كەڭ تارقالغان تۇپراق مىنېرالى α-تۆمۈر-(III) ئوكسىگىدروكسىدنىڭ كاربون تۆت ئوكسىدنىڭ فوتورېدوكسىيەسى ئارقىلىق فورمىك كىسلاتاغا ئايلىنىشى ئۈچۈن قايتا ئىشلەتكىلى بولىدىغان كاتالىزاتور ئىكەنلىكى بايقالغان. مەنبە: پروفېسسور كازۇھىكو مائېدا
CO2 نى فوتورېدكاسىيە قىلىش، مەسىلەن، فورمىك كىسلاتا (HCOOH) قاتارلىق توشۇغىلى بولىدىغان يېقىلغۇلارغا ئايلاندۇرۇش، ئاتموسفېرادىكى CO2 سەۋىيەسىنىڭ ئۆرلىشىگە قارشى تۇرۇشنىڭ ياخشى ئۇسۇلى. بۇ ۋەزىپىنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن، توكيو تېخنىكا ئىنستىتۇتىنىڭ تەتقىقات گۇرۇپپىسى ئاسانلا ئېرىشكىلى بولىدىغان تۆمۈر ئاساسلىق مىنېرالنى تاللاپ، ئۇنى ئاليۇمىن تىرەككە قاچىلاپ، CO2 نى ئۈنۈملۈك ھالدا HCOOH غا ئايلاندۇرالايدىغان كاتالىزاتورنى تەرەققىي قىلدۇردى، بۇ تەخمىنەن %90 تاللاشچانلىق!
ئېلېكترلىك ماشىنىلار نۇرغۇن كىشىلەر ئۈچۈن جەلپ قىلارلىق تاللاش بولۇپ، بۇنىڭ ئاساسلىق سەۋەبى ئۇلارنىڭ كاربون قويۇپ بەرمەسلىكىدۇر. ئەمما نۇرغۇن كىشىلەر ئۈچۈن چوڭ كەمچىلىك شۇكى، ئۇلارنىڭ يول يۈرۈش مۇساپىسىنىڭ ئازلىقى ۋە ئۇزۇن قۇۋۋەتلىنىش ۋاقتى. بېنزىن قاتارلىق سۇيۇق يېقىلغۇلارنىڭ بۇ جەھەتتە چوڭ ئەۋزەللىكى بار. ئۇلارنىڭ يۇقىرى ئېنېرگىيە زىچلىقى ئۇزۇن يول يۈرۈش ۋە تېز قۇۋۋەتلىنىشنى بىلدۈرىدۇ.
بېنزىن ياكى دىزېلدىن باشقا سۇيۇق يېقىلغۇغا ئۆزگەرتىش سۇيۇق يېقىلغۇنىڭ ئەۋزەللىكىنى ساقلاپ قېلىش بىلەن بىرگە كاربون قويۇپ بېرىشنى ئازايتالايدۇ. مەسىلەن، يېقىلغۇ باتارېيەسىدە، فورمىك كىسلاتاسى سۇ ۋە كاربون تۆت ئوكسىد قويۇپ بېرىش بىلەن بىر ۋاقىتتا ماتورنى ھەرىكەتلەندۈرەلەيدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ئەگەر فورمىك كىسلاتاسى ئاتموسفېرادىكى CO2 نى HCOOH غا قايتۇرۇش ئارقىلىق ھاسىل بولسا، ئۇنداقتا ساپ مەھسۇلات پەقەت سۇ بولىدۇ.
ئاتموسفېرامىزدىكى كاربون تۆت ئوكسىد مىقدارىنىڭ ئۆرلىشى ۋە ئۇنىڭ يەر شارى ئىسسىپ كېتىشىگە قوشقان تۆھپىسى ھازىر ئورتاق خەۋەرگە ئايلاندى. تەتقىقاتچىلار بۇ مەسىلىگە ھەر خىل ئۇسۇللارنى سىناق قىلىپ، ئۈنۈملۈك چارە تاپتى - ئاتموسفېرادىكى ئارتۇق كاربون تۆت ئوكسىدنى ئېنېرگىيەگە باي خىمىيىلىك ماددىلارغا ئايلاندۇرۇش.
