催化劑應用的問題，透過圖書和論文來找解法和答案更準確安心。 我們找到下列問答集和資訊懶人包

石油化工催化劑基礎知識（第三版）

為了解決催化劑應用的問題，作者朱洪法 這樣論述：

本書從工業實用角度出發，較完整地介紹了石油化工催化劑的基礎知識，包括催化劑的基本概念和生產原理、評價及測試方法，催化劑及載體的選擇和設計、催化劑使用和保護，以及催化劑的推廣應用和選購等有關知識；同時還重點介紹了一些重要石油化工過程催化劑的種類和性能及近年來石油化工催化劑和催化新材料、新技術的進展。

催化劑應用進入發燒排行的影片

利用電漿技術製備複合催化劑應用於酸性藍光催化降解之研究

為了解決催化劑應用的問題，作者謝墨如 這樣論述：

酸性藍被歸類為偶氮染料，廢水產生量高，若採用混凝-膠凝、生物處理和吸附等處理，需要大量空間，在台灣土地面積有限的情況下，不是一個最佳選擇。 TiO2 是一種廣泛使用的光催化劑，它具有多種優點，包括適用於小面積應用、低可見光反應以及 e/h+ 對的快速復合。利用將生物炭與 TiO2 奈米顆粒結合，可以克服這些限制，且生物炭負載的 TiO2 複合材料的光催化活性在紫外可見範圍內顯著提高。 Biochar 和 Co-Pyrolysis char 從電漿熱解反應中可獲得此可再利副產品，並可進一步作為摻雜鈦 (II) 的光催化劑來處理酸性藍染料。該合成採用水解法和煅燒法，摻雜生物炭和二氧化鈦作為光催化

劑材料。實驗參數選擇氣體流量 7L/m、9L/m 和 11L/m， 生物炭與共熱解炭與 TiO2的比例為 0.1:1； 0.3:1; 0.3:1; 0.5:1; 0.7:1;和 1:1。使用 FTIR、XRD、BET、元素和 Zeta 電位進行特性分析，並應用準一級、準二級、Langmuir動力學和等溫光催化劑模型分析去除行為。結果顯示，與單獨使用 TIO2 和純 Biochar 相比，使用 Biochar 和 Co-Pyrolysis char/TiO2 的優點是反應更快，Biochar/TiO2控制在 9L/m及比例 1/1下，在 10 PPM 酸性藍色染料中降解污染物高達 83.60%

的效率；而共熱解炭/TiO2 複合材料控制在 9L/m及比例 1/1下，對10 PPM 酸性藍色染料具有 78.80% 的去除效率。此複合光催化劑，Biochar/TiO2和Co-pyrolysis char/TiO2合成後的表面積分別為119.4356 m2和88.2361 m2，而兩種材料的孔隙體積分別為 0.7421 m3 和 0.1682 m3。 Biochar/TiO2 樣品中出現的官能團包含-OH（羥基）、C=C、-CF、C=O、-CH3、C-O-C 鍵，而在 Co-Pyrolysis Char 則出現-OH ，C=C，-CF。Biochar/TiO2和Co-pyrolysis c

har/TiO2光觸媒材料重覆使用，將導致10 PPM酸性藍染料在第三次循環使用中的效率分別下降64.63%和61.38%。當將 TiO2 添加到染料溶液中時，酸性藍分子主要通過其磺酸鹽基團被吸附，研究 AOP 系統中萘基偶氮染料光降解的主要降解途徑是羥基自由基對萘環的攻擊，導致形成羥基化的萘基偶氮染料，然後將其裂解。此外，羥基自由基攻擊含有偶氮基團的芳香環，導致偶氮鍵斷裂，這兩種反應都會導致髮色團的破壞，加速染料降解。

