KANAZAWA, Japan, 8. Juni 2023 /PRNewswire/ — Fuerscher vun der Universitéit Kanazawa berichten, wéi eng ultradënn Schicht Zinndisulfid ka benotzt ginn, fir d'chemesch Reduktioun vu Kuelendioxid ze beschleunegen. Fir eng CO2-neutral Gesellschaft.
D'Recycléiere vu Kuelendioxid (CO2), deen duerch industriell Prozesser ausgestraalt gëtt, ass eng Noutwennegkeet an der dréngender Sich vun der Mënschheet no enger nohalteger, CO2-neutraler Gesellschaft. Aus dësem Grond ginn Elektrokatalysatoren, déi CO2 effizient an aner manner schiedlech chemesch Produkter ëmwandele kënnen, de Moment vill ënnersicht. Eng Klass vu Materialien, déi als zweedimensional (2D) Metalldichalkogeniden bekannt sinn, si Kandidaten als Elektrokatalysatoren fir d'CO-Ëmwandlung, awer dës Materialien förderen dacks och konkurréierend Reaktiounen, wouduerch hir Effizienz reduzéiert gëtt. De Yasufumi Takahashi a seng Kollegen um Nanobiology Science Institute (WPI-NanoLSI) vun der Kanazawa Universitéit hunn en zweedimensionalt Metalldichalkogenid identifizéiert, dat CO2 effektiv zu Amberesäure reduzéiere kann, déi net nëmme vun natierlechen Urspronk ass. Ausserdeem ass dës Verbindung en Zwëscheprodukt vun der chemescher Synthese.
Den Takahashi a seng Kollegen hunn d'katalytesch Aktivitéit vun zweedimensionalem Disulfid (MoS2) an Zinndisulfid (SnS2) verglach. Béid sinn zweedimensional Metalldichalkogeniden, déi lescht ass vu besonneschem Interessi, well rengt Zinn bekanntlech e Katalysator fir d'Produktioun vun Amberesäure ass. Elektrochemesch Tester vun dëse Verbindungen hunn gewisen, datt d'Waasserstoffentwécklungsreaktioun (HER) mat MoS2 amplaz vun der CO2-Ëmwandlung beschleunegt gëtt. HER bezitt sech op eng Reaktioun, déi Waasserstoff produzéiert, wat nëtzlech ass, wann ee Waasserstoffbrennstoff produzéiere wëll, awer am Fall vun der CO2-Reduktioun ass et en ongewollten, konkurréierende Prozess. Op der anerer Säit huet SnS2 eng gutt CO2-reduzéierend Aktivitéit gewisen an HER inhibéiert. D'Fuerscher hunn och elektrochemesch Miessunge vum SnS2-Pulver am Groussen duerchgefouert a festgestallt, datt et manner aktiv an der katalytescher Reduktioun vu CO2 war.
Fir ze verstoen, wou déi katalytisch aktiv Plazen am SnS2 leien a firwat en 2D-Material besser funktionéiert wéi eng Bulkverbindung, hunn d'Wëssenschaftler eng Technik benotzt, déi Scanning cell electrochemical microscopy (SECCM) genannt gëtt. D'SECCM gëtt als Nanopipette benotzt, wouduerch eng meniskusfërmeg elektrochemesch Zell am Nanoskalaberäich fir Sonden entsteet, déi empfindlech op Uewerflächereaktiounen op Proben reagéieren. D'Miessunge weisen, datt déi ganz Uewerfläch vun der SnS2-Plack katalytisch aktiv war, net nëmmen d'"Plattform"- oder "Kante"-Elementer an der Struktur. Dëst erkläert och, firwat 2D SnS2 eng méi héich Aktivitéit am Verglach zum Bulk-SnS2 huet.
Berechnungen erméiglechen weider Abléck an déi chemesch Reaktiounen, déi stattfannen. Besonnesch d'Bildung vu Formesäure gouf als energetesch gënschtege Reaktiounswee identifizéiert, wann 2D SnS2 als Katalysator benotzt gëtt.
