Nature.com 'ਤੇ ਜਾਣ ਲਈ ਧੰਨਵਾਦ। ਤੁਹਾਡੇ ਦੁਆਰਾ ਵਰਤੇ ਜਾ ਰਹੇ ਬ੍ਰਾਊਜ਼ਰ ਦੇ ਸੰਸਕਰਣ ਵਿੱਚ ਸੀਮਤ CSS ਸਮਰਥਨ ਹੈ। ਵਧੀਆ ਨਤੀਜਿਆਂ ਲਈ, ਅਸੀਂ ਸਿਫ਼ਾਰਿਸ਼ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਤੁਸੀਂ ਆਪਣੇ ਬ੍ਰਾਊਜ਼ਰ ਦੇ ਇੱਕ ਨਵੇਂ ਸੰਸਕਰਣ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰੋ (ਜਾਂ ਇੰਟਰਨੈੱਟ ਐਕਸਪਲੋਰਰ ਵਿੱਚ ਅਨੁਕੂਲਤਾ ਮੋਡ ਨੂੰ ਅਯੋਗ ਕਰੋ)। ਇਸ ਦੌਰਾਨ, ਨਿਰੰਤਰ ਸਹਾਇਤਾ ਨੂੰ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਣ ਲਈ, ਅਸੀਂ ਸਾਈਟ ਨੂੰ ਸਟਾਈਲਿੰਗ ਜਾਂ JavaScript ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰ ਰਹੇ ਹਾਂ।
ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ ਦਾ ਵਿਕਾਸ ਹਰੀ ਅਰਥਵਿਵਸਥਾ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ ਹੈ। ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸਟੋਰੇਜ ਨੂੰ ਸਾਕਾਰ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਪੂਰਵ ਸ਼ਰਤ ਦੇ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ (ਡੀ)ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਲਈ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਅਤੇ ਸਥਿਰ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਹੁਣ ਤੱਕ, ਇਸ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਮਹਿੰਗੀਆਂ ਕੀਮਤੀ ਧਾਤਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਦਾ ਦਬਦਬਾ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਇੱਥੇ, ਅਸੀਂ ਇੱਕ ਨਵੀਂ ਘੱਟ-ਲਾਗਤ ਵਾਲੀ ਕੋਬਾਲਟ-ਅਧਾਰਤ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (Co-SAs/NPs@NC) ਦਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵ ਰੱਖਦੇ ਹਾਂ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਵੰਡੀਆਂ ਗਈਆਂ ਸਿੰਗਲ-ਮੈਟਲ ਸਾਈਟਾਂ ਨੂੰ ਕੁਸ਼ਲ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਬਰੀਕ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਨਾਲ ਜੋੜਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ CoN2C2 ਯੂਨਿਟਾਂ ਅਤੇ 7-8 nm ਆਕਾਰ ਦੇ ਐਨਕੈਪਸੂਲੇਟਡ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਦੀ ਸਭ ਤੋਂ ਵਧੀਆ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ, ਪ੍ਰੋਪੀਲੀਨ ਕਾਰਬੋਨੇਟ ਨੂੰ ਘੋਲਕ ਵਜੋਂ ਵਰਤਦੇ ਹੋਏ, 1403.8 ਮਿਲੀਲੀਟਰ g-1 h-1 ਦਾ ਇੱਕ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਗੈਸ ਉਤਪਾਦਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ, ਅਤੇ 5 ਚੱਕਰਾਂ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਕੋਈ ਨੁਕਸਾਨ ਨਹੀਂ ਹੋਇਆ। ਗਤੀਵਿਧੀ, ਜੋ ਕਿ ਵਪਾਰਕ Pd/C ਨਾਲੋਂ 15 ਗੁਣਾ ਬਿਹਤਰ ਹੈ। ਇਨ ਸੀਟੂ ਪਰਖ ਪ੍ਰਯੋਗ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ, ਸੰਬੰਧਿਤ ਸਿੰਗਲ ਮੈਟਲ ਐਟਮ ਅਤੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟੀਕਲ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਵਿੱਚ, Co-SAs/NPs@NC ਕੁੰਜੀ ਮੋਨੋਡੈਂਟੇਟ ਇੰਟਰਮੀਡੀਏਟ HCOO* ਦੇ ਸੋਸ਼ਣ ਅਤੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਬਾਅਦ ਵਿੱਚ CH ਬਾਂਡ ਕਲੀਵੇਜ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸਿਧਾਂਤਕ ਗਣਨਾਵਾਂ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ ਕੋਬਾਲਟ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਦਾ ਏਕੀਕਰਨ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ Co ਐਟਮ ਦੇ d-ਬੈਂਡ ਸੈਂਟਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਰਗਰਮ ਸਾਈਟ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ HCOO* ਇੰਟਰਮੀਡੀਏਟ ਦੇ ਕਾਰਬੋਨੀਲ O ਅਤੇ Co ਸੈਂਟਰ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਜੋੜ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਊਰਜਾ ਰੁਕਾਵਟ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਨੂੰ ਮੌਜੂਦਾ ਗਲੋਬਲ ਊਰਜਾ ਪਰਿਵਰਤਨ ਲਈ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਊਰਜਾ ਵਾਹਕ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਕਾਰਬਨ ਨਿਰਪੱਖਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਦਾ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਚਾਲਕ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ1। ਇਸਦੀਆਂ ਭੌਤਿਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਜਲਣਸ਼ੀਲਤਾ ਅਤੇ ਘੱਟ ਘਣਤਾ ਦੇ ਕਾਰਨ, ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਦੀ ਸੁਰੱਖਿਅਤ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲ ਸਟੋਰੇਜ ਅਤੇ ਆਵਾਜਾਈ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਅਰਥਵਿਵਸਥਾ ਨੂੰ ਸਾਕਾਰ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਮੁੱਦੇ ਹਨ2,3,4। ਤਰਲ ਜੈਵਿਕ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਕੈਰੀਅਰ (LOHCs), ਜੋ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਰਾਹੀਂ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਨੂੰ ਸਟੋਰ ਅਤੇ ਛੱਡਦੇ ਹਨ, ਨੂੰ ਇੱਕ ਹੱਲ ਵਜੋਂ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਅਣੂ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ, ਅਜਿਹੇ ਪਦਾਰਥ (ਮੀਥੇਨੌਲ, ਟੋਲੂਇਨ, ਡਾਇਬੇਨਜ਼ਾਈਲਟੋਲੂਇਨ, ਆਦਿ) ਨੂੰ ਸੰਭਾਲਣਾ ਆਸਾਨ ਅਤੇ ਸੁਵਿਧਾਜਨਕ ਹੈ5,6,7। ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪਰੰਪਰਾਗਤ LOHCs ਵਿੱਚੋਂ, ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ (FA) ਵਿੱਚ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਘੱਟ ਜ਼ਹਿਰੀਲਾਪਣ (LD50: 1.8 g/kg) ਅਤੇ H2 ਸਮਰੱਥਾ 53 g/L ਜਾਂ 4.4 wt% ਹੈ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, FA ਇੱਕੋ ਇੱਕ LOHC ਹੈ ਜੋ ਢੁਕਵੇਂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਵਿੱਚ ਹਲਕੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਨੂੰ ਸਟੋਰ ਅਤੇ ਛੱਡ ਸਕਦਾ ਹੈ1,8,9। ਦਰਅਸਲ, ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਦੇ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਲਈ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਉੱਤਮ ਧਾਤੂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ, ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, ਪੈਲੇਡੀਅਮ-ਅਧਾਰਤ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਸਸਤੇ ਧਾਤੂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਨਾਲੋਂ 50-200 ਗੁਣਾ ਜ਼ਿਆਦਾ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ10,11,12। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਜੇਕਰ ਤੁਸੀਂ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਧਾਤਾਂ ਦੀ ਕੀਮਤ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਰੱਖਦੇ ਹੋ, ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, ਪੈਲੇਡੀਅਮ 1000 ਗੁਣਾ ਤੋਂ ਵੱਧ ਮਹਿੰਗਾ ਹੈ।
ਕੋਬਾਲਟ, ਬਹੁਤ ਹੀ ਸਰਗਰਮ ਅਤੇ ਸਥਿਰ ਵਿਭਿੰਨ ਬੇਸ ਮੈਟਲ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀ ਖੋਜ ਅਕਾਦਮਿਕ ਅਤੇ ਉਦਯੋਗ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਦੀ ਦਿਲਚਸਪੀ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਨਾ ਜਾਰੀ ਰੱਖਦੀ ਹੈ13,14,15।
ਹਾਲਾਂਕਿ Mo ਅਤੇ Co 'ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਸਸਤੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ, ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਨੋਬਲ/ਬੇਸ ਧਾਤ ਮਿਸ਼ਰਤ ਮਿਸ਼ਰਣਾਂ ਤੋਂ ਬਣੇ ਨੈਨੋਕੈਟਾਲਿਸਟ, 14,16 ਨੂੰ FA ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਲਈ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਦੌਰਾਨ ਉਹਨਾਂ ਦਾ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਅਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਹੋਣਾ ਅਟੱਲ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਧਾਤਾਂ, CO2, ਅਤੇ H2O ਦੇ ਸਰਗਰਮ ਸਥਾਨਾਂ 'ਤੇ ਪ੍ਰੋਟੋਨ ਜਾਂ ਫਾਰਮੇਟ ਐਨੀਅਨ (HCOO-), FA ਗੰਦਗੀ, ਕਣ ਇਕੱਤਰਤਾ ਅਤੇ ਸੰਭਾਵਿਤ CO ਜ਼ਹਿਰ ਦੁਆਰਾ ਕਬਜ਼ਾ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ17,18। ਅਸੀਂ ਅਤੇ ਹੋਰਾਂ ਨੇ ਹਾਲ ਹੀ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਹੈ ਕਿ ਸਿੰਗਲ-ਐਟਮ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (SACs) ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ CoIINx ਸਾਈਟਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਸਰਗਰਮ ਸਾਈਟਾਂ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲਜ਼17,19,20,21,22,23,24 ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਅਤੇ ਐਸਿਡ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਨੂੰ ਬਿਹਤਰ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਇਹਨਾਂ Co-NC ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿੱਚ, N ਪਰਮਾਣੂ ਕੇਂਦਰੀ Co ਪਰਮਾਣੂ ਨਾਲ ਤਾਲਮੇਲ ਦੁਆਰਾ ਢਾਂਚਾਗਤ ਸਥਿਰਤਾ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦੇ ਹੋਏ FA ਡੀਪ੍ਰੋਟੋਨੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਸਥਾਨਾਂ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜਦੋਂ ਕਿ Co ਪਰਮਾਣੂ H ਸੋਸ਼ਣ ਸਾਈਟਾਂ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ CH22 ਸਕਿਸ਼ਨ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, 25,26। ਬਦਕਿਸਮਤੀ ਨਾਲ, ਇਹਨਾਂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀ ਗਤੀਵਿਧੀ ਅਤੇ ਸਥਿਰਤਾ ਅਜੇ ਵੀ ਆਧੁਨਿਕ ਸਮਰੂਪ ਅਤੇ ਵਿਭਿੰਨ ਉੱਤਮ ਧਾਤੂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (ਚਿੱਤਰ 1) 13 ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਦੂਰ ਹੈ।
