Geniş yayılmış torpaq mineralı olan α-dəmir-(III) oksihidroksidin karbon qazının qarışqa turşusuna fotoreduksiyası üçün təkrar emal edilə bilən katalizator olduğu aşkar edilmişdir. Müəllif: Prof. Kazuhiko Maeda
CO2-nin qarışqa turşusu (HCOOH) kimi daşına bilən yanacaqlara fotoreduksiyası atmosferdə artan CO2 səviyyəsi ilə mübarizə aparmaq üçün yaxşı bir yoldur. Bu tapşırığa kömək etmək üçün Tokio Texnologiya İnstitutundakı bir tədqiqat qrupu, CO2-ni HCOOH-a səmərəli şəkildə çevirə bilən bir katalizator hazırlamaq üçün asanlıqla əldə edilə bilən bir dəmir əsaslı mineral seçdi və onu alüminium oksidi dayağına yüklədi, bu da təxminən 90% selektivlikdir!
Elektrikli nəqliyyat vasitələri bir çox insan üçün cəlbedici bir seçimdir və əsas səbəb onların karbon emissiyalarının olmamasıdır. Lakin bir çoxları üçün böyük bir mənfi cəhət onların məsafəsinin azlığı və uzun doldurma müddətləridir. Benzin kimi maye yanacaqların böyük üstünlüyü də məhz buradadır. Onların yüksək enerji sıxlığı uzun məsafələrə və sürətli yanacaq doldurma deməkdir.
Benzin və ya dizel yanacağından fərqli bir maye yanacağa keçmək, maye yanacaqların üstünlüklərini qoruyarkən karbon tullantılarını aradan qaldıra bilər. Məsələn, yanacaq elementində qarışqa turşusu su və karbon qazını buraxarkən mühərriki işə sala bilər. Lakin, əgər qarışqa turşusu atmosferdəki CO2-ni HCOOH-a reduksiya etməklə istehsal olunursa, onda yeganə xalis çıxış sudur.
Atmosferimizdə karbon qazı səviyyəsinin artması və onların qlobal istiləşməyə verdiyi töhfələr artıq adi xəbərlərə çevrilib. Tədqiqatçılar problemə müxtəlif yanaşmalar üzərində təcrübələr apardıqca, atmosferdəki artıq karbon qazını enerji ilə zəngin kimyəvi maddələrə çevirmək kimi təsirli bir həll yolu ortaya çıxdı.
Günəş işığında CO2-nin fotoreduksiyası ilə qarışqa turşusu (HCOOH) kimi yanacaqların istehsalı son zamanlar çox diqqət çəkib, çünki bu prosesin ikiqat faydası var: artıq CO2 tullantılarını azaldır və hazırda üzləşdiyimiz enerji çatışmazlığını minimuma endirməyə kömək edir. Yüksək enerji sıxlığına malik hidrogen üçün əla daşıyıcı kimi HCOOH yanma yolu ilə enerji təmin edə bilər və yalnız yan məhsul kimi su buraxa bilər.
Bu gəlirli həlli reallaşdırmaq üçün elm adamları günəş işığının köməyi ilə karbon qazını azaldan fotokatalitik sistemlər hazırlamışlar. Bu sistem işığı udan substratdan (yəni fotosensibilizatordan) və CO2-nin HCOOH-a reduksiyası üçün tələb olunan çoxsaylı elektron ötürülməsini təmin edən katalizatordan ibarətdir. Beləliklə, uyğun və səmərəli katalizatorlar axtarmağa başladılar!
Tez-tez istifadə olunan birləşmə infoqrafikasından istifadə edərək karbon qazının fotokatalitik reduksiyası. Müəllif: Professor Kazuhiko Maeda
Səmərəliliyi və potensial təkrar emal qabiliyyətinə görə bərk katalizatorlar bu iş üçün ən yaxşı namizəd hesab olunur və illər ərzində bir çox kobalt, manqan, nikel və dəmir əsaslı metal-üzvi çərçivələrin (MOF) katalitik imkanları araşdırılmışdır ki, bunlar arasında sonuncunun digər metallara nisbətən bəzi üstünlükləri var. Lakin, indiyə qədər bildirilən dəmir əsaslı katalizatorların əksəriyyəti əsas məhsul kimi yalnız karbonmonoksit istehsal edir, HCOOH deyil.
