KANAZAWA, an tSeapáin, 8 Meitheamh, 2023 /PRNewswire/ — Tuairiscíonn taighdeoirí Ollscoil Kanazawa conas is féidir ciseal thar a bheith tanaí de dhéshuilfíd stáin a úsáid chun laghdú ceimiceach dé-ocsaíd charbóin a luathú. ar mhaithe le sochaí neodrach ó thaobh carbóin de.
Is riachtanas é athchúrsáil dé-ocsaíd charbóin (CO2) a astaítear ó phróisis thionsclaíocha i dtóir phráinneach an chine dhaonna ar shochaí inbhuanaithe, neodrach ó thaobh carbóin de. Ar an gcúis seo, tá staidéar fairsing á dhéanamh faoi láthair ar leictreacatalaíoch ar féidir leo CO2 a thiontú go héifeachtúil ina tháirgí ceimiceacha eile nach bhfuil chomh díobhálach. Is iarrthóirí iad rang ábhar ar a dtugtar déchalcoiginídí miotail dhéthoiseacha (2T) mar leictreacatalaíoch le haghaidh tiontú CO, ach is minic a chuireann na hábhair seo imoibrithe iomaíocha chun cinn freisin, rud a laghdaíonn a n-éifeachtúlacht. D'aithin Yasufumi Takahashi agus a chomhghleacaithe in Institiúid Eolaíochta Nanaibhitheolaíochta Ollscoil Kanazawa (WPI-NanoLSI) déchalcoiginíd miotail dhéthoiseach ar féidir leis CO2 a laghdú go héifeachtach go haigéad formach, ní hamháin go haigéad de bhunadh nádúrtha. Thairis sin, is nasc idirmheánach é an nasc seo, táirge de shintéis cheimiceach.
Rinne Takahashi agus a chomhghleacaithe comparáid idir gníomhaíocht chatalaíoch déshulfíde dhéthoiseach (MoS2) agus déshulfíde stáin (SnS2). Is déchalcoiginídí miotail dhéthoiseacha iad araon, agus tá spéis ar leith sa dara ceann toisc go bhfuil a fhios gur catalaíoch é stáin íon chun aigéad formach a tháirgeadh. Léirigh tástáil leictriceimiceach ar na comhdhúile seo go luathaítear an t-imoibriú éabhlóid hidrigine (HER) ag baint úsáide as MoS2 seachas comhshó CO2. Tagraíonn HER d'imoibriú a tháirgeann hidrigin, rud atá úsáideach nuair a bhíonn sé beartaithe breosla hidrigine a tháirgeadh, ach i gcás laghdú CO2, is próiseas iomaíoch neamh-inmhianaithe é. Ar an láimh eile, léirigh SnS2 gníomhaíocht mhaith laghdaithe CO2 agus chuir sé cosc ​​ar HER. Rinne na taighdeoirí tomhais leictriceimiceacha ar phúdar SnS2 i mórchóir freisin agus fuair siad amach go raibh sé níos lú gníomhach i laghdú catalaíoch CO2.
Chun tuiscint a fháil ar cá bhfuil na suíomhanna gníomhacha catalaíoch suite i SnS2 agus cén fáth a bhfeidhmíonn ábhar 2T níos fearr ná comhdhúil mórchóir, bhain na heolaithe úsáid as teicníc ar a dtugtar micreascópacht leictriceimiceach cille scanadh (SECCM). Úsáidtear an SECCM mar nana-phíopéad, ag cruthú cill leictriceimiceach cruth meiniscis ar nanoscála do tóireadóirí atá íogair d’imoibrithe dromchla ar shamplaí. Léirigh na tomhais go raibh dromchla iomlán an bhileog SnS2 gníomhach go catalaíoch, ní hamháin na heilimintí “ardáin” nó “imeall” sa struchtúr. Míníonn sé seo freisin cén fáth go bhfuil gníomhaíocht níos airde ag 2T SnS2 i gcomparáid le SnS2 mórchóir.
Tugann ríomhanna léargas breise ar na himoibrithe ceimiceacha a tharlaíonn. Go háirithe, tá foirmiú aigéad formach aitheanta mar bhealach imoibrithe atá fabhrach ó thaobh fuinnimh de nuair a úsáidtear 2D SnS2 mar chatalaíoch.
