KANAZAWA, Yaponiya, 8 iyun 2023 /PRNewswire/ — Kanazawa Universitetinin tədqiqatçıları karbon neytral cəmiyyət üçün ultra nazik qalay disulfid təbəqəsinin karbon qazının kimyəvi reduksiyasını sürətləndirmək üçün necə istifadə edilə biləcəyini bildirirlər.
Sənaye proseslərindən yayılan karbon qazının (CO2) təkrar emalı bəşəriyyətin dayanıqlı, karbon-neytral cəmiyyət üçün təcili axtarışında zəruridir. Bu səbəbdən, CO2-ni digər daha az zərərli kimyəvi məhsullara səmərəli şəkildə çevirə bilən elektrokatalizatorlar hazırda geniş şəkildə öyrənilir. İkiölçülü (2D) metal dixalkogenidləri kimi tanınan materiallar sinfi CO2 çevrilməsi üçün elektrokatalizator kimi namizəddir, lakin bu materiallar tez-tez rəqabətli reaksiyaları təşviq edir və onların səmərəliliyini azaldır. Yasufumi Takahaşi və Kanazava Universitetinin Nanobiologiya Elm İnstitutundakı (WPI-NanoLSI) həmkarları, yalnız təbii mənşəli deyil, həm də qarışqa turşusuna qədər CO2-ni effektiv şəkildə reduksiya edə bilən ikiölçülü metal dixalkogenid müəyyən ediblər. Üstəlik, bu əlaqə kimyəvi sintezin aralıq məhsuludur.
Takahashi və həmkarları ikiölçülü disulfidin (MoS2) və qalay disulfidin (SnS2) katalitik aktivliyini müqayisə etdilər. Hər ikisi ikiölçülü metal dixalkogenidlərdir, sonuncusu xüsusilə maraq doğurur, çünki təmiz qalay qarışqa turşusunun istehsalı üçün katalizator kimi tanınır. Bu birləşmələrin elektrokimyəvi sınaqları göstərdi ki, hidrogenin ayrılması reaksiyası (HER) CO2 çevrilməsi əvəzinə MoS2 istifadə edilərək sürətlənir. HER, hidrogen istehsal edən bir reaksiyaya aiddir ki, bu da hidrogen yanacağı istehsal etmək niyyətində olduqda faydalıdır, lakin CO2 reduksiyası halında bu, arzuolunmaz rəqabət prosesidir. Digər tərəfdən, SnS2 yaxşı CO2 reduksiya aktivliyi göstərdi və HER-i inhibə etdi. Tədqiqatçılar həmçinin toplu SnS2 tozunun elektrokimyəvi ölçmələrini apardılar və onun CO2-nin katalitik reduksiyasında daha az aktiv olduğunu aşkar etdilər.
SnS2-də katalitik aktiv mərkəzlərin harada yerləşdiyini və 2D materialın niyə toplu birləşmədən daha yaxşı nəticə verdiyini anlamaq üçün alimlər skanlama hüceyrə elektrokimyəvi mikroskopiyası (SECCM) adlanan bir texnikadan istifadə etdilər. SECCM, nümunələrdə səth reaksiyalarına həssas olan zondlar üçün nanopipet kimi istifadə olunur və nanopipet kimi istifadə olunur. Ölçmələr göstərdi ki, SnS2 təbəqəsinin bütün səthi katalitik cəhətdən aktivdir, yalnız strukturdakı "platforma" və ya "kənar" elementlər deyil. Bu, həmçinin 2D SnS2-nin toplu SnS2 ilə müqayisədə daha yüksək aktivliyə malik olmasının səbəbini də izah edir.
Hesablamalar baş verən kimyəvi reaksiyalar haqqında daha çox məlumat verir. Xüsusilə, 2D SnS2 katalizator kimi istifadə edildikdə, qarışqa turşusunun əmələ gəlməsi enerji baxımından əlverişli reaksiya yolu kimi müəyyən edilmişdir.
