محققین نے ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کو سنگل ایٹم کیٹیلسٹ (SAC) کے طور پر استعمال کرتے ہوئے کیٹلیٹک سرگرمی کو بڑھانے کے لیے ایک نئی حکمت عملی پیش کی۔ یہ حکمت عملی، جو دھاتی پلاٹینم (pt) میں ہائیڈروجن ایوولوشن ری ایکشن (HER) کو 16.3 گنا بہتر بناتی ہے، نئی الیکٹرو کیمیکل کیٹالسٹ ٹیکنالوجیز کی ترقی پر روشنی ڈالتی ہے۔

ہائیڈروجن کو جیواشم ایندھن کا ایک امید افزا متبادل قرار دیا گیا ہے۔ تاہم، زیادہ تر روایتی صنعتی ہائیڈروجن کی پیداوار کے طریقے ماحولیاتی مسائل کے ساتھ آتے ہیں، جس سے کاربن ڈائی آکسائیڈ اور گرین ہاؤس گیسوں کی نمایاں مقدار جاری ہوتی ہے۔

الیکٹرو کیمیکل پانی کی تقسیم کو صاف ہائیڈروجن کی پیداوار کے لیے ایک ممکنہ نقطہ نظر سمجھا جاتا ہے۔ Pt الیکٹرو کیمیکل پانی کی تقسیم میں HER کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والے کاتالسٹس میں سے ایک ہے، لیکن Pt کی زیادہ قیمت اور کمی بڑے پیمانے پر تجارتی ایپلی کیشنز میں اہم رکاوٹیں ہیں۔

SACs، جہاں تمام دھاتی انواع انفرادی طور پر مطلوبہ معاون مواد پر منتشر ہوتی ہیں، Pt کے استعمال کی مقدار کو کم کرنے کے ایک طریقے کے طور پر شناخت کی گئی ہے، کیونکہ وہ سطح کے بے نقاب Pt ایٹموں کی زیادہ سے زیادہ تعداد پیش کرتے ہیں۔

ابتدائی مطالعات سے متاثر ہو کر، جس میں بنیادی طور پر کاربن پر مبنی مواد سے تعاون یافتہ SACs پر توجہ مرکوز کی گئی، کیمیکل اور بائیو مالیکولر انجینئرنگ کے شعبہ سے پروفیسر جنوو لی کی قیادت میں ایک KAIST ریسرچ ٹیم نے SACs کی کارکردگی پر معاون مواد کے اثر و رسوخ کی تحقیقات کی۔

پروفیسر لی اور ان کے محققین نے جوہری طور پر منتشر Pt کے لیے ایک نئے معاون مواد کے طور پر میسوپورس ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کی تجویز پیش کی، کیونکہ اس سے اعلی الیکٹرانک چالکتا فراہم کرنے اور Pt کے ساتھ ہم آہنگی کا اثر ہونے کی توقع تھی۔

انہوں نے بالترتیب کاربن اور ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کے تعاون سے سنگل ایٹم Pt کی کارکردگی کا موازنہ کیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سپورٹ اثر ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کے ساتھ ہوا، جس میں ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کے ذریعے سپورٹ کردہ سنگل ایٹم Pt کی بڑے پیمانے پر سرگرمی کاربن کے ذریعے سپورٹ شدہ سنگل ایٹم Pt سے 2.1 گنا زیادہ اور Pt کے مقابلے میں 16.3 گنا زیادہ تھی۔ کاربن کی طرف سے حمایت نینو پارٹیکلز.

ٹیم نے ٹنگسٹن سب آکسائیڈ سے Pt میں چارج ٹرانسفر کے ذریعے Pt کے الیکٹرانک ڈھانچے میں تبدیلی کا اشارہ کیا۔ یہ رجحان Pt اور ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کے درمیان مضبوط دھاتی تعاون کے تعامل کے نتیجے میں رپورٹ کیا گیا تھا۔

تحقیقی گروپ نے رپورٹ کیا کہ اس کی کارکردگی کو نہ صرف سپورٹ شدہ دھات کے الیکٹرانک ڈھانچے کو تبدیل کر کے بہتر بنایا جا سکتا ہے، بلکہ ایک اور سپورٹ اثر، اسپل اوور اثر کو بھی شامل کر کے، تحقیقی گروپ نے رپورٹ کیا۔ ہائیڈروجن اسپل اوور ایک ایسا رجحان ہے جہاں جذب شدہ ہائیڈروجن ایک سطح سے دوسری سطح پر منتقل ہوتا ہے، اور یہ زیادہ آسانی سے ہوتا ہے کیونکہ Pt سائز چھوٹا ہوتا ہے۔

محققین نے سنگل ایٹم Pt اور Pt نینو پارٹیکلز کی کارکردگی کا موازنہ کیا جو ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کے ذریعے تعاون یافتہ ہیں۔ ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کے ذریعے تعاون یافتہ سنگل ایٹم Pt نے ہائیڈروجن اسپل اوور رجحان کی اعلیٰ ڈگری کی نمائش کی، جس نے ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کے ذریعے تعاون یافتہ Pt نینو پارٹیکلز کے مقابلے میں ہائیڈروجن ارتقاء کے لیے Pt بڑے پیمانے پر سرگرمی کو 10.7 گنا تک بڑھا دیا۔

پروفیسر لی نے کہا، "ہائیڈروجن کی پیداوار میں الیکٹروکیٹالیسس کو بہتر بنانے کے لیے صحیح معاون مواد کا انتخاب اہم ہے۔ ہم اپنے مطالعے میں Pt کو سپورٹ کرنے کے لیے جو ٹنگسٹن سب آکسائیڈ کیٹالسٹ استعمال کرتے تھے اس کا مطلب یہ ہے کہ اچھی طرح سے مماثل دھات اور سپورٹ کے درمیان تعامل عمل کی کارکردگی میں زبردست اضافہ کر سکتا ہے۔