ਸੂਰਜੀ ਜਾਂ ਹਵਾ ਵਰਗੇ ਨਵਿਆਉਣਯੋਗ ਸਰੋਤਾਂ ਤੋਂ ਵਾਧੂ ਊਰਜਾ ਪਾਣੀ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ ਦੁਆਰਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਪੈਦਾ ਹੋਏ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਨੂੰ LOHC ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਸਟੋਰ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇੱਕ ਤਰਲ ਜਿਸਦਾ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਉਲਟਾ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ, ਇੱਕੋ ਇੱਕ ਉਤਪਾਦ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੈਰੀਅਰ ਤਰਲ ਨੂੰ ਆਪਣੀ ਅਸਲ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਵਾਪਸ ਕਰ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਦੁਬਾਰਾ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਟ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਨੂੰ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਗੈਸ ਸਟੇਸ਼ਨਾਂ, ਬੈਟਰੀਆਂ, ਉਦਯੋਗਿਕ ਇਮਾਰਤਾਂ ਅਤੇ ਹੋਰ ਬਹੁਤ ਕੁਝ ਵਿੱਚ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਹਾਲ ਹੀ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਰਿਪੋਰਟ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ ਕਿ ਖਾਸ SACs ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਗਤੀਵਿਧੀ ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਧਾਤੂ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਜਾਂ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ (NPs) ਜਾਂ ਨੈਨੋਕਲੱਸਟਰ (NCs)27,28 ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੇ ਗਏ ਵਾਧੂ ਧਾਤੂ ਸਥਾਨਾਂ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਵਿੱਚ ਵਧਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਹੋਰ ਸੋਸ਼ਣ ਅਤੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਲਈ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਖੋਲ੍ਹਦਾ ਹੈ, ਨਾਲ ਹੀ ਮੋਨਾਟੋਮਿਕ ਸਾਈਟਾਂ ਦੀ ਜਿਓਮੈਟਰੀ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਬਣਤਰ ਦੇ ਸੰਚਾਲਨ ਲਈ। ਇਸ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ, ਸਬਸਟਰੇਟ ਸੋਸ਼ਣ/ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਬਿਹਤਰ ਸਮੁੱਚੀ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ29,30। ਇਹ ਸਾਨੂੰ ਹਾਈਬ੍ਰਿਡ ਸਰਗਰਮ ਸਾਈਟਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਢੁਕਵੇਂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਸਮੱਗਰੀ ਬਣਾਉਣ ਦਾ ਵਿਚਾਰ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਸੁਧਰੇ ਹੋਏ SACs ਨੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ਾਲ ਸ਼੍ਰੇਣੀ ਵਿੱਚ ਵੱਡੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਦਿਖਾਈ ਹੈ31,32,33,34,35,36, ਸਾਡੇ ਸਭ ਤੋਂ ਵਧੀਆ ਗਿਆਨ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸਟੋਰੇਜ ਵਿੱਚ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਭੂਮਿਕਾ ਅਸਪਸ਼ਟ ਹੈ। ਇਸ ਸਬੰਧ ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਕੋਬਾਲਟ-ਅਧਾਰਤ ਹਾਈਬ੍ਰਿਡ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (Co-SAs/NPs@NCs) ਦੇ ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਲਈ ਇੱਕ ਬਹੁਪੱਖੀ ਅਤੇ ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਰਣਨੀਤੀ ਦੀ ਰਿਪੋਰਟ ਕਰਦੇ ਹਾਂ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਅਤੇ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਧਾਤੂ ਕੇਂਦਰ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਅਨੁਕੂਲਿਤ Co-SAs/NPs@NC ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਗੈਰ-ਨੋਬਲ ਨੈਨੋਸਟ੍ਰਕਚਰਡ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ CoNx, ਸਿੰਗਲ ਕੋਬਾਲਟ ਐਟਮ, ਕੋਬਾਲਟ@NC ਅਤੇ γ-Mo2N) ਅਤੇ ਇੱਥੋਂ ਤੱਕ ਕਿ ਨੋਬਲ ਮੈਟਲ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਨਾਲੋਂ ਬਿਹਤਰ ਹੈ। ਸਰਗਰਮ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਦੇ ਇਨ-ਸੀਟੂ ਚਰਿੱਤਰੀਕਰਨ ਅਤੇ DFT ਗਣਨਾਵਾਂ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਧਾਤੂ ਸਾਈਟਾਂ ਸਰਗਰਮ ਸਾਈਟਾਂ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਅਤੇ ਮੌਜੂਦਾ ਕਾਢ ਦੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ Co ਐਟਮਾਂ ਦੇ d-ਬੈਂਡ ਕੇਂਦਰ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦੇ ਹਨ, HCOO* ਦੇ ਸੋਸ਼ਣ ਅਤੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਦੇ ਊਰਜਾ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ।
ਜ਼ੀਓਲਾਈਟ ਇਮੀਡਾਜ਼ੋਲੇਟ ਫਰੇਮਵਰਕ (ZIFs) ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਤਿੰਨ-ਅਯਾਮੀ ਪੂਰਵਗਾਮੀ ਹਨ ਜੋ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕਿਸਮਾਂ ਦੀਆਂ ਧਾਤਾਂ ਦਾ ਸਮਰਥਨ ਕਰਨ ਲਈ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ-ਡੋਪਡ ਕਾਰਬਨ ਸਮੱਗਰੀਆਂ (ਧਾਤ-NC ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ) ਲਈ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ37,38। ਇਸ ਲਈ, Co(NO3)2 ਅਤੇ Zn(NO3)2 ਮਿਥੇਨੌਲ ਵਿੱਚ 2-ਮਿਥਾਈਲਿਮੀਡਾਜ਼ੋਲ ਨਾਲ ਮਿਲ ਕੇ ਘੋਲ ਵਿੱਚ ਸੰਬੰਧਿਤ ਧਾਤ ਕੰਪਲੈਕਸ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਸੈਂਟਰਿਫਿਊਗੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਸੁਕਾਉਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, CoZn-ZIF ਨੂੰ 6% H2 ਅਤੇ 94% Ar ਦੇ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਤਾਪਮਾਨਾਂ (750–950 °C) 'ਤੇ ਪਾਈਰੋਲਾਈਜ਼ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੇ ਚਿੱਤਰ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਰਗਰਮ ਸਾਈਟ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਹਨ ਅਤੇ ਇਹਨਾਂ ਨੂੰ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 (ਚਿੱਤਰ 2a) ਨਾਮ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ।)। ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਕੁਝ ਮੁੱਖ ਕਦਮਾਂ ਦੇ ਖਾਸ ਪ੍ਰਯੋਗਾਤਮਕ ਨਿਰੀਖਣ ਚਿੱਤਰ 1 ਅਤੇ 2 ਵਿੱਚ ਵਿਸਤ੍ਰਿਤ ਹਨ। C1-C3। ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਕਰਨ ਲਈ ਪਰਿਵਰਤਨਸ਼ੀਲ ਤਾਪਮਾਨ ਐਕਸ-ਰੇ ਵਿਵਰਤਨ (VTXRD) ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਇੱਕ ਵਾਰ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ 650 °C ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ZIF (ਚਿੱਤਰ S4) 39 ਦੇ ਕ੍ਰਮਬੱਧ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਢਾਂਚੇ ਦੇ ਢਹਿ ਜਾਣ ਕਾਰਨ XRD ਪੈਟਰਨ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬਦਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਤਾਪਮਾਨ ਹੋਰ ਵਧਦਾ ਹੈ, Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਦੇ XRD ਪੈਟਰਨਾਂ ਵਿੱਚ 20-30° ਅਤੇ 40-50° 'ਤੇ ਦੋ ਚੌੜੀਆਂ ਚੋਟੀਆਂ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਅਮੋਰਫਸ ਕਾਰਬਨ (ਚਿੱਤਰ C5) ਦੀ ਸਿਖਰ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ। 40. ਇਹ ਧਿਆਨ ਦੇਣ ਯੋਗ ਹੈ ਕਿ 44.2°, 51.5° ਅਤੇ 75.8° 'ਤੇ ਸਿਰਫ਼ ਤਿੰਨ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਿਖਰਾਂ ਦੇਖੀਆਂ ਗਈਆਂ, ਜੋ ਕਿ ਧਾਤੂ ਕੋਬਾਲਟ (JCPDS #15-0806) ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਸਨ, ਅਤੇ 26.2°, ਜੋ ਕਿ ਗ੍ਰਾਫਿਕ ਕਾਰਬਨ (JCPDS #41-1487) ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਸਨ। Co-SAs/NPs@NC-950 ਦਾ ਐਕਸ-ਰੇ ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ41,42,43,44 'ਤੇ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਵਰਗੇ ਇਨਕੈਪਸੂਲੇਟਡ ਕੋਬਾਲਟ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਰਮਨ ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC-950 ਵਿੱਚ ਦੂਜੇ ਨਮੂਨਿਆਂ ਨਾਲੋਂ ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਅਤੇ ਤੰਗ D ਅਤੇ G ਸਿਖਰਾਂ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਗ੍ਰਾਫਿਟਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਦੀ ਉੱਚ ਡਿਗਰੀ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ (ਚਿੱਤਰ S6)। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, Co-SAs/NPs@NC-950 ਦੂਜੇ ਨਮੂਨਿਆਂ ਨਾਲੋਂ ਉੱਚ ਬ੍ਰੂਨਰ-ਐਮੇਟ-ਟੇਲਰ (BET) ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਅਤੇ ਪੋਰ ਵਾਲੀਅਮ (1261 m2 g-1 ਅਤੇ 0.37 cm3 g-1) ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ZIF NC ਡੈਰੀਵੇਟਿਵ ਹਨ। ਸਮੱਗਰੀ (ਚਿੱਤਰ S7 ਅਤੇ ਟੇਬਲ S1)। ਪਰਮਾਣੂ ਸੋਖਣ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (AAS) ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@ ਦੀ ਕੋਬਾਲਟ ਸਮੱਗਰੀ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 2.69 wt.%, 2.74 wt.% ਅਤੇ 2.73 wt.% ਹੈ। NC-750 (ਸਾਰਣੀ S2)। Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਦੀ Zn ਸਮੱਗਰੀ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਵਧਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ Zn ਯੂਨਿਟਾਂ ਦੀ ਵਧੀ ਹੋਈ ਕਮੀ ਅਤੇ ਅਸਥਿਰਤਾ ਦੇ ਕਾਰਨ ਹੈ। ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ (Zn, ਉਬਾਲ ਬਿੰਦੂ = 907 °C) 45.46। ਐਲੀਮੈਂਟਲ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ (EA) ਨੇ ਦਿਖਾਇਆ ਕਿ ਵਧਦੇ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਨਾਲ N ਦੀ ਪ੍ਰਤੀਸ਼ਤਤਾ ਘਟਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਉੱਚ O ਸਮੱਗਰੀ ਹਵਾ ਦੇ ਸੰਪਰਕ ਤੋਂ ਅਣੂ O2 ਦੇ ਸੋਖਣ ਕਾਰਨ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ। (ਸਾਰਣੀ S3)। ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਕੋਬਾਲਟ ਸਮੱਗਰੀ 'ਤੇ, ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਅਤੇ ਅਲੱਗ-ਥਲੱਗ ਕੋਟੋਮ ਇਕੱਠੇ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ, ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਗਤੀਵਿਧੀ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਵਾਧਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਹੇਠਾਂ ਚਰਚਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਹੈ।
Co-SA/NPs@NC-T ਦੇ ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਦਾ ਯੋਜਨਾਬੱਧ ਚਿੱਤਰ, ਜਿੱਥੇ T ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ (°C) ਹੈ। b TEM ਚਿੱਤਰ। c Co-SAs/NPs@NC-950 AC-HAADF-STEM ਦੀ ਤਸਵੀਰ। ਸਿੰਗਲ Co ਪਰਮਾਣੂ ਲਾਲ ਚੱਕਰਾਂ ਨਾਲ ਚਿੰਨ੍ਹਿਤ ਹਨ। d Co-SA/NPs@NC-950 ਦਾ EDS ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ।
ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਟ੍ਰਾਂਸਮਿਸ਼ਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (TEM) ਨੇ ਸਿਰਫ਼ Co-SAs/NPs@NC-950 (ਚਿੱਤਰ 2 b ਅਤੇ S8) ਵਿੱਚ 7.5 ± 1.7 nm ਦੇ ਔਸਤ ਆਕਾਰ ਵਾਲੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕੋਬਾਲਟ ਨੈਨੋਪਾਰਟੀਕਲ (NPs) ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦਾ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਕੀਤਾ। ਇਹ ਨੈਨੋਪਾਰਟੀਕਲ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਨਾਲ ਡੋਪ ਕੀਤੇ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਵਰਗੇ ਕਾਰਬਨ ਨਾਲ ਭਰੇ ਹੋਏ ਹਨ। 0.361 ਅਤੇ 0.201 nm ਦੀ ਜਾਲੀ ਵਾਲੀ ਫਰਿੰਜ ਸਪੇਸਿੰਗ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਗ੍ਰਾਫਿਕ ਕਾਰਬਨ (002) ਅਤੇ ਧਾਤੂ Co (111) ਕਣਾਂ ਨਾਲ ਮੇਲ ਖਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਉੱਚ-ਕੋਣ ਵਿਗਾੜ-ਸੁਧਾਰਿਆ ਐਨੁਲਰ ਡਾਰਕ-ਫੀਲਡ ਸਕੈਨਿੰਗ ਟ੍ਰਾਂਸਮਿਸ਼ਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (AC-HAADF-STEM) ਨੇ ਖੁਲਾਸਾ ਕੀਤਾ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC-950 ਵਿੱਚ Co NPs ਭਰਪੂਰ ਪਰਮਾਣੂ ਕੋਬਾਲਟ (ਚਿੱਤਰ 2c) ਨਾਲ ਘਿਰੇ ਹੋਏ ਸਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਦੂਜੇ ਦੋ ਨਮੂਨਿਆਂ (ਚਿੱਤਰ S9) ਦੇ ਸਮਰਥਨ 'ਤੇ ਸਿਰਫ਼ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ ਕੋਬਾਲਟ ਪਰਮਾਣੂ ਹੀ ਦੇਖੇ ਗਏ ਸਨ। ਊਰਜਾ ਫੈਲਾਉਣ ਵਾਲੀ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (EDS) HAADF-STEM ਤਸਵੀਰ Co-SAs/NPs@NC-950 (ਚਿੱਤਰ 2d) ਵਿੱਚ C, N, Co ਅਤੇ ਵੱਖਰੇ Co NPs ਦੀ ਇੱਕਸਾਰ ਵੰਡ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਸਾਰੇ ਨਤੀਜੇ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ N-ਡੋਪਡ ਗ੍ਰਾਫਾਈਟ-ਵਰਗੇ ਕਾਰਬਨ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ Co ਕੇਂਦਰ ਅਤੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ Co-SAs/NPs@NC-950 ਵਿੱਚ NC ਸਬਸਟਰੇਟਾਂ ਨਾਲ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਜੁੜੇ ਹੋਏ ਹਨ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਸਿਰਫ਼ ਅਲੱਗ-ਥਲੱਗ ਧਾਤ ਕੇਂਦਰ ਹੀ ਹਨ।
ਪ੍ਰਾਪਤ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਵੈਲੈਂਸ ਅਵਸਥਾ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਰਚਨਾ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਐਕਸ-ਰੇ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (XPS) ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਤਿੰਨਾਂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੇ XPS ਸਪੈਕਟਰਾ ਨੇ ਤੱਤਾਂ Co, N, C ਅਤੇ O ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦਿਖਾਈ, ਪਰ Zn ਸਿਰਫ਼ Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 (ਚਿੱਤਰ 2) ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਸੀ। C10)। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਕੁੱਲ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਸਮੱਗਰੀ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਪ੍ਰਜਾਤੀਆਂ ਅਸਥਿਰ ਹੋ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ ਅਤੇ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ NH3 ਅਤੇ NOx ਗੈਸਾਂ ਵਿੱਚ ਸੜ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ (ਸਾਰਣੀ S4) 47। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਕੁੱਲ ਕਾਰਬਨ ਸਮੱਗਰੀ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ Co-SAs/NPs@NC-750 ਤੋਂ Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-950 (ਚਿੱਤਰ S11 ਅਤੇ S12) ਤੱਕ ਵਧ ਗਈ। ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਪਾਈਰੋਲਾਈਜ਼ ਕੀਤੇ ਗਏ ਨਮੂਨੇ ਵਿੱਚ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦਾ ਅਨੁਪਾਤ ਘੱਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC-950 ਵਿੱਚ NC ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਦੂਜੇ ਨਮੂਨਿਆਂ ਨਾਲੋਂ ਘੱਟ ਹੋਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਨਾਲ ਕੋਬਾਲਟ ਕਣਾਂ ਦੀ ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। O 1s ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਦੋ ਸਿਖਰਾਂ C=O (531.6 eV) ਅਤੇ C–O (533.5 eV) ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ S13) 48। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 2a ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, N 1s ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ ਨੂੰ ਪਾਈਰੀਡੀਨ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ N (398.4 eV), ਪਾਈਰੋਲ N (401.1 eV), ਗ੍ਰਾਫਾਈਟ N (402.3 eV) ਅਤੇ Co-N (399.2 eV) ਦੀਆਂ ਚਾਰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਿਖਰਾਂ ਵਿੱਚ ਹੱਲ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। Co-N ਬਾਂਡ ਤਿੰਨੋਂ ਨਮੂਨਿਆਂ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਹਨ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ ਕੁਝ N ਪਰਮਾਣੂ ਮੋਨੋਮੈਟਲਿਕ ਸਾਈਟਾਂ ਨਾਲ ਤਾਲਮੇਲ ਰੱਖਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਕਾਫ਼ੀ ਅੰਤਰ ਹੈ49। ਉੱਚ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ Co-N ਪ੍ਰਜਾਤੀਆਂ ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ Co-SA/NPs@NC-750 ਵਿੱਚ 43.7% ਤੋਂ Co-SAs/NPs@NC-850 ਵਿੱਚ 27.0% ਅਤੇ -CA/NPs ਵਿੱਚ Co 17.6%@NC-950 ਤੱਕ ਘਟਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ C ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਨਾਲ ਮੇਲ ਖਾਂਦੀ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 3a), ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਉਹਨਾਂ ਦਾ Co-N ਤਾਲਮੇਲ ਨੰਬਰ ਬਦਲ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਅੰਸ਼ਕ ਤੌਰ 'ਤੇ C50 ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦੁਆਰਾ ਬਦਲਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। Zn 2p ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਤੱਤ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ Zn2+ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਹੈ। (ਚਿੱਤਰ S14) 51. Co 2p ਦਾ ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ 780.8 ਅਤੇ 796.1 eV 'ਤੇ ਦੋ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਸਿਖਰਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਕ੍ਰਮਵਾਰ Co 2p3/2 ਅਤੇ Co 2p1/2 ਨੂੰ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 3b)। Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ, Co-SAs/NPs@NC-950 ਵਿੱਚ Co-N ਸਿਖਰ ਨੂੰ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਪਾਸੇ ਵੱਲ ਤਬਦੀਲ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਸਤ੍ਹਾ -SAs/NPs@NC-950 'ਤੇ ਸਿੰਗਲ Co ਐਟਮ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਕਮੀ ਦੀ ਉੱਚ ਡਿਗਰੀ ਹੈ, ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਇੱਕ ਉੱਚ ਆਕਸੀਕਰਨ ਅਵਸਥਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਧਿਆਨ ਦੇਣ ਯੋਗ ਹੈ ਕਿ ਸਿਰਫ Co-SAs/NPs@NC-950 ਨੇ 778.5 eV 'ਤੇ ਜ਼ੀਰੋ-ਵੈਲੈਂਟ ਕੋਬਾਲਟ (Co0) ਦੀ ਇੱਕ ਕਮਜ਼ੋਰ ਸਿਖਰ ਦਿਖਾਈ, ਜੋ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ SA ਕੋਬਾਲਟ ਦੇ ਇਕੱਠੇ ਹੋਣ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲਾਂ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਨੂੰ ਸਾਬਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।
a N 1s ਅਤੇ b Co 2p ਸਪੈਕਟਰਾ Co-SA/NPs@NC-T ਦਾ। c XANES ਅਤੇ d FT-EXAFS ਸਪੈਕਟਰਾ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਦੇ Co-K-ਐਜ ਦਾ। e WT-EXAFS ਕੰਟੂਰ ਪਲਾਟ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850, ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਦੇ। f Co-SA/NPs@NC-950 ਲਈ FT-EXAFS ਫਿਟਿੰਗ ਕਰਵ।
ਫਿਰ ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ ਨਮੂਨੇ ਵਿੱਚ Co ਪ੍ਰਜਾਤੀਆਂ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਢਾਂਚੇ ਅਤੇ ਤਾਲਮੇਲ ਵਾਤਾਵਰਣ ਦਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕਰਨ ਲਈ ਟਾਈਮ-ਲਾਕਡ ਐਕਸ-ਰੇ ਐਬਸੋਰਪਸ਼ਨ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (XAS) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਗਈ। ਕੋਬਾਲਟ ਵੈਲੈਂਸ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਐਜ ਸਟ੍ਰਕਚਰ ਵਿੱਚ ਸਟੇਟਸ ਹੈ ਜੋ Co-K ਕਿਨਾਰੇ (XANES) ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ 'ਤੇ ਸਧਾਰਣ ਨੇੜੇ-ਖੇਤਰ ਐਕਸ-ਰੇ ਐਬਸੋਰਪਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਗਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 3c ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਤਿੰਨਾਂ ਨਮੂਨਿਆਂ ਦੇ ਕਿਨਾਰੇ ਦੇ ਨੇੜੇ ਐਬਸੋਰਪਸ਼ਨ Co ਅਤੇ CoO ਫੋਇਲਾਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸਥਿਤ ਹੈ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ Co ਪ੍ਰਜਾਤੀਆਂ ਦੀ ਵੈਲੈਂਸ ਅਵਸਥਾ 0 ਤੋਂ +253 ਤੱਕ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, Co-SAs/NPs@NC-950 ਤੋਂ Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਵਿੱਚ ਘੱਟ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਦੇਖੀ ਗਈ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC-750 ਵਿੱਚ ਘੱਟ ਆਕਸੀਕਰਨ ਅਵਸਥਾ ਹੈ। ਉਲਟਾ ਕ੍ਰਮ। ਰੇਖਿਕ ਸੁਮੇਲ ਫਿਟਿੰਗ ਦੇ ਨਤੀਜਿਆਂ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, Co-SAs/NPs@NC-950 ਦੀ Co valence ਅਵਸਥਾ +0.642 ਹੋਣ ਦਾ ਅਨੁਮਾਨ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC-850 (+1.376) ਦੀ Co valence ਅਵਸਥਾ ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੈ। Co-SA/NP @NC-750 (+1.402)। ਇਹ ਨਤੀਜੇ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC-950 ਵਿੱਚ ਕੋਬਾਲਟ ਕਣਾਂ ਦੀ ਔਸਤ ਆਕਸੀਕਰਨ ਅਵਸਥਾ ਕਾਫ਼ੀ ਘੱਟ ਗਈ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ XRD ਅਤੇ HADF-STEM ਨਤੀਜਿਆਂ ਦੇ ਅਨੁਕੂਲ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਕੋਬਾਲਟ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਅਤੇ ਸਿੰਗਲ ਕੋਬਾਲਟ ਦੇ ਸਹਿ-ਹੋਂਦ ਦੁਆਰਾ ਸਮਝਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। . Co ਐਟਮ 41. Co K-ਐਜ ਦਾ ਫੂਰੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮ ਐਕਸ-ਰੇ ਸੋਖਣ ਫਾਈਨ ਸਟ੍ਰਕਚਰ (FT-EXAFS) ਸਪੈਕਟ੍ਰਮ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ 1.32 Å 'ਤੇ ਮੁੱਖ ਸਿਖਰ Co-N/Co-C ਸ਼ੈੱਲ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਧਾਤੂ Co-Co ਦਾ ਖਿੰਡਾਉਣ ਵਾਲਾ ਮਾਰਗ ਸਿਰਫ /NPs@NC-950 (ਚਿੱਤਰ 3d) ਵਿੱਚ ਪਾਏ ਜਾਣ ਵਾਲੇ Co-SAs Å ਵਿੱਚ 2.18 'ਤੇ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਵੇਵਲੇਟ ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮ (WT) ਕੰਟੂਰ ਪਲਾਟ Co-N/Co-C ਨੂੰ ਦਿੱਤੇ ਗਏ 6.7 Å-1 'ਤੇ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਤੀਬਰਤਾ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਸਿਰਫ Co-SAs/NPs@NC-950 8.8 ਨੂੰ ਦਿੱਤੇ ਗਏ 8.8 ਨੂੰ ਦਿੱਤੇ ਗਏ 8.8 ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਹੋਰ ਤੀਬਰਤਾ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ Co-Co ਬਾਂਡ (ਚਿੱਤਰ 3e) ਲਈ Å−1 'ਤੇ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਕਿਰਾਏਦਾਰ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤੇ ਗਏ EXAFS ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਨੇ ਦਿਖਾਇਆ ਕਿ 750, 850 ਅਤੇ 950 °C ਦੇ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ, Co-N ਤਾਲਮੇਲ ਸੰਖਿਆ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 3.8, 3.2 ਅਤੇ 2.3 ਸੀ, ਅਤੇ Co-C ਤਾਲਮੇਲ ਸੰਖਿਆ 0. 