కనజావా, జపాన్, జూన్ 8, 2023 /PRNewswire/ — కార్బన్ తటస్థ సమాజం కోసం కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క రసాయన తగ్గింపును వేగవంతం చేయడానికి టిన్ డైసల్ఫైడ్ యొక్క అతి సన్నని పొరను ఎలా ఉపయోగించవచ్చో కనజావా విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు నివేదిస్తున్నారు.
పారిశ్రామిక ప్రక్రియల నుండి విడుదలయ్యే కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) ను పునర్వినియోగించడం అనేది స్థిరమైన, కార్బన్-తటస్థ సమాజం కోసం మానవాళి యొక్క తక్షణ అన్వేషణలో ఒక అవసరం. ఈ కారణంగా, CO2 ను ఇతర తక్కువ హానికరమైన రసాయన ఉత్పత్తులుగా సమర్థవంతంగా మార్చగల ఎలక్ట్రోక్యాటలిస్ట్‌లు ప్రస్తుతం విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడుతున్నాయి. రెండు డైమెన్షనల్ (2D) మెటల్ డైచల్కోజెనైడ్‌లు అని పిలువబడే పదార్థాల తరగతి CO మార్పిడికి ఎలక్ట్రోక్యాటలిస్ట్‌లుగా అభ్యర్థులుగా ఉంటాయి, అయితే ఈ పదార్థాలు తరచుగా పోటీ ప్రతిచర్యలను కూడా ప్రోత్సహిస్తాయి, వాటి సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తాయి. కనజావా విశ్వవిద్యాలయంలోని నానోబయాలజీ సైన్స్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (WPI-NanoLSI)లోని యసుఫుమి తకాహషి మరియు సహచరులు CO2 ను సహజ మూలం మాత్రమే కాకుండా ఫార్మిక్ ఆమ్లంగా సమర్థవంతంగా తగ్గించగల రెండు డైమెన్షనల్ మెటల్ డైచల్కోజెనైడ్‌ను గుర్తించారు. అంతేకాకుండా, ఈ కనెక్షన్ ఒక ఇంటర్మీడియట్ లింక్. రసాయన సంశ్లేషణ ఉత్పత్తి.
తకహషి మరియు సహచరులు ద్విమితీయ డైసల్ఫైడ్ (MoS2) మరియు టిన్ డైసల్ఫైడ్ (SnS2) యొక్క ఉత్ప్రేరక చర్యను పోల్చారు. రెండూ ద్విమితీయ మెటల్ డైచల్కోజెనైడ్‌లు, రెండోది ప్రత్యేక ఆసక్తిని కలిగి ఉంది ఎందుకంటే స్వచ్ఛమైన టిన్ ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఉత్పత్తికి ఉత్ప్రేరకంగా పిలువబడుతుంది. ఈ సమ్మేళనాల యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పరీక్షలో హైడ్రోజన్ పరిణామ ప్రతిచర్య (HER) CO2 మార్పిడికి బదులుగా MoS2 ఉపయోగించి వేగవంతం చేయబడిందని తేలింది. HER అనేది హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేసే ప్రతిచర్యను సూచిస్తుంది, ఇది హైడ్రోజన్ ఇంధనాన్ని ఉత్పత్తి చేయాలనుకున్నప్పుడు ఉపయోగపడుతుంది, కానీ CO2 తగ్గింపు విషయంలో, ఇది అవాంఛనీయమైన పోటీ ప్రక్రియ. మరోవైపు, SnS2 మంచి CO2 తగ్గించే చర్యను చూపించింది మరియు HER ని నిరోధించింది. పరిశోధకులు బల్క్ SnS2 పౌడర్ యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ కొలతలను కూడా తీసుకున్నారు మరియు CO2 యొక్క ఉత్ప్రేరక తగ్గింపులో ఇది తక్కువ చురుకుగా ఉందని కనుగొన్నారు.
