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附錄 Au/Y 觸媒存放方法討論
1. 實驗目的
在以往的實驗研究中，製備好的觸媒皆存放於玻璃容器中，再放置於冰箱的 上層冷凍室存放，以避免經過一段時間的存放後，觸媒活性衰退。上述的經驗是 由Au/TiO2所得知，先前李文聖學長的研究中可以發現，看到隨著時間的存放，觸 媒顏色會漸漸改變，由灰白色變為深紫色，當顏色改變後再去行反應，與先前的 反應做比較即可明顯的發現其活性下降[1]。因此，在此討論中將針對Au/Y 觸媒找 尋可長時間存放不會造成活性下降的方法。
2. 實驗方法
將存放方法分為三種來做綜合討論：
a. 將觸媒存放於玻璃容器中，存放於冰箱冷凍室。
b. 將觸媒放置於培養皿中，暴露於檯燈光照下。
c. 將觸媒存放於玻璃容器中，將容器以黑色膠帶包裹，放置於不透光盒子中，存 放於一般環境中。
3. 結果討論
3-1 冰箱冷凍室存放結果
將 070719、070728 及 070731 三個觸媒製備好後，存放於玻璃容器中，放置 在冰箱上層冷凍室 3 個月。上述三個觸媒的製備流程如第三章敘述，此三個樣品 的乾燥方法皆是60oC 烘箱乾燥 6 小時。 由 Table 1 及 Figure 1 可以看到，除了 pH=5 的觸媒放置於冷凍室中 3 個月無明顯的衰退外，另外兩個觸媒，pH=6 和 pH=7，
無論是最高轉化率及最後較穩定的轉化率都有明顯的衰退。除了反應轉化率的衰 退，在觸媒外觀上的顏色，也隨著時間存放而有所改變，Table 2 顯示了存放前後 的顏色變化。由於顏色的改變可以推論，經過冰箱冷凍室3 個月的存放，除了 pH=5
的觸媒顏色無明顯改變，另外兩觸媒顏色的改變可能是觸媒上氧化態的金在存放 過程中，漸漸還原成金屬態的金 (奈米金顆粒即為深紫色)。
Table 1 Storage effect of Au/Y catalysts on catalytic activeity for CO oxidation.
Preparation of Au/Y Au in Au/Y CO conversion (%) Sample No.
pH Mixing time (h)a
Store
(month) loading(wt%) recovery(%) Maximum Final
0 92.99 67.73
CO conversion (%)
Reaction time (h)
070728
070728, 3 month 070719
070719, 3 month 070731
070731, 3 month
Au/Y CO oxidation
Figure 1 3 months Storage effect of three Au/Y catalysts on catalytic activeity for CO oxidation.
Table 2 Storage effect on colors of Au/Y catalysts.
Sample No. 070728 070719 070731
Original 淡黃色 白色 白色
After 3 months storage 淡黃色 淡粉色 淡紫色
3-2 Au/Y 觸媒在存放過程中照光對活性的影響
在這部分的討論中，應用觸媒070828、070907(60)、070907(RT)及 071126(RT) 四個觸媒，分別將單一觸媒使用不同儲存方式，藉由不同方式的反應結果與其剛 製備好時之反應活性作對照比較，進而找尋Au/Y 觸媒適當的存放方法。
首先先探討不同存放方法對070728 觸媒的影響，其製備程序為，金溶液調整 到pH=5，2.5h mixing，60oC 烘箱乾燥 6 小時，乾燥研磨後放置於玻璃容器裡，首 先先放置於冰箱冷凍室 3 個月，三個月後將其存放於一般環境中，在檯燈下連續 照光2 個禮拜，另一部份則沒有照光。由 Figure 2 可以明顯的觀察到，在一開始的 3 個月冷凍室存放並沒有造成這個觸媒活性的衰退，但是放置於一般環境中後，沒 有照光的反應最高轉化率還是一樣，但是在反應中衰退的速度變快了，且其最後 穩定的轉化率相較於新鮮的觸媒來的低約 10%。反觀有照光的樣品，無論是最高 轉化率或穩定後的轉化率都是所有方法中衰退最多的，因此，在這個反應結果可 以發現到，照光後會使觸媒反應的最高轉化率下降約 20％，而對此觸媒而言，在 室溫的存放無論有沒有照光，皆會使觸媒在反應過程中加快衰退，且最後的穩定 反應活性皆下降。
接下來討論是 070907(60)觸媒在不同存放方式下，其反應活性變化的情形。此 觸媒製備程序為，金溶液調整到pH=6，24h 攪拌，60oC 烘箱乾燥 6 小時，乾燥後 放置於玻璃容器裡，一開始先放置於冰箱冷凍室 3 個星期，之後將其部分存放於 一般環境中，連續在檯燈下照光1 個月，另一部份沒有照光。由 Figure 3 可以觀察 到，在室溫且照光的環境中存放後，皆會造成觸媒活性在反應中加速衰退。
070907(RT)觸媒在不同存放方式下，其反應活性變化的情形與上述兩者截然不 同。此觸媒製備程序為，金溶液調整到pH=6，24h mixing，室溫乾燥 6 小時，乾 燥研磨後放置於玻璃容器裡，一開始先放置於冰箱冷凍室 3 個星期，之後將其部 分存放於一般環境中，連續在檯燈下照光 1 個月，另一部份沒有照光。相較於 070907(60)觸媒，由元素分析可得知，室溫乾燥的樣品含水量較多，所以在反應過
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
(070728, pH=5, 2.5h) fresh freezer 3 month
freezer 3 month + 2 week ambient light freezer 3 month + 2 week ambient no light
CO conversion (%)
Reaction time (h)
Figure 2 Influence of storage environment on catalystic activeity of 070728 catalyst for CO oxidation.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
CO conversion (%)
Reaction time (h) freezer 3 weeks
freezer 3 weeks + ambient 1 week light freezer 3 weeks + ambient 1 month light freezer 3 weeks + ambient 1 month nolight
Figure 3 Influence of storage environment on catalystic activeity of 070907(60) catalyst for CO oxidation.