0.9 ਅਤੇ 1.8 ਸਨ (ਚਿੱਤਰ 3f, S15 ਅਤੇ ਸਾਰਣੀ S1)। ਹੋਰ ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਨਵੀਨਤਮ ਨਤੀਜਿਆਂ ਨੂੰ Co-SAs/NPs@NC-950 ਵਿੱਚ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ CoN2C2 ਯੂਨਿਟਾਂ ਅਤੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲਾਂ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦਾ ਕਾਰਨ ਮੰਨਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਉਲਟ, Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਵਿੱਚ, ਸਿਰਫ CoN3C ਅਤੇ CoN4 ਯੂਨਿਟ ਮੌਜੂਦ ਹਨ। ਇਹ ਸਪੱਸ਼ਟ ਹੈ ਕਿ ਵਧਦੇ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਨਾਲ, CoN4 ਯੂਨਿਟ ਵਿੱਚ N ਪਰਮਾਣੂ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ C ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦੁਆਰਾ ਬਦਲ ਦਿੱਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਕੋਬਾਲਟ CA ਸਮੂਹ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ।
ਪਹਿਲਾਂ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਸਥਿਤੀਆਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਤਿਆਰੀ ਦੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਗੁਣਾਂ 'ਤੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ (ਚਿੱਤਰ S16)17,49। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 4 a ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, Co-SAs/NPs@NC-950 ਦੀ ਗਤੀਵਿਧੀ Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਨਾਲੋਂ ਕਾਫ਼ੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੈ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਤਿੰਨੋਂ ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ Co ਨਮੂਨਿਆਂ ਨੇ ਮਿਆਰੀ ਵਪਾਰਕ ਕੀਮਤੀ ਧਾਤ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (Pd/C ਅਤੇ Pt/C) ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਵਧੀਆ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਦਿਖਾਇਆ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, Zn-ZIF-8 ਅਤੇ Zn-NC ਨਮੂਨੇ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਤੀ ਅਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਨ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ Zn ਕਣ ਸਰਗਰਮ ਸਥਾਨ ਨਹੀਂ ਹਨ, ਪਰ ਗਤੀਵਿਧੀ 'ਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਪ੍ਰਭਾਵ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, Co-SAs/NPs@NC-850 ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-750 ਦੀ ਗਤੀਵਿਧੀ 950°C 'ਤੇ 1 ਘੰਟੇ ਲਈ ਸੈਕੰਡਰੀ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤੋਂ ਗੁਜ਼ਰ ਗਈ, ਪਰ Co-SAs/NPs@NC-750 ਨਾਲੋਂ ਘੱਟ ਸੀ। @NC-950 (ਚਿੱਤਰ S17)। ਇਹਨਾਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਢਾਂਚਾਗਤ ਗੁਣਾਂ ਨੇ ਮੁੜ-ਪਾਇਰੋਲਾਈਜ਼ਡ ਨਮੂਨਿਆਂ ਵਿੱਚ Co ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦਿਖਾਈ, ਪਰ ਘੱਟ ਖਾਸ ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫਾਈਟ ਵਰਗੇ ਕਾਰਬਨ ਦੀ ਅਣਹੋਂਦ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ Co-SAs/NPs@NC-950 (ਚਿੱਤਰ S18–S20) ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਘੱਟ ਗਤੀਵਿਧੀ ਹੋਈ। Co ਪੂਰਵਗਾਮੀ ਦੀ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਮਾਤਰਾ ਵਾਲੇ ਨਮੂਨਿਆਂ ਦੀ ਗਤੀਵਿਧੀ ਦੀ ਵੀ ਤੁਲਨਾ ਕੀਤੀ ਗਈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਗਤੀਵਿਧੀ 3.5 ਮੋਲ ਜੋੜ (ਸਾਰਣੀ S6 ਅਤੇ ਚਿੱਤਰ S21) 'ਤੇ ਦਿਖਾਈ ਗਈ। ਇਹ ਸਪੱਸ਼ਟ ਹੈ ਕਿ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਧਾਤੂ ਕੇਂਦਰਾਂ ਦਾ ਗਠਨ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸਮੱਗਰੀ ਅਤੇ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਸਮੇਂ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਹੋਰ Co-SAs/NPs@NC-950 ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦਾ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਗਤੀਵਿਧੀ ਲਈ ਮੁਲਾਂਕਣ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਸਾਰੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦਾ ਮੱਧਮ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਵਧੀਆ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ; ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਹਨਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਕੋਈ ਵੀ Co-SAs/NPs@NC-950 (ਚਿੱਤਰ S22 ਅਤੇ S23) ਤੋਂ ਬਿਹਤਰ ਨਹੀਂ ਸੀ। ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਢਾਂਚਾਗਤ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਨੇ ਦਿਖਾਇਆ ਕਿ ਵਧਦੇ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ, ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਵਿੱਚ ਧਾਤ ਦੇ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦੇ ਇਕੱਠੇ ਹੋਣ ਕਾਰਨ ਮੋਨੋਐਟੋਮਿਕ Co-N ਸਥਿਤੀਆਂ ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ 100-2000 ਦੇ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਸਮੇਂ ਵਾਲੇ ਨਮੂਨਿਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਗਤੀਵਿਧੀ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਨੂੰ ਸਮਝਾਉਂਦਾ ਹੈ। 0.5 ਘੰਟੇ, 1 ਘੰਟੇ, ਅਤੇ 2 ਘੰਟੇ (ਚਿੱਤਰ S24–S28 ਅਤੇ ਸਾਰਣੀ S7)।
ਵੱਖ-ਵੱਖ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਬਾਲਣ ਅਸੈਂਬਲੀਆਂ ਦੇ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਦੌਰਾਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਮੇਂ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਦਾ ਗ੍ਰਾਫ। ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਸਥਿਤੀਆਂ: PC (10 mmol, 377 μl), ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (30 mg), PC (6 ml), Tback: 110 °C, ਟੈਕਟੀਕਲ: 98 °C, 4 ਹਿੱਸੇ b Co-SAs/NPs@NC-950 (30 mg), ਵੱਖ-ਵੱਖ ਘੋਲਕ। c 85–110 °C 'ਤੇ ਜੈਵਿਕ ਘੋਲਕ ਵਿੱਚ ਵਿਭਿੰਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀਆਂ ਗੈਸ ਵਿਕਾਸ ਦਰਾਂ ਦੀ ਤੁਲਨਾ। d Co-SA/NPs@NC-950 ਰੀਸਾਈਕਲਿੰਗ ਪ੍ਰਯੋਗ। ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਸਥਿਤੀਆਂ: FA (10 mmol, 377 μl), Co-SAs/NPs@NC-950 (30 mg), ਘੋਲਕ (6 ml), Tset: 110 °C, ਟੈਕਟੀਕਲ: 98 °C, ਹਰੇਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਚੱਕਰ ਇੱਕ ਘੰਟਾ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਗਲਤੀ ਬਾਰ ਤਿੰਨ ਸਰਗਰਮ ਟੈਸਟਾਂ ਤੋਂ ਗਣਨਾ ਕੀਤੇ ਗਏ ਮਿਆਰੀ ਭਟਕਣਾਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ।
ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ, FA ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਸਥਿਤੀਆਂ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਵਰਤੇ ਗਏ ਘੋਲਕ8,49। ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਘੋਲਕ ਵਜੋਂ ਵਰਤਦੇ ਸਮੇਂ, Co-SAs/NPs@NC-950 ਨੇ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਦਰ ਦਿਖਾਈ, ਪਰ ਡੀਐਕਟੀਵੇਸ਼ਨ ਹੋਇਆ, ਸੰਭਵ ਤੌਰ 'ਤੇ ਪ੍ਰੋਟੋਨ ਜਾਂ H2O18 ਦੇ ਸਰਗਰਮ ਸਥਾਨਾਂ 'ਤੇ ਕਬਜ਼ਾ ਕਰਨ ਕਾਰਨ। 1,4-ਡਾਇਓਕਸੇਨ (DXA), n-ਬਿਊਟਾਇਲ ਐਸੀਟੇਟ (BAC), ਟੋਲੂਇਨ (PhMe), ਟ੍ਰਾਈਗਲਾਈਮ ਅਤੇ ਸਾਈਕਲੋਹੈਕਸਾਨੋਨ (CYC) ਵਰਗੇ ਜੈਵਿਕ ਘੋਲਕਾਂ ਵਿੱਚ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਦੀ ਜਾਂਚ ਨੇ ਵੀ ਕੋਈ ਸੁਧਾਰ ਨਹੀਂ ਦਿਖਾਇਆ, ਅਤੇ ਪ੍ਰੋਪੀਲੀਨ ਕਾਰਬੋਨੇਟ (PC) ਵਿੱਚ (ਚਿੱਤਰ 4b ਅਤੇ ਟੇਬਲ S8)। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਟ੍ਰਾਈਥਾਈਲਾਮਾਈਨ (NEt3) ਜਾਂ ਸੋਡੀਅਮ ਫਾਰਮੇਟ (HCCONa) ਵਰਗੇ ਜੋੜਾਂ ਦਾ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ 'ਤੇ ਕੋਈ ਹੋਰ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨਹੀਂ ਪਿਆ (ਚਿੱਤਰ S29)। ਅਨੁਕੂਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਹਾਲਤਾਂ ਦੇ ਤਹਿਤ, ਗੈਸ ਦੀ ਪੈਦਾਵਾਰ 1403.8 mL g−1 h−1 (ਚਿੱਤਰ S30) ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਗਈ, ਜੋ ਕਿ ਪਹਿਲਾਂ ਦੱਸੇ ਗਏ ਸਾਰੇ Co ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (SAC17, 23, 24 ਸਮੇਤ) ਨਾਲੋਂ ਕਾਫ਼ੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਸੀ। ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਵਿੱਚ, ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਫਾਰਮੇਟ ਐਡਿਟਿਵ ਦੇ ਨਾਲ, 99.96% ਤੱਕ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਡੀਹਾਈਡਰੇਸ਼ਨ ਚੋਣਵਾਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ ਸਨ (ਸਾਰਣੀ S9)। ਗਣਨਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ 88.4 kJ/mol ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਨੋਬਲ ਧਾਤ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (ਚਿੱਤਰ S31 ਅਤੇ ਟੇਬਲ S10) ਦੀ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਹੈ।
ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਅਸੀਂ ਸਮਾਨ ਸਥਿਤੀਆਂ (ਚਿੱਤਰ 4c, ਟੇਬਲ S11 ਅਤੇ S12) ਅਧੀਨ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਲਈ ਕਈ ਹੋਰ ਵਿਭਿੰਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀ ਤੁਲਨਾ ਕੀਤੀ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 3c ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, Co-SAs/NPs@NC-950 ਦੀ ਗੈਸ ਉਤਪਾਦਨ ਦਰ ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਜਾਣੇ ਜਾਂਦੇ ਵਿਭਿੰਨ ਬੇਸ ਮੈਟਲ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਹੈ ਅਤੇ ਵਪਾਰਕ 5% Pd/C ਅਤੇ 5% Pd/C ਨਾਲੋਂ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 10 ਵਾਰ 15 ਅਤੇ 15 ਗੁਣਾ ਵੱਧ ਹੈ। % Pt/C ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ।
