टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों ने दिखाया है कि उप-नैनोस्केल पर कॉपर ऑक्साइड कण नैनोस्केल की तुलना में अधिक शक्तिशाली उत्प्रेरक हैं।ये सबनैनोकण वर्तमान में उद्योग में उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरकों की तुलना में सुगंधित हाइड्रोकार्बन की ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को कहीं अधिक प्रभावी ढंग से उत्प्रेरित कर सकते हैं।यह अध्ययन सुगंधित हाइड्रोकार्बन के बेहतर और अधिक कुशल उपयोग का मार्ग प्रशस्त करता है, जो अनुसंधान और उद्योग दोनों के लिए महत्वपूर्ण सामग्री हैं।

कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं और औद्योगिक प्रक्रियाओं में हाइड्रोकार्बन का चयनात्मक ऑक्सीकरण महत्वपूर्ण है, और इस प्रकार, वैज्ञानिक इस ऑक्सीकरण को पूरा करने के लिए अधिक कुशल तरीकों की तलाश में हैं।कॉपर ऑक्साइड (CunOx) नैनोकणों को सुगंधित हाइड्रोकार्बन के प्रसंस्करण के लिए उत्प्रेरक के रूप में उपयोगी पाया गया है, लेकिन और भी अधिक प्रभावी यौगिकों की खोज जारी है।

हाल के दिनों में, वैज्ञानिकों ने उप-नैनो स्तर पर कणों से युक्त उत्कृष्ट धातु-आधारित उत्प्रेरक का उपयोग किया है।इस स्तर पर, कण एक नैनोमीटर से भी कम मापते हैं और जब उपयुक्त सब्सट्रेट्स पर रखे जाते हैं, तो वे प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ावा देने के लिए नैनोकण उत्प्रेरक की तुलना में भी अधिक सतह क्षेत्र प्रदान कर सकते हैं।

इस प्रवृत्ति में, टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (टोक्यो टेक) के प्रो. किमिहिसा यामामोटो और डॉ. मकोतो तानाबे सहित वैज्ञानिकों की एक टीम ने सुगंधित हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीकरण में उनके प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए क्यूनऑक्स सबनैनोपार्टिकल्स (एसएनपी) द्वारा उत्प्रेरित रासायनिक प्रतिक्रियाओं की जांच की।तीन विशिष्ट आकारों (12, 28 और 60 तांबे के परमाणुओं के साथ) के CunOx SNPs को डेंड्रिमर्स नामक पेड़ जैसे ढांचे के भीतर उत्पादित किया गया था।ज़िरकोनिया सब्सट्रेट पर समर्थित, उन्हें एक सुगंधित बेंजीन रिंग के साथ एक कार्बनिक यौगिक के एरोबिक ऑक्सीकरण पर लागू किया गया था।

संश्लेषित एसएनपी की संरचनाओं का विश्लेषण करने के लिए एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) और इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (आईआर) का उपयोग किया गया था, और परिणाम घनत्व कार्यक्षमता सिद्धांत (डीएफटी) गणना द्वारा समर्थित थे।

एक्सपीएस विश्लेषण और डीएफटी गणना से पता चला कि एसएनपी आकार में कमी के कारण कॉपर-ऑक्सीजन (सीयू-ओ) बांड की आयनिकता बढ़ रही है।यह बांड ध्रुवीकरण थोक Cu-O बांड में देखे गए ध्रुवीकरण से अधिक था, और अधिक ध्रुवीकरण CunOx SNPs की बढ़ी हुई उत्प्रेरक गतिविधि का कारण था।

तानबे और टीम के सदस्यों ने देखा कि CunOx SNPs ने सुगंधित रिंग से जुड़े CH3 समूहों के ऑक्सीकरण को तेज कर दिया, जिससे उत्पादों का निर्माण हुआ।जब CunOx SNP उत्प्रेरक का उपयोग नहीं किया गया, तो कोई उत्पाद नहीं बना।सबसे छोटे CunOx SNPs, Cu12Ox वाले उत्प्रेरक का उत्प्रेरक प्रदर्शन सबसे अच्छा था और यह सबसे लंबे समय तक चलने वाला साबित हुआ।

जैसा कि तनाबे बताते हैं, "CunOx SNPs के आकार में कमी के साथ Cu-O बांड की आयनिकता में वृद्धि सुगंधित हाइड्रोकार्बन ऑक्सीकरण के लिए उनकी बेहतर उत्प्रेरक गतिविधि को सक्षम बनाती है।"

उनका शोध इस तर्क का समर्थन करता है कि औद्योगिक अनुप्रयोगों में उत्प्रेरक के रूप में कॉपर ऑक्साइड एसएनपी का उपयोग करने की काफी संभावनाएं हैं।यामामोटो का कहना है, "इन आकार-नियंत्रित संश्लेषित CunOx SNPs का उत्प्रेरक प्रदर्शन और तंत्र महान धातु उत्प्रेरकों की तुलना में बेहतर होगा, जो वर्तमान में उद्योग में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं," CunOx SNPs भविष्य में क्या हासिल कर सकते हैं, इसकी ओर इशारा करते हुए कहते हैं।

टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा प्रदान की गई सामग्री।नोट: सामग्री को शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।

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