技術名稱 二氧化碳的永續發展:二氧化碳化學轉換為磁性碳纖維材料與其環境與生醫之應用
計畫單位 長庚大學
計畫主持人 陳敬勳
技術簡介
使用捕獲、儲存、利用是二氧化碳資源化回收目前常用的方法之一,但從捕獲到利用的過程,可能需要有運送或處理的成本考量,若能將二氧化碳當作反應物直接轉化為有用之化學品是極具潛力的二氧化碳資源化利用,可大量消耗二氧化碳,也生產高經濟價值的化學品,有別於其他的二氧化碳化學轉換,二氧化碳可經由化學轉換為固態的奈米碳纖維管,在合適反應條件下,可以生成甲烷與一氧化碳,且將一定比例的的碳固定於觸媒表面,有效地將氣態的二氧化碳資源化為固態碳,開發具有磁性的鎳金屬為催化劑以二氧化碳與氫氣為反應物生產奈米碳纖維管,此概念具有幾個優點:
1. 二氧化碳轉化為固態碳的比例可達14%,有大量二氧化碳資源化回收果,其他的產品如一氧化碳與甲烷可回收做其他用途。
2. 產生之積碳可再利用或以固體碳的方式儲存,相較於使用吸附劑吸附二氧化碳後地質封存,安全性較高。
3. 使用的金屬鎳觸媒價格便宜,反應的條件簡單。
4. 有效利用氫氣,煉油廠氫氣生產容量供甚過於求,氫氣雖是未來主要的乾淨能源但運送與儲存的問題不易克服,因此雖然許多國提倡氫能,但卻無法普遍應用,在許多石化廠中氫氣多以燃燒方式進行熱回收,殊為可惜,本發明使用的反應的實驗製程條件簡單,只需要工廠排放尾氣中氫氣與二氧化碳即可進行,極適合於石化廠線上作業,可讓大量消耗二氧化碳,對氫氣也可有效利用。
5. 因鎳金屬具有磁性,奈米碳纖維管結合鎳金屬後成為新的磁性碳材料。
目前計畫團隊已有成熟的技術可將二氧化碳快速轉化成含磁性金屬奈米碳纖維管,實驗室級的生產每一批次可生產數克材料,因為產生的材料在水中分散度佳,因為均勻分布之故,較能廣泛吸附水中的化學物質特別是苯環類汙染物,適合用於廢水中汙染物的去除與水的純化,再加上具有高度的磁性,在完成吸附後可利用磁性快速與液體分離,節省過濾的成本,此外此材料也可用於抑制細菌與病毒、移除空氣中甲醛、用於生醫材料之蛋白質分離技術取代傳統昂貴的磁珠。
科學突破性
本技術是一種綠色循環,以磁性鎳觸媒將二氧化碳快速轉化成含磁性金屬奈米碳纖維管,生產有經濟價值的材料,產生的磁性奈米碳纖維管可應用於:
1.廢水中有機物與重金屬汙染物移除
2.蛋白質分離技術
3.燃燒產生熱源,磁性金屬可回收再利用於二氧化碳積碳
4.抑制細菌與病毒
5.移除空氣中甲醛
產業應用性
(1)綠色循環:二氧化碳減量與回收儲存
(2)磁性碳材料用於廢水潔淨:用於廢水潔淨可處理廢水中苯環類有機物與重金屬汙染物快速回收與分離
(3) 生醫材料用途:毒殺細菌與病毒、取代昂貴磁珠用於各種蛋白質分離技術、移除空氣中甲醛
關鍵字 二氧化碳回收 金屬吸附 碳纖維管 磁性材料 苯酚吸附 殺菌 殺病毒 甲醛吸附 磁珠 蛋白質分離
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  • 陳敬勳
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