Newly discovered chemical phase could aid development of green catalysts

Mae ymchwilwyr o Brifysgol Caerdydd a Phrifysgol Leeds wedi canfod cam haearn sylffid nanoronynnol newydd a hynod adweithiol (FeS_nano).

Mae Nora de Leeuw, sy’n Ddirprwy Is-ganghellor ym Mhrifysgol Caerdydd, yn Brif Ymchwilydd mewn prosiect consortiwm sydd wedi'i ariannu gan Gyngor Ymchwil Amgylchedd Naturiol. Y consortiwm hwn wnaeth y canfyddiad sy'n cynnig golwg newydd ar brosesau biogemegol a geogemegol haearn a sylffwr mewn amgylcheddau hynafol a modern ar y Ddaear. Gallai'r wybodaeth newydd hon hefyd arwain at ddatblygu deunyddiau newydd at ddibenion diwydiannol, er enghraifft, y broses gatalytig gynaliadwy o drosi carbon deuocsid.

Yn y system haearn sylffid, pyrit yw'r mwyn mwyaf sefydlog y gwyddir amdano sy'n ffurfio o ganlyniad i drawsnewid mwynau canolradd megis mackinawite a greigite.  Hyd yn hyn, credwyd mai ffurfio mackinawite fel y mwyn haearn sylffid solet cyntaf oedd y cam cyntaf wrth ffurfio pyrite. Fodd bynnag, llwyddodd yr Athro de Leeuw a'i chymheiriaid i ddangos bod cam solet gwahanol (FeS_nano), sy'n dod o flaen mackinawite. Mae'r canfyddiad bod cam blaenorol newydd yn bodoli yn cynnig posibiliadau newydd ar gyfer gwahanol ddefnydd diwydiannol.

Defnyddiodd yr ymchwilwyr gyfuniad o ddulliau arbrofol a chyfrifiannol i bennu eu casgliadau. Buont yn cynnal y synthesis mewn amodau oedd yn hollol ddi-ocsigen, gan ddefnyddio cyfuniad o ficrosgopeg electron trosglwyddo â chydraniad uwch, Diffreithiant Pelydr X a sbectrosgopeg amsugno syncrotron i gynnal eu casgliadau, wedi'i ategu gan sbectra cyfrifedig sy'n dangos nad yw'r cam newydd yn mackinawaite, nac yn unrhyw gam arall y gwyddir amdano. Mae'r cam FeS_nano newydd – a ddangosir ar hyd ei lwybr o gael ei ffurfio, sefydlogi, gwahanu a nodweddu – yn cynnwys haearn gostyngol ac wedi'i ocsideiddio, yn ogystal â monosylffidau a pholysylffidau.

Cyhoeddwyd yr erthygl sy'n manylu ar y canfyddiad yn Nature Communications. Yn ôl y prif awdur, Dr Adriana Matamoros-Veloza (Prifysgol Leeds):  "Mae hwn yn ddarn pwysig o waith sy’n dangos bod y broses o ffurfio mwynau sylffid yn dilyn llwybrau na ellir eu rhagweld, er mwyn creu’r strwythur mwyaf sefydlog, fel y gwelir mewn nifer o systemau ocsid eraill."

Dywedodd yr Athro de Leeuw: "Mae'r gwaith hwn yn enghraifft glir o'r pŵer o gyfuno cyfrifiannu â nifer o dechnegau arbrofol er mwyn cynnal ymchwil o ansawdd uchel, sydd â thraddodiad cryf yn y DU."

Mae'r erthygl ar gael i’w gweld ar wefan Nature Communications.