अन्वेषकहरूले एकल-एटम उत्प्रेरक (SAC) को रूपमा टंगस्टन सबअक्साइड प्रयोग गरेर उत्प्रेरक गतिविधि बढाउनको लागि नयाँ रणनीति प्रस्तुत गरे। यो रणनीति, जसले महत्त्वपूर्ण रूपमा धातु प्लेटिनम (pt) मा हाइड्रोजन इभोलुसन प्रतिक्रिया (HER) लाई 16.3 गुणा सुधार गर्दछ, नयाँ इलेक्ट्रोकेमिकल उत्प्रेरक प्रविधिहरूको विकासमा प्रकाश पार्छ।

हाइड्रोजन जीवाश्म ईन्धन को एक आशाजनक विकल्प को रूप मा टालिएको छ। यद्यपि, अधिकांश परम्परागत औद्योगिक हाइड्रोजन उत्पादन विधिहरू वातावरणीय समस्याहरूसँग आउँछन्, कार्बन डाइअक्साइड र हरितगृह ग्यासहरूको महत्त्वपूर्ण मात्रा जारी गर्दछ।

इलेक्ट्रोकेमिकल पानी विभाजन सफा हाइड्रोजन उत्पादन को लागी एक सम्भावित दृष्टिकोण मानिन्छ। इलेक्ट्रोकेमिकल पानी विभाजनमा HER प्रदर्शन सुधार गर्न Pt सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने उत्प्रेरकहरू मध्ये एक हो, तर Pt को उच्च लागत र अभाव सामूहिक व्यावसायिक अनुप्रयोगहरूमा प्रमुख बाधाहरू बनेको छ।

SACs, जहाँ सबै धातु प्रजातिहरू एक वांछित समर्थन सामग्रीमा व्यक्तिगत रूपमा छरिएका छन्, Pt प्रयोगको मात्रा कम गर्ने एउटा तरिकाको रूपमा पहिचान गरिएको छ, किनकि तिनीहरूले सतहमा उजागर भएका Pt परमाणुहरूको अधिकतम संख्या प्रस्ताव गर्छन्।

पहिलेका अध्ययनहरूबाट प्रेरित भएर, जुन मुख्यतया कार्बन-आधारित सामग्रीद्वारा समर्थित SACs मा केन्द्रित थियो, केमिकल र बायोमोलेकुलर इन्जिनियरिङ विभागका प्रोफेसर जिनवू लीको नेतृत्वमा रहेको KAIST अनुसन्धान टोलीले SACs को कार्यसम्पादनमा समर्थन सामग्रीको प्रभावको अनुसन्धान गर्‍यो।

प्रोफेसर ली र उनका शोधकर्ताहरूले मेसोपोरस टंगस्टन सबअक्साइडलाई परमाणु रूपमा फैलिएको Pt को लागि नयाँ समर्थन सामग्रीको रूपमा सुझाव दिए, किनकि यसले उच्च इलेक्ट्रोनिक चालकता प्रदान गर्ने र Pt सँग समन्वयात्मक प्रभाव पार्ने अपेक्षा गरिएको थियो।

तिनीहरूले क्रमशः कार्बन र टंगस्टन सबअक्साइड द्वारा समर्थित एकल-एटम Pt को प्रदर्शन तुलना गरे। नतिजाहरूले पत्ता लगाए कि समर्थन प्रभाव टंगस्टन सबअक्साइडसँग भएको थियो, जसमा टंगस्टन सबअक्साइडद्वारा समर्थित एकल-एटम Pt को सामूहिक गतिविधि कार्बनद्वारा समर्थित एकल-एटम Pt भन्दा 2.1 गुणा बढी थियो, र Pt को भन्दा 16.3 गुणा बढी थियो। कार्बन द्वारा समर्थित न्यानो कणहरू।

टोलीले टंगस्टन सबअक्साइडबाट Pt मा चार्ज ट्रान्सफर मार्फत Pt को इलेक्ट्रोनिक संरचनामा परिवर्तन संकेत गर्यो। यो घटना Pt र tungsten suboxide बीच बलियो धातु-समर्थन अन्तरक्रिया को परिणाम को रूप मा रिपोर्ट गरिएको थियो।

उनको कार्यसम्पादनलाई समर्थित धातुको इलेक्ट्रोनिक संरचना परिवर्तन गरेर मात्र सुधार गर्न सकिन्छ, तर अर्को समर्थन प्रभाव, स्पिलओभर प्रभाव, अनुसन्धान समूहले रिपोर्ट गरेको छ। हाइड्रोजन स्पिलओभर एक घटना हो जहाँ शोषित हाइड्रोजन एक सतहबाट अर्को सतहमा माइग्रेट हुन्छ, र Pt साइज सानो भएपछि यो सजिलै हुन्छ।

अन्वेषकहरूले टंगस्टन सबअक्साइडद्वारा समर्थित एकल-एटम Pt र Pt न्यानो कणहरूको प्रदर्शन तुलना गरे। टंगस्टन सबअक्साइडद्वारा समर्थित एकल-एटम Pt ले हाइड्रोजन स्पिलओभर घटनाको उच्च डिग्री प्रदर्शन गर्‍यो, जसले टंगस्टन सबअक्साइडद्वारा समर्थित Pt नानोकणहरूको तुलनामा हाइड्रोजन विकासको लागि 10.7 गुणासम्म Pt मास गतिविधि बढायो।

प्रोफेसर लीले भने, "हाइड्रोजन उत्पादनमा इलेक्ट्रोकाटालिसिस सुधार गर्नको लागि सही समर्थन सामग्री छनोट महत्त्वपूर्ण छ। हामीले हाम्रो अध्ययनमा Pt लाई समर्थन गर्न प्रयोग गरेको टंगस्टन सबअक्साइड उत्प्रेरकले राम्रोसँग मिलेको धातु र समर्थन बीचको अन्तरक्रियाले प्रक्रियाको दक्षतालाई तीव्र रूपमा बढाउन सक्छ भन्ने संकेत गर्छ।"