而60oC 乾燥的觸媒只需約 0.5~2 小時即可達最高轉化率，可由 Figure 4 觀察到。
在Figure 5 中可以看到，在室溫環境存放下，無論有無照光，其最高轉化率皆與原 始的一樣，也就是無衰退現象，且達到最高轉化率的速度加快了，換句話說即達 最高轉化率的時間縮短了一點。除此之外還發現到，只有照光的樣品在反應過程 中加速失活，且最後達穩定的轉化率也減少了約20%。
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
600C-dry RT-dry
CO conversion (%)
Reaction time (h)
Au/Y CO oxidation
Figure 4 Effect of drying temperature of Au/Y catalyst 070907 on catalytic activeity for CO oxidation.
綜合比較上述三個觸媒後，再經由Table 3 的整理發現，無論是在存放過程中照光 造成的顏色變化，或是隨時間增加觸媒的化學性質改變造成顏色的改變，都會使 得反應活性下降。在 070907(RT)觸媒的討論中發現，相較於 070907(60)，室溫乾 燥的樣品在室溫環境中存放下，只要不照到光，經過 1 個月的存放其反應活性都 不會有衰退的現象，皆與其剛製備好時的反應活性相同。為了確定上述論點是否 正確，本研究再次檢驗不同製備流程室溫乾燥的觸媒，使用相同的存放方式，存 放於室溫環境下不照光，其反應活性是否不會受存放時間的影響。071126 觸媒製 備程序為，金溶液調整到pH=6，慢慢滴加鹼液 24h mixing，室溫乾燥 6 小時，乾 燥研磨後放置於使用黑膠帶纏好不透光之玻璃容器裡，存放於一般環境中。實驗
結果由Figure 6 中得知，只要是室溫乾燥的觸媒，皆可在不照光一般室溫環境下保 存，其活性不會有衰退的現象。
Table 3 Color changes with the storage time over Au/Y catalysts.
070728 070907(60) 070907(RT)
時間 顏色 時間 顏色 時間 顏色
剛製備好 淡黃色 剛製備好 白色 剛製備好 黃色
冷凍室存放 3 個月 淡黃色 冷凍室存放 3 星期 白色 冷凍室存放 3 星期 淡黃色
室溫照光存放兩星期 灰紫色 室溫照光一個月 灰紫色 室溫照光一個月 紫色
室溫不照光存放兩星期 淡灰白 室溫不照光一個月 淡紫色 室溫不照光一個月 白色
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
CO conversion (%)
Reaction time (h) freezer 3 weeks
freezer 3 weeks + ambient 1 week light freezer 3 weeks + ambient 1 month light freezer 3 weeks + ambient 1 month nolight
Figure 5 Influence of storage environment on catalystic activeity of 070907(RT) catalyst for CO oxidation.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
CO conversion (%)
Reaction time (h)
fresh
ambient no light
Au/Y (071126 Lin's 有控溫 )
Figure 6 Comparison of the catalytic activity of Au/Y catalyst 071126(RT) for CO oxidation after 3 months storage.
4. 結論
由上述的討論中可以得知，製備條件不同的觸媒，只要是室溫乾燥的觸媒，
將其存放於不照光的玻璃容器中，無須擺放於冷凍室中，在一般環境裡不照到光，
其CO 反應活性不會隨存放時間增加而降低。因此，在此篇論文中製備的觸媒，皆 以此方式保存以待檢測。
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