न्यूजवाईज - अर्थव्यवस्थेला चालना देण्यासाठी कार्बन-आधारित इंधनांच्या वाढत्या मागणीमुळे हवेत कार्बन डायऑक्साइड (CO2) चे प्रमाण वाढत आहे. CO2 उत्सर्जन कमी करण्यासाठी प्रयत्न केले जात असले तरी, यामुळे वातावरणात आधीच असलेल्या वायूचे हानिकारक परिणाम कमी होत नाहीत. म्हणून संशोधकांनी वातावरणातील CO2 चे रूपांतर फॉर्मिक अॅसिड (HCOOH) आणि मिथेनॉल सारख्या मौल्यवान पदार्थांमध्ये करून त्याचे वापर करण्याचे सर्जनशील मार्ग शोधून काढले आहेत. दृश्यमान प्रकाशाचा उत्प्रेरक म्हणून वापर करून फोटोकॅटलिस्ट वापरून CO2 चे फोटोरड्यूशन ही अशा रूपांतरणांसाठी एक लोकप्रिय पद्धत आहे.
८ मे २०२३ रोजी अँजेवांड्ते केमीच्या आंतरराष्ट्रीय आवृत्तीत उघड झालेल्या नवीनतम यशात, टोकियो इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमधील प्राध्यापक काझुहिको मेदा आणि त्यांच्या संशोधन पथकाने लक्षणीय प्रगती केली आहे. त्यांनी CO2 च्या निवडक फोटोरिडक्शनला प्रोत्साहन देणारा टिन (Sn) धातू-सेंद्रिय फ्रेमवर्क (MOF) यशस्वीरित्या विकसित केला आहे. अलीकडेच सादर केलेल्या MOF ला KGF-10 असे नाव देण्यात आले आणि त्याचे रासायनिक सूत्र [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: ट्रायथियोसायन्युरिक ऍसिड, MeOH: मिथेनॉल) आहे. दृश्यमान प्रकाशाचा वापर करून, KGF-10 प्रभावीपणे CO2 ला फॉर्मिक ऍसिड (HCOOH) मध्ये रूपांतरित करते. प्राध्यापक मेदा यांनी स्पष्ट केले, "आजपर्यंत, दुर्मिळ आणि उदात्त धातूंवर आधारित CO2 कमी करण्यासाठी अनेक अत्यंत कार्यक्षम फोटोकॅटलिस्ट विकसित केले गेले आहेत. तथापि, मोठ्या संख्येने धातूंनी बनलेल्या एकाच आण्विक युनिटमध्ये प्रकाश-शोषक आणि उत्प्रेरक कार्ये एकत्रित करणे एक आव्हान आहे." अशाप्रकारे, या दोन अडथळ्यांवर मात करण्यासाठी Sn एक आदर्श उमेदवार असल्याचे सिद्ध झाले."
धातू आणि सेंद्रिय पदार्थांचे फायदे एकत्रित करणारे MOFs, दुर्मिळ पृथ्वी धातूंवर आधारित पारंपारिक फोटोकॅटलिस्टसाठी एक हिरवा पर्याय म्हणून शोधले जात आहेत. फोटोकॅटलिस्ट प्रक्रियांमध्ये उत्प्रेरक आणि प्रकाश शोषक म्हणून दुहेरी भूमिकेसाठी ओळखले जाणारे Sn, MOF-आधारित फोटोकॅटलिस्टसाठी संभाव्यतः एक व्यवहार्य पर्याय असू शकते. जरी झिरकोनियम, लोह आणि शिसे यांनी बनलेले MOFs चा व्यापक अभ्यास केला गेला असला तरी, Sn-आधारित MOFs ची समज अद्याप मर्यादित आहे. फोटोकॅटलिसिसच्या क्षेत्रात Sn-आधारित MOFs च्या शक्यता आणि संभाव्य अनुप्रयोगांचा पूर्णपणे शोध घेण्यासाठी पुढील अभ्यास आणि अभ्यास आवश्यक आहेत.
