氫能是具有前景的替代能源之一，水分解產氫(Hydrogen evolution reaction by water splitting)為其一關鍵製程，尋找高效能之非貴重金屬催化劑成為氫能是否能普及的關鍵。碳化鈷奈米粒子(Cobalt carbide nanoparticles CoxC NPs x=2 3)是一項相當新穎的材料，由理論計算值與近年研究顯示，其具有與Pt相似的電子結構，作為HER反應之電極其具有良好的電學性質、高導電性、耐酸性環境、高穩定性及高耐久性等優點。本研究成?利用相對低溫且無須加壓之濕式液相化學合成技術，藉由乙酸鈷（Cobalt(II) acetate）、三甘醇（Triethylene glycol）與氫氧化鈉，合成出CoxC (x=2 3)複合相碳化鈷奈米晶體，但反應完成度較低，部分前驅物殘留，且結晶度不佳；當改以乙酸鈷、三甘醇及油胺（Oleylamine）做為原料時，其產物為結晶度較佳且均勻分散的純相Co2C奈米晶體，尺寸約為80 nm，兩者皆表現出高電催化活性。進一步將CoxC 與Co2C進行比較，藉由三電極系統進行電化學量測，CoxC製備之電極起始電位為 - 0 33V，塔弗斜率為91 mV/dec；而Co2C之起始電位為 - 0 27V，塔弗斜率為60mV/dec。於同樣的施加電壓下，Co2C電極表現出更高的電流密度，藉由電化學阻抗譜分析擬合出的等效電路，可得到電荷轉移電阻Rct (CoxC)=10 05 kΩ、Rct (Co2C)=6 02 kΩ，證明了Co2C能夠更有效的傳輸電荷。以上實驗結果證明了碳化鈷奈米粒子應用於催化水分解產氫反應上的潛力，未來可望藉由優化產物尺寸、載體結構或是摻雜等方式進一步改善材料表面性質，發展更低成本、高活性及穩定性之人造電催化產氫電極。
Highly active electrocatalyst cobalt-carbide nanoparticles synthesized by wet-chemistry method for hydrogen evolution reaction
奕亨, 林. (Author). 2019
學生論文: Doctoral Thesis