日東紡與東北大學成功確認經過陰離子置換改質的高分子離子液體（Poly(ionic liquid)s; PILs）具有優異的二氧化碳吸附能力。研究發現，透過調整材料中的相對陰離子(Counter Anion)結構，可顯著提升二氧化碳吸附性能，且當導入較大尺寸的陰離子時，二氧化碳吸附容量會隨之增加。經最佳化設計後，材料的二氧化碳吸附容量較原始材料提高約7倍，將可望為新一代碳捕集與氣體分離技術開創新的發展方向。
在全球積極推動減碳與因應氣候變遷的背景之下，如何有效從大氣或工業排放氣體中分離並回收二氧化碳，已成為現今重要課題。高分子離子液體是一類由陽離子或陰離子聚合物與相對離子組成的固態材料，兼具離子液體對二氧化碳的高親和性以及高分子材料的機械穩定性，因此被認為是極具潛力的二氧化碳分離與回收材料。
然而，一般PILs製作過程中的陰離子交換反應往往會產生無機鹽副產物，且難以完全去除。殘留雜質不僅影響材料性能，並導致難以準確評估材料本身的二氧化碳吸附能力，進而限制材料設計與性能最佳化。為解決此課題，東北大學與日東紡技術團隊以聚二烯丙基二甲基氯化銨(Poly(diallyldimethylammonium chloride; PDADMAC))做為基礎材料，透過精密陰離子交換與高純度精製技術，成功完全去除製程中產生的無機鹽雜質。
研究結果顯示，在排除雜質干擾後，材料的二氧化碳吸附能力與導入陰離子的尺寸具有明顯關聯性。隨著陰離子體積增加，材料內部自由體積與二氧化碳分子作用空間也同時增加，促使二氧化碳吸附容量呈現大幅提升。研究團隊進一步證實，透過最佳化陰離子設計，可將材料的二氧化碳吸附容量提高至原始材料的約7倍，展現遠優於既有PILs的性能表現。
此次研究不僅釐清了高分子離子液體中陰離子結構對二氧化碳吸附性能的影響機制，也建立了透過分子設計提升碳捕集效率的新策略。研究團隊認為，未來若將此類高性能PILs導入碳捕集設備、氣體分離膜及工業廢氣處理系統，可望大幅提升二氧化碳分離與回收效率，降低能源消耗與運行成本，進一步促進碳捕捉、利用與封存(CCUS)技術的發展。