全球先例 中山大學發現奈米結構光觸媒可減碳

中山大學光電工程學系助理教授李炫錫最新研究發現，奈米結構光觸媒的轉化應用有助減少碳排；這項發現為全球首例，並獲刊國際頂尖期刊「應用催化B：環境」（AppliedCatalysis B:Environmental）。

李炫錫以石墨氮化碳（g-C3N4）/三元金屬硫化物硫化銅錫（Cu2SnS3）奈米結構作為光觸媒，利用碳銅（Cu-C）與氮銅（Cu-N）雙鍵結加乘作用的功能，有效將二氧化碳轉化為一氧化碳。

李炫錫表示，這也是全球首次展示石墨氮化碳/硫化銅錫奈米結構光觸媒用於二氧化碳的轉化上，此研究有助進一步開發光觸媒，並緩解能源需求、全球暖化等環境問題。

中山大學透過新聞稿表示，李炫錫主持中山大學光電系「奈米能源與界面實驗室」，並與陽明交通大學及香港城市大學研究人員合作，開發高活性、無毒且長期穩定的光觸媒材料。

李炫錫指出，雖然早在1978年就有學者利用半導體材料做出光觸媒二氧化碳轉化技術的開創性研究，但高效、選擇性與長期穩定性能的光觸媒開發及設計，在近40年來仍是艱難挑戰。

團隊透過熱注法，將合成的超薄石墨氮化碳粉末與硫化銅錫奈米粒子複合材料結合為奈米結構材料，研究顯示出每小時每克18.2μ莫耳數的優異一氧化碳生產率，在波長為500nm光照下的表觀量子產率為2.2%；這是目前已知的石墨氮化碳/三元金屬硫化物光觸媒材料中最高的。

研究團隊指出，這些優異的性能源自於硫化銅錫材料在超薄石墨氮化碳膜片表面成功結合，並與超薄石墨氮化碳膜片/硫化銅錫界面上獨特氮銅和碳銅雙鍵的形成有關。

「這項研究將為光觸媒材料和高效二氧化碳轉化的設計開闢一條新途徑」，李炫錫說，此研究製備的光觸媒實現了從二氧化碳轉化為一氧化碳最高的百分之百選擇性產率；透過獨特的氮銅與碳銅雙鍵活化，有效產生一氧化碳，製備過程安全、簡單且環保。

奈米結構光觸媒可在延長的操作時間內穩定轉化二氧化碳，且具高度回收性，此項研究能將大氣中二氧化碳轉化為可再生的化學工業原料或燃料；未來如相關產業或工廠能廣泛應用此種技術，將有助於減少碳排放、實現永續環境綠色能源的可能性。