Nanomaterial-based catalyst
ন্যানোমেটারিয়াল-ভিত্তিক অনুঘটকগুলি সাধারণত অনুঘটক প্রক্রিয়াটি বাড়ানোর জন্য ধাতব ন্যানো পার্টিকেলে বিভক্ত বৈচিত্র্যময় অনুঘটক। ধাতব ন্যানো কণাগুলির পৃষ্ঠতলের আয়তন বেশি, যা অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ বাড়িয়ে তুলতে পারে। ন্যানোপার্টিকল অনুঘটকগুলি সহজেই আলাদা করা যায় এবং পুনর্ব্যবহার করা যায়। এগুলি সাধারণত ন্যানো পার্টিকেলগুলির পচন রোধ করতে হালকা পরিস্থিতিতে ব্যবহার করা হয়। কার্যকরী ন্যানো পার্টিকেল অ-কার্যকরী ধাতব ন্যানো পার্টিকেলের তুলনায় কার্যকরী ধাতব ন্যানো পার্টিকেল দ্রাবকগুলির প্রতি আরও স্থিতিশীল। তরল পদার্থে, ধাতব ন্যানো পার্টিকেলগুলি ভ্যান ডার ওয়াল বল দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে। কণার সমষ্টি কখনও কখনও পৃষ্ঠের আয়তন কমিয়ে অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ হ্রাস করতে পারে। ন্যানো পার্টিকেলগুলিকে পলিমার বা অলিগোমারের সাহায্যেও কার্যকরী করা যেতে পারে যাতে ন্যানো পার্টিকেলগুলিকে একটি প্রতিরক্ষামূলক স্তর সরবরাহ করে স্টেরিকভাবে স্থিতিশীল করা যায় যা ন্যানো পার্টিকেলগুলিকে একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া করতে বাধা দেয়। দুটি ধাতুর মিশ্র ধাতু, যাকে দ্বি-ধাতব ন্যানো পার্টিকেল বলা হয়, দুটি ধাতুর মধ্যে অনুঘটকের উপর সমন্বয়মূলক প্রভাব তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। পলিক্লোরিনেটেড বাইফিনাইলের মতো সি-সিএল বন্ডের হাইড্রোজেনোলাইসিসের জন্য সম্ভাব্য প্রয়োগ ডিহ্যালোজেনেশন এবং হাইড্রোজেনেশন ন্যানো পার্টিকল অনুঘটক সক্রিয়। আরেকটি প্রতিক্রিয়া হল হ্যালোজেনেটেড সুগন্ধি অ্যামাইনের হাইড্রোজেনেশন ভেষজনাশক এবং কীটনাশকের পাশাপাশি ডিজেল জ্বালানির সংশ্লেষণের জন্যও গুরুত্বপূর্ণ। জৈব রসায়নে, ডিউটেরিয়ামের সাথে একটি সি-সিএল বন্ধনের হাইড্রোজেনেশনকে কাইনেটিক আইসোটোপ প্রভাবের সাথে সম্পর্কিত পরীক্ষায় ব্যবহারের জন্য সুগন্ধি বলয়টিকে নির্বাচিতভাবে লেবেল করতে ব্যবহার করা হয়। বুইল এবং অন্যান্য। রডিয়াম কমপ্লেক্স তৈরি করে যা রডিয়াম ন্যানো পার্টিকেল তৈরি করে। এই ন্যানো পার্টিকেলগুলি সুগন্ধি যৌগগুলির ডিহ্যালোজেনেশনকে অনুঘটক করার পাশাপাশি বেনজিনের হাইড্রোজেনেশনকে সাইক্লোহেক্সেনে রূপান্তরিত করে। পলিমার-স্থিতিশীল ন্যানো পার্টিকেলগুলি সিনামালডিহাইড এবং সিট্রোনেলাল হাইড্রোজেনেশনের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। ইউ এট আল। দেখা গেছে যে রুথেনিয়াম ন্যানোক্যাটালিস্টগুলি ব্যবহৃত ঐতিহ্যবাহী অনুঘটকের তুলনায় সিট্রোনেলালের হাইড্রোজনীকরণের ক্ষেত্রে বেশি নির্বাচনযোগ্য। হাইড্রোসিলিলেশন প্রতিক্রিয়া সিলেন সহ সোনা, কোবাল্ট, নিকেল, প্যালেডিয়াম বা প্ল্যাটিনাম অর্গানোমেটালিক কমপ্লেক্সের হ্রাস ধাতব ন্যানো কণা তৈরি করে যা হাইড্রোসিলিলেশন প্রতিক্রিয়াকে অনুঘটক করে। বি. আই. এন. এ. পি-কার্যকরী প্যালেডিয়াম ন্যানো পার্টিকেল