KANAZAWA, Japani, Juni 8, 2023 /PRNewswire/ — Watafiti wa Chuo Kikuu cha Kanazawa wanaripoti jinsi safu nyembamba sana ya disulfidi ya bati inaweza kutumika kuharakisha upunguzaji wa kemikali wa dioksidi kaboni. kwa jamii isiyo na kaboni.
Kuchakata kaboni dioksidi (CO2) inayotolewa kutokana na michakato ya viwanda ni jambo la lazima katika harakati za haraka za binadamu za kutafuta jamii endelevu, isiyo na kaboni. Kwa sababu hii, vichocheo vya umeme ambavyo vinaweza kubadilisha CO2 kwa ufanisi kuwa bidhaa zingine za kemikali zisizo na madhara mengi kwa sasa vinasomwa sana. Darasa la vifaa vinavyojulikana kama dichalcogenides za metali zenye pande mbili (2D) ni wagombea kama vichocheo vya umeme vya ubadilishaji wa CO, lakini nyenzo hizi mara nyingi pia huchochea athari zinazoshindana, na kupunguza ufanisi wake. Yasufumi Takahashi na wenzake katika Taasisi ya Sayansi ya Nanobiolojia ya Chuo Kikuu cha Kanazawa (WPI-NanoLSI) wamegundua dichalcogenide ya metali yenye pande mbili ambayo inaweza kupunguza CO2 kwa ufanisi kuwa asidi ya fomi, sio tu ya asili ya asili. Zaidi ya hayo, uhusiano huu ni kiungo cha kati. bidhaa ya usanisi wa kemikali.
Takahashi na wenzake walilinganisha shughuli ya kichocheo ya disulfidi ya pande mbili (MoS2) na disulfidi ya bati (SnS2). Zote mbili ni dichalcogenides za metali zenye pande mbili, ya mwisho ikiwa ya kuvutia sana kwa sababu bati safi inajulikana kuwa kichocheo cha uzalishaji wa asidi ya fomi. Upimaji wa kielektroniki wa misombo hii ulionyesha kuwa mmenyuko wa mageuko ya hidrojeni (HER) huharakishwa kwa kutumia MoS2 badala ya ubadilishaji wa CO2. HER inarejelea mmenyuko unaozalisha hidrojeni, ambayo ni muhimu wakati wa kukusudia kutoa mafuta ya hidrojeni, lakini katika hali ya kupunguza CO2, ni mchakato usiofaa kushindana. Kwa upande mwingine, SnS2 ilionyesha shughuli nzuri ya kupunguza CO2 na kuzuia HER. Watafiti pia walichukua vipimo vya kielektroniki vya unga wa SnS2 wa wingi na kugundua kuwa haukuwa na shughuli nyingi katika kupunguza CO2 kwa kichocheo.
Ili kuelewa mahali ambapo maeneo yenye vichocheo yapo katika SnS2 na kwa nini nyenzo ya 2D hufanya kazi vizuri zaidi kuliko kiwanja cha wingi, wanasayansi walitumia mbinu inayoitwa skanning cell electrochemical hadubini (SECCM). SECCM hutumika kama nanopipette, na kutengeneza seli ya electrochemical yenye umbo la meniscus yenye umbo la nano kwa ajili ya probes ambazo ni nyeti kwa athari za uso kwenye sampuli. Vipimo vilionyesha kuwa uso mzima wa karatasi ya SnS2 ulikuwa na vichocheo, si tu vipengele vya "jukwaa" au "kingo" katika muundo. Hii pia inaelezea kwa nini 2D SnS2 ina shughuli kubwa zaidi ikilinganishwa na SnS2 yenye wingi.
Mahesabu hutoa ufahamu zaidi kuhusu athari za kemikali zinazotokea. Hasa, uundaji wa asidi ya fomi umetambuliwa kama njia ya athari inayofaa kwa nishati wakati 2D SnS2 inatumiwa kama kichocheo.