Lakin bu problem Tokio Texnologiya İnstitutunun (Tokyo Tech) professor Kazuhiko Maedanın rəhbərlik etdiyi bir qrup tədqiqatçı tərəfindən tez bir zamanda həll edildi. Angewandte Chemie kimya jurnalında dərc olunan bu yaxınlarda aparılan bir araşdırmada, komanda α-dəmir(III) oksihidroksiddən (α-FeO₂OH; geotit) istifadə edərək alüminium oksidi (Al2O3) ilə dəstəklənən dəmir əsaslı katalizator nümayiş etdirdi. Yeni α-FeO₂OH/Al2O3 katalizatoru əla CO2-ni HCOOH-a çevirmə performansı və əla təkrar emal qabiliyyəti nümayiş etdirir. Katalizator seçimləri barədə soruşulduqda, professor Maeda dedi: “CO2 fotoreduksiya sistemlərində katalizator kimi daha çox bol elementləri araşdırmaq istəyirik. Aktiv, təkrar emal edilə bilən, toksik olmayan və ucuz olan möhkəm bir katalizatora ehtiyacımız var. Buna görə də təcrübələrimiz üçün goetit kimi geniş yayılmış torpaq minerallarını seçdik.”
Komanda katalizatorlarını sintez etmək üçün sadə bir hopdurma metodundan istifadə etdi. Daha sonra onlar dəmirlə dəstəklənən Al2O3 materiallarından istifadə edərək otaq temperaturunda rutenium əsaslı (Ru) fotosensibilizator, elektron donor və dalğa uzunluğu 400 nanometrdən çox olan görünən işığın iştirakı ilə CO2-ni fotokatalitik şəkildə azaltdılar.
Nəticələr çox ümidvericidir. Əsas məhsul HCOOH üçün onların sisteminin selektivliyi 80-90%, kvant gəliri isə 4,3% təşkil etmişdir (bu, sistemin səmərəliliyini göstərir).
Bu tədqiqat, səmərəli fotosensibilizatorla birləşdirildikdə HCOOH yarada bilən ilk dəmir əsaslı bərk katalizatoru təqdim edir. Həmçinin, düzgün dəstək materialının (Al2O3) əhəmiyyəti və onun fotokimyəvi reduksiya reaksiyasına təsiri müzakirə olunur.
Bu tədqiqatın nəticələri karbon qazının digər faydalı kimyəvi maddələrə fotoreduksiyası üçün yeni nəcib metalsız katalizatorların hazırlanmasına kömək edə bilər. “Tədqiqatımız göstərir ki, yaşıl enerji iqtisadiyyatına gedən yol mürəkkəb deyil. Hətta sadə katalizator hazırlama üsulları belə əla nəticələr verə bilər və məlumdur ki, alüminium oksidi kimi birləşmələrlə dəstəklənərsə, yerlə zəngin birləşmələr CO2 reduksiyası üçün selektiv katalizator kimi istifadə edilə bilər”, - deyə professor Maeda yekunlaşdırır.
İstinadlar: Daehyeon An, Dr. Shunta Nishioka, Dr. Shuhei Yasuda, Dr. Tomoki Kanazawa, Dr. Yoshinobu Kamakura, Dr. Yoshinobu Kamakura, Yosu. Nozawa, Prof. Kazuhiko Maeda, 12 may 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
“Benzin kimi maye yanacaqların böyük üstünlüyü də elə buradadır. Onların yüksək enerji sıxlığı uzun məsafələrə və sürətli yanacaq doldurma deməkdir.”
Bəs bəzi rəqəmlər necədir? Qarışqa turşusunun enerji sıxlığı benzinlə necə müqayisə olunur? Kimyəvi formulda yalnız bir karbon atomu olduğundan, onun benzinə yaxınlaşacağına şübhə edirəm.
Bundan əlavə, qoxusu çox zəhərlidir və turşu kimi benzindən daha çox korroziyaya uğrayır. Bunlar həll olunmayan mühəndislik problemləri deyil, lakin qarışqa turşusu diapazonu artırmaqda və batareyanın yanacaq doldurma müddətini azaltmaqda əhəmiyyətli üstünlüklər təqdim etmədikdə, bu, çox güman ki, səy göstərməyə dəyməz.
Əgər onlar torpaqdan goetit çıxarmağı planlaşdırsaydılar, bu, enerji tələb edən bir mədən əməliyyatı olardı və ətraf mühitə potensial olaraq zərər verərdi.
Torpaqda çoxlu goetit olduğunu qeyd edə bilərlər, çünki şübhələnirəm ki, lazımi xammalı əldə etmək və goetit sintez etmək üçün onları reaksiyaya salmaq üçün daha çox enerji tələb olunacaq.
Prosesin bütün həyat dövrünə baxmaq və hər şeyin enerji dəyərini hesablamaq lazımdır. NASA pulsuz buraxılış kimi bir şey tapmadı. Digərləri bunu nəzərə almalıdırlar.
SciTechDaily: 1998-ci ildən bəri ən yaxşı texnologiya xəbərlərinin evidir. Ən son texnologiya xəbərlərindən e-poçt və ya sosial media vasitəsilə xəbərdar olun.
Barbeküün hisli və sərxoşedici dadları haqqında düşünmək insanların çoxunun ağzının sulanmasına səbəb olur. Yay gəldi və bir çoxları üçün...