(de)ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਦੇ ਕਿਸੇ ਵੀ ਵਿਹਾਰਕ ਉਪਯੋਗ ਦੀ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਸਥਿਰਤਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, Co-SAs/NPs@NC-950 ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਰੀਸਾਈਕਲਿੰਗ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਲੜੀ ਕੀਤੀ ਗਈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 4 d ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਗਤੀਵਿਧੀ ਅਤੇ ਚੋਣਤਮਕਤਾ ਲਗਾਤਾਰ ਪੰਜ ਦੌੜਾਂ ਵਿੱਚ ਬਦਲੀ ਨਹੀਂ ਰਹੀ (ਸਾਰਣੀ S13 ਵੀ ਵੇਖੋ)। ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਦੇ ਟੈਸਟ ਕੀਤੇ ਗਏ ਅਤੇ ਗੈਸ ਉਤਪਾਦਨ 72 ਘੰਟਿਆਂ ਵਿੱਚ ਰੇਖਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਧਿਆ (ਚਿੱਤਰ S32)। ਵਰਤੇ ਗਏ Co-SA/NPs@NC-950 ਦੀ ਕੋਬਾਲਟ ਸਮੱਗਰੀ 2.5 wt% ਸੀ, ਜੋ ਕਿ ਤਾਜ਼ੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਦੇ ਬਹੁਤ ਨੇੜੇ ਸੀ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਕੋਬਾਲਟ ਦੀ ਕੋਈ ਸਪੱਸ਼ਟ ਲੀਚਿੰਗ ਨਹੀਂ ਸੀ (ਸਾਰਣੀ S14)। ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਅਤੇ ਬਾਅਦ ਵਿੱਚ ਧਾਤ ਦੇ ਕਣਾਂ ਦਾ ਕੋਈ ਸਪੱਸ਼ਟ ਰੰਗ ਬਦਲਾਅ ਜਾਂ ਇਕੱਠਾ ਨਹੀਂ ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ (ਚਿੱਤਰ S33)। ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਦੇ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਵਿੱਚ ਲਾਗੂ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ AC-HAADF-STEM ਅਤੇ EDS ਨੇ ਪਰਮਾਣੂ ਫੈਲਾਅ ਸਾਈਟਾਂ ਦੀ ਧਾਰਨ ਅਤੇ ਇਕਸਾਰ ਫੈਲਾਅ ਦਿਖਾਇਆ ਅਤੇ ਕੋਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਢਾਂਚਾਗਤ ਬਦਲਾਅ ਨਹੀਂ ਦੇਖਿਆ (ਚਿੱਤਰ S34 ਅਤੇ S35)। XPS ਵਿੱਚ Co0 ਅਤੇ Co-N ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਿਖਰਾਂ ਅਜੇ ਵੀ ਮੌਜੂਦ ਹਨ, ਜੋ Co NPs ਅਤੇ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਧਾਤੂ ਸਥਾਨਾਂ ਦੀ ਸਹਿ-ਹੋਂਦ ਨੂੰ ਸਾਬਤ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC-950 ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (ਚਿੱਤਰ S36) ਦੀ ਸਥਿਰਤਾ ਦੀ ਵੀ ਪੁਸ਼ਟੀ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ।
ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਲਈ ਜ਼ਿੰਮੇਵਾਰ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਸਰਗਰਮ ਸਥਾਨਾਂ ਦੀ ਪਛਾਣ ਕਰਨ ਲਈ, ਪਿਛਲੇ ਅਧਿਐਨਾਂ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ ਸਿਰਫ਼ ਇੱਕ ਧਾਤੂ ਕੇਂਦਰ (CoN2C2) ਜਾਂ Co NP ਵਾਲੀਆਂ ਚੁਣੀਆਂ ਗਈਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਤਿਆਰ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ ਸਨ। ਇੱਕੋ ਜਿਹੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ ਅਧੀਨ ਦੇਖੀ ਗਈ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਗਤੀਵਿਧੀ ਦਾ ਕ੍ਰਮ Co-SAs/NPs@NC-950 > Co SA > Co NP (ਸਾਰਣੀ S15) ਹੈ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ CoN2C2 ਸਥਾਨ NPs ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਸਰਗਰਮ ਹਨ। ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਵਿਕਾਸ ਪਹਿਲੇ-ਕ੍ਰਮ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਪਾਲਣਾ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਪਰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕੋਬਾਲਟ ਸਮੱਗਰੀਆਂ 'ਤੇ ਕਈ ਵਕਰਾਂ ਦੀਆਂ ਢਲਾਣਾਂ ਇੱਕੋ ਜਿਹੀਆਂ ਨਹੀਂ ਹਨ, ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਸਗੋਂ ਸਰਗਰਮ ਸਾਈਟ 'ਤੇ ਵੀ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 2)। C37)। ਹੋਰ ਗਤੀ ਅਧਿਐਨਾਂ ਨੇ ਦਿਖਾਇਆ ਕਿ, ਐਕਸ-ਰੇ ਵਿਭਿੰਨਤਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਵਿੱਚ ਕੋਬਾਲਟ ਧਾਤ ਦੀਆਂ ਚੋਟੀਆਂ ਦੀ ਅਣਹੋਂਦ ਨੂੰ ਦੇਖਦੇ ਹੋਏ, ਕੋਬਾਲਟ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਦਾ ਗਤੀ ਕ੍ਰਮ ਹੇਠਲੇ ਪੱਧਰਾਂ 'ਤੇ 1.02 ਪਾਇਆ ਗਿਆ (2.5% ਤੋਂ ਘੱਟ), ਜੋ ਕਿ ਮੋਨੋਐਟੋਮਿਕ ਕੋਬਾਲਟ ਕੇਂਦਰਾਂ ਦੀ ਲਗਭਗ ਇਕਸਾਰ ਵੰਡ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਮੁੱਖ। ਸਰਗਰਮ ਸਾਈਟ (ਚਿੱਤਰ S38 ਅਤੇ S39)। ਜਦੋਂ Co ਕਣਾਂ ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ 2.7% ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ r ਅਚਾਨਕ ਵੱਧ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਉੱਚ ਗਤੀਵਿਧੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਨਾਲ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਗੱਲਬਾਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ Co ਕਣਾਂ ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ ਹੋਰ ਵਧਦੀ ਹੈ, ਵਕਰ ਗੈਰ-ਰੇਖਿਕ ਬਣ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਅਤੇ ਮੋਨੋਟੋਮਿਕ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੋਇਆ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, Co-SA/NPs@NC-950 ਦਾ ਸੁਧਰਿਆ LC ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਧਾਤ ਸਾਈਟਾਂ ਅਤੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਦੇ ਸਹਿਯੋਗੀ ਵਿਵਹਾਰ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿਚਕਾਰਲੇ ਤੱਤਾਂ ਦੀ ਪਛਾਣ ਕਰਨ ਲਈ ਇਨ ਸੀਟੂ ਡਿਫਿਊਜ਼ ਰਿਫਲੈਕਟੈਂਸ ਫੂਰੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮ (ਇਨ ਸੀਟੂ ਡ੍ਰਿਫਟ) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇੱਕ ਡੂੰਘਾਈ ਨਾਲ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ ਗਿਆ। ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਜੋੜਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਨਮੂਨਿਆਂ ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ ਗਰਮ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਦੇ ਦੋ ਸੈੱਟ ਦੇਖੇ ਗਏ (ਚਿੱਤਰ 5a)। HCOOH* ਦੀਆਂ ਤਿੰਨ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਿਖਰਾਂ 1089, 1217 ਅਤੇ 1790 cm-1 'ਤੇ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਪਲੇਨ ਤੋਂ ਬਾਹਰ CH π (CH) ਖਿੱਚਣ ਵਾਲੀ ਵਾਈਬ੍ਰੇਸ਼ਨ, CO ν (CO) ਖਿੱਚਣ ਵਾਲੀ ਵਾਈਬ੍ਰੇਸ਼ਨ ਅਤੇ C=O ν (C=O) ਖਿੱਚਣ ਵਾਲੀ ਵਾਈਬ੍ਰੇਸ਼ਨ, 54, 55 ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹਨ। 1363 ਅਤੇ 1592 cm-1 'ਤੇ ਸਿਖਰਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਹੋਰ ਸੈੱਟ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਸਮਮਿਤੀ OCO ਵਾਈਬ੍ਰੇਸ਼ਨ νs(OCO) ਅਤੇ ਅਸਮਮਿਤੀ OCO ਖਿੱਚਣ ਵਾਲੀ ਵਾਈਬ੍ਰੇਸ਼ਨ νas(OCO)33.56 HCOO* ਨਾਲ ਮੇਲ ਖਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਅੱਗੇ ਵਧਦੀ ਹੈ, HCOOH* ਅਤੇ HCOO* ਪ੍ਰਜਾਤੀਆਂ ਦੀਆਂ ਸਾਪੇਖਿਕ ਚੋਟੀਆਂ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਫਿੱਕੀਆਂ ਪੈ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਦੇ ਸੜਨ ਵਿੱਚ ਤਿੰਨ ਮੁੱਖ ਕਦਮ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: (I) ਸਰਗਰਮ ਥਾਵਾਂ 'ਤੇ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਦਾ ਸੋਖਣਾ, (II) ਫਾਰਮੇਟ ਜਾਂ ਕਾਰਬੋਕਸੀਲੇਟ ਮਾਰਗ ਰਾਹੀਂ H ਨੂੰ ਹਟਾਉਣਾ, ਅਤੇ (III) ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਦੋ ਸੋਖਣ ਵਾਲੇ H ਦਾ ਸੁਮੇਲ। HCOO* ਅਤੇ COOH* ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਫਾਰਮੇਟ ਜਾਂ ਕਾਰਬੋਕਸੀਲੇਟ ਮਾਰਗਾਂ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਵਿਚਕਾਰਲੇ ਹਨ57। ਸਾਡੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ, ਸਿਰਫ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ HCOO* ਸਿਖਰ ਦਿਖਾਈ ਦਿੱਤਾ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਸੜਨ ਸਿਰਫ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਮਾਰਗ ਰਾਹੀਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ58। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਨਿਰੀਖਣ 78 °C ਅਤੇ 88 °C (ਚਿੱਤਰ S40) ਦੇ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ।
ਇੱਕ Co-SAs/NPs@NC-950 ਅਤੇ b Co SAs 'ਤੇ HCOOH ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਦਾ ਇਨ ਸੀਟੂ DRIFT ਸਪੈਕਟਰਾ। ਦੰਤਕਥਾ ਸਾਈਟ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਸਮੇਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ। c ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਆਈਸੋਟੋਪ ਲੇਬਲਿੰਗ ਰੀਐਜੈਂਟਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਪੈਦਾ ਹੋਈ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਵਿੱਚ ਭਿੰਨਤਾ। d ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਆਈਸੋਟੋਪ ਪ੍ਰਭਾਵ ਡੇਟਾ।
Co-SA/NPs@NC-950 (ਚਿੱਤਰ 5 b ਅਤੇ S41) ਵਿੱਚ ਸਹਿਯੋਗੀ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨ ਲਈ ਸੰਬੰਧਿਤ ਸਮੱਗਰੀ Co NP ਅਤੇ Co SA 'ਤੇ ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਇਨ ਸੀਟੂ DRIFT ਪ੍ਰਯੋਗ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। ਦੋਵੇਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਰੁਝਾਨ ਦਿਖਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ, ਪਰ HCOOH* ਅਤੇ HCOO* ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਿਖਰਾਂ ਥੋੜ੍ਹੀਆਂ ਬਦਲੀਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ Co NPs ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਮੋਨੋਐਟੋਮਿਕ ਕੇਂਦਰ ਦੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਬਣਤਰ ਨੂੰ ਬਦਲਦੀ ਹੈ। Co-SAs/NPs@NC-950 ਅਤੇ Co SA ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ νas(OCO) ਸਿਖਰ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਪਰ Co NPs ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ, ਇਹ ਹੋਰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਦੇ ਜੋੜਨ 'ਤੇ ਬਣਿਆ ਵਿਚਕਾਰਲਾ ਮੋਨੋਡੈਂਟੇਟ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਸਮਤਲ ਲੂਣ ਸਤਹ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਹੈ। ਅਤੇ SA 'ਤੇ ਸਰਗਰਮ ਸਾਈਟ 59 ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਸੋਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਧਿਆਨ ਦੇਣ ਯੋਗ ਹੈ ਕਿ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਿਖਰਾਂ π(CH) ਅਤੇ ν(C = O) ਦੇ ਵਾਈਬ੍ਰੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਵਾਧਾ ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ ਸੀ, ਜਿਸਨੇ ਸਪੱਸ਼ਟ ਤੌਰ 'ਤੇ HCOOH* ਦੀ ਵਿਗਾੜ ਵੱਲ ਅਗਵਾਈ ਕੀਤੀ ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਨੂੰ ਸੁਵਿਧਾਜਨਕ ਬਣਾਇਆ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, Co-SAs/NPs@NC ਵਿੱਚ HCOOH* ਅਤੇ HCOO* ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਸਿਖਰਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਦੇ 2 ਮਿੰਟ ਬਾਅਦ ਲਗਭਗ ਅਲੋਪ ਹੋ ਗਈਆਂ, ਜੋ ਕਿ ਮੋਨੋਮੈਟਲਿਕ (6 ਮਿੰਟ) ਅਤੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟੀਕਲ-ਅਧਾਰਿਤ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (12 ਮਿੰਟ) ਨਾਲੋਂ ਤੇਜ਼ ਹਨ। ਇਹ ਸਾਰੇ ਨਤੀਜੇ ਇਸ ਗੱਲ ਦੀ ਪੁਸ਼ਟੀ ਕਰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਨੈਨੋਪਾਰਟੀਕਲ ਡੋਪਿੰਗ ਇੰਟਰਮੀਡੀਏਟਸ ਦੇ ਸੋਸ਼ਣ ਅਤੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਉੱਪਰ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਤੇਜ਼ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ।
ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਮਾਰਗ ਦਾ ਹੋਰ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕਰਨ ਅਤੇ ਦਰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਕਦਮ (RDS) ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਲਈ, KIE ਪ੍ਰਭਾਵ Co-SAs/NPs@NC-950 ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਵਿੱਚ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਇੱਥੇ, KIE ਅਧਿਐਨਾਂ ਲਈ HCOOH, HCOOD, DCOOH ਅਤੇ DCOOD ਵਰਗੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਆਈਸੋਟੋਪ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 5c ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਦਰ ਹੇਠ ਲਿਖੇ ਕ੍ਰਮ ਵਿੱਚ ਘਟਦੀ ਹੈ: HCOOH > HCOOD > DCOOH > DCOOD। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, KHCOOH/KHCOOD, KHCOOH/KDCOOH, KHCOOD/KDCOOD ਅਤੇ KDCOOH/KDCOOD ਦੇ ਮੁੱਲਾਂ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 1.14, 1.71, 2.16 ਅਤੇ 1.44 ਵਜੋਂ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ (ਚਿੱਤਰ 5d)। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, HCOO* ਵਿੱਚ CH ਬਾਂਡ ਕਲੀਵੇਜ kH/kD ਮੁੱਲ > 1.5 ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਇੱਕ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਗਤੀ ਪ੍ਰਭਾਵ 60,61 ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ Co-SAs/NPs@NC-950 'ਤੇ HCOOH ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਦੇ RDS ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਪ੍ਰਤੀਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, Co-SA ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਗਤੀਵਿਧੀ 'ਤੇ ਡੋਪਡ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ DFT ਗਣਨਾਵਾਂ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ। Co-SAs/NPs@NC ਅਤੇ Co-SA ਮਾਡਲ ਦਿਖਾਏ ਗਏ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਅਤੇ ਪਿਛਲੇ ਕੰਮਾਂ (ਚਿੱਤਰ 6a ਅਤੇ S42)52,62 ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ ਬਣਾਏ ਗਏ ਸਨ। ਜਿਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਅਨੁਕੂਲਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਮੋਨੋਐਟੌਮਿਕ ਇਕਾਈਆਂ ਦੇ ਨਾਲ ਮੌਜੂਦ ਛੋਟੇ Co6 ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ (CoN2C2) ਦੀ ਪਛਾਣ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ, ਅਤੇ Co-SA/NPs@NC ਵਿੱਚ Co-C ਅਤੇ Co-N ਬਾਂਡ ਲੰਬਾਈ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 1.87 Å ਅਤੇ 1.90 Å ਨਿਰਧਾਰਤ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ। , ਜੋ ਕਿ XAFS ਨਤੀਜਿਆਂ ਦੇ ਅਨੁਕੂਲ ਹੈ। ਗਣਨਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਅੰਸ਼ਕ ਘਣਤਾ ਆਫ਼ ਸਟੇਟਸ (PDOS) ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਸਿੰਗਲ Co ਮੈਟਲ ਐਟਮ ਅਤੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟੀਕਲ ਕੰਪੋਜ਼ਿਟ (Co-SAs/NPs@NC) CoN2C2 ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਫਰਮੀ ਪੱਧਰ ਦੇ ਨੇੜੇ ਉੱਚ ਹਾਈਬ੍ਰਿਡਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ HCOOH ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਸੜਨ ਵਾਲਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਵਧੇਰੇ ਕੁਸ਼ਲ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 6b ਅਤੇ S43)। Co-SAs/NPs@NC ਅਤੇ Co-SA ਦੇ ਅਨੁਸਾਰੀ d-ਬੈਂਡ ਕੇਂਦਰਾਂ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕ੍ਰਮਵਾਰ -0.67 eV ਅਤੇ -0.80 eV ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ, ਜਿਸ ਵਿੱਚੋਂ Co-SAs/NPs@NC ਦਾ ਵਾਧਾ 0.13 eV ਸੀ, ਜਿਸਨੇ ਯੋਗਦਾਨ ਪਾਇਆ ਕਿ NP ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, CoN2C2 ਦੇ ਅਨੁਕੂਲਿਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਢਾਂਚੇ ਦੁਆਰਾ HCOO* ਕਣਾਂ ਦਾ ਸੋਸ਼ਣ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਚਾਰਜ ਘਣਤਾ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ CoN2C2 ਬਲਾਕ ਅਤੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟੀਕਲ ਦੇ ਆਲੇ ਦੁਆਲੇ ਇੱਕ ਵੱਡਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਕਲਾਉਡ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਐਕਸਚੇਂਜ ਦੇ ਕਾਰਨ ਉਹਨਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਪਰਸਪਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਬੈਡਰ ਚਾਰਜ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਦੇ ਨਾਲ ਜੋੜ ਕੇ, ਇਹ ਪਾਇਆ ਗਿਆ ਕਿ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ Co ਨੇ Co-SA/NPs@NC ਵਿੱਚ 1.064e ਅਤੇ Co SA ਵਿੱਚ 0.796e ਗੁਆ ਦਿੱਤਾ (ਚਿੱਤਰ S44)। ਇਹ ਨਤੀਜੇ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲਜ਼ ਦੇ ਏਕੀਕਰਨ ਨਾਲ Co ਸਾਈਟਾਂ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਦੀ ਕਮੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ Co ਵੈਲੈਂਸ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ XPS ਨਤੀਜਿਆਂ (ਚਿੱਤਰ 6c) ਦੇ ਅਨੁਕੂਲ ਹੈ। Co-SAs/NPs@NC ਅਤੇ Co SA ਉੱਤੇ HCOO ਸੋਸ਼ਣ ਦੀਆਂ Co-O ਪਰਸਪਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕ੍ਰਿਸਟਲਿਨ ਔਰਬਿਟਲ ਹੈਮਿਲਟੋਨੀਅਨ ਗਰੁੱਪ (COHP)63 ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਕੇ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਚਿੱਤਰ 6 d ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, -COHP ਦੇ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਅਤੇ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਮੁੱਲ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਐਂਟੀਬੌਂਡਿੰਗ ਅਵਸਥਾ ਅਤੇ ਬਾਈਡਿੰਗ ਅਵਸਥਾ ਨਾਲ ਮੇਲ ਖਾਂਦੇ ਹਨ। HCOO (Co-carbonyl O HCOO*) ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੇ ਗਏ Co-O ਦੀ ਬੰਧਨ ਤਾਕਤ ਦਾ ਮੁਲਾਂਕਣ -COHP ਮੁੱਲਾਂ ਨੂੰ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਕਰਕੇ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ, ਜੋ ਕਿ Co-SAs/NPs@NC ਅਤੇ Co-SA ਲਈ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 3.51 ਅਤੇ 3.38 ਸਨ। HCOOH ਸੋਸ਼ਣ ਨੇ ਵੀ ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਦਿਖਾਏ: ਨੈਨੋਪਾਰਟੀਕਲ ਡੋਪਿੰਗ ਤੋਂ ਬਾਅਦ -COHP ਦੇ ਅਟੁੱਟ ਮੁੱਲ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ Co-O ਬੰਧਨ ਵਿੱਚ ਵਾਧੇ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ HCOO ਅਤੇ HCOOH ਦੀ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ S45)।
Co-SA/NPs@NC-950 ਜਾਲੀ ਬਣਤਰ। b PDOS Co-SA/NP@NC-950 ਅਤੇ Co SA। c Co-SA/NPs@NC-950 ਅਤੇ Co-SA 'ਤੇ HCOOH ਸੋਸ਼ਣ ਦੇ ਚਾਰਜ ਘਣਤਾ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਦਾ 3D ਆਈਸੋਸਰਫੇਸ। (d) Co-SA/NPs@NC-950 (ਖੱਬੇ) ਅਤੇ Co-SA (ਸੱਜੇ) 'ਤੇ HCOO ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੇ ਗਏ Co-O ਬਾਂਡਾਂ ਦਾ pCOHP। e Co-SA/NPs@NC-950 ਅਤੇ Co-SA 'ਤੇ HCOOH ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਦਾ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਮਾਰਗ।
Co-SA/NPs@NC ਦੇ ਉੱਤਮ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਬਿਹਤਰ ਢੰਗ ਨਾਲ ਸਮਝਣ ਲਈ, ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਮਾਰਗ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, FA ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਪੰਜ ਪੜਾਅ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ HCOOH ਨੂੰ HCOOH*, HCOOH* ਤੋਂ HCOO* + H*, HCOO* + H* ਤੋਂ 2H* + CO2*, 2H* + CO2* ਤੋਂ 2H* + CO2, ਅਤੇ 2H* ਨੂੰ H2 ਵਿੱਚ ਬਦਲਣਾ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 6e)। ਕਾਰਬੋਕਸਾਈਲਿਕ ਆਕਸੀਜਨ ਰਾਹੀਂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਅਣੂਆਂ ਦੀ ਸੋਸ਼ਣ ਊਰਜਾ ਹਾਈਡ੍ਰੋਕਸਾਈਲ ਆਕਸੀਜਨ (ਚਿੱਤਰ S46 ਅਤੇ S47) ਨਾਲੋਂ ਘੱਟ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਘੱਟ ਊਰਜਾ ਦੇ ਕਾਰਨ, ਸੋਸ਼ਣ ਤਰਜੀਹੀ ਤੌਰ 'ਤੇ COOH* ਬਣਾਉਣ ਲਈ CH ਬਾਂਡ ਕਲੀਵੇਜ ਦੀ ਬਜਾਏ HCOO* ਬਣਾਉਣ ਲਈ OH ਬਾਂਡ ਕਲੀਵੇਜ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਦਾ ਹੈ। ਉਸੇ ਸਮੇਂ, HCOO* ਮੋਨੋਡੈਂਟੇਟ ਸੋਸ਼ਣ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਬਾਂਡਾਂ ਦੇ ਟੁੱਟਣ ਅਤੇ CO2 ਅਤੇ H2 ਦੇ ਗਠਨ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਨਤੀਜੇ ਇਨ ਸੀਟੂ DRIFT ਵਿੱਚ νas(OCO) ਪੀਕ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਦੇ ਨਾਲ ਇਕਸਾਰ ਹਨ, ਜੋ ਅੱਗੇ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਸਾਡੇ ਅਧਿਐਨ ਵਿੱਚ FA ਡਿਗਰੇਡੇਸ਼ਨ ਫਾਰਮੇਟ ਮਾਰਗ ਰਾਹੀਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਧਿਆਨ ਦੇਣਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿ KIE ਮਾਪਾਂ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, CH ਡਿਸਸੋਸੀਏਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਹੋਰ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਕਦਮਾਂ ਨਾਲੋਂ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਊਰਜਾ ਰੁਕਾਵਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਇੱਕ RDS ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਅਨੁਕੂਲ Co-SAs/NPs@NC ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦਾ ਊਰਜਾ ਰੁਕਾਵਟ Co-SA (1.2 eV) ਨਾਲੋਂ 0.86 eV ਘੱਟ ਹੈ, ਜੋ ਸਮੁੱਚੀ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੁਧਾਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ ਸਹਿ-ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨਾਂ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤ੍ਰਿਤ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਇੰਟਰਮੀਡੀਏਟਸ ਦੇ ਸੋਸ਼ਣ ਅਤੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਨੂੰ ਹੋਰ ਵਧਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਉਤਪਾਦਨ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦੀ ਹੈ।