物理化學（第二版）

為了解決催化劑應用的問題，作者何傑（主編） 這樣論述：

《物理化學》（第二版）是按照工科物理化學課程教學的基本要求，結合多所學校相關專業教師的教學實踐經驗編寫而成的。   全書共分11章：氣體的性質、熱力學定律、熱力學第二定律、多組分系統熱力學、化學平衡、相平衡、統計熱力學基礎、化學反應動力學、電化學、表面現象、膠體分散系統等。本書在強調基礎理論的同時，注意物理化學概念間的關聯和原理的應用。各章的小結在總結主要內容的同時，凝練出本章節的主要思想與物理化學方法，給出本章節相關公式和概念間的關聯。 《物理化學》（第二版）可作為工科類各專業以及理科應用化學專業本科生的教材，也可供化學、化工等專業的人員參考。 何傑，安徽理工大學化學工

程學院，院長教授，1987.9-1990.7南京大學化學系物理化學專業學習，獲理學碩士學位。此階段主要從事脫蠟分子篩的結構與物理化學性能研究。提出5A分子篩中陽離子電場分佈對脫蠟分子篩吸附活性和吸附穩定性的影響，獲得肯定並得到應用。 1990.7-至今安徽理工大學化學工程學院教師，安徽省首批優秀青年教師，安徽省學科帶頭人培養物件。主要從事物理化學、催化原理、工業催化及相關課程的教學工作，同時在吸附、催化和催化新材料方面開展研究工作。   2000.9-2004.9南京大學化學化工學院物理化學專業學習，獲理學博士學位。此階段主要從事固體酸催化劑應用研究，在負載型固體酸的結構特徵、性能等方面進行

了較深入的研究，發表多篇學術論文。 2005.3-2006.3日本國立山梨大學博士後，開展燃料電池的燃料淨化以及甲烷重整製備氫氣的研究工作。 作為一名物理化學課程的教師，所負責的物理化學課程為安徽理工大學首批重點課程（2000年），目前為安徽理工大學“工業催化”精品課程的負責人，承擔著“工業催化”課程的建設任務。 作為一名教師，承擔的研究生課程有：量子化學概論，化學動力學，膠體與表面化學，介面物理化學，固體表面化學，固體表面研究方法，高等催化原理，現代催化研究方法，材料表徵技術，光催化原理，應用化學學科前沿等課程。 緒論1 0.1物理化學研究的內容1 0.2物理化學的

研究方法1 0.3物理化學的發展2 0.4物理化學課程的學習方法3 第1章氣體的性質5 1.1理想氣體5 1.1.1理想氣體模型5 1.1.2理想氣體狀態方程6 1.1.3摩爾氣體常數8 1.2理想氣體混合物9 1.2.1混合物組成標記法9 1.2.2理想氣體混合物的狀態方程10 1.2.3道爾頓分壓定律10 1.2.4阿馬伽分體積定律11 1.3真實氣體12 1.3.1真實氣體對理想氣體的偏離12 1.3.2氣體的液化13 1.3.3真實氣體狀態方程15 1.4對應狀態原理及普遍化壓縮因數圖19 1.4.1壓縮因數19 1.4.2對應狀態原理與普遍化壓縮因數圖20 本章小結22 思考題23

習題23 第2章熱力學第一定律25 2.1熱力學概論25 2.1.1熱力學的研究物件25 2.1.2熱力學的研究方法26 2.2熱力學基本概念26 2.2.1系統與環境26 2.2.2狀態與狀態函數27 2.2.3熱力學平衡態28 2.2.4過程與途徑28 2.3熱力學第一定律29 2.3.1熱和功29 2.3.2熱力學能30 2.3.3熱力學第一定律的文字表述30 2.3.4封閉系統熱力學第一定律的數學運算式31 2.4可逆過程32 2.4.1功與過程32 2.4.2可逆過程與不可逆過程34 2.5恒容熱、恒壓熱及焓36 2.5.1恒容熱QV36 2.5.2恒壓熱Qp與焓36 2.6熱容

