కనజావా, జపాన్, జూన్ 8, 2023 /పిఆర్‌న్యూస్‌వైర్/ — కార్బన్ తటస్థ సమాజం కోసం, కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క రసాయన క్షయకరణను వేగవంతం చేయడానికి టిన్ డైసల్ఫైడ్ యొక్క అతి పలుచని పొరను ఎలా ఉపయోగించవచ్చో కనజావా విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు నివేదించారు.
సుస్థిరమైన, కార్బన్-న్యూట్రల్ సమాజం కోసం మానవాళి చేస్తున్న అత్యవసర అన్వేషణలో, పారిశ్రామిక ప్రక్రియల నుండి వెలువడే కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2)ను రీసైక్లింగ్ చేయడం అత్యవసరం. ఈ కారణంగా, CO2ను ఇతర తక్కువ హానికరమైన రసాయన ఉత్పత్తులుగా సమర్థవంతంగా మార్చగల ఎలక్ట్రోక్యాటలిస్ట్‌లపై ప్రస్తుతం విస్తృతంగా అధ్యయనం జరుగుతోంది. ద్విమితీయ (2D) మెటల్ డైచాల్కోజెనైడ్స్ అని పిలువబడే ఒక రకమైన పదార్థాలు CO మార్పిడికి ఎలక్ట్రోక్యాటలిస్ట్‌లుగా అభ్యర్థులుగా ఉన్నాయి, కానీ ఈ పదార్థాలు తరచుగా పోటీ చర్యలను కూడా ప్రోత్సహిస్తాయి, వాటి సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తాయి. కనజావా విశ్వవిద్యాలయం యొక్క నానోబయాలజీ సైన్స్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (WPI-NanoLSI)లోని యసుఫుమి తకాహాషి మరియు అతని సహచరులు, కేవలం సహజసిద్ధమైనది మాత్రమే కాకుండా, CO2ను ఫార్మిక్ ఆమ్లంగా సమర్థవంతంగా క్షయీకరించగల ఒక ద్విమితీయ మెటల్ డైచాల్కోజెనైడ్‌ను గుర్తించారు. అంతేకాకుండా, ఈ అనుసంధానం రసాయన సంశ్లేషణ యొక్క ఒక మధ్యంతర ఉత్పత్తి.
తకాహాషి మరియు అతని సహచరులు ద్విమితీయ డైసల్ఫైడ్ (MoS2) మరియు టిన్ డైసల్ఫైడ్ (SnS2) ల ఉత్ప్రేరక క్రియాశీలతను పోల్చారు. ఈ రెండూ ద్విమితీయ లోహ డైచాల్కోజనైడ్‌లు, వీటిలో రెండవది ప్రత్యేక ఆసక్తిని కలిగి ఉంది, ఎందుకంటే స్వచ్ఛమైన టిన్ ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఉత్పత్తికి ఉత్ప్రేరకంగా పనిచేస్తుందని ప్రసిద్ధి చెందింది. ఈ సమ్మేళనాల విద్యుత్ రసాయన పరీక్షలో, CO2 మార్పిడికి బదులుగా MoS2 ను ఉపయోగించడం ద్వారా హైడ్రోజన్ ఉద్భవ చర్య (HER) వేగవంతం అవుతుందని తేలింది. HER అనేది హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేసే ఒక చర్య, ఇది హైడ్రోజన్ ఇంధనాన్ని ఉత్పత్తి చేయాలనుకున్నప్పుడు ఉపయోగపడుతుంది, కానీ CO2 క్షయకరణం విషయంలో, ఇది ఒక అవాంఛనీయమైన పోటీ ప్రక్రియ. మరోవైపు, SnS2 మంచి CO2 క్షయకరణ క్రియాశీలతను ప్రదర్శించి, HERను నిరోధించింది. పరిశోధకులు స్థూల SnS2 పొడి యొక్క విద్యుత్ రసాయన కొలతలను కూడా తీసుకున్నారు మరియు అది CO2 యొక్క ఉత్ప్రేరక క్షయకరణంలో తక్కువ చురుకుగా ఉందని కనుగొన్నారు.