قۇياش نۇرى ئاستىدا CO2 نى فوتورېكسىيە قىلىش ئارقىلىق فورمىك كىسلاتا (HCOOH) قاتارلىق يېقىلغۇلارنى ئىشلەپچىقىرىش يېقىندا كۆپچىلىكنىڭ دىققىتىنى تارتتى، چۈنكى بۇ جەرياننىڭ قوش پايدىسى بار: ئۇ ئارتۇقچە CO2 قويۇپ بېرىشنى ئازايتىدۇ، شۇنداقلا ھازىر دۇچ كېلىۋاتقان ئېنېرگىيە كەمچىللىكىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈشكە ياردەم بېرىدۇ. يۇقىرى ئېنېرگىيە زىچلىقىغا ئىگە ھىدروگېننىڭ ئېسىل توشۇغۇچىسى بولۇش سۈپىتى بىلەن، HCOOH پەقەت قوشۇمچە مەھسۇلات سۈپىتىدە سۇنى قويۇپ بېرىش بىلەن بىرگە، يانىش ئارقىلىق ئېنېرگىيە بىلەن تەمىنلىيەلەيدۇ.
بۇ پايدىلىق ھەل قىلىش چارىسىنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن، ئالىملار قۇياش نۇرى ياردىمىدە كاربون تۆت ئوكسىدنى ئازايتىدىغان فوتوكاتالىزاتور سىستېمىسىنى ئىجاد قىلدى. بۇ سىستېما نۇرنى سۈمۈرىدىغان سۇبسترات (يەنى فوتوسېنسىتلاشتۇرغۇچى) ۋە CO2 نى HCOOH غا قايتۇرۇش ئۈچۈن لازىم بولغان كۆپ خىل ئېلېكترون يۆتكىلىشىنى ئىشقا ئاشۇرىدىغان كاتالىزاتوردىن تەركىب تاپقان. شۇڭا ئۇلار ماس كېلىدىغان ۋە ئۈنۈملۈك كاتالىزاتورلارنى ئىزدەشكە باشلىدى!
كۆپ ئىشلىتىلىدىغان بىرىكمە ئىنفوگرافىكا ئارقىلىق كاربون تۆت ئوكسىدنىڭ فوتوكاتالىزاتورلۇق ئەسلىگە كەلتۈرۈش ئۇسۇلى. مەنبە: پروفېسسور كازۇھىكو مائېدا
قاتتىق كاتالىزاتورلارنىڭ ئۈنۈملۈكلۈكى ۋە قايتا ئىشلەتكىلى بولىدىغانلىقى سەۋەبىدىن، بۇ ۋەزىپىگە ئەڭ ياخشى كاندىدات دەپ قارىلىدۇ، نۇرغۇن يىللاردىن بۇيان، نۇرغۇن كوبالت، مانگان، نىكېل ۋە تۆمۈر ئاساسلىق مېتال-ئورگانىك رامكىسى (MOF) نىڭ كاتالىزاتورلۇق ئىقتىدارى تەكشۈرۈلدى، بۇلارنىڭ ئىچىدە كېيىنكىسىنىڭ باشقا مېتاللارغا قارىغاندا بەزى ئەۋزەللىكلىرى بار. قانداقلا بولمىسۇن، ھازىرغىچە خەۋەر قىلىنغان تۆمۈر ئاساسلىق كاتالىزاتورلارنىڭ كۆپىنچىسى پەقەت ئاساسلىق مەھسۇلات سۈپىتىدە كاربون مونوكسىد ئىشلەپچىقىرىدۇ، HCOOH ئەمەس.
