KANAZAWA, il-Ġappun, 8 ta' Ġunju, 2023 /PRNewswire/ — Riċerkaturi tal-Università ta' Kanazawa jirrappurtaw kif saff irqiq ħafna ta' disulfid tal-landa jista' jintuża biex jaċċellera t-tnaqqis kimiku tad-dijossidu tal-karbonju għal soċjetà newtrali għall-karbonju.
Ir-riċiklaġġ tad-dijossidu tal-karbonju (CO2) li joħroġ mill-proċessi industrijali huwa neċessità fit-tfittxija urġenti tal-umanità għal soċjetà sostenibbli u newtrali għall-karbonju. Għal din ir-raġuni, elettrokatalisti li jistgħu jikkonvertu b'mod effiċjenti s-CO2 fi prodotti kimiċi oħra inqas ta' ħsara bħalissa qed jiġu studjati b'mod wiesa'. Klassi ta' materjali magħrufa bħala dikalkogenidi tal-metall bidimensjonali (2D) huma kandidati bħala elettrokatalisti għall-konverżjoni tas-CO, iżda dawn il-materjali spiss jippromwovu wkoll reazzjonijiet kompetittivi, u b'hekk inaqqsu l-effiċjenza tagħhom. Yasufumi Takahashi u l-kollegi tiegħu fl-Istitut tax-Xjenza tan-Nanobijoloġija tal-Università ta' Kanazawa (WPI-NanoLSI) identifikaw dikalkogenidu tal-metall bidimensjonali li jista' jnaqqas b'mod effettiv is-CO2 għal aċidu formiku, mhux biss ta' oriġini naturali. Barra minn hekk, din il-konnessjoni hija prodott intermedju tas-sintesi kimika.
Takahashi u l-kollegi tiegħu qabblu l-attività katalitika tad-disulfid bidimensjonali (MoS2) u d-disulfid tal-landa (SnS2). It-tnejn huma dikalkogenidi tal-metall bidimensjonali, bl-aħħar wieħed ikun ta’ interess partikolari għaliex il-landa pura hija magħrufa li hija katalist għall-produzzjoni tal-aċidu formiku. L-ittestjar elettrokimiku ta’ dawn il-komposti wera li r-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-idroġenu (HER) hija aċċellerata bl-użu ta’ MoS2 minflok il-konverżjoni tas-CO2. HER jirreferi għal reazzjoni li tipproduċi idroġenu, li hija utli meta wieħed ikun beħsiebu jipproduċi fjuwil tal-idroġenu, iżda fil-każ tat-tnaqqis tas-CO2, huwa proċess kompetittiv mhux mixtieq. Min-naħa l-oħra, SnS2 wera attività tajba għat-tnaqqis tas-CO2 u inibixxa l-HER. Ir-riċerkaturi ħadu wkoll kejl elettrokimiku tat-trab SnS2 bl-ingrossa u sabu li kien inqas attiv fit-tnaqqis katalitiku tas-CO2.
Biex jifhmu fejn jinsabu s-siti katalitikament attivi fl-SnS2 u għaliex materjal 2D jaħdem aħjar minn kompost bl-ingrossa, ix-xjentisti użaw teknika msejħa mikroskopija elettrokimika taċ-ċelluli tal-iskannjar (SECCM). Is-SECCM tintuża bħala nanopipetta, li tifforma ċellula elettrokimika f'forma ta' menisku fuq skala nanometrika għal sondi li huma sensittivi għal reazzjonijiet tal-wiċċ fuq il-kampjuni. Il-kejl wera li l-wiċċ kollu tal-folja tal-SnS2 kien katalitikament attiv, mhux biss l-elementi tal-"pjattaforma" jew tat-"tarf" fl-istruttura. Dan jispjega wkoll għaliex l-SnS2 2D għandu attività ogħla meta mqabbel mal-SnS2 bl-ingrossa.
Il-kalkoli jipprovdu aktar għarfien dwar ir-reazzjonijiet kimiċi li jseħħu. B'mod partikolari, il-formazzjoni tal-aċidu formiku ġiet identifikata bħala rotta ta' reazzjoni enerġetikament favorevoli meta 2D SnS2 jintuża bħala katalist.
