Newswise – İqtisadiyyatı yanacaqla təmin etmək üçün karbon əsaslı yanacaqlara artan tələbat havadakı karbon qazının (CO2) miqdarını artırmağa davam edir. CO2 emissiyalarını azaltmaq üçün səylər göstərilsə də, bu, atmosferdə olan qazın zərərli təsirlərini azaltmır. Beləliklə, tədqiqatçılar atmosfer CO2-ni qarışqa turşusu (HCOOH) və metanol kimi qiymətli maddələrə çevirməklə istifadə etməyin yaradıcı yollarını tapıblar. Görünən işığı katalizator kimi istifadə edərək fotokatalizatorlardan istifadə edərək CO2-nin fotoreduksiyası bu cür çevrilmələr üçün məşhur bir üsuldur.
8 may 2023-cü il tarixli Angewandte Chemie beynəlxalq nəşrində açıqlanan son irəliləyişdə, professor Kazuhiko Maeda və onun Tokio Texnologiya İnstitutundakı tədqiqat qrupu əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə ediblər. Onlar CO2-nin selektiv fotoreduksiyasını təşviq edən qalay (Sn) metal-üzvi çərçivə (MOF) hazırlamışlar. Bu yaxınlarda təqdim edilən MOF KGF-10 adlandırılıb və onun kimyəvi formulu [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: tritiosiyanurik turşu, MeOH: metanol)-dur. Görünən işığın köməyi ilə KGF-10 CO2-ni effektiv şəkildə qarışqa turşusuna (HCOOH) çevirir. Professor Maeda izah etdi: “Bu günə qədər nadir və nəcib metallara əsaslanan CO2 reduksiyası üçün bir çox yüksək səmərəli fotokatalizatorlar hazırlanmışdır. Lakin, işığı udma və katalitik funksiyaları çox sayda metaldan ibarət tək bir molekulyar vahidə inteqrasiya etmək çətin olaraq qalır.” Beləliklə, Sn bu iki maneəni aradan qaldırmaq üçün ideal namizəd olduğunu sübut etdi.”
Metalların və üzvi materialların üstünlüklərini birləşdirən MOF-lar, nadir torpaq metallarına əsaslanan ənənəvi fotokatalizatorlara daha ekoloji cəhətdən təmiz alternativ kimi araşdırılır. Fotokatalizator proseslərində katalizator və işığı udma kimi ikili rolu ilə tanınan Sn, MOF əsaslı fotokatalizatorlar üçün potensial olaraq uyğun bir seçim ola bilər. Sirkonyum, dəmir və qurğuşundan ibarət MOF-lar geniş şəkildə öyrənilsə də, Sn əsaslı MOF-ların anlayışı hələ də məhduddur. Sn əsaslı MOF-ların fotokataliz sahəsində imkanlarını və potensial tətbiqlərini tam araşdırmaq üçün əlavə tədqiqatlar və tədqiqatlar tələb olunur.
Tədqiqatçılar qalay əsaslı MOF KGF-10 sintez etmək üçün başlanğıc komponentlər kimi H3ttc (tritiosianur turşusu), MeOH (metanol) və qalay xloriddən istifadə etdilər. Onlar elektron donoru və hidrogen mənbəyi kimi 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-dihidro-1H-benzo[d]imidazolu seçdilər. Sintezdən sonra əldə edilən KGF-10 müxtəlif analitik metodlara məruz qaldı. Bu testlər göstərdi ki, material 2,5 eV zolaq boşluğu ilə orta dərəcədə CO2 adsorbsiya qabiliyyətinə və görünən dalğa uzunluğu diapazonunda effektiv absorbsiyaya malikdir.
Yeni materialın fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri haqqında biliklərlə silahlanmış alimlər, görünən işıqla karbon qazının reduksiyasını katalizləşdirmək üçün bundan istifadə etdilər. Tədqiqatçılar KGF-10-un heç bir köməkçi fotosensibilizator və ya katalizator olmadan 99%-ə qədər selektivliklə CO2-ni formalaşdırmaq (HCOO-) çevrilməsinə nail olduğunu aşkar etdilər. Bundan əlavə, KGF-10, fotonlardan istifadənin səmərəliliyinin ölçüsü olan görünən kvant məhsuldarlığının misli görünməmiş yüksək olduğunu və 400 nm-də 9,8%-ə çatdığını nümayiş etdirdi. Xüsusilə, fotokatalitik reaksiya zamanı aparılan struktur təhlili göstərdi ki, KGF-10 reduksiya prosesinə kömək etmək üçün struktur modifikasiyasına məruz qalır.
Bu qabaqcıl tədqiqat, görünən işıqla CO2-nin reduksiyası üçün birtərəfli katalizator kimi nəcib metallara ehtiyac duymadan yüksək performanslı qalay əsaslı KGF-10 fotokatalizatorunu təqdim edir. Bu tədqiqatda nümayiş etdirilən KGF-10-un diqqətəlayiq xüsusiyyətləri, günəş CO2 reduksiyası da daxil olmaqla, müxtəlif tətbiqlərdə fotokatalizator kimi istifadəsini inqilab edə bilər. Professor Maeda belə nəticəyə gəlir: “Nəticələrimiz göstərir ki, MOF-lar Yer kürəsində tapılan, tez-tez molekulyar metal kompleksləri olan toksik olmayan, səmərəli və bol metallardan istifadə edərək üstün fotokatalitik qabiliyyətlərin inkişafı üçün platforma kimi xidmət edə bilər. Əlçatmazdır.” Bu kəşf fotokataliz sahəsində yeni imkanlar, yeni üfüqlər açır və Yer kürəsinin ehtiyatlarının davamlı və səmərəli istifadəsi üçün yol açır.
Newswise jurnalistlərə son xəbərlərə çıxış imkanı və universitetlər, müəssisələr və jurnalistlərə son xəbərləri auditoriyalarına çatdırmaq üçün platforma təqdim edir.