Nature.com ಗೆ ಭೇಟಿ ನೀಡಿದ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ನೀವು ಬಳಸುತ್ತಿರುವ ಬ್ರೌಸರ್‌ನ ಆವೃತ್ತಿಯು ಸೀಮಿತ CSS ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಉತ್ತಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗಾಗಿ, ನಿಮ್ಮ ಬ್ರೌಸರ್‌ನ ಹೊಸ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಲು ನಾವು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ (ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಎಕ್ಸ್‌ಪ್ಲೋರರ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿ). ಈ ಮಧ್ಯೆ, ನಿರಂತರ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ನಾವು ಸ್ಟೈಲಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಜಾವಾಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಇಲ್ಲದೆ ಸೈಟ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ.
ಹಸಿರು ಆರ್ಥಿಕತೆಯ ಹೃದಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಇದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು ಪೂರ್ವಭಾವಿಯಾಗಿ, ಹೈಡ್ರೋಜನೀಕರಣ (ಡಿ) ಹೈಡ್ರೋಜನೀಕರಣ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಕ್ರಿಯ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಈ ಪ್ರದೇಶವು ದುಬಾರಿ ಅಮೂಲ್ಯ ಲೋಹಗಳ ಬಳಕೆಯಿಂದ ಪ್ರಾಬಲ್ಯ ಹೊಂದಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ನಾವು ಒಂದು ನವೀನ ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ ಕೋಬಾಲ್ಟ್-ಆಧಾರಿತ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು (Co-SAs/NPs@NC) ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸುತ್ತೇವೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ವಿತರಿಸಲಾದ ಏಕ-ಲೋಹದ ತಾಣಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಿನರ್ಜಿಸ್ಟಿಕಲ್ ಆಗಿ ಜೋಡಿಸಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಚದುರಿದ CoN2C2 ಘಟಕಗಳು ಮತ್ತು 7-8 nm ಗಾತ್ರದ ಸುತ್ತುವರಿದ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಸ್ತುವನ್ನು ಬಳಸಿ, ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ ಅನ್ನು ದ್ರಾವಕವಾಗಿ ಬಳಸಿ, 1403.8 ಮಿಲಿ ಗ್ರಾಂ-1 ಎಚ್-1 ನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಅನಿಲ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಯಿತು ಮತ್ತು 5 ಚಕ್ರಗಳ ನಂತರ ಯಾವುದೇ ನಷ್ಟವಿರಲಿಲ್ಲ. ಚಟುವಟಿಕೆ, ಇದು ವಾಣಿಜ್ಯ ಪಿಡಿ/ಸಿಗಿಂತ 15 ಪಟ್ಟು ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ. ಸಂಬಂಧಿತ ಏಕ ಲೋಹದ ಪರಮಾಣು ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, Co-SAs/NPs@NC ಕೀ ಮೊನೊಡೆಂಟೇಟ್ ಮಧ್ಯಂತರ HCOO* ನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಿತು ಅಸ್ಸೇ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ನಂತರದ CH ಬಂಧದ ಸೀಳನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ. ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಏಕೀಕರಣವು ಒಂದೇ Co ಪರಮಾಣುವಿನ d-ಬ್ಯಾಂಡ್ ಕೇಂದ್ರವನ್ನು ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ HCOO* ಮಧ್ಯಂತರದ ಕಾರ್ಬೊನಿಲ್ O ಮತ್ತು Co ಕೇಂದ್ರದ ನಡುವಿನ ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.
ಪ್ರಸ್ತುತ ಜಾಗತಿಕ ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಶಕ್ತಿ ವಾಹಕವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ತಟಸ್ಥತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಚಾಲಕವಾಗಿದೆ1. ದಹನಶೀಲತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯಂತಹ ಅದರ ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ಸುರಕ್ಷಿತ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಸಾಗಣೆಯು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆರ್ಥಿಕತೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಾಗಿವೆ2,3,4. ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ದ್ರವ ಸಾವಯವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಾಹಕಗಳನ್ನು (LOHCಗಳು) ಪರಿಹಾರವಾಗಿ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆಣ್ವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಅಂತಹ ವಸ್ತುಗಳು (ಮೀಥನಾಲ್, ಟೊಲ್ಯೂನ್, ಡೈಬೆನ್ಜಿಲ್ಟೊಲ್ಯೂನ್, ಇತ್ಯಾದಿ) ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸುಲಭ ಮತ್ತು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿವೆ5,6,7. ವಿವಿಧ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ LOHCಗಳಲ್ಲಿ, ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ (FA) ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ವಿಷತ್ವವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (LD50: 1.8 g/kg) ಮತ್ತು 53 g/L ಅಥವಾ 4.4 wt% ನ H2 ಸಾಮರ್ಥ್ಯ. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, FA ಏಕೈಕ LOHC ಆಗಿದ್ದು ಅದು ಸೂಕ್ತವಾದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಸೌಮ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಬಾಹ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಒಳಹರಿವುಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುವುದಿಲ್ಲ1,8,9. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ಅನೇಕ ಉದಾತ್ತ ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪಲ್ಲಾಡಿಯಮ್ ಆಧಾರಿತ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಅಗ್ಗದ ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗಿಂತ 50-200 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿವೆ10,11,12. ಆದಾಗ್ಯೂ, ನೀವು ಸಕ್ರಿಯ ಲೋಹಗಳ ಬೆಲೆಯನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡರೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪಲ್ಲಾಡಿಯಮ್ 1000 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ದುಬಾರಿಯಾಗಿದೆ.
