Nûçeyên Sereke - Daxwaza zêde ya sotemeniyên li ser bingeha karbonê ji bo geşkirina aboriyê berdewam dike ku mîqdara karbondîoksîtê (CO2) di hewayê de zêde bike. Her çend hewl têne dayîn ku emîsyonên CO2 kêm bikin jî, ev yek bandorên zirardar ên gaza ku jixwe di atmosferê de ye kêm nake. Ji ber vê yekê lêkolîneran rêbazên afirîner dîtine da ku CO2 ya atmosferîk bikar bînin bi veguherandina wê bo madeyên hêja yên wekî asîda formîk (HCOOH) û metanolê. Fotokêmkirina CO2 bi karanîna fotokatalîzatoran bi karanîna ronahiya xuya wekî katalîzator rêbazek populer e ji bo veguherînên weha.
Di pêşketina herî dawî de, ku di çapa navneteweyî ya Angewandte Chemie ya 8ê Gulana 2023an de hate eşkerekirin, Profesor Kazuhiko Maeda û tîma lêkolînê ya wî li Enstîtuya Teknolojiyê ya Tokyoyê pêşveçûnek girîng bi dest xistin. Wan bi serkeftî çarçoveyek metal-organîk (MOF) ya qalayî (Sn) pêş xistine ku kêmkirina foto ya bijartî ya CO2 pêş dixe. MOF-a ku vê dawiyê hate destnîşan kirin bi navê KGF-10 hate binavkirin û formula wê ya kîmyewî [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: asîda trîtiyosîyanurîk, MeOH: metanol) e. Bi karanîna ronahiya xuya, KGF-10 bi bandor CO2 vediguherîne asîda formîk (HCOOH). Profesor Maeda rave kir, "Heta îro, gelek fotokatalîzatorên pir bikêrhatî ji bo kêmkirina CO2 li ser bingeha metalên kêm û hêja hatine pêşve xistin. Lêbelê, entegrekirina fonksiyonên veguheztina ronahiyê û katalîtîk di nav yekîneyeke molekulî ya yekane de ku ji hejmareke mezin ji metalan pêk tê hîn jî dijwar e." Bi vî rengî, Sn wekî namzetek îdeal derket holê ku van her du astengiyan derbas bike."
MOF, ku avantajên metal û materyalên organîk dihewînin, wekî alternatîfek kesktir ji bo fotokatalîzatorên kevneşopî yên li ser bingeha metalên erdê yên kêm têne lêkolîn kirin. Sn, ku bi rola xwe ya dualî wekî katalîzator û vegirek ronahiyê di pêvajoyên fotokatalîzatorê de tê zanîn, dibe ku ji bo fotokatalîzatorên li ser bingeha MOF vebijarkek gengaz be. Her çend MOF-ên ji zirkonyûm, hesin û serpêç pêk tên bi berfirehî hatine lêkolîn kirin jî, têgihîştina MOF-ên li ser bingeha Sn hîn jî sînordar e. Ji bo ku îmkan û serîlêdanên potansiyel ên MOF-ên li ser bingeha Sn di warê fotokatalîzê de bi tevahî werin lêkolîn kirin, lêkolîn û lêkolînên din hewce ne.
Ji bo sentezkirina MOF KGF-10 a li ser bingeha qalayê, lêkolîneran H3ttc (asîda trîtiyosîyanurîk), MeOH (metanol), û klorîda qalayê wekî pêkhateyên destpêkê bi kar anîn. Wan 1,3-dîmetîl-2-fenîl-2,3-dîhîdro-1H-benzo[d]îmîdazol wekî donorek elektron û çavkaniya hîdrojenê hilbijartin. Piştî sentezê, KGF-10 ya bidestxistî bi rêbazên analîtîk ên cûrbecûr re rû bi rû ma. Van ceribandinan nîşan dan ku materyal xwedî kapasîteyek adsorpsiyona CO2 ya nerm e ku valahiya bendê ya 2.5 eV û vegirtina bi bandor di rêza dirêjahiya pêlê ya xuya de ye.
Bi zanîna taybetmendiyên fîzîkî û kîmyewî yên materyalê nû, zanyaran ew bikar anîn da ku kêmkirina karbondîoksîtê bi ronahiya xuya katalîze bikin. Bi taybetî, lêkolîneran dît ku KGF-10 bêyî fotosensîtîzer an katalîzatorek alîkar veguherîna CO2 bo formasyonê (HCOO-) bi hilbijartina heta 99% pêk tîne. Wekî din, KGF-10 berhemeke kûantûmê ya xuya ya bêhempa nîşan da - pîvanek ji bo karîgeriya karanîna fotonan - ku gihîşt nirxek 9.8% li 400 nm. Bi taybetî, analîza avahîsaziyê ya ku di dema reaksiyona fotokatalîtîk de hatî kirin nîşan da ku KGF-10 ji bo alîkariya pêvajoya kêmkirinê guherînek avahîsaziyê derbas dike.
Ev lêkolîna şoreşger fotokatalîzatorek performansa bilind a li ser bingeha qalayê KGF-10 pêşkêş dike ku hewcedariya metalên hêja wekî katalîzatorek yekalî ji bo kêmkirina CO2-ê ya ku bi ronahiya xuya çêdibe tune. Taybetmendiyên berbiçav ên KGF-10-ê ku di vê lêkolînê de hatine nîşandan dikarin karanîna wê wekî fotokatalîzatorek di gelek serîlêdanan de, di nav de kêmkirina CO2-ya rojê, şoreşek çêbikin. Prof. Maeda wiha bi dawî dike: "Encamên me nîşan didin ku MOF dikarin wekî platformek ji bo pêşxistina kapasîteyên fotokatalîtîk ên bilind bi karanîna metalên ne-jehrîn, lêçûn-bandor û pir ên li ser Erdê têne dîtin, ku pir caran kompleksên metalên molekulî ne, xizmet bikin. Negihîştî ye." Ev vedîtin di warê fotokatalîzê de îmkanên nû vedike û rê li ber karanîna domdar û bibandor a çavkaniyên Erdê vedike.
Newswise gihîştina rojnamevanan bi nûçeyên dawî peyda dike û platformek ji bo zanîngeh, sazî û rojnamevanan peyda dike da ku nûçeyên dawî bigihînin temaşevanên xwe.