37 2.7熱力學第一定律對理想氣體的應用39 2.7.1理想氣體的熱力學能和焓39 2.7.2理想氣體Cp，m與CV，m的關係41 2.7.3理想氣體的絕熱可逆過程42 2.8熱力學第一定律對實際氣體的應用45 2.8.1焦耳-湯姆遜實驗45 2.8.2節流膨脹過程的熱力學特徵46 2.8.3焦耳-湯姆遜係數及其應用46 2.8.4焦耳-湯姆遜轉化曲線47 2.8.5實際氣體恒溫過程中的ΔH和ΔU的計算48 2.9相變焓49 2.9.1相與相變49 2.9.2相變焓及可逆相變過程ΔU、ΔH、W和Q的計算50 2.9.3相變焓與溫度的關係51 2.9.4非平衡相變(非平衡壓力或非平衡溫度下)5

2 2.10化學反應熱53 2.10.1化學反應進度53 2.10.2摩爾反應熱54 2.10.3物質的標準態及標準摩爾反應焓55 2.10.4標準摩爾反應焓的計算56 2.10.5反應熱的測量61 2.10.6標準摩爾反應焓與溫度的關係63 2.10.7非等溫反應過程熱的計算65 本章小結66 思考題68 習題69 第3章熱力學第二定律73 3.1自發過程的共同特徵73 3.1.1自發過程73 3.1.2自發過程的實質74 3.2熱力學第二定律74 3.3卡諾迴圈和卡諾定理75 3.3.1熱機效率75 3.3.2卡諾迴圈75 3.3.3卡諾熱機效率76 3.3.4卡諾定理及推論77 3.4

熵的概念、克勞修斯不等式和熵增原理78 3.4.1熵的匯出78 3.4.2克勞修斯不等式80 3.4.3熵增原理、熵判據81 3.5熵變的計算與應用82 3.5.1環境的熵變82 3.5.2單純p、V、T變化過程熵變的計算82 3.5.3相變化過程的熵變的計算87 3.6熵的物理意義和規定熵89 3.6.1熵的物理意義89 3.6.2熱力學第三定律89 3.6.3摩爾規定熵和標準摩爾熵90 3.6.4化學變化過程熵變的計算91 3.7亥姆霍茲函數與吉布斯函數92 3.7.1亥姆霍茲函數92 3.7.2吉布斯函數93 3.7.3ΔA及ΔG的計算94 3.8熱力學基本方程97 3.8.1熱力學基本

方程97 3.8.2麥克斯韋關係式99 3.8.3吉布斯-亥姆霍茲方程101 本章小結102 思考題103 習題104 第4章多組分系統熱力學107 4.1偏摩爾量107 4.1.1偏摩爾量的定義107 4.1.2偏摩爾量的集合公式108 4.1.3吉布斯-杜亥姆(Gibbs-Duhem)方程109 4.1.4不同偏摩爾量之間的關係110 4.1.5偏摩爾量的實驗測定110 4.2化學勢112 4.2.1化學勢及其物理意義112 4.2.2多組分均相系統的熱力學基本公式113 4.2.3化學勢與溫度和壓力的關係114 4.3氣體物質的化學勢115 4.3.1理想氣體的化學勢115 4.3.2

實際氣體物質的化學勢116 4.4稀溶液中的兩個經驗定律118 4.4.1拉烏爾定律118 4.4.2亨利定律118 4.4.3拉烏爾定律和享利定律的比較119 4.5理想液態混合物及各組分的化學勢120 4.5.1理想液態混合物的定義120 4.5.2理想液體混合物中各組分的化學勢120 4.5.3理想液態混合物的通性121 4.6理想稀溶液及各組分的化學勢123 4.6.1理想稀溶液的定義123 4.6.2理想稀溶液中各組分的化學勢123 4.6.3理想稀溶液的依數性及其應用124 4.7實際溶液及各組分的化學勢128 4.7.1實際溶液對理想模型的偏差128 4.7.2非理想液態混合物及

