KANAZAWA, Japan, 8 Mehefin, 2023 /PRNewswire/ — Mae ymchwilwyr Prifysgol Kanazawa yn adrodd sut y gellir defnyddio haen denau iawn o disulfid tun i gyflymu'r gostyngiad cemegol mewn carbon deuocsid. ar gyfer cymdeithas garbon niwtral.
Mae ailgylchu carbon deuocsid (CO2) a allyrrir o brosesau diwydiannol yn angenrheidiol yng nghwest frys dynoliaeth am gymdeithas gynaliadwy, carbon-niwtral. Am y rheswm hwn, mae electrocatalyddion a all drosi CO2 yn effeithlon yn gynhyrchion cemegol eraill llai niweidiol yn cael eu hastudio'n eang ar hyn o bryd. Mae dosbarth o ddeunyddiau a elwir yn ddichalcogenidau metel dau ddimensiwn (2D) yn ymgeiswyr fel electrocatalyddion ar gyfer trosi CO, ond mae'r deunyddiau hyn yn aml hefyd yn hyrwyddo adweithiau cystadleuol, gan leihau eu heffeithlonrwydd. Mae Yasufumi Takahashi a chydweithwyr yn Sefydliad Gwyddoniaeth Nanobioleg Prifysgol Kanazawa (WPI-NanoLSI) wedi nodi dichalcogenid metel dau ddimensiwn a all leihau CO2 yn effeithiol i asid fformig, nid yn unig o darddiad naturiol. Ar ben hynny, mae'r cysylltiad hwn yn gyswllt canolraddol cynnyrch synthesis cemegol.
Cymharodd Takahashi a'i gydweithwyr weithgaredd catalytig disulfid dau ddimensiwn (MoS2) a disulfid tun (SnS2). Mae'r ddau yn ddichalcogenidau metel dau ddimensiwn, gyda'r olaf o ddiddordeb arbennig oherwydd bod tun pur yn hysbys fel catalydd ar gyfer cynhyrchu asid fformig. Dangosodd profion electrocemegol o'r cyfansoddion hyn fod yr adwaith esblygiad hydrogen (HER) yn cael ei gyflymu gan ddefnyddio MoS2 yn lle trosi CO2. Mae HER yn cyfeirio at adwaith sy'n cynhyrchu hydrogen, sy'n ddefnyddiol wrth fwriadu cynhyrchu tanwydd hydrogen, ond yn achos lleihau CO2, mae'n broses gystadleuol annymunol. Ar y llaw arall, dangosodd SnS2 weithgaredd lleihau CO2 da ac ataliodd HER. Cymerodd yr ymchwilwyr fesuriadau electrocemegol o bowdr SnS2 swmp hefyd a chanfod ei fod yn llai gweithredol wrth leihau CO2.
Er mwyn deall ble mae'r safleoedd sy'n weithredol yn gatalytig wedi'u lleoli yn SnS2 a pham mae deunydd 2D yn perfformio'n well na chyfansoddyn swmp, defnyddiodd y gwyddonwyr dechneg o'r enw microsgopeg electrogemegol celloedd sganio (SECCM). Defnyddir yr SECCM fel nanopipet, gan ffurfio cell electrogemegol siâp menisgws nanosgâl ar gyfer chwiliedyddion sy'n sensitif i adweithiau arwyneb ar samplau. Dangosodd y mesuriadau fod wyneb cyfan y ddalen SnS2 yn weithredol yn gatalytig, nid dim ond yr elfennau "platfform" neu "ymyl" yn y strwythur. Mae hyn hefyd yn egluro pam mae gan SnS2 2D weithgaredd uwch o'i gymharu â SnS2 swmp.
Mae cyfrifiadau'n rhoi cipolwg pellach ar yr adweithiau cemegol sy'n digwydd. Yn benodol, mae ffurfio asid fformig wedi'i nodi fel llwybr adwaith sy'n ffafriol yn egnïol pan ddefnyddir 2D SnS2 fel catalydd.
