KANAZAWA, Jepang, 8 Juni 2023 /PRNewswire/ — Para peneliti Universitas Kanazawa nglaporake kepiye lapisan timah disulfida sing tipis banget bisa digunakake kanggo nyepetake pangurangan karbon dioksida kanthi kimia kanggo masyarakat netral karbon.
Daur ulang karbon dioksida (CO2) sing dipancarake saka proses industri minangka kabutuhan ing upaya manungsa kanggo masyarakat sing lestari lan netral karbon. Amarga saka iku, elektrokatalis sing bisa ngowahi CO2 kanthi efisien dadi produk kimia liyane sing kurang mbebayani saiki lagi ditliti sacara wiyar. Kelas bahan sing dikenal minangka dikalkogenida logam rong dimensi (2D) minangka kandidat minangka elektrokatalis kanggo konversi CO, nanging bahan kasebut asring uga ningkatake reaksi sing saingan, sing nyuda efisiensi. Yasufumi Takahashi lan kolegane ing Institut Sains Nanobiologi Universitas Kanazawa (WPI-NanoLSI) wis ngidentifikasi dikalkogenida logam rong dimensi sing bisa kanthi efektif nyuda CO2 dadi asam format, ora mung saka alam. Kajaba iku, sambungan iki minangka produk perantara saka sintesis kimia.
Takahashi lan kolegane mbandhingake aktivitas katalitik disulfida rong dimensi (MoS2) lan timah disulfida (SnS2). Kalorone minangka dikalkogenida logam rong dimensi, sing terakhir iki menarik banget amarga timah murni dikenal minangka katalis kanggo produksi asam format. Pengujian elektrokimia senyawa kasebut nuduhake yen reaksi evolusi hidrogen (HER) dipercepat nggunakake MoS2 tinimbang konversi CO2. HER nuduhake reaksi sing ngasilake hidrogen, sing migunani nalika arep ngasilake bahan bakar hidrogen, nanging ing kasus reduksi CO2, iki minangka proses saingan sing ora dikarepake. Ing sisih liya, SnS2 nuduhake aktivitas pangurangan CO2 sing apik lan nyegah HER. Para peneliti uga njupuk pangukuran elektrokimia bubuk SnS2 massal lan nemokake yen kurang aktif ing reduksi katalitik CO2.
Kanggo mangerteni ing ngendi situs aktif katalitik dumunung ing SnS2 lan kenapa materi 2D luwih apik tinimbang senyawa massal, para ilmuwan nggunakake teknik sing diarani mikroskop elektrokimia sel pindai (SECCM). SECCM digunakake minangka nanopipet, mbentuk sel elektrokimia berbentuk meniskus skala nano kanggo probe sing sensitif marang reaksi permukaan ing sampel. Pangukuran nuduhake yen kabeh permukaan lembaran SnS2 aktif sacara katalitik, ora mung elemen "platform" utawa "pinggiran" ing struktur kasebut. Iki uga nerangake kenapa SnS2 2D duwe aktivitas sing luwih dhuwur dibandhingake karo SnS2 massal.
Pitungan menehi wawasan luwih lanjut babagan reaksi kimia sing kedadeyan. Utamane, pembentukan asam format wis diidentifikasi minangka rute reaksi sing disenengi sacara energetik nalika 2D SnS2 digunakake minangka katalis.
Temuan Takahashi lan kolegane nandhani langkah penting kanggo panggunaan elektrokatalis rong dimensi ing aplikasi reduksi CO2 elektrokimia. Para ilmuwan nyebutake: "Asil kasebut bakal menehi pangerten lan pangembangan sing luwih apik babagan strategi elektrokatalisis logam dikalkogenida rong dimensi kanggo reduksi elektrokimia karbon dioksida kanggo ngasilake hidrokarbon, alkohol, asam lemak lan alkena tanpa efek samping.
Lembaran rong dimensi (2D) (utawa monolayer) saka dikalkogenida logam minangka bahan tipe MX2 ing ngendi M minangka atom logam, kayata molibdenum (Mo) utawa timah (Sn), lan X minangka atom kalkogen, kayata belerang (C). Struktur kasebut bisa diekspresikan minangka lapisan atom X ing ndhuwur lapisan atom M, sing banjur dumunung ing lapisan atom X. Dikalkogenida logam rong dimensi kalebu kelas bahan rong dimensi (sing uga kalebu graphene), sing tegese luwih tipis. Bahan 2D asring duwe sifat fisik sing beda karo bahan massal (3D).
Dikalkogenida logam rong dimensi wis diselidiki kanggo aktivitas elektrokatalitik ing reaksi evolusi hidrogen (HER), proses kimia sing ngasilake hidrogen. Nanging saiki, Yasufumi Takahashi lan kolegane ing Universitas Kanazawa nemokake manawa dikalkogenida logam rong dimensi SnS2 ora nuduhake aktivitas katalitik HER; iki minangka sifat sing penting banget ing konteks strategis jalur kasebut.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta lan Yasufumi Takahashi. Plate 1T/1H-SnS2 kanggo transfer elektrokimia CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023).
Judhul: Eksperimen pemindaian ing mikroskop elektrokimia sel kanggo nyinaoni aktivitas katalitik lembaran SnS2 kanggo nyuda emisi CO2.
Institut Nanobiologi Universitas Kanazawa (NanoLSI) diadegaké ing taun 2017 minangka bagéan saka program pusat riset internasional terkemuka ing donya MEXT. Tujuan saka program iki yaiku kanggo nggawe pusat riset kelas dunia. Nggabungake kawruh sing paling penting ing mikroskop probe pemindaian biologis, NanoLSI netepake "teknologi nanoendoskopi" kanggo pencitraan langsung, analisis, lan manipulasi biomolekul kanggo entuk wawasan babagan mekanisme sing ngontrol fenomena urip kayata penyakit.
Minangka universitas pendidikan umum sing unggul ing pesisir Segara Jepang, Universitas Kanazawa wis menehi kontribusi gedhe kanggo pendidikan tinggi lan riset akademik ing Jepang wiwit madege ing taun 1949. Universitas iki nduweni telung perguruan tinggi lan 17 sekolah sing nawakake disiplin ilmu kayata kedokteran, komputasi, lan humaniora.
Universitas iki dumunung ing Kanazawa, sawijining kutha sing misuwur amarga sejarah lan budayane, ing pesisir Segara Jepang. Wiwit jaman feodal (1598-1867), Kanazawa wis nduweni prestise intelektual sing otoritatif. Universitas Kanazawa dipérang dadi rong kampus utama, Kakuma lan Takaramachi, lan duwé udakara 10.200 mahasiswa, 600 ing antarané mahasiswa internasional.
Deloken isi asli: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html