Matokeo ya Takahashi na wenzake yanaashiria hatua muhimu kuelekea matumizi ya vichocheo vya umeme vyenye pande mbili katika matumizi ya kupunguza CO2 kwa kutumia elektrokemikali. Wanasayansi wanataja: "Matokeo haya yatatoa uelewa bora na maendeleo ya mkakati wa kichocheo cha metali chenye pande mbili cha dichalcogenide kwa ajili ya kupunguza kaboni dioksidi kwa elektrokemikali ili kutoa hidrokaboni, alkoholi, asidi ya mafuta na alkeni bila madhara."
Karatasi zenye pande mbili (2D) (au tabaka moja) za dichalcogenides za chuma ni nyenzo za aina ya MX2 ambapo M ni atomi ya chuma, kama vile molybdenum (Mo) au bati (Sn), na X ni atomi ya chalcogen, kama vile salfa (C). Muundo unaweza kuonyeshwa kama safu ya atomi za X juu ya safu ya atomi za M, ambayo nayo iko kwenye safu ya atomi za X. Dichalcogenides za chuma zenye pande mbili ni za darasa la vifaa vinavyoitwa vyenye pande mbili (ambavyo pia vinajumuisha graphene), ambayo ina maana kwamba ni nyembamba. Nyenzo za 2D mara nyingi huwa na sifa tofauti za kimwili kuliko wenzao wa wingi (3D).
Dichalcogenides za metali zenye pande mbili zimechunguzwa kwa shughuli zao za kielektroniki katika mmenyuko wa mageuko ya hidrojeni (HER), mchakato wa kemikali unaozalisha hidrojeni. Lakini sasa, Yasufumi Takahashi na wenzake katika Chuo Kikuu cha Kanazawa wamegundua kuwa dichalcogenide ya metali yenye pande mbili SnS2 haionyeshi shughuli za kichocheo cha HER; hii ni sifa muhimu sana katika muktadha wa kimkakati wa njia.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta na Yasufumi Takahashi. Bamba 1T/1H-SnS2 kwa uhamisho wa kielektroniki wa CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023).
Kichwa: Kuchanganua majaribio kwenye hadubini ya kielektroniki ya seli ili kusoma shughuli ya kichocheo cha karatasi za SnS2 ili kupunguza uzalishaji wa CO2.
Taasisi ya Nanobiolojia ya Chuo Kikuu cha Kanazawa (NanoLSI) ilianzishwa mwaka wa 2017 kama sehemu ya mpango wa kituo kikuu cha utafiti cha kimataifa cha MEXT. Lengo la mpango huo ni kuunda kituo cha utafiti cha kiwango cha dunia. Kwa kuchanganya maarifa muhimu zaidi katika hadubini ya uchunguzi wa kibiolojia, NanoLSI huanzisha "teknolojia ya nanoendoscopy" kwa ajili ya upigaji picha wa moja kwa moja, uchambuzi na ujanjaji wa biomolekuli ili kupata ufahamu kuhusu mifumo inayodhibiti matukio ya maisha kama vile magonjwa.
Kama chuo kikuu kinachoongoza katika elimu ya jumla kwenye pwani ya Bahari ya Japani, Chuo Kikuu cha Kanazawa kimetoa michango mikubwa katika elimu ya juu na utafiti wa kitaaluma nchini Japani tangu kuanzishwa kwake mwaka wa 1949. Chuo kikuu kina vyuo vitatu na shule 17 zinazotoa taaluma kama vile udaktari, kompyuta, na masomo ya ubinadamu.
Chuo kikuu kiko Kanazawa, jiji maarufu kwa historia na utamaduni wake, kwenye pwani ya Bahari ya Japani. Tangu enzi ya utawala wa kibepari (1598-1867), Kanazawa imekuwa na heshima ya kiakili yenye mamlaka. Chuo Kikuu cha Kanazawa kimegawanywa katika vyuo vikuu viwili, Kakuma na Takaramachi, na kina wanafunzi wapatao 10,200, 600 kati yao wakiwa wanafunzi wa kimataifa.
Tazama maudhui asili: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html