Newswise - معیشت کو ایندھن دینے کے لیے کاربن پر مبنی ایندھن کی بڑھتی ہوئی مانگ ہوا میں کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO2) کی مقدار کو بڑھا رہی ہے۔ اگرچہ CO2 کے اخراج کو کم کرنے کی کوششیں کی جا رہی ہیں، لیکن اس سے فضا میں پہلے سے موجود گیس کے نقصان دہ اثرات کو کم نہیں کیا جا سکتا۔ لہذا محققین نے ماحولیاتی CO2 کو قیمتی مادوں جیسے فارمک ایسڈ (HCOOH) اور میتھانول میں تبدیل کرکے استعمال کرنے کے تخلیقی طریقے تلاش کیے ہیں۔ مرئی روشنی کا استعمال کرتے ہوئے فوٹو کیٹیلیسٹ کا استعمال کرتے ہوئے CO2 کی تصویر کشی اس طرح کی تبدیلیوں کے لیے ایک مقبول طریقہ ہے۔
تازہ ترین پیش رفت میں، جو 8 مئی 2023 میں سامنے آئی، اینجیونڈٹے کیمی کے بین الاقوامی ایڈیشن، پروفیسر کازوہیکو مائیڈا اور ٹوکیو انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی میں ان کی تحقیقی ٹیم نے اہم پیش رفت کی ہے۔ انہوں نے کامیابی کے ساتھ ایک ٹن (Sn) میٹل آرگینک فریم ورک (MOF) تیار کیا ہے جو CO2 کی منتخب فوٹو ریڈکشن کو فروغ دیتا ہے۔ حال ہی میں متعارف کرائے گئے MOF کا نام KGF-10 تھا اور اس کا کیمیائی فارمولا ہے [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: trithiocyanuric acid، MeOH: methanol)۔ نظر آنے والی روشنی کا استعمال کرتے ہوئے، KGF-10 مؤثر طریقے سے CO2 کو فارمک ایسڈ (HCOOH) میں تبدیل کرتا ہے۔ پروفیسر مایڈا نے وضاحت کی، "آج تک، نایاب اور عظیم دھاتوں پر مبنی CO2 کی کمی کے لیے بہت سے انتہائی موثر فوٹوکاٹیلیسٹ تیار کیے گئے ہیں۔ تاہم، بڑی تعداد میں دھاتوں پر مشتمل ایک مالیکیولر یونٹ میں روشنی کو جذب کرنے والے اور اتپریرک افعال کو ضم کرنا ایک چیلنج بنی ہوئی ہے۔" اس طرح، Sn ان دو رکاوٹوں کو دور کرنے کے لیے ایک مثالی امیدوار ثابت ہوا۔
MOFs، جو دھاتوں اور نامیاتی مواد کے فوائد کو یکجا کرتے ہیں، نایاب زمینی دھاتوں پر مبنی روایتی فوٹوکاٹیلیسٹ کے سبز متبادل کے طور پر تلاش کیے جا رہے ہیں۔ Sn، فوٹوکاٹیلیسٹ کے عمل میں ایک اتپریرک اور روشنی جذب کرنے والے کے طور پر اپنے دوہری کردار کے لیے جانا جاتا ہے، ممکنہ طور پر MOF پر مبنی photocatalysts کے لیے ایک قابل عمل آپشن ہو سکتا ہے۔ اگرچہ زرکونیم، آئرن اور سیسہ پر مشتمل MOFs کا بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے، Sn-based MOFs کی سمجھ ابھی تک محدود ہے۔ فوٹوکاٹالیسس کے میدان میں Sn-based MOFs کے امکانات اور ممکنہ ایپلی کیشنز کو مکمل طور پر دریافت کرنے کے لیے مزید مطالعات اور مطالعات کی ضرورت ہے۔
ٹن پر مبنی MOF KGF-10 کی ترکیب کے لیے، محققین نے H3ttc (trithiocyanuric acid)، MeOH (میتھانول) اور ٹن کلورائیڈ کو ابتدائی اجزاء کے طور پر استعمال کیا۔ انہوں نے 1,3-dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazole کو بطور الیکٹران ڈونر اور ہائیڈروجن ماخذ منتخب کیا۔ ترکیب کے بعد، حاصل کردہ KGF-10 کو مختلف تجزیاتی طریقوں سے مشروط کیا گیا۔ ان ٹیسٹوں سے پتہ چلتا ہے کہ مواد میں 2.5 eV کے بینڈ گیپ کے ساتھ ایک معتدل CO2 جذب کرنے کی صلاحیت ہے اور نظر آنے والی طول موج کی حد میں موثر جذب ہے۔
نئے مواد کی طبعی اور کیمیائی خصوصیات کے علم سے لیس، سائنس دانوں نے اسے نظر آنے والی روشنی کے ذریعے کاربن ڈائی آکسائیڈ کی کمی کو متحرک کرنے کے لیے استعمال کیا۔ خاص طور پر، محققین نے پایا کہ KGF-10 بغیر کسی معاون فوٹو سنسیٹائزر یا کیٹالسٹ کے 99% تک سلیکٹیوٹی کے ساتھ فارمیٹ (HCOO-) تبدیلی کے لیے CO2 حاصل کرتا ہے۔ مزید برآں، KGF-10 نے غیر معمولی طور پر اعلیٰ ظاہر کوانٹم پیداوار کا مظاہرہ کیا - فوٹون کے استعمال کی کارکردگی کا ایک پیمانہ - 400 nm پر 9.8% کی قدر تک پہنچ گیا۔ خاص طور پر، فوٹوکاٹیلیٹک رد عمل کے دوران کیے گئے ساختی تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ KGF-10 میں کمی کے عمل میں مدد کے لیے ساختی ترمیم کی جاتی ہے۔
یہ اہم تحقیق ایک اعلیٰ کارکردگی والے ٹن پر مبنی فوٹوکاٹیلیسٹ KGF-10 پیش کرتی ہے جس میں نظر آنے والی روشنی کے ذریعے CO2 کو کم کرنے کے لیے ایک طرفہ اتپریرک کے طور پر نوبل دھاتوں کی ضرورت نہیں ہے۔ اس مطالعے میں KGF-10 کی نمایاں خصوصیات کا مظاہرہ کیا گیا ہے جو کہ شمسی CO2 کی کمی سمیت متعدد ایپلی کیشنز میں فوٹوکاٹیلیسٹ کے طور پر اس کے استعمال میں انقلاب لا سکتا ہے۔ پروفیسر مایڈا نے نتیجہ اخذ کیا: "ہمارے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ MOFs زمین پر پائی جانے والی غیر زہریلی، کم لاگت، اور وافر دھاتوں کے استعمال کے ذریعے اعلیٰ فوٹوکاٹلیٹک صلاحیتوں کو فروغ دینے کے لیے ایک پلیٹ فارم کے طور پر کام کر سکتے ہیں، جو اکثر مالیکیولر میٹل کمپلیکس ہوتے ہیں۔ ناقابل حصول۔" اس دریافت سے نئے امکانات کھلتے ہیں۔ فوٹوکاٹالیسس کے میدان میں افق اور زمین کے وسائل کے پائیدار اور موثر استعمال کی راہ ہموار کرتا ہے۔
نیوز وائز صحافیوں کو بریکنگ نیوز تک رسائی اور یونیورسٹیوں، اداروں اور صحافیوں کو بریکنگ نیوز اپنے سامعین تک پہنچانے کے لیے ایک پلیٹ فارم فراہم کرتا ہے۔