1.1 研究緣起
自七十年代以來，各地普遍發生氣候異常，氣象學家認為溫室 效應(Greenhouse Effect)是不可忽視的重大因素。而大氣層中之溫室氣 體以二氧化碳為最主要之氣體。人類對石化能源的消耗，使大量CO2
被排放於大氣層中。據推測到西元 2050 年，地球平均溫度將上升攝 氏2 度，故降低 CO2排放量為現階段最重要的課題(Keller, 2009)。
目前對於減少二氧化碳排放有三個要點:(i)改善能源使用效率，
(ii)增加使用低碳的來源使用率，及(iii) 二氧化碳捕獲與分離 (Feng et al., 2007)。其中科學家對於碳的捕獲及封存技術(carbon capture and sequestration, 簡稱 CCS)相當看好(IPCC, 2005)。文獻回顧中顯示 (Figueroa et al., 2008; Yang et al., 2008)在眾多二氧化碳捕獲技術當中，
吸收、吸附與薄膜三大類技術為目前較具可行性之技術，其中吸收技 術之MEA 與液氨吸收法已經進入商業化模廠測試階段，但是吸收法 之技術成本對於達成2007 年美國國家能源研究實驗室(NETL)所建立 之 CO2減量技術藍圖(DOE, 2007)之目標，仍有很大之突破瓶頸。相 對的，有越來越多學者發現吸附與薄膜技術之應用潛力。
而其中受到最廣泛重視的研究就是利用化學吸附法或濃縮廢氣 中的CO2。而在吸附劑與目標污染物間產生一化學性鍵結以達到吸附
的效用即為化學吸附法，使用過之吸附劑可用溫和方式進行脫附循環 再生使用。低溫化學吸附因其可在120℃以下操作，因此可配合其他 空氣污染防治設備之操作溫度範圍(Aaron and Tsouris, 2005)。
低溫材料中以中孔洞矽基(Si)材料選擇性最多、適用溫度範圍可 在60-80℃、且反覆吸脫附時不易劣化(Xu et al., 2003)。由於中孔洞 材料可依目標需求，改變其前驅物界面活性劑，或添加擴張劑來調整 孔洞尺寸，因此其可塑性大，孔徑可從 micropore (<2 nm)調整至 mesopore (2~50 nm)。而 Son et al. (2008)與 Xu et al. (2005)等之研究結 果均顯示，以含矽之材料MCM41 為基材，再塗敷具備吸附 CO2官能 基之藥劑，即可在 60-80℃及常壓下操作下，獲致 >100 mg CO2/g adsorbent 之吸附能力。
雖然目前以水熱法製備中孔洞材料及擴張中孔洞孔徑之方法已 有許多相關文獻，但對於擴張出不同孔洞結構材料並利用胺基分子進 行改質，以探討出何種孔洞結構較利於胺基均勻分布至孔洞內及對於 孔隙結構改變以致二氧化碳最佳吸附效能，目前較無深入之探討，故 引發本研究之主要動機。
1.2 研究目的
經文獻彙整歸納出造成 CO2吸附量差異較大之可能原因，包括
孔隙結構、孔徑大小、及添加之胺基改質劑種類與方式等，而本研究 目的即為藉由改變中孔洞矽基材料之製備方式及添加膨脹劑(TMB) 來調控結構，以了解製備參數變化對孔隙結構特性之影響。在釐清影 響後，將所製備得不同孔洞結構之中孔洞吸附材塗敷胺基分子進行改 質，用以CO2吸附測試。如此即可掌握中孔洞材料之孔洞結構對吸附 CO2 之關鍵影響，以適度提升補獲效能。
本研究擬探討並完成以下目的：
1. 利用添加擴張劑(TMB)以達到擴大孔洞的效能，藉由添加量 和改變合成參數，以達到控制調整孔洞結構的目的，並進一步探討不 同的參數對孔洞變化、孔洞分佈均勻性及孔洞結構所造成的影響，以 求獲得具再現性之製程及孔洞結構較佳之吸附材料。
2. 將一系列經擴孔調整後所獲得不同孔洞結構之吸附材與其 CO2吸附量進行統計迴歸分析探討，以得知影響二氧化碳吸附量之最 關鍵因子，並深入探討緣由，且可藉此了解較適合胺基分布之結構，
與可附載胺基數量的上限。