率差不多，推測是 代表 C2 路徑產物的電子轉移對電流的貢獻，而各連線之間的差值，推測是由 C1 路徑產物的貢獻。由此可猜測，有類似電化學性質的金屬觸媒，其電化學產物路 徑也相近。

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圖 3-60 六種金屬觸媒電化學活性與 C2 產物活性比較

由圖 3-60 得知 C2 產物在 Au 與 Ag 中對乙醇電氧化的電流貢獻是較大的，

藉以推測 Au、Ag 金屬對 EOR 反應是傾向氧化成乙醛和乙酸。而 Rh 與 Ir 的 EOR 反應 C2 產物的產量較低，故推測 Rh 與 Ir 金屬對 EOR 反應是傾向 C1 產物路徑 (CHx、CO or CO2)。而 Pd、Pt 的 C2 產物化學活性低於 Au 及 Ag 但高於 Rh、Ir，

故推測 Pt、Pd 金屬對 EOR 反應可能是介於 C1 與 C2 產物路徑之間。

由結果可以發現，九種金屬的週期中，越往右下角，產物結果越接近 C2 路 徑；越往左下越接近 C1 路徑。

Pt Pd Rh Ir Au Ag

0.97

1.21

0.31 0.23

1.17

0.39

j_peak/EAS (mA/cm²mC)

Pt Pd Rh Ir Au Ag

368 448

298 264

1568

723

Activity_e(uM/mCcycle) (a)

(b)

C2 路徑

C1 路徑

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