金屬含量之影響

由 4.2.3 與 4.2.4 小節之結果可知，Mo-Ti-MCM-41 較其他金屬有 較高之甲烷產量，故本研究選用此觸媒來探討不同金屬含量對二氧化 碳還原效率之影響。

其結果如圖4-30 所示，Mo-Ti-MCM-41(50)有最高之甲烷產量，

其四小時平均產量可達1.83μmol/g．hr。經由 BET 與 XRD 之分析結 果 可 推 測 Mo-Ti-MCM-41(50) 高 於 Mo-Ti-MCM-41(25) 其 原 因 為 Mo-Ti-MCM-41(50)有較高之比表面積與孔洞結構均勻度，故其反應 位 置 較 多 ， 使 其 催 化 效 果 高 於 Mo-Ti-MCM-41(25) 。 而 Mo-Ti-MCM-41(50) 高 於 Mo-Ti-MCM-41(100) 其 原 因 為 Mo-Ti-MCM-41(50)其金屬含量高於 Mo-Ti-MCM-41(100)，故可被激 發之電子也較多，且 Mo-Ti-MCM-41(50)依然保有高比表面積，所以 Mo-Ti-MCM-41(50)有較高之甲烷產量。故可知在探討金屬含量之影 響時，須同時考慮觸媒結構均勻度與比表面積以及金屬含量等參數，

而本研究同時考慮以上之參數後，可得 Mo-Ti-MCM-41(50)此金屬比 例有最佳的光催化效率。

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Mo -T i-M CM-41 (10 0)

Mo -T i-M CM -41 (50 )

Mo -T i-MC

M -41 (25 )

Methane yield ( mo l/g . hr)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

圖 4-30 不同金屬含量之二氧化碳光催化還原之甲烷產率 (反應溫度 40℃)

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4.2.6 反應溫度之影響

由前述之結果可知，乙醇胺為本研究二氧化碳還原實驗之最佳吸 收劑，且 Mo-Ti-MCM-41(50)有最佳的催化能力，故繼續針對乙醇胺 與Mo-Ti-MCM-41(50)去探討反應溫度之影響。

圖4-31 之結果為反應溫度為 25℃與 40℃時，二氧化碳光催化還 原之甲烷產量，而此部分之結果同樣皆已扣除無二氧化碳之空白值。

由結果可以看出反應溫度 40℃時其甲烷產量明顯高於 25℃，其四小 時平均甲烷產量分別為1.83μmol/g．hr 與 0.3μmol/g．hr，顯示提高溫 度有助於二氧化碳還原成甲烷。而Anpo et al. (1995)同樣發現反應溫 度323K 其甲烷產量高於 275K。

高溫之二氧化碳光催化還原效率較高其原因可能為溫度提高可 幫助觸媒克服其活化能，使觸媒活性提升；另外根據動力學，溫度較 高也可加快CO2分子的移動速率，其應可增加與觸媒接觸之機會。

而本研究目前達到的最佳產率為1.83μmol/g．hr，其與前述表 2-2 液相二氧化碳光催化還原相關文獻相比，甲烷產量明顯高於(Kaneco et al., 1998)與(Koci et al., 2010)。但 Sasirekha et al. (2006)利用 365nm，

1000W 高壓汞燈其甲烷產量可達 42.5μmol/g．hr，雖然其使用之燈源 波長較本研究更接近可見光，且甲烷產量明顯高於本研究之甲烷產 量，但由於本研究所使用之燈源僅為9W，故在考慮耗電功率此參數

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後發現，Sasirekha et al. (2006)其甲烷產量為 0.04μmol/g．hr．W；而 本研究最高之甲烷產量則為0.2μmol/g．hr．W，故在同時考慮能源消 耗的條件下，本研究利用乙醇胺為吸收劑其CO2還原成甲烷之效果與 文獻相比其成效還不錯。

探 討 本 研 究 目 前 最 佳 甲 烷 產 量 1.83μmol/g．hr 之 量 子 效 率 (Quantum efficiency)，計算時假設 9W，254nm 光強度為 37Mw/cm² 之紫外燈其發光效率為 100%，且假設所有光源皆被觸媒吸收，結果 計算出量子效率為 0.0044%。Li et al. (2010)利用 Cu/TiO2-SiO2為觸 媒，使用之光源為氙弧燈，其波長界於 250nm 至 400nm，光強度為 2.4mW/cm²，而其量子效率為1.41%。故可知本研究之量子效率偏低，

故未來可再改良觸媒以降低電子電洞對再結合的機率，或修改反應器 以增進光的利用率，使量子效率能有效提升。

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25℃ 40℃

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

Meth ane yield ( m ol/g . hr)

圖 4-31 不同反應溫度之二氧化碳光催化還原之甲烷產率

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