یکی از امیدوارکننده‌ترین راه‌ها برای کاهش فعال سطح CO2 در جو، بازیافت آن به مواد شیمیایی ارزشمند از طریق واکنش‌های کاهش الکتروکاتالیستی CO2 است. با یک الکتروکاتالیست مناسب، می توان این امر را در شرایط ملایم و با هزینه انرژی کم به دست آورد.
بسیاری از انواع الکتروکاتالیست ها به طور فعال در حال بررسی هستند، اما اکثر آنها از فعالیت الکتروکاتالیستی کم، گزینش پذیری ضعیف یا پایداری کم رنج می برند.
سولفیدهای فلزی ممکن است راه حل بالقوه عظیمی برای این معما داشته باشند. با ترکیب ویژگی های یونی و کووالانسی، این خانواده منحصر به فرد از مواد، فعالیت کاتالیزوری و کارایی انرژی خوبی را ارائه می دهد.
انتظار می‌رود که سیستم فلزی سه تایی راه‌حل بهتری باشد زیرا، طبق مطالعات اخیر، سولفیدهای فلزی ساده هنوز می‌توانند تنها چند ترکیب ساده کربنی در واکنش‌های کاهش CO2 تولید کنند، بنابراین تطبیق پذیری ندارند. با این حال، هنوز تعداد بسیار کمی از انتشارات وجود دارد که در مورد عملکرد سولفید فلز سه تایی به عنوان یک الکتروکاتالیست کاهش CO2 بحث می کنند.
در مقابل این پس زمینه، یک تیم تحقیقاتی به رهبری استادیار آکیرا یاماگوچی از موسسه فناوری توکیو، ژاپن، تلاش خود را برای مطالعه روند سولفید فلز سه تایی انجام دادند که در جای دیگر گزارش نشده است.
آنها در جدیدترین مطالعه خود که در Science and Engineering: R: Reports منتشر شده است، تجزیه و تحلیل داده های تجربی و یادگیری ماشین را برای به دست آوردن بینشی در مورد این قلمرو ناشناخته در علم مواد ترکیب کردند.
"سولفیدهای فلزی سه تایی ممکن است اثرات دو فلزی هم افزایی ارائه دهند که عملکرد کاهش CO2 را افزایش می دهد. با این حال، این مواد دارای ساختارهای الکترونیکی پیچیده هستند و استفاده از انرژی جذب آنها برای ترکیبات میانی برای تجزیه و تحلیل روند عملکرد الکتروکاتالیست فلزات و آلیاژهای مختلف دشوار است." یاماگوچی توضیح می دهد.
برای غلبه بر این چالش ها، محققان یک روش غربالگری جدید ایجاد کردند. بر خلاف روش‌های غربالگری قبلی، که اغلب شامل محاسبات گران‌قیمت محاسباتی انرژی‌های جذب الکتروکاتالیست است، محققان بر روی تجزیه و تحلیل ویژگی‌های مواد قابل اندازه‌گیری و قابل محاسبه آسان‌تر از آزمایش‌ها و تجزیه و تحلیل داده‌ها تمرکز کردند.
محققان با استفاده از داده‌های تجربی به‌دست‌آمده از اندازه‌گیری‌های مختلف نمونه‌های سولفید فلز سنتز شده خودشان، مجموعه‌ای از خواص مواد را محاسبه کردند که نشان‌دهنده پارامترهای ساختاری، حجمی و سطحی است.
آنها همچنین فعالیت کاهش الکتروشیمیایی CO2 مواد را اندازه گیری کردند. علاوه بر این، آنها از چهار الگوریتم رگرسیون با ابعاد بالا در مدل‌های یادگیری ماشین استفاده کردند تا روابط احتمالی بین خواص مواد و عملکرد الکتروکاتالیستی را آشکار کنند.
به این ترتیب، محققان یک گردش کار ساده ابداع کردند که می تواند پارامترهای مهم را برای توضیح منشاء فعالیت بالا در مواد الکتروکاتالیستی شناسایی کند. یکی از یافته های اصلی این مطالعه این بود که تمرکز بر ساختار بلوری سولفیدهای فلزی سه تایی منجر به نتایج بهتری نسبت به تمرکز صرف بر ترکیب عنصری آنها می شود.
"رویکرد ما نسبت به سایر تکنیک‌های غربالگری سنگین‌تر است و به ابزارهای آزمایشی با کارایی بالا نیاز ندارد. علاوه بر این، قابل تعمیم است و برای بسیاری از مواد قابل استفاده است و با توجه به در دسترس بودن محدود داده‌های فعالیت مواد برای واکنش‌های کاهش CO2، آن را به ویژه مفید می‌سازد." یاماگوچی توضیح می دهد.
تیم تحقیقاتی امیدوار است که تلاش‌های آنها منجر به دستورالعمل‌های طراحی مؤثر برای توسعه کاتالیزورهای تبدیل CO2 با استفاده از موادی شود که در طبیعت همه‌جانبه هستند، و همچنین کاربرد احتمالی دستورالعمل‌های آنها در زمینه‌های تحقیقاتی دیگر.
خرید مواد : شرکت نانو مواد گستران پارس مفتخر است که انواع مواد را بصورت کاملا تخصصی و با کیفیت بالا و قیمت مناسب تولید کرده و به خریداران عزیز در سراسر کشور تحویل مینماید . جهت ثبت سفارش با شماره های 09358534280و02177372139 تماس بگیرید .