قانداقلا بولمىسۇن، بۇ مەسىلە توكيو تېخنىكا ئىنستىتۇتى (توكيو تېخنىكا ئىنستىتۇتى) دىكى پروفېسسور كازۇھىكو مائېدا رەھبەرلىكىدىكى تەتقىقاتچىلار گۇرۇپپىسى تەرىپىدىن تېزلا ھەل قىلىندى. يېقىندا «Angewandte Chemie» خىمىيە ژۇرنىلىدا ئېلان قىلىنغان بىر تەتقىقاتتا، بۇ گۇرۇپپا α-تۆمۈر (III) ئوكسىگىدروكسىد (α-FeO₂OH; گېئوتىت) ئارقىلىق ئاليۇمىن (Al2O3) قوللايدىغان تۆمۈر ئاساسلىق كاتالىزاتورنى كۆرسەتتى. يېڭى α-FeO₂OH/Al2O3 كاتالىزاتورى CO2 نى HCOOH غا ئايلاندۇرۇش ئىقتىدارى ۋە ئەلا سۈپەتلىك قايتا ئىشلەتكىلى بولىدىغانلىقىنى نامايان قىلدى. پروفېسسور مائېدا كاتالىزاتورنى تاللىغانلىقى توغرىسىدا سورالغاندا، ئۇ مۇنداق دېدى: «بىز CO2 فوتورېدكسىيە سىستېمىسىدا كاتالىزاتور سۈپىتىدە تېخىمۇ كۆپ ئېلېمېنتلارنى تەكشۈرۈشنى ئۈمىد قىلىمىز. بىزگە ئاكتىپ، قايتا ئىشلەتكىلى بولىدىغان، زەھەرلىك ئەمەس ۋە ئەرزان بولغان قاتتىق كاتالىزاتور كېرەك. شۇڭلاشقا بىز تەجرىبىلىرىمىز ئۈچۈن گېئوتىت قاتارلىق كەڭ تارقالغان تۇپراق مىنېراللىرىنى تاللىدۇق».
بۇ گۇرۇپپا كاتالىزاتورنى بىرىكتۈرۈش ئۈچۈن ئاددىي بىر خىل چىلانلاش ئۇسۇلىنى قوللانغان. ئاندىن ئۇلار تۆمۈر قوشۇلغان Al2O3 ماتېرىياللىرىنى ئىشلىتىپ، رۇتېنىي ئاساسلىق (Ru) فوتوسېنسىبىتور، ئېلېكترون بەرگۈچى ۋە دولقۇن ئۇزۇنلۇقى 400 نانومېتىردىن ئاشىدىغان كۆرۈنگەن نۇرنىڭ قاتنىشىشى بىلەن ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا CO2 نى فوتوكاتالىزلىق ھالدا ئازايتقان.
نەتىجىلەر ئىنتايىن ئۈمىدۋار. ئۇلارنىڭ سىستېمىسىنىڭ ئاساسلىق مەھسۇلات HCOOH ئۈچۈن تاللاشچانلىقى %80-90 بولۇپ، كۋانت ئۈنۈمى %4.3 بولغان (بۇ سىستېمىنىڭ ئۈنۈمىنى كۆرسىتىدۇ).
بۇ تەتقىقات ئۈنۈملۈك فوتوسېنسىتلىغۇچ بىلەن بىرلەشتۈرۈلگەندە HCOOH ھاسىل قىلالايدىغان تۇنجى خىل تۆمۈر ئاساسلىق قاتتىق كاتالىزاتورنى تونۇشتۇرىدۇ. شۇنداقلا مۇۋاپىق تىرەك ماتېرىيالىنىڭ (Al2O3) مۇھىملىقى ۋە ئۇنىڭ فوتوخىمىيىلىك قايتۇرۇش رېئاكسىيەسىگە بولغان تەسىرى مۇھاكىمە قىلىنىدۇ.
بۇ تەتقىقاتتىن ئېرىشكەن نەتىجىلەر كاربون تۆت ئوكسىدنى باشقا پايدىلىق خىمىيىلىك ماددىلارغا ئايلاندۇرۇش ئۈچۈن يېڭى ئېسىل مېتالسىز كاتالىزاتورلارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشقا ياردەم بېرىشى مۇمكىن. «بىزنىڭ تەتقىقاتىمىز يېشىل ئېنېرگىيە ئىقتىسادىغا يېتىش يولىنىڭ مۇرەككەپ ئەمەسلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ھەتتا ئاددىي كاتالىزاتور تەييارلاش ئۇسۇللىرىمۇ ياخشى نەتىجىلەرنى بېرەلەيدۇ، ھەمدە ئاليۇمىن ئوكسىدى قاتارلىق بىرىكمىلەر بىلەن تەمىنلەنسە، يەر شارىغا مول بولغان بىرىكمىلەرنى CO2 نى ئازايتىش ئۈچۈن تاللاش خاراكتېرلىك كاتالىزاتور سۈپىتىدە ئىشلىتىشكە بولىدىغانلىقى مەلۇم»، دەپ خۇلاسە چىقاردى پروفېسسور مائېدا.
