कानाझावा, जपान, ८ जून २०२३ /पीआरन्यूजवायर/ — कानाझावा विद्यापीठाच्या संशोधकांनी कार्बन न्यूट्रल सोसायटीसाठी कार्बन डायऑक्साइडच्या रासायनिक घटाला गती देण्यासाठी टिन डायसल्फाइडचा अति-पातळ थर कसा वापरला जाऊ शकतो याचा अहवाल दिला आहे.
शाश्वत, कार्बन-तटस्थ समाजाच्या मानवजातीच्या तातडीच्या शोधात औद्योगिक प्रक्रियांमधून उत्सर्जित होणारे कार्बन डायऑक्साइड (CO2) पुनर्वापर करणे ही एक गरज आहे. या कारणास्तव, CO2 ला इतर कमी हानिकारक रासायनिक उत्पादनांमध्ये कार्यक्षमतेने रूपांतरित करू शकणार्‍या इलेक्ट्रोकॅटलिस्टचा सध्या मोठ्या प्रमाणावर अभ्यास केला जात आहे. द्विमितीय (2D) धातू डायकॅल्कोजेनाइड्स म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या पदार्थांचा एक वर्ग CO2 रूपांतरणासाठी इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट म्हणून उमेदवार आहे, परंतु हे पदार्थ अनेकदा स्पर्धात्मक प्रतिक्रियांना देखील प्रोत्साहन देतात, ज्यामुळे त्यांची कार्यक्षमता कमी होते. कानाझावा विद्यापीठाच्या नॅनोबायोलॉजी सायन्स इन्स्टिट्यूट (WPI-NanoLSI) मधील यासुफुमी ताकाहाशी आणि सहकाऱ्यांनी एक द्विमितीय धातू डायकॅल्कोजेनाइड ओळखले आहे जे CO2 ला प्रभावीपणे फॉर्मिक ऍसिडमध्ये कमी करू शकते, केवळ नैसर्गिक उत्पत्तीचे नाही. शिवाय, हे कनेक्शन एक मध्यवर्ती दुवा आहे. रासायनिक संश्लेषणाचे उत्पादन.
ताकाहाशी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी द्विमितीय डायसल्फाइड (MoS2) आणि टिन डायसल्फाइड (SnS2) यांच्या उत्प्रेरक क्रियाकलापांची तुलना केली. दोन्ही द्विमितीय धातू डायकॅल्कोजेनाइड्स आहेत, नंतरचे विशेष मनोरंजक आहे कारण शुद्ध टिन फॉर्मिक अॅसिडच्या निर्मितीसाठी उत्प्रेरक म्हणून ओळखले जाते. या संयुगांच्या इलेक्ट्रोकेमिकल चाचणीतून असे दिसून आले की हायड्रोजन उत्क्रांती अभिक्रिया (HER) CO2 रूपांतरणाऐवजी MoS2 वापरून वेगवान केली जाते. HER म्हणजे हायड्रोजन तयार करणारी प्रतिक्रिया, जी हायड्रोजन इंधन तयार करण्याच्या उद्देशाने उपयुक्त असते, परंतु CO2 कमी करण्याच्या बाबतीत, ही एक अवांछित स्पर्धात्मक प्रक्रिया आहे. दुसरीकडे, SnS2 ने चांगली CO2 कमी करण्याची क्रिया दर्शविली आणि HER ला प्रतिबंधित केले. संशोधकांनी बल्क SnS2 पावडरचे इलेक्ट्रोकेमिकल मोजमाप देखील घेतले आणि असे आढळले की ते CO2 च्या उत्प्रेरक घटात कमी सक्रिय होते.
SnS2 मध्ये उत्प्रेरकदृष्ट्या सक्रिय स्थळे कुठे आहेत आणि 2D मटेरियल बल्क कंपाऊंडपेक्षा चांगले का कार्य करते हे समजून घेण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी स्कॅनिंग सेल इलेक्ट्रोकेमिकल मायक्रोस्कोपी (SECCM) नावाच्या तंत्राचा वापर केला. SECCM चा वापर नॅनोपिपेट म्हणून केला जातो, जो नमुन्यांवरील पृष्ठभागावरील प्रतिक्रियांना संवेदनशील असलेल्या प्रोबसाठी नॅनोस्केल मेनिस्कस-आकाराचा इलेक्ट्रोकेमिकल सेल बनवतो. मोजमापांनी दर्शविले की SnS2 शीटची संपूर्ण पृष्ठभाग उत्प्रेरकदृष्ट्या सक्रिय होती, केवळ संरचनेतील "प्लॅटफॉर्म" किंवा "एज" घटकच नाही. हे देखील स्पष्ट करते की 2D SnS2 मध्ये बल्क SnS2 च्या तुलनेत जास्त क्रियाकलाप का आहे.
गणनांमुळे होणाऱ्या रासायनिक अभिक्रियांबद्दल अधिक माहिती मिळते. विशेषतः, जेव्हा 2D SnS2 उत्प्रेरक म्हणून वापरला जातो तेव्हा फॉर्मिक आम्लाची निर्मिती ही ऊर्जादृष्ट्या अनुकूल प्रतिक्रिया मार्ग म्हणून ओळखली जाते.