化學勢129 4.7.3非理想稀溶液及化學勢130 4.7.4活度因數的測定與計算131 本章小結132 思考題134 習題134 第5章化學平衡137 5.1化學反應的平衡條件和化學反應親和勢137 5.2化學反應的平衡常數和等溫方程式138 5.2.1氣相反應的平衡常數——化學反應的等溫方程式138 5.2.2溶液中反應的平衡常數139 5.2.3氣相反應的經驗平衡常數141 5.3標準摩爾生成吉布斯函數與平衡常數的計算141 5.3.1標準狀態下的反應吉布斯函數141 5.3.2標準摩爾生成Gibbs函數142 5.3.3標準平衡常數與化學反應計量方程式的關係143 5.4複相化學平衡

144 5.5化學反應平衡系統的計算147 5.5.1平衡常數的應用147 5.5.2平衡混合物組成計算147 5.6各種因素對化學平衡的影響148 5.6.1溫度對化學平衡的影響——化學反應的等壓方程148 5.6.2壓力對化學平衡的影響151 5.6.3惰性組分氣體對化學平衡的影響153 5.6.4物料配比對平衡組成的影響154 5.7同時平衡、反應耦合、近似計算155 5.7.1同時平衡155 5.7.2反應耦合156 5.7.3近似計算156 本章小結156 思考題158 習題158 第6章相平衡161 6.1相律161 6.1.1相律的基本概念161 6.1.2吉布斯相律的推導16

2 6.1.3吉布斯相律的局限性與應用163 6.2單組分系統的相圖163 6.2.1單組分系統的相律及其相圖特徵163 6.2.2克拉貝龍方程和克拉貝龍-克勞修斯方程164 6.2.3典型的單組分系統相圖166 6.2.4單組分系統相變的特徵與類型168 6.3二組分液態混合物的氣-液平衡相圖169 6.3.1二組分理想液態混合物系統氣-液平衡相圖169 6.3.2二組分理想液態混合物的氣-液平衡相圖的應用171 6.3.3杠杆規則及其應用171 6.3.4二組分非理想液態混合物的氣-液平衡相圖172 6.4部分互溶和完全不互溶雙液系統相圖175 6.4.1部分互溶雙液系統相圖175 6.4

.2完全不互溶雙液系統相圖177 6.5二組分固-液平衡系統相圖178 6.5.1相圖與步冷曲線的繪製178 6.5.2固相完全互溶系統相圖181 6.5.3固相部分互溶系統相圖182 6.5.4固相完全不溶系統相圖183 6.5.5生成化合物系統相圖183 6.5.6二組分系統T-x相圖的共同特徵185 6.6三組分系統相圖185 6.6.1三角座標標記法185 6.6.2部分互溶三液系統相圖186 6.6.3部分互溶三液系統相圖的應用187 6.6.4鹽水三組分系統的固-液相圖187 本章小結188 思考題189 習題190 第7章統計熱力學基礎196 7.1概述196 7.1.1統計熱

力學研究的物件與任務196 7.1.2統計熱力學研究方法197 7.1.3統計熱力學方法的特點197 7.1.4統計系統的分類197 7.1.5統計熱力學的基本假設198 7.1.6最概然分佈與平衡分佈198 7.2玻爾茲曼分佈律與粒子配分函數201 7.2.1玻爾茲曼分佈律201 7.2.2粒子配分函數q203 7.2.3粒子配分函數的計算204 7.3配分函數和熱力學性質的關係208 7.4統計熱力學應用——氣體211 7.4.1單原子氣體211 7.4.2雙原子及線型多原子氣體212 7.5統計熱力學應用——理想氣體反應的平衡常數213 7.5.1化學平衡體系的公共能量標度213 7.5

