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Method of forming single-layer photonic crystal structure
(2013-11-05)
Wu Pu-Wei
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Huang Yi-Jui
A method of forming a single-layer photonic crystal structure. The method includes depositing electrophoretic suspension, working electrode and lower electrode in a container, wherein the working electrode and the lower electrode are formed at upper and lower parts of the container, respectively, and spaced apart at an distance; and applying an electric voltage to the working electrode and the lower electrode to form an electric field, such that particles in the electrophoretic suspension form a single-layer photonic crystal structure on the working electrode under interactive actions of the electric field and a gravity field by an electrophoresis self-assembly technique. Therefore, the single-layer photonic crystal structure has a low cost, and good quality and recurring property.
METHOD OF FORMING SINGLE-LAYER PHOTONIC CRYSTAL STRUCTURE
(2012-06-07)
Wu Pu-Wei
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Huang Yi-Jui
A method of forming a single-layer photonic crystal structure. The method includes depositing electrophoretic suspension, working electrode and lower electrode in a container, wherein the working electrode and the lower electrode are formed at upper and lower parts of the container, respectively, and spaced apart at an distance; and applying an electric voltage to the working electrode and the lower electrode to form an electric field, such that particles in the electrophoretic suspension form a single-layer photonic crystal structure on the working electrode under interactive actions of the electric field and a gravity field by an electrophoresis self-assembly technique. Therefore, the single-layer photonic crystal structure has a low cost, and good quality and recurring property.
Photonic crystal and method of fabricating the same
(2013-02-26)
Wu Pu-Wei
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Huang Yi-Jui
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Lai Chun-Han
A three-dimensional geometric photonic crystal and a method of fabricating the photonic crystal are disclosed. The photonic crystal includes a geometric structure having a plurality of electrophoretic self-assembled particles and the plurality of particles are periodically arranged at any cross sections of the geometric structure. The method includes preparing an electrophoresis deposition suspension, installing first and second electrodes in the electrophoresis deposition suspension with the first electrode being encircled by the second electrode, and applying a voltage to the first electrode and the second electrode to form an electric field between the first and second electrodes, such that particles in the electrophoresis deposition suspension are electrophoretic self-assembled, and a periodically arranged geometric structure is formed. A photonic crystal thus may have a three-dimensional geometric structure in any shape.
PHOTONIC CRYSTAL AND METHOD OF FABRICATING THE SAME
(2012-06-07)
Wu Pu-Wei
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Huang Yi-Jui
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Lai Chun-Han
A three-dimensional geometric photonic crystal and a method of fabricating the photonic crystal are disclosed. The photonic crystal includes a geometric structure having a plurality of electrophoretic self-assembled particles and the plurality of particles are periodically arranged at any cross sections of the geometric structure. The method includes preparing an electrophoresis deposition suspension, installing first and second electrodes in the electrophoresis deposition suspension with the first electrode being encircled by the second electrode, and applying a voltage to the first electrode and the second electrode to form an electric field between the first and second electrodes, such that particles in the electrophoresis deposition suspension are electrophoretic self-assembled, and a periodically arranged geometric structure is formed. A photonic crystal thus may have a three-dimensional geometric structure in any shape.
Synthesis for catalysis of bifunctional perovskite compound
(2011-06-07)
Wu Pu-Wei
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Chang Yun-Min
This invention discloses the synthesis of a bifunctional La0.6Ca0.4Co1-xIrxO3 (x=0˜1) perovskite compound with a superb bifunctional catalytic ability for the oxygen reduction and generation in alkaline electrolytes. Synthetic routes demonstrated include solid state reaction, amorphous citrate precursor, and mechanical alloying. The interested compound demonstrates notable enhancements over commercially available La0.6Ca0.4CoO3.
