【記者姚孟汝報導】工業革命後，二氧化碳排放量大幅上升，許多科學家開始研究如何將二氧化碳轉化為工業燃料或化學原料。就讀國立陽明交通大學應用化學系學生張祐嘉在教授洪崧富的指導下，發表「疏水性分子修飾之氧化銅奈米管催化劑促進安培級二氧化碳還原反應之探討」論文，研究如何更有效地利用電催化技術進行二氧化碳還原反應，將其轉化為具價值的經濟產品，榮獲傑出科技獎學金肯定。 電催化是一種使用電能促進二氧化碳還原的技術。銅在電催化技術中，是目前唯一能有效生成二碳以上、高工業應用價值產物的金屬催化劑，如乙醇、乙烯等。「然而銅催化劑在二氧化碳反應的表現不是很好。」張祐嘉補充道，因其不穩定的缺點，以至於仍有許多改進空間，在前人的研究基礎下，張祐嘉參考過去文獻，並嘗試多種反應濃度、溫度及反應時間的條件，成功合成出效能較佳的氧化銅奈米管作為催化劑。 一般的氧化銅奈米管在二氧化碳還原反應中，可能會面臨水在電解還原後產生氫氣，而氫氣會佔據催化劑表面，與二氧化碳競爭進行化學反應的位置，降低還原效率。因此本次實驗在氧化銅奈米管內外側增加疏水性的小分子，創造出疏水的通道。「疏水性小分子可以類比為我們身體的絨毛結構」張祐嘉補充道，這些小分子能使水不容易滲透或附著其上，降低產氫反應，幫助二氧化碳有效參與。 另外，科學家們為了能夠提高二氧化碳還原反應的效率，致力於提升實驗的電流密度以提高反應速率，然而銅催化劑在高電流密度下往往會降低其穩定性，造成乙烯產能下降。張祐嘉分享，本次實驗的氧化銅奈米管在每平方公分1安培的高電流密度下，仍維持一定的乙烯產量，並有效抑制氫氣的生成。 談及未來規劃，洪崧富表示，他們將持續設計不同的催化劑，突破目前的催化活性。國立高雄科技大學助理教授兼研發處副研發長兼計畫營運組長潘俊仁說：「無論是在創新性還是未來的應用上，我都期待這項技術的後續發展。」但他提醒，實驗室的突破性研究若要轉為應用在商業，許多工程與成本問題會是阻礙，因此仍需更多的測試。