Takahaşi və həmkarlarının tapıntıları elektrokimyəvi CO2 reduksiya tətbiqlərində ikiölçülü elektrokatalizatorların istifadəsi istiqamətində mühüm bir addımdır. Alimlər qeyd edirlər: “Bu nəticələr, yan təsirləri olmayan karbohidrogenlər, spirtlər, yağ turşuları və alkenlər istehsal etmək üçün karbon qazının elektrokimyəvi reduksiyası üçün ikiölçülü metal dixalkogenid elektrokataliz strategiyasının daha yaxşı başa düşülməsini və inkişaf etdirilməsini təmin edəcək.”
Metal dixalkogenidlərinin ikiölçülü (2D) təbəqələri (və ya monoqatları) MX2 tipli materiallardır, burada M molibden (Mo) və ya qalay (Sn) kimi metal atomu, X isə kükürd (C) kimi xalkogen atomudur. Quruluş, öz növbəsində X atomları təbəqəsində yerləşən M atomları təbəqəsinin üstündə X atomları təbəqəsi kimi ifadə edilə bilər. İkiölçülü metal dixalkogenidləri sözdə ikiölçülü materiallar sinfinə aiddir (buraya qrafen də daxildir), yəni onlar incəlirlər. 2D materiallar tez-tez həcmli (3D) analoqlarından fərqli fiziki xüsusiyyətlərə malikdir.
İkiölçülü metal dixalkogenidləri, hidrogen istehsal edən kimyəvi bir proses olan hidrogen təkamül reaksiyasında (HER) elektrokatalitik aktivliyinə görə tədqiq edilmişdir. Lakin indi Yasufumi Takahaşi və Kanazava Universitetindəki həmkarları ikiölçülü metal dixalkogenid SnS2-nin HER katalitik aktivliyi nümayiş etdirmədiyini aşkar etdilər; bu, cığırın strateji kontekstində son dərəcə vacib bir xüsusiyyətdir.
Yusuke Kavabe, Yoshikazu İto, Yuta Hori, Sureş Kukunuri, Fumiya Şiokava, Tomohiko Nişiuçi, Samuel Çon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Çikai Li, Yasuteru Şigeta və Yasufumi Takahaşi. CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023) elektrokimyəvi ötürülməsi üçün lövhə 1T/1H-SnS2.
Başlıq: CO2 emissiyalarını azaltmaq üçün SnS2 təbəqələrinin katalitik aktivliyini öyrənmək məqsədilə hüceyrələrin elektrokimyəvi mikroskopiyası üzərində skan təcrübələri.
Kanazawa Universitetinin Nanobiologiya İnstitutu (NanoLSI) 2017-ci ildə dünyanın aparıcı beynəlxalq tədqiqat mərkəzi MEXT-in proqramının bir hissəsi olaraq yaradılmışdır. Proqramın məqsədi dünya səviyyəli tədqiqat mərkəzi yaratmaqdır. Bioloji skanlama zond mikroskopiyası sahəsində ən vacib bilikləri birləşdirən NanoLSI, xəstəlik kimi həyat hadisələrini idarə edən mexanizmlər haqqında məlumat əldə etmək üçün biomolekulların birbaşa görüntülənməsi, təhlili və manipulyasiyası üçün "nanoendoskopiya texnologiyası" yaradır.
Yaponiya dənizi sahilində aparıcı ümumi təhsil universiteti olan Kanazawa Universiteti, 1949-cu ildə qurulduğu gündən bəri Yaponiyada ali təhsilə və akademik tədqiqatlara böyük töhfələr verib. Universitetin tibb, kompüter və humanitar elmlər kimi fənlər təklif edən üç kolleci və 17 məktəbi var.
Universitet, Yaponiya dənizinin sahilində, tarixi və mədəniyyəti ilə məşhur olan Kanazava şəhərində yerləşir. Feodal dövründən (1598-1867) bəri Kanazava nüfuzlu intellektual nüfuza malik olub. Kanazava Universiteti iki əsas kampusa, Kakuma və Takaramaçiyə bölünür və təxminən 10.200 tələbəyə malikdir ki, onlardan 600-ü beynəlxalq tələbələrdir.
Orijinal məzmuna baxın: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html