KANAZAWA, Japan, 8 juny 2023 /PRNewswire/ — Undersykers fan 'e Universiteit fan Kanazawa rapportearje hoe't in ultratinne laach tindisulfide brûkt wurde kin om de gemyske reduksje fan koalstofdiokside te fersnellen. foar in koalstofneutrale maatskippij.
It recyclen fan koalstofdiokside (CO2) dat útstjit troch yndustriële prosessen is in needsaak yn 'e driuwende syktocht fan 'e minskheid nei in duorsume, koalstofneutrale maatskippij. Om dizze reden wurde elektrokatalysatoren dy't CO2 effisjint kinne omsette yn oare minder skealike gemyske produkten op it stuit breed bestudearre. In klasse materialen bekend as twadiminsjonale (2D) metaaldichalkogeniden binne kandidaten as elektrokatalysatoren foar CO-konverzje, mar dizze materialen befoarderje faak ek konkurrearjende reaksjes, wêrtroch't har effisjinsje ferminderet. Yasufumi Takahashi en kollega's oan it Nanobiology Science Institute (WPI-NanoLSI) fan 'e Universiteit fan Kanazawa hawwe in twadiminsjonale metaaldichalkogenide identifisearre dy't CO2 effektyf kin ferminderje ta mieresûr, net allinich fan natuerlike oarsprong. Boppedat is dizze ferbining in tuskenprodukt fan gemyske synteze.
Takahashi en kollega's fergelike de katalytyske aktiviteit fan twadiminsjonale disulfide (MoS2) en tindisulfide (SnS2). Beide binne twadiminsjonale metaaldichalkogeniden, wêrfan de lêste fan bysûnder belang is, om't suver tin bekend is as in katalysator foar de produksje fan mierensoer. Elektrochemyske testen fan dizze ferbiningen lieten sjen dat de wetterstofûntwikkelingsreaksje (HER) fersneld wurdt mei MoS2 ynstee fan CO2-konverzje. HER ferwiist nei in reaksje dy't wetterstof produseart, wat nuttich is as men wetterstofbrânstof produsearje wol, mar yn it gefal fan CO2-reduksje is it in net winske konkurrearjend proses. Oan 'e oare kant liet SnS2 goede CO2-redusearjende aktiviteit sjen en remde HER. De ûndersikers diene ek elektrochemyske mjittingen fan bulk SnS2-poeier en fûnen dat it minder aktyf wie yn katalytyske reduksje fan CO2.
Om te begripen wêr't de katalytysk aktive plakken yn SnS2 lizze en wêrom't in 2D-materiaal better presteart as in bulkferbining, brûkten de wittenskippers in technyk neamd scanning cell elektrochemical microscopy (SECCM). De SECCM wurdt brûkt as in nanopipet, en foarmet in nanoskaal meniskusfoarmige elektrochemyske sel foar sondes dy't gefoelich binne foar oerflakreaksjes op samples. De mjittingen lieten sjen dat it heule oerflak fan 'e SnS2-plaat katalytysk aktyf wie, net allinich de "platfoarm"- of "râne"-eleminten yn 'e struktuer. Dit ferklearret ek wêrom't 2D SnS2 in hegere aktiviteit hat yn ferliking mei bulk SnS2.
Berekkeningen jouwe fierder ynsjoch yn 'e gemyske reaksjes dy't plakfine. Benammen de foarming fan mierensoer is identifisearre as in energetysk geunstige reaksjerûte as 2D SnS2 as katalysator brûkt wurdt.
De befiningen fan Takahashi en kollega's markearje in wichtige stap rjochting it gebrûk fan twadiminsjonale elektrokatalysatoren yn elektrogemyske CO2-reduksjetapassingen. De wittenskippers neame: "Dizze resultaten sille in better begryp en ûntwikkeling leverje fan in twadiminsjonale metaaldichalcogenide-elektrokatalysestrategy foar de elektrogemyske reduksje fan koalstofdiokside om koalwetterstoffen, alkoholen, fettsoeren en alkenen te produsearjen sûnder side-effekten. produkten."
Twadiminsjonale (2D) platen (of monolagen) fan metaaldichalkogeniden binne materialen fan it MX2-type, wêrby't M in metaalatoom is, lykas molybdeen (Mo) of tin (Sn), en X in chalcogeenatoom is, lykas swevel (C). De struktuer kin útdrukt wurde as in laach fan X-atomen boppe op in laach fan M-atomen, dy't op syn beurt op in laach fan X-atomen leit. Twadiminsjonale metaaldichalkogeniden hearre ta in klasse fan saneamde twadiminsjonale materialen (dêr't ek grafeen ûnder falt), wat betsjut dat se tinner wurde. 2D-materialen hawwe faak oare fysike eigenskippen as harren bulk (3D) tsjinhingers.
Twadiminsjonale metaaldichalkogeniden binne ûndersocht op har elektrokatalytyske aktiviteit yn 'e wetterstofûntwikkelingsreaksje (HER), in gemysk proses dat wetterstof produseart. Mar no hawwe Yasufumi Takahashi en kollega's oan 'e Universiteit fan Kanazawa ûntdutsen dat de twadiminsjonale metaaldichalkogenide SnS2 gjin HER-katalytyske aktiviteit fertoant; dit is in ekstreem wichtige eigenskip yn 'e strategyske kontekst fan it paad.
Yusuke Kawabe, Yoshikazu Ito, Yuta Hori, Suresh Kukunuri, Fumiya Shiokawa, Tomohiko Nishiuchi, Samuel Chon, Kosuke Katagiri, Zeyu Xi, Chikai Lee, Yasuteru Shigeta en Yasufumi Takahashi. Plaat 1T / 1H-SnS2 foar elektrogemyske oerdracht fan CO2, ACS XX, XXX-XXX (2023).
Titel: Skannende eksperiminten mei elektrogemyske mikroskopy fan sellen om de katalytyske aktiviteit fan SnS2-platen te bestudearjen om CO2-útstjit te ferminderjen.
It Nanobiologysk Ynstitút fan 'e Universiteit fan Kanazawa (NanoLSI) waard oprjochte yn 2017 as ûnderdiel fan it programma fan it wrâldliedende ynternasjonale ûndersykssintrum MEXT. It doel fan it programma is om in ûndersykssintrum fan wrâldklasse te meitsjen. Troch de wichtichste kennis yn biologyske scanning probe-mikroskopie te kombinearjen, stelt NanoLSI "nanoendoskopytechnology" fêst foar direkte ôfbylding, analyze en manipulaasje fan biomolekulen om ynsjoch te krijen yn 'e meganismen dy't libbensferskynsels lykas sykte kontrolearje.
As in liedende algemiene ûnderwiisuniversiteit oan 'e kust fan 'e See fan Japan, hat de Universiteit fan Kanazawa sûnt de oprjochting yn 1949 grutte bydragen levere oan heger ûnderwiis en akademysk ûndersyk yn Japan. De universiteit hat trije hegeskoallen en 17 skoallen dy't dissiplines oanbiede lykas medisinen, kompjûterwittenskippen en de humaniora.
De universiteit leit yn Kanazawa, in stêd ferneamd om syn skiednis en kultuer, oan 'e kust fan 'e Japanske See. Sûnt it feodale tiidrek (1598-1867) hat Kanazawa in autoritatyf yntellektueel prestiizje genoaten. De Universiteit fan Kanazawa is ferdield yn twa haadkampussen, Kakuma en Takaramachi, en hat sawat 10.200 studinten, wêrfan 600 ynternasjonale studinten binne.
Besjoch orizjinele ynhâld: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html