सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके हाइड्रोजन बनाने के लिए प्रकाश-संचालित नैनोकैटलिस्ट

(नानावरक न्यूज़) यूपीसी और कैटलन इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोसाइंस एंड नैनोटेक्नोलॉजी (आईसीएन2) की एक टीम ने एक कुशल और स्थिर फोटोकैटलिस्ट डिजाइन किया है जो सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके सीधे हाइड्रोजन का उत्पादन करने में सक्षम है। परिणाम जर्नल में प्रकाशित हुए हैं संचार प्रकृति(“पहलू-इंजीनियर्ड TiO2 एच के दौरान समर्थित उत्कृष्ट धातु समूहों की फोटोकैटलिटिक गतिविधि और स्थिरता को संचालित करता है2 विकासात्मक"). छवि दर्शाती है कि कैसे टाइटेनियम डाइऑक्साइड और धातु समूहों के उजागर क्रिस्टलोग्राफिक चेहरों का उपयोग स्वच्छ और स्थायी रूप से हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। (छवि: यूपीसी) ऊर्जा संक्रमण के लिए हाइड्रोजन आवश्यक है, जब तक यह नवीकरणीय स्रोतों (हरित हाइड्रोजन) से उत्पादित होता है। यह लंबे समय से ज्ञात है कि कुछ अर्धचालकों में इलेक्ट्रॉन सूर्य के प्रकाश से प्रकाशित होने पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं। यही मामला टाइटेनियम डाइऑक्साइड का है, जो एक सस्ता और हानिरहित पदार्थ है जिसका व्यापक रूप से पेंट, प्लास्टिक, कागज, स्याही और सौंदर्य प्रसाधनों में सफेद रंगद्रव्य के रूप में उपयोग किया जाता है। टाइटेनियम डाइऑक्साइड में उत्तेजित इलेक्ट्रॉन पानी और कार्बनिक यौगिकों में प्रोटॉन से हाइड्रोजन उत्पन्न करने में सक्षम हैं। हालाँकि, हाइड्रोजन का उत्पादन बहुत कम है क्योंकि इलेक्ट्रॉन प्रतिक्रिया करने के बजाय आराम करते हैं, इसलिए व्यावहारिक दृष्टिकोण से प्रक्रिया की दक्षता बहुत कम है। टाइटेनियम डाइऑक्साइड को धातु के संपर्क में लाकर इस सीमा को दूर किया जा सकता है नैनोकणों, जो इलेक्ट्रॉन फिल्टर के रूप में कार्य करते हैं, उत्तेजित अवस्था में इलेक्ट्रॉनों के जीवन को बढ़ाते हैं, ताकि वे प्रतिक्रिया कर सकें और हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकें। इससे सैकड़ों गुना अधिक पैदावार प्राप्त की जा सकती है। यह अध्ययन टिकाऊ हाइड्रोजन उत्पादन की दिशा में एक कदम है। इसका नेतृत्व केमिकल इंजीनियरिंग विभाग के एनकोर-एनईएमईएन अनुसंधान समूह और यूनिवर्सिटैट पोलिटेक्निका डी कैटालुन्या - बार्सिलोनाटेक (यूपीसी) के ऊर्जा प्रौद्योगिकी संस्थान के रामोन वाई काजल शोधकर्ता लुईस सोलर और प्रोफेसर जोर्डी लोर्का ने किया है। वे विशिष्ट हाइड्रोजन अनुसंधान केंद्र (CER-H2) का भी हिस्सा हैं। एक मैकेनोकेमिकल प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने विभिन्न आकारिकी के टाइटेनियम डाइऑक्साइड नैनोकणों पर धातु समूहों को जमा किया और पाया कि टाइटेनियम डाइऑक्साइड के विभिन्न उजागर क्रिस्टलोग्राफिक चेहरे भी हाइड्रोजन उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। फोटोकैटलिस्ट की स्थिरता और अर्धचालक और धातु नैनोकणों के बीच इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण की ताकत दोनों ही अर्धचालक के उजागर चेहरों से दृढ़ता से संबंधित हैं, जो परमाणु गतिशीलता और एकत्रीकरण के लिए जिम्मेदार हैं। सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके सीधे हाइड्रोजन का उत्पादन करने में धातु के नैनोकणों और टाइटेनियम डाइऑक्साइड के उजागर क्रिस्टलोग्राफिक चेहरों के महत्व को दर्शाने वाला आरेख। (छवि: यूपीसी) परिणाम स्पष्ट हैं। जब प्लैटिनम क्लस्टर को ऑक्टाहेड्रल टाइटेनियम डाइऑक्साइड नैनोकणों पर जमा किया जाता है, तो एक फोटोकैटलिस्ट प्राप्त होता है जो उच्च मात्रा में हाइड्रोजन का उत्पादन करता है और, अधिक महत्वपूर्ण बात, किसी भी अन्य संयोजन की तुलना में अधिक स्थिर होता है। कैसे इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण नैनो ऊर्जा के क्षेत्र में नए उपकरणों को डिजाइन करने के लिए लागू किया जा सकता है। परिणामों को समझने के लिए, यूपीसी के भौतिकी विभाग के रेमोन वाई काजल शोधकर्ता क्लाउडियो कैज़ोरला ने फोटोकैटलिस्ट की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का अध्ययन करने के लिए क्वांटम यांत्रिक गणना की है, जिसकी तुलना यूपीसी के अनुसंधान केंद्र में प्राप्त एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी के परिणामों से की गई थी। मल्टीस्केल साइंस और इंजीनियरिंग में। यह केंद्र डायगोनल-बेसोस परिसर में स्थित है, जैसा कि बार्सिलोना ईस्ट स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग (ईईबीई) है, जहां शोधकर्ता भी पढ़ाते हैं। इस शोध के नतीजे हरित हाइड्रोजन के कुशल और टिकाऊ उत्पादन के लिए नए उत्प्रेरकों के डिजाइन को सक्षम बनाएंगे। इन परिणामों को व्यवहार में लाने के लिए यूपीसी के विशिष्ट हाइड्रोजन अनुसंधान केंद्र में पहले से ही काम चल रहा है। अध्ययन में यूपीसी डॉक्टरेट छात्र युफेन चेन और कैटलन इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोसाइंस एंड नैनोटेक्नोलॉजी (आईसीएन2) के शोधकर्ता भी शामिल थे।

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64377.php