賀!林錕松教授榮獲第十六屆有庠元智講座 林錕松教授
得獎感言:
首先感謝財團法人徐有庠先生紀念基金會再次給予支持與肯定,更感謝元智大學長官的推薦及鼓勵,無論是各種行政或研究上的充足資源,並提供良好的儀器設備及空間,讓團隊成員在研究過程中,能保持創新與熱忱的腳步,不斷地努力研發新穎技術及解決產業實際困難。能夠再次獲獎,實在令研究室全體成員,相當高興及振奮!另外,更感謝一路支持相隨的家人,以及與我們一起成長的這群努力用心的博碩士研究生、可愛的大學部專題生,今日的研究成就沒有這群幕後辛苦付出的學生是不可能達成。在這日新月異的時代,不僅是在國際研究舞台上發光發熱,榮耀元智大學;更要能衍生高價值技術產品,以取之於社會而用之於民眾的精神,繼續前進。從事學術研究這條不歸路,只能勇往直前而無法退後,相信這次獲獎更激起研發團隊不斷上進的動力,創造出有益於國家社會及人民福祉之新穎研發成就。一、研究成果的創新及突破
1.表面改質奈米零價鐵製備及地電阻顯影儀現址地下水污染處理技術
已成功研發奈米零價鐵微粒(zero-valent iron nanoparticle)之合成、特性鑑定、絕氧保存、表面改質後完全分散於水體及量產,目前正積極測試將製成表面改質後奈米零價鐵稀釋泥漿(slurry)或溶液(diluted solution)應用於直接注入法,處理受含氯有機物(DNAPLs)、火炸藥(TNT/RDX/HMX explosives)或鉻/砷污染之地下水場址復育,並模擬分析污染物在地下水流場分佈及宿命,以瞭解地下水流速對改質奈米零價鐵粉的傳輸影響。一般而言,零價鐵的粒徑愈小,其活性越大,因此將會提高對污染物的去除效果。奈米零價鐵的比表面積遠比其他商用微米級零價鐵來的大,因此其表面活性基也就較多,因此對於去除DNAPLs、火炸藥或鉻/砷污染之地下水的能力,應將會大為提升,亦是未來各國重要的研究課題。另外,由於強磁性奈米零價鐵微粒,在水相分散不易,目前各國許多專家學者正積極研發良好的批覆(例如PEI等)或表面改質分散技術,仍具研究及技術發展之空間。由於國內早期DNAPLs及軍方製造或射擊訓練時所排放火炸藥污染物眾多,污染情形嚴重,故較有機會測試現地污染場址,並配合利用地電阻影像剖面法(RIP)來偵測污染地下水或土層各定點的電阻率變化,並評估此技術用於監測奈米零價鐵的傳輸行為,目前是嶄新而深具潛力之技術。另外,目前已技術轉移給潔鼎環保股份有限公司,進行產業推廣及協助服務處理地下水污染之相關問題。
2.催化性CO2轉化成甲烷/甲醇/甲酸/DME/DMC之技術研發
近年來,我國對石油進口的依賴程度迅速增加,發展石油替代品,開發清潔能源成為能源戰略的重要選擇。有價的奈米碳材(graphene/carbon nanofiber/carbon nanotube)、甲烷、甲醇(methanol, MeOH)、二甲醚(dimethyl ether, DME)與碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, DMC)作為替代能源已漸顯優勢,得到世界各國廣泛重視。利用觸媒之催化反應,將生質廢棄物氣化後分離純化後所得之合成氣,轉化為甲烷/甲醇/甲酸/DME/DMC,已成為目前全球能源領域相當熱門之研究議題及重點方向。DME具有無毒、低NOx/CO/碳氫化合物/粒狀物排放量、高辛烷值、低引擎燃燒噪音等優點,可望取代現有之柴油/LPG等傳統燃料。DMC用作MTBE的替代品,可提高燃料油辛烷值和氧含量,並可減少尾氣中有害物質之排放。甲醇主要作為各項化學品的原料,與燃料添加劑,用以補充油源的不足與降低油料的污染性;甲酸則使用在有機化學工業製程中,作為添加劑或改質劑,亦是工業常見的化學品及衍生物原料。目前已經成功開發奈米級Zn/Ni/Mn-ferrites、CuO/ZnO/Al2O3、H3PW12O40/ZrO2、Cu/CuCr2O4、CuO/Al2O3、H3PW12O40/Ce0.1Ti0.9O2、Ni5Ga3、Ni3Ga等17種新穎觸媒,成為有效降低CO2溫室氣體之研發成果。
3.表面改質二氧化鈦奈米管應用於染整廢水去除技術之研發
近年來,半導體觸媒的異相光催化反應在環境污染防治的研究上相當廣泛,其中二氧化鈦奈米管光觸媒因具有高活性及比表面積、化學穩定性、無毒性及容易取得之優點,故應用性極具潛力。本研發乃由元智大學與竣翊環保科技有限公司之共同研發及測試,主要在銀表面改質二氧化鈦奈米管去除環境污染物技術,實為目前甚為重要之環保技術開發的研究方向;並利用二氧化鈦應用在處理環境中有機污染物(例如染料(dyes)等),以期利用最新型光觸媒氧化劑對環境水體污染整治及環境科學有所貢獻,並能有效提升利用奈米級可見光觸媒應用之相關產業競爭力。
4.高功能有機金屬結構物及合金/複合奈米碳材之儲氫技術研發
