કાનાઝાવા, જાપાન, 8 જૂન, 2023 /PRNewswire/ — કાનાઝાવા યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ અહેવાલ આપ્યો છે કે કાર્બન તટસ્થ સમાજ માટે કાર્બન ડાયોક્સાઇડના રાસાયણિક ઘટાડાને વેગ આપવા માટે ટીન ડાયસલ્ફાઇડના અતિ-પાતળા સ્તરનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરી શકાય છે.
ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાંથી ઉત્સર્જિત કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) ને રિસાયક્લિંગ કરવું એ માનવજાતની ટકાઉ, કાર્બન-તટસ્થ સમાજની તાત્કાલિક શોધમાં એક આવશ્યકતા છે. આ કારણોસર, CO2 ને અસરકારક રીતે અન્ય ઓછા હાનિકારક રાસાયણિક ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતરિત કરી શકે તેવા ઇલેક્ટ્રોકેટાલિસ્ટ્સનો હાલમાં વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવી રહ્યો છે. દ્વિ-પરિમાણીય (2D) મેટલ ડિચાલ્કોજેનાઇડ્સ તરીકે ઓળખાતી સામગ્રીનો એક વર્ગ CO રૂપાંતર માટે ઇલેક્ટ્રોકેટાલિસ્ટ્સ તરીકે ઉમેદવાર છે, પરંતુ આ સામગ્રી ઘણીવાર સ્પર્ધાત્મક પ્રતિક્રિયાઓને પણ પ્રોત્સાહન આપે છે, જે તેમની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે. કાનાઝાવા યુનિવર્સિટીના નેનોબાયોલોજી સાયન્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ (WPI-NanoLSI) ના યાસુફુમી તાકાહાશી અને સાથીદારોએ એક દ્વિ-પરિમાણીય મેટલ ડિચાલ્કોજેનાઇડ ઓળખી કાઢ્યું છે જે CO2 ને અસરકારક રીતે ફોર્મિક એસિડમાં ઘટાડી શકે છે, ફક્ત કુદરતી મૂળનું જ નહીં. વધુમાં, આ જોડાણ એક મધ્યવર્તી કડી છે. રાસાયણિક સંશ્લેષણનું ઉત્પાદન.
તાકાહાશી અને તેમના સાથીઓએ દ્વિ-પરિમાણીય ડાયસલ્ફાઇડ (MoS2) અને ટીન ડાયસલ્ફાઇડ (SnS2) ની ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિની તુલના કરી. બંને દ્વિ-પરિમાણીય ધાતુ ડાયાલ્કોજેનાઇડ્સ છે, બાદમાં ખાસ રસપ્રદ છે કારણ કે શુદ્ધ ટીન ફોર્મિક એસિડના ઉત્પાદન માટે ઉત્પ્રેરક તરીકે જાણીતું છે. આ સંયોજનોના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરીક્ષણ દર્શાવે છે કે હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયા (HER) CO2 રૂપાંતરને બદલે MoS2 નો ઉપયોગ કરીને ઝડપી બને છે. HER એ એવી પ્રતિક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે જે હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરે છે, જે હાઇડ્રોજન ઇંધણ ઉત્પન્ન કરવાનો ઇરાદો હોય ત્યારે ઉપયોગી છે, પરંતુ CO2 ઘટાડાના કિસ્સામાં, તે એક અનિચ્છનીય સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયા છે. બીજી બાજુ, SnS2 એ સારી CO2 ઘટાડવાની પ્રવૃત્તિ દર્શાવી અને HER ને અવરોધિત કર્યું. સંશોધકોએ બલ્ક SnS2 પાવડરના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ માપ પણ લીધા અને જાણવા મળ્યું કે તે CO2 ના ઉત્પ્રેરક ઘટાડામાં ઓછું સક્રિય હતું.
