कानाजावा, जापान, जुन ८, २०२३ /PRNewswire/ — कानाजावा विश्वविद्यालयका अनुसन्धानकर्ताहरूले कार्बन तटस्थ समाजको लागि कार्बन डाइअक्साइडको रासायनिक कमीलाई तीव्र बनाउन टिन डाइसल्फाइडको अति-पातलो तह कसरी प्रयोग गर्न सकिन्छ भनेर रिपोर्ट गर्छन्।
औद्योगिक प्रक्रियाहरूबाट उत्सर्जित कार्बन डाइअक्साइड (CO2) लाई पुन: प्रयोग गर्नु मानवताको दिगो, कार्बन-तटस्थ समाजको तत्काल खोजमा एक आवश्यकता हो। यस कारणले गर्दा, CO2 लाई कुशलतापूर्वक अन्य कम हानिकारक रासायनिक उत्पादनहरूमा रूपान्तरण गर्न सक्ने इलेक्ट्रोकेटालिस्टहरूको हाल व्यापक रूपमा अध्ययन भइरहेको छ। दुई-आयामी (2D) धातु डाइचाल्कोजेनाइड भनेर चिनिने सामग्रीहरूको एक वर्ग CO रूपान्तरणको लागि इलेक्ट्रोकेटालिस्टको रूपमा उम्मेदवार हो, तर यी सामग्रीहरूले प्रायः प्रतिस्पर्धात्मक प्रतिक्रियाहरूलाई पनि बढावा दिन्छन्, जसले तिनीहरूको दक्षता घटाउँछ। कानाजावा विश्वविद्यालयको नानोबायोलोजी विज्ञान संस्थान (WPI-NanoLSI) का यासुफुमी ताकाहाशी र सहकर्मीहरूले दुई-आयामी धातु डाइचाल्कोजेनाइड पहिचान गरेका छन् जसले CO2 लाई प्रभावकारी रूपमा फर्मिक एसिडमा घटाउन सक्छ, केवल प्राकृतिक उत्पत्तिको मात्र होइन। यसबाहेक, यो जडान एक मध्यवर्ती लिङ्क हो। रासायनिक संश्लेषणको उत्पादन।
ताकाहाशी र उनका सहकर्मीहरूले दुई-आयामी डाइसल्फाइड (MoS2) र टिन डाइसल्फाइड (SnS2) को उत्प्रेरक गतिविधिको तुलना गरे। दुवै दुई-आयामी धातु डाइसल्फाइड हुन्, पछिल्लो विशेष चासोको विषय हो किनभने शुद्ध टिनलाई फर्मिक एसिड उत्पादनको लागि उत्प्रेरकको रूपमा चिनिन्छ। यी यौगिकहरूको इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षणले देखाएको छ कि हाइड्रोजन इभोलुसन प्रतिक्रिया (HER) CO2 रूपान्तरणको सट्टा MoS2 प्रयोग गरेर तीव्र हुन्छ। HER ले हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने प्रतिक्रियालाई जनाउँछ, जुन हाइड्रोजन इन्धन उत्पादन गर्ने उद्देश्यले उपयोगी हुन्छ, तर CO2 घटाउने अवस्थामा, यो एक अवांछनीय प्रतिस्पर्धात्मक प्रक्रिया हो। अर्कोतर्फ, SnS2 ले राम्रो CO2 घटाउने गतिविधि देखायो र HER लाई रोक्यो। अनुसन्धानकर्ताहरूले थोक SnS2 पाउडरको इलेक्ट्रोकेमिकल मापन पनि लिए र पत्ता लगाए कि यो CO2 को उत्प्रेरक घटाउनेमा कम सक्रिय थियो।
SnS2 मा उत्प्रेरक रूपमा सक्रिय साइटहरू कहाँ अवस्थित छन् र किन 2D सामग्रीले बल्क कम्पाउन्ड भन्दा राम्रो प्रदर्शन गर्छ भनेर बुझ्न, वैज्ञानिकहरूले स्क्यानिङ सेल इलेक्ट्रोकेमिकल माइक्रोस्कोपी (SECCM) भनिने प्रविधि प्रयोग गरे। SECCM लाई न्यानोपिपेटको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसले नमूनाहरूमा सतह प्रतिक्रियाहरू प्रति संवेदनशील प्रोबहरूको लागि न्यानोस्केल मेनिस्कस आकारको इलेक्ट्रोकेमिकल सेल बनाउँछ। मापनले देखायो कि SnS2 पानाको सम्पूर्ण सतह उत्प्रेरक रूपमा सक्रिय थियो, संरचनामा "प्लेटफर्म" वा "किनारा" तत्वहरू मात्र होइन। यसले 2D SnS2 मा बल्क SnS2 को तुलनामा किन उच्च गतिविधि छ भनेर पनि व्याख्या गर्दछ।
गणनाहरूले हुने रासायनिक प्रतिक्रियाहरूमा थप अन्तर्दृष्टि प्रदान गर्दछ। विशेष गरी, 2D SnS2 उत्प्रेरकको रूपमा प्रयोग गर्दा फर्मिक एसिडको गठनलाई ऊर्जावान रूपमा अनुकूल प्रतिक्रिया मार्गको रूपमा पहिचान गरिएको छ।