氫能源是相當乾淨無害而具有綠色環保及永續循環之特性,已成為世界各國積極競爭研發的清淨能源。但對於氫氣使用而言,氫氣的儲存技術相當重要,而所合成之金屬有機架構物(MOFs/ZIFs/MAFs)是將無機金屬與有機配基搭配鍵結而成的多孔性化合物,具有低密度、高熱穩定性、高比表面積等特性,故具有高氫氣儲存的潛力。已成功開發出45種金屬有機結構物、氣懸膠功能性碳材(carbon aerogel)等高功能儲氫材料,應用在燃料電池發電系統。經由初步測試已經證實單/雙有機配位基MOFs/ZIFs/MAFs本身具有不錯的吸放氫氣之能力(常溫及30 atm下約0.5wt.%)。我們已知奈米複合碳材透過添加金屬粒子(Pt、Pd等)及使用葡萄糖熱解形成碳化物之溢流法(spillover),藉由溢流方式將氫原子儲存於碳材的孔隙中達到儲氫之效果,可明顯提升其儲氫能力(常溫及30 atm下約1.2 wt.%;T = 77 K 常溫及0–1.5 bar約4 wt.%)。具有實用價值的輕金屬儲氫合金具有重量輕、儲氫量大、容易活化(activation)、吸氫/放氫之化學反應速率快、長使用壽命及成本低廉等特性。目前主要合成Nanophase Pd, Pt lightweight AlH3, Ti/NaAlH4, Mg-based metal hydrides及MmNi5-based Hydrogen Storage Alloys為主,並已建立複合奈米碳材合成技術,利用自組裝、電化學測試或無電鍍方式沉積觸媒及具儲氫特性奈米粒子形成複合奈米碳材,目前已部分技術移轉給中鋼碳素化學股份有限公司測試中。
二、研究成果對工程領域之重要貢獻
林錕松研發長近五年內共發表國際期刊論文(SCI)共57篇,其中SCI IF>5為37.94%,IF>4達到57.58%,IF>3亦大於79.47%;國際及國內研討會論文共163篇;5年RPI = 106;H-index = 10 (citation 361次);目前至今共發表國際期刊論文(SCI)共140篇;國際及國內研討會論文分別為261與312篇;H-index = 29 (citation 3101次)近五年內共主持科技部之學術研究型計畫(共7件,總金額12,194,000元;共同主持人共11件,總金額163,703,000元);產業界合作計畫超過33件,總金額為28,245,.457元(計畫主持人部分),積極參與基礎研究/產業技術服務及國際研究合作。
1.基礎研究方面:
2.應用研究方面:
(1)催化性氣化技術應用於有機廢棄物再利用循環經濟環保之研發
建立催化性氣化技術應用於環保科技,如廢機油、豬毛廢棄物、垃圾衍生燃料(RDF)、印刷電路板、塑膠/橡膠等高分子廢棄物之產物高選擇性的催化性氣化之反應動力及產物分佈,並比較添加金屬氧化物觸媒及沸石觸媒,對低溫催化性氣化反應動力、反應溫度壓力及產物分佈之影響,以深入瞭解產物選擇性之反應機制及路徑模式。另外,亦深入瞭解氣化固體殘餘物及催化觸媒中重金屬之ICP/AA含量與FESEM/EDS、EPR及XPS (Auger)表面分析和XRD、TEM、SSNMR的結構鑑定技術,並利用EXAFS及XANES高精密度分析技術來探討氣化固體殘餘物及觸媒中之金屬原子精細結構與氧化價數鑑定,以便深入瞭解其穩定性,有利後續掩埋處理(landfill)及參考。
(2)固體超強酸/鹼觸媒提升生質柴油生產技術之研究
由於地球暖化的議題受到越來越多的關注,所以如何將植物油轉酯化成生質柴油變得相當重要。生質柴油為一普遍之生質能,其性質與傳統石化柴油相近以及有效降低NOx與SOx,又能和石化柴油混合使用,亦具有無毒、生物可分解、成分中不含硫化物和芳香族類等優點,因此為目前為重要的替代能源之一。本研究重點在完成開發奈米固體超強酸觸媒(SO42-/ZrO2/Al2O3 catalysts)及完成開發奈米固體超強鹼觸媒(KF/CaO-Fe3O4 catalysts)最佳合成方法、觸媒特性鑑定及觸媒量化生產技術之最佳操作條件,並探討其酯化與轉酯化效率。KF/CaO-Fe3O4並不需高溫高壓下進行轉酯化反應,故本研究將於常溫常壓下進行KF/CaO-Fe3O4 catalysts的轉酯化效率測試;酯化效率結果發現,市售固體超強酸觸媒Amberlyst 15在3 hr就可達到將近100%的free fatty acid去除率,Amberlyst IR120效果最差,SO42-/ZrO2/Al2O3居中,接著做不同濃度硫酸以及不同煅燒溫度FFA去除率測試顯示,SO42-/ZrO2/Al2O3於煅燒溫度329℃以及1.5 M硫酸為最適化條件,而固體超強鹼生質柴油產率發現,KF/CaO-Fe3O4對於縮短製造生質柴油的時間有著顯著的幫助,但由於其高吸濕缺陷,本研究將重心放於KF/CaO-Fe3O4之最適化條件,經由生質柴油產率確認,25wt% KF與煅燒溫度600℃為KF/CaO-Fe3O4最適化條件。另外,目前已技術轉移給承德油脂股份有限公司,進行產業推廣及協助處理全台廢食用油之相關問題。
