Rutenyum ile Kaplı Yeni Karbon Nitrür Malzeme Suda Görünür Işık Bölgesinde CO2 Azaltmayı Sağlıyor
Fosil yakıtların tükenmeye devam etmesi, sera gazlarındaki artış, temiz, güvenli ve ekonomik enerji problemleri kritik bir sorun olmaya devam etmektedir.
1980’lerde Nobel Ödülü sahibi Jean-Marie Lehn ve diğerlerinin özgün çalışmasını takip eden – ışığı enerjiye dönüştüren malzemeler – yararlı, yüksek enerjili moleküllerin içinde verimli CO2 bozunması yolunu araştırdı. Mesela termal kataliz gibi konvensiyonel yaklaşımlarla kıyasladı. Örneğin fotokatalizörler yüksek sıcaklık ve basınç gibi masraflı prosedürlere ihtiyacı olmamasının avantajına sahiptir.
Şimdi, Tokyo Teknoloji’de Kazuhiko Maeda’nın bir araştırma grubu daha iyisi bulunan 2000’den fazla metodun cirosu ve %99 un seçicilikle CO2 dönüşümünün yapabilen yeni bir nanomalzeme geliştirdi.
Bu sonuçlar Maeda’nın takımını yapay fotosentezin amacına bir adım daha yaklaştıran suda ve görünür ışık altında kaydedilen en yüksek verilerdir. Sistemin tasarımı kullanılan güneş ışığının doğal üretimi, su ve ispatlanabilir enerji üretimini kopyalayabilir.
Yeni malzemenin, iki çekirdekli kompleks rutenyum (RuRu’) olarak bilinen metal yapıyla yüksek boşluklu yüzeyden oluşan karbon nitrit nanosheetleri ( nano ölçekli levha) birleştirdiğini Angewandte Chemie’ de bildirdi. CO2‘yi azaltmaya yardımcı olduğu bilinen farklı tür metal komplekslerine rağmen Maeda “ Kompleks Rutenyum şuanın en iyisidir. Fakat gelecekte kopyanın değerli metalle yer değiştirmeye ihtiyaç var” dedi.
Malzemeyi eşsiz yapan nanosheet yüzeyine RuRu’ yu birleştiren boyuttur. Güçlü bağlama CO2 azalmasında elektron transferini geliştirir. Maeda karbon nitrür yüzeyin kimyasal olarak etkisiz olduğunu açıkladı. “ Bu, bizim araştırma topluluğunda büyük bir sürpriz oldu.” dedi.
Ayrıca performansı arttırmak için, Maeda’nın takımı elektron yakalama ve transfer verimliliği artırmada önemli bir rol oynayan gümüşle modife etti.
Bu çalışma kimya endüstrisinde aldehit gibi katma değer kimyasallar içinde transfer olabilen çeşitli organik çözücüler ile sadece suda çalışılmıyor. Karbon nitrit temelli fotokatalizörler için yeni olasılıklar geliştirmektedir.
Maeda “ Son zamana kadar yüksek verimlilikle sulu çözeltide görünür ışık altında CO2 azalmasına ulaşmak ikansız görünürdü.” dedi. “ Bizim yeni çalışmamız maliyeti düşük karbon nitrit temelli materyaller kullanılsa bile açıkça bu durumun gerçekten olabileceğini ispatlamaktadır.”
Maeda’ nın takımı için önümüzdeki zorluklardan biri dünyada fazla miktarda bulunan metalleri, nadir yerlerdeki, metal rutenyum, demir ve bakır gibi, bağlayarak fotokatalizör tasarlamaktır.
Kaynak : sciencedaily.com
