КАНАЗАВА, Япония, 2023-жылдын 8-июну /PRNewswire/ — Каназава университетинин изилдөөчүлөрү көмүртек нейтралдуу коом үчүн көмүр кычкыл газынын химиялык калыбына келишин тездетүү үчүн калай дисульфидинин өтө жука катмарын кантип колдонсо болорун билдиришти.
Өнөр жай процесстеринен бөлүнүп чыккан көмүр кычкыл газын (CO2) кайра иштетүү адамзаттын туруктуу, көмүртексиз коомду түзүүгө болгон шашылыш умтулуусунун зарылдыгы болуп саналат. Ушул себептен улам, CO2ди башка зыяндуу эмес химиялык продуктыларга натыйжалуу айландыра алган электрокатализаторлор учурда кеңири изилденип жатат. Эки өлчөмдүү (2D) металл дихалкогениддери деп аталган материалдардын классы CO2ди айландыруу үчүн электрокатализатор катары талапкерлер болуп саналат, бирок бул материалдар көп учурда атаандаш реакцияларды күчөтүп, алардын натыйжалуулугун төмөндөтөт. Ясуфуми Такахаши жана Каназава университетинин Нанобиология илим институтундагы (WPI-NanoLSI) кесиптештери CO2ди табигый жол менен гана эмес, кумурска кислотасына чейин натыйжалуу калыбына келтире алган эки өлчөмдүү металл дихалкогенидин аныкташты. Андан тышкары, бул байланыш химиялык синтездин ортоңку продуктусу болуп саналат.
Такахаши жана анын кесиптештери эки өлчөмдүү дисульфиддин (MoS2) жана калай дисульфидинин (SnS2) каталитикалык активдүүлүгүн салыштырышкан. Экөө тең эки өлчөмдүү металл дихалкогениддери, экинчиси өзгөчө кызыгууну жаратат, анткени таза калай кумурска кислотасын өндүрүү үчүн катализатор катары белгилүү. Бул кошулмаларды электрохимиялык текшерүү суутектин бөлүнүп чыгуу реакциясы (HER) CO2 конверсиясынын ордуна MoS2 колдонуу менен тездетилерин көрсөттү. HER суутекти пайда кылган реакцияны билдирет, ал суутек отунун өндүрүүнү көздөгөндө пайдалуу, бирок CO2 калыбына келтирүү учурунда бул каалабаган атаандаш процесс. Башка жагынан алганда, SnS2 жакшы CO2 калыбына келтирүү активдүүлүгүн көрсөтүп, HERди баскан. Изилдөөчүлөр ошондой эле SnS2 порошогунун көлөмүн электрохимиялык өлчөөлөрдү жүргүзүп, анын CO2 каталитикалык калыбына келтирүүдө анча активдүү эместигин аныкташкан.
SnS2де каталитикалык активдүү борборлор кайда жайгашканын жана эмне үчүн 2D материал көлөмдүү кошулмага караганда жакшыраак иштей турганын түшүнүү үчүн окумуштуулар сканерлөөчү клетка электрохимиялык микроскопиясы (SECCM) деп аталган ыкманы колдонушкан. SECCM үлгүлөрдөгү беттик реакцияларга сезгич зонддор үчүн наномасштабдуу мениск формасындагы электрохимиялык клетканы түзүүчү нанопипетка катары колдонулат. Өлчөөлөр SnS2 барактын бүтүндөй бети каталитикалык жактан активдүү экенин көрсөттү, структурадагы "платформа" же "четки" элементтер гана эмес. Бул ошондой эле 2D SnS2 эмне үчүн көлөмдүү SnS2ге салыштырмалуу жогорку активдүүлүккө ээ экенин түшүндүрөт.
Эсептөөлөр жүрүп жаткан химиялык реакциялар жөнүндө көбүрөөк түшүнүк берет. Атап айтканда, 2D SnS2 катализатор катары колдонулганда, кумурска кислотасынын пайда болушу энергетикалык жактан жагымдуу реакция жолу катары аныкталган.
