Toprakda giňden ýaýran mineral bolan α-demir-(III) oksigidroksidiň uglerod dioksidiniň formik kislotasyna fotoreduksiýa üçin gaýtadan işlenip bilýän katalizator bolup durýandygy anyklandy. Surat: Prof. Kazuhiko Maeda
CO2-niň formik kislota (HCOOH) ýaly daşalýan ýangyçlara fotoreduksiýasy atmosferadaky CO2 derejesiniň ýokarlanmagyna garşy göreşmegiň gowy usulydyr. Bu işe kömek etmek üçin Tokio Tehnologiýa Institutyndaky ylmy-barlag topary elýeterli demir esasly mineraly saýlap, ony alýumin dioksidiniň daýanjyna ýükledi we CO2-ni HCOOH-a netijeli öwrüp bilýän katalizator işläp çykardy, bu bolsa takmynan 90% selektiwlikdir!
Elektrik ulaglary köp adamlar üçin özüne çekiji wariant bolup durýar we esasy sebäbi olaryň uglerod zyňyndylarynyň ýoklugydyr. Şeýle-de bolsa, köp adamlar üçin uly kemçilik olaryň uzak aralyga ýetmezçiligi we uzak wagtlap zarýadlanmagydyr. Benzin ýaly suwuk ýangyçlaryň uly artykmaçlygy şu ýerde. Olaryň ýokary energiýa dykyzlygy uzak aralyklara we çalt ýangyç doldurmaga mümkinçilik berýär.
Benzinden ýa-da dizel ýangyjyndan başga suwuk ýangyja geçmek, suwuk ýangylaryň artykmaçlyklaryny saklap galmak bilen birlikde uglerod zyňyndylaryny aradan aýyryp biler. Mysal üçin, ýangyç öýjüklerinde formik kislota suwy we uglerod dioksidini çykaryp, hereketlendirijini işledip biler. Şeýle-de bolsa, eger formik kislota atmosferadaky CO2-ni HCOOH-a gaýtarmak arkaly öndürilse, onda ýeke-täk arassa önüm suwdyr.
Atmosferamyzdaky uglerod dioksidiniň derejesiniň ýokarlanmagy we onuň global ýylylyga goşýan goşandy indi umumy habara öwrüldi. Barlagçylar bu meselä dürli çemeleşmeler bilen synag geçirenlerinde, netijeli çözgüt ýüze çykdy - atmosferadaky artykmaç uglerod dioksidini energiýa baý himiki maddalara öwürmek.
Gün şöhlesinde CO2-niň fotoreduksiýasy arkaly formik kislota (HCOOH) ýaly ýangyçlaryň öndürilmegi soňky döwürde köp üns çekdi, sebäbi bu prosesiň iki taraplaýyn peýdasy bar: ol artykmaç CO2 zyňyndylaryny azaldýar we häzirki wagtda ýüzbe-ýüz bolýan energiýa ýetmezçiligini azaltmaga kömek edýär. Ýokary energiýa dykyzlygyna eýe bolan wodorod üçin ajaýyp daşaýjy hökmünde HCOOH diňe suwy goşmaça önüm hökmünde çykaryp, ýanma arkaly energiýa berip bilýär.
Bu girdejili çözgüdi amala aşyrmak üçin alymlar gün şöhlesiniň kömegi bilen uglerod dioksidini azaldýan fotokatalitik ulgamlary işläp düzdüler. Bu ulgam ýagtylygy siňdirýän substratdan (ýagny fotosensibilizatordan) we CO2-ni HCOOH-a gaýtarmak üçin zerur bolan köp sanly elektron geçirijiligini üpjün edýän katalizatordan ybaratdyr. Şeýlelik bilen, amatly we netijeli katalizatorlary gözläp başladylar!
Köp ulanylýan birleşme infografikasyny ulanyp, uglerod dioksidiniň fotokatalitik reduksiýasy. Surat: Professor Kazuhiko Maeda
Netijeliligi we gaýtadan işlenip bilinmegi mümkinçiligi sebäpli, gaty katalizatorlar bu iş üçin iň gowy dalaşgärler hasaplanýar we ýyllaryň dowamynda köp kobalt, marganes, nikel we demir esasly metal-organik çarçuwalaryň (MOF) katalitik mümkinçilikleri öwrenildi, olaryň arasynda ikinjisi beýleki metallara garanda käbir artykmaçlyklara eýedir. Şeýle-de bolsa, şu wagta çenli habar berlen demir esasly katalizatorlaryň köpüsi esasy önüm hökmünde diňe uglerod oksidini öndürýär, HCOOH däl.