এবং সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলি হালকা পরিস্থিতিতে স্টাইরিন হাইড্রোসিলিলেশনের জন্য ব্যবহার করা হয়েছে; এগুলি অ-ন্যানো পার্টিকেল পি. ডি-বি. আই. এন. এ. পি কমপ্লেক্সের তুলনায় আরও অনুঘটকভাবে সক্রিয় এবং আরও স্থিতিশীল বলে দেখা গেছে। দুটি ধাতু নিয়ে গঠিত একটি ন্যানো কণা দ্বারাও বিক্রিয়াটি অনুঘটকিত হতে পারে। জৈব রেডক্স প্রতিক্রিয়া অ্যাডিপিক অ্যাসিড গঠনের জন্য একটি জারণ প্রতিক্রিয়া চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে এবং এটি কোবাল্ট ন্যানো পার্টিকেল দ্বারা অনুঘটক করা যেতে পারে। এটি একটি শিল্প স্কেলে নাইলন 6,6 পলিমার উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়। ধাতব ন্যানো পার্টিকেল দ্বারা অনুঘটকিত জারণ প্রতিক্রিয়ার অন্যান্য উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে সাইক্লোঅক্টেনের জারণ, ইথেনের জারণ এবং গ্লুকোজের জারণ। সি-সি সংযোগ বিক্রিয়া ধাতব ন্যানোপার্টিক্যালস সি-সি সংযোগ বিক্রিয়াকে অনুঘটক করতে পারে যেমন ওলেফিনের হাইড্রোফর্মিলেশন, ভিটামিন ই সংশ্লেষণ এবং হেক সংযোগ এবং সুজুকি সংযোগ বিক্রিয়া। প্যালাডিয়াম ন্যানো পার্টিকেলগুলি হেক কাপলিং প্রতিক্রিয়াগুলিকে দক্ষতার সাথে অনুঘটক করতে দেখা গেছে। দেখা গেছে যে প্যালেডিয়াম ন্যানোপার্টিকেলে লিগ্যান্ডগুলির বৈদ্যুতিন ঋণাত্মকতা বৃদ্ধি তাদের অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ বাড়িয়েছে। Pd2 (dba) 3 যৌগটি Pd (0)-এর একটি উৎস, যা ক্রস কাপলিং প্রতিক্রিয়া সহ অনেক প্রতিক্রিয়ার জন্য ব্যবহৃত প্যালেডিয়ামের অনুঘটক হিসাবে সক্রিয় উৎস। পিডি2 (ডিবিএ) 3-কে একটি সমজাতীয় অনুঘটক অগ্রদূত বলে মনে করা হয়েছিল, তবে সাম্প্রতিক নিবন্ধগুলি পরামর্শ দেয় যে প্যালেডিয়াম ন্যানো পার্টিকেলগুলি গঠিত হয়, যা এটিকে একটি বৈচিত্র্যময় অনুঘটক অগ্রদূত করে তোলে। বিকল্প জ্বালানি ফিশার-ট্রপসচ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে কার্বন মনোক্সাইড এবং হাইড্রোজেনের মতো গ্যাসগুলিকে তরল হাইড্রোকার্বন জ্বালানিতে রূপান্তর করতে আয়রন অক্সাইড এবং কোবাল্ট ন্যানো পার্টিকেলগুলিকে অ্যালুমিনার মতো বিভিন্ন পৃষ্ঠ সক্রিয় পদার্থে লোড করা যেতে পারে। ন্যানোমেটারিয়াল-ভিত্তিক অনুঘটকের উপর অনেক গবেষণা জ্বালানী কোষে অনুঘটক আবরণের কার্যকারিতা সর্বাধিক করার সাথে সম্পর্কিত। প্ল্যাটিনাম বর্তমানে এই প্রয়োগের জন্য সবচেয়ে সাধারণ অনুঘটক, তবে এটি ব্যয়বহুল এবং বিরল, তাই অনেক গবেষণা অন্যান্য ধাতুগুলির অনুঘটক বৈশিষ্ট্যগুলিকে ন্যানো পার্টিকেলে সঙ্কুচিত করে এই আশায় চলছে যে একদিন তারা প্ল্যাটিনামের একটি দক্ষ এবং অর্থনৈতিক বিকল্প হবে। স্বর্ণের ন্যানো পার্টিকেলগুলি অনুঘটক বৈশিষ্ট্যও প্রদর্শন করে, যদিও বাল্ক গোল্ড প্রতিক্রিয়াশীল নয়। ইট্রিয়াম স্থিতিশীল জিরকোনিয়াম ন্যানো পার্টিকেলগুলি একটি কঠিন অক্সাইড জ্বালানী কোষের দক্ষতা এবং নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি করতে দেখা গেছে। ন্যানোমেটারিয়াল রুথেনিয়াম/প্ল্যাটিনাম অনুঘটকগুলি হাইড্রোজেন সংরক্ষণের জন্য হাইড্রোজেনের পরিশোধনকে অনুঘটক করতে সম্ভাব্যভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। প্যালাডিয়াম ন্যানো পার্টিকেলগুলি জৈব-ধাতব লিগ্যান্ডগুলির সাথে কার্যকরী করা যেতে পারে যাতে পরিবেশে বায়ু দূষণ নিয়ন্ত্রণে সিও এবং এনও-এর জারণকে অনুঘটক করা যায়। কার্বন ন্যানোটিউব সমর্থিত অনুঘটকগুলি জ্বালানী কোষের জন্য ক্যাথোড অনুঘটক সমর্থন হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং ধাতব ন্যানো পার্টিকেলগুলি কার্বন ন্যানোটিউবগুলির বৃদ্ধিকে অনুঘটক করতে ব্যবহার করা হয়েছে। কার্বন ন্যানোটিউবগুলির সাথে মিলিত প্ল্যাটিনাম-কোবাল্ট দ্বি-ধাতব ন্যানো পার্টিকেলগুলি সরাসরি মিথানল জ্বালানী কোষের জন্য আশাব্যঞ্জক কারণ তারা একটি উচ্চতর স্থিতিশীল বিদ্যুৎ বিদ্যুদ্বাহক তৈরি করে। চৌম্বকীয় রসায়নে, ন্যানো পার্টিকেলগুলি ঔষধি ব্যবহারের জন্য অনুঘটক সহায়তার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। প্রচলিত অনুঘটক ছাড়াও, প্রাকৃতিক উৎসেচক অনুকরণের জন্য ন্যানোমেটারিয়ালগুলি অন্বেষণ করা হয়েছে। এনজাইম অনুকরণ ক্রিয়াকলাপ সহ ন্যানোমেটারিয়ালগুলিকে ন্যানোজাইম বলা হয়। অনেক ন্যানোমেটারিয়াল প্রাকৃতিক এনজাইমের বিভিন্ন প্রকার অনুকরণ করতে ব্যবহৃত হয়েছে, যেমন অক্সিডেস, পারঅক্সিডেস, ক্যাটালেস, এস. ও. ডি, নিউক্লিয়াস ইত্যাদি। জৈব সংবেদন এবং জৈব-চিত্রায়ন থেকে শুরু করে চিকিৎসা এবং জল পরিশোধন পর্যন্ত অনেক ক্ষেত্রেই ন্যানোজাইমের ব্যাপক প্রয়োগ পাওয়া গেছে। বৈদ্যুতিন অনুঘটকের জন্য ন্যানোস্ট্রাকচারগুলি জ্বালানী কোষ এবং তড়িৎবিশ্লেষকের ক্ষেত্রে ব্যাপক আগ্রহের বিষয়, যেখানে অনুঘটক দক্ষতাকে দৃঢ়ভাবে প্রভাবিত করে। ন্যানোপোরাস পৃষ্ঠতল জ্বালানী কোষে ক্যাথোড তৈরিতে ন্যানোপোরাস উপাদান ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। প্ল্যাটিনামের ছিদ্রযুক্ত ন্যানোপার্টিকালগুলির ন্যানোক্যাটালাইসিসের ক্ষেত্রে ভাল ক্রিয়াকলাপ রয়েছে তবে কম স্থিতিশীল এবং তাদের জীবনকাল সংক্ষিপ্ত। ন্যানোপার্টিক্যালসের ব্যবহারের একটি অসুবিধা হল তাদের একত্রিত হওয়ার প্রবণতা। সঠিক অনুঘটকের সাহায্যে সমস্যাটি প্রশমিত করা যেতে পারে। ন্যানোসেন্সর হিসাবে ব্যবহার করার জন্য ন্যানো পার্টিকেলগুলি সর্বোত্তম কাঠামো কারণ এগুলি নির্দিষ্ট অণু সনাক্ত করতে সুর করা যেতে পারে। বহু-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবগুলিতে বৈদ্যুতিনভাবে জমা হওয়া পিডি ন্যানো কণাগুলির উদাহরণগুলি ক্রস-কাপলিং প্রতিক্রিয়াগুলির অনুঘটকের দিকে ভাল ক্রিয়াকলাপ দেখিয়েছে। ন্যানোওয়্যারগুলি তড়িৎ-অনুঘটকের উদ্দেশ্যে খুব আকর্ষণীয় কারণ এগুলি উৎপাদন করা সহজ এবং উৎপাদন প্রক্রিয়ায় তাদের বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নিয়ন্ত্রণ বেশ সুনির্দিষ্ট। এছাড়াও, ন্যানোওয়্যারগুলি তাদের স্থানিক