Section 2 實驗設備以及流程
2.3 電化學分析
本研究電化學的量測方法為三極法，主要是利用電位儀(Potentionstate)來進行 循環伏安法、計時安培法等電化學實驗，工作電極為附有金屬觸媒的玻璃碳電極、
參考電極為飽和甘汞電極(SCE)並以鉑線作為輔助電極。以此三極法來模擬觸媒 在陽極的乙醇氧化反應。
2.3.1 工作電極製備
由於以三極法作為實驗時觸媒無法直接作為工作電極使用，因此需要將將金屬 觸媒做成醬料(Slurry)使其附著在玻璃但電極上作為工作電極，製備方法為:
(1) 取 5mg 的合金觸媒粉體至樣品瓶 (2) 加入 1.5m 乙醇和 2mL 的去離子水 (3) 以超音波震盪半小時
(4) 加入 2L 黏著劑
(5) 再將樣品瓶以超音波震盪一小時，即得到醬料(Slurry) (6) 滴 35L 醬料製玻璃碳電極上
陰乾後即得到工作電極(working electrode)
將金屬觸媒做成醬料後，以移液管將金屬觸媒滴在玻璃碳電極(GC)，等觸媒陰乾 (d)
(c) (d)
2.3.2 循環伏安法(Cyclic Voltammetry ; CV)
循環伏安法(CV)，為電化學分析中常用的研究方法，能有系統地得知分析物的 電化學特性。
利用電位儀(Potential state)提供工作電極連續且循環的電位，隨著時間以三角 波行反覆掃描一次或多次，使電極上能產生氧化及還原反應，並以電位對電流作 圖產生電流-電位曲線，並記錄之。
根據產生的循環曲線可以得知反應的可逆程度以及中間物、相界和新象形成的 可能。其中還涵蓋了物質的吸、脫附與電雙層電荷(double layer charging)產生的 電流電容(capacitive current)。
除此之外，CV 除了能得到電極表面上的反應特性外，還能獲得電極上的活性 面積(active surface area)、氧化還原強弱及動力學等資訊。首先以先前提過的電極 循環電位變化來說明，如圖，其中也包括下列操縱參數:
Ei:起始電位 Ef:最終電位
Emax:最大電位 Emin最小電位
V: 掃描速率(Scan rate),V=[dE/dt]
圖2-7 電極循環電位變化圖 (b)電位儀
由於得到的電流變化包含了: (1)發生電擊反應所得到的法拉第電流(If)，電雙層 電荷所產生的電容電流(Ic)，所以總電流為:
I = Ic + If= CddE
dt + If= v ∙ Cd+ If (2-3) 其中 Cd ：differential capacity of double layer
而掃描電位大小與反應量及電流大小間之關係則會遵循 Nernst equation。
如可逆反應：O + 𝑛e− → R Nernst equation：[O][R].
∙= exp [RTnF(E − E0′)] (2-4) 其中
O ：電極活性物質的氧化狀態 R ：電極活性物質的還原狀態
n ：價位 E ：掃描電位
F ：法拉第常數 E0：formal potential
因此由上式可知決定電極性物質的反應有沒有發生，取決於掃描店為使否大於 E0，亦即若有波峰發生則此時電位即為該電極反應之 E0。
(a)
(b)
以下列圖 2-8 的 CV 圖為例，藍色箭頭為正掃描，正掃描所得到的氧化峰為乙 醇氧化成乙醛或乙酸的訊號；紅色箭頭為負掃描，所得到的氧化峰是正掃描時未 完全氧化的再氧化訊號。
圖2-8 Pt-C’s C CV in 0.1M KOH + 1M EtOH
2.3.3 計時安培法
計時安培法(chronoamperometry)為在電極上施加一固定電位，觀察其電位上的 氧化及還原電流，由此可知電極的穩定性以及反應性。
圖2-9 Pt-C’s C CA in 0.1M KOH + 1M EtOH
0.000 0.001 0.002
-0.9 -0.4 0.1 0.6
curr ent( m A)
Potential(V)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 5 10 15 20 25 30