उप्रेरक यौगिक की मदद से कॉर्बन नैनोफाइबर का उत्पादन

अमेरिकी ऊर्जा विभाग की मदद से नई तकनीक विकसित की गयी

• धरती पर से प्रदूषण कम करने की पहल

• तैयार नैनो फाइबर का बहुआयामी उपयोग

• औद्योगिक स्तर पर इसे बनाया जा सकता है

राष्ट्रीय खबर

रांचीः अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी और कोलंबिया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने कार्बन डाइऑक्साइड, एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस, को कार्बन नैनोफाइबर में परिवर्तित करने का एक तरीका विकसित किया है, जो अद्वितीय गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला और कई संभावित लंबे समय तक चलने वाली सामग्री है।

उनकी रणनीति अपेक्षाकृत कम तापमान और परिवेश के दबाव पर चलने वाली अग्रानुक्रम इलेक्ट्रोकेमिकल और थर्मोकेमिकल प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती है। प्रोफेसर जिंगगुआंग चेन ने कहा, आप सीमेंट को मजबूत करने के लिए कार्बन नैनोफाइबर को सीमेंट में डाल सकते हैं। वह कोलंबिया में केमिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर हैं और इस शोध का नेतृत्व किया।

इससे कार्बन को कंक्रीट में कम से कम 50 वर्षों के लिए बंद कर दिया जाएगा, संभवतः इससे भी अधिक समय के लिए। तब तक, दुनिया को मुख्य रूप से नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों में स्थानांतरित कर दिया जाना चाहिए जो कार्बन का उत्सर्जन नहीं करते हैं। इस विधि में एक बोनस के रूप में, यह प्रक्रिया हाइड्रोजन गैस का भी उत्पादन करती है, जो एक आशाजनक वैकल्पिक ईंधन है, जिसका उपयोग करने पर शून्य उत्सर्जन होता है।

जलवायु परिवर्तन से निपटने के लिए सीओ 2 को कैप्चर करने या इसे अन्य सामग्रियों में परिवर्तित करने का विचार नया नहीं है। लेकिन केवल सीओ 2 गैस का भंडारण करने से रिसाव हो सकता है। और कई सीओ 2 रूपांतरण कार्बन-आधारित रसायनों या ईंधन का उत्पादन करते हैं जिनका तुरंत उपयोग किया जाता है, जो सीओ 2 को सीधे वायुमंडल में छोड़ देता है।

चेन ने कहा, इस काम की नवीनता यह है कि हम सीओ 2 को ऐसी चीज़ में बदलने की कोशिश कर रहे हैं जो मूल्यवर्धित हो लेकिन ठोस, उपयोगी रूप में हो। जिसमें कार्बन नैनोट्यूब बहुत ही सुक्ष्म नैनोफाइबर में ताकत और तापीय और विद्युत चालकता सहित कई आकर्षक गुण होते हैं। लेकिन कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बन निकालना और उसे इन बेहतरीन संरचनाओं में इकट्ठा करना कोई साधारण बात नहीं है। चेन ने कहा, हमें एक ऐसी प्रक्रिया मिली जो लगभग 400 डिग्री सेल्सियस पर हो सकती है, जो कि अधिक व्यावहारिक, औद्योगिक रूप से प्राप्त करने योग्य तापमान है।

वैज्ञानिकों ने यह महसूस करके शुरुआत की कि कार्बन मोनोऑक्साइड कार्बन नैनोफाइबर बनाने के लिए सीओ 2 की तुलना में बहुत बेहतर प्रारंभिक सामग्री है। उनके समूह के पहले के काम ने उन्हें कार्बन पर आधारित पैलेडियम से बने व्यावसायिक रूप से उपलब्ध इलेक्ट्रोकैटलिस्ट का उपयोग करने के लिए प्रेरित किया। इलेक्ट्रोकैटलिस्ट विद्युत प्रवाह का उपयोग करके रासायनिक प्रतिक्रियाएं चलाते हैं। प्रवाहित इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन की उपस्थिति में, उत्प्रेरक सीओ 2 और पानी दोनों को सी ओ यानी कॉर्न मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन में विभाजित करता है।

दूसरे चरण के लिए, वैज्ञानिकों ने लौह-कोबाल्ट मिश्र धातु से बने ताप-सक्रिय थर्मोकैटलिस्ट की ओर रुख किया। यह लगभग 400 डिग्री सेल्सियस तापमान पर काम करता है, जो सीधे सीओ 2-से-CNF रूपांतरण के लिए आवश्यक तापमान से काफी कम है। उन्होंने यह भी पता लगाया कि थोड़ा सा अतिरिक्त धात्विक कोबाल्ट मिलाने से कार्बन नैनोफाइबर का निर्माण काफी बढ़ जाता है। ये उत्प्रेरक कैसे काम करते हैं, इसका विवरण जानने के लिए वैज्ञानिकों ने कई तरह के प्रयोग किए। एक्स-रे प्रयोगों ने पुष्टि की कि लौह और कोबाल्ट के मिश्र धातु और कुछ अतिरिक्त धातु कोबाल्ट मौजूद हैं और सीओ को कार्बन नैनोफाइबर में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक हैं।

सीएफएन वैज्ञानिक और अध्ययन के सह-लेखक सोयोन ह्वांग ने कहा, सीएफएन में किए गए ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) विश्लेषण से उत्प्रेरक के साथ और बिना कार्बन नैनोफाइबर के भीतर आकृति विज्ञान, क्रिस्टल संरचनाओं और मौलिक वितरण का पता चला। छवियां दिखाती हैं कि, जैसे-जैसे कार्बन नैनोफाइबर बढ़ते हैं, उत्प्रेरक सतह से ऊपर और दूर धकेल दिया जाता है। चेन ने कहा, इससे उत्प्रेरक धातु का पुनर्चक्रण करना आसान हो जाता है। उन्होंने कहा, हम कार्बन नैनोफाइबर को नष्ट किए बिना धातु को बाहर निकालने के लिए एसिड का उपयोग करते हैं ताकि हम धातुओं को केंद्रित कर सकें और उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करने के लिए उन्हें दोबारा इस्तेमाल के लायक बना सकें।