កាតាលីករពិសេសមួយសម្រាប់បំបែកផ្លាស្ទិច ត្រួសត្រាយផ្លូវសម្រាប់ការជិះកង់ប្លាស្ទិក

ការមើលឃើញនៃបំរែបំរួលពីរនៃកាតាលីករ ជាមួយនឹងផ្នែកនៃសែលត្រូវបានយកចេញដើម្បីបង្ហាញផ្ទៃខាងក្នុង។ រាងពងក្រពើពណ៌សតំណាងឱ្យសែលស៊ីលីក រន្ធគឺជារន្ធញើស។ រង្វង់ពណ៌បៃតងភ្លឺតំណាងឱ្យកន្លែងកាតាលីករ ដែលនៅខាងឆ្វេងមានទំហំតូចជាងផ្នែកខាងស្តាំ។ ខ្សែក្រហមវែងតំណាងឱ្យខ្សែសង្វាក់វត្ថុធាតុ polymer ហើយខ្សែខ្លីជាងគឺជាផលិតផលបន្ទាប់ពីកាតាលីករ។ ខ្សែខ្លីៗទាំងអស់មានទំហំប្រហាក់ប្រហែលគ្នា ដែលតំណាងឱ្យការជ្រើសរើសស្របគ្នានៅទូទាំងការប្រែប្រួលកាតាលីករ។ លើសពីនេះទៀតមានខ្សែសង្វាក់តូចៗកាន់តែច្រើនដែលផលិតដោយកន្លែងកាតាលីករតូចជាងព្រោះប្រតិកម្មកើតឡើងលឿនជាង។ ឥណទាន៖ រូបភាពផ្តល់សិទ្ធិដោយ Argonne National Laboratory, US Department of Energy

បច្ចេកវិជ្ជាកែច្នៃប្លាស្ទីកកំពុងត្រូវបានជឿនលឿនដោយកាតាលីករដែលទើបនឹងបង្កើតថ្មីសម្រាប់ការបំបែកផ្លាស្ទិច។ ក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដែលដឹកនាំដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ Ames Laboratory បានរកឃើញវត្ថុរាវនេះ។ កាតាលីករអសរីរាង្គដំណើរការដំបូង នៅឆ្នាំ 2020 ដើម្បីបំលែងផ្លាស្ទិចប៉ូលីអូលេហ្វីនទៅជាម៉ូលេគុលដែលអាចប្រើដើម្បីបង្កើតផលិតផលដែលមានតម្លៃកាន់តែច្រើន។ ពេលនេះក្រុមការងារបានបង្កើត និងផ្ទៀងផ្ទាត់យុទ្ធសាស្ត្រដើម្បីបង្កើនល្បឿននៃការផ្លាស់ប្តូរដោយមិនបាត់បង់ផលិតផលដែលចង់បាន។

កាតាលីករនេះត្រូវបានរចនាដំបូងដោយលោក Wenyu Huang អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅ Ames Laboratory ។ វាមានភាគល្អិតផ្លាទីនដែលគាំទ្រនៅលើស្នូលស៊ីលីកាដ៏រឹងមាំ ហើយហ៊ុំព័ទ្ធដោយសែលស៊ីលីកាជាមួយនឹងរន្ធញើសឯកសណ្ឋានដែលផ្តល់នូវការចូលទៅកាន់កន្លែងកាតាលីករ។ ចំនួនសរុបនៃផ្លាទីនដែលត្រូវការគឺតូចណាស់ ដែលមានសារៈសំខាន់ដោយសារតែតម្លៃខ្ពស់របស់ផ្លាទីន និងការផ្គត់ផ្គង់មានកំណត់។ កំឡុងពេលពិសោធន៍ deconstruction ខ្សែសង្វាក់វត្ថុធាតុ polymer វែងចូលទៅក្នុងរន្ធញើស និងទាក់ទងកន្លែងកាតាលីករ ហើយបន្ទាប់មកច្រវាក់ត្រូវបានបំបែកទៅជាបំណែកតូចៗដែលមិនមែនជាសម្ភារៈប្លាស្ទិកទៀតទេ (សូមមើលរូបភាពខាងលើសម្រាប់ព័ត៌មានលម្អិត)។


នេះ​បើ​យោង​តាម​លោក Aaron Sadow អ្នក​វិទ្យាសាស្ត្រ​នៅ Ames Lab និង​ជា​នាយក​ក្រុមហ៊ុន វិទ្យាស្ថាន​សម្រាប់​ការ​លើក​ឡើង​នៃ​ការ​ប្រើ​ប្រាស់​ប្លាស្ទីក (iCOUP)ក្រុមការងារបានបង្កើតបំរែបំរួលចំនួនបីនៃកាតាលីករ។ បំរែបំរួលនីមួយៗមានស្នូលដែលមានទំហំដូចគ្នាបេះបិទ និងសំបកផុយ ប៉ុន្តែមានអង្កត់ផ្ចិតខុសៗគ្នានៃភាគល្អិតផ្លាទីនចាប់ពី 1.7 ដល់ 2.9 ទៅ 5.0 nm ។

អ្នកស្រាវជ្រាវបានសន្មត់ថា ភាពខុសគ្នានៃទំហំភាគល្អិតប្លាទីននឹងប៉ះពាល់ដល់ប្រវែងនៃខ្សែសង្វាក់ផលិតផល ដូច្នេះភាគល្អិតផ្លាទីនធំនឹងធ្វើឱ្យច្រវ៉ាក់វែងជាង ហើយបំណែកតូចៗនឹងធ្វើឱ្យខ្សែសង្វាក់ខ្លីជាង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្រុមបានរកឃើញថាប្រវែងនៃខ្សែសង្វាក់ផលិតផលមានទំហំដូចគ្នាសម្រាប់កាតាលីករទាំងបី។

“នៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍ ការជ្រើសរើសសម្រាប់ប្រតិកម្មបំបែកចំណងកាបូន-កាបូន ជាធម្មតាប្រែប្រួលទៅតាមទំហំនៃដុំណាណូប្លាទីន។ ដោយ​ការ​ដាក់​ផ្លាទីន​នៅ​បាត​រន្ធ​ញើស យើង​បាន​ឃើញ​អ្វី​ដែល​ប្លែក​ពី​គេ» Sadow និយាយ។



ផ្ទុយទៅវិញ អត្រាដែលខ្សែសង្វាក់ត្រូវបានបំបែកទៅជាម៉ូលេគុលតូចៗគឺខុសគ្នាសម្រាប់កាតាលីករទាំងបី។ ភាគល្អិតផ្លាទីនធំជាងមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងខ្សែសង្វាក់វត្ថុធាតុ polymer ដ៏វែងកាន់តែយឺត ខណៈដែលភាគល្អិតតូចៗមានប្រតិកម្មលឿនជាង។ អត្រាកើនឡើងនេះអាចបណ្តាលមកពីភាគរយខ្ពស់នៃទីតាំងផ្លាទីន និងជ្រុងនៅលើផ្ទៃនៃភាគល្អិតណាណូតូចជាង។ ទីតាំងទាំងនេះមានសកម្មភាពជាងក្នុងការបំបែកខ្សែសង្វាក់វត្ថុធាតុ polymer ជាងផ្លាទីនដែលមានទីតាំងនៅមុខភាគល្អិត។

យោងទៅតាម Sadow លទ្ធផលគឺមានសារៈសំខាន់ព្រោះវាបង្ហាញថាសកម្មភាពអាចត្រូវបានកែតម្រូវដោយឯករាជ្យពីការជ្រើសរើសនៅក្នុងប្រតិកម្មទាំងនេះ។ គាត់បាននិយាយថា "ឥឡូវនេះ យើងមានទំនុកចិត្តថា យើងអាចបង្កើតកាតាលីករសកម្មបន្ថែមទៀត ដែលនឹងទំពារវត្ថុធាតុ polymer កាន់តែលឿន ខណៈពេលដែលប្រើប៉ារ៉ាម៉ែត្ររចនាសម្ព័ន្ធកាតាលីករដើម្បីហៅតាមប្រវែងខ្សែសង្វាក់ផលិតផលជាក់លាក់" ។

លោក Huang បានពន្យល់ថាប្រភេទនៃប្រតិកម្មម៉ូលេគុលធំជាងនេះនៅក្នុងកាតាលីករ porous ជាទូទៅមិនត្រូវបានសិក្សាយ៉ាងទូលំទូលាយនោះទេ។ ដូច្នេះ ការស្រាវជ្រាវមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការយល់ដឹងអំពីវិទ្យាសាស្ត្រមូលដ្ឋាន ក៏ដូចជារបៀបដែលវាដំណើរការសម្រាប់ការកែច្នៃប្លាស្ទិក។

“យើងពិតជាត្រូវស្វែងយល់បន្ថែមអំពីប្រព័ន្ធនេះ ពីព្រោះយើងនៅតែរៀនអ្វីថ្មីៗជារៀងរាល់ថ្ងៃ។ យើងកំពុងស្វែងរកប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្សេងទៀតដែលយើងអាចកំណត់ដើម្បីបង្កើនអត្រាផលិតកម្មបន្ថែមទៀត និងផ្លាស់ប្តូរការចែកចាយផលិតផល" Huang បាននិយាយ។ ដូច្នេះ​មាន​អ្វី​ថ្មី​ជា​ច្រើន​នៅ​ក្នុង​បញ្ជី​របស់​យើង​កំពុង​រង់ចាំ​យើង​ដើម្បី​រក​ឃើញ»។


ឯកសារយោង៖ "ភាគល្អិតណាណូដែលគ្រប់គ្រងដោយទំហំដែលបានបង្កប់នៅក្នុងស្ថាបត្យកម្ម Mesoporous ដែលនាំឱ្យមានប្រសិទ្ធភាព និងជ្រើសរើសអ៊ីដ្រូសែនប៉ូលីលីនហ្វីន" ដោយ Xun Wu, Akalanka Tennakoon, Ryan Yappert, Michaela Esveld, Magali S. Ferrandon, Ryan A. Hackler, Anne M. LaPointe, Andrea Heyden, Massimiliano Delferro, Baron Peters, Aaron D. Sadow និង Wenyu Huang, ថ្ងៃទី 23 ខែកុម្ភៈ ឆ្នាំ 2022, ទិនានុប្បវត្តិនៃសមាគមគីមីអាមេរិក.
DOI: 10.1021/jacs.1c11694

ការស្រាវជ្រាវនេះធ្វើឡើងដោយវិទ្យាស្ថានសហប្រតិបតិ្តការលើការកែច្នៃប្លាស្ទិក (iCOUP) ដែលដឹកនាំដោយ Ames Laboratory ។ iCOUP គឺជាមជ្ឈមណ្ឌលស្រាវជ្រាវព្រំដែនថាមពលដែលមានអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមកពី Ames Laboratory, Argonne National Laboratory, UC Santa Barbara, University of South Carolina, Cornell University, សាកលវិទ្យាល័យ Northwesternនិងសាកលវិទ្យាល័យ Illinois Urbana-Champaign ។