【大成報記者張淑慧／高雄報導】為尋找減緩全球暖化與氣候變遷的新解方，國立中山大學光電工程學系副教授李炫錫研究團隊以植物光合作用為靈感，研發新型奈米光觸媒材料，可利用太陽光將二氧化碳轉換為甲烷等燃料，兼具減少溫室氣體與產生新能源的潛力。相關成果已發表於國際期刊《應用催化Ｂ：環境與能源》。

研究團隊指出，自然界植物透過吸收陽光，將二氧化碳與水轉為養分並釋放氧氣，宛如天然太陽能工廠。科學界長期致力發展人工光合作用技術，希望把二氧化碳重新轉化為可用能源。然而，既有光觸媒常受限於吸光範圍不足，以及電子快速復合等問題，導致反應效率與燃料選擇性不易兼顧。

為突破瓶頸，團隊設計由二氧化錫（ＳｎＯ２）與硫化錫（ＳｎＳ）組成的一維奈米複合結構，讓硫化錫奈米棒垂直生長於二氧化錫奈米柱表面，形成尖銳的奈米異質結構。該設計不僅提升比表面積，也能從不同角度捕捉光線，改善實際應用中因太陽入射角度改變而造成的效率波動。研究結果顯示，該系統可在雙面光照條件下維持高效率運作。

團隊表示，材料效能提升的關鍵在於能隙工程。二氧化錫屬寬能隙半導體，硫化錫屬窄能隙半導體，兩者結合可形成交錯型異質結構，使受光後產生的電子與電洞分流至不同方向，增強電荷分離，讓電子更有效參與二氧化碳還原反應，進而生成甲烷（ＣＨ４）等燃料。同時，硫化錫也將吸光範圍由紫外光延伸至可見光，並涵蓋部分近紅外光，有助提升太陽能光譜利用率。

在模擬太陽光的實驗中，新型複合光觸媒的二氧化碳轉化效率較單一材料提升數倍。團隊並透過調整硫化錫奈米棒比例，達到控制反應路徑與提升特定燃料選擇性的目標。材料在連續反應數小時後仍維持結構穩定，催化活性未見明顯衰減，展現長期運作潛力。

研究團隊補充，與常需搭配貴金屬的光觸媒相比，此次採用錫基材料具成本較低、較環境友善等優勢，卻能展現良好光觸媒表現，未來可望為二氧化碳回收利用與再生能源技術帶來新方向。