ન્યૂઝવાઇઝ - અર્થતંત્રને બળતણ આપવા માટે કાર્બન આધારિત ઇંધણની વધતી માંગ હવામાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) નું પ્રમાણ વધારી રહી છે. જ્યારે CO2 ઉત્સર્જન ઘટાડવાના પ્રયાસો કરવામાં આવી રહ્યા છે, ત્યારે આ વાતાવરણમાં પહેલાથી જ રહેલા ગેસની હાનિકારક અસરોને ઘટાડતું નથી. તેથી સંશોધકોએ વાતાવરણીય CO2 ને ફોર્મિક એસિડ (HCOOH) અને મિથેનોલ જેવા મૂલ્યવાન પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત કરીને તેનો ઉપયોગ કરવાની સર્જનાત્મક રીતો શોધી કાઢી છે. દૃશ્યમાન પ્રકાશનો ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગ કરીને ફોટોકેટાલિસ્ટનો ઉપયોગ કરીને CO2 નું ફોટોરેડક્શન આવા રૂપાંતરણ માટે એક લોકપ્રિય પદ્ધતિ છે.
8 મે, 2023 ના રોજ એન્જેવાન્ડે કેમીના આંતરરાષ્ટ્રીય સંસ્કરણમાં જાહેર કરાયેલી નવીનતમ સફળતામાં, ટોક્યો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજીના પ્રોફેસર કાઝુહિકો મેડા અને તેમની સંશોધન ટીમે નોંધપાત્ર પ્રગતિ કરી છે. તેમણે સફળતાપૂર્વક એક ટીન (Sn) મેટલ-ઓર્ગેનિક ફ્રેમવર્ક (MOF) વિકસાવ્યું છે જે CO2 ના પસંદગીયુક્ત ફોટોરિડક્શનને પ્રોત્સાહન આપે છે. તાજેતરમાં રજૂ કરાયેલ MOF ને KGF-10 નામ આપવામાં આવ્યું હતું અને તેનું રાસાયણિક સૂત્ર [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: ટ્રાઇથિઓસાયનુરિક એસિડ, MeOH: મિથેનોલ) છે. દૃશ્યમાન પ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને, KGF-10 અસરકારક રીતે CO2 ને ફોર્મિક એસિડ (HCOOH) માં રૂપાંતરિત કરે છે. પ્રોફેસર મેડાએ સમજાવ્યું, "આજ સુધી, દુર્લભ અને ઉમદા ધાતુઓ પર આધારિત CO2 ઘટાડા માટે ઘણા અત્યંત કાર્યક્ષમ ફોટોકેટાલિસ્ટ વિકસાવવામાં આવ્યા છે. જો કે, મોટી સંખ્યામાં ધાતુઓથી બનેલા એક પરમાણુ એકમમાં પ્રકાશ-શોષક અને ઉત્પ્રેરક કાર્યોને એકીકૃત કરવાનું એક પડકાર રહે છે." આમ, Sn આ બે અવરોધોને દૂર કરવા માટે એક આદર્શ ઉમેદવાર સાબિત થયા."
ધાતુઓ અને કાર્બનિક પદાર્થોના ફાયદાઓને જોડતા MOFs, દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓ પર આધારિત પરંપરાગત ફોટોકેટાલિસ્ટ્સના હરિયાળા વિકલ્પ તરીકે શોધવામાં આવી રહ્યા છે. ફોટોકેટાલિસ્ટ પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરક અને પ્રકાશ શોષક તરીકે તેની બેવડી ભૂમિકા માટે જાણીતું Sn, MOF-આધારિત ફોટોકેટાલિસ્ટ્સ માટે સંભવિત રીતે એક સક્ષમ વિકલ્પ બની શકે છે. જોકે ઝિર્કોનિયમ, આયર્ન અને સીસાથી બનેલા MOFsનો વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, Sn-આધારિત MOFs ની સમજ હજુ પણ મર્યાદિત છે. ફોટોકેટાલિસિસના ક્ષેત્રમાં Sn-આધારિત MOFs ની શક્યતાઓ અને સંભવિત એપ્લિકેશનોને સંપૂર્ણપણે અન્વેષણ કરવા માટે વધુ અભ્યાસ અને અભ્યાસની જરૂર છે.
