近年來，由於世界經濟大幅成長與進步，消耗大量的化石能源，以提供工業生產或商業活動所需的動力來源，使得二氧化碳排放量大幅增加，因而造成全球暖化效應。為了減緩溫室效應的惡化，最主要的課題即是減少二氧化碳的排放量，並將大氣中二氧化碳的濃度降至比1990年排放量少5.2 %的水準。目前，最有效降低二氧化碳濃度的方法為二氧化碳捕捉及封存技術 (CO2 Capture and Storage，CCS)，利用捕捉劑將二氧化碳與其他氣體分離，得到較高純度的二氧化碳，以利後續的應用與儲存。
一般常見的高溫型二氧化碳捕捉材為鋯酸鋰與矽酸鋰，其中又以矽酸鋰具有較高的理論吸收值，36.7 wt%。因此，本研究針對高溫型二氧化碳捕捉材，矽酸鋰，進行製備與探討。試著改變製備方式，以製備出較大BET表面積、較小顆粒之矽酸鋰。
首先，利用溶膠-凝膠法製備出具高BET表面積的偏矽酸鋰，Li2SiO3，利用此方法可得BET表面積為30.5 m2/g的偏矽酸鋰，但此組成並非能與二氧化碳反應之結構，乃於鍛燒過程中加入碳酸鋰以提高其Li/Si比，最後成功地得到正確的組成結構，Li4SiO4，BET表面積可達13.9 m2/g，二氧化碳吸收效率為26.7 wt%。由於還有部分Li2SiO3未完全轉換成Li4SiO4，因此得到之效率值較差。
另外，改變傳統固態反應方式，將市售的二氧化矽粉末以二氧化矽氣凝膠取代，藉由氣凝膠提供多孔隙的結構，期望產物也具有此特性。雖然所得產物其BET表面積並無改善，但在形貌上有些微差異，其是由許多奈米級的小粒子聚集形成，與由二氧化矽粉末所得固體顆粒緻密的結構不相同。此差異顯示在二氧化碳吸收速率上，雖然兩者的效率值皆為33 wt%左右，但反應速率明顯提升，有效地降低反應所需的活化能，由275減少至103 kJ/mol。同時，也試著在低壓環境下進行固態反應，希望在低壓下能降低反應所需的溫度，以維持多孔隙的結構。所得產物BET表面積為19 m2/g，在703 ℃下效率可達29 wt%，且反應速率也大幅提升，所需之活化能更減少至40.5 kJ/mol，為不同製備方式所得產物之最低活化能值。
同時，也仿照文獻利用共沉澱方式製備出矽酸鋰，其產物BET表面積約為5.4 m2/g，與一般利用固態反應所得結果相似，二氧化碳吸收效率在730 ℃時可達最大值，約為35.2 wt%。由於其結構非常的純，因此效率值非常接近理論吸收量，經過計算後其反應活化能約為95 kJ/mol，此結果與使用二氧化矽氣凝膠於常壓下所得之結果相似，而兩者的BET表面積值也相去不多。
最後，利用懸浮浸漬方式製備矽酸鋰，希望藉由液-固間較大的接觸面積，以取代傳統固相反應中，使用兩種固體反應的缺點。經過一次浸漬後所得之產物，以 Li2SiO3與Li2Si2O5為主，雖然藉由增加浸漬次數，仍無法得到正確的組成，而浸漬過一次後得到的產物具有不錯的BET表面積，46 m2/g。接著，將含浸過一次後的產物，與三倍莫耳數的碳酸鋰於800 ℃下反應六小時後得到的產物，具有最佳的效果，BET表面積值可達23 m2/g。二氧化碳吸收效率在702 ℃時可達33.4 wt%，經過計算後反應活化能約為90.3 kJ/mol，略為少於利用共沉澱法所得的產物。
本研究製備出較小顆粒且具有較大BET表面積的矽酸鋰，有效降低二氧化碳化學吸收反應所需之活化能，並提高了化學吸收反應速率，減少反應所需時間，對於未來的應用能發揮最大效用。

Bretado, M. Escobedo, V. Guzma´n Velderrain, D. Lardiza´bal Gutie´rrez, V. Collins-Martı´nez, A. Lopez Ortiz, “A new synthesis route to Li4SiO4 as CO2 catalytic/sorbent”, Catalysis Today, 107–108, 863–867 (2005)

Chervin, Christopher N., Brady J. Clapsaddle, Hsiang Wei Chiu, Alexander E. Gash, Joe H. Satcher, Jr., and Susan M. Kauzlarich, “Aerogel Synthesis of Yttria-Stabilized Zirconia by a Non-Alkoxide Sol-Gel Route”, Chem. Mater., 17, 3345-3351 (2005)

Choi, Ki-Hyouk, Yozo Korai, and Isao Mochida, “Preparation of CO2 Absorbent by Spray Pyrolysis”, Chemistry Letters, 32, 10, 924-925, (2003)

Clapsaddle, Brady J., Alexander E. Gash, Joe H. Satcher Jr., Randall L. Simpson, “Silicon oxide in an iron(III) oxide matrix: the sol–gel synthesis and characterization of Fe–Si mixed oxide nanocomposites that contain iron oxide as the major phase”, Journal of Non-Crystalline Solids, 331, 190–201 (2003)