ਸੰਖੇਪ ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਪਹਿਲੀ ਵਾਰ ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਉਤਪਾਦਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਵੰਡੇ ਗਏ ਮੋਨੋਮੈਟੈਲਿਕ ਕੇਂਦਰਾਂ ਅਤੇ ਛੋਟੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲਾਂ ਵਾਲੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸੁਧਾਰਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਸੰਕਲਪ ਨੂੰ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲਾਂ (Co-SAs/NPs@NC) ਨਾਲ ਸੋਧੇ ਗਏ ਕੋਬਾਲਟ-ਅਧਾਰਤ ਸਿੰਗਲ-ਮੈਟਲ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੇ ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਮਾਣਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਨਾਲ ਹੀ ਸਿਰਫ਼ ਸਿੰਗਲ-ਮੈਟਲ ਕੇਂਦਰਾਂ (CoN2C2) ਜਾਂ Co NPs ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਸਮੱਗਰੀਆਂ। ਸਾਰੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਇੱਕ ਸਧਾਰਨ ਇੱਕ-ਕਦਮ ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ ਤਿਆਰ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ ਸਨ। ਢਾਂਚਾਗਤ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਸਭ ਤੋਂ ਵਧੀਆ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (Co-SAs/NPs@NC-950) ਵਿੱਚ ਪਰਮਾਣੂ ਤੌਰ 'ਤੇ ਖਿੰਡੇ ਹੋਏ CoN2C2 ਯੂਨਿਟ ਅਤੇ ਛੋਟੇ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ (7-8 nm) ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਅਤੇ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਵਰਗੇ ਕਾਰਬਨ ਨਾਲ ਡੋਪ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਵਿੱਚ 1403.8 ਮਿਲੀਲੀਟਰ g-1 h-1 (H2:CO2 = 1.01:1), H2 ਅਤੇ CO ਚੋਣਤਮਕਤਾ 99.96% ਤੱਕ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਗੈਸ ਉਤਪਾਦਕਤਾ ਹੈ ਅਤੇ ਕਈ ਦਿਨਾਂ ਲਈ ਨਿਰੰਤਰ ਗਤੀਵਿਧੀ ਨੂੰ ਬਣਾਈ ਰੱਖ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਦੀ ਗਤੀਵਿਧੀ ਕੁਝ Co SA ਅਤੇ Pd/C ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੀ ਗਤੀਵਿਧੀ ਤੋਂ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 4 ਅਤੇ 15 ਗੁਣਾ ਵੱਧ ਹੈ। ਇਨ ਸੀਟੂ DRIFT ਪ੍ਰਯੋਗ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ Co-SA ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ, Co-SAs/NPs@NC-950 HCOO* ਦੇ ਮਜ਼ਬੂਤ ​​ਮੋਨੋਡੈਂਟੇਟ ਸੋਸ਼ਣ ਨੂੰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਫਾਰਮੇਟ ਮਾਰਗ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ, ਅਤੇ ਡੋਪੈਂਟ ਨੈਨੋਪਾਰਟਿਕਲ HCOO* ਐਕਟੀਵੇਸ਼ਨ ਅਤੇ C–H ਪ੍ਰਵੇਗ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਬਾਂਡ ਕਲੀਵੇਜ ਦੀ ਪਛਾਣ RDS ਵਜੋਂ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ। ਸਿਧਾਂਤਕ ਗਣਨਾਵਾਂ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ ਕਿ Co NP ਡੋਪਿੰਗ ਪਰਸਪਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੁਆਰਾ ਸਿੰਗਲ Co ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦੇ d-ਬੈਂਡ ਕੇਂਦਰ ਨੂੰ 0.13 eV ਵਧਾਉਂਦੀ ਹੈ, HCOOH* ਅਤੇ HCOO* ਇੰਟਰਮੀਡੀਏਟਸ ਦੇ ਸੋਸ਼ਣ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ Co SA ਲਈ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ 1.20 eV ਤੋਂ ਘਟਾ ਕੇ 0 .86 eV ਕਰ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਉਹ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਲਈ ਜ਼ਿੰਮੇਵਾਰ ਹੈ।
ਹੋਰ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਇਹ ਖੋਜ ਨਵੇਂ ਸਿੰਗਲ-ਐਟਮ ਧਾਤ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੇ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਲਈ ਵਿਚਾਰ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਆਕਾਰਾਂ ਦੇ ਧਾਤੂ ਕੇਂਦਰਾਂ ਦੇ ਸਹਿਯੋਗੀ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੁਆਰਾ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਬਿਹਤਰ ਬਣਾਉਣਾ ਹੈ ਇਸ ਬਾਰੇ ਸਮਝ ਨੂੰ ਅੱਗੇ ਵਧਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਸਾਡਾ ਮੰਨਣਾ ਹੈ ਕਿ ਇਸ ਪਹੁੰਚ ਨੂੰ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਕਈ ਹੋਰ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਤੱਕ ਵਧਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
Co(NO3)2 6H2O (AP, 99%), Zn(NO3)2 6H2O (AP, 99%), 2-ਮਿਥਾਈਲਿਮੀਡਾਜ਼ੋਲ (98%), ਮੀਥੇਨੌਲ (99.5%), ਪ੍ਰੋਪੀਲੀਨ ਕਾਰਬੋਨੇਟ (PC, 99%) ਈਥੇਨੌਲ (AR, 99.7%) ਮੈਕਲੀਨ, ਚੀਨ ਤੋਂ ਖਰੀਦਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ (HCOOH, 98%) ਚੀਨ ਦੇ ਰਾਵਨ ਤੋਂ ਖਰੀਦਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਸਾਰੇ ਰੀਐਜੈਂਟਸ ਨੂੰ ਬਿਨਾਂ ਕਿਸੇ ਵਾਧੂ ਸ਼ੁੱਧੀਕਰਨ ਦੇ ਸਿੱਧੇ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਸੀ, ਅਤੇ ਅਲਟਰਾਪਿਊਰ ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਅਲਟਰਾਪਿਊਰ ਸ਼ੁੱਧੀਕਰਨ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। Pt/C (5% ਮਾਸ ਲੋਡਿੰਗ) ਅਤੇ Pd/C (5% ਮਾਸ ਲੋਡਿੰਗ) ਸਿਗਮਾ-ਐਲਡਰਿਕ ਤੋਂ ਖਰੀਦੇ ਗਏ ਸਨ।
CoZn-ZIF ਨੈਨੋਕ੍ਰਿਸਟਲਾਂ ਦਾ ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਪਿਛਲੇ ਤਰੀਕਿਆਂ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ ਕੁਝ ਸੋਧਾਂ 23,64 ਨਾਲ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਪਹਿਲਾਂ, 30 mmol Zn(NO3)2·6H2O (8.925 g) ਅਤੇ 3.5 mmol Co(NO3)2·6H2O (1.014 g) ਨੂੰ ਮਿਲਾਇਆ ਗਿਆ ਅਤੇ 300 ml ਮੀਥੇਨੌਲ ਵਿੱਚ ਘੋਲਿਆ ਗਿਆ। ਫਿਰ, 120 mmol 2-ਮਿਥਾਈਲਿਮੀਡਾਜ਼ੋਲ (9.853 g) ਨੂੰ 100 ml ਮੀਥੇਨੌਲ ਵਿੱਚ ਘੋਲਿਆ ਗਿਆ ਅਤੇ ਉਪਰੋਕਤ ਘੋਲ ਵਿੱਚ ਜੋੜਿਆ ਗਿਆ। ਮਿਸ਼ਰਣ ਨੂੰ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ 24 ਘੰਟਿਆਂ ਲਈ ਹਿਲਾਇਆ ਗਿਆ। ਅੰਤ ਵਿੱਚ, ਉਤਪਾਦ ਨੂੰ ਸੈਂਟਰਿਫਿਊਗੇਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ 6429 g 'ਤੇ 10 ਮਿੰਟ ਲਈ ਵੱਖ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਅਤੇ ਤਿੰਨ ਵਾਰ ਮੀਥੇਨੌਲ ਨਾਲ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਧੋਤਾ ਗਿਆ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਪਾਊਡਰ ਨੂੰ ਵਰਤੋਂ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਰਾਤ ਭਰ 60°C 'ਤੇ ਵੈਕਿਊਮ ਵਿੱਚ ਸੁਕਾਇਆ ਗਿਆ।
Co-SAs/NPs@NC-950 ਨੂੰ ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਕਰਨ ਲਈ, ਸੁੱਕੇ CoZn-ZIF ਪਾਊਡਰ ਨੂੰ 950 °C 'ਤੇ 1 ਘੰਟੇ ਲਈ 6% H2 + 94% Ar ਦੇ ਗੈਸ ਪ੍ਰਵਾਹ ਵਿੱਚ ਪਾਈਰੋਲਾਈਜ਼ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ, ਜਿਸਦੀ ਹੀਟਿੰਗ ਦਰ 5 °C/ਮਿੰਟ ਸੀ। ਫਿਰ ਨਮੂਨੇ ਨੂੰ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਠੰਡਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਤਾਂ ਜੋ Co-SA/NPs@NC-950 ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕੇ। Co-SAs/NPs@NC-850 ਜਾਂ Co-SAs/NPs@NC-750 ਲਈ, ਪਾਈਰੋਲਿਸਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ਕ੍ਰਮਵਾਰ 850 ਅਤੇ 750 °C ਤੱਕ ਬਦਲਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ ਨਮੂਨਿਆਂ ਨੂੰ ਬਿਨਾਂ ਕਿਸੇ ਹੋਰ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਐਸਿਡ ਐਚਿੰਗ।
TEM (ਟ੍ਰਾਂਸਮਿਸ਼ਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪੀ) ਮਾਪ ਇੱਕ ਥਰਮੋ ਫਿਸ਼ਰ ਟਾਈਟਨ ਥੇਮਿਸ 60-300 "ਕਿਊਬ" ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪ 'ਤੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ ਜੋ ਇੱਕ ਚਿੱਤਰ ਵਿਗਾੜ ਸੁਧਾਰਕ ਅਤੇ ਇੱਕ 300 kV ਪ੍ਰੋਬ ਆਕਾਰ ਦੇਣ ਵਾਲੇ ਲੈਂਸ ਨਾਲ ਲੈਸ ਸਨ। HAADF-STEM ਪ੍ਰਯੋਗ FEI ਟਾਈਟਨ G2 ਅਤੇ FEI ਟਾਈਟਨ ਥੇਮਿਸ Z ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ ਜੋ ਪ੍ਰੋਬ ਅਤੇ ਚਿੱਤਰ ਸੁਧਾਰਕ ਨਾਲ ਲੈਸ ਸਨ, ਅਤੇ DF4 ਚਾਰ-ਖੰਡ ਡਿਟੈਕਟਰ। EDS ਐਲੀਮੈਂਟਲ ਮੈਪਿੰਗ ਚਿੱਤਰ ਵੀ ਇੱਕ FEI ਟਾਈਟਨ ਥੇਮਿਸ Z ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪ 'ਤੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ। XPS ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਇੱਕ ਐਕਸ-ਰੇ ਫੋਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਸਪੈਕਟਰੋਮੀਟਰ (ਥਰਮੋ ਫਿਸ਼ਰ ਮਾਡਲ ESCALAB 250Xi) 'ਤੇ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। XANES ਅਤੇ EXAFS Co K-ਐਜ ਸਪੈਕਟਰਾ ਨੂੰ XAFS-500 ਟੇਬਲ (ਚਾਈਨਾ ਸਪੈਕਟ੍ਰਲ ਇੰਸਟਰੂਮੈਂਟਸ ਕੰਪਨੀ, ਲਿਮਟਿਡ) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇਕੱਠਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਸਹਿ ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ ਪਰਮਾਣੂ ਸਮਾਈ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਸਕੋਪੀ (AAS) (PinAAcle900T) ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਐਕਸ-ਰੇ ਡਿਫ੍ਰੈਕਸ਼ਨ (XRD) ਸਪੈਕਟਰਾ ਨੂੰ ਇੱਕ ਐਕਸ-ਰੇ ਡਿਫ੍ਰੈਕਟੋਮੀਟਰ (ਬਰੂਕਰ, ਬਰੂਕਰ D8 ਐਡਵਾਂਸ, ਜਰਮਨੀ) 'ਤੇ ਰਿਕਾਰਡ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਸੋਸ਼ਣ ਆਈਸੋਥਰਮ ਇੱਕ ਭੌਤਿਕ ਸੋਸ਼ਣ ਉਪਕਰਣ (ਮਾਈਕ੍ਰੋਮੈਰੀਟਿਕਸ, ASAP2020, USA) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ।
ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਇੱਕ ਆਰਗਨ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸਟੈਂਡਰਡ ਸ਼ਲੇਂਕ ਵਿਧੀ ਅਨੁਸਾਰ ਹਵਾ ਕੱਢੀ ਗਈ ਸੀ। ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਭਾਂਡੇ ਨੂੰ ਖਾਲੀ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ ਅਤੇ ਆਰਗਨ ਨਾਲ 6 ਵਾਰ ਦੁਬਾਰਾ ਭਰਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਕੰਡੈਂਸਰ ਪਾਣੀ ਦੀ ਸਪਲਾਈ ਚਾਲੂ ਕਰੋ ਅਤੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (30 ਮਿਲੀਗ੍ਰਾਮ) ਅਤੇ ਘੋਲਕ (6 ਮਿ.ਲੀ.) ਸ਼ਾਮਲ ਕਰੋ। ਥਰਮੋਸਟੈਟ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੰਟੇਨਰ ਨੂੰ ਲੋੜੀਂਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਗਰਮ ਕਰੋ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ 30 ਮਿੰਟਾਂ ਲਈ ਸੰਤੁਲਿਤ ਹੋਣ ਦਿਓ। ਫਿਰ ਆਰਗਨ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਭਾਂਡੇ ਵਿੱਚ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ (10 mmol, 377 μL) ਜੋੜਿਆ ਗਿਆ। ਰਿਐਕਟਰ ਨੂੰ ਦਬਾਅ ਘਟਾਉਣ ਲਈ ਤਿੰਨ-ਪਾਸੜ ਬੁਰੇਟ ਵਾਲਵ ਨੂੰ ਮੋੜੋ, ਇਸਨੂੰ ਦੁਬਾਰਾ ਬੰਦ ਕਰੋ, ਅਤੇ ਇੱਕ ਮੈਨੂਅਲ ਬੁਰੇਟ (ਚਿੱਤਰ S16) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਪੈਦਾ ਹੋਈ ਗੈਸ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਨੂੰ ਮਾਪਣਾ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰੋ। ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਹੋਣ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੇ ਸਮੇਂ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਆਰਗਨ ਨਾਲ ਸਾਫ਼ ਕੀਤੀ ਗਈ ਗੈਸ-ਟਾਈਟ ਸਰਿੰਜ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ GC ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਲਈ ਇੱਕ ਗੈਸ ਨਮੂਨਾ ਇਕੱਠਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ।
ਇਨ ਸੀਟੂ DRIFT ਪ੍ਰਯੋਗ ਫੂਰੀਅਰ ਟ੍ਰਾਂਸਫਾਰਮ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ (FTIR) ਸਪੈਕਟਰੋਮੀਟਰ (ਥਰਮੋ ਫਿਸ਼ਰ ਸਾਇੰਟਿਫਿਕ, ਨਿਕੋਲੇਟ iS50) 'ਤੇ ਕੀਤੇ ਗਏ ਸਨ ਜੋ ਕਿ ਮਰਕਰੀ ਕੈਡਮੀਅਮ ਟੈਲੂਰਾਈਡ (MCT) ਡਿਟੈਕਟਰ ਨਾਲ ਲੈਸ ਸੀ। ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪਾਊਡਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਸੈੱਲ (ਹੈਰਿਕ ਸਾਇੰਟਿਫਿਕ ਪ੍ਰੋਡਕਟਸ, ਪ੍ਰੇਇੰਗ ਮੈਂਟਿਸ) ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਨੂੰ Ar (50 ml/min) ਦੀ ਧਾਰਾ ਨਾਲ ਇਲਾਜ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਨਮੂਨੇ ਨੂੰ ਇੱਕ ਦਿੱਤੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ, ਫਿਰ HCOOH ਘੋਲ ਵਿੱਚ Ar (50 ml/min) ਨਾਲ ਬੁਲਬੁਲਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ ਅਤੇ ਇਨ-ਸੀਟੂ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ ਡੋਲ੍ਹਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਲਈ। ਮਾਡਲ ਵਿਭਿੰਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ। ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਸਪੈਕਟਰਾ ਨੂੰ 3.0 ਸਕਿੰਟਾਂ ਤੋਂ 1 ਘੰਟੇ ਦੇ ਅੰਤਰਾਲਾਂ 'ਤੇ ਰਿਕਾਰਡ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ।
ਪ੍ਰੋਪੀਲੀਨ ਕਾਰਬੋਨੇਟ ਵਿੱਚ HCOOH, DCOOH, HCOOD ਅਤੇ DCOOD ਨੂੰ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਬਾਕੀ ਦੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ HCOOH ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰੀ ਹਨ।
ਪਹਿਲੇ ਸਿਧਾਂਤਾਂ ਦੀ ਗਣਨਾ ਵਿਯੇਨ੍ਨਾ ਐਬ ਇਨੀਸ਼ੀਓ ਮਾਡਲਿੰਗ ਪੈਕੇਜ (VASP 5.4.4) 65,66 ਦੇ ਅੰਦਰ ਘਣਤਾ ਫੰਕਸ਼ਨਲ ਥਿਊਰੀ ਫਰੇਮਵਰਕ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ। CoN2C2 ਅਤੇ CoN2C2-Co6 ਲਈ ਲਗਭਗ 12.5 Å ਦੇ ਟ੍ਰਾਂਸਵਰਸ ਡਾਇਮੈਂਸ਼ਨ ਵਾਲੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਸਤਹ (5 × 5) ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਸੁਪਰਯੂਨਿਟ ਸੈੱਲ ਨੂੰ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਸੀ। ਨਾਲ ਲੱਗਦੀਆਂ ਸਬਸਟਰੇਟ ਪਰਤਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਪਰਸਪਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਤੋਂ ਬਚਣ ਲਈ 15 Å ਤੋਂ ਵੱਧ ਦੀ ਵੈਕਿਊਮ ਦੂਰੀ ਜੋੜੀ ਗਈ ਸੀ। ਆਇਨਾਂ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਪਰਸਪਰ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨੂੰ ਪ੍ਰੋਜੈਕਟਡ ਐਂਪਲੀਫਾਈਡ ਵੇਵ (PAW) ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ65,67। ਗ੍ਰਿਮ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਵੈਨ ਡੇਰ ਵਾਲਸ ਸੁਧਾਰ ਦੇ ਨਾਲ ਪਰਡੂ-ਬਰਕ-ਅਰਨਜ਼ਰਹੋਫ (PBE) ਜਨਰਲਾਈਜ਼ਡ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਅਨੁਮਾਨ (GGA) ਫੰਕਸ਼ਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ68,69। ਕੁੱਲ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਬਲ ਲਈ ਕਨਵਰਜੈਂਸ ਮਾਪਦੰਡ 10−6 eV/ਐਟਮ ਅਤੇ 0.01 eV/Å ਹਨ। ਊਰਜਾ ਕੱਟਆਫ ਨੂੰ ਮੋਨਖੋਰਸਟ-ਪੈਕ 2 × 2 × 1 K-ਪੁਆਇੰਟ ਗਰਿੱਡ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ 600 eV 'ਤੇ ਸੈੱਟ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਇਸ ਮਾਡਲ ਵਿੱਚ ਵਰਤਿਆ ਜਾਣ ਵਾਲਾ ਸੂਡੋਪੋਟੈਂਸ਼ੀਅਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਸੰਰਚਨਾ ਤੋਂ C 2s22p2 ਅਵਸਥਾ, N 2s22p3 ਅਵਸਥਾ, Co 3d74s2 ਅਵਸਥਾ, H 1 s1 ਅਵਸਥਾ, ਅਤੇ O 2s22p4 ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਬਣਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਸੋਸ਼ਣ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਘਣਤਾ ਅੰਤਰ ਦੀ ਗਣਨਾ ਗੈਸ ਪੜਾਅ ਅਤੇ ਸਤਹ ਪ੍ਰਜਾਤੀਆਂ ਦੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਸੋਸ਼ਣ ਜਾਂ ਇੰਟਰਫੇਸ ਮਾਡਲਾਂ 70,71,72,73,74 ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ ਸੋਸ਼ਣ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਊਰਜਾ ਤੋਂ ਘਟਾ ਕੇ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਗਿਬਸ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਸੁਧਾਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ DFT ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਗਿਬਸ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਐਂਟਰੋਪੀ ਅਤੇ ਜ਼ੀਰੋ ਪੁਆਇੰਟ ਊਰਜਾ 75 ਵਿੱਚ ਵਾਈਬ੍ਰੇਸ਼ਨਲ ਯੋਗਦਾਨ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਰੱਖਦੀ ਹੈ। ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ 76 ਦੀ ਤਬਦੀਲੀ ਸਥਿਤੀ ਦੀ ਖੋਜ ਕਰਨ ਲਈ ਚੜ੍ਹਦੇ ਚਿੱਤਰ-ਨਡਿੰਗ ਇਲਾਸਟਿਕ ਬੈਂਡ (CI-NEB) ਵਿਧੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ।
ਇਸ ਅਧਿਐਨ ਦੌਰਾਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਅਤੇ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸਾਰਾ ਡਾਟਾ ਲੇਖ ਅਤੇ ਪੂਰਕ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ ਜਾਂ ਸੰਬੰਧਿਤ ਲੇਖਕ ਤੋਂ ਵਾਜਬ ਬੇਨਤੀ 'ਤੇ ਉਪਲਬਧ ਹੈ। ਇਸ ਲੇਖ ਲਈ ਸਰੋਤ ਡੇਟਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ।
ਇਸ ਲੇਖ ਦੇ ਨਾਲ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਸਿਮੂਲੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤਿਆ ਗਿਆ ਸਾਰਾ ਕੋਡ ਸੰਬੰਧਿਤ ਲੇਖਕਾਂ ਤੋਂ ਬੇਨਤੀ ਕਰਨ 'ਤੇ ਉਪਲਬਧ ਹੈ।
ਦੱਤਾ, ਆਈ. ਆਦਿ। ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਘੱਟ-ਕਾਰਬਨ ਆਰਥਿਕਤਾ ਦਾ ਸਮਰਥਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਕਿਰਿਆ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਣ। ਊਰਜਾ ਸਮੱਗਰੀ। 12, 2103799 (2022)।
ਵੇਈ, ਡੀ., ਸੰਗ, ਆਰ., ਸਪੋਨਹੋਲਜ਼, ਪੀ., ਜੁੰਗੇ, ਐੱਚ. ਅਤੇ ਬੇਲਰ, ਐਮ. ਲਾਈਸਿਨ ਦੀ ਮੌਜੂਦਗੀ ਵਿੱਚ ਐਮਐਨ-ਕਲਾ ਕੰਪਲੈਕਸਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਕਾਰਬਨ ਡਾਈਆਕਸਾਈਡ ਦਾ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਵਿੱਚ ਉਲਟਾ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ। ਨੈਟ. ਐਨਰਜੀ 7, 438–447 (2022)।
ਵੇਈ, ਡੀ. ਐਟ ਅਲ। ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਅਰਥਵਿਵਸਥਾ ਵੱਲ: ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸਟੋਰੇਜ ਅਤੇ ਰੀਲੀਜ਼ ਕੈਮਿਸਟਰੀ ਲਈ ਵਿਭਿੰਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦਾ ਵਿਕਾਸ। ਏਸੀਐਸ ਐਨਰਜੀ ਲੈਟਰਸ। 7, 3734–3752 (2022)।
ਮੋਡੀਸ਼ਾ ਪੀਐਮ, ਓਮਾ ਐਸਐਨਐਮ, ਗੈਰੀਜੀਰਾਈ ਆਰ., ਵਾਸਰਸ਼ੇਡ ਪੀ. ਅਤੇ ਬੇਸਾਰਾਬੋਵ ਡੀ. ਤਰਲ ਜੈਵਿਕ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਕੈਰੀਅਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸਟੋਰੇਜ ਲਈ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ। ਊਰਜਾ ਬਾਲਣ 33, 2778–2796 (2019)।
ਨੀਰਮਨ, ਐਮ., ਟਿਮਰਬਰਗ, ਐਸ., ਡ੍ਰੂਨਰਟ, ਐਸ. ਅਤੇ ਕਾਲਟਸਮਿਟ, ਐਮ. ਤਰਲ ਜੈਵਿਕ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਕੈਰੀਅਰ ਅਤੇ ਨਵਿਆਉਣਯੋਗ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਦੇ ਅੰਤਰਰਾਸ਼ਟਰੀ ਆਵਾਜਾਈ ਲਈ ਵਿਕਲਪ। ਅੱਪਡੇਟ। ਸਹਾਇਤਾ। ਊਰਜਾ। ਓਪਨ 135, 110171 (2021)।
ਪ੍ਰੀਸਟਰ ਪੀ, ਪੈਪ ਕੇ ਅਤੇ ਵਾਸਰਸ਼ੇਡ ਪੀ. ਤਰਲ ਜੈਵਿਕ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਕੈਰੀਅਰ (LOHC): ਇੱਕ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ-ਮੁਕਤ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਅਰਥਵਿਵਸਥਾ ਵੱਲ। ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ। ਰਸਾਇਣਕ। ਸਰੋਤ। 50, 74–85 (2017)।
ਚੇਨ, ਜ਼ੈੱਡ. ਅਤੇ ਹੋਰ। ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਲਈ ਭਰੋਸੇਯੋਗ ਪੈਲੇਡੀਅਮ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਦਾ ਵਿਕਾਸ। AKS ਕੈਟਾਲਾਗ। 13, 4835–4841 (2023)।
ਤਰਲ-ਪੜਾਅ ਵਾਲੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸਟੋਰੇਜ ਰਸਾਇਣਾਂ ਤੋਂ ਕੁਸ਼ਲ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਉਤਪਾਦਨ ਲਈ ਸਨ, ਕਿਊ., ਵਾਂਗ, ਐਨ., ਜ਼ੂ, ਕਿਊ. ਅਤੇ ਯੂ, ਜੇ. ਨੈਨੋਪੋਰ-ਸਮਰਥਿਤ ਧਾਤੂ ਨੈਨੋਕੈਟਾਲਿਸਟ। ਕਿਰਿਆ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਣ। ਮੱਤੀ 32, 2001818 (2020)।
ਸੇਰਾਜ, ਜੇਜੇਏ, ਆਦਿ। ਸ਼ੁੱਧ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਦੇ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਲਈ ਇੱਕ ਕੁਸ਼ਲ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ। ਨੈਟ. ਸੰਚਾਰ। 7, 11308 (2016)।
ਕਾਰ ਐਸ, ਰਾਉਚ ਐਮ, ਲੀਟਸ ਜੀ, ਬੇਨ-ਡੇਵਿਡ ਵਾਈ. ਅਤੇ ਮਿਲਸਟਾਈਨ ਡੀ. ਬਿਨਾਂ ਐਡਿਟਿਵ ਦੇ ਸ਼ੁੱਧ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਦਾ ਕੁਸ਼ਲ ਡੀਹਾਈਡਰੇਸ਼ਨ। ਨੈਟ. ਗਟਾਰ. 4, 193–201 (2021)।
ਲੀ, ਐਸ. ਆਦਿ। ਵਿਭਿੰਨ ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ ਡੀਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨੇਸ਼ਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੇ ਤਰਕਸ਼ੀਲ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਲਈ ਸਰਲ ਅਤੇ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਸਿਧਾਂਤ। ਕਿਰਿਆ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਣ। ਮੱਤੀ 31, 1806781 (2019)।
ਲਿਊ, ਐਮ. ਆਦਿ। ਫਾਰਮਿਕ ਐਸਿਡ-ਅਧਾਰਤ ਕਾਰਬਨ ਡਾਈਆਕਸਾਈਡ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਸਟੋਰੇਜ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਲਈ ਵਿਭਿੰਨ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ। ਕਿਰਿਆ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਣ। ਊਰਜਾ ਸਮੱਗਰੀ। 12, 2200817 (2022)।