由先前研究成果，將最佳比例 Ca-87.5 在大氣環境中，分別於 200oC、400oC 及 600oC 下煅燒後之結構結果如圖 5 所示。由圖 5 之 XRD 鑑定圖可看出其結構的變化，當溫度較低時，意即於 200oC 及 400oC 下煅燒後，在 2 theta 約為 10o及 22o處之特徵峰可發現此時仍 保有 MOF 之結構，僅其中的鍵結模式與尚未煅燒之相態較稍改變為 另一中間相，且且煅燒 400oC 時之特徵峰強度較煅燒 200oC 強。而當 煅燒溫度提高為 600oC 時，由 XRD 結構鑑定可看出，在此條件下，
MOF 之結構已完全瓦解，使結構中的鈣及鎂金屬完全轉變成碳氧化 物，即為碳酸鈣(CaCO3)及氧化鎂(MgO)。
圖 5、Ca-87.5 ZIF 煅燒 200oC、400oC 及 600oC 之 XRD 結構鑑定圖。
將 Ca-87.5 分別於 200oC 及 400oC 下以高溫爐煅燒後之結構鍵結 鑑定結果則如圖 6 所示。由 FT-IR 紅外吸收光譜可看到高波數部分為 OH 官能基，而低波數約 1680 cm-1處為鍵結配位基的吸收值位置。觀 察此結果可發現當煅燒溫度提高時其配位基之比例較低溫時低，且鍵 產 生 金 屬 與 氧 原 子 的 鍵 結 ， 可 由 低 頻 區 之 相 對 強 度 做 驗 證 。
將 Ca-87.5-C200、Ca-87.5-C400、Ca-87.5-C600 之分體藉由熱重 損失分析儀 ( TGA ) 做二氧化碳循環捕獲迴圈測試，其結果如圖 7 以各迴圈所對應的捕獲量做表示。其吸脫附條件為：先在 700oC 下於 氮氣環境活化後保持在此高溫下，於二氧化碳環境下吸附 25 分鐘、
氮氣環境下脫附 8 分鐘，並重複十次吸脫附之迴圈。由圖可看出，
Ca-87.5-C200 之樣品其整體捕獲量將呈上升之趨勢，由 29 wt%漸漸 上升至 41 wt%左右；而 Ca-87.5-C400 之樣品捕獲趨勢則是在第一個 捕獲迴圈即達最高捕獲量，約為 61.2 wt%左右，其前後維持率為 91.3
%；Ca-87.5-C600 之樣品與前兩者相較，乃是在結構較穩定的情形下 做高溫吸脫附測試，結果為有最佳二氧化碳捕獲量及維持率，分別約 為 61.2 wt%及 95 %。
圖 7、Ca-87.5 煅燒 200oC、400oC 及 600oC 後之二氧化碳捕獲迴圈曲 線。
進一步將鈣含量提高至 93%，命名為 Ca-93，在大氣環境中煅燒 600oC，並以相同條件測試其經過 20 次二氧化碳吸脫附循環捕獲迴圈 效能，其結果如下圖 8 所示。由圖 8(a)可看出，首先 Ca-93-C600 之 樣品於初始達到最高之捕獲量，約為 71.5 wt%，再來當此粉體經過 20 次二氧化碳吸脫附循環捕獲迴圈後，其捕獲量明顯下降至約 61.5 wt%，整體具備之維持率約為 86.1 %。若分兩階段探討，可發現前 14 次迴圈之維持率仍可與十個迴圈時相同，高達約 98 %，顯示此時 粉體之劣化現象不明顯，氣體分子仍可於粉體之結構轉換時達到有效 的吸脫附。當繼續增加捕獲迴圈時，15 至 20 之區段捕獲量才下降至 最後的 61.5 wt%，對照其 XRD 結構鑑定(b)可發現結構中存有脫附不 全之碳酸鈣，推測為其聚集於內部進而導致捕獲效能之下降。故後續 將以結構部分作為改善之方法探討。
圖 8、(a) Ca-93 煅燒 600oC 後之二氧化碳捕獲迴圈曲線與(b) Ca-93 煅
二、 Ca-87.5 於不同配位基比例下之特性與 CO2捕獲效能
為了尋求混合金屬 Ca-87.5 之最適化合成參數，在固定金屬含量 下，調控配位基含量，使金屬與配位基比例(Metal/Ligand)由 1/0.125、
1/0.25、1/0.5、1/1 漸增至 1/1.5，其 XRD 之結構鑑定結果如下圖 9 所 示，由上而下為由低配位基含量( Metal/Ligand = 1/0.125 )漸增加至高 配位基含量 ( Metal/Ligand = 1/1.5 )，可發現在此不同配位基比例之 下，皆可有結構之生成，Ca MOF 之特徵峰分別位於 2 theta 約為 8o、
