Newswise – Экономиканы отун менен камсыздоо үчүн көмүртек негизиндеги күйүүчү майга болгон суроо-талаптын өсүшү абадагы көмүр кычкыл газынын (CO2) көлөмүн көбөйтүүнү улантууда. CO2 бөлүп чыгарууну азайтуу боюнча аракеттер көрүлүп жатканы менен, бул атмосферадагы газдын зыяндуу таасирин азайтпайт. Ошондуктан, изилдөөчүлөр атмосфералык CO2ди кумурска кислотасы (HCOOH) жана метанол сыяктуу баалуу заттарга айландыруу менен колдонуунун чыгармачыл жолдорун ойлоп табышты. Көрүнүүчү жарыкты катализатор катары колдонуу менен фотокатализаторлорду колдонуу менен CO2ни фотокалыбына келтирүү мындай конверсиялардын популярдуу ыкмасы болуп саналат.
2023-жылдын 8-майындагы Angewandte Chemie эл аралык басылмасында жарыяланган акыркы ачылышта профессор Казухико Маэда жана анын Токио технология институтундагы изилдөө тобу олуттуу ийгиликтерге жетишти. Алар CO2нин тандалма фотокалыбына келүүсүн шарттаган калай (Sn) металл-органикалык алкагын (MOF) ийгиликтүү иштеп чыгышты. Жакында киргизилген MOF KGF-10 деп аталып, анын химиялык формуласы [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: тритиоциан кислотасы, MeOH: метанол). Көрүнгөн жарыкты колдонуп, KGF-10 CO2ни кумурска кислотасына (HCOOH) натыйжалуу айландырат. Профессор Маэда мындай деп түшүндүрдү: "Бүгүнкү күнгө чейин сейрек кездешүүчү жана асыл металлдарга негизделген CO2 калыбына келтирүү үчүн көптөгөн жогорку натыйжалуу фотокатализаторлор иштелип чыккан. Бирок, жарыкты сиңирүүчү жана каталитикалык функцияларды көп сандагы металлдардан турган бирдиктүү молекулярдык бирдикке интеграциялоо кыйынчылык бойдон калууда". Ошентип, Sn бул эки тоскоолдукту жеңүү үчүн идеалдуу талапкер болуп чыкты".
Металлдардын жана органикалык материалдардын артыкчылыктарын айкалыштырган MOFтор сейрек кездешүүчү жер металлдарына негизделген салттуу фотокатализаторлорго экологиялык жактан таза альтернатива катары изилденип жатат. Фотокатализатор процесстеринде катализатор жана жарыкты сиңирүүчү катары кош ролу менен белгилүү болгон Sn, MOFко негизделген фотокатализаторлор үчүн потенциалдуу түрдө ылайыктуу вариант болушу мүмкүн. Цирконийден, темирден жана коргошундан турган MOFтор кеңири изилденгени менен, Snге негизделген MOFторду түшүнүү дагы эле чектелүү. Snге негизделген MOFтордун фотокатализ жаатындагы мүмкүнчүлүктөрүн жана потенциалдуу колдонулушун толук изилдөө үчүн андан ары изилдөөлөр жана изилдөөлөр талап кылынат.
Калай негизиндеги MOF KGF-10ду синтездөө үчүн изилдөөчүлөр баштапкы компоненттер катары H3ttc (тритиоциан кислотасы), MeOH (метанол) жана калай хлоридин колдонушкан. Алар электрондук донор жана суутек булагы катары 1,3-диметил-2-фенил-2,3-дигидро-1H-бензо[d]имидазолду тандашты. Синтезден кийин алынган KGF-10 ар кандай аналитикалык ыкмаларга дуушар болду. Бул сыноолор материалдын орточо CO2 адсорбциялык жөндөмдүүлүгүнө, 2,5 эВ тилке аралыгына жана көрүнгөн толкун узундугунун диапазонунда натыйжалуу сиңирүүгө ээ экенин көрсөттү.
Жаңы материалдын физикалык жана химиялык касиеттерин билүү менен окумуштуулар аны көрүнгөн жарык менен көмүр кычкыл газынын калыбына келүүсүн катализдөө үчүн колдонушкан. Белгилей кетчү нерсе, изилдөөчүлөр KGF-10 кошумча фотосенсибилизатор же катализаторсуз 99% га чейин селективдүүлүк менен CO2ди (HCOO-) конверсиясына жеткирерин аныкташкан. Мындан тышкары, KGF-10 фотондорду колдонуунун натыйжалуулугунун көрсөткүчү болгон болуп көрбөгөндөй жогорку көрүнгөн кванттык түшүмдүүлүктү көрсөттү, бул 400 нмде 9,8% мааниге жетти. Белгилей кетчү нерсе, фотокаталитикалык реакция учурунда жүргүзүлгөн структуралык анализ KGF-10 калыбына келүү процессине көмөктөшүү үчүн структуралык модификацияга дуушар болорун көрсөттү.
Бул инновациялык изилдөөдө көрүнгөн жарык аркылуу СО2 калыбына келтирүү үчүн бир тараптуу катализатор катары асыл металлдарды колдонуунун кажети жок жогорку өндүрүмдүүлүктөгү калай негизиндеги KGF-10 фотокатализатору сунушталат. Бул изилдөөдө көрсөтүлгөн KGF-10дун укмуштуудай касиеттери аны күн энергиясы менен СО2 калыбына келтирүү сыяктуу ар кандай колдонмолордо фотокатализатор катары колдонууда төңкөрүш жасай алат. Профессор Маэда мындай деп жыйынтыктайт: "Биздин жыйынтыктар MOFтер Жерде кездешкен уулуу эмес, үнөмдүү жана көп кездешкен металлдарды, көбүнчө молекулярдык металл комплекстерин колдонуу аркылуу жогорку фотокаталитикалык мүмкүнчүлүктөрдү өнүктүрүү үчүн платформа катары кызмат кыла аларын көрсөтүп турат. Бул ачылыш фотокатализ жаатында жаңы мүмкүнчүлүктөрдү ачат жана Жердин ресурстарын туруктуу жана натыйжалуу пайдаланууга жол ачат."
Newswise журналисттерге акыркы жаңылыктарга жетүү мүмкүнчүлүгүн жана университеттерге, мекемелерге жана журналисттерге өз аудиториясына акыркы жаңылыктарды таратуу үчүн платформа берет.