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系統識別號 U0026-0402201021553800
論文名稱(中文) 超臨界二氧化碳製備奈米粒子及其應用之研究
論文名稱(英文) Studies on the Preparation of Nanoparticles and its application by Supercritical Carbon Dioxide
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 資源工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Resources Engineering
學年度 98
學期 1
出版年 99
研究生(中文) 吳建儀
研究生(英文) Chien-I Wu
學號 n4894120
學位類別 博士
語文別 中文
論文頁數 142頁
口試委員 共同指導教授-葉茂榮
共同指導教授-溫紹炳
指導教授-申永輝
口試委員-廖學誠
口試委員-林志朋
中文關鍵字 超臨界二氧化碳  逆微胞  奈米二氧化鈦  染料敏化太陽能電池 
英文關鍵字 Supercritical Carbon Dioxide  TiO2 nanoparticles  reverse micelle  Dye-Sensitive Solar Cell. 
學科別分類
中文摘要 超臨界流體技術是以超臨界流體當媒介,透過使用不同的操作模式可以進行超臨界流體萃取、超臨界流體成核、氣體抗溶劑再結晶、超臨界條件下酶催化反應、超臨界流體乾燥、超臨界水處理等不同的製程。

本研究係利用界面活性劑在超臨界二氧化碳下形成逆微胞,製備出二氧化鈦奈米粒子,經由UV-VIS、XRD、FT-IR、EDS等儀器檢測其性質,TEM 測定粒子大小,推論導引出溶質在超臨界流體中減壓過程成核的物理性質,及其最佳操作條件。
超臨界流體所處的環境相對較高溫高壓,不易觀察常需透過間接的方式推導,因此,憑藉由超臨界流體中液體-固體的溶解度可推導出相平衡熱力學方程式,和利用模型化,間接瞭解超臨界流體的性質。
於上述系統下添加一種含有NH2官能基的矽烷改質劑(APS)將二氧化鈦表面改質為具有-NH2官能基,再以有機反應接上有機染料使得奈米二氧化鈦具有可見光應答的能力,並組裝成敏化太陽能電池加以驗證。
英文摘要 The technology of supercritical fluids was a medium by supercritical fluids. That carry out the proper procedures to do supercritical fluids extract, supercritical fluids catalytic reaction, supercritical fluids dried, supercritical fluids water treatment et al.

This study was prepared TiO2 nanoparticles by used surfactant to form reverse micell inter the supercritical carbon dioxide, and characterized by UV-Vis spectra、XRD、FT-IR、EDS. Determined the particles size by used TEM and lead to physical property of the solute in ScF fluids reduce pressure course the nucleation.

The supercritical fluids conditions were high temperature and high pressure not easy to observe, and therefore to rely on degree of the fluid and solid in the supercritical fluids to lead out thermodynamic equations of phase equilibrium and indirect understand property of the supercritical fluids.

Finally on the above-mentioned system modified TiO2 to be provided with -NH2 function group then accept organic dyes to obtain power of visible light respond and to fabricate dyes sensitize solar cell to test and verify.
論文目次 目 錄
中文摘要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Ⅰ
英文摘要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Ⅱ
誌謝・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Ⅳ
目錄 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ V
表目錄 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ IX
圖目錄 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ X

第一章 緒論
1. 前言 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1
2. 研究目的 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3

第二章 文獻回顧

2.1 超臨界流體之性質 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4
2.1.1臨界區的流體特性和相行為・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5
2.1.2超臨界流體特徵・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6
2.1.3超臨界CO2的特點・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・14
2.2超臨界流體製備奈米粒子・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15
2.2.1 超臨界溶液快速膨脹 R E S S ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
2.2.2 氣體抗溶劑 / 超臨界流體抗溶劑 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 18
2.2.3 氣溶膠溶劑萃取系統・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 19
2.2.4超臨界流體逆微胞・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 20
2.3超臨界流體乾燥・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 22
2.4聚合物的超臨界微加工・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 23
2.5超臨界流體條件下的反應特點・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・29
2.6 太陽能電池・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 30
2.6.1 無機太陽能電池・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 30
2.6.2 有機太陽能電池・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 34
2.7 二氧化鈦簡介・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 36
2.7.1 二氧化鈦的性質・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 36
2.7.2二氧化鈦的限量量子化效應・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 38
2.7.3 二氧化鈦的表面修飾・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・41
2.8 有機矽烷與金屬氧化物反應 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 45
2.9 染料敏化太陽能電池 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 47
第三章 實驗 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 51
3.1實驗設計・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・51
3.2實驗藥品與材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 24
3.3 實驗儀器與設備・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 25
3.4實驗程序・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 30
3.4.1 RESS法製備奈米二氧化鈦粒子・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 74
3.4.2. 超臨界二氧化碳逆微胞法製備奈米二氧化鈦・・・・・・・・・・・ 75
3.4.3 奈米二氧化鈦表面改質之實驗・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・79
3.4.4 染料敏化太陽能電池之製備 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・83
3.4.5奈米銀水性PU奈米複合材料之製備・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・86

第四章 結果與討論 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 89
4.1使用RESS 製程的探討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・89
4.2 ScCO2逆微胞法之探討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・91
4.2.1使用超臨界二氧化碳逆微胞法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・91
4.2.2改良之超臨界二氧化碳逆微胞法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 92
4.3反應溫度及壓力對產物粒徑之影響
4.3.1 反應溫度與粒徑關係之探討・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・97
4.3.2反應壓力與粒徑關係之探討 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102
4.4改良反應槽及製程之影響 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・108
4.5熱力學理論探討反應條件對粒徑之影響・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・111
4.6水熱反應及煅燒法之影響・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・116
4.7二氧化鈦表面改質 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・119
4.7.1反應器之改良・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・119
4.8光觸媒表面改質後之應用・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・125
4.9製備WPU/Ag 奈米複合薄膜及其抗菌之研究 ・・・・・・・・・・・・・・129
4.10超臨界二氧化碳逆微胞法及氧化還原法之比較・・・・・・・・・・・・・133
五、結論 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・134
六、參考文獻 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 136
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