Nanomaterial-based catalyst
نینو میٹریل پر مبنی اتپریرک عام طور پر متنوع اتپریرک ہوتے ہیں جو اتپریرک عمل کو بڑھانے کے لیے دھات کے نینو پارٹیکلز میں ٹوٹ جاتے ہیں۔ دھاتی نینو پارٹیکلز کی سطح کا رقبہ زیادہ ہوتا ہے، جو اتپریرک سرگرمی کو بڑھا سکتا ہے۔ نینو پارٹیکل اتپریرک کو آسانی سے الگ اور ری سائیکل کیا جا سکتا ہے۔ وہ عام طور پر ہلکے حالات میں نینو پارٹیکلز کے سڑنے کو روکنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ فنکشنلائزڈ نینو پارٹیکلز فنکشنلائزڈ میٹل نینو پارٹیکلز غیر فنکشنلائزڈ میٹل نینو پارٹیکلز کے مقابلے میں سالوینٹس کی طرف زیادہ مستحکم ہوتے ہیں۔ مائعوں میں، دھات کے نینو پارٹیکلز وین ڈیر والز فورس سے متاثر ہو سکتے ہیں۔ ذرات کا جمع ہونا بعض اوقات سطح کے رقبے کو کم کرکے اتپریرک سرگرمی کو کم کر سکتا ہے۔ نینو پارٹیکلز کو پولیمر یا اولیگومرز کے ساتھ بھی فعال کیا جا سکتا ہے تاکہ نینو پارٹیکلز کو ایک حفاظتی پرت فراہم کرکے مستحکم کیا جا سکے جو نینو پارٹیکلز کو ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کرنے سے روکتی ہے۔ دو دھاتوں کے مرکب، جنہیں دو دھاتی نینو پارٹیکلز کہا جاتا ہے، دونوں دھاتوں کے درمیان اتپریرک پر ہم آہنگی کے اثرات پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ ممکنہ ایپلی کیشنز ڈیہالوجنیشن اور ہائیڈروجنشن نینو پارٹیکل اتپریرک سی-سی ایل بانڈز جیسے پولی کلورینیٹڈ بائیفینائلز کے ہائیڈروجنولائسس کے لیے فعال ہیں۔ ایک اور رد عمل یہ ہے کہ ہیلوجنیٹڈ خوشبودار امینوں کی ہائیڈروجنائزیشن بھی جڑی بوٹیوں اور کیڑے مار ادویات کے ساتھ ساتھ ڈیزل ایندھن کی ترکیب کے لیے اہم ہے۔ نامیاتی کیمسٹری میں، ڈیوٹیریم کے ساتھ سی-سی ایل بانڈ کی ہائیڈروجنشن کا استعمال حرکی آاسوٹوپ اثر سے نمٹنے والے تجربات میں استعمال کے لیے خوشبودار رنگ کو منتخب طور پر لیبل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ بیویل اور دیگر۔ روڈیم کمپلیکس بنائے جنہوں نے روڈیم نینو پارٹیکلز پیدا کیے۔ ان نینو پارٹیکلز نے خوشبودار مرکبات کی ڈیہالوجنیشن کے ساتھ ساتھ بینزین کی ہائیڈروجنشن کو سائکلوہیکسین میں اتپریرک کیا۔ پولیمر مستحکم نینو پارٹیکلز کو سنامالڈیہائیڈ اور سائٹرونیلیل کی ہائیڈروجنائزیشن کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یو اور دیگر۔ پتہ چلا کہ روتھینیئم نینو کیٹالسٹس استعمال شدہ روایتی اتپریرک کے مقابلے میں سائٹرونیلل کے ہائیڈروجنشن میں زیادہ انتخابی ہوتے ہیں۔ سائلن کے ساتھ سونے، کوبالٹ، نکل، پیلیڈیم، یا پلاٹینم آرگنامیٹالک کمپلیکس کی کمی دھاتی نینو پارٹیکل پیدا کرتی ہے جو ہائیڈروسلیلیشن رد عمل کو متحرک کرتی ہے۔ ہلکے حالات میں اسٹائرین کی ہائیڈروسلیلیشن کے لیے بی آئی این اے پی فنکشنلائزڈ پیلیڈیم نینو پارٹیکلز اور گولڈ نینو پارٹیکلز کا استعمال کیا گیا ہے۔ وہ غیر نینو پارٹیکل پی ڈی-بی آئی این اے پی کمپلیکس کے مقابلے میں زیادہ اتپریرک اور زیادہ مستحکم پائے گئے۔ رد عمل کو نینو پارٹیکل کے ذریعے بھی اتپریرک کیا جا سکتا ہے جو دو دھاتوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ نامیاتی ریڈوکس رد عمل ایڈیپک ایسڈ بنانے کے لیے آکسیکرن کا رد عمل شکل 3 میں دکھایا گیا ہے اور اسے کوبالٹ نینو پارٹیکلز کے ذریعے اتپریرک کیا جا سکتا ہے۔ یہ نایلان 6,6 پولیمر تیار کرنے کے لیے صنعتی پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ آکسیکرن کے رد عمل کی دیگر مثالیں جو دھاتی نینو پارٹیکلز کے ذریعہ اتپریرک ہوتی ہیں ان میں سائکلو آکٹین کا آکسیکرن، ایتھین کا آکسیکرن، اور گلوکوز آکسیکرن شامل ہیں۔ سی-سی جوڑی کے رد عمل دھاتی نینو پارٹیکلز سی-سی جوڑی کے رد عمل کو متحرک کر سکتے ہیں جیسے کہ اولیفنس کی ہائیڈروفارمائلیشن، وٹامن ای کی ترکیب اور ہیک جوڑی اور سوزوکی جوڑی کے رد عمل۔ پیلڈیم نینو پارٹیکلز کو مؤثر طریقے سے ہیک جوڑے کے رد عمل کو متحرک کرنے کے لیے پایا گیا۔ یہ پایا گیا کہ پیلیڈیم نینو پارٹیکلز پر لگینڈز کی بڑھتی ہوئی الیکٹرونگیٹیویٹی نے ان کی اتپریرک سرگرمی میں اضافہ کیا۔ مرکب پی ڈی 2 (ڈی بی اے) 3 پی ڈی (0) کا ایک ذریعہ ہے، جو کہ بہت سے رد عمل کے لیے استعمال ہونے والے پیلیڈیم کا اتپریرک طور پر فعال ذریعہ ہے، بشمول کراس جوڑے کے رد عمل۔ پی ڈی 2 (ڈی بی اے) 3 کو ایک یکساں اتپریرک پیش خیمہ سمجھا جاتا تھا، لیکن حالیہ مضامین سے پتہ چلتا ہے کہ پیلیڈیم نینو پارٹیکلز بنتے ہیں، جس سے یہ ایک متنوع اتپریرک پیش خیمہ بن جاتا ہے۔ متبادل ایندھن آئرن آکسائیڈ اور کوبالٹ نینو پارٹیکلز کو مختلف سطح کے فعال مواد جیسے ایلومینیم پر لادا جا سکتا ہے تاکہ فشر-ٹراپس عمل کا استعمال کرتے ہوئے کاربن مونو آکسائیڈ اور ہائیڈروجن جیسی گیسوں کو مائع ہائیڈرو کاربن ایندھن میں تبدیل کیا جا سکے۔ نینو میٹریل پر مبنی اتپریرک پر زیادہ تر تحقیق کا تعلق ایندھن کے خلیوں میں اتپریرک کوٹنگ کی تاثیر کو زیادہ سے زیادہ کرنا ہے۔ پلاٹینم فی الحال اس ایپلی کیشن کے لیے سب سے عام اتپریرک ہے، تاہم، یہ مہنگا اور نایاب ہے، اس لیے بہت ساری تحقیق دیگر دھاتوں کی اتپریرک خصوصیات کو اس امید پر نینو پارٹیکلز میں سکڑ کر زیادہ سے زیادہ کرنے میں جا رہی ہے کہ کسی دن وہ پلاٹینم کا ایک موثر اور اقتصادی متبادل ہوں گے۔ گولڈ نینو پارٹیکلز بھی اتپریرک خصوصیات کی نمائش کرتے ہیں، اس حقیقت کے باوجود کہ بلک گولڈ غیر فعال ہے۔ یٹریم مستحکم زرکونیم نینو پارٹیکلز ٹھوس آکسائڈ فیول سیل کی کارکردگی اور وشوسنییتا کو بڑھانے کے لیے پائے گئے۔ نینو میٹریل روتھینیئم/پلاٹینم اتپریرک ممکنہ طور پر ہائیڈروجن ذخیرہ کرنے کے لیے ہائیڈروجن کی صفائی کو متحرک کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ ماحول میں فضائی آلودگی پر قابو پانے کے لیے سی او اور این او کے آکسیکرن کو متحرک کرنے کے لیے پیلیڈیم نینو پارٹیکلز کو آرگنامیٹالک لگینڈز کے ساتھ فعال کیا جا سکتا ہے۔ کاربن نینو ٹیوب سپورٹڈ اتپریرک کو ایندھن کے خلیوں کے لیے کیتھوڈ اتپریرک سپورٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے اور دھات کے نینو پارٹیکلز کو کاربن نینو ٹیوبز کی نشوونما کو متحرک کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ کاربن نینو ٹیوبز کے ساتھ مل کر پلاٹینم-کوبالٹ دو دھاتی نینو پارٹیکلز براہ راست میتھانول ایندھن کے خلیوں کے لیے امید افزا امیدوار ہیں کیونکہ وہ ایک اعلی مستحکم موجودہ الیکٹروڈ تیار کرتے ہیں۔ مقناطیسی کیمسٹری میں نینو پارٹیکلز کو ادویاتی استعمال کے لیے اتپریرک کی مدد کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نینوزیمز روایتی اتپریرک کے علاوہ، قدرتی انزائموں کی نقل کرنے کے لیے نینو میٹریلز کی تلاش کی گئی ہے۔ انزائم کی نقل کرنے والی سرگرمیوں والے نینو میٹریلز کو نینوزائمز کہا جاتا ہے۔ بہت سے نینو میٹریلز کو قدرتی انزائموں کی اقسام کی نقل کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جیسے آکسیڈیز، پیرو آکسائیڈیز، کیٹالیز، ایس او ڈی، نیوکلیز وغیرہ۔ نینوزائموں نے بائیو سینسنگ اور بائیو امیجنگ سے لے کر علاج اور پانی کے علاج تک بہت سے شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال پایا ہے۔ الیکٹرو کیٹالیسس نینو کیٹالیسٹس کے لیے نینو اسٹرکچرز ایندھن کے خلیوں اور الیکٹرولائزرز میں وسیع دلچسپی رکھتے ہیں، جہاں اتپریرک کارکردگی کو مضبوطی سے متاثر کرتا ہے۔ نینوپورس سطحیں ایندھن کے خلیوں میں، نینوپورس مواد بڑے پیمانے پر کیتھوڈ بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ پلاٹینم کے سوراخ دار نینو پارٹیکلز نینو کیٹالیسس میں اچھی سرگرمی رکھتے ہیں لیکن کم مستحکم ہوتے ہیں اور ان کی زندگی مختصر ہوتی ہے۔ نینو پارٹیکلز نینو پارٹیکلز کے استعمال میں ایک خرابی ان کا جمع ہونے کا رجحان ہے۔ صحیح اتپریرک کی مدد سے اس مسئلے کو کم کیا جا سکتا ہے۔ نینو پارٹیکلز نینو سینسروں کے طور پر استعمال ہونے کے لیے بہترین ڈھانچے ہیں کیونکہ انہیں مخصوص مالیکیولز کا پتہ لگانے کے لیے ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ کثیر دیوار والے کاربن نینو ٹیوبز پر الیکٹرو ڈیپوزٹڈ پی ڈی نینو پارٹیکلز کی مثالوں نے کراس جوڑے کے رد عمل کے اتپریرک کی طرف اچھی سرگرمی دکھائی ہے۔ نانووائرز نانووائرز برقی اتپریرک مقصد کے لیے بہت دلچسپ ہیں کیونکہ انہیں تیار کرنا آسان ہوتا ہے اور پیداوار کے عمل میں ان کی خصوصیات پر کنٹرول بالکل درست ہوتا ہے۔ نیز، نانووائر اپنی مقامی حد کی وجہ سے فیراڈیک کارکردگی میں اضافہ کر سکتے ہیں اور اس طرح فعال سطح پر ری ایکٹینٹس کی زیادہ دستیابی ہو سکتی ہے۔ مواد برقی اتپریرک کے عمل میں شامل نینو ڈھانچے مختلف مواد سے بنے ہو سکتے ہیں۔ نینو اسٹرکچرڈ مواد کے استعمال کے ذریعے، برقی اتپریرک اچھے جسمانی-کیمیائی استحکام، اعلی سرگرمی، اچھی چالکتا اور کم لاگت حاصل کر سکتے ہیں۔ دھاتی نینو میٹریل عام طور پر منتقلی کی دھاتوں (زیادہ تر لوہا، کوبالٹ، نکل، پیلیڈیم، پلاٹینم) سے بنے ہوتے ہیں۔ کثیر دھاتی نینو میٹریل ہر دھات کی خصوصیات کی وجہ سے نئی خصوصیات ظاہر کرتے ہیں۔ اس کے فوائد سرگرمی میں اضافہ، انتخاب اور استحکام اور لاگت میں کمی ہیں۔ دھاتوں کو مختلف طریقوں سے جوڑا جا سکتا ہے جیسے کہ کور شیل بائی میٹالک ڈھانچہ: سب سے سستی دھات کور کی تشکیل کرتی ہے اور سب سے زیادہ فعال دھات (عام طور پر ایک عمدہ دھات) شیل کی تشکیل کرتی ہے۔ اس ڈیزائن کو اپنانے سے نایاب اور مہنگی دھاتوں کے استعمال کو 20 فیصد تک کم کیا جا سکتا ہے۔ مستقبل کے چیلنجوں میں سے ایک اچھی سرگرمی اور خاص طور پر کم لاگت کے ساتھ نئے مستحکم مواد کو تلاش کرنا ہے۔ دھاتی شیشے، پولیمرک کاربن نائٹرائڈ (پی سی این) اور دھاتی نامیاتی فریم ورک (ایم او ایف) سے حاصل کردہ مواد برقی اتپریرک خصوصیات والے مواد کی صرف چند مثالیں ہیں جن پر تحقیق فی الحال سرمایہ کاری کر رہی ہے۔ فوٹو کیٹالیسس بہت سے فوٹو کیٹالیٹک نظام ایک عمدہ دھات کے ساتھ جوڑنے سے فائدہ اٹھا سکتے ہیں۔ پہلے فوجیشیما-ہونڈا خلیے نے شریک اتپریرک پلیٹ کا بھی استعمال کیا۔ مثال کے طور پر، پانی کی تقسیم کے لیے ایک منتشر فوٹو کیٹالیٹک ری ایکٹر کا لازمی ڈیزائن پانی کے سال کا ہے جس میں منتشر مرحلہ سیمی کنڈکٹر کوانٹم ڈاٹس سے بنا ہوتا ہے جس میں سے ہر ایک دھاتی شریک اتپریرک کے ساتھ مل جاتا ہے: کیو ڈی آنے والی برقی مقناطیسی تابکاری کو ایک ایکسائٹن میں تبدیل کرتا ہے جبکہ شریک اتپریرک الیکٹران سکاوینجر کے طور پر کام کرتا ہے اور برقی کیمیائی رد عمل کی زیادہ صلاحیت کو کم کرتا ہے۔ نینو پارٹیکلز کی خصوصیت کچھ تکنیکیں جو فعال نینو میٹریل اتپریرک کی خصوصیت کے لیے استعمال کی جا سکتی ہیں ان میں ایکس رے فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی، ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی، سرکلر ڈائکروزم سپیکٹروسکوپی، نیوکلیئر مقناطیسی گونج سپیکٹروسکوپی، یو وی مرئی سپیکٹروسکوپی اور متعلقہ تجربات شامل ہیں۔ نینو میٹریلز نینو ٹیکنالوجی ٹرانزیشن میٹل کوانٹم ڈاٹ پلاٹینم نینو پارٹیکلز آئکوساہیڈرل جڑواں نینوزیم حوالہ جات مزید پڑھنا کیٹالیسس نینو میٹریلز