5-1 實驗藥品、氣體以及儀器 put this section in appendix
5-1-1 實驗藥品
表格 5-1-1 實驗藥品
藥品 英文名稱 化學式 廠商
硝酸鈷 Cobalt(II) nitrate hexahydrate Co(NO3)2˙6H2O SHOWA
硝酸鋇 Barium nitrate Ba(NO3)2 Alfa Aesar
硝酸氧鋯 Zirconyl(IV) nitrate hydrate ZrO(NO3)2˙xH2O ACROS 硝酸鏑 Dysprosium nitrate hydrate Dy(NO3)3˙xH2O ALDRICH
氧化鈰 Cerium (IV) oxide CeO2 ACROS
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硝酸鈰 Cerium(III)nitrate hexahydrate Ce(NO3)3˙6H2O ALDRICH
氧化鋁 Aluminum oxide Al2O3 ACROS
檸檬酸 Citric acid C6H8O7 ALDRICH
乙二胺四乙酸 Ethylenediaminetetraacetates C10H16N2O8 ALDRICH
氧化鎳 Nickel oxide NiO ALDRICH
氨水 Aqueous ammonia NH4OH ACROS
硝酸鉀 Potassium nitrate KNO3 Fluka
氫氧化鉀 Potassium hydroxide KOH REAGENTS DUKSAN 聚乙烯吡咯烷酮 Polyvinylpyrrolidone (C6H9NO)n ALDRICH
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5-1-2 實驗氣體
表格 5-1-2 實驗器體
氣體 英文名稱 純度 廠商
氮氣 Nitrogen 99.99 豐明
空氣 Air 100 豐明
氦氣 Helium 99.99 豐明
氧氣 Oxygen 豐明
氬氣 Argon 99.99 豐明
氫氣 Hydrogen 99.99 豐明
氫氣 / 氬氣 Hydrogen/Helium 10%H2/ 90%Ar 豐明
氧氣 / 氦氣 Oxygen / Argon 10%O2/90%He 豐明
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5-1-3 實驗器材
表格 5-1-3 實驗耗材與器材
器材名稱 廠商
氣相層析儀熱導偵測器 中國層析
氣相層析儀火焰離子化偵測器 Shimadzu
氣相層析儀相關耗材 中國層析
熱傳導分析儀 中國層析
質量流量控制器 Alicat / 高敦科技
十向閥 中國層析
漫反射紅外線光譜儀相關配件 Harrick
高溫爐 森積
石英管 永續行
壓錠成型機 泛群
電子天秤 台灣衡器
氧化鋁坩鍋 順億
加熱攪拌器 Thermometer
玻璃製品 順億
微型程序升溫控制加熱器 森積
氣體浮子式流量計 Dwyer
超音波震盪器 順億
氣體轉接頭及零件 美商世偉洛克 / 隆順發
氣密針與微量液體針 見誠
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5-1-4 X 光繞射分析(X-Ray diffraction analysis,XRD)
X 光粉末繞射分析儀進行催化劑之金屬氧化物的晶相結晶程度、金屬與催 化劑之粒徑大小以及催化劑組成的確認分析，X 光粉末繞射分析儀係以布拉格 定律為基礎 (nλ=2d sinθ)，如圖 6-1-1 所示。d 圍繞射晶格面的間距，n 為一 整數，λ為電磁波之波長。當繞射發生於光束被規則排列點或線的散射時，會 出現同相光形成之建設性干涉與異相光形成之破壞性干涉，因此於圖譜產生訊 號。藉由圖譜之繞射峰角度(2θ)、相對強度與半高寬可以分析元素種類、晶格 類別與原子排列、結構及粒徑大小等資訊。
本實驗之壓定成型機，如圖 6-1-2(b)所示。本實驗所使用之 X 光粉末繞射分 析儀之型號為 Bruker D8 Advanced，如圖 6-1-2(a)所示，儀器為銅鈀(Cu Kα，λ
=1.5418 Å)。
圖 5-1-1 布拉格定律 (a)Bruker D8 Advanced (b)壓定成型機
圖 5-1-2 X 光粉末繞射分析儀(XRD)