ટીન-આધારિત MOF KGF-10 ને સંશ્લેષણ કરવા માટે, સંશોધકોએ H3ttc (ટ્રાઇથિઓસાયનુરિક એસિડ), MeOH (મિથેનોલ) અને ટીન ક્લોરાઇડનો ઉપયોગ પ્રારંભિક ઘટકો તરીકે કર્યો. તેઓએ ઇલેક્ટ્રોન દાતા અને હાઇડ્રોજન સ્ત્રોત તરીકે 1,3-ડાયમિથાઇલ-2-ફિનાઇલ-2,3-ડાયહાઇડ્રો-1H-બેન્ઝો[d]ઇમિડાઝોલ પસંદ કર્યું. સંશ્લેષણ પછી, પ્રાપ્ત KGF-10 ને વિવિધ વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિઓનો આધિન કરવામાં આવ્યું. આ પરીક્ષણો દર્શાવે છે કે સામગ્રીમાં 2.5 eV ના બેન્ડ ગેપ સાથે મધ્યમ CO2 શોષણ ક્ષમતા અને દૃશ્યમાન તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં અસરકારક શોષણ છે.
નવી સામગ્રીના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોના જ્ઞાનથી સજ્જ, વૈજ્ઞાનિકોએ તેનો ઉપયોગ દૃશ્યમાન પ્રકાશ દ્વારા કાર્બન ડાયોક્સાઇડના ઘટાડાને ઉત્પ્રેરિત કરવા માટે કર્યો. નોંધપાત્ર રીતે, સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે KGF-10 કોઈપણ સહાયક ફોટોસેન્સિટાઇઝર અથવા ઉત્પ્રેરક વિના 99% સુધી પસંદગી સાથે CO2 ને ફોર્મેટ (HCOO-) રૂપાંતર પ્રાપ્ત કરે છે. વધુમાં, KGF-10 એ અભૂતપૂર્વ રીતે ઉચ્ચ સ્પષ્ટ ક્વોન્ટમ ઉપજ દર્શાવ્યું - ફોટોનનો ઉપયોગ કરવાની કાર્યક્ષમતાનું માપ - 400 nm પર 9.8% ના મૂલ્ય સુધી પહોંચ્યું. નોંધપાત્ર રીતે, ફોટોકેટાલિટીક પ્રતિક્રિયા દરમિયાન કરવામાં આવેલા માળખાકીય વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે KGF-10 ઘટાડો પ્રક્રિયામાં મદદ કરવા માટે માળખાકીય ફેરફારમાંથી પસાર થાય છે.
આ ક્રાંતિકારી સંશોધન ઉચ્ચ પ્રદર્શન ટીન-આધારિત ફોટોકેટાલિસ્ટ KGF-10 રજૂ કરે છે જેમાં દૃશ્યમાન પ્રકાશ દ્વારા CO2 ઘટાડવા માટે એક-માર્ગી ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉમદા ધાતુઓની જરૂર નથી. આ અભ્યાસમાં દર્શાવવામાં આવેલા KGF-10 ના નોંધપાત્ર ગુણધર્મો સૌર CO2 ઘટાડા સહિત વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં ફોટોકેટાલિસ્ટ તરીકે તેના ઉપયોગમાં ક્રાંતિ લાવી શકે છે. પ્રોફેસર મેડા નિષ્કર્ષ કાઢે છે: "અમારા પરિણામો સૂચવે છે કે MOF પૃથ્વી પર જોવા મળતી બિન-ઝેરી, ખર્ચ-અસરકારક અને વિપુલ પ્રમાણમાં ધાતુઓનો ઉપયોગ કરીને શ્રેષ્ઠ ફોટોકેટાલિટીક ક્ષમતાઓના વિકાસ માટે એક પ્લેટફોર્મ તરીકે સેવા આપી શકે છે, જે ઘણીવાર મોલેક્યુલર મેટલ કોમ્પ્લેક્સ હોય છે. અપ્રાપ્ય." આ શોધ નવી શક્યતાઓ ખોલે છે. ફોટોકેટાલિસિસના ક્ષેત્રમાં નવી ક્ષિતિજો અને પૃથ્વીના સંસાધનોના ટકાઉ અને કાર્યક્ષમ ઉપયોગ માટે માર્ગ મોકળો કરે છે.
ન્યૂઝવાઇઝ પત્રકારોને બ્રેકિંગ ન્યૂઝની ઍક્સેસ અને યુનિવર્સિટીઓ, સંસ્થાઓ અને પત્રકારોને તેમના પ્રેક્ષકોને બ્રેકિંગ ન્યૂઝ પહોંચાડવા માટે એક પ્લેટફોર્મ પૂરું પાડે છે.