टिन-आधारित MOF KGF-10 चे संश्लेषण करण्यासाठी, संशोधकांनी H3ttc (ट्रायथायोसायन्युरिक ऍसिड), MeOH (मिथेनॉल) आणि टिन क्लोराईडचा प्रारंभिक घटक म्हणून वापर केला. त्यांनी इलेक्ट्रॉन दाता आणि हायड्रोजन स्रोत म्हणून 1,3-डायमिथाइल-2-फिनाइल-2,3-डायहाइड्रो-1H-बेंझो[d]इमिडाझोलची निवड केली. संश्लेषणानंतर, प्राप्त झालेल्या KGF-10 ला विविध विश्लेषणात्मक पद्धती वापरल्या गेल्या. या चाचण्यांमधून असे दिसून आले की या पदार्थात मध्यम CO2 शोषण क्षमता आहे ज्याचा बँड गॅप 2.5 eV आहे आणि दृश्यमान तरंगलांबी श्रेणीत प्रभावी शोषण आहे.
नवीन पदार्थाच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांच्या ज्ञानाने सज्ज, शास्त्रज्ञांनी दृश्यमान प्रकाशाद्वारे कार्बन डायऑक्साइड कमी करण्यासाठी उत्प्रेरक म्हणून त्याचा वापर केला. विशेष म्हणजे, संशोधकांना असे आढळून आले की KGF-10 कोणत्याही सहाय्यक फोटोसेन्सिटायझर किंवा उत्प्रेरकाशिवाय 99% पर्यंत निवडकतेसह CO2 फॉरमेट (HCOO-) रूपांतरण साध्य करते. याव्यतिरिक्त, KGF-10 ने अभूतपूर्व उच्च स्पष्ट क्वांटम उत्पन्न - फोटॉन वापरण्याच्या कार्यक्षमतेचे माप - 400 nm वर 9.8% मूल्यापर्यंत पोहोचण्याचे प्रदर्शन केले. विशेष म्हणजे, फोटोकॅटॅलिटिक अभिक्रिया दरम्यान केलेल्या संरचनात्मक विश्लेषणातून असे दिसून आले की KGF-10 मध्ये घट प्रक्रियेत मदत करण्यासाठी संरचनात्मक बदल केले जातात.
हे अभूतपूर्व संशोधन उच्च कार्यक्षमता असलेले टिन-आधारित फोटोकॅटलिस्ट KGF-10 सादर करते ज्यामध्ये दृश्यमान प्रकाशाद्वारे CO2 कमी करण्यासाठी एकतर्फी उत्प्रेरक म्हणून उदात्त धातूंची आवश्यकता नाही. या अभ्यासात दाखवलेले KGF-10 चे उल्लेखनीय गुणधर्म सौर CO2 कमी करण्यासह विविध अनुप्रयोगांमध्ये फोटोकॅटलिस्ट म्हणून त्याचा वापर क्रांतीकारी ठरू शकतात. प्रो. माएदा निष्कर्ष काढतात: "आमचे निकाल असे दर्शवतात की MOF पृथ्वीवर आढळणाऱ्या गैर-विषारी, किफायतशीर आणि मुबलक धातूंच्या वापराद्वारे उत्कृष्ट फोटोकॅटलिटिक क्षमता विकसित करण्यासाठी एक व्यासपीठ म्हणून काम करू शकतात, जे बहुतेकदा आण्विक धातू संकुले असतात. अप्राप्य." हा शोध नवीन शक्यता उघडतो. फोटोकॅटलिसिसच्या क्षेत्रात क्षितिजे आणि पृथ्वीच्या संसाधनांच्या शाश्वत आणि कार्यक्षम वापरासाठी मार्ग मोकळा करतो.
न्यूजवाईज पत्रकारांना ब्रेकिंग न्यूजची सुविधा प्रदान करते आणि विद्यापीठे, संस्था आणि पत्रकारांना त्यांच्या प्रेक्षकांपर्यंत ब्रेकिंग न्यूज पोहोचवण्यासाठी एक व्यासपीठ प्रदान करते.