న్యూస్‌వైజ్ – ఆర్థిక వ్యవస్థను నడపడానికి కార్బన్ ఆధారిత ఇంధనాలకు పెరుగుతున్న డిమాండ్, గాలిలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) పరిమాణాన్ని నిరంతరం పెంచుతోంది. CO2 ఉద్గారాలను తగ్గించడానికి ప్రయత్నాలు జరుగుతున్నప్పటికీ, ఇది ఇప్పటికే వాతావరణంలో ఉన్న ఈ వాయువు యొక్క హానికరమైన ప్రభావాలను తగ్గించదు. అందువల్ల, పరిశోధకులు వాతావరణంలోని CO2ను ఫార్మిక్ యాసిడ్ (HCOOH) మరియు మెథనాల్ వంటి విలువైన పదార్థాలుగా మార్చడం ద్వారా దానిని ఉపయోగించుకోవడానికి సృజనాత్మక మార్గాలను కనుగొన్నారు. ఇటువంటి మార్పిడుల కోసం, ఉత్ప్రేరకంగా దృశ్య కాంతిని ఉపయోగించే ఫోటోక్యాటలిస్ట్‌ల ద్వారా CO2 యొక్క ఫోటోరిడక్షన్ ఒక ప్రసిద్ధ పద్ధతి.
మే 8, 2023న వెలువడిన 'ఆంగెవాండ్టే కెమీ' అంతర్జాతీయ సంచికలో వెల్లడైన ఒక తాజా పురోగతిలో, టోక్యో ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీకి చెందిన ప్రొఫెసర్ కజుహికో మాడా మరియు అతని పరిశోధన బృందం గణనీయమైన పురోగతిని సాధించారు. వారు కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) యొక్క ఎంపిక చేసిన ఫోటోరిడక్షన్‌ను ప్రోత్సహించే ఒక టిన్ (Sn) మెటల్-ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్ (MOF)ను విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేశారు. ఇటీవల పరిచయం చేయబడిన ఈ MOFకు KGF-10 అని నామకరణం చేశారు మరియు దీని రసాయన ఫార్ములా [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: ట్రైథయోసైనూరిక్ ఆమ్లం, MeOH: మిథనాల్). దృశ్య కాంతిని ఉపయోగించి, KGF-10 కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఫార్మిక్ ఆమ్లం (HCOOH)గా సమర్థవంతంగా మారుస్తుంది. ప్రొఫెసర్ మాడా ఇలా వివరించారు, “ఇప్పటివరకు, అరుదైన మరియు శ్రేష్ఠమైన లోహాల ఆధారంగా కార్బన్ డయాక్సైడ్ రిడక్షన్ కోసం అనేక అత్యంత సమర్థవంతమైన ఫోటోక్యాటలిస్ట్‌లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. అయినప్పటికీ, పెద్ద సంఖ్యలో లోహాలతో కూడిన ఒకే అణు యూనిట్‌లో కాంతి-శోషణ మరియు ఉత్ప్రేరక విధులను ఏకీకృతం చేయడం ఒక సవాలుగా మిగిలిపోయింది.” అందువల్ల, ఈ రెండు అడ్డంకులను అధిగమించడానికి టిన్ (Sn) ఒక ఆదర్శవంతమైన అభ్యర్థిగా నిరూపించబడింది.”
లోహాలు మరియు సేంద్రీయ పదార్థాల ప్రయోజనాలను మిళితం చేసే MOFలను, అరుదైన భూలోహాలపై ఆధారపడిన సాంప్రదాయ ఫోటోక్యాటలిస్ట్‌లకు పర్యావరణహిత ప్రత్యామ్నాయంగా అన్వేషిస్తున్నారు. ఫోటోక్యాటలిస్ట్ ప్రక్రియలలో ఉత్ప్రేరకంగా మరియు కాంతి శోషకంగా ద్వంద్వ పాత్ర పోషించేందుకు ప్రసిద్ధి చెందిన Sn, MOF-ఆధారిత ఫోటోక్యాటలిస్ట్‌లకు ఆచరణీయమైన ఎంపికగా ఉండే అవకాశం ఉంది. జిర్కోనియం, ఇనుము మరియు సీసంతో కూడిన MOFలపై విస్తృతంగా అధ్యయనం చేసినప్పటికీ, Sn-ఆధారిత MOFల గురించిన అవగాహన ఇప్పటికీ పరిమితంగానే ఉంది. ఫోటోక్యాటలిసిస్ రంగంలో Sn-ఆధారిత MOFల యొక్క అవకాశాలను మరియు సంభావ్య అనువర్తనాలను పూర్తిగా అన్వేషించడానికి మరిన్ని అధ్యయనాలు మరియు పరిశోధనలు అవసరం.