以置換反應製備PtRu核殼奈米顆粒應用於電化學催化反應
(2012)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
循環伏安法(CV)電化學裂解Nafion Ionomers，產生大量含氧官能基吸附Pt金屬離子製作甲醇氧化陽極電極材料。透過XPS C1s分析的結果顯示C=O，C-COOH的含量有明顯的增加，證明碳材上的含氧官能基可有效地快速產生。再離子色譜法證明經由CV掃描後硫酸根離子的殘留含量，直接證明了Nafion Ionomers 裂解產生小分子在水溶液中。ICP-MASS的結果也顯示出CV掃描處理樣品擁有較多金屬含量，相對於未破壞樣品金屬離子增加170%。X-ray吸收光譜技術分析吸附Pt4+的Nafion Ionomer 含氧官能基樣品為物理吸附現象，相對於Pt4+的碳材表面為化學吸附現象。電化學甲醇氧化行為分析結果得知，在Nafion Ionomer 含氧官能基樣品有較高的活性，並且在CV500 圈中有相當高的穩定性。TEM 結果也顯示出甲醇氧化CV500 圈測試中，Nafion Ionomer 含氧官能基樣品的顆粒大小維持不變在2~4nm。商用觸媒E-TEK Pt/C 在甲醇氧化CV500 圈測試後，其Pt顆粒嚴重聚集大小約7~15 nm。這證明了Nafion Ionomer含氧官能基也可以有效低協助Pt氧化甲醇的能力，可有效增加其電化學穩定性。
以置換反應製備PtRu核殼奈米顆粒應用於電化學催化反應
(2013)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
循環伏安法(CV)電化學裂解Nafion Ionomers，產生大量含氧官能基吸附Pt金屬離子製作甲醇氧化陽極電極材料。透過XPS C1s分析的結果顯示C=O，C-COOH的含量有明顯的增加，證明碳材上的含氧官能基可有效地快速產生。再離子色譜法證明經由CV掃描後硫酸根離子的殘留含量，直接證明了Nafion Ionomers 裂解產生小分子在水溶液中。ICP-MASS的結果也顯示出CV掃描處理樣品擁有較多金屬含量，相對於未破壞樣品金屬離子增加170%。X-ray吸收光譜技術分析吸附Pt4+的Nafion Ionomer 含氧官能基樣品為物理吸附現象，相對於Pt4+的碳材表面為化學吸附現象。電化學甲醇氧化行為分析結果得知，在Nafion Ionomer 含氧官能基樣品有較高的活性，並且在CV500 圈中有相當高的穩定性。TEM 結果也顯示出甲醇氧化CV500 圈測試中，Nafion Ionomer 含氧官能基樣品的顆粒大小維持不變在2~4nm。商用觸媒E-TEK Pt/C 在甲醇氧化CV500 圈測試後，其Pt顆粒嚴重聚集大小約7~15 nm。這證明了Nafion Ionomer含氧官能基也可以有效低協助Pt氧化甲醇的能力，可有效增加其電化學穩定性。
以置換反應製備PtRu核殼奈米顆粒應用於電化學催化反應
(2011)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
循環伏安法(CV)電化學裂解Nafion Ionomers，產生大量含氧官能基吸附Pt金屬離子製作甲醇氧化陽極電極材料。透過XPS C1s分析的結果顯示C=O，C-COOH的含量有明顯的增加，證明碳材上的含氧官能基可有效地快速產生。再離子色譜法證明經由CV掃描後硫酸根離子的殘留含量，直接證明了Nafion Ionomers 裂解產生小分子在水溶液中。ICP-MASS的結果也顯示出CV掃描處理樣品擁有較多金屬含量，相對於未破壞樣品金屬離子增加170%。X-ray吸收光譜技術分析吸附Pt4+的Nafion Ionomer 含氧官能基樣品為物理吸附現象，相對於Pt4+的碳材表面為化學吸附現象。電化學甲醇氧化行為分析結果得知，在Nafion Ionomer 含氧官能基樣品有較高的活性，並且在CV500 圈中有相當高的穩定性。TEM 結果也顯示出甲醇氧化CV500 圈測試中，Nafion Ionomer 含氧官能基樣品的顆粒大小維持不變在2~4nm。商用觸媒E-TEK Pt/C 在甲醇氧化CV500 圈測試後，其Pt顆粒嚴重聚集大小約7~15 nm。這證明了Nafion Ionomer含氧官能基也可以有效低協助Pt氧化甲醇的能力，可有效增加其電化學穩定性。
單一原子層金屬M(Pt,Au,Pd,Ir)沉積修飾E-TEK商用觸媒Pt/C與PtRu/C
(2011)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
本研究將燃料電池商用觸媒E-TEK 之Pt/C與PtRu/C當作基礎樣品。先將商用觸媒先進行前處理，以氫氣低溫低壓還原觸媒表面成金屬狀態。再分別將還原後的觸媒，沉積單一原子層M(M=Pt, Au, Pd, Ir 等貴重金屬)。我們可藉由調整不同前驅物的濃度、pH值、溫度、前驅物錯合物種類等等因素有效地控制與選擇性的成長單一原子層M金屬在商用觸媒Pt/C與PtRu/C表面。修飾觸媒結構製作完成後會進行材料特性測試，包含利用X光繞射分析(X-ray diffraction analysis)、電化學X光吸收光譜分析(Electrochemical X-ray absorption spectroscopy 國家同步輻射中心光源)，鑑定觸媒材料的結構與原子分佈情況，X光光電子光譜分系(X-ray photoelectron spectroscopy)分析了解觸媒金屬的氧化態與元素比例，再將樣品透過HR-TEM顯微鏡分析與觀察其實際結構與形貌。最後我們利用恆電位儀(potentiostat)半電池測試其觸媒活性與穩定性，再配合交流阻抗分析 (ac impedance)，了解觸媒在運作時期阻抗變化情形。最終我們利用全電池系統分別比較修飾過後觸媒與原來商用觸媒的活性與效能穩定性比較。我們預期以選擇性單一原子層沉積之商用觸媒將有顯著的效能提升，並且具有較佳的長時間穩定性結果。