三、國內外之獎項、成就及榮譽98-107學年度每年在元智大學主辦3-4場桃園市產業環保技術服務團講習會,本講習會主要的目的是介紹產業處理污染物的特性與處理技術,同時藉由實務案例分享,促進國內產業發展及環保技術提昇,參與廠商業者熱烈及互動良多。
申請人近五年來參加國內研討會邀請專題演講(Invited Speakers)或規劃委員等,共16場次,儘量爭取及提供口頭報告機會給予碩博士學生上台練習,以強化研究生口說能力及膽識。
申請人近五年來參加國際研討會邀請專題演講(Invited Speakers)或規劃委員等,共35場次,積極把握與全球各地學者國際交流及觀摩學習的機會。
四、在研究團隊建立、人才培育及服務方面的重要貢獻及成就
林錕松研發長從事教職已經將近30年(79/8/1-108/7/31),盡心盡力地指導及培育共有博士生共5位(其中2位台灣籍及3位外籍生)及91位碩士及畢業生(其中6位外籍生、1位大陸籍生及84位台灣籍畢業生),已經完成學位之畢業生也都能順利找到理想的工作及職務,繼續傳承家族的踏實努力的積極人生觀,貢獻自己所學的能力技術及熱忱於國家社會與提升人民之福祉。
積極配合政府之新南向政策與推動學術發展,努力深耕澳洲雪梨市新南威爾斯大學(School of Materials Science and Engineering, University of New South Wales (UNSW); Prof. Sammy L.I. Chan)、馬來西亞拉曼大學(Department of Chemical Engineering, Lee Kong Chian Faculty of Engineering and Science, Universiti Tunku Abdul Rahman (UTAR); Prof. Leong Loong Kong)、越南河內大學(Deputy of Academic Affairs Department and Faculty of Chemistry, Vietnam National University; Prof. Thao Tien Nguyen)及大陸福州大學材料學院于岩教授,實質進行研發互動、交換研究生及學術交流與參訪,成果良好;並擔任海外碩博士生論文審查委員(External Examiner)及訪問學者(Visiting Scholar),協助兩校進行碩博士生雙聯學位及雙方互惠之學術交流合約(MOU及Agreement);並提供貴儀分析/解釋,協助論文submission and revision。
與美國中佛羅里達大學(Department of Civil, Environmental, and Construction Engineering, University of Central Florid, USA; Professor Dr. Ni-Bin Chang),進行協助檢測與鑑定有關環保材料之材料科學及精細結構分析方面之合作,共同發表9篇高IF的期刊論文。並參與美國Dr. Ni-Bin Chang申請通過之NSF/Belmont Forum “ENLARGE” Project (ENLARGE, Enabling Large-scale Adaptive Integration of Technology Hubs to Enhance Community Resilience through Decentralized Urban Food-water-energy Nexus Decision Support; US$ 2 millions; Grant No.: ICER 1830036, Project No.: 730254)。
積極建立高能量/高解析度精細結構分析同步輻射光譜及中子散射研發團隊,台灣新竹同步輻射研究中心(NSRRC)及日本國家同步輻射研究中心(Japan of Synchrotron Radiation Research Institute (JSRRI)-SPring-8)之高強度/高解析度同步輻射光譜(Sychrotron Radiation, XANES/EXAFS)與日本國家中子研究中心(Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC))、澳洲核子科學及技術組織(The Australian Science and Technology Organisation (ANSTO))及美國國家標準與技術研究機構(National Institute of Standards and Technology (NIST)),有效提升對材料精細結構分析之鑑定能力及科學水準。