二氧化碳（CO2）排放引起的全球變暖問題日漸嚴重。此議題不僅在環境領域引起廣泛關注，更被視為實現2050年淨零碳排放目標的關鍵。為因應這一迫切的需求，新興技術的研發與應用變得至關重要，特別是針對長期分離和捕捉CO2的先進材料。「膜」技術在工業規模的CO2分離與捕獲方面具有有效性，可用於提高分離和純化效率CO2。然而，在目前開發的膜材料中，傳統的高分子Pebax聚合物 (聚醚-共聚酰胺的共聚物)的CO2分離膜受到複雜製造、昂貴的化學品、難以控制的納米結構和低效性能的困擾。此外，在分離過程中使用光學方法難以監測CO2分離效率。因此，迫切需要開發具有卓越且可控性能的先進功能材料，用於低成本、高效和可檢測的CO2捕獲和分離的薄膜科技。這份研究報告中，介紹電漿工程將生質能衍生石墨烯量子點（Graphene Quantum Dot , GQD）與 Pebax 基奈米複合材料薄膜，作為具有極高CO2分離性能和穩定固態螢光特性的智能CO2親和性膜(圖一)。圖二說明GQD為零維（0D）幾何形狀、表面官能基和氮摻雜，可以增強對CO2的親和力以進行CO2捕獲和分離，最適化GQD@Pebax膜結果為415 Barrer (提升約Pebax四倍通量)，CO2/N2選擇性為125 (提升約Pebax三倍)，並和圖三的文獻進行比較均實現極高的CO2分離性能。另外，圖四在CO2分離過程中也測試GQD@Pebax膜進行CO2濃度感測。本研究不僅建立在量子材料複合薄膜提供超高表現CO2捕捉、分離機制的探討與在線CO2感測，同時也為清潔能源、環境和生物醫學應用提供了實際可實施前瞻技術的驗證。（化工系童國倫教授提供）
圖一、GQD@Pebax 薄膜，可實現極高的 CO2 分離和的高靈敏CO2 檢測
圖二、Pebax 和 GQD@Pebax 氣體分離
圖三、GQD@Pebax 薄膜和近三年文獻比較
圖四、光致發光光譜應用於GQD@Pebax薄膜對於二氧化碳監測之研究