Լուրերի ցանկ – Տնտեսությունը վառելիք մատակարարելու համար ածխածնային վառելիքի աճող պահանջարկը շարունակում է մեծացնել օդում ածխաթթու գազի (CO2) քանակը: Չնայած CO2 արտանետումները կրճատելու ջանքեր են գործադրվում, դա չի մեղմացնում մթնոլորտում արդեն իսկ առկա գազի վնասակար ազդեցությունը: Հետևաբար, հետազոտողները ստեղծագործական եղանակներ են մշակել մթնոլորտային CO2-ն օգտագործելու համար՝ այն վերածելով արժեքավոր նյութերի, ինչպիսիք են մրջնաթթուն (HCOOH) և մեթանոլը: CO2-ի ֆոտովերականգնումը ֆոտոկատալիզատորների միջոցով՝ որպես կատալիզատոր օգտագործելով տեսանելի լույսը, նման փոխակերպումների տարածված մեթոդ է:
2023 թվականի մայիսի 8-ին Angewandte Chemie-ի միջազգային հրատարակությունում հրապարակված վերջին առաջընթացում պրոֆեսոր Կազուհիկո Մաեդան և նրա հետազոտական ​​​​խումբը Տոկիոյի տեխնոլոգիական ինստիտուտում զգալի առաջընթաց են գրանցել: Նրանք հաջողությամբ մշակել են անագի (Sn) մետաղ-օրգանական շրջանակ (MOF), որը նպաստում է CO2-ի ընտրողական ֆոտովերականգնմանը: Վերջերս ներկայացված MOF-ը անվանվել է KGF-10, և դրա քիմիական բանաձևն է՝ [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: տրիտոցիանուրաթթու, MeOH: մեթանոլ): Տեսանելի լույսի միջոցով KGF-10-ը արդյունավետորեն CO2-ը վերածում է մրջնաթթվի (HCOOH): Պրոֆեսոր Մաեդան բացատրեց. «Մինչ օրս մշակվել են CO2-ի վերականգնման համար հազվագյուտ և ազնիվ մետաղների վրա հիմնված բազմաթիվ բարձր արդյունավետությամբ ֆոտոկատալիզատորներ: Այնուամենայնիվ, լույսը կլանող և կատալիտիկ գործառույթների ինտեգրումը մեծ թվով մետաղներից կազմված մեկ մոլեկուլային միավորի մեջ մնում է մարտահրավեր»: Այսպիսով, Sn-ը ապացուցեց, որ իդեալական թեկնածու է այս երկու խոչընդոտները հաղթահարելու համար»:
Մետաղների և օրգանական նյութերի առավելությունները համատեղող ՄՕՖ-ները ուսումնասիրվում են որպես հազվագյուտ հողային մետաղների վրա հիմնված ավանդական ֆոտոկատալիզատորների ավելի էկոլոգիապես մաքուր այլընտրանք: Sn-ը, որը հայտնի է ֆոտոկատալիզատորային գործընթացներում կատալիզատորի և լույսի կլանիչի իր կրկնակի դերով, կարող է լինել ՄՕՖ-ի վրա հիմնված ֆոտոկատալիզատորների համար կենսունակ տարբերակ: Չնայած ցիրկոնիումից, երկաթից և կապարից կազմված ՄՕՖ-ները լայնորեն ուսումնասիրվել են, Sn-ի վրա հիմնված ՄՕՖ-ների վերաբերյալ գիտելիքները դեռևս սահմանափակ են: Ֆոտոկատալիզի ոլորտում Sn-ի վրա հիմնված ՄՕՖ-ների հնարավորություններն ու կիրառությունները լիովին ուսումնասիրելու համար անհրաժեշտ են հետագա ուսումնասիրություններ և ուսումնասիրություններ:
Անագի վրա հիմնված MOF KGF-10-ը սինթեզելու համար հետազոտողները որպես մեկնարկային բաղադրիչներ օգտագործել են H3ttc (տրիթիոցիանուրաթթու), MeOH (մեթանոլ) և անագի քլորիդ: Նրանք որպես էլեկտրոնային դոնոր և ջրածնի աղբյուր ընտրել են 1,3-դիմեթիլ-2-ֆենիլ-2,3-դիհիդրոհիդրո-1H-բենզո[d]իմիդազոլը: Սինթեզից հետո ստացված KGF-10-ը ենթարկվել է տարբեր վերլուծական մեթոդների: Այս փորձարկումները ցույց են տվել, որ նյութն ունի CO2-ի միջին կլանման ունակություն՝ 2.5 էՎ արգելակային գոտիով և արդյունավետ կլանմամբ տեսանելի ալիքի երկարության տիրույթում:
Նոր նյութի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների մասին գիտելիքներով զինված՝ գիտնականները այն օգտագործեցին տեսանելի լույսի միջոցով ածխաթթու գազի վերականգնումը կատալիզացնելու համար: Հատկանշական է, որ հետազոտողները պարզել են, որ KGF-10-ը CO2-ից ֆորմատ (HCOO-) փոխակերպումը կատարում է մինչև 99% ընտրողականությամբ՝ առանց որևէ օժանդակ լուսազգայունացուցիչի կամ կատալիզատորի: Բացի այդ, KGF-10-ը ցուցաբերել է աննախադեպ բարձր ակնհայտ քվանտային ելք՝ ֆոտոնների օգտագործման արդյունավետության չափանիշ՝ հասնելով 9.8% արժեքի 400 նմ-ում: Հատկանշական է, որ ֆոտոկատալիտիկ ռեակցիայի ընթացքում կատարված կառուցվածքային վերլուծությունը ցույց է տվել, որ KGF-10-ը ենթարկվում է կառուցվածքային փոփոխության՝ վերականգնման գործընթացին նպաստելու համար:
Այս նորարարական հետազոտությունը ներկայացնում է բարձր արդյունավետությամբ անագի վրա հիմնված KGF-10 ֆոտոկատալիզատոր, որը չի պահանջում ազնիվ մետաղներ որպես CO2-ի վերականգնման միակողմանի կատալիզատոր՝ տեսանելի լույսի միջոցով ֆորմատավորելու համար: Այս ուսումնասիրության մեջ ցուցադրված KGF-10-ի ուշագրավ հատկությունները կարող են հեղափոխություն մտցնել դրա օգտագործման մեջ որպես ֆոտոկատալիզատոր տարբեր կիրառություններում, այդ թվում՝ արևային CO2-ի նվազեցման մեջ: Պրոֆեսոր Մաեդան եզրակացնում է. «Մեր արդյունքները ցույց են տալիս, որ MOF-ները կարող են ծառայել որպես հարթակ՝ Երկրի վրա հանդիպող ոչ թունավոր, ծախսարդյունավետ և առատ մետաղների միջոցով, որոնք հաճախ մոլեկուլային մետաղական համալիրներ են: Անհասանելի է»: Այս հայտնագործությունը բացում է նոր հնարավորություններ ֆոտոկատալիզի ոլորտում և հարթում է ճանապարհը Երկրի ռեսուրսների կայուն և արդյունավետ օգտագործման համար:
Newswise-ը լրագրողներին հնարավորություն է տալիս ծանոթանալու թարմ լուրերին, ինչպես նաև հարթակ է համալսարանների, հաստատությունների և լրագրողների համար՝ թարմ լուրերը իրենց լսարանին տարածելու համար։