SnS2 માં ઉત્પ્રેરક રીતે સક્રિય સ્થળો ક્યાં સ્થિત છે અને શા માટે 2D સામગ્રી બલ્ક સંયોજન કરતાં વધુ સારી કામગીરી બજાવે છે તે સમજવા માટે, વૈજ્ઞાનિકોએ સ્કેનીંગ સેલ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ માઇક્રોસ્કોપી (SECCM) નામની તકનીકનો ઉપયોગ કર્યો. SECCM નો ઉપયોગ નેનોપીપેટ તરીકે થાય છે, જે નમૂનાઓ પર સપાટીની પ્રતિક્રિયાઓ પ્રત્યે સંવેદનશીલ પ્રોબ્સ માટે નેનોસ્કેલ મેનિસ્કસ આકારનો ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલ બનાવે છે. માપ દર્શાવે છે કે SnS2 શીટની સમગ્ર સપાટી ઉત્પ્રેરક રીતે સક્રિય હતી, ફક્ત "પ્લેટફોર્મ" અથવા "એજ" તત્વો જ નહીં. આ એ પણ સમજાવે છે કે બલ્ક SnS2 ની તુલનામાં 2D SnS2 માં વધુ પ્રવૃત્તિ કેમ છે.
ગણતરીઓ થતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં વધુ સમજ આપે છે. ખાસ કરીને, જ્યારે 2D SnS2 નો ઉપયોગ ઉત્પ્રેરક તરીકે થાય છે ત્યારે ફોર્મિક એસિડની રચનાને ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ પ્રતિક્રિયા માર્ગ તરીકે ઓળખવામાં આવી છે.
તાકાહાશી અને તેના સાથીદારોના તારણો ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ CO2 ઘટાડાના કાર્યક્રમોમાં દ્વિ-પરિમાણીય ઇલેક્ટ્રોકેટાલિસ્ટ્સના ઉપયોગ તરફ એક મહત્વપૂર્ણ પગલું દર્શાવે છે. વૈજ્ઞાનિકો ટાંકે છે: "આ પરિણામો કાર્બન ડાયોક્સાઇડના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઘટાડા માટે દ્વિ-પરિમાણીય મેટલ ડાયચાલ્કોજેનાઇડ ઇલેક્ટ્રોકેટાલિસિસ વ્યૂહરચનાની વધુ સારી સમજ અને વિકાસ પ્રદાન કરશે જેથી આડઅસરો વિના હાઇડ્રોકાર્બન, આલ્કોહોલ, ફેટી એસિડ અને આલ્કેન્સ ઉત્પન્ન થાય."
મેટલ ડિચાલ્કોજેનાઇડ્સની દ્વિ-પરિમાણીય (2D) શીટ્સ (અથવા મોનોલેયર્સ) એ MX2 પ્રકારની સામગ્રી છે જ્યાં M એ ધાતુનો અણુ છે, જેમ કે મોલિબ્ડેનમ (Mo) અથવા ટીન (Sn), અને X એ ચાલ્કોજન અણુ છે, જેમ કે સલ્ફર (C). આ રચનાને M અણુઓના સ્તરની ટોચ પર X અણુઓના સ્તર તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે, જે બદલામાં X અણુઓના સ્તર પર સ્થિત છે. દ્વિ-પરિમાણીય મેટલ ડિચાલ્કોજેનાઇડ્સ કહેવાતા દ્વિ-પરિમાણીય પદાર્થો (જેમાં ગ્રાફીન પણ શામેલ છે) ના વર્ગના છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ પાતળા થાય છે. 2D સામગ્રીમાં ઘણીવાર તેમના બલ્ક (3D) સમકક્ષો કરતા અલગ ભૌતિક ગુણધર્મો હોય છે.
હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયા (HER) માં તેમની ઇલેક્ટ્રોકેટાલિટીક પ્રવૃત્તિ માટે દ્વિ-પરિમાણીય ધાતુ ડિચાલ્કોજેનાઇડ્સની તપાસ કરવામાં આવી છે, જે એક રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે જે હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરે છે. પરંતુ હવે, યાસુફુમી તાકાહાશી અને કનાઝાવા યુનિવર્સિટીના સાથીદારોએ શોધી કાઢ્યું છે કે દ્વિ-પરિમાણીય ધાતુ ડિચાલ્કોજેનાઇડ SnS2 HER ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ પ્રદર્શિત કરતું નથી; આ ટ્રેઇલના વ્યૂહાત્મક સંદર્ભમાં એક અત્યંત મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મ છે.
યુસુકે કવાબે, યોશીકાઝુ ઇટો, યુતા હોરી, સુરેશ કુકુનુરી, ફુમિયા શિઓકાવા, તોમોહિકો નિશિયુચી, સેમ્યુઅલ ચોન, કોસુકે કાટાગીરી, ઝેયુ ક્ઝી, ચિકાઈ લી, યાસુતેરુ શિગેતા અને યાસુફુમી તાકાહાશી. CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023) ના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ટ્રાન્સફર માટે પ્લેટ 1T/1H-SnS2.
શીર્ષક: CO2 ઉત્સર્જન ઘટાડવા માટે SnS2 શીટ્સની ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિનો અભ્યાસ કરવા માટે કોષોની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ માઇક્રોસ્કોપી પર સ્કેનિંગ પ્રયોગો.
કનાઝાવા યુનિવર્સિટીની નેનોબાયોલોજીકલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ (NanoLSI) ની સ્થાપના 2017 માં વિશ્વના અગ્રણી આંતરરાષ્ટ્રીય સંશોધન કેન્દ્ર MEXT ના કાર્યક્રમના ભાગ રૂપે કરવામાં આવી હતી. આ કાર્યક્રમનો ધ્યેય વિશ્વ કક્ષાનું સંશોધન કેન્દ્ર બનાવવાનો છે. જૈવિક સ્કેનીંગ પ્રોબ માઇક્રોસ્કોપીમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ જ્ઞાનને જોડીને, NanoLSI રોગ જેવી જીવનની ઘટનાઓને નિયંત્રિત કરતી પદ્ધતિઓમાં સમજ મેળવવા માટે બાયોમોલેક્યુલ્સના સીધા ઇમેજિંગ, વિશ્લેષણ અને મેનીપ્યુલેશન માટે "નેનોએન્ડોસ્કોપી ટેકનોલોજી" સ્થાપિત કરે છે.
જાપાનના સમુદ્ર કિનારે આવેલી એક અગ્રણી સામાન્ય શિક્ષણ યુનિવર્સિટી તરીકે, કનાઝાવા યુનિવર્સિટીએ 1949 માં તેની સ્થાપના થઈ ત્યારથી જાપાનમાં ઉચ્ચ શિક્ષણ અને શૈક્ષણિક સંશોધનમાં મોટું યોગદાન આપ્યું છે. યુનિવર્સિટીમાં ત્રણ કોલેજો અને 17 શાળાઓ છે જે દવા, કમ્પ્યુટિંગ અને માનવતા જેવા વિષયો પ્રદાન કરે છે.
આ યુનિવર્સિટી જાપાનના સમુદ્ર કિનારે આવેલા ઇતિહાસ અને સંસ્કૃતિ માટે પ્રખ્યાત શહેર કનાઝાવામાં સ્થિત છે. સામંતશાહી યુગ (૧૫૯૮-૧૮૬૭) થી, કનાઝાવાએ એક અધિકૃત બૌદ્ધિક પ્રતિષ્ઠાનો આનંદ માણ્યો છે. કનાઝાવા યુનિવર્સિટી બે મુખ્ય કેમ્પસ, કાકુમા અને તાકારમાચીમાં વહેંચાયેલી છે, અને તેમાં લગભગ ૧૦,૨૦૦ વિદ્યાર્થીઓ છે, જેમાંથી ૬૦૦ આંતરરાષ્ટ્રીય વિદ્યાર્થીઓ છે.
મૂળ સામગ્રી જુઓ: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html