Essaki, Kenji, Masahiro Kato, and Kazuaki Nakagawa, “CO2 Removal at High Temperature using Packed Bed of Lithium Silicate Pellets”, Journal of the Ceramic Society of Japan, 114, 9, 739–742 (2006)

Gray, M.L., Y. Soong, K.J. Champagne, John Baltrus, R.W. Stevens, Jr, P. Toochinda, S.S.C. Chuang, “CO2 capture by amine-enriched fly ash carbon sorbents”, Separation and Purification Technology, 35, 31–36 (2004)

Ida, Jun-ichi, and Y. S. Lin, “Mechanism of High-Temperature CO2 Sorption on Lithium Zirconate”, Environmental Science & Technology, 37, 1999-2004 (2003)

Khomane, Ramdas B., Bijay K. Sharmab, Sujan Sahab, Bhaskar D. Kulkarnia, “Reverse microemulsion mediated sol–gel synthesis of lithium silicate nanoparticles under ambient conditions: Scope for CO2 sequestration”, Chemical Engineering Science, 61, 3415-3418 (2006)

Nair, Balagopal N., Takeo Yamaguchi, Hiroto Kawamura, and Shin-Ichi Nakao, “Processing of Lithium Zirconate for Applications in Carbon Dioxide Separation: Structure and Properties of the Powders”, J. Am. Ceram. Sac., 87, 1, 68-74 (2004)

Ochoa-Fernandez, Esther, Magnus Rønning, Tor Grande, and De Chen, “Synthesis and CO2 Capture Properties of Nanocrystalline Lithium Zirconate”, Chem. Mater., 18, 6037-6046 (2006)

Ochoa-Fernandez, Esther, Magnus Rønning, Xiaofeng Yu, Tor Grande, and De Chen, “Compositional Effects of Nanocrystalline Lithium Zirconate on Its CO2 Capture Properties”, Ind. Eng. Chem. Res., 47, 434-442 (2008)

Pfeiffer, Heriberto, and Pedro Bosch, “Thermal Stability and High-Temperature Carbon Dioxide Sorption on Hexa-lithium Zirconate (Li6Zr2O7)”, Chem. Mater., 17, 1704-1710 (2005)

Pannocchia, Gabriele, Monica Puccini, Maurizia Seggiani, and Sandra Vitolo, “Experimental and Modeling Studies on High-Temperature Capture of CO2 Using Lithium Zirconate Based Sorbents”, Ind. Eng. Chem. Res., 46, 6696-6706 (2007)

Veliz-Enriquez, Mayra Y., Gonzalo Gonzalez, Heriberto Pfeiffer, “Synthesis and CO2 capture evaluation of Li2_xKxZrO3 solid solutions and crystal structure of a new lithium–potassium zirconate phase”, Journal of Solid State Chemistry, 180 , 24852-2492, (2007)

Venegas, Miriam J., Esteban Fregoso-Israel, Raul Escamilla, and Heriberto Pfeiffer, “Kinetic and Reaction Mechanism of CO2 Sorption on Li4SiO4: Study of the Particle Size Effect”, Ind. Eng. Chem. Res., 46, 2407-2412 (2007)
Victoria L. Mejı´a-Trejo, Esteban Fregoso-Israel, and Heriberto Pfeiffer, “Textural, Structural, and CO2 Chemisorption Effects Produced on the Lithium Orthosilicate by Its Doping with Sodium (Li4-xNaxSiO4)”, Chemistry of Materials, 20, 7171-7176 (2008)

Xiong, Rentian, Junichi Ida, Y. S. Lin, “Kinetics of carbon dioxide sorption on potassium-doped lithium zirconate”, Chemical Engineering Science, 58, 4377-4385 (2003)

Yamaguchi, Takeo, Takuya Niitsuma, Balagopal N. Nair, Kazuaki Nakagawa “Lithium silicate based membranes for high temperature CO2 separation”, Journal of Membrane Science, 294, 16–21 (2007)

Yi, Kwang Bok, Dag Øistein Eriksen, “Low Temperature Liquid State Synthesis of Lithium Zirconate and its Characteristics as a CO2 Sorbent”, Separation Science and Technology, 41, 283–296 (2006)

Zhang, Bo, Michel Nieuwoudt, and Allan J. Easteal, “Sol–Gel Route to Nanocrystalline Lithium Metasilicate Particles”, Journal of the American Ceramic Society, 91, 6, 1927-1932 (2008)

劉文宗, “二氧化碳的資源化利用” 科學發展, 413期 (2007)
林佳璋與劉文宗, “二氧化碳回收技術”, 工業技術研究院化學工業研究所
林鎮國, “二氧化碳的儲存”, 科學發展, 413期 (2007)
黃啟峰, “二氧化碳與地球暖化”, 科學發展, 413期 (2007)
徐恆文, “二氧化碳的捕獲與分離”, 科學發展, 413期 (2007)
楊斐喬, “二氧化碳的分離及捕集”, 工研院化學工業研究所
魏得育, “二氧化矽氣凝膠與複合氣凝膠之製備與物理性質探討”, 國立清學化學工程研究所碩士論文 (2006)