સંશોધકોએ સિંગલ-એટમ કેટાલિસ્ટ (એસએસી) તરીકે ટંગસ્ટન સબઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ વધારવા માટે નવી વ્યૂહરચના રજૂ કરી. આ વ્યૂહરચના, જે મેટલ પ્લેટિનમ (pt) માં હાઇડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયા (HER) ને 16.3 ગણો નોંધપાત્ર રીતે સુધારે છે, નવી ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઉત્પ્રેરક તકનીકોના વિકાસ પર પ્રકાશ પાડે છે.

હાઇડ્રોજનને અશ્મિભૂત ઇંધણના આશાસ્પદ વિકલ્પ તરીકે ગણવામાં આવે છે. જો કે, મોટાભાગની પરંપરાગત ઔદ્યોગિક હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ પર્યાવરણીય સમસ્યાઓ સાથે આવે છે, જે નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને ગ્રીનહાઉસ વાયુઓ મુક્ત કરે છે.

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પાણીના વિભાજનને સ્વચ્છ હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન માટે સંભવિત અભિગમ ગણવામાં આવે છે. Pt એ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પાણીના વિભાજનમાં તેણીના પ્રભાવને સુધારવા માટે સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉત્પ્રેરકોમાંનું એક છે, પરંતુ Pt ની ઊંચી કિંમત અને અછત સામૂહિક વ્યાપારી કાર્યક્રમોમાં મુખ્ય અવરોધો છે.

SACs, જ્યાં તમામ ધાતુની પ્રજાતિઓ ઇચ્છિત સહાયક સામગ્રી પર વ્યક્તિગત રીતે વિખરાયેલી હોય છે, તેને Pt વપરાશની માત્રા ઘટાડવાના એક માર્ગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, કારણ કે તે સપાટી પરના ખુલ્લા Pt અણુઓની મહત્તમ સંખ્યા પ્રદાન કરે છે.

અગાઉના અભ્યાસોથી પ્રેરિત, જે મુખ્યત્વે કાર્બન-આધારિત સામગ્રી દ્વારા સમર્થિત SACs પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, કેમિકલ અને બાયોમોલેક્યુલર એન્જિનિયરિંગ વિભાગના પ્રોફેસર જિનવુ લીની આગેવાની હેઠળની KAIST સંશોધન ટીમે SAC ની કામગીરી પર સહાયક સામગ્રીના પ્રભાવની તપાસ કરી.

પ્રોફેસર લી અને તેમના સંશોધકોએ મેસોપોરસ ટંગસ્ટન સબઓક્સાઈડને પરમાણુ રીતે વિખેરાયેલા Pt માટે નવી સહાયક સામગ્રી તરીકે સૂચવ્યું, કારણ કે આ ઉચ્ચ ઈલેક્ટ્રોનિક વાહકતા પ્રદાન કરશે અને Pt સાથે સિનર્જેટિક અસર કરશે તેવી અપેક્ષા હતી.

તેઓએ અનુક્રમે કાર્બન અને ટંગસ્ટન સબઓક્સાઇડ દ્વારા સમર્થિત સિંગલ-એટમ Pt ના પ્રદર્શનની તુલના કરી. પરિણામો પરથી જાણવા મળ્યું કે ટંગસ્ટન સબઓક્સાઈડ સાથે સપોર્ટ ઈફેક્ટ આવી છે, જેમાં ટંગસ્ટન સબઓક્સાઈડ દ્વારા સપોર્ટેડ સિંગલ-એટમ Pt ની માસ એક્ટિવિટી કાર્બન દ્વારા સપોર્ટેડ સિંગલ-એટમ Pt કરતા 2.1 ગણી વધારે હતી અને Pt કરતા 16.3 ગણી વધારે હતી. કાર્બન દ્વારા સપોર્ટેડ નેનોપાર્ટિકલ્સ.

ટીમે ટંગસ્ટન સબઓક્સાઈડથી Pt માં ચાર્જ ટ્રાન્સફર દ્વારા Pt ના ઈલેક્ટ્રોનિક માળખામાં ફેરફાર સૂચવ્યો. આ ઘટના Pt અને ટંગસ્ટન સબઓક્સાઇડ વચ્ચે મજબૂત મેટલ-સપોર્ટ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે નોંધવામાં આવી હતી.

તેના પ્રભાવને માત્ર સપોર્ટેડ મેટલના ઈલેક્ટ્રોનિક સ્ટ્રક્ચરને બદલીને જ નહીં, પરંતુ અન્ય સપોર્ટ ઈફેક્ટ, સ્પીલોવર ઈફેક્ટને પ્રેરિત કરીને પણ સુધારી શકાય છે, સંશોધન જૂથે અહેવાલ આપ્યો છે. હાઇડ્રોજન સ્પિલઓવર એ એવી ઘટના છે જ્યાં શોષિત હાઇડ્રોજન એક સપાટીથી બીજી સપાટી પર સ્થળાંતર કરે છે, અને Pt કદ નાનું થતાં તે વધુ સરળતાથી થાય છે.

સંશોધકોએ ટંગસ્ટન સબઓક્સાઈડ દ્વારા સમર્થિત સિંગલ-એટમ Pt અને Pt નેનોપાર્ટિકલ્સની કામગીરીની સરખામણી કરી. ટંગસ્ટન સબઓક્સાઈડ દ્વારા સમર્થિત સિંગલ-એટમ Pt એ હાઈડ્રોજન સ્પિલઓવર ઘટનાની ઉચ્ચ ડિગ્રી પ્રદર્શિત કરી, જેણે ટંગસ્ટન સબઓક્સાઈડ દ્વારા સમર્થિત Pt નેનોપાર્ટિકલ્સની તુલનામાં હાઈડ્રોજન ઉત્ક્રાંતિ માટે Pt માસ પ્રવૃત્તિમાં 10.7 ગણો વધારો કર્યો.

પ્રોફેસર લીએ કહ્યું, “હાઈડ્રોજન ઉત્પાદનમાં ઈલેક્ટ્રોકેટાલિસિસને સુધારવા માટે યોગ્ય સહાયક સામગ્રી પસંદ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. અમે અમારા અભ્યાસમાં Pt ને ટેકો આપવા માટે જે ટંગસ્ટન સબઓક્સાઇડ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કર્યો તે સૂચવે છે કે સારી રીતે મેળ ખાતી ધાતુ અને આધાર વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતામાં ભારે વધારો કરી શકે છે.”