КАНАЗАВА, Јапонија, 8 јуни 2023 година /PRNewswire/ — Истражувачите од Универзитетот Каназава известуваат за тоа како ултратенок слој од калај дисулфид може да се користи за забрзување на хемиската редукција на јаглерод диоксидот за јаглеродно неутрално општество.
Рециклирањето на јаглерод диоксид (CO2) испуштен од индустриските процеси е неопходност во итната потрага на човештвото по одржливо, јаглеродно неутрално општество. Поради оваа причина, електрокатализаторите кои можат ефикасно да го претворат CO2 во други помалку штетни хемиски производи моментално се широко проучувани. Класа на материјали познати како дводимензионални (2D) метални дихалкогениди се кандидати како електрокатализатори за конверзија на CO, но овие материјали честопати промовираат и конкурентни реакции, намалувајќи ја нивната ефикасност. Јасуфуми Такахаши и неговите колеги од Институтот за нанобиолошка наука (WPI-NanoLSI) при Универзитетот Каназава идентификуваа дводимензионален метален дихалкогенид кој може ефикасно да го редуцира CO2 до мравја киселина, не само од природно потекло. Покрај тоа, оваа врска е средна врска, производ на хемиска синтеза.
Такахаши и колегите ја споредиле каталитичката активност на дводимензионалниот дисулфид (MoS2) и калајниот дисулфид (SnS2). И двата се дводимензионални метални дихалкогениди, а вториот е од особен интерес бидејќи е познато дека чистиот калај е катализатор за производство на мравја киселина. Електрохемиското тестирање на овие соединенија покажало дека реакцијата на еволуција на водород (HER) се забрзува со употреба на MoS2 наместо конверзија на CO2. HER се однесува на реакција што произведува водород, што е корисно кога се планира производство на водородно гориво, но во случај на редукција на CO2, тоа е непожелен конкурентски процес. Од друга страна, SnS2 покажа добра активност за редукција на CO2 и го инхибираше HER. Истражувачите, исто така, направија електрохемиски мерења на прашок од SnS2 во голема количина и открија дека е помалку активен во каталитичката редукција на CO2.
За да разберат каде се наоѓаат каталитички активните места во SnS2 и зошто 2D материјалот се покажува подобро од соединението во голем обем, научниците користеле техника наречена електрохемиска микроскопија со скенирачки ќелии (SECCM). SECCM се користи како нанопипета, формирајќи електрохемиска ќелија во облик на менискус во наноразмер за сонди кои се чувствителни на површински реакции на примероците. Мерењата покажаа дека целата површина на листот SnS2 е каталитички активна, а не само елементите „платформа“ или „раб“ во структурата. Ова исто така објаснува зошто 2D SnS2 има поголема активност во споредба со SnS2 во голем обем.
Пресметките даваат понатамошен увид во хемиските реакции што се одвиваат. Особено, формирањето на мравја киселина е идентификувано како енергетски поволен реакциски пат кога 2D SnS2 се користи како катализатор.
Наодите на Такахаши и неговите колеги означуваат важен чекор кон употребата на дводимензионални електрокатализатори во електрохемиските апликации за намалување на CO2. Научниците наведуваат: „Овие резултати ќе обезбедат подобро разбирање и развој на дводимензионална стратегија за електрокатализа со метален дихалкогенид за електрохемиска редукција на јаглерод диоксид за производство на јаглеводороди, алкохоли, масни киселини и алкени без несакани ефекти.“
Дводимензионалните (2D) листови (или монослоеви) од метални дихалкогениди се материјали од типот MX2 каде што M е атом на метал, како што е молибден (Mo) или калај (Sn), а X е атом на халкоген, како што е сулфур (C). Структурата може да се изрази како слој од X атоми врз слој од M атоми, кој пак се наоѓа на слој од X атоми. Дводимензионалните метални дихалкогениди припаѓаат на класа на таканаречени дводимензионални материјали (кои исто така го вклучуваат и графенот), што значи дека се тенки. 2D материјалите често имаат различни физички својства од нивните 3D еквиваленти.
Дводимензионалните метални дихалкогениди се испитувани за нивната електрокаталитичка активност во реакцијата на еволуција на водород (HER), хемиски процес што произведува водород. Но, сега, Јасуфуми Такахаши и неговите колеги од Универзитетот во Каназава откриле дека дводимензионалниот метален дихалкогенид SnS2 не покажува HER каталитичка активност; ова е исклучително важно својство во стратешкиот контекст на патеката.
Јусуке Кавабе, Јошиказу Ито, Јута Хори, Суреш Кукунури, Фумија Шиокава, Томохико Нишиучи, Самуел Чон, Косуке Катагири, Зеју Кси, Чикаи Ли, Јасутеру Шигета и Јасуфуми Такахаши. Плоча 1T/1H-SnS2 за електрохемиски пренос на CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023).
Наслов: Експерименти со скенирање на електрохемиска микроскопија на клетки за проучување на каталитичката активност на SnS2 листовите за намалување на емисиите на CO2.
Нанобиолошкиот институт на Универзитетот Каназава (NanoLSI) е основан во 2017 година како дел од програмата на водечкиот светски меѓународен истражувачки центар MEXT. Целта на програмата е да се создаде истражувачки центар од светска класа. Комбинирајќи го најважното знаење во биолошката микроскопија со скенирачка сонда, NanoLSI воспоставува „технологија на наноендоскопија“ за директно снимање, анализа и манипулација со биомолекули за да се добие увид во механизмите што ги контролираат животните феномени како што се болестите.
Како водечки универзитет за општо образование на брегот на Јапонското Море, Универзитетот Каназава даде голем придонес во високото образование и академските истражувања во Јапонија од своето основање во 1949 година. Универзитетот има три колеџи и 17 училишта кои нудат дисциплини како што се медицината, информатиката и хуманистичките науки.
Универзитетот се наоѓа во Каназава, град познат по својата историја и култура, на брегот на Јапонското Море. Уште од феудалната ера (1598-1867), Каназава ужива авторитативен интелектуален престиж. Универзитетот Каназава е поделен на два главни кампуса, Какума и Такарамачи, и има околу 10.200 студенти, од кои 600 се меѓународни студенти.
Погледнете ја оригиналната содржина: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html