Is-sejbiet ta’ Takahashi u l-kollegi tiegħu jimmarkaw pass importanti lejn l-użu ta’ elettrokatalisti bidimensjonali f’applikazzjonijiet ta’ tnaqqis elettrokimiku tas-CO2. Ix-xjentisti jikkwotaw: “Dawn ir-riżultati se jipprovdu fehim u żvilupp aħjar ta’ strateġija ta’ elettrokatalisi tad-dikalkogenidu tal-metall bidimensjonali għat-tnaqqis elettrokimiku tad-dijossidu tal-karbonju biex jipproduċi idrokarburi, alkoħol, aċidi grassi u alkeni mingħajr effetti sekondarji.”
Folji (jew monolayers) bidimensjonali (2D) ta' dikalkogenidi tal-metall huma materjali tat-tip MX2 fejn M huwa atomu tal-metall, bħal molibdenu (Mo) jew landa (Sn), u X huwa atomu tal-kalkoġenu, bħal kubrit (C). L-istruttura tista' tiġi espressa bħala saff ta' atomi X fuq saff ta' atomi M, li min-naħa tiegħu jinsab fuq saff ta' atomi X. Id-dikalkogenidi tal-metall bidimensjonali jappartjenu għal klassi ta' hekk imsejħa materjali bidimensjonali (li tinkludi wkoll il-grafene), li jfisser li huma rqaq. Il-materjali 2D spiss ikollhom proprjetajiet fiżiċi differenti mill-kontropartijiet tagħhom bl-ingrossa (3D).
Id-dikalkogenidi tal-metall bidimensjonali ġew investigati għall-attività elettrokatalitika tagħhom fir-reazzjoni tal-evoluzzjoni tal-idroġenu (HER), proċess kimiku li jipproduċi l-idroġenu. Iżda issa, Yasufumi Takahashi u l-kollegi tiegħu fl-Università ta' Kanazawa sabu li d-dikalkogenidu tal-metall bidimensjonali SnS2 ma jurix attività katalitika HER; din hija proprjetà estremament importanti fil-kuntest strateġiku tat-traċċa.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta u Yasufumi Takahashi. Pjanċa 1T/1H-SnS2 għat-trasferiment elettrokimiku ta' CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023).
Titlu: Esperimenti ta' skennjar fuq mikroskopija elettrokimika taċ-ċelloli biex jiġi studjat l-attività katalitika tal-folji ta' SnS2 biex jitnaqqsu l-emissjonijiet tas-CO2.
L-Istitut Nanobijoloġiku tal-Università ta' Kanazawa (NanoLSI) twaqqaf fl-2017 bħala parti mill-programm taċ-ċentru ta' riċerka internazzjonali ewlieni fid-dinja MEXT. L-għan tal-programm huwa li joħloq ċentru ta' riċerka ta' klassi dinjija. Billi jikkombina l-aktar għarfien importanti fil-mikroskopija tal-iskannjar bijoloġiku, NanoLSI jistabbilixxi "teknoloġija tan-nanoendoskopija" għall-immaġini diretta, l-analiżi u l-manipulazzjoni tal-bijomolekuli biex jinkiseb għarfien dwar il-mekkaniżmi li jikkontrollaw fenomeni tal-ħajja bħall-mard.
Bħala università ewlenija tal-edukazzjoni ġenerali fuq il-kosta tal-Baħar tal-Ġappun, l-Università ta' Kanazawa tat kontribuzzjonijiet kbar għall-edukazzjoni għolja u r-riċerka akkademika fil-Ġappun sa mit-twaqqif tagħha fl-1949. L-università għandha tliet kulleġġi u 17-il skola li joffru dixxiplini bħall-mediċina, il-kompjuters, u l-istudji umanistiċi.
L-università tinsab f’Kanazawa, belt famuża għall-istorja u l-kultura tagħha, fuq il-kosta tal-Baħar tal-Ġappun. Mill-era fewdali (1598-1867), Kanazawa gawdiet prestiġju intellettwali awtorevoli. L-Università ta’ Kanazawa hija maqsuma f’żewġ kampusijiet ewlenin, Kakuma u Takaramachi, u għandha madwar 10,200 student, li 600 minnhom huma studenti internazzjonali.
Ara l-kontenut oriġinali: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html