KANAZAWA, Japonia, 2023ko ekainaren 8a /PRNewswire/ — Kanazawa Unibertsitateko ikertzaileek jakinarazi dute nola erabil daitekeen eztainu disulfuro geruza ultra-mehe bat karbono dioxidoaren murrizketa kimikoa bizkortzeko, karbono neutroko gizarte bat lortzeko.
Industria-prozesuetatik isurtzen den karbono dioxidoa (CO2) birziklatzea ezinbestekoa da gizateriak gizarte jasangarri eta karbono-neutro baten bila dabilen premiazko bilaketan. Horregatik, CO2 beste produktu kimiko kaltegarri gutxiagotan eraginkortasunez bihur dezaketen elektrokatalizatzaileak asko aztertzen ari dira gaur egun. Bi dimentsioko (2D) metal dikalkogenuro izeneko material klase bat CO bihurtzeko elektrokatalizatzaile gisa hautagaiak dira, baina material hauek askotan erreakzio lehiakorrak ere sustatzen dituzte, eta horrek haien eraginkortasuna murrizten du. Yasufumi Takahashik eta Kanazawa Unibertsitateko Nanobiologia Zientzia Institutuko (WPI-NanoLSI) lankideek bi dimentsioko metal dikalkogenuro bat identifikatu dute, CO2 azido formikora eraginkortasunez bihur dezakeena, ez bakarrik jatorri naturalekoa. Gainera, konexio hau sintesi kimikoaren produktu tarteko bat da.
Takahashik eta lankideek bi dimentsioko disulfuroaren (MoS2) eta eztainu disulfuroaren (SnS2) jarduera katalitikoa alderatu zuten. Biak bi dimentsioko metal dikalkogenuroak dira, azken hau bereziki interesgarria izanik, eztainu purua azido formikoa ekoizteko katalizatzaile gisa erabiltzen baita. Konposatu hauen proba elektrokimikoek erakutsi zuten hidrogenoaren eboluzio-erreakzioa (HER) MoS2 erabiliz azeleratzen dela CO2 bihurketaren ordez. HER hidrogenoa sortzen duen erreakzio bati egiten dio erreferentzia, eta hori erabilgarria da hidrogeno erregaia ekoizteko asmoa denean, baina CO2 murrizketaren kasuan, lehia-prozesu desegokia da. Bestalde, SnS2-k CO2 murrizteko jarduera ona erakutsi zuen eta HER inhibitzen zuen. Ikertzaileek SnS2 hautsaren neurketa elektrokimikoak ere egin zituzten eta ikusi zuten CO2-ren murrizketa katalitikoan aktibotasun txikiagoa zuela.
SnS2-an gune katalitikoki aktiboak non dauden eta zergatik 2D material batek konposatu masibo batek baino hobeto funtzionatzen duen ulertzeko, zientzialariek eskaneatze-zelulen mikroskopia elektrokimikoa (SECCM) izeneko teknika erabili zuten. SECCM nanopita gisa erabiltzen da, laginen gainazaleko erreakzioekiko sentikorrak diren zundentzako menisko formako zelula elektrokimiko nanoeskala bat osatuz. Neurketek erakutsi zuten SnS2 xaflaren gainazal osoa zela katalitikoki aktiboa, ez bakarrik egituraren "plataforma" edo "ertzeko" elementuak. Horrek azaltzen du zergatik duen 2D SnS2-ak jarduera handiagoa SnS2 masiboarekin alderatuta.
Kalkuluek gertatzen diren erreakzio kimikoei buruzko informazio gehiago ematen dute. Bereziki, azido formikoaren eraketa erreakzio-bide energetikoki onuragarri gisa identifikatu da, 2D SnS2 katalizatzaile gisa erabiltzen denean.
Takahashiren eta lankideen aurkikuntzek urrats garrantzitsua markatzen dute bi dimentsioko elektrokatalizatzaileak CO2 elektrokimikoki murrizteko aplikazioetan erabiltzeko bidean. Zientzialariek aipatzen dute: “Emaitza hauek bi dimentsioko metal dikalkogenuro elektrokatalisi estrategia bat hobeto ulertzen eta garatzen lagunduko dute karbono dioxidoaren elektrokimikoki murrizteko, hidrokarburoak, alkoholak, gantz-azidoak eta alkenoak albo-ondoriorik gabe ekoizteko.”
Metal dikalkogenuroen bi dimentsioko (2D) xaflak (edo monogeruzak) MX2 motako materialak dira, non M metal atomo bat den, hala nola molibdenoa (Mo) edo eztainua (Sn), eta X kalkogeno atomo bat, hala nola sufrea (C). Egitura M atomo geruza baten gainean dagoen X atomoen geruza gisa adieraz daiteke, eta geruza hori, aldi berean, X atomo geruza baten gainean dago. Bi dimentsioko metal dikalkogenuroak bi dimentsioko materialen klasekoak dira (grafenoa ere barne hartzen duena), eta horrek esan nahi du meheak direla. 2D materialek askotan propietate fisiko desberdinak dituzte beren bolumeneko (3D) parekoekin alderatuta.
Bi dimentsioko metal dikalkogenuroak hidrogenoaren eboluzio-erreakzioan (HER) duten jarduera elektrokatalitikoa ikertu dira, hidrogenoa sortzen duen prozesu kimiko batean. Baina orain, Yasufumi Takahashik eta Kanazawako Unibertsitateko lankideek aurkitu dute SnS2 bi dimentsioko metal dikalkogenuroak ez duela HER jarduera katalitikorik erakusten; propietate oso garrantzitsua da hau ibilbidearen testuinguru estrategikoan.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta eta Yasufumi Takahashi. CO2-aren transferentzia elektrokimikorako 1T/1H-SnS2 plaka, ACS XX, XXX–XXX (2023).
Izenburua: Zelulen mikroskopia elektrokimikoan eskaneatze-esperimentuak SnS2 xaflen jarduera katalitikoa aztertzeko CO2 isuriak murrizteko.
Kanazawa Unibertsitateko Nanobiologia Institutua (NanoLSI) 2017an sortu zen, munduko MEXT ikerketa-zentro nagusiaren programaren barruan. Programaren helburua mundu mailako ikerketa-zentro bat sortzea da. Eskaneatze-zunda mikroskopia biologikoan ezagutza garrantzitsuena konbinatuz, NanoLSI-k "nanoendoskopia teknologia" ezartzen du biomolekulen irudi zuzenak, analisiak eta manipulazioak egiteko, gaixotasunak bezalako bizitza-fenomenoak kontrolatzen dituzten mekanismoak ulertzeko.
Japoniako itsasoaren kostaldeko hezkuntza orokorreko unibertsitate nagusi gisa, Kanazawa Unibertsitateak ekarpen handiak egin ditu Japoniako goi-mailako hezkuntzan eta ikerketa akademikoan 1949an sortu zenetik. Unibertsitateak hiru unibertsitate eta 17 eskola ditu, medikuntza, informatika eta humanitateak bezalako diziplinak eskaintzen dituztenak.
Unibertsitatea Kanazawan dago, bere historia eta kulturagatik famatua den hiri batean, Japoniako itsasoaren kostaldean. Aro feudalaz geroztik (1598-1867), Kanazawak ospe intelektual autoritarioa izan du. Kanazawa Unibertsitatea bi campus nagusitan banatuta dago, Kakuma eta Takaramachi, eta 10.200 ikasle inguru ditu, horietatik 600 nazioarteko ikasleak.
Ikusi jatorrizko edukia: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html