【水科技再升級 臺灣技術領先國際】侯嘉洪教授與吳嘉文教授開發全球首創奈米孔洞碳材於高效電容去離子系統

由科技部優秀年輕學者計畫所支持的本所侯嘉洪教授與化工系吳嘉文教授，成功開發出領先全球的創新技術「奈米孔洞碳材於高效能電容去離子系統」，由化學工程學系吳嘉文教授負責新穎材料之開發, 再由本所侯嘉洪教授負責實際應用於電容去離子系統之設立，他們整合了科技部兩項計畫，成功開發了領先全球的創新技術：『領先國際之奈米孔洞碳材於高效能電容去離子系統』，以高效能方式解決水資源問題。

此兩位優秀年輕學者計畫成果，不僅發表於一流國際期刊Nanoscale，同時獲選為期刊封面 (front cover)，2位教授特別將象徵台灣之台北101放到封面之中, 藉此宣傳這些工作是Made in Taiwan。

高導電, 高電吸附的創新奈米孔洞碳材
在關鍵材料的發展方面，吳嘉文教授團隊開發之新穎奈米孔洞金屬有機骨架材料：沸石咪唑酯骨架-8衍生氮摻雜孔洞碳，具有高的比表面積，可增加電吸附容量。為了進一步提升效能，臺大團隊將金奈米顆粒嵌入到沸石咪唑酯骨架-8，隨後再將此物質碳化，或是以PEDOT導電高分子，與沸石咪唑酯骨架-8共同碳化製備。研究結果顯示，以金奈米顆粒嵌入，與以PEDOT導電高分子改質，產生的電極材料，可具有高的比表面積、階層性的孔洞結構、優異的導電性，此衍生氮摻雜孔洞碳材可作為高效能的電極材料, 電吸附容量約為16.2 mg/g, 遠優於現有商業活性碳的三倍,可大幅提升其電化學脫鹽的應用優勢。

電吸附能力與技術成熟度領先國際之奈米孔洞碳材於高效能電容去離子系統
在創新水科技的發展方面，侯嘉洪副教授長期致力於發展創新的電容去離子技術(Capacitive deionization, CDI)，同時為國際CDI研究組織的工作小組委員。CDI技術為一項新穎、低用電的奈米水處理程序，以奈米孔洞碳材為電極，以電荷貯存的原理，移除水體中的鹽類或是帶電的污染物質。此技術可應用在水淡化、硬水的軟化、重金屬的移除、地下水砷的去除、再生水、以及廢水採礦等，在國際間被認為最具有前瞻性之潛力技術。吳嘉文教授與侯嘉洪副教授的創新性的研究成果達到在低電壓1.2V操作下, 目前國際最高的電容去離子量 (16.2 mg/g) 的優異效果。此外, 不同於國際的學術研究團隊， 此領先研究已將CDI技術進行模型廠實驗，成功在真實環境驗證測試，完成CDI的技術示範，研究能量已成功擴散到產業界，往商業化邁進，協助台灣水科技產業的技術升級，從而解決台灣面臨的水資源和物質流失衡等永續性問題。

參考資料〉國際期刊發表資料：
1. High Performance Capacitive Deionization Using Modified ZIF-8 Derived N-doped Porous Carbon Electrodes with Improved Electrical Conductivity, Na-noscale, 10, 14852–14859, 2018.