KANAZAWA, Yaponiya, 2023-yil 8-iyun /PRNewswire/ — Kanazava universiteti tadqiqotchilari uglerod neytral jamiyat uchun juda yupqa qalay disulfid qatlamidan karbonat angidridning kimyoviy reduksiyasini tezlashtirish uchun qanday foydalanish mumkinligi haqida xabar berishdi.
Sanoat jarayonlaridan chiqadigan karbonat angidridni (CO2) qayta ishlash insoniyatning barqaror, uglerodsiz jamiyat qurishdagi shoshilinch izlanishida zaruratdir. Shu sababli, CO2 ni boshqa zararli bo'lmagan kimyoviy mahsulotlarga samarali aylantira oladigan elektrokatalizatorlar hozirda keng o'rganilmoqda. Ikki o'lchovli (2D) metall dixalkogenidlari deb nomlanuvchi materiallar sinfi CO2 konversiyasi uchun elektrokatalizator sifatida nomzodlardir, ammo bu materiallar ko'pincha raqobatdosh reaksiyalarni ham rag'batlantiradi va ularning samaradorligini pasaytiradi. Yasufumi Takahashi va Kanazava universitetining Nanobiologiya fanlari institutidagi (WPI-NanoLSI) hamkasblari nafaqat tabiiy kelib chiqishi bo'lgan, balki CO2 ni chumoli kislotasiga samarali ravishda qaytara oladigan ikki o'lchovli metall dixalkogenidni aniqladilar. Bundan tashqari, bu bog'liqlik kimyoviy sintezning oraliq mahsulotidir.
Takahashi va hamkasblari ikki o'lchovli disulfid (MoS2) va qalay disulfidining (SnS2) katalitik faolligini taqqoslashdi. Ikkalasi ham ikki o'lchovli metall dixalkogenidlar bo'lib, ikkinchisi alohida qiziqish uyg'otadi, chunki sof qalay chumoli kislotasini ishlab chiqarish uchun katalizator ekanligi ma'lum. Ushbu birikmalarning elektrokimyoviy sinovlari shuni ko'rsatdiki, vodorod ajralib chiqish reaksiyasi (HER) CO2 konversiyasi o'rniga MoS2 yordamida tezlashadi. HER vodorod ishlab chiqaradigan reaksiyani anglatadi, bu vodorod yoqilg'isini ishlab chiqarish niyatida foydalidir, ammo CO2 qaytarilishi holatida bu nomaqbul raqobatbardosh jarayondir. Boshqa tomondan, SnS2 yaxshi CO2 qaytarilish faolligini ko'rsatdi va HERni inhibe qildi. Tadqiqotchilar shuningdek, SnS2 kukunining elektrokimyoviy o'lchovlarini o'tkazdilar va uning CO2 ning katalitik qaytarilishida kamroq faol ekanligini aniqladilar.
SnS2 da katalitik faol markazlar qayerda joylashganligini va nima uchun 2D material quyma birikmadan yaxshiroq ishlashini tushunish uchun olimlar skanerlash xujayrasi elektrokimyoviy mikroskopiyasi (SECCM) deb nomlangan texnikadan foydalanishdi. SECCM nanopipetka sifatida ishlatiladi va namunalardagi sirt reaksiyalariga sezgir bo'lgan zondlar uchun nanoskal menisk shaklidagi elektrokimyoviy hujayrani hosil qiladi. O'lchovlar shuni ko'rsatdiki, SnS2 varag'ining butun yuzasi katalitik faol bo'lgan, nafaqat strukturadagi "platforma" yoki "chekka" elementlar. Bu shuningdek, 2D SnS2 ning quyma SnS2 ga nisbatan yuqori faollikka ega ekanligini ham tushuntiradi.
Hisob-kitoblar sodir bo'ladigan kimyoviy reaksiyalar haqida qo'shimcha ma'lumot beradi. Xususan, 2D SnS2 katalizator sifatida ishlatilganda, chumoli kislotasining hosil bo'lishi energetik jihatdan qulay reaksiya yo'li sifatida aniqlangan.