SnS2లో ఉత్ప్రేరకంగా చురుకైన ప్రదేశాలు ఎక్కడ ఉన్నాయో మరియు ఒక బల్క్ సమ్మేళనం కంటే 2D పదార్థం ఎందుకు మెరుగ్గా పనిచేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి, శాస్త్రవేత్తలు స్కానింగ్ సెల్ ఎలక్ట్రోకెమికల్ మైక్రోస్కోపీ (SECCM) అనే సాంకేతికతను ఉపయోగించారు. నమూనాలపై ఉపరితల చర్యలకు సున్నితంగా ఉండే ప్రోబ్‌ల కోసం, SECCMను ఒక నానోపైపెట్‌గా ఉపయోగించి, నానోస్కేల్ మెనిస్కస్ ఆకారపు ఎలక్ట్రోకెమికల్ సెల్‌ను ఏర్పరుస్తారు. ఈ కొలతల ప్రకారం, నిర్మాణంలోని "ప్లాట్‌ఫాం" లేదా "అంచు" భాగాలు మాత్రమే కాకుండా, SnS2 షీట్ యొక్క మొత్తం ఉపరితలం ఉత్ప్రేరకంగా చురుకుగా ఉందని తేలింది. బల్క్ SnS2తో పోలిస్తే 2D SnS2 ఎందుకు అధిక చురుకుదనాన్ని కలిగి ఉందో కూడా ఇది వివరిస్తుంది.
జరిగే రసాయన చర్యల గురించి గణనలు మరింత అవగాహనను అందిస్తాయి. ముఖ్యంగా, 2D SnS2 ను ఉత్ప్రేరకంగా ఉపయోగించినప్పుడు ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఏర్పడటం అనేది శక్తిపరంగా అనుకూలమైన చర్యా మార్గంగా గుర్తించబడింది.
తకాహాషి మరియు అతని సహచరుల పరిశోధన ఫలితాలు, విద్యుత్ రసాయన CO2 క్షయకరణ అనువర్తనాలలో ద్విమితీయ ఎలక్ట్రోక్యాటలిస్ట్‌ల వినియోగం దిశగా ఒక ముఖ్యమైన ముందడుగును సూచిస్తున్నాయి. ఆ శాస్త్రవేత్తలు ఇలా పేర్కొన్నారు: “ఈ ఫలితాలు, ఎటువంటి దుష్ప్రభావాలు లేకుండా కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను విద్యుత్ రసాయన పద్ధతిలో క్షయకరణం చేసి హైడ్రోకార్బన్‌లు, ఆల్కహాల్‌లు, కొవ్వు ఆమ్లాలు మరియు ఆల్కీన్‌లను ఉత్పత్తి చేసే ద్విమితీయ మెటల్ డైచాల్కోజనైడ్ ఎలక్ట్రోక్యాటలిసిస్ వ్యూహాన్ని మరింత బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు అభివృద్ధి చేయడానికి దోహదపడతాయి.”
లోహ డైచాల్కోజనైడ్‌ల యొక్క ద్విమితీయ (2D) పలకలు (లేదా ఏకపొరలు) అనేవి MX2 రకం పదార్థాలు, ఇక్కడ M అనేది మాలిబ్డినం (Mo) లేదా టిన్ (Sn) వంటి లోహ పరమాణువు, మరియు X అనేది సల్ఫర్ (C) వంటి చాల్కోజెన్ పరమాణువు. ఈ నిర్మాణాన్ని M పరమాణువుల పొరపై X పరమాణువుల పొరగా, మరియు ఆ M పరమాణువులు మళ్ళీ X పరమాణువుల పొరపై ఉన్నట్లుగా వ్యక్తీకరించవచ్చు. ద్విమితీయ లోహ డైచాల్కోజనైడ్‌లు ద్విమితీయ పదార్థాలు అని పిలవబడే ఒక వర్గానికి చెందినవి (ఈ వర్గంలో గ్రాఫేన్ కూడా ఉంటుంది), అంటే అవి పలుచగా ఉంటాయి. 2D పదార్థాలు తరచుగా వాటి స్థూల (3D) ప్రతిరూపాల కంటే భిన్నమైన భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.
హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేసే రసాయన ప్రక్రియ అయిన హైడ్రోజన్ ఎవల్యూషన్ రియాక్షన్ (HER)లో, ద్విమితీయ లోహ డైచాల్కోజనైడ్‌ల ఎలక్ట్రోక్యాటలిటిక్ క్రియాశీలతపై పరిశోధనలు జరిగాయి. కానీ ఇప్పుడు, కనజావా విశ్వవిద్యాలయంలోని యసుఫుమి తకాహాషి మరియు అతని సహచరులు, ద్విమితీయ లోహ డైచాల్కోజనైడ్ అయిన SnS2, HER ఉత్ప్రేరక క్రియాశీలతను ప్రదర్శించదని కనుగొన్నారు; ఈ ప్రయోగం యొక్క వ్యూహాత్మక సందర్భంలో ఇది అత్యంత ముఖ్యమైన లక్షణం.
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 క్రియాశీలతను అధ్యయనం చేయడానికి కణాల విద్యుత్ రసాయన సూక్ష్మదర్శినిపై స్కానింగ్ ప్రయోగాలు.
ప్రపంచంలోని ప్రముఖ అంతర్జాతీయ పరిశోధనా కేంద్రమైన MEXT యొక్క కార్యక్రమంలో భాగంగా, కనజావా విశ్వవిద్యాలయం యొక్క నానోబయోలాజికల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (నానోఎల్‌ఎస్‌ఐ) 2017లో స్థాపించబడింది. ప్రపంచ స్థాయి పరిశోధనా కేంద్రాన్ని సృష్టించడమే ఈ కార్యక్రమం యొక్క లక్ష్యం. బయోలాజికల్ స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీలోని అత్యంత ముఖ్యమైన జ్ఞానాన్ని మిళితం చేస్తూ, వ్యాధి వంటి జీవ దృగ్విషయాలను నియంత్రించే యంత్రాంగాలపై అంతర్దృష్టిని పొందడానికి, జీవ అణువుల ప్రత్యక్ష చిత్రీకరణ, విశ్లేషణ మరియు నిర్వహణ కోసం నానోఎల్‌ఎస్‌ఐ “నానోఎండోస్కోపీ సాంకేతికత”ను స్థాపిస్తుంది.
జపాన్ సముద్ర తీరంలోని ఒక ప్రముఖ సాధారణ విద్యా విశ్వవిద్యాలయంగా, కనజావా విశ్వవిద్యాలయం 1949లో స్థాపించబడినప్పటి నుండి జపాన్‌లో ఉన్నత విద్య మరియు విద్యా పరిశోధనలకు గొప్ప కృషి చేసింది. ఈ విశ్వవిద్యాలయంలో మూడు కళాశాలలు మరియు 17 పాఠశాలలు ఉన్నాయి, ఇవి వైద్యం, కంప్యూటింగ్ మరియు మానవీయ శాస్త్రాలు వంటి విభాగాలను అందిస్తున్నాయి.
ఈ విశ్వవిద్యాలయం జపాన్ సముద్ర తీరంలో, చరిత్ర మరియు సంస్కృతికి ప్రసిద్ధి చెందిన కనజావా నగరంలో ఉంది. భూస్వామ్య యుగం (1598-1867) నుండి, కనజావా ఒక అధికారిక మేధో ప్రతిష్టను కలిగి ఉంది. కనజావా విశ్వవిద్యాలయం కకుమా మరియు తకారామాచి అనే రెండు ప్రధాన క్యాంపస్‌లుగా విభజించబడింది మరియు ఇందులో సుమారు 10,200 మంది విద్యార్థులు ఉన్నారు, వీరిలో 600 మంది అంతర్జాతీయ విద్యార్థులు.
అసలు కంటెంట్‌ను వీక్షించండి: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html