第一章 前言
1.1 研究背景
隨著全球資源消耗快速，能源議題將會越顯重要。台灣為一科技 之島，在製程過程當中常會產生大量之廢棄物。根據經濟部工業局工 業 廢 棄 物 清 除 處 理 與 資 源 化 輔 導 計 畫 調 查 得 知 ， 台 灣 光 電 廠 TFT-LCD 製造業於 96 年度廢棄物總產量可達 140280 公噸，而就單 一個工廠之二氧化矽廢棄物之每年產量就可達到 180 公噸以上。光電 廠 TFT-LCD 製程之薄膜步驟中，使用了 NF3、NH3、SiH4進行 CVD 反應，過程中產生大量之廢棄粉末，此類型之廢棄物質輕，需額外花 費較多之成本委託廠商進行後續廢棄物處理。
而另一項備受矚目之議題為溫室氣體造成之氣候變遷，根據統 計，溫室氣體主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氟氫碳化物、全 氟碳化物及六氟化硫，其中又以二氧化碳對溫室效應之整體貢獻最大
【1】。儘管隨著京都議定書正式生效，二氧化碳捕獲及封存技術 2005 年被聯合國之 IPCC 組織評估為可行之方式之一，而由文獻資料中
【2-5】顯示，吸收、吸附與薄膜三大類型捕獲技術為目前常用之捕 獲方法，其中最為成熟之醇胺吸收技術也仍有成本與耗能均高之缺 點，因此二氧化碳吸附與薄膜技術之研究，其應用之效益可能日益增 大。而文獻當中，最常用來作為吸附材之中孔洞材料以 M41S 和 SBA-n
【6】家族為主，但因其合成 M41S 材料需用及烷基類界面活性劑，
此類界面活性劑價格昂貴又會對環境造成負面影響。
綜觀以上兩項重大議題及經濟成本考量，在未來新材料之開發 上，若能以廢棄物資源化為宗旨，使用便宜且對環境友善之非離子型
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界面活性劑來進行中孔洞氧化矽材之合成，並以光電廢棄物純化獲得 之矽酸鹽前驅物合成中孔洞材料，以減少廢棄物之處理問題；同時，
將合成之中孔洞材料進行二氧化碳氣體吸附，以增加其附加價值。
目前文獻上所使用之含矽源廢棄物僅涵蓋火力發電廠底灰【7】、
火力發電廠飛灰【8-10】、稻殼穀灰【11-14】製備 MCM-41、MCM-48、
SBA-15 及 SBA-16 中孔洞二氧化矽材料；然而卻尚未見以光電廠廢 棄粉末搭配低溫萃取出來之矽源作為類 SBA-15 中孔洞材料之合成方 法來製備中孔洞二氧化矽。因此本研究將首度嘗試以萃取得之無機矽 酸鈉取代傳統商用矽源作為氧化矽源前驅物，藉此探討此使用光電廠 廢棄二氧化矽粉末，經過低溫萃取之後，將萃取後所得之高純度氧化 矽源上澄液進行後續之中孔洞材料合成之可行性。
1.2 研究目的
本研究主要之目的為使用 TFT-LCD 光電廠之 CVD 製程產生之二 氧化矽廢棄粉末作為中孔洞氧化矽之矽源，目標為合出具有資源再利 用價值及便宜之中孔洞材料。本研究相對於大多文獻使用化學性矽源 製造奈米級中孔洞材料，使用光電廠廢棄二氧化矽粉末，經過低溫萃 取之後，將萃取後所得之高純度矽源上澄液進行後續之中孔洞材料合 成。合成過程中，加入 6M 氫氧化納鹼性溶液加速縮合速度【15】，
並減少縮合反應時間，預期可減少化學材料和製程之時間，如此在本 研究所製得之中孔洞材料即可進行大量製造，降低成本，並應用於後 續 CO2溫室氣體之吸附。本研究主要研究目的如下：
1. 以光電廢棄物二氧化矽廢棄粉末萃取為矽酸鈉前驅物，並選取 以可合成高比表面積、大孔洞體積和大孔洞尺寸之類 SBA-15 中孔洞
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合成方法進行材料合成，希望能以較佳之中孔洞載體中進行胺基嫁接 改質；並藉由調整矽源及界面活性劑之莫耳比例，進行類 SBA-15 中 孔洞材料合成，探討不同比例相同製程之中孔洞材比表面積及其材料 結構特性變化。
2. 針對均勻孔洞之不同 P123/Si 之類 SBA-15 中孔洞材料進行胺 基改質嫁接，並進行 CO2氣體捕捉，探討並分析孔洞均勻性大小對二 氧化碳吸附能力之影響程度。
3. 以光電廠廢棄物純化之矽酸鈉前驅物，分別合成不同參數(矽源 和界面活性劑比)比例之中孔洞材料，進行 CO2氣體捕捉效益及成本 效益之分析。
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