एकल-अणू उत्प्रेरक (SAC) म्हणून टंगस्टन सबऑक्साइड वापरून उत्प्रेरक क्रियाकलाप वाढविण्यासाठी संशोधकांनी नवीन धोरण सादर केले. हे धोरण, जे मेटल प्लॅटिनम (pt) मध्ये हायड्रोजन उत्क्रांती प्रतिक्रिया (HER) 16.3 पटीने लक्षणीयरीत्या सुधारते, नवीन इलेक्ट्रोकेमिकल उत्प्रेरक तंत्रज्ञानाच्या विकासावर प्रकाश टाकते.

हायड्रोजनला जीवाश्म इंधनासाठी एक आशादायक पर्याय म्हणून ओळखले जाते. तथापि, बहुतेक पारंपारिक औद्योगिक हायड्रोजन उत्पादन पद्धती पर्यावरणीय समस्यांसह येतात, ज्यामुळे कार्बन डाय ऑक्साईड आणि हरितगृह वायू लक्षणीय प्रमाणात बाहेर पडतात.

स्वच्छ हायड्रोजन उत्पादनासाठी इलेक्ट्रोकेमिकल वॉटर स्प्लिटिंग हा संभाव्य दृष्टीकोन मानला जातो. इलेक्ट्रोकेमिकल वॉटर स्प्लिटिंगमध्ये तिचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी Pt सर्वात सामान्यपणे वापरल्या जाणाऱ्या उत्प्रेरकांपैकी एक आहे, परंतु Pt ची उच्च किंमत आणि टंचाई हे मोठ्या प्रमाणावर व्यावसायिक अनुप्रयोगांसाठी मुख्य अडथळे आहेत.

SACs, जेथे सर्व धातूच्या प्रजाती इच्छित आधार सामग्रीवर वैयक्तिकरित्या विखुरल्या जातात, Pt वापराचे प्रमाण कमी करण्याचा एक मार्ग म्हणून ओळखले गेले आहे, कारण ते पृष्ठभागावर उघड झालेल्या Pt अणूंची कमाल संख्या देतात.

पूर्वीच्या अभ्यासातून प्रेरित होऊन, जे प्रामुख्याने कार्बन-आधारित सामग्रीद्वारे समर्थित SACs वर केंद्रित होते, रासायनिक आणि बायोमोलेक्युलर अभियांत्रिकी विभागातील प्रोफेसर जिनवू ली यांच्या नेतृत्वाखालील KAIST संशोधन पथकाने SACs च्या कार्यक्षमतेवर समर्थन सामग्रीचा प्रभाव तपासला.

प्रोफेसर ली आणि त्यांच्या संशोधकांनी मेसोपोरस टंगस्टन सबॉक्साइड हे अणुरीत्या विखुरलेल्या Pt साठी एक नवीन आधार सामग्री म्हणून सुचवले, कारण यामुळे उच्च इलेक्ट्रॉनिक चालकता प्रदान करणे अपेक्षित होते आणि Pt सह समन्वयात्मक प्रभाव असणे अपेक्षित होते.

त्यांनी अनुक्रमे कार्बन आणि टंगस्टन सबऑक्साइडद्वारे समर्थित सिंगल-एटम Pt च्या कामगिरीची तुलना केली. परिणामांवरून असे दिसून आले की टंगस्टन सबऑक्साइडचा सपोर्ट इफेक्ट झाला, ज्यामध्ये टंगस्टन सबऑक्साइडद्वारे समर्थित सिंगल-एटम Pt ची वस्तुमान क्रिया कार्बनद्वारे समर्थित सिंगल-एटम Pt पेक्षा 2.1 पट जास्त आणि Pt पेक्षा 16.3 पट जास्त होती. कार्बनद्वारे समर्थित नॅनोकण.

टीमने Pt च्या इलेक्ट्रॉनिक रचनेत टंगस्टन सबऑक्साइड ते Pt ला चार्ज ट्रान्सफरद्वारे बदल सूचित केले. Pt आणि टंगस्टन सबऑक्साइड यांच्यातील मजबूत धातू-समर्थन परस्परसंवादाच्या परिणामी ही घटना नोंदवली गेली.

तिचे कार्यप्रदर्शन केवळ सपोर्टेड मेटलची इलेक्ट्रॉनिक रचना बदलूनच सुधारले जाऊ शकत नाही, तर दुसरा सपोर्ट इफेक्ट, स्पिलओव्हर इफेक्ट द्वारे देखील सुधारित केले जाऊ शकते, संशोधन गटाने अहवाल दिला. हायड्रोजन स्पिलओव्हर ही एक घटना आहे जिथे शोषलेले हायड्रोजन एका पृष्ठभागावरून दुसऱ्या पृष्ठभागावर स्थलांतरित होते आणि Pt आकार लहान होताना ते अधिक सहजपणे होते.

संशोधकांनी टंगस्टन सबऑक्साइडद्वारे समर्थित सिंगल-एटम Pt आणि Pt नॅनोकणांच्या कामगिरीची तुलना केली. टंगस्टन सबऑक्साइडद्वारे समर्थित सिंगल-एटम Pt ने हायड्रोजन स्पिलओव्हर इंद्रियगोचर उच्च प्रमाणात प्रदर्शित केले, ज्याने टंगस्टन सबऑक्साइडद्वारे समर्थित Pt नॅनोकणांच्या तुलनेत हायड्रोजन उत्क्रांतीसाठी Pt वस्तुमान क्रिया 10.7 पट वाढवली.

प्रोफेसर ली म्हणाले, "हायड्रोजन उत्पादनामध्ये इलेक्ट्रोकॅटॅलिसिस सुधारण्यासाठी योग्य आधार सामग्री निवडणे महत्वाचे आहे. आमच्या अभ्यासात आम्ही Pt ला सपोर्ट करण्यासाठी वापरलेल्या टंगस्टन सबऑक्साइड उत्प्रेरकाचा अर्थ असा होतो की सुसंगत धातू आणि समर्थन यांच्यातील परस्परसंवाद प्रक्रियेची कार्यक्षमता कमालीची वाढवू शकतात.”