व्यापक स्तर पर ऊर्जा की बचत के नये द्वार खोलेगी यह सोच

• नया मॉडल बनाकर परीक्षण किया है

• सिर्फ तापमान कम करने से भी लाभ

• इसके आगे का शोध अभी जारी रखा है

राष्ट्रीय खबर

रांचीः उत्प्रेरक की नई परमाणु-पैमाने की समझ बड़े पैमाने पर ऊर्जा बचत के दरवाजे खोल सकती है। उत्प्रेरक सामग्री स्वयं परिवर्तन के बिना रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करती है। वे पेट्रोलियम उत्पादों को परिष्कृत करने और फार्मास्यूटिकल्स, प्लास्टिक, खाद्य योजक, उर्वरक, हरित ईंधन, औद्योगिक रसायन और बहुत कुछ बनाने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने दशकों से उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं को ठीक करने में खर्च किया है – फिर भी क्योंकि अत्यधिक तापमान और अक्सर औद्योगिक पैमाने के उत्प्रेरक में शामिल दबावों पर सीधे तौर पर उन प्रतिक्रियाओं का निरीक्षण करना असंभव है, वे ठीक से नहीं जानते हैं कि नैनो पर क्या हो रहा है और परमाणु तराजू।

यह नया शोध उद्योग के लिए संभावित प्रमुख प्रभाव के साथ उस रहस्य को उजागर करने में मदद करता है। वास्तव में, केवल तीन उत्प्रेरक प्रतिक्रियाएं – हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए भाप-मीथेन सुधार, उर्वरक का उत्पादन करने के लिए अमोनिया संश्लेषण, और मेथनॉल संश्लेषण, दुनिया की लगभग 10 प्रतिशत ऊर्जा का उपयोग करती हैं।

एक अग्रिम में वे कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान अनुसंधान में एक सफलता पर विचार करते हैं, विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय के रासायनिक इंजीनियरों ने मॉडल विकसित किया है कि परमाणु पैमाने पर उत्प्रेरक प्रतिक्रियाएं कैसे काम करती हैं। यह समझ इंजीनियरों और रसायनज्ञों को अधिक कुशल उत्प्रेरक विकसित करने और औद्योगिक प्रक्रियाओं को ट्यून करने की अनुमति दे सकती है। अनुसंधान का नेतृत्व करने वाले मैडिसन के मुताबिक इन सभी प्रक्रियाओं को चलाने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता को कम करके, आप उनके पर्यावरण पदचिह्न को भी कम कर रहे हैं।

माव्रीकाकिस और पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता लैंग जू और कोन्स्टेंटिनोस जी पपनिकोलाउ ने स्नातक छात्र लिसा जे के साथ जर्नल साइंस के 7 अप्रैल, 2023 के अंक में इसकी जानकारी प्रकाशित की। इस अध्ययन के लिए, उन्होंने नैनोकणों के रूप में संक्रमण धातु उत्प्रेरकों से संबंधित प्रतिक्रियाओं को देखा, जिसमें प्लेटिनम, पैलेडियम, रोडियम, तांबा, निकल, और अन्य उद्योग और हरित ऊर्जा में महत्वपूर्ण तत्व शामिल हैं।

उत्प्रेरक के वर्तमान कठोर-सतह मॉडल के अनुसार, संक्रमण धातु उत्प्रेरक के कसकर भरे हुए परमाणु एक 2डी सतह प्रदान करते हैं जो रासायनिक अभिकारकों का पालन करते हैं और प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं। जब पर्याप्त दबाव और गर्मी या बिजली लागू की जाती है, तो रासायनिक अभिकारकों में परमाणुओं के बीच के बंधन टूट जाते हैं, जिससे टुकड़े नए रासायनिक उत्पादों में पुन: संयोजित हो जाते हैं।

माव्रीकाकिस कहते हैं कि प्रचलित धारणा यह है कि ये धातु परमाणु एक-दूसरे से दृढ़ता से बंधे होते हैं और अभिकारकों के लिए बस लैंडिंग स्पॉट प्रदान करते हैं। विशेष गणनाओं के एक सेट का उपयोग करते हुए, टीम ने आठ संक्रमण धातु उत्प्रेरकों और 18 अभिकारकों के औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण अंतःक्रियाओं को देखा, ऐसे छोटे धातु समूहों के साथ-साथ प्रत्येक क्लस्टर में परमाणुओं की संख्या बनाने के लिए ऊर्जा के स्तर और तापमान की पहचान की।

नाटकीय रूप से प्रतिक्रिया दर को प्रभावित करते हैं। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में उनके प्रायोगिक सहयोगियों ने निकेल (111) पर कार्बन मोनोऑक्साइड अधिशोषण को देखने के लिए परमाणु रूप से हल की गई स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया, जो उत्प्रेरक में उपयोगी निकेल का एक स्थिर, क्रिस्टलीय रूप है।

उनके प्रयोगों ने मॉडल की पुष्टि की जो उत्प्रेरक की संरचना में विभिन्न दोष दिखाते हैं, यह भी प्रभावित कर सकता है कि एकल धातु परमाणु कैसे ढीले हो जाते हैं, साथ ही साथ प्रतिक्रिया साइट कैसे बनती है। माव्रीकाकिस का कहना है कि नया मॉडल अन्य गैर-धातु उत्प्रेरकों पर भी लागू हो सकता है, जिसकी वह भविष्य के काम में जांच करेगा। माव्रीकाकिस कहते हैं, हम यह समझने में कुछ बहुत अच्छी तरह से स्थापित धारणाओं पर फिर से विचार कर रहे हैं कि उत्प्रेरक कैसे काम करते हैं और आम तौर पर अणु ठोस पदार्थों के साथ कैसे बातचीत करते हैं।