Chaidh mèinnear ùir a tha air a sgaoileadh gu farsaing, α-iarann-(III) ocsaid-hidrocsaid, a lorg mar chatalaiche ath-chuairteachail airson lughdachadh dà-ogsaid charboin gu searbhag formach. Creideas: An t-Ollamh Kazuhiko Maeda
Tha lughdachadh-bhothan CO2 gu connadh so-ghiùlain leithid searbhag formach (HCOOH) na dhòigh mhath air dèiligeadh ri ìrean CO2 ag èirigh san àile. Gus cuideachadh leis a’ ghnìomh seo, thagh sgioba rannsachaidh aig Institiud Teicneòlais Tokyo mèinnear stèidhichte air iarann ​​a bha ri fhaighinn gu furasta agus chuir iad air taic alumina e gus catalyst a leasachadh as urrainn CO2 a thionndadh gu HCOOH gu h-èifeachdach, timcheall air 90% de thaghadh!
Tha carbadan dealain nan roghainn tharraingeach do mhòran dhaoine, agus is e prìomh adhbhar nach eil sgaoilidhean gualain aca. Ach, is e ana-cothrom mòr dha mòran an dìth raon agus na h-amannan cosgais fada. Seo far a bheil buannachd mhòr aig connadh leaghaidh mar pheatroil. Tha an dùmhlachd lùtha àrd aca a’ ciallachadh raointean fada agus ath-lìonadh luath.
Faodaidh atharrachadh bho pheatroil no dìosail gu connadh leaghaidh eadar-dhealaichte sgaoilidhean gualain a thoirt air falbh agus buannachdan connaidh leaghaidh a chumail. Ann an cealla connaidh, mar eisimpleir, faodaidh searbhag formach einnsean a chumhachdachadh fhad ‘s a tha e a’ leigeil a-mach uisge agus carbon dà-ogsaid. Ach, ma thèid searbhag formach a thoirt gu buil le bhith a’ lughdachadh CO2 san àile gu HCOOH, is e uisge an aon toradh lom.
Tha ìrean carbon dà-ogsaid ag èirigh san àile againn agus an tabhartas do bhlàthachadh na cruinne nan naidheachdan cumanta a-nis. Mar a bha luchd-rannsachaidh a’ dèanamh deuchainnean le diofar dhòighean-obrach airson an duilgheadas, nochd fuasgladh èifeachdach - a bhith a’ tionndadh cus carbon dà-ogsaid san àile gu ceimigean làn lùtha.
Tha cinneasachadh connaidh leithid searbhag formach (HCOOH) le bhith a’ lughdachadh CO2 ann an solas na grèine air mòran aire a tharraing o chionn ghoirid leis gu bheil buannachd dhùbailte aig a’ phròiseas: bidh e a’ lughdachadh cus sgaoilidhean CO2 agus cuideachd a’ cuideachadh le bhith a’ lughdachadh gainnead lùtha a tha romhainn an-dràsta. Mar ghiùlan sàr-mhath airson haidridean le dùmhlachd lùtha àrd, faodaidh HCOOH lùth a thoirt seachad tro losgadh agus dìreach uisge a leigeil ma sgaoil mar thoradh.
Gus an fhuasgladh buannachdail seo a thoirt gu buil, tha luchd-saidheans air siostaman foto-chatalaíseach a leasachadh a lughdaicheas carbon dà-ogsaid le cuideachadh bho sholas na grèine. Tha an siostam seo air a dhèanamh suas de shubstrat a ghlacas solas (ie, foto-mhothachaidh) agus catalyst a leigeas leis an ghluasad ioma-eileagtron a tha a dhìth airson lughdachadh CO2 gu HCOOH. Agus mar sin thòisich iad a’ lorg catalysts freagarrach agus èifeachdach!
Lùghdachadh foto-chatalaíoch air carbon dà-ogsaid a’ cleachdadh infografaigs measgaichte a thathas a’ cleachdadh gu cumanta. Creideas: An t-Ollamh Kazuhiko Maeda
Air sgàth an èifeachdais agus an comas ath-chuairteachaidh, thathas den bheachd gur e catalaichean cruaidh na tagraichean as fheàrr airson na h-obrach seo, agus thar nam bliadhnaichean, chaidh comasan catalaíseach mòran de fhrèamaichean meatailt-organach (MOFn) stèidhichte air cobalt, manganese, nicil agus iarann ​​a sgrùdadh, agus nam measg tha cuid de bhuannachdan aig an fhear mu dheireadh thairis air meatailtean eile. Ach, chan eil a’ mhòr-chuid de chatalaichean stèidhichte air iarann ​​a chaidh aithris gu ruige seo a’ dèanamh ach carbon monoxide mar am prìomh thoradh, chan e HCOOH.
