Newswise – Iqtisodiyotni yoqish uchun uglerodga asoslangan yoqilg'ilarga bo'lgan talabning ortishi havodagi karbonat angidrid (CO2) miqdorini oshirishda davom etmoqda. CO2 chiqindilarini kamaytirishga harakat qilinayotgan bo'lsa-da, bu atmosferada mavjud bo'lgan gazning zararli ta'sirini kamaytirmaydi. Shuning uchun tadqiqotchilar atmosferadagi CO2 ni chumoli kislotasi (HCOOH) va metanol kabi qimmatli moddalarga aylantirish orqali undan foydalanishning ijodiy usullarini o'ylab topishdi. Ko'rinadigan yorug'likni katalizator sifatida ishlatib, fotokatalizatorlar yordamida CO2 ni fotoreduksiya qilish bunday konversiyalar uchun mashhur usul hisoblanadi.
2023-yil 8-mayda Angewandte Chemie xalqaro nashrida e'lon qilingan so'nggi yutuqda, professor Kazuhiko Maeda va uning Tokio Texnologiya Institutidagi tadqiqot guruhi sezilarli yutuqlarga erishdilar. Ular CO2 ning selektiv fotoreduksiyasini rag'batlantiruvchi qalay (Sn) metall-organik ramkasini (MOF) muvaffaqiyatli ishlab chiqdilar. Yaqinda taqdim etilgan MOF KGF-10 deb nomlandi va uning kimyoviy formulasi [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: tritiosiyanurik kislota, MeOH: metanol). Ko'rinadigan yorug'likdan foydalanib, KGF-10 CO2 ni samarali ravishda chumoli kislotasiga (HCOOH) aylantiradi. Professor Maeda shunday tushuntirdi: "Bugungi kunga qadar noyob va olijanob metallarga asoslangan CO2 ni qaytarish uchun ko'plab yuqori samarali fotokatalizatorlar ishlab chiqilgan. Biroq, yorug'likni yutuvchi va katalitik funktsiyalarni ko'p sonli metallardan tashkil topgan bitta molekulyar birlikka integratsiya qilish qiyin bo'lib qolmoqda." Shunday qilib, Sn bu ikki to'siqni yengib o'tish uchun ideal nomzod bo'lib chiqdi.
Metall va organik materiallarning afzalliklarini birlashtirgan MOFlar noyob yer metallariga asoslangan an'anaviy fotokatalizatorlarga ekologik jihatdan toza alternativa sifatida o'rganilmoqda. Fotokatalizator jarayonlarida katalizator va yorug'likni yutuvchi sifatida ikki tomonlama roli bilan tanilgan Sn, MOF asosidagi fotokatalizatorlar uchun potentsial jihatdan mos variant bo'lishi mumkin. Sirkoniy, temir va qo'rg'oshindan tashkil topgan MOFlar keng o'rganilgan bo'lsa-da, Sn asosidagi MOFlarni tushunish hali ham cheklangan. Sn asosidagi MOFlarning fotokataliz sohasidagi imkoniyatlari va potentsial qo'llanilishini to'liq o'rganish uchun qo'shimcha tadqiqotlar va tadqiqotlar talab etiladi.
Qalay asosidagi MOF KGF-10 ni sintez qilish uchun tadqiqotchilar boshlang'ich komponentlar sifatida H3ttc (tritiosiyanurik kislota), MeOH (metanol) va qalay xloriddan foydalanganlar. Ular elektron donor va vodorod manbai sifatida 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-dihidro-1H-benzo[d]imidazolni tanladilar. Sintezdan so'ng, olingan KGF-10 turli analitik usullarga duchor bo'ldi. Ushbu sinovlar shuni ko'rsatdiki, material 2,5 eV tasma oralig'i bilan o'rtacha CO2 adsorbsiya qobiliyatiga va ko'rinadigan to'lqin uzunligi diapazonida samarali yutilishga ega.
Yangi materialning fizik va kimyoviy xususiyatlarini bilgan olimlar undan ko'rinadigan yorug'lik ta'sirida karbonat angidridni qayta tiklashni katalizlash uchun foydalanganlar. Tadqiqotchilar KGF-10 hech qanday yordamchi fotosensibilizator yoki katalizatorsiz 99% gacha selektivlik bilan CO2 ni formatlash (HCOO-) konversiyasiga erishishini aniqladilar. Bundan tashqari, KGF-10 misli ko'rilmagan yuqori ko'rinadigan kvant rentabelligini - fotonlardan foydalanish samaradorligining o'lchovini - namoyish etdi va 400 nm da 9,8% qiymatiga yetdi. Shunisi e'tiborga loyiqki, fotokatalitik reaksiya davomida o'tkazilgan strukturaviy tahlil shuni ko'rsatdiki, KGF-10 qayta tiklash jarayoniga yordam berish uchun strukturaviy modifikatsiyaga uchraydi.
Ushbu inqilobiy tadqiqot yuqori samarali qalay asosidagi KGF-10 fotokatalizatorini taqdim etadi, bunda CO2 ni ko'rinadigan yorug'lik orqali hosil qilish uchun bir tomonlama katalizator sifatida olijanob metallarga ehtiyoj qolmaydi. Ushbu tadqiqotda namoyish etilgan KGF-10 ning ajoyib xususiyatlari uning quyosh CO2 ni qayta tiklash kabi turli xil ilovalarda fotokatalizator sifatida qo'llanilishini inqilob qilishi mumkin. Professor Maeda shunday xulosaga keladi: “Bizning natijalarimiz shuni ko'rsatadiki, MOFlar Yerda topilgan toksik bo'lmagan, tejamkor va ko'p miqdorda mavjud bo'lgan, ko'pincha molekulyar metall komplekslari bo'lgan metallardan foydalangan holda yuqori fotokatalitik imkoniyatlarni rivojlantirish uchun platforma bo'lib xizmat qilishi mumkin. Bunga erishib bo'lmaydi.” Ushbu kashfiyot fotokataliz sohasida yangi imkoniyatlar, yangi ufqlarni ochadi va Yer resurslaridan barqaror va samarali foydalanish uchun yo'l ochadi.
Newswise jurnalistlarga so'nggi yangiliklardan xabardor bo'lish imkonini beradi va universitetlar, muassasalar va jurnalistlarga o'z auditoriyasiga so'nggi yangiliklarni tarqatish uchun platforma yaratadi.