.2平衡常數的配分函數運算式214 7.5.3標準摩爾Gibbs函數和標準 摩爾焓函數217 本章小結219 思考題220 習題221 第8章化學反應動力學223 8.1化學動力學的基本概念224 8.1.1反應速率224 8.1.2反應速率的測定225 8.1.3基元反應和非基元反應226 8.1.4品質作用定律227 8.1.5反應級數和速率係數227 8.2具有簡單級數反應的特點228 8.2.1零級反應229 8.2.2一級反應229 8.2.3二級反應231 8.2.4n級反應234 8.2.5反應級數的測定和速率方程的確立235 8.3溫度對反應速率的影響239 8.3.1範特霍

夫近似規律239 8.3.2阿倫尼烏斯公式239 8.3.3活化能241 8.4幾種典型的複雜反應243 8.4.1對峙反應243 8.4.2平行反應245 8.4.3連串反應246 8.4.4複雜反應速率方程的近似處理方法248 8.4.5鏈反應251 8.5反應速率理論簡介254 8.5.1碰撞理論254 8.5.2過渡態理論259 8.5.3單分子反應理論264 8.5.4反應速率理論的發展——分子反應動態學簡介266 8.6溶液中的反應動力學簡介268 8.7催化反應動力學271 8.7.1催化與催化作用271 8.7.2均相催化反應274 8.7.3多相催化反應動力學277 8.8光

化學反應279 8.8.1光化學基本定律280 8.8.2量子產率280 8.8.3光化學反應動力學281 8.8.4光化學反應平衡282 8.8.5光敏反應和化學發光283 本章小結284 思考題286 習題286 第9章電化學293 9.1電解質溶液導論294 9.1.1電解質溶液導電機理及法拉第定律294 9.1.2離子的電遷移與遷移數296 9.1.3電導、電導率和摩爾電導率298 9.1.4電解質溶液的活度303 9.1.5強電解質溶液理論簡介305 9.2可逆電池的構成及其電動勢測定307 9.3可逆電池的熱力學311 9.3.1Nernst方程311 9.3.2電池反應有關熱力

學量的關係312 9.3.3電極電勢和液體接界電勢314 9.3.4電動勢測定的應用318 9.4原電池的設計與應用320 9.4.1氧化還原反應320 9.4.2擴散過程——濃差電池321 9.4.3中和反應與沉澱反應322 9.4.4化學電源322 9.5電極過程326 9.6電解的實際應用330 9.6.1金屬的析出330 9.6.2金屬的電化學腐蝕和防腐332 本章小結334 思考題335 習題336 第10章表面現象340 10.1介面及介面特性341 10.1.1表面與介面341 10.1.2比表面積341 10.2表面吉布斯函數與表面張力342 10.2.1表面功、表面吉布斯函

數及表面張力342 10.2.2表面熱力學基本方程344 10.2.3表面張力與溫度的關係344 10.3潤濕現象345 10.3.1潤濕角與楊氏方程346 10.3.2鋪展346 10.4彎曲液面的表面現象347 10.4.1彎曲液面下的附加壓力347 10.4.2附加壓力的大小——Yang-Laplace方程347 10.4.3毛細管現象348 10.4.4彎曲液面下附加壓力的應用349 10.5彎液面上的蒸氣壓349 10.5.1開爾文方程349 10.5.2彎液面上蒸氣壓的應用——亞穩狀態和新相的生成350 10.6溶液的表面吸附351 10.6.1溶液的表面吸附現象351 10.6.

