設施農業：綠能設施開發【材料科學與工程學系宋振銘教授】

論文篇名 英文：Low Temperature De-oxidation for Copper Surface by Catalyzed Formic Acid Vapor
中文：以催化甲酸氣氛進行銅表面低溫去氧化處理
期刊名稱 Applied Surface Science
發表年份,卷數,起迄頁數 2018, 456, 890-898
作者 Pei-Wen Chou, Jenn-Ming Song*(宋振銘), Zong-Yu Xie, Masatake Akaike, Tadatomo Suga, Masahisa Fujino, and Jing-Yuan Lin
DOI doi:10.1016/j.apsusc.2018.06.205
中文摘要 與東京大學須賀唯知教授合作，本研究開發以鉑催化甲酸氣氛低溫清潔銅表面，並利用原位反射式傅立葉轉換紅外線光譜儀 (in situ IR-RAS) 連續偵測在不同反應溫度下，有機氣氛與氧化亞銅表面之反應過程。此外並收集經鉑催化甲酸氣氛以電子順磁共振儀(Electron paramagnetic resonance, EPR)進行自由基分析，根據結果提出綜合性機制說明。研究結果顯示，利用低濃度0.4%甲酸氣氛，在反應溫度160oC下，厚度350nm之氧化亞銅可被完全還原至純金屬狀態，若經鉑催化，可進一步加速還原速率。控制鉑催化溫度以及還原反應溫度，整體還原速率隨著反應溫度升高而加快。在催化溫度150oC時，還原速率接近甚至高於常見的N2-5%H2。不論是否經鉑催化，稀釋甲酸氣氛與氧化亞銅反應主要產生CO2以及H2。鉑催化甲酸直接分解產生氫自由基，在催化溫度150oC可得到最大量的氫自由基，與未催化甲酸須藉由氧化亞銅為觸媒分解甲酸根有所不同。鉑催化氣氛因為含大量氫自由基可與表面氧原子鍵結形成H2O，能更有效達到還原效果。拉曼光譜調查顯示鉑催化能大幅降低甲酸殘存量。
英文摘要 This study investigated low temperature reduction of copper oxides using modified formic acid vapor treatment with Pt catalysts in terms of reaction kinetics and mechanisms.  An in situ FTIR was adopted to monitor the evolution of organic ligands and oxidized copper surface under catalyzed formic acid vapor.  350 nm-thick Cu2O can be perfectly and efficiently transformed to pure copper at 160oC.  Analytical results of electron paramagnetic resonance verify that HCOOH can be easily decomposed and forms hydrogen radicals through catalysis with Pt.  An optimal catalytic temperature of 150oC which generated the maximum amount of hydrogen radicals was suggested.