Abstract
本研究的目的為製備高活性的Cu/Zn觸媒，用於催化甲醇的部分氧化反應（partial oxidation of methanol，POM）來製造氫氣的裕氣（hydrogen-rich gas，HRG），以作為質子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）的燃料。以不同的氧化鋅作為支撐物，探討氧化鋅的表面積對於催化活性的影響，以及添加氧化鈰對觸媒的幫助。本研究使用了四種不同表面積的氧化鋅，第一種為碳酸鋅在350 oC溫度下分解而成，其具有最高的表面積（56 m2/g），第二種為以硝酸鋅經由沉澱法所製得，其表面積為25 m2/g，其餘兩種為商業化氧化鋅，其表面積分別為13 m2/g及5 m2/g，並以此四種不同表面積的氧化鋅為載體，利用沉積沉澱法（deposition precipitation method）將銅與鈰一同支撐在氧化鋅上，製備出Cu30/Ce20Zn觸媒。Cu30/Ce20Zn-D觸媒在反應溫度200 oC下，甲醇轉化率達到87%，氫氣選擇率98%，二氧化碳選擇率99%。POM活性的測試發現隨著氧化鋅表面積的增加，氫氣選擇率和二氧化碳選擇率也會同步的上升，這是由於氧化鋅具有脫氫的效果，當銅金屬與高表面積的氧化鋅之間有更多的接觸面積，甲醇所分解的氫氣將更容易經由氧化鋅來作脫附，避免被吸附在銅表面上的氧氧化。此外，添加的鈰可作為氫氣脫附的媒介，幫助氫氣溢流（spillover）到氧化鋅上，再經由氧化鋅脫附。