Mae canfyddiadau Takahashi a'i gydweithwyr yn nodi cam pwysig tuag at ddefnyddio electrocatalyddion dau ddimensiwn mewn cymwysiadau lleihau CO2 electrocemegol. Mae'r gwyddonwyr yn dyfynnu: “Bydd y canlyniadau hyn yn darparu gwell dealltwriaeth a datblygiad o strategaeth electrocatalysis dichalcogenid metel dau ddimensiwn ar gyfer lleihau carbon deuocsid yn electrocemegol i gynhyrchu hydrocarbonau, alcoholau, asidau brasterog ac alcenau heb sgil-effeithiau. cynhyrchion.”
Mae dalennau dau ddimensiwn (2D) (neu monolayers) o ddicalcogenidau metel yn ddeunyddiau math MX2 lle mae M yn atom metel, fel molybdenwm (Mo) neu dun (Sn), ac mae X yn atom chalcogen, fel sylffwr (C). Gellir mynegi'r strwythur fel haen o atomau X ar ben haen o atomau M, sydd yn ei thro wedi'i lleoli ar haen o atomau X. Mae dicalcogenidau metel dau ddimensiwn yn perthyn i ddosbarth o ddeunyddiau dau ddimensiwn fel y'u gelwir (sydd hefyd yn cynnwys graffen), sy'n golygu eu bod yn teneuo. Yn aml, mae gan ddeunyddiau 2D briodweddau ffisegol gwahanol i'w cymheiriaid swmp (3D).
Mae dichalcogenidau metel dau ddimensiwn wedi cael eu hymchwilio am eu gweithgaredd electrocatalytig yn yr adwaith esblygiad hydrogen (HER), proses gemegol sy'n cynhyrchu hydrogen. Ond nawr, mae Yasufumi Takahashi a'i gydweithwyr ym Mhrifysgol Kanazawa wedi canfod nad yw'r dichalcogenid metel dau ddimensiwn SnS2 yn arddangos gweithgaredd catalytig HER; mae hwn yn briodwedd hynod bwysig yng nghyd-destun strategol y llwybr.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta a Yasufumi Takahashi. Plât 1T/1H-SnS2 ar gyfer trosglwyddo CO2 yn electrocemegol, ACS XX, XXX–XXX (2023).
Teitl: Arbrofion sganio ar ficrosgopeg electrogemegol celloedd i astudio gweithgaredd catalytig taflenni SnS2 i leihau allyriadau CO2.
Sefydlwyd Sefydliad Nanobiolegol Prifysgol Kanazawa (NanoLSI) yn 2017 fel rhan o raglen canolfan ymchwil ryngwladol flaenllaw'r byd MEXT. Nod y rhaglen yw creu canolfan ymchwil o'r radd flaenaf. Gan gyfuno'r wybodaeth bwysicaf mewn microsgopeg chwiliedydd sganio biolegol, mae NanoLSI yn sefydlu “technoleg nanoendosgopi” ar gyfer delweddu, dadansoddi a thrin biofoleciwlau'n uniongyrchol i gael cipolwg ar y mecanweithiau sy'n rheoli ffenomenau bywyd fel clefydau.
Fel prifysgol addysg gyffredinol flaenllaw ar arfordir Môr Japan, mae Prifysgol Kanazawa wedi gwneud cyfraniadau mawr i addysg uwch ac ymchwil academaidd yn Japan ers ei sefydlu ym 1949. Mae gan y brifysgol dri choleg a 17 ysgol sy'n cynnig disgyblaethau fel meddygaeth, cyfrifiadura, a'r dyniaethau.
Mae'r brifysgol wedi'i lleoli yn Kanazawa, dinas sy'n enwog am ei hanes a'i diwylliant, ar arfordir Môr Japan. Ers y cyfnod ffiwdal (1598-1867), mae Kanazawa wedi mwynhau bri deallusol awdurdodol. Mae Prifysgol Kanazawa wedi'i rhannu'n ddau brif gampws, Kakuma a Takaramachi, ac mae ganddi tua 10,200 o fyfyrwyr, 600 ohonynt yn fyfyrwyr rhyngwladol.
Gweld y cynnwys gwreiddiol: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html