研究計畫介紹：

本計畫旨在利用金屬有機框架材料吸附空氣中之污染物，用以保護脆弱文物免於不可逆的損壞。文物如長時間受到空氣中的硫化物和氮氧化物等污染物侵害，會導致不可逆的化學和結構損害，這些文物面臨著由於SO₂和NOx等有害氣體與其有機成分反應，形成酸性物質而造成的褪色、降解和結構破壞的風險。例如﹕ZIF-8高度的表面積和孔隙結構，使其成為一種高效和環保的氣體吸附材料。透過本計畫，我們希望能夠有效地捕捉和去除這些有害氣體，從而減少其對文物的損害，同時也將運用環保綠色化學技術製備孔洞材料，以確保在文物保護中，可兼顧環保可持續性和環保性，本計畫希望能為文物保護領域提供一種新的解決方案，進一步提高文化遺產的保存技術水準，並減少環境污染對這些珍貴文物的損害。

持續進行中實驗：

    我們除了持續不斷設計與製備新的材料外，也積極研究與尋找結構穩定的材料，並探討合適作為有機物質及各種氣體吸附或分離應用的材料。目前應用貴部前期計畫補助研究成果於氣體選擇性元件之開發已獲得不錯的成果（將於後續成果研究項次內說明）。在學術發表進度上，團隊除了積極進行文章撰寫、回覆審查意見及補充審查實驗外，近期已成功將實驗成果發表於國際知名期刊Dalton Trans., 2026, 55, 6503-6509（題目：Nanoscale layer-separated zincophosphate framework enabled by dual-mode aromatic pillar engineering for selective luminescent dye detection）。該研究突破了大型 π 共軛有機配位基在晶體生長上的限制，成功合成出具有超過20 Å奈米級層間距的三維鋅磷酸鹽框架（NTOU-11）。此結構結合DPBP配位基的雙重配位模式，展現出極佳的熱穩定性與化學穩定性。特別值得一提的是，透過單晶結構（SCXRD）與紅外光譜（FTIR）解析證實，該材料的三維孔隙中確實容納了硝酸根（NO₃⁻）客體分子。此一含酸根之結構特徵，不僅確立了其化學組成（包含2個NO₃⁻），更顯示該骨架具備作為可逆交換或吸附酸根材料的潛力，高度契合本計畫應用於捕捉破壞性文物酸性氣體的核心目標。 此外，該材料更表現出顯著的配位基對金屬電荷轉移發光特性，透過供體到受體的能量轉移機制，實現對 Rhodamine 6G (R6G) 染劑的高靈敏選擇性偵測（偵測極限低至 2.52 × 10⁻⁶ M），為發光分子識別與環境感測提供了堅實的固態平台，後續將持續探討酸根取代交換之研究。同時，我們也積極將針對文化資產保護的延伸研究投稿至國際期刊，目前已依照審查意見做實驗補充及回覆，目前正在重新審查中（題目：ZIF-8 as a Potential Pheromone Carrier: Adsorption Behavior and DFT Investigation）。該研究成功在溫和條件下合成奈米級ZIF-8，並探討其作為白蟻費洛蒙載體的潛力。熱重分析顯示ZIF-8 對特定費洛蒙（如PBB）具有高達約23%的吸附量；此外，我們藉由實驗和理論計算證實研究在文化資產保護上的應用研究，密度泛函理論（DFT）計算深入揭示了客體分子、溶劑與MOF框架間的競爭交互作用是驅動吸附行為與釋放特性的關鍵。未來，我們也將繼續結合固態材料於材料應用上，希望可以得到具備成本優勢與效果卓越之新穎材料及元件，以進一步提高文化遺產的保存水準與技術。我們將持續探討各種材料之結構性質及粒子奈米化特性，以應用於特定氣體之吸附及分離。

研究成果：

新材料的開發從初步的合成、結構鑑定，到最終篩選出具備穩定性與實際應用潛力的材料，是一段需要反覆驗證的挑戰過程。在本計畫執行期間，團隊持續針對具備氣體選擇性、酸根捕捉及分子負載功能的材料進行深入探討，目前已取得具體進展，相關成果陸續發表於國際學術期刊或處於審查階段，具體列表與說明如下：

1. 高度選擇性之氣體感測與吸附材料應用

• 發表期刊：Sensors and Actuators B: Chemical, 2024, 417, 136175.
• 成果簡述：本研究將 ZIF-8 複合於特定載體上，成功開發出具備長期穩定性與高選擇性的氣體感測薄膜。此結果為結晶材料應用於混合氣體環境中的吸附與偵測，奠定了重要的技術基礎。

2. 晶體材料之結構特性與應用潛力探討

• 發表期刊：Inorganic Chemistry, 2025, 64, 4408-4414.
• 成果簡述：本文深入探討新型結晶材料的結構多樣性以及熱、化學穩定性，進一步確認團隊在無機框架材料合成上的技術可行性，為後續設計文資防護材料提供有力的參考依據。

3. 具奈米級層間距與酸根容納潛力之三維鋅磷酸鹽材料

• 發表期刊：Dalton Trans., 2026, 55, 6503–6509.
• 論文題目：Nanoscale layer-separated zincophosphate framework enabled by dual-mode aromatic pillar engineering for selective luminescent dye detection
• 成果簡述：團隊成功合成出具有奈米級層間距的新型三維鋅磷酸鹽框架（NTOU-11）。研究不僅展示其對染劑的高靈敏選擇性偵測能力，透過單晶解析更證實其骨架內可明確容納硝酸根 (NO₃⁻)客體分子。這項結構特徵，為本計畫後續開發「文物酸性氣體 (SOx/NOx)捕捉與交換材料」提供了關鍵的科學證據。

4. 結晶材料應用於文化資產生物防治之實驗與理論計算

• 目前狀態：國際期刊審查中（回覆審查意見階段）。
• 論文題目：ZIF-8 as a Potential Pheromone Carrier: Adsorption Behavior and DFT Investigation
• 成果簡述：該研究將應用延伸至文化資產的生物防治，藉由實驗結合密度泛函理論 (DFT)計算，探討ZIF-8作為白蟻費洛蒙載體的可行性。計算結果揭示了客體分子、溶劑與結晶材料骨架間的競爭交互作用，是驅動吸附行為與控制釋放特性的關鍵機制，為文資防護技術提供了具備實務潛力的理論支持。

致謝：

感謝文化部文化資產局承辦人、審查委員及長官們的肯定，給予我們多年期計畫經費的補助。在此經費的挹注下，不僅奠定了團隊跨足化學、材料領域與文化資產保護技術結合的基石，更使各項實驗得以順利推展。在此同時，團隊近期的研究成果也已陸續發表於《Sensors and Actuators B: Chemical》、《Inorganic Chemistry》及《Dalton Transactions》等國際重要期刊，同時亦有探討文化資產保護應用之研究文章正在國際期刊審查中。後續我們也計畫將針對文物防護應用的核心實驗數據，彙整投稿至國內指標性的《文化資產保存學刊》，預計9月初投稿。

我們期盼這些研究產出，不僅能增加臺灣在國際文化資產保護研究上的能見度，也能實質提升國內文物保護的技術水準。再次由衷感謝長官與委員們給予我們機會，讓團隊能持續深耕此一深具意義的研究領域。