(高雄7日中央社电)台湾中山大学光电工程学系助理教授李炫锡最新研究发现,奈米结构光触媒的转化应用有助减少碳排;这项发现为全球首例,并获刊国际顶尖期刊《应用催化B:环境》(Applied Catalysis B:Environmental)。
李炫锡以石墨氮化碳(g-C3N4)/三元金属硫化物硫化铜锡(Cu2SnS3)奈米结构作为光触媒,利用碳铜(Cu-C)与氮铜(Cu-N)双键结加乘作用的功能,有效将二氧化碳转化为一氧化碳。
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缓解全球暖化
李炫锡表示,这也是全球首次展示石墨氮化碳/硫化铜锡奈米结构光触媒用于二氧化碳的转化上,此研究有助进一步开发光触媒,并缓解能源需求、全球暖化等环境问题。
中山大学表示,李炫锡主持中山大学光电系“奈米能源与界面实验室”,并与阳明交通大学及香港城市大学研究人员合作,开发高活性、无毒且长期稳定的光触媒材料。
李炫锡指出,虽然早在1978年就有学者利用半导体材料做出光触媒二氧化碳转化技术的开创性研究,但高效、选择性与长期稳定性能的光触媒开发及设计,在近40年来仍是艰难挑战。
团队透过热注法,将合成的超薄石墨氮化碳粉末与硫化铜锡奈米粒子复合材料结合为奈米结构材料,研究显示出每小时每克18.2μ莫耳数的优异一氧化碳生产率,在波长为500nm光照下的表观量子产率为2.2%;这是目前已知的石墨氮化碳/三元金属硫化物光触媒材料中最高的。
研究团队指出,这些优异的性能源自于硫化铜锡材料在超薄石墨氮化碳膜片表面成功结合,并与超薄石墨氮化碳膜片/硫化铜锡界面上独特氮铜和碳铜双键的形成有关。
有效产一氧化碳环保
李炫锡说,“这项研究将为光触媒材料和高效二氧化碳转化的设计开辟一条新途径”。此研究制备的光触媒实现了从二氧化碳转化为一氧化碳最高的百分之百选择性产率;透过独特的氮铜与碳铜双键活化,有效产生一氧化碳,制备过程安全、简单且环保。
奈米结构光触媒可在延长的操作时间内稳定转化二氧化碳,且具高度回收性,此项研究能将大气中二氧化碳转化为可再生的化学工业原料或燃料;未来如相关产业或工厂能广泛应用此种技术,将有助于减少碳排放、实现永续环境绿色能源的可能性。
中山大学指出,相较于其他已知的光触媒,此研究制备的光触媒实现了从二氧化碳转化为一氧化碳最高的百分之百选择性产率,透过独特的氮铜和碳铜双键活化,以有效率的方式产生一氧化碳,制备过程安全、简单且环保。
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