2表面吸附量352 10.6.3Gibbs吸附公式352 10.7表面活性劑及其作用354 10.7.1表面活性劑的結構354 10.7.2表面活性劑的分類354 10.7.3表面活性劑在溶液體相與表面層的分佈357 10.7.4表面活性劑的實際應用360 10.7.5表面活性劑的研究及展望360 10.8固體表面的吸附361 10.8.1物理吸附和化學吸附361 10.8.2經驗吸附等溫式362 10.8.3Langmuir吸附等溫式364 10.8.4多分子層吸附等溫式366 本章小結367 思考題368 習題369 第11章膠體分散系統371 11.1概述371 11.1.1分散系統及

其分類371 11.1.2膠體分散系統的製備與淨化373 11.2溶膠的動力和光學性質375 11.2.1溶膠的動力性質375 11.2.2溶膠的光學性質377 11.3溶膠的電學性質378 11.3.1膠體粒子的表面電荷379 11.3.2雙電層理論與膠團結構379 11.3.3溶膠的電動現象382 11.4憎液溶膠的穩定性和聚沉作用384 11.5大分子溶液388 11.5.1大分子化合物及其溶液388 11.5.2唐南平衡390 11.6凝膠393 11.6.1凝膠393 11.6.2凝膠的分類393 11.6.3凝膠的製備394 11.6.4凝膠的性質394 11.6.5凝膠的應用39

5 11.7乳狀液和微乳液396 11.7.1乳狀液396 11.7.2微乳液398 11.8其他粗分散系統399 11.8.1泡沫399 11.8.2懸浮液401 11.8.3氣溶膠401 本章小結402 思考題403 習題403 附錄405 附錄1SI單位及常用基本常數405 附錄2能量單位間的換算406 附錄3物質B的Sm和ΔfGm在不同標準狀態之間的換算因數406 附錄4元素的原子量表407 附錄5某些物質的臨界參數408 附錄6某些氣體的范德華常數409 附錄7某些氣體的摩爾定壓熱容與溫度的關係(Cp，m=a+bT+cT2)409 附錄8某些物質的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯

函數、標準摩爾熵及摩爾定壓熱容(p=100kPa，25℃)410 附錄9某些有機化合物標準摩爾燃燒焓(p=100kPa，25℃)412 參考文獻413 物理化學研究化學系統行為最為一般的宏觀、介觀、微觀規律與理論，是現代化學的核心內容和理論基礎，也是化學與化工等專業本科生一門重要的核心與主幹基礎課程。物理化學課程不僅在於它的基礎性、普適性，同時還在於它詮釋了基礎理論中的方法論和自然科學的哲學性，在各類人才培養中起著重要的作用。 本書自2011年出版以來，使用的學校和專業不斷增加，受到了學生和同行的好評，2015年獲中國石油與化學工業優秀出版物（教材類）一等獎。本次修訂再版

基於廣大師生和同行專家對第一版的建議，以及在教學過程中對相關內容的進一步理解。我們的目標仍然是為學生提供一本較好的理解物理化學基本概念、基本原理以及物理化學領域概貌的教科書，使學生有一個較堅實的物理化學基礎。在強調基礎的同時，我們繼續探索如何向學生簡要介紹物理化學對相關學科的支撐作用，以強調物理化學的基礎性、前沿性和活力。同時，我們仍然保持第一版的簡潔性、可讀性，但不增加教材的篇幅。在本次修訂中，①為了使學生更好地掌握物理化學的各章概念與整體內容，加強內容的總結，章後凝練了各章節的公式，②網路技術的迅速發展為學生瞭解物理化學基礎理論在相關學科的應用提供了很好的平臺，因此，本次修訂時刪除了第一版

中的拓展閱讀材料部分。 本次修訂目標適用物件仍然是化學工程與工藝、製藥工程、能源化學工程和應用化學等專業的本科生，同時也考慮到高分子科學與工程、環境科學與工程、安全工程等相關專業本科生的需求。 參加本次修訂工作的有：合肥學院鄧崇海、劉伶俐（第1、10、11章），安徽理工大學謝慕華、邢宏龍、何傑、石建軍（第2、3、7、9章），皖西學院鐘煜、李林剛（第4、8章），安徽建築大學趙東林、陳少華（第5、6章）。全文由何傑教授統稿並任主編，邵國泉、劉瑾、鄧崇海、李林剛任副主編。對為本書修訂提出建議、意見和幫助的廣大師生表示衷心的感謝。 由於編者水準有限，雖然一再斟酌，但書中難免有疏漏和不當之處，懇請

