تحولات نوین در تبدیل الکتروشیمیایی CO2 با بهره‌گیری از مس
با وجود اینکه مس (Cu) شاید به اندازه طلا یا نقره چشم‌گیر نباشد، اما تنوع کاربرد و ویژگی‌های منحصربه‌فردش، این فلز را در پژوهش‌های نوآورانه به جایگاهی بی‌رقیب رسانده است. تلاشی مشترک از دانشمندان دانشگاه توهوکو، دانشگاه علوم توکیو و دانشگاه آدلاید، روشی بدیع را برای ارتقاء گزینش‌پذیری و پایداری فرآیندهای کاهش الکتروشیمیایی CO2 معرفی کرده‌اند. با مهندسی دقیق سطوح نانوخوشه‌های مس (NCs) در مقیاس اتمی، این گروه تحقیقاتی افق‌های تازه‌ای را پیش روی فناوری‌های تبدیل کربنِ کارآمد و دوست‌دار محیط‌زیست گشوده‌اند.
این پیشرفت علمی نه تنها ظرفیت‌های تحول‌آفرین مس در زمینه شیمی پایدار را به تصویر می‌کشد، بلکه اهمیت همکاری‌های جهانی در مواجهه با چالش‌های فوری، همچون انتشار کربن را نیز برجسته می‌سازد. نتایج این تحقیق در تاریخ 4 دسامبر 2024 در مجله Small منتشر شده است.
اهمیت کاهش الکتروشیمیایی CO2
واکنش‌های کاهش الکتروشیمیایی CO2 (CO2RR) در سال‌های اخیر مورد توجه فراوانی قرار گرفته‌اند، چرا که این فرآیندها پتانسیل تبدیل CO2 اضافی موجود در جو به محصولات باارزش را دارند. در میان کاتالیزورهای نانویی مختلفی که مورد بررسی قرار گرفته‌اند، نانوخوشه‌ها به دلیل مزایای خاص خود نسبت به نانوذرات بزرگ‌تر، به عنوان گزینه‌ای برجسته مطرح شده‌اند. در این میان، نانوخوشه‌های مس (Cu NCs) با ارائه ترکیبی از محصولات متنوع، فعالیت کاتالیستی بالا و پایداری، امید زیادی را برانگیخته‌اند.
با وجود این مزایا، دستیابی به کنترل دقیق بر انتخاب نوع محصول نهایی در مقیاس صنعتی، همچنان یک چالش بزرگ به شمار می‌رود.
تحقیقات جدید در حوزه نانوذرات مس برای تبدیل پایدار CO2
پژوهش‌های کنونی تمرکز زیادی بر روی بهبود ویژگی‌های نانوذرات مس (Cu NCs) دارد تا پتانسیل کامل آن‌ها برای تبدیل پایدار CO2 محقق شود. پروفسور یوئیچی نگیشی از دانشگاه توهوکو توضیح می‌دهد: «برای دستیابی به این پیشرفت، تیم ما مجبور بود نانوذرات را در مقیاس اتمی دستخوش تغییر کند». او ادامه می‌دهد: «این کار بسیار پیچیده بود، چرا که شکل هندسی نانوذرات، وابسته به اجزای دقیقی بود که باید تغییر می‌کردند. این کار، همانند تلاش برای جابه‌جایی یک ستون در یک ساختمان بود.»
آن‌ها با ایجاد تغییراتی در مواد پوشاننده سطح نانوذرات موسوم به لیگاند‌های تیول (PET: 2-فنیل‌اتان‌تیول؛ CHT: سیکلوهگزان‌تیول)، موفق به تولید دو نوع نانوذرات Cu₁₄ شدند که دارای ساختار یکسان بودند. غلبه بر این محدودیت، مستلزم توسعه یک استراتژی کاهش کنترل‌شده بود که امکان تولید دو نانوذره با ساختار یکسان و لیگاند‌های متفاوت را فراهم می‌کرد، که خود گامی مهم در طراحی نانوذرات محسوب می‌شود.
با این حال، تیم تحقیقاتی تفاوت‌هایی در پایداری این نانوذرات مشاهده کرد که به اندرکنش‌های بین‌خوشه‌ای نسبت داده می‌شود. این تفاوت‌ها نقش مهمی در شکل‌دهی به پایداری نانوذرات در حین کاربردهای کاتالیستی دارند. اگرچه این نانوذرات ساختارهایی تقریباً یکسان دارند که ناشی از دو لیگاند تیول متفاوت است، اما هنگام آزمایش فعالیت کاتالیستی آن‌ها برای کاهش CO2، انتخاب نوع محصول نهایی به طور قابل توجهی متفاوت بود. این تفاوت‌ها بر کارایی کلی و انتخاب‌پذیری فرآیند کاهش CO2 تأثیر می‌گذارد.
نگیشی در پایان می‌گوید: «این یافته‌ها برای پیشرفت طراحی نانوذرات مس که پایداری را با انتخاب‌پذیری بالا ترکیب می‌کنند، حیاتی هستند و راه را برای فناوری‌های الکتروشیمیایی کارآمدتر و قابل اطمینان‌تر در کاهش CO2 هموار می‌سازند.»
بیشتر بخوانید
مدیتیشن یک روز پربرکت برای جذب عشق وامنیت و سلامتی
خود هیپنوتیزم درمان زود انزالی در مردان توسط هیپنوتراپیست رضا خدامهری
تقویت سیستم ایمنی بدن با خود هیپنوتیزم
شمس و طغری
خود هیپنوتیزم ماندن در رژیم لاغری و درمان قطعی چاقی کاملا علمی و ایمن
خود هیپنوتیزم تقویت اعتماد به نفس و عزت نفس