Şeýle-de bolsa, bu mesele Tokio Tehnologiýa Institutynyň (Tokyo Tech) professor Kazuhiko Maedanyň ýolbaşçylygyndaky ylmy işgärler topary tarapyndan çalt çözüldi. Angewandte Chemie himiýa žurnalynda çap edilen ýakynda geçirilen ylmy işde topar α-demir (III) oksigidroksidini (α-FeO₂OH; geotit) ulanyp, alýumin oksidi (Al2O3) bilen goldanylýan demir esasly katalizatory görkezdi. Täze α-FeO₂OH/Al2O3 katalizatory ajaýyp CO2-ni HCOOH-a öwürmek ukybyny we ajaýyp gaýtadan işlemek ukybyny görkezýär. Katalizatory saýlamak barada soralanda, professor Maeda şeýle diýdi: "Biz CO2 fotoreduksiýa ulgamlarynda katalizator hökmünde has köp elementleri öwrenmek isleýäris. Bize işjeň, gaýtadan işläp bolýan, zäherli däl we arzan bolan berk katalizator gerek. Şonuň üçin biz tejribelerimiz üçin goetit ýaly giňden ýaýran toprak minerallaryny saýladyk".
Topar katalizatoryny sintezlemek üçin ýönekeý impregnasiýa usulyny ulandy. Soňra olar demir bilen goldanylýan Al2O3 materiallaryny ulanyp, ruteniý esasly (Ru) fotosensibilizatoryň, elektron donorynyň we 400 nanometrden ýokary tolkun uzynlyklaryndaky görünýän ýagtylygyň gatnaşmagynda otagyň temperaturasynda CO2-ni fotokatalitik taýdan azaltdylar.
Netijeler örän ruhlandyryjy. Esasy önüm HCOOH üçin olaryň ulgamynyň selektiwligi 80–90%, kwantum girdejiligi bolsa 4,3% boldy (bu ulgamyň netijeliligini görkezýär).
Bu gözleg netijeli fotosensibilizator bilen utgaşdyrylanda HCOOH döredip bilýän ilkinji demir esasly gaty katalizatory hödürleýär. Şeýle hem, degişli goldaw materialynyň (Al2O3) ähmiýeti we onuň fotohimiki gaýtarylma reaksiýasyna täsiri ara alnyp maslahatlaşylýar.
Bu gözlegden alnan maglumatlar uglerod dioksidini beýleki peýdaly himiki maddalara fotoreduksiýa etmek üçin täze asylly metalsyz katalizatorlary işläp düzmäge kömek edip biler. “Biziň gözlegimiz ýaşyl energiýa ykdysadyýetine barýan ýoluň çylşyrymly däldigini görkezýär. Hatda katalizator taýýarlamak üçin ýönekeý usullar hem ajaýyp netijeleri berip biler we ýer ýüzüne baý birleşmeleriň, eger alýumin dioksidi ýaly birleşmeler bilen goldanylsa, CO2-ni reduksiýa etmek üçin selektiw katalizator hökmünde ulanylyp bilinjekdigi bellidir” diýip, professor Maeda jemleýär.
Salgylar: Daehyeon An, Dr. Shunta Nishioka, Dr. Şuhei Yasuda, Dr. Tomoki Kanazawa, Dr. Yoshoşinobu Kamakura, Prof. Toshiyuki Maeda, 2022-nji ýylyň 12-nji maýy, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
“Benzin ýaly suwuk ýangyçlaryň uly artykmaçlygy şu ýerde. Olaryň ýokary energiýa dykyzlygy uzak aralyklara we çalt ýangyç doldurmaklyga getirýär.”
Käbir sanlar barada näme aýdyp bilersiňiz? Formik kislotanyň energiýa dykyzlygy benzin bilen nähili deňeşdirilýär? Himiki formulada diňe bir uglerod atomy bolansoň, onuň benzine golaýlaşjakdygyna şübhelenýärin.
Mundan başga-da, ys örän zäherli we kislota hökmünde benzinden has köp poslaýar. Bular çözülip bilinmeýän inženerçilik meseleleri däl, ýöne formik kislotasy aralygy artdyrmakda we batareýanyň ýangyç doldurmak wagtyny azaltmakda uly artykmaçlyklary hödürlemeýän bolsa, bu tagallanyň peýdasyna däl.
Eger olar toprakdan goetiti çykarmagy meýilleşdirýän bolsalar, bu energiýany köp talap edýän magdançylyk işi bolardy we daşky gurşawa zyýan ýetirip bilerdi.
Olar topragyň içinde köp goetit bardygyny agzap bilerler, sebäbi meniň pikirimçe, zerur çig mallary almak we olary goetiti sintezlemek üçin reaksiýa girizmek üçin has köp energiýa gerek bolar.
Bu prosessiň tutuş durmuş döwrüne göz aýlamak we ähli zadyň energiýa çykdajylaryny hasaplamak zerurdyr. NASA mugt uçurmak ýaly zady tapmady. Beýlekiler muny ýadynda saklamalydyrlar.
SciTechDaily: 1998-nji ýyldan bäri iň gowy tehnologiýa habarlarynyň öýi. Iň soňky tehnologiýa habarlaryndan e-poçta ýa-da sosial media arkaly habardar boluň.
Barbekýunyň tüsseli we serhoş ediji tagamlary barada pikir etmek köp adamyň tüýküliginiň akmagyna sebäp bolýar. Tomus geldi we köp adamlar üçin...