Newswise – Tá méadú ag teacht ar an méid dé-ocsaíde carbóin (CO2) san aer de bharr an éilimh mhéadaitheach atá ar bhreoslaí bunaithe ar charbón chun an geilleagar a chothú. Cé go bhfuil iarrachtaí á ndéanamh chun astaíochtaí CO2 a laghdú, ní laghdaíonn sé seo na héifeachtaí díobhálacha a bhaineann leis an ngás atá san atmaisféar cheana féin. Mar sin, tá bealaí cruthaitheacha cruthaitheacha aimsithe ag taighdeoirí chun CO2 atmaisféarach a úsáid trína thiontú ina shubstaintí luachmhara ar nós aigéad formach (HCOOH) agus meatánól. Is modh coitianta é laghdú fótachótach CO2 ag baint úsáide as fótachatalaíoch a úsáideann solas infheicthe mar chatalaíoch le haghaidh tiontuithe den sórt sin.
Sa dul chun cinn is déanaí, a nochtadh in eagrán idirnáisiúnta Angewandte Chemie an 8 Bealtaine 2023, tá dul chun cinn suntasach déanta ag an Ollamh Kazuhiko Maeda agus a fhoireann taighde in Institiúid Teicneolaíochta Tóiceo. D'éirigh leo creatlach miotail-orgánach stáin (Sn) (MOF) a fhorbairt a chuireann laghdú fótagrafaíochta roghnach CO2 chun cinn. Tugadh KGF-10 ar an MOF a tugadh isteach le déanaí agus is é [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: aigéad tríthiocianúrach, MeOH: meatánól) a fhoirmle cheimiceach. Ag baint úsáide as solas infheicthe, déanann KGF-10 CO2 a thiontú go haigéad formach (HCOOH) go héifeachtach. Mhínigh an tOllamh Maeda, “Go dtí seo, tá go leor fótachatalaígh an-éifeachtúla forbartha le haghaidh laghdú CO2 bunaithe ar mhiotail neamhchoitianta agus uasal. Mar sin féin, is dúshlán fós é feidhmeanna ionsúite solais agus catalaíocha a chomhtháthú in aonad móilíneach aonair atá comhdhéanta de líon mór miotal.” Dá bhrí sin, chruthaigh Sn gur iarrthóir idéalach é chun an dá chonstaic seo a shárú.”
Táthar ag fiosrú MOFanna, a chomhcheanglaíonn buntáistí miotal agus ábhar orgánach, mar rogha eile níos glaise seachas fótachatalaíoch traidisiúnta bunaithe ar mhiotail chré-annamh. D'fhéadfadh Sn, ar a dtugtar as a ról déach mar chatalaíoch agus mar ionsúire solais i bpróisis fótachatalaíoch, a bheith ina rogha inmharthana do fhótachatalaíoch bunaithe ar MOFanna. Cé go bhfuil staidéar fairsing déanta ar MOFanna comhdhéanta de shiorcóiniam, iarann ​​agus luaidhe, tá tuiscint ar MOFanna bunaithe ar Sn teoranta fós. Tá gá le tuilleadh staidéar agus staidéir chun féidearthachtaí agus feidhmeanna féideartha MOFanna bunaithe ar Sn i réimse na fótachatalaíoch a iniúchadh go hiomlán.
Chun MOF KGF-10 bunaithe ar stáin a shintéisiú, d'úsáid na taighdeoirí H3ttc (aigéad tríthiocianúrach), MeOH (meatánól), agus clóiríd stáin mar chomhpháirteanna tosaigh. Roghnaigh siad 1,3-démheitil-2-feinil-2,3-déhidreo-1H-beinsó[d]imidasól mar dheontóir leictreon agus foinse hidrigine. Tar éis sintéise, rinneadh modhanna anailíseacha éagsúla ar an KGF-10 a fuarthas. Léirigh na tástálacha seo go bhfuil cumas measartha ionsúcháin CO2 ag an ábhar le bearna banda de 2.5 eV agus ionsú éifeachtach sa raon tonnfhaid infheicthe.
Agus eolas acu ar airíonna fisiceacha agus ceimiceacha an ábhair nua, bhain na heolaithe úsáid as chun laghdú dé-ocsaíd charbóin trí sholas infheicthe a chatalú. Is suntasach gur fuair na taighdeoirí amach go mbaintear amach tiontú CO2 go formáit (HCOO-) ag KGF-10 le roghnaíocht suas le 99% gan aon fhóta-íograitheoir ná catalaíoch cúnta. Ina theannta sin, léirigh KGF-10 toradh candamach dealraitheach gan fasach – tomhas ar éifeachtúlacht úsáid fótón – a shroich luach 9.8% ag 400 nm. Is suntasach gur léirigh anailís struchtúrach a rinneadh le linn an imoibrithe fótacatalaíoch go ndéantar modhnú struchtúrach ar KGF-10 chun cabhrú leis an bpróiseas laghdaithe.
Cuireann an taighde ceannródaíoch seo fótachatatalaíoch ardfheidhmíochta bunaithe ar stáin i láthair, KGF-10, gan aon ghá le miotail uaisle mar chatalaíoch aonbhealach chun CO2 a laghdú go formáid trí sholas infheicthe. D’fhéadfadh airíonna suntasacha KGF-10 a léiríodh sa staidéar seo réabhlóid a dhéanamh dá úsáid mar fhótachatalaíoch i réimse feidhmeanna, lena n-áirítear laghdú CO2 gréine. Deir an tOllamh Maeda mar fhocal scoir: “Léiríonn ár dtorthaí gur féidir le MOFanna feidhmiú mar ardán chun cumais fhótachatalaíocha níos fearr a fhorbairt trí úsáid a bhaint as miotail neamh-tocsaineacha, cost-éifeachtacha agus flúirseacha atá le fáil ar an Domhan, ar minic gur coimpléisc mhiotail mhóilíneacha iad. Do-bhainte amach.” Osclaíonn an fionnachtain seo féidearthachtaí nua i réimse na fótachatalaíocha agus réitíonn sé an bealach d’úsáid inbhuanaithe agus éifeachtúil acmhainní an Domhain.
Cuireann Newswise rochtain ar fáil d’iriseoirí ar nuacht bhriste agus ardán d’ollscoileanna, d’institiúidí agus d’iriseoirí chun nuacht bhriste a dháileadh ar a lucht féachana.