వార్తల వారీగా – ఆర్థిక వ్యవస్థకు ఇంధనంగా కార్బన్ ఆధారిత ఇంధనాలకు పెరుగుతున్న డిమాండ్ గాలిలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) మొత్తాన్ని పెంచుతూనే ఉంది. CO2 ఉద్గారాలను తగ్గించడానికి ప్రయత్నాలు జరుగుతున్నప్పటికీ, ఇది ఇప్పటికే వాతావరణంలో ఉన్న వాయువు యొక్క హానికరమైన ప్రభావాలను తగ్గించదు. కాబట్టి పరిశోధకులు వాతావరణ CO2 ను ఫార్మిక్ ఆమ్లం (HCOOH) మరియు మిథనాల్ వంటి విలువైన పదార్థాలుగా మార్చడం ద్వారా సృజనాత్మక మార్గాలను కనుగొన్నారు. కనిపించే కాంతిని ఉత్ప్రేరకంగా ఉపయోగించి ఫోటోకాటలిస్ట్‌లను ఉపయోగించి CO2 యొక్క ఫోటోరిడక్షన్ అటువంటి మార్పిడులకు ఒక ప్రసిద్ధ పద్ధతి.
మే 8, 2023న ఆంగెవాండే కెమీ అంతర్జాతీయ ఎడిషన్‌లో వెల్లడైన తాజా పురోగతిలో, టోక్యో ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీలో ప్రొఫెసర్ కజుహికో మైడా మరియు అతని పరిశోధనా బృందం గణనీయమైన పురోగతిని సాధించారు. వారు CO2 యొక్క ఎంపిక చేసిన ఫోటోరిడక్షన్‌ను ప్రోత్సహించే టిన్ (Sn) మెటల్-ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్ (MOF)ను విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేశారు. ఇటీవల ప్రవేశపెట్టబడిన MOFకి KGF-10 అని పేరు పెట్టారు మరియు దాని రసాయన సూత్రం [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: ట్రైథియోసైనూరిక్ ఆమ్లం, MeOH: మిథనాల్). దృశ్య కాంతిని ఉపయోగించి, KGF-10 CO2ని ఫార్మిక్ ఆమ్లం (HCOOH)గా సమర్థవంతంగా మారుస్తుంది. ప్రొఫెసర్ మైడా ఇలా వివరించారు, “ఈ రోజు వరకు, అరుదైన మరియు గొప్ప లోహాల ఆధారంగా CO2 తగ్గింపు కోసం అనేక అత్యంత సమర్థవంతమైన ఫోటోకాటలిస్ట్‌లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. అయితే, కాంతి-శోషక మరియు ఉత్ప్రేరక విధులను పెద్ద సంఖ్యలో లోహాలతో కూడిన ఒకే పరమాణు యూనిట్‌గా ఏకీకృతం చేయడం ఒక సవాలుగా మిగిలిపోయింది.” అందువల్ల, ఈ రెండు అడ్డంకులను అధిగమించడానికి Sn ఆదర్శవంతమైన అభ్యర్థిగా నిరూపించబడింది.
లోహాలు మరియు సేంద్రీయ పదార్థాల ప్రయోజనాలను కలిపే MOFలు, అరుదైన భూమి లోహాల ఆధారంగా సాంప్రదాయ ఫోటోక్యాటలిస్ట్‌లకు మరింత పర్యావరణ అనుకూల ప్రత్యామ్నాయంగా అన్వేషించబడుతున్నాయి. ఫోటోక్యాటలిస్ట్ ప్రక్రియలలో ఉత్ప్రేరకంగా మరియు కాంతి శోషకంగా ద్వంద్వ పాత్ర పోషించే Sn, MOF-ఆధారిత ఫోటోక్యాటలిస్ట్‌లకు ఆచరణీయమైన ఎంపిక కావచ్చు. జిర్కోనియం, ఇనుము మరియు సీసంతో కూడిన MOFలను విస్తృతంగా అధ్యయనం చేసినప్పటికీ, Sn-ఆధారిత MOFల అవగాహన ఇప్పటికీ పరిమితం. ఫోటోక్యాటాలిసిస్ రంగంలో Sn-ఆధారిత MOFల యొక్క అవకాశాలు మరియు సంభావ్య అనువర్తనాలను పూర్తిగా అన్వేషించడానికి మరిన్ని అధ్యయనాలు మరియు అధ్యయనాలు అవసరం.