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5-1-5 能量散射光譜儀 (Energy dispersive X-Ray
spectroscopy, EDS)
能量散射光譜儀係以電子束撞擊待測試片，使內層電子因外來能量而脫離原 子，因此原子會處在較高能量之激發態，而產生之內層電子空穴會被外層電子填 補，以 X 光之形式釋放能量。然而，不同元素會放出不同波長之能量，也會因不 同軌域間的躍遷造成不同波長的能量，因此可以進行元素的定性與定量分析。
本實驗所使用之儀器為 JOEL，掃描式電子顯微鏡 JSM-6510 中加裝 OXFORD INCA350 X-ACT 之 EDX，如圖 6-1-3。
圖 5-1-3 能量散射光譜儀(EDX)
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5-1-6 程序升溫還原反應(Temperature Programmed
Reduction, TPR)
本實驗利用程序升溫還原反應可以得知催化劑之金屬與氧化物載體還原溫 度、表面金屬之性質與狀態，利用熱傳導偵測器(Thermal conductivity detector, TCD) 偵測，係利用氣體帶走惠斯同店橋之熱電阻絲產生的熱，此時金屬氧化物(MO)與 氫氣反應還原成金屬(M)，MO(s) + H2 → M(s) + H2O(g)。在升溫的過程中，消耗之 H2所產生的訊號可得知：
1. 還原溫度與金屬狀態：還原峰最高點為不同金屬在不同狀態之還原溫度 2. 氫氣消耗量：利用面積與檢量線可以回推催化劑消耗的氫氣量
3. 金屬氧化物與載體間的交互作用：利用還原峰的溫度變化
圖 5-1-4 TPR 架設示意圖 (a) TPR 設定面板 (b) TPR 實驗裝置
圖 5-1-5 TPR 儀器示意圖
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5-1-7 X 光光電子光譜(X-Ray photoelectron
spectroscopy, XPS)
X 光光電子光譜為目前被廣泛應用於材料表面分析的技術之一，一般可以偵 測表面 1~10 奈米厚度之電子，其原理為在超高真空的環境下，以高能量之 X 光 照射樣品，使光子激發原子或分子之內層電子或價電子，而越靠近表面之電子就 有越機會逃離表面形成 X 光光電子，此能量與束縛能相關(Ebinding = hν- (Ekinetic + ψ))，又束縛能會因原子或分子之電子組態不同而不同，因此可以用於元素之鑑 定。內層電子之束縛能會受原子核與外層的鍵結環境影響，受到影響產生的光普 位移為化學位移，由這些化學位移可以得到該元素之氧化態。材料定義可分做三 個部份：超薄膜：表面 1 奈米厚度、介於 1~10 奈米間；薄膜：厚度 10 奈米到 1 微米；塊材：除了薄膜與超薄膜之外，統稱之。XPS 儀器之型號為 VG Scientific Microlab 350，如圖 6-1-6。
圖 5-1-6 XPS 實驗儀器
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5-1-8 氣相層析儀(Gas Chromatography, GC)
氣相層析儀係藉由氣體樣品或液體樣品氣化後，以載流氣體通過分離管柱，
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5-1-9 原位漫反射式傅立葉轉換紅外光譜儀(in situ
Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform
Spectroscopy, in situ DRIFT)
漫反射式紅外光譜儀主要應用於固體粉末樣品，主要因為當光束入射時，因 表面的不平整造成偏折或在樣品內多次反射，產生各種角度之散射光，適用於散 射與吸附力強的樣品，其光路示意圖如 2-4-2。本實驗所使用紅外光譜儀之型號 為 Bruker TENSOR 27，漫反射式紅外線套件為 Harrick DPR-XXX，如圖 2-4-3 (a)與 (b)。
圖 5-1-7 光路示意圖 (a) Bruker TENSOR 27 (a) DRIFT 套件
圖 5-1-8 IR 與 DRIFT 套件
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