日本立命館大學發表了一項在常溫、常壓條件下利用發光二極體(LED)照明將全氟/多氟烷基化合物(PFAS)予以分解之技術。研究團隊在顯示材料(半導體奈米結晶)的光線照射研究過程中,發現藉此可產生高度的還原能力,並以此發現進行應用,將半導體奈米結晶做為光觸媒並利用LED光照射,成功地將PFAS類的全氟辛烷磺酸(PFOS)等分解為氟離子。過去提出的分解技術需要高溫條件或使用汞燈,此次發表的技術將可望成為最簡便的方法。
PFAS為全氟/多氟烷基化合物的總稱,由於強碳-氟鍵(C-F鍵)提供的穩定性,在各種產業中皆受到重視。其中,PFOS、全氟辛酸(PFOA)因其有害性而已被禁止生產,但其穩定性適得其反,目前仍可發現過去的殘留物,進而衍生成為社會問題。
立命館大學過去投入於顏色隨光而變化之「光致變色(Photochromism)」現象的研究,並在發生光致變色的材料中注意到半導體奈米結晶。半導體奈米結晶的特徵在於當暴露在光下時,以「非線性」而不是「線性」的狀態反應。當一個光子以「2階段跳躍」的方式與另一個光子碰撞時,就會以非線性方式產生高能態。
透過進一步研究發現,如果以硫化鎘製成的半導體奈米結晶做為光觸媒,確認利用可見光即可產生與紫外線相當的能量。立命館大學也試作了一款利用此能量以產生強還原劑的裝置。實驗結果顯示,PFOA在8小時內達到完全分解。此外,立命館大學也對屬於PFAS類但並未受到法規限制的氟樹脂Nafion進行了測試,確認可在24小時內實現80%的脫氟化。Nafion廣泛應用於燃料電池膜,並以其特別難以分解而聞名。
PFAS往往因其在人體與環境的累積性構成潛在風險而受到關注,於此同時做為氟原料的螢石主要產自中國等國家也引發對供應風險的擔憂。立命館大學的技術將可望有助於促進氟的回收,今後研究團隊也將與化學、半導體、汽車等領域的企業合作,進一步推動技術商用化。