各位讀者批評、指正。 編者 2018年6月 第一版前言 物理化學是一門理論性很強的學科。作為化學學科的一個重要分支，物理化學是現代化學的核心內容和理論基礎，也是化學與化工類各專業本科生一門重要的主幹基礎課程。通過物理化學課程的學習，可使學生從理論高度認識大千世界所呈現的化學現象的共同本質，同時，通過物理化學基礎知識向專業知識的滲透，可使學生瞭解基礎對專業的重要支撐作用。 物理化學蘊含大量的科學方法論和哲學思想。就物理化學課程本身而言，除了讓學生學到有關物理化學方面的基本理論和基本技能以外，更重要的是通過這門課的教學，培養學生從實際問題抽象為理論，並運用理論分析和解決實際問題的方法論，物

理化學具有很強的邏輯性，可使學生掌握嚴密的邏輯推理和思維方法，從而增進學生的認知結構和重組水準，得到科學方法的訓練。因此，在一些章節內容的小結中我們凸顯了相關的科學方法。 物理化學還是一門實驗性學科。物理化學的一項重要任務就是將離散的實驗結果進行定量關聯，從而建立有關化學過程的理論和技術方法。因此，對於化學化工類學生，物理化學是一門理論與實際緊密聯繫的學科。在本教材拓展學習材料中介紹了物理化學在相關學科應用的實例。 本教材根據幾所學校教師多年的教學實踐，以及在編者之間長期的合作與交流基礎上，通過集體對物理化學內容的凝練編寫而成。由於使用本書的學生可能來自於化學、化工、製藥、應用化學、高分子

材料、能源、環境科學等不同學科，因此，在內容選擇、例題與習題等方面不可能做到面面俱到，只能在拓展內容上做適當兼顧。本書第1、10、11章由合肥學院鄧崇海、邵國泉編寫，第2、3、7章由安徽理工大學謝慕華、邢宏龍和何傑編寫，第4、8章由皖西學院劉傳芳、李林剛編寫，第5、6章由安徽建築工業學院趙東林、陳少華和馮紹傑編寫，第9章由黃山學院陳國平編寫。全書由何傑統稿任主編，邵國泉、劉傳芳、劉瑾任副主編。 在此，對本文參考文獻的作者及在編寫過程中給予幫助的同行表示由衷的感謝。 由於編者水準有限，書中難免有疏漏和不當之處，懇請讀者批評指正。 何傑 2011年11月於安徽理工大學

光驅動二氧化碳還原反應之有機催化劑研發

為了解決催化劑應用的問題，作者王士豪 這樣論述：

本論文主要設計及合成一系列富勒烯衍生物、共軛小分子和高分子，作為光驅動二氧化碳還原反應之催化劑，並探討分子結構於材料性質、催化活性和催化穩定性之影響。第一部分，首先以普拉托反應將4,7-di(thiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazol le (DTBT)化學接枝至富勒烯吡咯烷上，形成二元體 (dyad)分子，簡稱為DTBT-C60，促使其吸收光譜紅位移，並探討其光學性質和光電化學性質的變化。紫外光-可見光光譜顯示長波長之吸收峰確實因DTBT分子的存在，而增加了400-520 nm區間的吸收範圍，吸收光譜的改善有助於DTBT-C60更好的利用太陽光產生更多的

激子，PL以及TRPL的量測結果顯示，引入DTBT能更有效地拆解激子以及減少電荷再結合的機率，DTBT-C60的光電化學性質則分別利用光電壓衰退 (photovoltage decaying measurement)、電化學阻抗分析 (electrochemical impedance spectroscopy)以及光電流響應 (photocurrent response)實驗進行分析。DTBT-C60催化之反應系統在AM1.5G的光譜之太陽模擬光源照射反應24小時後，產出一氧化碳為唯一產物，其產率為144 μmol·gcat-1。同位素的實驗證實水可以有效地作為電子的來源與DTBT-C60反