D'Resultater vum Takahashi a senge Kollegen markéieren e wichtege Schrëtt a Richtung vun der Notzung vun zweedimensionalen Elektrokatalysatoren an elektrochemeschen CO2-Reduktiounsapplikatiounen. D'Wëssenschaftler zitéieren: "Dës Resultater wäerten e besser Verständnis an d'Entwécklung vun enger zweedimensionaler Metalldichalkogenid-Elektrokatalysestrategie fir d'elektrochemesch Reduktioun vu Kuelendioxid fir d'Produktioun vu Kuelewaasserstoffer, Alkoholen, Fettsaieren an Alkenen ouni Niewewierkunge bidden."
Zweedimensional (2D) Schichten (oder Monoschichten) vu Metalldichalkogeniden si Materialien vum Typ MX2, wou M e Metallatom ass, wéi Molybdän (Mo) oder Zinn (Sn), an X e Chalcogenatom ass, wéi Schwefel (C). D'Struktur kann als eng Schicht vun X-Atomer op enger Schicht vun M-Atomer ausgedréckt ginn, déi sech dann op enger Schicht vun X-Atomer befënnt. Zweedimensional Metalldichalkogeniden gehéieren zu enger Klass vu sougenannten zweedimensionale Materialien (zu deenen och Graphen gehéiert), wat bedeit, datt se méi dënn ginn. 2D-Materialien hunn dacks aner physikalesch Eegeschafte wéi hir bulk (3D) Géigeparteien.
Zweedimensional Metalldichalkogeniden goufen op hir elektrokatalytesch Aktivitéit an der Waasserstoffentwécklungsreaktioun (HER) ënnersicht, engem chemesche Prozess, deen Waasserstoff produzéiert. Mee elo hunn de Yasufumi Takahashi a seng Kollegen vun der Universitéit vu Kanazawa festgestallt, datt den zweedimensionalen Metalldichalkogenid SnS2 keng HER-katalytesch Aktivitéit weist; dëst ass eng extrem wichteg Eegeschaft am strategesche Kontext vum Wee.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta an Yasufumi Takahashi. Plack 1T / 1H-SnS2 fir elektrochemeschen Transfert vun CO2, ACS XX, XXX-XXX (2023).
Titel: Scannexperimenter iwwer elektrochemesch Mikroskopie vu Zellen fir d'katalytesch Aktivitéit vun SnS2-Schichten ze studéieren fir d'CO2-Emissiounen ze reduzéieren.
Den Nanobiologeschen Institut vun der Kanazawa Universitéit (NanoLSI) gouf 2017 am Kader vum Programm vum weltgréissten internationale Fuerschungszentrum MEXT gegrënnt. Zil vum Programm ass et, e Fuerschungszentrum vu Weltklass ze schafen. Andeems et dat wichtegst Wëssen an der biologescher Rasterprobemikroskopie kombinéiert, etabléiert NanoLSI eng "Nanoendoskopietechnologie" fir direkt Bildgebung, Analyse a Manipulatioun vu Biomoleküle fir Abléck an d'Mechanismen ze kréien, déi Liewensphänomener wéi Krankheeten kontrolléieren.
Als féierend Allgemengbildungsuniversitéit un der Küst vum japanesche Mier huet d'Kanazawa Universitéit zënter hirer Grënnung am Joer 1949 grouss Bäiträg zur Héichschoulbildung an der akademescher Fuerschung a Japan geleescht. D'Universitéit huet dräi Héichschoulen a 17 Schoulen, déi Disziplinnen wéi Medezin, Informatik an d'Geisteswëssenschaften ubidden.
D'Universitéit läit zu Kanazawa, enger Stad, déi fir hir Geschicht a Kultur bekannt ass, un der Küst vum japanesche Mier. Zënter der Feudalzäit (1598-1867) genéisst Kanazawa e staarkt intellektuellt Prestige. D'Universitéit Kanazawa ass an zwéi Haaptcampussen opgedeelt, Kakuma an Takaramachi, an huet ongeféier 10.200 Studenten, vun deenen 600 international Studenten sinn.
Kuckt den originellen Inhalt: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html