奈米結構材料在電解水之應用
(2009)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系(所)
奈米結構材料在電解水之應用
(2010)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
微小化燃料電池及鋅空電池在微機電元件和3C產品之應用研究
(2007)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系(所)
石油的日益減少和環境污染的問題，將我們帶入了一個長期的能源危機中，燃料電池被認為是解決兩者的共通方案。在燃料電池中的關鍵技術是膜電極組，而膜電極組之核心為氣體擴散電極。在另一方向，可攜式產品和微機電元件需要微小之能源系統，結合了燃料電池之高能量特性與半導體微小化製程，我們計畫要建立微小化之燃料電池及鋅空氣電池以應用在微元件中。這研究計畫詳盡地描述了一個三年的研究方案。從微小化氣體擴散電極開始，一直至半電池、全電池的整合測試。氣體擴散電極是採用多孔性的陽極氧化鋁膜，加以導電性及電化學催化活性而製備完成，我們將要最佳化其多孔結構、機械性、電性及催化性。完成了氣體擴散電極後，將進入全系統測試，微小燃料電池和鋅空氣電池之設計在計畫中有詳盡的討論，我們關切的是將來與微機電元件整合之間的問題。三年完成後，我們預期此計畫將會產生相當份量的學術論文，並且協助微機電學門之研究者成功的發展應用型之元件以商業化其產品。
新型La0.6Ca0.4CoxIryRu1-x-yO3 鈣鈦礦催化劑在雙效性燃料電池之應用
(2008)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系(所)
面對全球能源危機，是現今迫切需要解決的問題，因此，開發高效率低污染的新綠色能源，是刻不容緩的事。其中燃料電池相關的研究一日千里，因而對於新穎材料開發、研究及功性能之技術便益顯重要。鹼性系統燃料電池由於結構簡單、高能量密度、性能穩定及對環境影響較低等優點，在近期頗受重視。本實驗室近年在鈣鈦礦氧化物La0.6Ca0.4CoO3 觸媒中成功地摻雜Ir4+，成功合成出La0.6Ca0.4CoIr0.25O3.5 觸媒，此外，更令人振奮的是鹼性系統下La0.6Ca0.4CoIr0.25O3.5 觸媒的電化學活性，相對於商業上已被廣泛使用的 La0.6Ca0.4CoO3 觸媒，不論是放電或充電，皆能有效地降低電流對電壓的損失而有效地提升電化學性能。因此，本研究延續此一系統，嘗試以ACP 法和固態燒結法合成不同Ru4+及Ir4+摻雜量之鈣鈦礦氧化物(La0.6Ca0.4CoxIryRu1-x-yO3)，對電化學氧生成還原之雙效活性做更深入的的探討。
氫氧燃料電池膜電極組製作
(2006)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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交通大學材料科學與工程系
高效率且低污染的能源替代方案為人類迫切需要解決的問題，而氫氧燃料電池是被寄以厚望之高能量密度能源系統。此研究計劃是利用多孔性基材來研發製造超薄型氣體擴散電極，並與質子交換膜熱壓合成膜電極組。多孔性基材是以 Polycarbonate 或陽極氧化鋁膜(AAO)為主，經由無極電鍍將導電金屬(例如鎳) 均勻的沉積在過濾基材的表面及孔隙內。控制金屬的沉積可以得到理想的次微米孔隙直徑及基材厚度，如此可製備不同規格之多孔電極基材。氫氧催化劑將選用白金。催化劑之導入是藉由液相分解法將白金之前趨物均勻附著在奈米級的碳管上，然後再將碳管沉積在毫米級的孔隙中。在次毫米級的孔隙中液體表面張力將有助保持一個穩定的三相反應區、並包含極大有效反應面積、因此我們將可以製作一個既輕且薄的氣體擴散電極。我們預期製成之氣體擴散電極之厚度低於 100μm，而熱壓後之膜電極組其整體厚度低於250μm。與現有之膜電極組相比較 (~800μm)，由於高有效反應面積，我們認為其W/cm2 值將會顯著提升。並且，我們預期整體膜電極組之W/cm3 值會比傳統膜電極組高出三倍。另外，此方法允許可靠地微小化以製作微型燃料電池，這將會有極大的應用在3C 產品上。
沉積白金合金奈米觸媒於反蛋白石鎳薄膜氣體擴散電極之應用
(2015)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
石墨烯的電化學製備、官能基化及燃料電池的應用
(2014)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
石墨烯的電化學製備、官能基化及燃料電池的應用
(2015)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
石墨烯的電化學製備、官能基化及燃料電池的應用
(2016)
吳樸偉
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Wu Pu-Wei
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）