【漾新聞記者陳雯萍／高雄報導】在實驗室燈源亮起的瞬間，二氧化碳不再只是溫室氣體，而成為可被轉化的能源分子。國立中山大學光電工程學系副教授李炫錫研究團隊，成功研發創新光觸媒技術，精準建構Z型異質結構，可高效率將二氧化碳轉化為一氧化碳，同時實現減碳與再生能源產出的雙重目標，研究成果刊登於國際頂尖期刊《化學工程》（Chemical Engineering Journal），為全球減碳科技注入關鍵動能。
這項研究突破長期以來光觸媒效率與材料成本的限制，透過介面工程與非對稱金屬配位設計，讓二氧化碳捕獲能力與電荷轉移效率達到近乎百分之百。當光能照射催化材料時，電荷快速分離並精準傳遞，促使二氧化碳轉化反應穩定進行，展現高度選擇性與反應效率，被視為光催化減碳技術的重要里程碑。
李炫錫指出，光催化二氧化碳還原反應被公認是解決能源危機與氣候變遷的關鍵路徑之一，而光吸收效率、電荷分離效率與表面氧化還原反應效率，始終是影響成效的三大核心。近十年來，Z型異質結構因能有效提升電荷分離與反應效率，成為國際研究焦點，但如何精準調控介面仍是重大挑戰。
研究團隊發現，若能同時導入介面工程並結合非對稱金屬配位中心，可使介面電荷遷移達到最佳化狀態，並有效調控二氧化碳及反應中間體的吸附強度。團隊首次在硫化鋅銦單層材料中，成功引入非對稱鋅硫化氮配位結構，突破傳統對稱金屬配位在電荷再分佈上的先天限制。
為了打造高效能材料，研究團隊採用輔助水熱法，將硫化鋅銦氮化單層光觸媒與超薄苯功能化晶體石墨氮化碳奈米片進行耦合，形成具化學鍵結的Z型異質結構奈米片複合材料。低阻抗的電荷傳輸路徑，使光生電子與電洞得以迅速分流，反應過程流暢而穩定。
實驗結果顯示，該光觸媒在二氧化碳轉化為一氧化碳的反應中，選擇性高達百分之百，生成速率與穩定性皆優於以石墨氮化碳或硫化鋅銦為基底的既有光觸媒，在同類研究中表現名列前茅。這項成果不僅證明材料設計策略的可行性，也大幅提升光觸媒技術邁向實用化的可能。
李炫錫表示，未來團隊將把非對稱活性配位工程應用於更多催化轉化反應，並持續探索具潛力的新材料與結構設計，期盼進一步提升光觸媒性能，使其能與現有基礎設施整合，甚至推進至工業級應用，真正讓減碳技術走出實驗室。
本研究為跨校跨域合作成果，共同作者包括中山大學光電系Hossam A.E. Omr，國立陽明交通大學應用化學系Raghunath Putikam與講座教授林明璋，中央研究院原子與分子科學研究所Mahmoud Kamal Hussien，國立臺灣大學凝態科學研究中心Amr Sabbah、Tsai-Yu Lin與研究員陳貴賢，物理學系講座教授林麗瓊、新穎材料原子級科學研究中心副研究員吳恆良，以及香港城市大學系統工程學系教授馮憲平等人，展現台灣科研團隊在全球減碳科技上的關鍵角色。
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