碳分子篩薄膜之製備及其應用於二氧化碳氣體分離滲透性質之研究

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?近年來，由於所謂的「溫室效應�氣體的大�排放，如二氧化碳�甲烷�氟氯碳化物等，已嚴�地影響全�氣候型態。溫室效應氣體的主�排放�多來自於石化燃料，如使用煤�天然氣的發電業�使用液態石化燃料的工業與�輸業等三大類別。�國為因應溫室效應亦訂定了數點關於二氧化碳排放減�之政策，如（1）新能�開發以替代�清潔能�；（2）節約能���昇能�使用效率；（3）改變製程；（4）產業轉型�（5）二氧化碳的分離與�集等。其中，（1）~（4）項由於有經濟效益�技術�行性或社會發展等�制而無法於短時間內�到排放減�目的。因此就「分離技術�的角度來管制二氧化碳的排放將是短時程內較為�行的方法。
氣體分離技術包�有：低溫分離��收程���附程��薄膜分離等。其中後者於近年來於研究領域顯得相當活�而引起廣泛注�，且基於分�篩�基礎之氣體分離程�更被視為具有商業化發展潛力之薄膜。
常用於氣體分離的無機薄膜由於一般具有�高壓�高溫�化學安定性等優點，因此較有機薄膜更�於複雜環境之應用且生命週期長，其�質有：金屬�陶瓷（氧化��氧化矽）�矽�沸石和碳分�篩�薄膜等。其中，沸石具有微孔�構，�分離�分異構物，但沸石晶體�製備�連續的薄膜較困難，且價格昂貴也較��酸鹼�高溫環境。以矽所製備出的薄膜�有效分離氫氣，但沒法分離尺寸相似的氣體分�（如O2/N2氣體分��）。而以碳�構所製備出來的碳分�篩�薄膜之發展雖始於近�幾年，然其�有接近氣體分�維度之尺寸（<4 A），故與矽和沸石�質所製備出的薄膜相比時，則�氣體分�展�出極佳的�擇性，而�有效分離尺寸相當接近之氣體分�，如O2/N2，CO2/N2，CO2/CH4等。
本計劃共訂定三年研究主題，第一年係�用商業化熱固性�碳物質（如酚醛樹脂��醯亞胺等），探討其最�碳化/裂解�件以製備�CO2/O2�CO2/N2等氣體具高�擇性之碳分�篩薄膜；第二年則「自製或改質�熱固性�碳物質，以�得更���為碳分�篩�薄膜之�驅物；並�時建立碳分��驅物�碳分�篩�薄膜�構�氣體滲�性影響之關係，以瞭解碳分��驅物之�構於氣體滲��程中所具有之支�性角色；第三年則以自製之實驗室�模焚化�或燃煤設備所產生之煙�氣，模擬實廠煙�氣組�，評估自製碳分�篩�薄膜於高溫�具��性氣體等接近實廠環境中之CO2回收與�集效能。因此本研究之目標為：（1）發展最�化之碳分�篩薄膜以應用於CO2氣體分離；（2）分�氣體組��進氣壓力�溫度�氣體滲��擇性係數之影響；（3）評估碳薄膜於高溫�具��性環境中的�化情形。
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