ताकाहाशी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचे निष्कर्ष इलेक्ट्रोकेमिकल CO2 रिडक्शन अॅप्लिकेशन्समध्ये द्विमितीय इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट्सच्या वापराच्या दिशेने एक महत्त्वाचे पाऊल आहे. शास्त्रज्ञ उद्धृत करतात: "हे परिणाम कार्बन डायऑक्साइडच्या इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शनसाठी द्विमितीय मेटल डायचॅल्कोजेनाइड इलेक्ट्रोकॅटॅलिसिस धोरणाची चांगली समज आणि विकास प्रदान करतील जेणेकरून दुष्परिणामांशिवाय हायड्रोकार्बन, अल्कोहोल, फॅटी अॅसिड आणि अल्केन्स तयार होतील."
धातूच्या डायचॅल्कोजेनाइड्सचे द्विमितीय (2D) शीट्स (किंवा मोनोलेयर्स) हे MX2 प्रकारचे पदार्थ आहेत जिथे M हा धातूचा अणू आहे, जसे की मोलिब्डेनम (Mo) किंवा टिन (Sn), आणि X हा चॅल्कोजेन अणू आहे, जसे की सल्फर (C). रचना M अणूंच्या थराच्या वर X अणूंच्या थराच्या रूपात व्यक्त केली जाऊ शकते, जी नंतर X अणूंच्या थरावर स्थित असते. द्विमितीय धातूच्या डायचॅल्कोजेनाइड्स तथाकथित द्विमितीय पदार्थांच्या वर्गाशी संबंधित आहेत (ज्यामध्ये ग्राफीन देखील समाविष्ट आहे), म्हणजेच ते पातळ होतात. 2D पदार्थांमध्ये त्यांच्या बल्क (3D) समकक्षांपेक्षा अनेकदा भिन्न भौतिक गुणधर्म असतात.
हायड्रोजन उत्क्रांती अभिक्रिया (HER) मध्ये द्विमितीय धातू डायचॅल्कोजेनाइड्सच्या इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक क्रियाकलापांची तपासणी करण्यात आली आहे, ही एक रासायनिक प्रक्रिया आहे जी हायड्रोजन तयार करते. परंतु आता, यासुफुमी ताकाहाशी आणि कानाझावा विद्यापीठातील सहकाऱ्यांना असे आढळून आले आहे की द्विमितीय धातू डायचॅल्कोजेनाइड SnS2 HER उत्प्रेरक क्रियाकलाप प्रदर्शित करत नाही; ट्रेलच्या धोरणात्मक संदर्भात हा एक अत्यंत महत्त्वाचा गुणधर्म आहे.
युसुके कावाबे, योशिकाझू इतो, युता होरी, सुरेश कुकुनुरी, फुमिया शिओकावा, तोमोहिको निशिउची, सॅम्युअल चोन, कोसुके काटागिरी, झेयू शी, चिकाई ली, यासुतेरू शिगेता आणि यासुफुमी ताकाहाशी. CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023) च्या इलेक्ट्रोकेमिकल हस्तांतरणासाठी प्लेट 1T/1H-SnS2.
शीर्षक: CO2 उत्सर्जन कमी करण्यासाठी SnS2 शीट्सच्या उत्प्रेरक क्रियाकलापांचा अभ्यास करण्यासाठी पेशींच्या इलेक्ट्रोकेमिकल मायक्रोस्कोपीवर स्कॅनिंग प्रयोग.
जगातील आघाडीच्या आंतरराष्ट्रीय संशोधन केंद्र MEXT च्या कार्यक्रमाचा भाग म्हणून २०१७ मध्ये कानाझावा विद्यापीठाच्या नॅनोबायोलॉजिकल इन्स्टिट्यूट (NanoLSI) ची स्थापना करण्यात आली. या कार्यक्रमाचे उद्दिष्ट जागतिक दर्जाचे संशोधन केंद्र तयार करणे आहे. जैविक स्कॅनिंग प्रोब मायक्रोस्कोपीमधील सर्वात महत्वाचे ज्ञान एकत्रित करून, NanoLSI रोगासारख्या जीवनातील घटनांवर नियंत्रण ठेवणाऱ्या यंत्रणांमध्ये अंतर्दृष्टी मिळविण्यासाठी बायोमॉलिक्यूल्सचे थेट इमेजिंग, विश्लेषण आणि हाताळणीसाठी "नॅनोएन्डोस्कोपी तंत्रज्ञान" स्थापित करते.
जपान समुद्राच्या किनाऱ्यावरील एक आघाडीचे सामान्य शिक्षण विद्यापीठ म्हणून, कनाझावा विद्यापीठाने १९४९ मध्ये स्थापनेपासून जपानमध्ये उच्च शिक्षण आणि शैक्षणिक संशोधनात मोठे योगदान दिले आहे. विद्यापीठात तीन महाविद्यालये आणि १७ शाळा आहेत ज्यात वैद्यकशास्त्र, संगणन आणि मानविकी यासारख्या विषयांचा समावेश आहे.
हे विद्यापीठ जपानच्या समुद्राच्या किनाऱ्यावरील इतिहास आणि संस्कृतीसाठी प्रसिद्ध असलेल्या कानाझावा शहरात आहे. सामंती काळापासून (१५९८-१८६७), कानाझावाला एक अधिकृत बौद्धिक प्रतिष्ठा लाभली आहे. कानाझावा विद्यापीठ काकुमा आणि ताकारामाची या दोन मुख्य कॅम्पसमध्ये विभागलेले आहे आणि त्यात सुमारे १०,२०० विद्यार्थी आहेत, ज्यापैकी ६०० आंतरराष्ट्रीय विद्यार्थी आहेत.
मूळ सामग्री पहा: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html