ताकाहाशी र उनका सहकर्मीहरूको निष्कर्षले इलेक्ट्रोकेमिकल CO2 घटाउने अनुप्रयोगहरूमा दुई-आयामी इलेक्ट्रोकैटलिस्टहरूको प्रयोगतर्फ एक महत्त्वपूर्ण कदमलाई चिन्ह लगाउँछ। वैज्ञानिकहरूले उद्धृत गर्छन्: "यी नतिजाहरूले हाइड्रोकार्बन, अल्कोहल, फ्याटी एसिड र अल्केनहरू बिना साइड इफेक्ट उत्पादन गर्न कार्बन डाइअक्साइडको इलेक्ट्रोकेमिकल घटाउने लागि दुई-आयामी धातु डिचाल्कोजेनाइड इलेक्ट्रोकैटालिसिस रणनीतिको राम्रो बुझाइ र विकास प्रदान गर्नेछ।"
धातु डाइचाल्कोजेनाइड्सका दुई-आयामी (2D) पानाहरू (वा मोनोलेयरहरू) MX2 प्रकारका सामग्रीहरू हुन् जहाँ M धातुको परमाणु हो, जस्तै मोलिब्डेनम (Mo) वा टिन (Sn), र X चलकोजेन परमाणु हो, जस्तै सल्फर (C)। संरचनालाई M परमाणुहरूको तहको माथि X परमाणुहरूको तहको रूपमा व्यक्त गर्न सकिन्छ, जुन बारीमा X परमाणुहरूको तहमा अवस्थित हुन्छ। दुई-आयामी धातु डाइचाल्कोजेनाइडहरू तथाकथित दुई-आयामी सामग्रीहरूको वर्गसँग सम्बन्धित छन् (जसमा ग्राफिन पनि समावेश छ), जसको अर्थ तिनीहरू पातलो हुन्छन्। 2D सामग्रीहरूमा प्रायः तिनीहरूको बल्क (3D) समकक्षहरू भन्दा फरक भौतिक गुणहरू हुन्छन्।
हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने रासायनिक प्रक्रिया हाइड्रोजन इभोलुसन रियाक्सन (HER) मा दुई-आयामी धातु डिचाल्कोजेनाइडहरूको इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधिको लागि अनुसन्धान गरिएको छ। तर अब, कानाजावा विश्वविद्यालयका यासुफुमी ताकाहाशी र सहकर्मीहरूले पत्ता लगाएका छन् कि दुई-आयामी धातु डिचाल्कोजेनाइड SnS2 ले HER उत्प्रेरक गतिविधि प्रदर्शन गर्दैन; यो ट्रेलको रणनीतिक सन्दर्भमा अत्यन्त महत्त्वपूर्ण गुण हो।
युसुके कावाबे, योशिकाजु इतो, युता होरी, सुरेश कुकुनुरी, फुमिया शिओकावा, तोमोहिको निशिउची, सामुएल चोन, कोसुके काटागिरी, जेयु शी, चिकाई ली, यासुतेरु शिगेता र यासुफुमी ताकाहाशी। CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023) को इलेक्ट्रोकेमिकल ट्रान्सफरको लागि प्लेट 1T/1H-SnS2।
शीर्षक: CO2 उत्सर्जन कम गर्न SnS2 पानाहरूको उत्प्रेरक गतिविधि अध्ययन गर्न कोशिकाहरूको इलेक्ट्रोकेमिकल माइक्रोस्कोपीमा स्क्यानिङ प्रयोगहरू।
कानाजावा विश्वविद्यालयको नानोबायोलोजिकल इन्स्टिच्युट (NanoLSI) २०१७ मा विश्वको अग्रणी अन्तर्राष्ट्रिय अनुसन्धान केन्द्र MEXT को कार्यक्रमको एक भागको रूपमा स्थापित भएको थियो। कार्यक्रमको लक्ष्य विश्व-स्तरीय अनुसन्धान केन्द्र सिर्जना गर्नु हो। जैविक स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोपीमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण ज्ञानलाई संयोजन गर्दै, NanoLSI ले रोग जस्ता जीवन घटनाहरूलाई नियन्त्रण गर्ने संयन्त्रहरूमा अन्तर्दृष्टि प्राप्त गर्न बायोमोलेक्युलहरूको प्रत्यक्ष इमेजिङ, विश्लेषण र हेरफेरको लागि "नानोएन्डोस्कोपी प्रविधि" स्थापना गर्दछ।
जापानको समुद्रको तटमा रहेको एक अग्रणी सामान्य शिक्षा विश्वविद्यालयको रूपमा, कानाजावा विश्वविद्यालयले १९४९ मा स्थापना भएदेखि नै जापानमा उच्च शिक्षा र शैक्षिक अनुसन्धानमा ठूलो योगदान पुर्‍याएको छ। विश्वविद्यालयमा तीन कलेज र १७ वटा स्कूलहरू छन् जसले चिकित्सा, कम्प्युटिङ र मानविकी जस्ता विषयहरू प्रदान गर्दछन्।
यो विश्वविद्यालय जापानको समुद्रको तटमा रहेको इतिहास र संस्कृतिका लागि प्रसिद्ध शहर कानाजावामा अवस्थित छ। सामन्ती युग (१५९८-१८६७) देखि, कानाजावाले आधिकारिक बौद्धिक प्रतिष्ठाको आनन्द उठाउँदै आएको छ। कानाजावा विश्वविद्यालय दुई मुख्य क्याम्पसहरू, काकुमा र ताकारामाचीमा विभाजित छ र यसमा लगभग १०,२०० विद्यार्थीहरू छन्, जसमध्ये ६०० अन्तर्राष्ट्रिय विद्यार्थीहरू छन्।
मूल सामग्री हेर्नुहोस्: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html