ব্যাপ্তির কারণে এবং সক্রিয় পৃষ্ঠে প্রতিক্রিয়াশীলগুলির বৃহত্তর উপলব্ধতার কারণে ফ্যারাডাইক দক্ষতা বৃদ্ধি করতে পারে। উপাদান বৈদ্যুতিন অনুঘটন প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত ন্যানোস্ট্রাকচারগুলি বিভিন্ন উপকরণ দিয়ে তৈরি হতে পারে। ন্যানোস্ট্রাকচার্ড উপকরণ ব্যবহারের মাধ্যমে, তড়িৎ-অনুঘটকগুলি ভাল ভৌত-রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, উচ্চ ক্রিয়াকলাপ, ভাল পরিবাহিতা এবং কম খরচ অর্জন করতে পারে। ধাতব ন্যানোমেটারিয়ালগুলি সাধারণত রূপান্তর ধাতু (বেশিরভাগ লোহা, কোবাল্ট, নিকেল, প্যালেডিয়াম, প্ল্যাটিনাম) দিয়ে তৈরি হয়। বহু-ধাতব ন্যানোমেটারিয়ালগুলি প্রতিটি ধাতুর বৈশিষ্ট্যের কারণে নতুন বৈশিষ্ট্য দেখায়। এর সুবিধাগুলি হল ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধি, নির্বাচনযোগ্যতা এবং স্থিতিশীলতা এবং ব্যয় হ্রাস। ধাতুগুলি বিভিন্ন উপায়ে একত্রিত করা যেতে পারে যেমন কোর-শেল দ্বি-ধাতব কাঠামোঃ সবচেয়ে সস্তা ধাতু কোর গঠন করে এবং সবচেয়ে সক্রিয় ধাতু (সাধারণত একটি অভিজাত ধাতু) শেল গঠন করে। এই নকশা গ্রহণ করে বিরল ও ব্যয়বহুল ধাতুর ব্যবহার 20 শতাংশে নামিয়ে আনা যেতে পারে। ভবিষ্যতের চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি হল ভাল ক্রিয়াকলাপ এবং বিশেষত কম খরচে নতুন স্থিতিশীল উপকরণ খুঁজে পাওয়া। ধাতব চশমা, পলিমারিক কার্বন নাইট্রাইড (পি. সি. এন) এবং ধাতব-জৈব কাঠামো (এম. ও. এফ) থেকে প্রাপ্ত উপকরণগুলি তড়িৎ-অনুঘটক বৈশিষ্ট্যযুক্ত উপকরণের মাত্র কয়েকটি উদাহরণ যার উপর গবেষণা বর্তমানে বিনিয়োগ করছে। আলোক অনুঘটকবিদ্যা অনেক আলোক অনুঘটকবিদ্যা ব্যবস্থা একটি মহৎ ধাতুর সাথে সংযোগ থেকে উপকৃত হতে পারে; প্রথম ফুজিশিমা-হোন্ডা কোষ একটি সহ-অনুঘটক প্লেটও ব্যবহার করেছিল। উদাহরণস্বরূপ, জল বিভাজনের জন্য একটি বিচ্ছুরিত আলোক-অনুঘটক চুল্লির অপরিহার্য নকশা হল একটি জল সলিউশন যেখানে বিচ্ছুরিত পর্যায়টি অর্ধপরিবাহী কোয়ান্টাম বিন্দু দিয়ে তৈরি প্রতিটি ধাতব সহ-অনুঘটকের সাথে মিলিত হয়ঃ কিউডি আগত বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বিকিরণকে একটি উত্তেজনায় রূপান্তরিত করে যেখানে সহ-অনুঘটক একটি ইলেক্ট্রন স্ক্যাভেঞ্জার হিসাবে কাজ করে এবং তড়িৎরাসাযনিক প্রতিক্রিয়ার অতিরিক্ত সম্ভাবনাকে হ্রাস করে। কার্যকরী ন্যানোমেটারিয়াল অনুঘটকগুলি চিহ্নিত করার জন্য ব্যবহৃত কিছু কৌশলের মধ্যে রয়েছে এক্স-রে ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি, ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি, বৃত্তাকার ডাইক্রোইজম স্পেকট্রোস্কোপি, নিউক্লিয়ার চৌম্বকীয় অনুরণন স্পেকট্রোস্কোপি, ইউভি-দৃশ্যমান স্পেকট্রোস্কোপি এবং সম্পর্কিত পরীক্ষা-নিরীক্ষা। আরও দেখুন ন্যানোমেটারিয়ালস ন্যানোটেকনোলজি ট্রানজিশন মেটাল কোয়ান্টাম ডট প্ল্যাটিনাম ন্যানো পার্টিকেলস আইকোসাহেড্রাল টুইনস ন্যানোজেইম রেফারেন্স আরও পড়া অনুঘটক ন্যানোমেটারিয়ালস