Newswise – Ykdysadyýeti ösdürmek üçin uglerod esasly ýangyçlara bolan artýan isleg howadaky uglerod dioksidiniň (CO2) mukdaryny köpeltmegini dowam etdirýär. CO2 zyňyndylaryny azaltmak üçin tagallalar edilse-de, bu atmosferadaky gazyň zyýanly täsirlerini azaltmaýar. Şonuň üçin ylmy işgärler atmosferadaky CO2-ni formik kislota (HCOOH) we metanol ýaly gymmatly maddalara öwürmek arkaly ulanmagyň döredijilikli usullaryny oýlap tapdylar. Görünýän ýagtylygy katalizator hökmünde ulanyp, fotokatalizatorlary ulanyp CO2-niň fotoreduksiýasy şeýle öwrülişikler üçin meşhur usuldyr.
2023-nji ýylyň 8-nji maýynda "Angewandte Chemie" žurnalynyň halkara neşirinde ýüze çykarylan iň soňky açyşda, professor Kazuhiko Maeda we onuň Tokio Tehnologiýa Institutyndaky ylmy topary uly öňegidişlik gazandylar. Olar CO2-niň selektiw fotoreduksiýasyny höweslendirýän galaýy (Sn) metal-organiki çarçuwany (MOF) üstünlikli işläp düzdüler. Ýakynda hödürlenen MOF KGF-10 diýlip atlandyryldy we onuň himiki formulasy [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: tritiosianur turşusy, MeOH: metanol). Görünýän ýagtylygy ulanyp, KGF-10 CO2-ni formik turşusyna (HCOOH) netijeli öwürýär. Professor Maeda şeýle düşündirdi: "Häzirki güne çenli seýrek we asylly metallara esaslanýan CO2-ni reduksiýa etmek üçin köp sanly ýokary netijeli fotokatalizatorlar işlenip düzüldi. Şeýle-de bolsa, ýagtylygy siňdirýän we katalitik funksiýalary köp sanly metallardan ybarat bolan ýeke-täk molekulýar birlige goşmak kyn mesele bolup galýar." Şeýlelik bilen, Sn bu iki päsgelçilikleri ýeňip geçmek üçin ideal dalaşgär bolup çykdy."
Metallaryň we organiki materiallaryň artykmaçlyklaryny birleşdirýän MOF-lar seýrek ýer metallaryna esaslanýan däp bolan fotokatalizatorlara has ýaşyl alternatiwa hökmünde öwrenilýär. Fotokatalizator proseslerinde katalizator we ýagtylygy siňdiriji hökmünde iki gat roly bilen tanalýan Sn, MOF-a esaslanýan fotokatalizatorlar üçin mümkin bolan wariant bolup biler. Sirkoniumdan, demirden we gurşundan düzülen MOF-lar giňden öwrenilen hem bolsa, Sn-a esaslanýan MOF-laryň düşünilişi henizem çäkli. Sn-a esaslanýan MOF-laryň fotokataliz ulgamynda mümkinçiliklerini we mümkin ulanylyşlaryny doly öwrenmek üçin goşmaça barlaglar we gözlegler zerurdyr.
Galaýy esasyndaky MOF KGF-10 sintez etmek üçin barlagçylar başlangyç komponentler hökmünde H3ttc (tritiosianur turşusy), MeOH (metanol) we galaýy hloridi ulandylar. Olar elektron donor we wodorod çeşmesi hökmünde 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-dihidro-1H-benzo[d]imidazoly saýladylar. Sintezden soň, alnan KGF-10 dürli analitik usullara sezewar edildi. Bu synaglar materialyň 2,5 eV zolak aralygy we görünýän tolkun uzynlygy aralygynda netijeli siňdirilişi bilen ortaça CO2 adsorbsiýa ukybyna eýedigini görkezdi.
Täze materialyň fiziki we himiki häsiýetlerini bilýän alymlar ony görünýän ýagtylyk arkaly uglerod dioksidiniň reduksiýasyny katalizlemek üçin ulandylar. Göz öňünde tutulýan zat, barlagçylar KGF-10-yň hiç hili kömekçi fotosensibilizator ýa-da katalizator bolmazdan 99% -e çenli selektiwlik bilen CO2-ni formalaşdyrmak (HCOO-) konwersiýasyna ýetýändigini anykladylar. Mundan başga-da, KGF-10 fotonlary ulanmagyň netijeliliginiň ölçegi bolan öň görülmedik derejede ýokary görünýän kwant çykaryşyny görkezdi we 400 nm-de 9,8% gymmata ýetdi. Göz öňünde tutulýan zat, fotokatalitik reaksiýa wagtynda geçirilen gurluş seljermesi KGF-10-yň reduksiýa prosesine kömek etmek üçin gurluş üýtgeşmelerine sezewar bolýandygyny görkezdi.
Bu täze ylmy iş, görünýän ýagtylyk arkaly CO2-ni formalaşdyrmak üçin bir taraply katalizator hökmünde asyl metallara mätäçlik çekmeýän ýokary öndürijilikli galaýy esasly KGF-10 fotokatalizatoryny hödürleýär. Bu işde görkezilen KGF-10-yň ajaýyp häsiýetleri, onuň gün energiýasy bilen CO2-ni azaltmak ýaly dürli ulanylyşlarda fotokatalizator hökmünde ulanylmagynda düýpli özgeriş döredip biler. Professor Maeda şeýle netijä gelýär: “Biziň netijelerimiz, MOF-laryň Ýer ýüzünde duş gelýän, köplenç molekulýar metal toplumlary bolan zäherli däl, tygşytly we köp mukdarda bolýan metallary ulanmak arkaly ýokary fotokatalitik mümkinçilikleri ösdürmek üçin platforma bolup hyzmat edip biljekdigini görkezýär. Bu açyş fotokataliz ulgamynda täze mümkinçilikleri açýar we Ýeriň baýlyklaryny durnukly we netijeli ulanmak üçin ýol açýar.”
“Newswise” žurnalistlere täze habarlary almaga mümkinçilik berýär we uniwersitetlere, edaralara we žurnalistlere täze habarlary öz okyjylaryna ýaýratmak üçin platforma hödürleýär.