於水相系統中製備類沸石咪唑骨架－９０之方法

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

103100164

專利證號

I 522169

專利獲證名稱

於水相系統中製備類沸石咪唑骨架－９０之方法

專利所屬機關 (申請機關)

國立中央大學

獲證日期

2016/02/21

技術說明

隨著環保意識的抬頭且溫室效應日益嚴重，能有效的減緩二氧化碳的排放及其餘溫室氣體成為重要的課題。又由於二氧化碳氣體為工業革命後半世紀以來急劇增加的溫室氣體，而新能源頁岩油和甲烷冰的發現，使得二氧化碳氣體的排放量恐再創新高。據估計，若美國本土所蘊含的頁岩油完全燃燒，所排放出的二氧化碳將會使全球溫度再上升兩度；而目前全球儲存在海底的甲烷冰，若全部燃燒成二氧化碳氣體，其所造成的溫室效應將不可想像。因此，與其苦思降低氣體排放量，不如尋找一種對於二氧化碳有良好吸附能力的材料，既可以不影響工業產能，也可以減緩二氧化碳氣體的排放量，藉以緩和溫室效應所帶來的環境變遷。 而近年來研究成果相當豐碩的有機金屬骨架材料(Metal-Organic Framework)對氣體吸附有良好的應用性，藉由材料表面上所修飾的官能基和其孔洞，能有效的選擇吸附的氣體，達到儲存、分離和純化的效果。 而此處所介紹的類沸石咪唑骨架孔洞材料(ZIF-90)是一種有機金屬骨架材料，其擁有碳氧雙鍵(醛基)，與二氧化碳氣體有良好的非共價鍵吸引力，故可以用來作為吸附工業或化石燃料燃燒所排放出的二氧化碳，據研究指出，一升的類沸石咪唑骨架材料(ZIF-90)可以吸附83公升的二氧化碳氣體。且此種材料又具有無毒和容易生產的特性，使的其具有很大的潛力於吸附工業排放的二氧化碳上。除此之外，類沸石咪唑骨架孔洞材料在先前的研究指出，有極佳的水熱穩定性，提供了更廣的應用範圍。 在此我們所發現的類沸石咪唑骨架材料(ZIF-90)，打破了過去僅能在有機溶劑合成的條件下生產而得，進而能在極為環保(水相)的條件下配合Polyol process大量生產，且此材料的單位孔洞面積與最初有機相合成的產物來的更高，說明了水相合成的方法對於此材料的絕對優勢。且我們加入醇類作為搭配溶劑時，可以發現類沸石咪唑骨架材料(ZIF-90)的顆粒大小可縮小至奈米等級，奈米等級的材料優勢除了在於孔洞的單位表面積可明顯的增加，同時可以提供不同的用途。 Zeolitic imidazolate frameworks (ZIF) are one kind of metal-organic framework, which can also be used to reduce industrial emissions of carbon dioxide. One liter of ZIF crystals can store about 83 liters of CO2. In addition, ZIF-90 contains a carbonyl group, which has a favorable chemical noncovalent interaction with CO2. The crystals are non-toxic and require little energy to create, making them an attractive possibility for carbon capture and storage. Further, the porous ZIF structures can be heated to high temperatures without decomposing and can be boiled in water or solvents for a week and remain stable, making them suitable for use in hot, energy-producing environments like power plants. We reported the synthesis of ZIF-90 crystals in water by polyol process which is a green, environmental friendly way. The water-base synthesis of ZIF-90 crystals may have in-situ application and the nano-sized ZIF-90 crystals improved the ability of adsorption of gases.

備註

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