【記者陳卓希綜合報導】生質柴油雖屬環保可再生能源，然其產製過程仍會產生大量甘油廢棄物。有鑑於此，國立中山大學化學系助理教授邱政超，與國立臺灣科技大學化學工程系副教授江佳穎團隊合作，發現光觸媒（註1）「釩酸鉍」可使甘油轉換成高經濟價值產物，並提出釩酸鉍催化反應的新觀點。此研究於5日刊登於國際期刊《應用催化B：環境》（Applied Catalysis B: Environmental）。註1：光觸媒又稱光催化劑，可利用光能催化反應物進行氧化還原反應。因作用媒介為自然光，所以具環保的優點。 光觸媒「釩酸鉍」可讓廢甘油轉換成高經濟價值產物，還可連帶產生乾淨能源氫氣，改善原本生質柴油問題。　圖／臺科大提供全球暖化日趨嚴重，為降低環境污染，各國皆積極開發可替代石化燃料的再生能源，其中氫氣與生質柴油被視為發展關鍵。團隊成員、臺科大化工系博士後研究員武長江表示，團隊將製造生質柴油時產生的大量甘油轉化為「二羥基丙酮」，其可作為化妝品、醫療用品中的多功能添加劑。他補充，轉換過程還可分解出乾淨能源氫氣，大幅提升生質柴油產業發展效益。團隊首度分析不同晶體結構的釩酸鉍作用於甘油氧化反應的差異，發現不同結構的釩酸鉍會使催化結果不同。邱政超說明，團隊在釩酸鉍晶面進行光電催化反應（註2），並透過量子力學計算，模擬不同晶面的釩酸鉍與甘油的作用情形，發現甘油傾向吸附於釩酸鉍的（010）晶面。他說：「大部分催化劑要發揮作用的一個重要前提，就是反應物需要跟催化劑有接觸。」而（010）面的釩酸鉍與甘油作用可達最佳轉化效率。註2：光電催化反應是利用光電極材料等方式加速光電化學反應的作用。 製造生質柴油的過程，會連帶產生大量甘油，因產量過多而成廢棄物，需以蒸餾設備進行回收。圖為示意圖。　圖／陳卓希攝「全球化學工業有九成的產品是由催化反應製成的。」江佳穎強調催化物的重要性。他提到，過去團隊曾與他校合作，使用「氧化銅」作為催化物，將甘油轉換成二羥基丙酮。但此次使用釩酸鉍，不僅成功轉換，過程中還能製造具替代能源潛力的氫氣。同時因釩酸鉍本身具有可吸光特性，更能減少反應過程所需的用電量，使製造成本降低。邱政超提出，甘油轉化成的二羥基丙酮，不僅對人體和環境無害，也提供生質柴油產業新的發展方向。「這個研究算是讓光觸媒的應用更有發展性。」國立臺灣大學化工系教授吳紀聖認為，目前光觸媒多用於淨化空氣和水質，可消除空氣中的異味和黴菌，也能替飲用水消毒，可見光觸媒應用廣泛。 團隊的研究能提供生質柴油業發展方向，讓原先的廢棄物成高經濟價值產物，希望找到可再生的替代能源，持續重視環境及資源永續利用的課題。圖為示意圖。　圖／陳卓希攝團隊研究不僅證實釩酸鉍具轉化甘油的功能，更發現催化活性最高的晶體結構，「最重要就是找出催化活性的不同。」邱政超談到，期待研究能成為催化劑發展的基礎，以便製造更多可再生的替代能源，緩解能源耗盡及環境污染的問題。

【記者徐嘉璟綜合報導】新冠肺炎疫情持續延燒，由於病毒可能在飛機內傳播，機艙空氣品質因此成為防疫的關鍵之一。有鑑於此，國立臺灣大學化學工程學系教授吳紀聖率領學生團隊設計「蜂巢式光纖反應器消除飛機艙內空氣細菌病毒（以下簡稱蜂巢反應器）」，希望將高空紫外線導入艙內的光觸媒，有效分解病菌。作品於11月19日獲「第2屆大專校院綠色化學創意競賽」大專組金牌獎。 國立臺灣大學化學工程學系學生鄭宇翔（左）、劉倚辰（中）、盧彥均（右）以「蜂巢式光纖反應器消除飛機艙內空氣細菌病毒」在比賽中獲得金牌。　圖／盧彥均提供一般而言，機艙進行空氣清淨，多使用高效率網（High-Efficiency Particulate Air, HEPA），只能利用過濾方式攔截有害物質。但吳紀聖表示，室內機艙的沙塵較少，主要汙染源為細菌和病毒，故團隊研發的蜂巢反應器與過濾不同，是利用綠能進行化學反應，驅動二氧化鈦（TiO2）光觸媒（註），達到分解、殺死病菌的效果。他補充，高效率網為耗材，需定期更換，而蜂巢反應器清理過後即可再次使用，相較之下成本較低。註：觸媒又稱催化劑，可增加化學反應的速率，並不會在過程中消耗掉。團隊希望將蜂巢反應器裝設於機艙上方，當陽光射入透明機翼，便可透過光纖傳至反應器內的光觸媒。吳紀聖表示，團隊使用的二氧化鈦光觸媒，具有無毒、對人體無害的優點，故可安心應用在機艙。當二氧化鈦接觸到紫外線，就會刺激水分子釋放氫氧自由基，進而氧化有機物的表面，如細菌、病毒，以達滅菌效果。為了加強滅菌效率，團隊將光觸媒塗抹在具有許多孔洞的陶瓷蜂窩內，增加反應表面積，但此舉會產生阻礙光源的問題，團隊因此把光纖插入蜂窩，利用反射傳遞外界光線。吳紀聖解釋，團隊在光纖側面設計刻痕，使光訊號傳入蜂窩的同時，又能經由孔洞照射光觸媒，以進行滅菌。他補充，結合光觸媒和陶瓷是實驗最難的步驟，「要研究空氣的濕度、溫度，才能讓它（光觸媒）固著在上面。」由於機艙是密閉空間，要將紫外線傳入陶瓷蜂巢會有困難，因此團隊希望將機翼改為透明設計，以此導入紫外線。逢甲大學航太與系統工程學系教授方俊補充：「當光進到機翼裡面，光波屬於哪個類型，是否與光觸媒的需求一樣，也很重要。」而除了材料透光性問題，方俊補充，團隊也得注意「疲勞破壞」的情形，確保機翼在多次起降、飛行之後，都不會斷裂，保障飛機安全性。目前蜂巢反應器已證實有良好的殺菌效果，但還未能運用於飛機。臺大化工系學生盧彥均說：「法律有規定飛機的設計與安全性。」研發仍需考量飛行的摩擦力和機體強度。未來團隊考慮先將裝置應用在公車上，盼能協助抗疫，改善公眾空間的空氣品質。 若是菌量不足，會較難測得顯著的滅菌效果。於是團隊使用肉汁培養足量細菌，再將其噴灑於密閉盒，並利用風扇使其擴散，最終才證明實驗有效。　圖／盧彥均提供