SnS2 లో ఉత్ప్రేరకంగా క్రియాశీలంగా ఉండే సైట్లు ఎక్కడ ఉన్నాయో మరియు బల్క్ కాంపౌండ్ కంటే 2D పదార్థం ఎందుకు మెరుగ్గా పనిచేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి, శాస్త్రవేత్తలు స్కానింగ్ సెల్ ఎలక్ట్రోకెమికల్ మైక్రోస్కోపీ (SECCM) అనే సాంకేతికతను ఉపయోగించారు. SECCM ను నానోపిపెట్‌గా ఉపయోగిస్తారు, ఇది నమూనాలపై ఉపరితల ప్రతిచర్యలకు సున్నితంగా ఉండే ప్రోబ్‌ల కోసం నానోస్కేల్ మెనిస్కస్-ఆకారపు ఎలక్ట్రోకెమికల్ సెల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. కొలతలు SnS2 షీట్ యొక్క మొత్తం ఉపరితలం ఉత్ప్రేరకంగా చురుకుగా ఉందని, నిర్మాణంలోని "ప్లాట్‌ఫామ్" లేదా "అంచు" మూలకాలు మాత్రమే కాదని చూపించాయి. బల్క్ SnS2 తో పోలిస్తే 2D SnS2 ఎందుకు ఎక్కువ కార్యాచరణను కలిగి ఉందో కూడా ఇది వివరిస్తుంది.
గణనలు జరిగే రసాయన ప్రతిచర్యల గురించి మరింత అంతర్దృష్టిని అందిస్తాయి. ముఖ్యంగా, 2D SnS2 ను ఉత్ప్రేరకంగా ఉపయోగించినప్పుడు ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఏర్పడటం శక్తివంతంగా అనుకూలమైన ప్రతిచర్య మార్గంగా గుర్తించబడింది.
టెక్కాహషి మరియు సహచరుల పరిశోధనలు ఎలక్ట్రోకెమికల్ CO2 తగ్గింపు అనువర్తనాల్లో ద్విమితీయ ఎలక్ట్రోక్యాటలిస్ట్‌ల వాడకం వైపు ఒక ముఖ్యమైన అడుగును సూచిస్తాయి. శాస్త్రవేత్తలు ఇలా ఉదహరించారు: "ఈ ఫలితాలు దుష్ప్రభావాలు లేకుండా హైడ్రోకార్బన్లు, ఆల్కహాల్‌లు, కొవ్వు ఆమ్లాలు మరియు ఆల్కీన్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ తగ్గింపు కోసం ద్విమితీయ మెటల్ డైచల్కోజెనైడ్ ఎలక్ట్రోక్యాటాలిసిస్ వ్యూహాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు అభివృద్ధి చేయడానికి సహాయపడతాయి. ఉత్పత్తులు."
లోహ డైచల్కోజెనైడ్‌ల ద్విమితీయ (2D) షీట్‌లు (లేదా మోనోలేయర్‌లు) MX2 రకం పదార్థాలు, ఇక్కడ M అనేది మాలిబ్డినం (Mo) లేదా టిన్ (Sn) వంటి లోహ అణువు, మరియు X అనేది సల్ఫర్ (C) వంటి చాల్కోజెన్ అణువు. ఈ నిర్మాణాన్ని M అణువుల పొర పైన X అణువుల పొరగా వ్యక్తీకరించవచ్చు, ఇది X అణువుల పొరపై ఉంటుంది. ద్విమితీయ మెటల్ డైచల్కోజెనైడ్‌లు ద్విమితీయ పదార్థాల తరగతికి చెందినవి (ఇందులో గ్రాఫేన్ కూడా ఉంటుంది), అంటే అవి సన్నగా ఉంటాయి. 2D పదార్థాలు తరచుగా వాటి బల్క్ (3D) ప్రతిరూపాల కంటే భిన్నమైన భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.
హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేసే రసాయన ప్రక్రియ అయిన హైడ్రోజన్ పరిణామ ప్రతిచర్య (HER)లో ద్విమితీయ లోహ డైచల్కోజెనైడ్‌లు వాటి ఎలక్ట్రోక్యాటలిటిక్ కార్యకలాపాల కోసం పరిశోధించబడ్డాయి. కానీ ఇప్పుడు, కనజావా విశ్వవిద్యాలయంలోని యసుఫుమి తకాహషి మరియు సహచరులు ద్విమితీయ లోహ డైచల్కోజెనైడ్ SnS2 HER ఉత్ప్రేరక కార్యకలాపాలను ప్రదర్శించదని కనుగొన్నారు; ట్రయల్ యొక్క వ్యూహాత్మక సందర్భంలో ఇది చాలా ముఖ్యమైన ఆస్తి.
యుసుకే కవాబే, యోషికాజు ఇటో, యుటా హోరి, సురేష్ కుకునూరి, ఫుమియా షియోకావా, టోమోహికో నిషియుచి, శామ్యూల్ చోన్, కొసుకే కటగిరి, జెయు జి, చికై లీ, యసుటెరు షిగెటా మరియు యసుఫుమి తకాహషి. CO2, ACS XX, XXX-XXX (2023) యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ బదిలీ కోసం ప్లేట్ 1T/1H-SnS2.
శీర్షిక: CO2 ఉద్గారాలను తగ్గించడానికి SnS2 షీట్ల ఉత్ప్రేరక చర్యను అధ్యయనం చేయడానికి కణాల ఎలక్ట్రోకెమికల్ మైక్రోస్కోపీపై స్కానింగ్ ప్రయోగాలు.
ప్రపంచంలోని ప్రముఖ అంతర్జాతీయ పరిశోధనా కేంద్రం MEXT కార్యక్రమంలో భాగంగా 2017లో నానోబయోలాజికల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ కనజావా యూనివర్సిటీ (నానోఎల్‌ఎస్‌ఐ) స్థాపించబడింది. ప్రపంచ స్థాయి పరిశోధనా కేంద్రాన్ని సృష్టించడం ఈ కార్యక్రమం లక్ష్యం. బయోలాజికల్ స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీలో అతి ముఖ్యమైన జ్ఞానాన్ని కలిపి, వ్యాధి వంటి జీవిత దృగ్విషయాలను నియంత్రించే విధానాలపై అంతర్దృష్టిని పొందడానికి బయోమోలిక్యూల్స్ యొక్క ప్రత్యక్ష ఇమేజింగ్, విశ్లేషణ మరియు మానిప్యులేషన్ కోసం నానోఎల్‌ఎస్‌ఐ “నానోఎండోస్కోపీ టెక్నాలజీ”ని ఏర్పాటు చేస్తుంది.
జపాన్ సముద్ర తీరంలో ప్రముఖ సాధారణ విద్యా విశ్వవిద్యాలయంగా, కనజావా విశ్వవిద్యాలయం 1949లో స్థాపించబడినప్పటి నుండి జపాన్‌లో ఉన్నత విద్య మరియు విద్యా పరిశోధనలకు గొప్ప కృషి చేసింది. ఈ విశ్వవిద్యాలయంలో మూడు కళాశాలలు మరియు వైద్యం, కంప్యూటింగ్ మరియు మానవీయ శాస్త్రాలు వంటి విభాగాలను అందించే 17 పాఠశాలలు ఉన్నాయి.
ఈ విశ్వవిద్యాలయం జపాన్ సముద్ర తీరంలో చరిత్ర మరియు సంస్కృతికి ప్రసిద్ధి చెందిన కనజావా నగరంలో ఉంది. భూస్వామ్య యుగం (1598-1867) నుండి, కనజావా అధికారిక మేధో ప్రతిష్టను పొందింది. కనజావా విశ్వవిద్యాలయం కాకుమా మరియు తకరామాచి అనే రెండు ప్రధాన క్యాంపస్‌లుగా విభజించబడింది మరియు దాదాపు 10,200 మంది విద్యార్థులను కలిగి ఉంది, వీరిలో 600 మంది అంతర్జాతీయ విద్యార్థులు.
అసలు కంటెంట్‌ను వీక్షించండి: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html