Ach, fhuair sgioba de luchd-rannsachaidh aig Institiud Teicneòlais Tokyo (Tokyo Tech) air a stiùireadh leis an t-Ollamh Kazuhiko Maeda fuasgladh luath air a’ chùis seo. Ann an sgrùdadh a chaidh fhoillseachadh o chionn ghoirid anns an iris cheimigeach Angewandte Chemie, sheall an sgioba catalyst stèidhichte air iarann ​​le taic bho alumina (Al2O3) a’ cleachdadh α-iarann ​​(III) ocsaideacsaid (α-FeO​​​ OH; geoitit). Tha an catalyst ùr α-FeO​​​OH/Al2O3 a’ nochdadh coileanadh tionndaidh sàr-mhath bho CO2 gu HCOOH agus ath-chuairteachadh sàr-mhath. Nuair a chaidh faighneachd dhaibh mun roghainn catalyst aca, thuirt an t-Ollamh Maeda: “Tha sinn airson eileamaidean nas pailte a sgrùdadh mar chatalysts ann an siostaman lughdachadh-foto CO2. Feumaidh sinn catalyst cruaidh a tha gnìomhach, ath-chuairteachail, neo-phuinnseanta agus saor. Sin as coireach gun do thagh sinn mèinnirean ùir a tha air an sgaoileadh gu farsaing mar goethite airson ar deuchainnean.”
Chleachd an sgioba dòigh shìmplidh airson an catalyst aca a cho-chur ri chèile. An uairsin chleachd iad stuthan Al2O3 le taic iarainn gus CO2 a lùghdachadh gu foto-chatalaíoch aig teòthachd an t-seòmair an làthair foto-mhothachaidh stèidhichte air ruthenium (Ru), tabhartaiche electron, agus solas faicsinneach le tonnan-fada os cionn 400 nanometers.
Tha na toraidhean glè bhrosnachail. Bha roghnachd an t-siostaim aca airson a’ phrìomh thoradh HCOOH 80–90% le toradh cuantamach de 4.3% (a’ nochdadh èifeachdas an t-siostaim).
Tha an sgrùdadh seo a’ taisbeanadh a’ chiad sheòrsa de chatalaiche cruaidh stèidhichte air iarann ​​as urrainn HCOOH a chruthachadh nuair a thèid a chur còmhla ri foto-mhothachaidh èifeachdach. Tha e cuideachd a’ bruidhinn air cho cudromach sa tha stuth taice ceart (Al2O3) agus a’ bhuaidh a th’ aige air an ath-bhualadh lughdachadh foto-cheimigeach.
Dh’fhaodadh beachdan bhon rannsachadh seo cuideachadh le bhith a’ leasachadh chatalaichean ùra gun mheatailtean uasal airson lughdachadh carbon dà-ogsaid gu ceimigean feumail eile. “Tha an rannsachadh againn a’ sealltainn nach eil an t-slighe gu eaconamaidh lùtha uaine iom-fhillte. Faodaidh eadhon dòighean sìmplidh ullachaidh chatalaichean deagh thoraidhean a thoirt gu buil, agus tha fios againn gum faodar todhar pailt air an talamh, ma tha iad air an taic le todhar leithid alumina, a chleachdadh mar chatalaiche roghnach airson lughdachadh CO2,” tha an t-Ollamh Maeda a’ crìochnachadh.
Tùsan: “Oxyhydroxide Alpha-Iron (III) le taic Alumina mar Catalyst Solid Ath-chuairteachail airson Photoreduction CO2 fo Solas faicsinneach" le Daehyeon An, Dr Shunta Nishioka, Dr Shuhei Yasuda, Dr. Tomoki Kanazawa, Dr. Yoshinobu Kamakura, An t-Oll Shusu. Kazuhiko Maeda, 12 Cèitean 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
“Sin far a bheil buannachd mhòr aig connadh leaghaidh mar pheatroil. Tha an dùmhlachd lùtha àrd aca a’ ciallachadh astaran fada agus ath-lìonadh luath.”
Dè mu dheidhinn beagan àireamhan? Ciamar a tha dùmhlachd lùtha searbhag formach an coimeas ri gasoline? Le dìreach aon dadam gualain anns an fhoirmle cheimigeach, tha mi teagmhach an tigeadh e faisg air gasoline eadhon.
A bharrachd air sin, tha an fhàileadh glè phuinnseanta agus, mar searbhag, tha e nas creimneach na gasoline. Chan e duilgheadasan innleadaireachd do-fhuasgladh a tha seo, ach mura toir searbhag formach buannachdan mòra ann a bhith a’ meudachadh raon agus a’ lughdachadh ùine ath-lìonadh bataraidh, is dòcha nach fhiach an oidhirp.
Nam biodh iad an dùil goethite a thoirt a-mach às an ùir, bhiodh e na obair mèinnearachd dian lùtha agus dh’ fhaodadh e cron a dhèanamh air an àrainneachd.
Is dòcha gun luaidh iad tòrr goethite san ùir oir tha mi an amharas gum biodh feum air barrachd lùth gus na stuthan amh riatanach fhaighinn agus an ath-bhualadh gus goethite a cho-chur ri chèile.
Tha e riatanach sùil a thoirt air cearcall-beatha iomlan a’ phròiseis agus cosgais lùtha a h-uile càil obrachadh a-mach. Cha d’ fhuair NASA a leithid de rud ri cur air bhog an-asgaidh. Feumaidh feadhainn eile seo a chumail san amharc.
SciTechDaily: Dachaigh nan naidheachdan teicneòlais as fheàrr bho 1998. Cùm suas ris na naidheachdan teicneòlais as ùire tro phost-d no meadhanan sòisealta.
Tha dìreach smaoineachadh air blasan ceòthach is mealltach BBQ gu leòr airson a’ mhòr-chuid de dhaoine a dhèanamh a’ sileadh. Tha an samhradh an seo, agus dha mòran…