13o及 14o之位置上，Mg MOF 之特徵峰則位在 2 theta 約為 9 o及 15 o 之位置。觀察其特徵峰之強度、寬度及對稱性，可發現在配位基之含 量較多或較少時，呈現較不對稱之特徵峰，及代表其結構雖能生成但 是狀態可能並不理想，推測是由於濃度所造成與金屬離子間的生成動 力改變有關，在濃度高而易飽和而成核的狀態下得到的為品質較不好 之產物，故需在適中之範圍( M/L=1.5~1)，才能產生較好之晶相。
圖 9、Ca-87.5 於不同配位基比例下之之 XRD 結構鑑定圖。
進一步觀察 Ca 87.5 煅燒前後表面形貌，如下圖 10 所示。由下圖 可看出當 M/L 為 1/0.125 時，顆粒大小分布並不均一，小至數奈米大 數微米，並且不具有規則之晶體型態。而將粉體經過 600oC 煅燒後，
其轉變為碳酸鈣及氧化鎂，顆粒大小較其他兩者大，約為 0.5 微米左 右而其上有較細碎之小顆粒分布，約為 200~300 奈米之大小。提高配 位基含量至 M/L 為 1/1 時，可發現顆粒為大小約 200 奈米左右所聚集 而成之塊狀粉體，其顆粒大小分布較均勻。而再經過煅燒後，亦呈現 大小均一的結構，表面覆蓋許多細碎之顆粒約為 50~100 奈米左右。
最後為 M/L 調整至 1/1.5 之結果，其形貌與 M/L 為 1/1 時類似，由較 小之 100 奈米顆粒聚集成不規則之塊狀型態，煅燒後則有較大的差異，
由下圖可看出其顆粒大小分布自 100~300 奈米不等且亦有更小顆之 顆粒分散其中。
圖 10、Ca-87.5 於不同配位基比例下煅燒前後之 SEM 表面形貌圖。
取 M/L 比為 1/0.125、1/0.5、1/1 及 1/1.5 之 Ca-87.5 測試其二氧 化碳於吸脫附迴圈捕獲之效果，其吸脫附條件為：先在 700oC 下於氮 氣環境活化後保持在此高溫下，於二氧化碳環境下吸附 25 分鐘、氮 氣環境下脫附 8 分鐘，並重複 5 次吸脫附之迴圈，結果如下圖 11 所 示。M/L 為 1/1.5 之 Ca-87.5 於第一個捕獲迴圈達到最高捕獲量約為 57.22 wt%，M/L 為 1/1 之 Ca-87.5 捕獲量為 60.89 wt%，M/L 為 1/0.5 之 Ca-87.5 捕獲量為 51.25 wt%，M/L 為 1/0.125 之捕獲量則為 41.35 wt%。
圖 11、Ca-87.5 於(a)M/L=1/1.5(b) M/L=1/1(c) M/L=1/0.5 及(d) M/L=
1/0.125 之二氧化碳捕獲迴圈曲線。
分析此測試結果，推測乃是由於所使用之前驅物 Ca/Mg-ZIF 結構 成分差異等原因所導致，由先前 XRD 結構鑑定之結果可看出，當配 位基比例低於金屬總含量約 1/8 時，其結構為鎂相較強，然而兩者之 特徵峰均呈現非對稱且較弱的情形，代表在此條件下所生成的晶相並 不好，故對應其動力分析可發現為較慢達到最大吸附量者。反之，結 構較佳之比例 (M/L = 1/1) 其晶相相對而言較為完整，故其在二氧化 碳捕獲量能有較佳的表現，且其捕獲動力亦是較快速即可達到，如圖 12 所示。
圖 12、不同 M/L 比之 Ca-87.5 於第一次捕獲迴圈之動力分析圖。
藉由 EDS 元素分析結果觀察煅燒後的鈣及美金屬之分布情形，
其結果如圖 13 所示，當 M/L 比例為 1/0.125 時，可發現鎂分布雖屬 均勻但較少，再由其較大的顆粒大小可推測在捕獲效果的部分即是因 此而捕獲量較低，而短時間之測試尚無法看出穩定性之差異。當 M/L 為 1/1 及 1/1.5 時，可發現較細碎之顆粒可能為鎂金屬造成之影響，
此部分與先前研究之結果相符，然而 M/L 為 1/1.5 雖與 M/L 為 1/1 之 型態差異不大，但當煅燒後之分布卻較為不好，故此可能為捕獲量稍 低之原因。而 M/L 為 1/1.5 並非極端比例，故在結構上還是可生成而 其捕獲效果之結果亦與原本相似。然而前驅物之結構可調控其捕獲效 能結果明顯，故後續將針對不同反應溫度及反應時間做改變並調控至 一最佳製成結果。
圖 13、Ca-87.5 於不同配位基比例下煅燒後之 EDS 元素分析結果。