Такахаши жана кесиптештеринин ачылыштары электрохимиялык CO2 калыбына келтирүү колдонмолорунда эки өлчөмдүү электрокатализаторлорду колдонуу багытындагы маанилүү кадамды белгилейт. Окумуштуулар мындай дешет: "Бул жыйынтыктар терс таасирлери жок углеводороддорду, спирттерди, май кислоталарын жана алкендерди өндүрүү үчүн көмүр кычкыл газын электрохимиялык калыбына келтирүү боюнча эки өлчөмдүү металл дихалкогенид электрокатализ стратегиясын жакшыраак түшүнүүгө жана иштеп чыгууга мүмкүндүк берет."
Металл дихалкогениддеринин эки өлчөмдүү (2D) барактары (же монокабаттары) MX2 тибиндеги материалдар болуп саналат, мында M - молибден (Mo) же калай (Sn) сыяктуу металл атому, ал эми X - күкүрт (C) сыяктуу халькоген атому. Түзүлүшүн M атомдорунун катмарынын үстүндөгү X атомдорунун катмары катары көрсөтүүгө болот, ал өз кезегинде X атомдорунун катмарында жайгашкан. Эки өлчөмдүү металл дихалкогениддери эки өлчөмдүү материалдар деп аталган класска кирет (ага графен да кирет), бул алардын суюлушун билдирет. 2D материалдары көбүнчө көлөмдүү (3D) аналогдорунан айырмаланган физикалык касиеттерге ээ.
Эки өлчөмдүү металл дихалкогениддери суутек бөлүнүп чыгуу реакциясында (HER), суутекти пайда кылуучу химиялык процессте электрокаталитикалык активдүүлүгү үчүн изилденген. Бирок азыр Ясуфуми Такахаши жана Канадзава университетиндеги кесиптештери эки өлчөмдүү металл дихалкогениди SnS2 HER каталитикалык активдүүлүгүн көрсөтпөй турганын аныкташты; бул жолдун стратегиялык контекстинде өтө маанилүү касиет.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta and Yasufumi Takahashi. CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023) электрохимиялык өткөрүү үчүн 1T/1H-SnS2 плитасы.
Темасы: СО2 бөлүп чыгарууну азайтуу үчүн SnS2 барактарынын каталитикалык активдүүлүгүн изилдөө максатында клеткалардын электрохимиялык микроскопиясы боюнча сканерлөө эксперименттери.
Каназава университетинин Нанобиологиялык институту (NanoLSI) 2017-жылы дүйнөдөгү алдыңкы эл аралык изилдөө борборунун MEXT программасынын алкагында түзүлгөн. Программанын максаты - дүйнөлүк деңгээлдеги изилдөө борборун түзүү. Биологиялык сканерлөөчү зонд микроскопиясы боюнча эң маанилүү билимдерди айкалыштыруу менен, NanoLSI оору сыяктуу жашоо кубулуштарын башкаруу механизмдерин түшүнүү үчүн биомолекулаларды түз сүрөткө тартуу, талдоо жана манипуляциялоо үчүн "наноэндоскопия технологиясын" орнотот.
Жапон деңизинин жээгиндеги алдыңкы жалпы билим берүүчү университет катары Канадзава университети 1949-жылы негизделгенден бери Жапониядагы жогорку билим берүүгө жана академиялык изилдөөлөргө чоң салым кошуп келет. Университетте медицина, эсептөө жана гуманитардык илимдер сыяктуу дисциплиналарды сунуш кылган үч колледж жана 17 мектеп бар.
Университет Жапон деңизинин жээгиндеги тарыхы жана маданияты менен белгилүү Канадзава шаарында жайгашкан. Феодалдык доордон (1598-1867) бери Канадзава абройлуу интеллектуалдык кадыр-баркка ээ болгон. Канадзава университети эки негизги кампуска, Какума жана Такарамачиге бөлүнгөн жана анда 10 200гө жакын студент окуйт, алардын 600ү чет элдик студенттер.
Түпнуска мазмунду көрүү: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html