टोकियो इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या शास्त्रज्ञांनी दाखवून दिले आहे की सब-नॅनोस्केलवरील कॉपर ऑक्साईड कण नॅनोस्केलवरील कणांपेक्षा अधिक शक्तिशाली उत्प्रेरक आहेत.हे सबनॅनोकण सुगंधी हायड्रोकार्बन्सच्या ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांना सध्या उद्योगात वापरल्या जाणार्‍या उत्प्रेरकांपेक्षा कितीतरी अधिक प्रभावीपणे उत्प्रेरित करू शकतात.हा अभ्यास सुगंधी हायड्रोकार्बन्सचा अधिक चांगला आणि अधिक कार्यक्षम वापर करण्याचा मार्ग मोकळा करतो, जे संशोधन आणि उद्योग या दोन्हीसाठी महत्त्वाचे साहित्य आहेत.

अनेक रासायनिक अभिक्रिया आणि औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये हायड्रोकार्बन्सचे निवडक ऑक्सिडेशन महत्त्वाचे आहे आणि त्यामुळे शास्त्रज्ञ हे ऑक्सिडेशन पार पाडण्यासाठी अधिक कार्यक्षम मार्ग शोधत आहेत.कॉपर ऑक्साईड (CunOx) नॅनोकण सुगंधी हायड्रोकार्बन्सवर प्रक्रिया करण्यासाठी उत्प्रेरक म्हणून उपयुक्त असल्याचे आढळले आहे, परंतु आणखी प्रभावी संयुगांचा शोध सुरूच आहे.

अलीकडच्या काळात, शास्त्रज्ञांनी उप-नॅनो स्तरावर कणांचा समावेश असलेले उत्कृष्ट धातू-आधारित उत्प्रेरक लागू केले.या स्तरावर, कण नॅनोमीटरपेक्षा कमी मोजतात आणि जेव्हा योग्य सब्सट्रेट्सवर ठेवतात तेव्हा ते प्रतिक्रियाशीलतेला प्रोत्साहन देण्यासाठी नॅनोपार्टिकल उत्प्रेरकांपेक्षा जास्त पृष्ठभाग देऊ शकतात.

या ट्रेंडमध्ये, प्रो. किमिहिसा यामामोटो आणि टोकियो इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी (टोकियो टेक) मधील डॉ. माकोटो तानाबे यांच्यासह शास्त्रज्ञांच्या चमूने सुगंधी हायड्रोकार्बनच्या ऑक्सिडेशनमध्ये त्यांच्या कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी CunOx सबनॅनोपार्टिकल्स (SNPs) द्वारे उत्प्रेरित केलेल्या रासायनिक अभिक्रियांचा तपास केला.तीन विशिष्ट आकाराचे CunOx SNPs (12, 28, आणि 60 तांबे अणूंसह) डेंड्रिमर्स नावाच्या झाडासारख्या फ्रेमवर्कमध्ये तयार केले गेले.झिरकोनिया सब्सट्रेटवर समर्थित, ते सुगंधी बेंझिन रिंगसह सेंद्रिय संयुगाच्या एरोबिक ऑक्सिडेशनवर लागू केले गेले.

एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) आणि इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (IR) संश्लेषित SNPs च्या रचनांचे विश्लेषण करण्यासाठी वापरण्यात आले आणि परिणाम घनता कार्यक्षमता सिद्धांत (DFT) गणनेद्वारे समर्थित होते.

XPS विश्लेषण आणि DFT गणनेने SNP आकार कमी झाल्यामुळे कॉपर-ऑक्सिजन (Cu-O) बाँडची वाढती आयनिसिटी दिसून आली.हे बाँड ध्रुवीकरण बल्क Cu-O बाँड्समध्ये दिसले त्यापेक्षा जास्त होते आणि CunOx SNPs च्या वर्धित उत्प्रेरक क्रियाकलापाचे कारण मोठे ध्रुवीकरण होते.

तानाबे आणि टीम सदस्यांनी निरीक्षण केले की CunOx SNPs सुगंधी रिंगला जोडलेल्या CH3 गटांचे ऑक्सिडेशन वाढवतात, ज्यामुळे उत्पादनांची निर्मिती होते.जेव्हा CunOx SNP उत्प्रेरक वापरला गेला नाही, तेव्हा कोणतीही उत्पादने तयार झाली नाहीत.सर्वात लहान CunOx SNPs, Cu12Ox असलेल्या उत्प्रेरकाची उत्प्रेरक कामगिरी सर्वोत्तम होती आणि ती सर्वात जास्त काळ टिकणारी असल्याचे सिद्ध झाले.

तानाबे यांनी स्पष्ट केल्याप्रमाणे, "CunOx SNPs च्या आकारमानात घट असलेल्या Cu-O बॉण्ड्सच्या ionicity ची वाढ त्यांच्या सुगंधी हायड्रोकार्बन ऑक्सिडेशनसाठी उत्कृष्ट उत्प्रेरक क्रियाकलाप सक्षम करते."

त्यांचे संशोधन औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये उत्प्रेरक म्हणून कॉपर ऑक्साईड SNPs वापरण्याची मोठी क्षमता आहे या वादाला समर्थन देते."या आकार-नियंत्रित संश्लेषित CunOx SNPs ची उत्प्रेरक कामगिरी आणि यंत्रणा नोबल मेटल उत्प्रेरकांपेक्षा चांगली असेल, जे सध्या उद्योगात सर्वात जास्त वापरले जातात," यामामोटो म्हणतात, भविष्यात CunOx SNPs काय साध्य करू शकतात.

टोकियो इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी द्वारे प्रदान केलेले साहित्य.टीप: शैली आणि लांबीसाठी सामग्री संपादित केली जाऊ शकते.

ScienceDaily च्या विनामूल्य ईमेल वृत्तपत्रांसह नवीनतम विज्ञान बातम्या मिळवा, दररोज आणि साप्ताहिक अद्यतनित करा.किंवा तुमच्या RSS रीडरमध्ये प्रति तास अपडेट केलेले न्यूजफीड पहा:

सायन्सडेलीबद्दल तुमचे काय मत आहे ते आम्हाला सांगा — आम्ही सकारात्मक आणि नकारात्मक अशा दोन्ही टिप्पण्यांचे स्वागत करतो.साइट वापरताना काही समस्या आहेत?प्रश्न?