Newswise – Id-domanda dejjem tikber għal fjuwils ibbażati fuq il-karbonju biex imexxu l-ekonomija tkompli żżid l-ammont ta’ dijossidu tal-karbonju (CO2) fl-arja. Filwaqt li qed isiru sforzi biex jitnaqqsu l-emissjonijiet tas-CO2, dan ma jtaffix l-effetti ta’ ħsara tal-gass li diġà jinsab fl-atmosfera. Għalhekk, ir-riċerkaturi ħarġu b’modi kreattivi biex jużaw is-CO2 atmosferiku billi jikkonvertuh f’sustanzi siewja bħall-aċidu formiku (HCOOH) u l-metanol. It-tnaqqis fotokimiku tas-CO2 bl-użu ta’ fotokatalisti li jużaw dawl viżibbli bħala katalist huwa metodu popolari għal konverżjonijiet bħal dawn.
Fl-aħħar avvanz, żvelat fl-edizzjoni internazzjonali ta' Angewandte Chemie tat-8 ta' Mejju 2023, il-Professur Kazuhiko Maeda u t-tim ta' riċerka tiegħu fl-Istitut tat-Teknoloġija ta' Tokyo għamlu progress sinifikanti. Huma żviluppaw b'suċċess qafas metall-organiku (MOF) tal-landa (Sn) li jippromwovi t-tnaqqis fotoloġiku selettiv tas-CO2. L-MOF introdott reċentement ingħata l-isem KGF-10 u l-formula kimika tiegħu hija [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: aċidu tritijoċjanuriku, MeOH: metanol). Bl-użu tad-dawl viżibbli, KGF-10 jikkonverti b'mod effettiv is-CO2 f'aċidu formiku (HCOOH). Il-Professur Maeda spjega, "Sal-lum, ġew żviluppati ħafna fotokatalisti effiċjenti ħafna għat-tnaqqis tas-CO2 ibbażati fuq metalli rari u nobbli. Madankollu, l-integrazzjoni ta' funzjonijiet li jassorbu d-dawl u katalitiċi f'unità molekulari waħda magħmula minn numru kbir ta' metalli tibqa' sfida." Għalhekk, Sn wera li huwa kandidat ideali biex jegħleb dawn iż-żewġ ostakli."
L-MOFs, li jikkombinaw il-vantaġġi tal-metalli u l-materjali organiċi, qed jiġu esplorati bħala alternattiva aktar ekoloġika għall-fotokatalisti tradizzjonali bbażati fuq metalli rari tad-dinja. L-Sn, magħruf għar-rwol doppju tiegħu bħala katalist u assorbitur tad-dawl fil-proċessi tal-fotokatalisti, jista' potenzjalment ikun għażla vijabbli għall-fotokatalisti bbażati fuq l-MOF. Għalkemm l-MOFs magħmula miż-żirkonju, il-ħadid, u ċ-ċomb ġew studjati b'mod estensiv, il-fehim tal-MOFs ibbażati fuq l-Sn għadu limitat. Huma meħtieġa aktar studji biex jiġu esplorati bis-sħiħ il-possibbiltajiet u l-applikazzjonijiet potenzjali tal-MOFs ibbażati fuq l-Sn fil-qasam tal-fotokatalisi.
Biex jissintetizzaw MOF KGF-10 ibbażat fuq il-landa, ir-riċerkaturi użaw H3ttc (aċidu tritijoċjanuriku), MeOH (metanol), u klorur tal-landa bħala komponenti tal-bidu. Huma għażlu 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-diidro-1H-benzo[d]imidazole bħala donatur tal-elettroni u sors ta' idroġenu. Wara s-sintesi, il-KGF-10 miksub ġie soġġett għal diversi metodi analitiċi. Dawn it-testijiet urew li l-materjal għandu kapaċità moderata ta' adsorbiment tas-CO2 b'distakk bejn il-banda ta' 2.5 eV u assorbiment effettiv fil-medda ta' wavelength viżibbli.
Armati bl-għarfien tal-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-materjal il-ġdid, ix-xjentisti użawh biex jikkatalizzaw it-tnaqqis tad-dijossidu tal-karbonju permezz tad-dawl viżibbli. Ta' min jinnota li r-riċerkaturi sabu li KGF-10 jikseb konverżjoni ta' CO2 għal format (HCOO-) b'selettività sa 99% mingħajr ebda fotosensibilizzatur jew katalist awżiljarju. Barra minn hekk, KGF-10 wera rendiment kwantiku apparenti għoli bla preċedent – ​​kejl tal-effiċjenza tal-użu tal-fotoni – li laħaq valur ta' 9.8% f'400 nm. Ta' min jinnota li l-analiżi strutturali mwettqa matul ir-reazzjoni fotokatalitika wriet li KGF-10 jgħaddi minn modifika strutturali biex jgħin fil-proċess ta' tnaqqis.
Din ir-riċerka rivoluzzjonarja tippreżenta fotokatalist KGF-10 ibbażat fuq il-landa ta’ prestazzjoni għolja mingħajr il-ħtieġa ta’ metalli nobbli bħala katalist f’direzzjoni waħda għat-tnaqqis tas-CO2 għal format permezz ta’ dawl viżibbli. Il-proprjetajiet notevoli ta’ KGF-10 murija f’dan l-istudju jistgħu jirrivoluzzjonaw l-użu tiegħu bħala fotokatalist f’varjetà ta’ applikazzjonijiet, inkluż it-tnaqqis tas-CO2 solari. Il-Professur Maeda jikkonkludi: “Ir-riżultati tagħna jindikaw li l-MOFs jistgħu jservu bħala pjattaforma għall-iżvilupp ta’ kapaċitajiet fotokatalitiċi superjuri bl-użu tal-metalli mhux tossiċi, kosteffettivi u abbundanti misjuba fid-Dinja, li ħafna drabi huma kumplessi ta’ metalli molekulari. Ma jintlaħqux.” Din l-iskoperta tiftaħ possibbiltajiet ġodda u orizzonti ġodda fil-qasam tal-fotokatalisi u twitti t-triq għall-użu sostenibbli u effiċjenti tar-riżorsi tad-Dinja.
Newswise jipprovdi lill-ġurnalisti aċċess għal aħbarijiet ta’ importanza u pjattaforma għall-universitajiet, l-istituzzjonijiet u l-ġurnalisti biex iqassmu aħbarijiet ta’ importanza lill-udjenzi tagħhom.