奈米结构光触媒有效减碳 中山大学研究登国际顶尖期刊

中山大学光电工程学系助理教授李炫锡（右）与博士班学生何莫善（左）的最新研究刊登于国际知名顶尖期刊。（国立中山大学提供／袁庭尧高雄传真）

国立中山大学光电工程学系助理教授李炫锡最新研究成果、以硫化锡（SnS）／石墨氮化碳（g-C3N4）奈米结构作为光触媒，可将二氧化碳转化为甲烷。该技术符合目前半导体产业基础设施，大规模应用后可转化工业排放的二氧化碳，纾解石化燃料价格上涨压力，减缓全球暖化，研究结果也刊登在国际期刊上。

李炫锡带领「奈米能源与界面实验室」及博士班学生何莫善（Hossam A. E. Omr）研究光能转换相关应用，特别是光触媒系统与奈米结构材料制备，试图开发储量丰富、无毒、高效率的吸光材料。

此次研究包含奈米结构材料的结合，以雕刻薄膜技术和简单的浸渍法制备出硫化锡石墨氮化碳微结构的奈米复合薄膜。硫化锡／石墨氮化碳奈米结构光触媒表现出优异的百分之百选择性甲烷产率，且可稳定运行超过10小时。由于硫化锡／石墨氮化碳奈米结构间异质接面形成的加乘作用，因此该装置拥有众多优异表现，例如极佳的光吸收率、结晶度更高、透过C-S键结的高效Z型电荷传输、以及硫化锡奈米结构表面的良好物理化学性质等。

李炫锡指出，光触媒二氧化碳转化技术的历史可以追溯到1978年。科学家和工程师们一直致力开发此项技术，然而，运用该技术从二氧化碳转化出燃料的生产效率和选择性仍然是巨大的挑战。此研究则将传统光触媒石墨氮化碳与硫化锡结合，将二氧化碳转化为甲烷，在金属硫化物为基底的触媒中产率是最高的。

此研究制备的光触媒与其他相比，达到了从二氧化碳转化为甲烷最高的百分之百选择性产率，克服了二氧化碳还原反应的局限性。与过去的方法相较，这种光触媒的制备过程简单、安全且环保，能将二氧化碳转化为稳定性高且可回收的甲烷，在全球暖化和环境剧变下，期望能减少大气中的二氧化碳含量，同时为日常生活提供洁净且可再生的燃料。若此项技术能广泛运用在工业中，将会成为减少碳排与实现环保能源可行的解决方案，并为联合国永续发展目标SDGs贡献一份心力。

李炫锡表示，此研究可让相关领域对奈米结构光触媒和高效率二氧化碳转化反应系统有更深刻的理解。此种硫化锡／石墨氮化碳奈米结构光触媒在薄膜型光触媒和金属硫化物／石墨氮化碳复合基光触媒两大类型中的产率最高。这项新研究未来可应用于转化工业排放的二氧化碳，为解决环境问题提供有效解方。

该研究结果刊登在「应用催化B：环境」（Applied Catalysis B： Environmental）国际期刊上。研究团队也将继续开发雕刻薄膜技术的相关研究，改善二氧化锡半导体的本质特性，并尝试提升入射太阳能的最佳量子效率。