پايدىلانما ماتېرىياللار: «ئاليۇمىن قوللايدىغان ئالفا-تۆمۈر (III) ئوكسىد ھىدروكسىد كۆرۈنەرلىك يورۇقلۇقتا CO2 فوتوگرافنىڭ قايتا ھاسىل بولىدىغان قاتتىق كاتالىزاتورى سۈپىتىدە» داخيېئون ئەن ، دوكتور شۈنتا نىشىيوكا ، دوكتور شۇخېي ياسۇدا ، دوكتور توموكى كانازاۋا ، دوكتور يوشىنوبۇ كاماكۇرا ، پروفېسسور توشىيۇيۇ. مايدا ، 2022-يىلى 5-ئاينىڭ 12-كۈنى ، Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
«بېنزىنغا ئوخشاش سۇيۇق يېقىلغۇلارنىڭ چوڭ ئەۋزەللىكى مۇشۇ يەردە. ئۇلارنىڭ يۇقىرى ئېنېرگىيە زىچلىقى ئۇزۇن مۇساپىلىك ھەرىكەت ۋە تېز يېقىلغۇ تولدۇرۇش دېگەنلىكتۇر».
بەزى سانلار قانداق؟ فورمىك كىسلاتاسىنىڭ ئېنېرگىيە زىچلىقى بېنزىن بىلەن قانداق سېلىشتۇرۇلىدۇ؟ خىمىيىلىك فورمۇلادا پەقەت بىرلا كاربون ئاتوم بار بولغاچقا، ئۇنىڭ بېنزىنغا يېقىنلىشىشىغا گۇمان قىلىمەن.
بۇنىڭدىن باشقا، بۇ پۇراق ناھايىتى زەھەرلىك بولۇپ، كىسلاتا بولۇش سۈپىتى بىلەن، بېنزىنغا قارىغاندا تېخىمۇ چىرىتىش كۈچىگە ئىگە. بۇلار ھەل قىلغىلى بولمايدىغان قۇرۇلۇش مەسىلىلىرى ئەمەس، ئەمما فورمىك كىسلاتاسى ھەرىكەت دائىرىسىنى كېڭەيتىش ۋە باتارېيەنىڭ ماي قاچىلاش ۋاقتىنى قىسقارتىش جەھەتتە زور ئەۋزەللىكلەرنى بەرمىسە، بۇ تىرىشچانلىقنىڭ قىممىتى يوق.
ئەگەر ئۇلار تۇپراقتىن گوئېتىت قېزىشنى پىلانلىغان بولسا، بۇ ئېنېرگىيە سەرپىياتى يۇقىرى بولغان كانچىلىق بولۇپ، مۇھىتقا زىيان يەتكۈزۈشى مۇمكىن.
ئۇلار تۇپراقتىكى نۇرغۇن گوتېت بارلىقىنى تىلغا ئېلىشى مۇمكىن، چۈنكى مېنىڭچە زۆرۈر خام ئەشيالارنى ئېلىش ۋە ئۇلارنى رېئاكسىيە قىلىپ گوتېتنى بىرىكتۈرۈش ئۈچۈن تېخىمۇ كۆپ ئېنېرگىيە كېتىدۇ.
بۇ جەرياننىڭ پۈتكۈل ھاياتلىق دەۋرىيلىكىنى كۆرۈپ چىقىش ۋە ھەممە نەرسىنىڭ ئېنېرگىيە تەننەرخىنى ھېسابلاش كېرەك. NASA ھەقسىز قويۇپ بېرىش دېگەن نەرسىنى بايقىمىدى. باشقىلار بۇنى ئېسىدە تۇتۇشى كېرەك.
SciTechDaily: 1998-يىلدىن بۇيانقى ئەڭ ياخشى تېخنىكا خەۋەرلىرىنىڭ مەركىزى. ئەڭ يېڭى تېخنىكا خەۋەرلىرىنى ئېلخەت ياكى ئىجتىمائىي تاراتقۇلار ئارقىلىق ۋاقتىدا ئىگىلەڭ.
BBQ نىڭ تۈتۈنلۈك ۋە مەست قىلغۇچى تەملىرى ھەققىدە ئويلىنىشنىڭ ئۆزىلا كۆپچىلىكنىڭ ئاغزىدىن سۈيدۈك چىقىرىشقا يېتەرلىك. ياز كەلدى، نۇرغۇن كىشىلەر ئۈچۈن...