Takahashi va hamkasblarining topilmalari elektrokimyoviy CO2 qayta tiklash dasturlarida ikki o'lchovli elektrokatalizatorlardan foydalanish yo'lidagi muhim qadamdir. Olimlar quyidagilarni ta'kidlaydilar: "Ushbu natijalar uglevodorodlar, spirtlar, yog 'kislotalari va alkenlarni nojo'ya ta'sirlarsiz ishlab chiqarish uchun karbonat angidridni elektrokimyoviy qayta tiklash bo'yicha ikki o'lchovli metall dixalkogenid elektrokataliz strategiyasini yaxshiroq tushunish va ishlab chiqish imkonini beradi."
Metall dixalkogenidlarining ikki oʻlchovli (2D) varaqlari (yoki monoqatlamlari) MX2 tipidagi materiallar boʻlib, bu yerda M molibden (Mo) yoki qalay (Sn) kabi metall atomi, X esa oltingugurt (C) kabi xalkogen atomi hisoblanadi. Tuzilmani M atomlari qatlami ustida joylashgan X atomlari qatlami sifatida ifodalash mumkin, bu esa oʻz navbatida X atomlari qatlamida joylashgan. Ikki oʻlchovli metall dixalkogenidlari ikki oʻlchovli materiallar deb ataladigan sinfga (grafenni ham oʻz ichiga oladi) tegishli boʻlib, ular yupqalashadi. 2D materiallar koʻpincha hajmli (3D) analoglaridan farqli fizik xususiyatlarga ega.
Ikki o'lchovli metall dixalkogenidlari vodorod evolyutsiyasi reaksiyasida (HER) elektrokatalitik faolligi uchun o'rganildi, bu vodorod ishlab chiqaradigan kimyoviy jarayondir. Ammo endi Yasufumi Takahashi va Kanazava universitetidagi hamkasblari ikki o'lchovli metall dixalkogenid SnS2 HER katalitik faolligini namoyish etmasligini aniqladilar; bu izning strategik kontekstida juda muhim xususiyatdir.
Yusuke Kavabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokava, Tomoxiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikay Li, Yasuteru Shigeta va Yasufumi Takaxashi. CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023) elektrokimyoviy o'tkazish uchun plastinka 1T/1H-SnS2.
Sarlavha: CO2 chiqindilarini kamaytirish uchun SnS2 varaqlarining katalitik faolligini o'rganish maqsadida hujayralarning elektrokimyoviy mikroskopiyasi bo'yicha skanerlash tajribalari.
Kanazava universitetining Nanobiologik instituti (NanoLSI) 2017-yilda dunyoning yetakchi xalqaro tadqiqot markazi MEXT dasturi doirasida tashkil etilgan. Dasturning maqsadi jahon darajasidagi tadqiqot markazini yaratishdir. Biologik skanerlash zond mikroskopiyasidagi eng muhim bilimlarni birlashtirgan holda, NanoLSI kasallik kabi hayot hodisalarini boshqaradigan mexanizmlarni tushunish uchun biomolekulalarni to'g'ridan-to'g'ri tasvirlash, tahlil qilish va manipulyatsiya qilish uchun "nanoendoskopiya texnologiyasi"ni yaratadi.
Yaponiya dengizi sohilidagi yetakchi umumiy ta'lim universiteti sifatida Kanazava universiteti 1949-yilda tashkil etilganidan beri Yaponiyada oliy ta'lim va akademik tadqiqotlarga katta hissa qo'shib kelmoqda. Universitetda tibbiyot, hisoblash va gumanitar fanlar kabi fanlarni taklif qiluvchi uchta kollej va 17 ta maktab mavjud.
Universitet o'zining tarixi va madaniyati bilan mashhur bo'lgan Kanazava shahrida, Yaponiya dengizi sohilida joylashgan. Feodal davrdan (1598-1867) beri Kanazava nufuzli intellektual obro'ga ega bo'lib kelgan. Kanazava universiteti ikkita asosiy kampusga, Kakuma va Takaramachiga bo'lingan bo'lib, unda 10 200 ga yaqin talaba tahsil oladi, ulardan 600 nafari xalqaro talabalardir.
Asl kontentni ko'rish: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html