Newswise – Ang lumalaking pangangailangan para sa mga panggatong na nakabatay sa carbon upang pasiglahin ang ekonomiya ay patuloy na nagpapataas ng dami ng carbon dioxide (CO2) sa hangin. Bagama't may mga pagsisikap na ginagawa upang mabawasan ang mga emisyon ng CO2, hindi nito nababawasan ang mga mapaminsalang epekto ng gas na nasa atmospera na. Kaya naman, nakaisip ang mga mananaliksik ng mga malikhaing paraan upang magamit ang CO2 sa atmospera sa pamamagitan ng pag-convert nito sa mahahalagang sangkap tulad ng formic acid (HCOOH) at methanol. Ang photoreduction ng CO2 gamit ang mga photocatalyst gamit ang nakikitang liwanag bilang katalista ay isang popular na pamamaraan para sa mga naturang conversion.
Sa pinakabagong tagumpay, na isiniwalat sa internasyonal na edisyon ng Angewandte Chemie noong Mayo 8, 2023, si Propesor Kazuhiko Maeda at ang kanyang pangkat ng pananaliksik sa Tokyo Institute of Technology ay nakagawa ng makabuluhang pag-unlad. Matagumpay nilang nakabuo ng isang tin (Sn) metal-organic framework (MOF) na nagtataguyod ng pumipiling photoreduction ng CO2. Ang kamakailang ipinakilalang MOF ay pinangalanang KGF-10 at ang kemikal na formula nito ay [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: trithiocyanuric acid, MeOH: methanol). Gamit ang nakikitang liwanag, epektibong kino-convert ng KGF-10 ang CO2 sa formic acid (HCOOH). Ipinaliwanag ni Propesor Maeda, "Sa ngayon, maraming lubos na mahusay na photocatalyst para sa pagbabawas ng CO2 batay sa mga bihirang at marangal na metal ang nalikha. Gayunpaman, ang pagsasama ng mga light-absorbing at catalytic function sa isang solong molecular unit na binubuo ng isang malaking bilang ng mga metal ay nananatiling isang hamon." Kaya, ang Sn ay napatunayang isang mainam na kandidato upang malampasan ang dalawang balakid na ito."
Ang mga MOF, na pinagsasama ang mga bentahe ng mga metal at mga organikong materyales, ay kasalukuyang sinusuri bilang isang mas luntiang alternatibo sa mga tradisyonal na photocatalyst na nakabatay sa mga rare earth metal. Ang Sn, na kilala sa dalawahang papel nito bilang isang katalista at sumisipsip ng liwanag sa mga proseso ng photocatalyst, ay maaaring maging isang mabisang opsyon para sa mga photocatalyst na nakabatay sa MOF. Bagama't malawakang pinag-aralan ang mga MOF na binubuo ng zirconium, iron, at lead, limitado pa rin ang pag-unawa sa mga Sn-based MOF. Kinakailangan ang mga karagdagang pag-aaral upang lubos na masuri ang mga posibilidad at potensyal na aplikasyon ng mga Sn-based MOF sa larangan ng photocatalysis.
Upang i-synthesize ang MOF KGF-10 na nakabatay sa lata, ginamit ng mga mananaliksik ang H3ttc (trithiocyanuric acid), MeOH (methanol), at tin chloride bilang mga panimulang sangkap. Pinili nila ang 1,3-dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazole bilang electron donor at pinagmumulan ng hydrogen. Pagkatapos ng synthesis, ang nakuha na KGF-10 ay isinailalim sa iba't ibang pamamaraan ng pagsusuri. Ipinakita ng mga pagsubok na ito na ang materyal ay may katamtamang kapasidad ng adsorption ng CO2 na may band gap na 2.5 eV at epektibong pagsipsip sa nakikitang saklaw ng wavelength.
Gamit ang kaalaman sa mga pisikal at kemikal na katangian ng bagong materyal, ginamit ito ng mga siyentipiko upang ma-catalyze ang pagbawas ng carbon dioxide sa pamamagitan ng nakikitang liwanag. Kapansin-pansin, natuklasan ng mga mananaliksik na ang KGF-10 ay nakakamit ng CO2 upang ma-formate (HCOO-) conversion na may hanggang 99% selectivity nang walang anumang auxiliary photosensitizer o catalyst. Bukod pa rito, nagpakita ang KGF-10 ng isang walang kapantay na mataas na apparent quantum yield – isang sukatan ng kahusayan ng paggamit ng mga photon – na umaabot sa halagang 9.8% sa 400 nm. Kapansin-pansin, ang structural analysis na isinagawa sa panahon ng photocatalytic reaction ay nagpakita na ang KGF-10 ay sumasailalim sa isang structural modification upang makatulong sa proseso ng pagbawas.
Ang makabagong pananaliksik na ito ay nagpapakita ng isang mataas na pagganap na tin-based photocatalyst na KGF-10 na hindi nangangailangan ng mga noble metal bilang one-way catalyst para sa pagbawas ng CO2 upang mabuo sa pamamagitan ng nakikitang liwanag. Ang mga kahanga-hangang katangian ng KGF-10 na ipinakita sa pag-aaral na ito ay maaaring magbago nang malaki sa paggamit nito bilang isang photocatalyst sa iba't ibang aplikasyon, kabilang ang solar CO2 reduction. Nagtapos si Propesor Maeda: "Ipinapahiwatig ng aming mga resulta na ang mga MOF ay maaaring magsilbing plataporma para sa pagpapaunlad ng mga superior na kakayahan sa photocatalytic gamit ang mga hindi nakalalason, cost-effective at masaganang metal na matatagpuan sa Daigdig, na kadalasang mga molecular metal complex. Hindi makakamit." Ang pagtuklas na ito ay nagbubukas ng mga bagong posibilidad. mga bagong abot-tanaw sa larangan ng photocatalysis at nagbubukas ng daan para sa napapanatiling at mahusay na paggamit ng mga mapagkukunan ng Daigdig.
Nagbibigay ang Newswise sa mga mamamahayag ng access sa mga breaking news at isang plataporma para sa mga unibersidad, institusyon, at mamamahayag upang maipamahagi ang mga breaking news sa kanilang mga tagapakinig.