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高效奈米光觸媒問世 二氧化碳可100%轉換甲烷

中山大學光電工程學系助理教授李炫錫(右)與博士班學生何莫善(左)研發出可將二氧化碳完全轉化為甲烷的奈米光觸媒。(中山大學提供)
中山大學光電工程學系助理教授李炫錫(右)與博士班學生何莫善(左)研發出可將二氧化碳完全轉化為甲烷的奈米光觸媒。(中山大學提供)

【記者袁世鋼/高雄報導】科學家們自1978年起致力於研發「光觸媒二氧化碳轉化技術」,但生產效率和選擇性始終是巨大挑戰。為此,中山大學助理教授李炫錫的團隊以雕刻薄膜技術,將傳統光觸媒「石墨氮化碳」結合硫化錫,奈米結構使其擁有100%選擇性,可將二氧化碳轉化為甲烷。

專門研究光能轉換及相關應用的李炫錫指出,過去40年來,二氧化碳轉化燃料的效率和選擇性始終是巨大挑戰。由他率領的「奈米能源與介面實驗室」以雕刻薄膜技術和簡單的浸漬法,研發出硫化錫(SnS)結合石墨氮化碳(g-C3N4)的奈米複合薄膜,可將二氧化碳完全轉化為甲烷。

李炫錫表示,此研究克服了以塊狀硫化錫為基底的光觸媒,進行二氧化碳還原反應的侷限性,是金屬硫化物基底光觸媒中產率最高者,且奈米結構間異質接面形成的加乘作用,使其擁有極佳的光吸收率、更高的結晶度;不僅製備過程簡單、安全、環保,更可穩定運行超過10小時。

「此製備技術非常符合目前的半導體產業基礎設施,應該能大規模應用」,李炫錫認為,若此項技術能廣泛運用在工業中,可減少大氣中的二氧化碳含量,同時為日常生活提供潔淨且可再生的燃料,不僅有助減緩全球暖化現象,更可望紓解石化燃料價格不斷上漲的壓力,期望成為減少碳排與實現環保能源的可行方案。

此項研究成果近期已刊登於國際知名頂尖期刊《應用催化B:環境(Applied Catalysis B: Environmental)》中。李炫錫說,研究團隊將繼續開發雕刻薄膜技術的相關研究,改善二氧化錫半導體的本質特性,並嘗試提升入射太陽能的最佳量子效率。◇