టిన్ ఆధారిత MOF KGF-10ను సంశ్లేషణ చేయడానికి, పరిశోధకులు H3ttc (ట్రైథయోసైనూరిక్ ఆమ్లం), MeOH (మిథనాల్), మరియు టిన్ క్లోరైడ్‌లను ప్రారంభ భాగాలుగా ఉపయోగించారు. వారు 1,3-డైమిథైల్-2-ఫినైల్-2,3-డైహైడ్రో-1H-బెంజో[d]ఇమిడజోల్‌ను ఎలక్ట్రాన్ దాతగా మరియు హైడ్రోజన్ మూలంగా ఎంచుకున్నారు. సంశ్లేషణ తర్వాత, పొందిన KGF-10ను వివిధ విశ్లేషణా పద్ధతులకు గురిచేశారు. ఈ పరీక్షలు, ఈ పదార్థం 2.5 eV బ్యాండ్ గ్యాప్‌తో ఒక మోస్తరు CO2 శోషణ సామర్థ్యాన్ని మరియు దృశ్య తరంగదైర్ఘ్య పరిధిలో సమర్థవంతమైన శోషణను కలిగి ఉందని చూపించాయి.
కొత్త పదార్థం యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాల గురించిన జ్ఞానంతో, శాస్త్రవేత్తలు దృశ్య కాంతి ద్వారా కార్బన్ డయాక్సైడ్ క్షయకరణను ఉత్ప్రేరకపరచడానికి దీనిని ఉపయోగించారు. ముఖ్యంగా, ఎటువంటి సహాయక ఫోటోసెన్సిటైజర్ లేదా ఉత్ప్రేరకం లేకుండానే KGF-10, 99% వరకు ఎంపిక సామర్థ్యంతో CO2 ను ఫార్మేట్ (HCOO-) గా మారుస్తుందని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. అదనంగా, KGF-10 అపూర్వమైన అధిక స్పష్టమైన క్వాంటం యీల్డ్‌ను ప్రదర్శించింది – ఇది ఫోటాన్‌లను ఉపయోగించే సామర్థ్యానికి కొలమానం – 400 nm వద్ద 9.8% విలువను చేరుకుంది. ముఖ్యంగా, ఫోటోక్యాటలిటిక్ చర్య సమయంలో నిర్వహించిన నిర్మాణాత్మక విశ్లేషణలో, క్షయకరణ ప్రక్రియకు సహాయపడటానికి KGF-10 ఒక నిర్మాణాత్మక మార్పుకు లోనవుతుందని తేలింది.
ఈ సంచలనాత్మక పరిశోధన, దృశ్య కాంతి ద్వారా CO2ను ఫార్మేట్‌గా క్షయీకరించడానికి ఒక ఏకమార్గ ఉత్ప్రేరకంగా, విలువైన లోహాల అవసరం లేని అధిక పనితీరు గల టిన్ ఆధారిత ఫోటోక్యాటలిస్ట్ KGF-10ను అందిస్తోంది. ఈ అధ్యయనంలో ప్రదర్శించబడిన KGF-10 యొక్క అద్భుతమైన లక్షణాలు, సౌర CO2 క్షయీకరణతో సహా వివిధ రకాల అనువర్తనాలలో ఫోటోక్యాటలిస్ట్‌గా దాని వినియోగాన్ని విప్లవాత్మకంగా మార్చగలవు. ప్రొఫెసర్ మాడా ముగిస్తూ ఇలా అన్నారు: “భూమిపై లభించే, తరచుగా అందుబాటులో లేని అణు లోహ సముదాయాలుగా ఉండే విషరహిత, తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన మరియు సమృద్ధిగా లభించే లోహాలను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఉన్నతమైన ఫోటోక్యాటలిటిక్ సామర్థ్యాలను అభివృద్ధి చేయడానికి MOFలు ఒక వేదికగా ఉపయోగపడతాయని మా ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి.” ఈ ఆవిష్కరణ ఫోటోక్యాటలిసిస్ రంగంలో కొత్త అవకాశాలను, క్షితిజాలను తెరుస్తుంది మరియు భూమి యొక్క వనరులను స్థిరంగా, సమర్థవంతంగా ఉపయోగించుకోవడానికి మార్గం సుగమం చేస్తుంది.
న్యూస్‌వైజ్ పాత్రికేయులకు తాజా వార్తలను పొందేందుకు వీలు కల్పిస్తుంది మరియు విశ్వవిద్యాలయాలు, సంస్థలు, పాత్రికేయులు తమ ప్రేక్షకులకు తాజా వార్తలను పంపిణీ చేయడానికి ఒక వేదికను అందిస్తుంది.