Is céim thábhachtach i dtreo úsáid leictreacatalaígh dhéthoiseacha in iarratais leictriceimiceacha laghdaithe CO2 iad torthaí Takahashi agus a chomhghleacaithe. Luann na heolaithe: “Cuirfidh na torthaí seo tuiscint agus forbairt níos fearr ar fáil ar straitéis leictreacatalaígh déthoiseach déchalcoiginíde miotail chun dé-ocsaíd charbóin a laghdú go leictriceimiceach chun hidreacarbóin, alcóil, aigéid shailleacha agus ailcéiní a tháirgeadh gan fo-iarsmaí.”
Is ábhair de chineál MX2 iad bileoga (nó monachisealacha) déchalcoiginídí miotail ina bhfuil M ina adamh miotail, amhail moluibdín (Mo) nó stáin (Sn), agus X ina adamh calcogen, amhail sulfair (C). Is féidir an struchtúr a chur in iúl mar shraith d'adaimh X ar bharr sraith d'adaimh M, atá suite ar shraith d'adaimh X. Baineann déchalcoiginídí miotail dháthoiseacha le haicme ábhar dháthoiseach (lena n-áirítear graifín freisin), rud a chiallaíonn go tanaíonn siad. Is minic a bhíonn airíonna fisiceacha difriúla ag ábhair 2T ná a gcomhghleacaithe mórchóir (3T).
Rinneadh imscrúdú ar ghníomhaíocht leictreachatalach déchalcoiginídí miotail dhéthoiseacha san imoibriú éabhlóid hidrigine (HER), próiseas ceimiceach a tháirgeann hidrigin. Ach anois, fuair Yasufumi Takahashi agus a chomhghleacaithe in Ollscoil Kanazawa amach nach léiríonn an déchalcoiginíd miotail dhéthoiseach SnS2 gníomhaíocht chatalaíoch HER; is airí thar a bheith tábhachtach é seo i gcomhthéacs straitéiseach na conaire.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta agus Yasufumi Takahashi. Pláta 1T/1H-SnS2 le haghaidh aistriú leictriceimiceach CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023).
Teideal: Turgnaimh scanadh ar mhicreascópacht leictriceimiceach cealla chun gníomhaíocht chatalaíoch bileoga SnS2 a imscrúdú chun astaíochtaí CO2 a laghdú.
Bunaíodh Institiúid Nanabhitheolaíoch Ollscoil Kanazawa (NanoLSI) in 2017 mar chuid de chlár MEXT, an ionaid taighde idirnáisiúnta is mó le rá ar domhan. Is é cuspóir an chláir ionad taighde den scoth a chruthú. Trí an t-eolas is tábhachtaí i micreascópacht tóireadóirí scanadh bitheolaíoch a chomhcheangal, bunaíonn NanoLSI “teicneolaíocht nanaindeascópachta” le haghaidh íomháú, anailís agus ionramháil dhíreach bithmhóilíní chun léargas a fháil ar na meicníochtaí a rialaíonn feiniméin saoil amhail galair.
Mar ollscoil oideachais ghinearálta cheannródaíoch ar chósta Mhuir na Seapáine, tá ranníocaíochtaí móra déanta ag Ollscoil Kanazawa don ardoideachas agus don taighde acadúil sa tSeapáin ó bunaíodh í i 1949. Tá trí choláiste agus 17 scoil san ollscoil a thairgeann disciplíní ar nós leigheas, ríomhaireacht agus na daonnachtaí.
Tá an ollscoil suite i Kanazawa, cathair atá cáiliúil as a stair agus a cultúr, ar chósta Mhuir na Seapáine. Ó aimsir na feodach (1598-1867), tá clú agus cáil intleachtúil ag Kanazawa. Tá Ollscoil Kanazawa roinnte ina dhá phríomhchampas, Kakuma agus Takaramachi, agus tá thart ar 10,200 mac léinn inti, agus 600 díobh ina mic léinn idirnáisiúnta.
Féach ar an ábhar bunaidh: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html