應，且不需要任何犧牲劑添加，更重要地，DTBT-C60維持了非常持久的催化活性，可超越一個禮拜之久。第二部分，使用萘雙亞醯胺作為電子授體單元，分別與thiophene、thienothiophene、bithiophene 和terthiophene，進行Stille coupling反應，合成一系列的有機共軛小分子，分別簡稱為NDI-2T、NDI-TT、NDI-4T和NDI-6T，並探討其結構上電子供體的能力對於它們的光電性質之影響，其中，由於導入較強推電子能力之電子供體，NDI-6T擁有最紅位移的吸收光譜、最長的激子壽命以及較佳的電子電洞拆解能力，將NDI-4T作為有機催化劑應用於光催化二

氧化碳還原反應，可產出168 μmol·gcat-1的一氧化碳產率，相較NDI-TT (111.9 μmol·gcat-1)、 NDI-2T (88.4 μmol·gcat-1)和NDI-6T (40.5 μmol·gcat-1)高出許多，除了NDI-6T外，其一氧化碳產率的趨勢隨著噻吩數量的增加而有所提升。然而，電子供體的推電子能力提升，能有效的縮短能隙，卻同時上移氧化能階，NDI-6T的氧化能階與水的氧化能階相同，降低NDI-6T陽離子氧化水以還原成中性態的驅動力，相對地，NDI-4T具有適當的氧化及還原電位、較低的電荷轉移電阻以及優異的光電流強度，因此，表現出最高的催化活性，而且，反應過

程僅需使用水作為電子供體，不需要共催化劑及犧牲劑的加入，此部分之研究不只能展示有機共軛小分子作為催化劑之潛力，也探討了共軛小分子電子供體能力對於二氧化碳還原效率之影響。第三部分，在共軛高分子的主鏈導入電子授體之萘雙亞醯胺單體，並分別與弱的推電子單元之biphenyl單體或拉電子單元之DTBT單體，利用Stille反應進行聚合形成兩個共軛高分子 (PNDI-BP和PNDI-DTBT)，合成之單體及共軛高分子均有使用核磁共振光譜儀進行結構鑑定，並以凝膠滲透層析測得分子量，並與市售之共軛高分子PNDI-2T針對它們的光學、電化學及結晶性質進行比較，紫外光可見光光譜顯示PNDI-DTBT擁有最寬廣的吸

收光譜以及較強的吸收係數，吸收光譜的改善能使PNDI-DTBT更好的利用太陽光產出更多激子，XRD的分析顯示PNDI-2T表現出最好的結晶度，且具有明顯的π-π stacking的訊號。三個高分子催化劑進行二氧化碳光催化還原反應都能在少量水作為電子供體下產出一氧化碳，更重要的是PNDI-BP不只擁有了最高的一氧化碳產率90.0 μmol·gcat-1，也能夠產出甲烷作為產物，產率為1.7 μmol·gcat-1。TRPL及開環電壓衰退之分析，發現萘雙亞醯胺與非共平面的雙苯環單體共聚合之PNDI-BP，可有效地延長電子存活的時間及抑制電荷載子的再結合，電化學阻抗分析以及光電流響應實驗指出PNDI

-BP具有最低的電荷傳遞電阻以及較佳的光電流強度，因此，可大幅的提升催化活性以及增加還原反應的產物量，PNDI-BP展現了非常好的可回收性以及卓越的長時間催化穩定性，可穩定產出產物至兩周之久。綜合以上實驗，我們對於富勒烯衍生物、萘雙亞醯胺之小分子及高分子的結構設計有更進一步的認識與了解，這將有助於未來設計高催化效率及高穩定性的有機催化劑。