టిన్-ఆధారిత MOF KGF-10 ను సంశ్లేషణ చేయడానికి, పరిశోధకులు H3ttc (ట్రైథియోసైనూరిక్ ఆమ్లం), MeOH (మిథనాల్) మరియు టిన్ క్లోరైడ్‌ను ప్రారంభ భాగాలుగా ఉపయోగించారు. వారు 1,3-డైమిథైల్-2-ఫినైల్-2,3-డైహైడ్రో-1H-బెంజో[d]ఇమిడాజోల్‌ను ఎలక్ట్రాన్ దాత మరియు హైడ్రోజన్ మూలంగా ఎంచుకున్నారు. సంశ్లేషణ తర్వాత, పొందిన KGF-10 ను వివిధ విశ్లేషణాత్మక పద్ధతులకు గురి చేశారు. ఈ పరీక్షలు పదార్థం 2.5 eV బ్యాండ్ గ్యాప్‌తో మరియు కనిపించే తరంగదైర్ఘ్య పరిధిలో ప్రభావవంతమైన శోషణతో మితమైన CO2 శోషణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉందని చూపించాయి.
కొత్త పదార్థం యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాల పరిజ్ఞానంతో, శాస్త్రవేత్తలు దృశ్య కాంతి ద్వారా కార్బన్ డయాక్సైడ్ తగ్గింపును ఉత్ప్రేరకపరచడానికి దీనిని ఉపయోగించారు. ముఖ్యంగా, KGF-10 ఎటువంటి సహాయక ఫోటోసెన్సిటైజర్ లేదా ఉత్ప్రేరకం లేకుండా 99% వరకు సెలెక్టివిటీతో CO2 ను ఫార్మాట్ చేయడానికి (HCOO-) మార్పిడిని సాధిస్తుందని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. అదనంగా, KGF-10 అపూర్వమైన అధిక స్పష్టమైన క్వాంటం దిగుబడిని ప్రదర్శించింది - ఫోటాన్‌లను ఉపయోగించడం యొక్క సామర్థ్యం యొక్క కొలత - 400 nm వద్ద 9.8% విలువను చేరుకుంది. ముఖ్యంగా, ఫోటోకాటలిటిక్ ప్రతిచర్య సమయంలో నిర్వహించిన నిర్మాణ విశ్లేషణ KGF-10 తగ్గింపు ప్రక్రియలో సహాయపడటానికి నిర్మాణాత్మక మార్పుకు లోనవుతుందని చూపించింది.
ఈ సంచలనాత్మక పరిశోధన CO2 ను దృశ్య కాంతి ద్వారా రూపొందించడానికి వన్-వే ఉత్ప్రేరకంగా నోబుల్ లోహాల అవసరం లేకుండా అధిక పనితీరు గల టిన్-ఆధారిత ఫోటోకాటలిస్ట్ KGF-10 ను అందిస్తుంది. ఈ అధ్యయనంలో ప్రదర్శించబడిన KGF-10 యొక్క అద్భుతమైన లక్షణాలు సౌర CO2 తగ్గింపుతో సహా వివిధ అనువర్తనాల్లో ఫోటోకాటలిస్ట్‌గా దాని ఉపయోగంలో విప్లవాత్మక మార్పులు చేయగలవు. ప్రొఫెసర్ మైడా ఇలా ముగించారు: “భూమిపై లభించే విషరహిత, ఖర్చుతో కూడుకున్న మరియు సమృద్ధిగా ఉన్న లోహాలను ఉపయోగించడం ద్వారా ఉన్నతమైన ఫోటోకాటలిటిక్ సామర్థ్యాలను అభివృద్ధి చేయడానికి MOFలు ఒక వేదికగా ఉపయోగపడతాయని మా ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి, ఇవి తరచుగా పరమాణు లోహ సముదాయాలు. సాధించలేనివి.” ఈ ఆవిష్కరణ ఫోటోకాటలిసిస్ రంగంలో కొత్త అవకాశాలను తెరుస్తుంది మరియు భూమి యొక్క వనరుల స్థిరమైన మరియు సమర్థవంతమైన వినియోగానికి మార్గం సుగమం చేస్తుంది.
న్యూస్‌వైజ్ జర్నలిస్టులకు బ్రేకింగ్ న్యూస్‌ను అందుబాటులోకి తెస్తుంది మరియు విశ్వవిద్యాలయాలు, సంస్థలు మరియు జర్నలిస్టులు తమ ప్రేక్షకులకు బ్రేకింగ్ న్యూస్‌ను పంపిణీ చేయడానికి ఒక వేదికను అందిస్తుంది.