ಕೋಬಾಲ್ಟ್, ಹೆಚ್ಚು ಸಕ್ರಿಯ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಮೂಲ ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಹುಡುಕಾಟವು ಶೈಕ್ಷಣಿಕ ಮತ್ತು ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿನ ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧಕರ ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತಲೇ ಇದೆ.
Mo ಮತ್ತು Co ಆಧಾರಿತ ಅಗ್ಗದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು, ಹಾಗೆಯೇ ಉದಾತ್ತ/ಮೂಲ ಲೋಹದ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಿಂದ ತಯಾರಿಸಿದ ನ್ಯಾನೊವೇಟಲಿಸ್ಟ್‌ಗಳು, 14,16 FA ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದ್ದರೂ, ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು, CO2 ಮತ್ತು H2O ಗಳ ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಕ್ರಮೇಣ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿದೆ. ಅಥವಾ ಫಾರ್ಮೇಟ್ ಅಯಾನುಗಳು (HCOO-), FA ಮಾಲಿನ್ಯ, ಕಣಗಳ ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಂಭವನೀಯ CO ವಿಷ17,18. ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಚದುರಿದ CoIINx ಸೈಟ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಏಕ-ಪರಮಾಣು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು (SACಗಳು) ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್17,19,20,21,22,23,24 ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕತೆ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಮತ್ತು ಇತರರು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಈ Co-NC ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ, N ಪರಮಾಣುಗಳು ಕೇಂದ್ರ Co ಪರಮಾಣುವಿನೊಂದಿಗೆ ಸಮನ್ವಯದ ಮೂಲಕ ರಚನಾತ್ಮಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಾಗ FA ನಿರ್ಜಲೀಕರಣವನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಪ್ರಮುಖ ತಾಣಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ Co ಪರಮಾಣುಗಳು H ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ತಾಣಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು CH22 ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತವೆ, 25,26. ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ಈ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಚಟುವಟಿಕೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆಯು ಇನ್ನೂ ಆಧುನಿಕ ಏಕರೂಪದ ಮತ್ತು ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಉದಾತ್ತ ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಂದ ದೂರವಿದೆ (ಚಿತ್ರ 1) 13 .
ಸೌರಶಕ್ತಿ ಅಥವಾ ಗಾಳಿ ಮುಂತಾದ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀರಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಮೂಲಕ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು LOHC ಬಳಸಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು, ಇದು ಹೈಡ್ರೋಜನೀಕರಣ ಮತ್ತು ನಿರ್ಜಲೀಕರಣವನ್ನು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾದ ದ್ರವವಾಗಿದೆ. ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಏಕೈಕ ಉತ್ಪನ್ನವೆಂದರೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಮತ್ತು ವಾಹಕ ದ್ರವವನ್ನು ಅದರ ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹಿಂತಿರುಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮತ್ತೆ ಹೈಡ್ರೋಜನೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಅನಿಲ ಕೇಂದ್ರಗಳು, ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕಟ್ಟಡಗಳು ಮತ್ತು ಇತರವುಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು.
ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ SAC ಗಳ ಆಂತರಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ವಿಭಿನ್ನ ಲೋಹದ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ (NPs) ಅಥವಾ ನ್ಯಾನೊಕ್ಲಸ್ಟರ್‌ಗಳು (NCs) ಒದಗಿಸಿದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಲೋಹದ ತಾಣಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು ಎಂದು ವರದಿಯಾಗಿದೆ. ಇದು ತಲಾಧಾರದ ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಗೆ ಹಾಗೂ ಏಕತಾನತೆಯ ತಾಣಗಳ ಜ್ಯಾಮಿತಿ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆಯ ಮಾಡ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗೆ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ತಲಾಧಾರದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ/ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಬಹುದು, ಇದು ಉತ್ತಮ ಒಟ್ಟಾರೆ ವೇಗವರ್ಧಕ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ29,30. ಇದು ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ವೇಗವರ್ಧಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ನಮಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಸುಧಾರಿತ SAC ಗಳು ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ವೇಗವರ್ಧಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ತೋರಿಸಿದ್ದರೂ31,32,33,34,35,36, ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿರುವಂತೆ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಪಾತ್ರವು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಲ್ಲ. ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ, ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಲೋಹದ ಕೇಂದ್ರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಕೋಬಾಲ್ಟ್-ಆಧಾರಿತ ಹೈಬ್ರಿಡ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ (Co-SAs/NPs@NCs) ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ನಾವು ಬಹುಮುಖ ಮತ್ತು ದೃಢವಾದ ತಂತ್ರವನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ. ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾದ Co-SAs/NPs@NCಗಳು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ನೋಬಲ್ ಅಲ್ಲದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಡ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗಿಂತ (CoNx, ಸಿಂಗಲ್ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಪರಮಾಣುಗಳು, ಕೋಬಾಲ್ಟ್@NC ಮತ್ತು γ-Mo2N ನಂತಹವು) ಮತ್ತು ನೋಬಲ್ ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗಿಂತ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ. ಸಕ್ರಿಯ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಇನ್-ಸಿಟು ಗುಣಲಕ್ಷಣ ಮತ್ತು DFT ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಲೋಹದ ತಾಣಗಳು ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಆವಿಷ್ಕಾರದ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳು ಕೋ ಪರಮಾಣುಗಳ d-ಬ್ಯಾಂಡ್ ಕೇಂದ್ರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ, HCOO* ನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕ್ರಿಯೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. .
ಜಿಯೋಲೈಟ್ ಇಮಿಡಾಜೋಲೇಟ್ ಚೌಕಟ್ಟುಗಳು (ZIF ಗಳು) ಉತ್ತಮವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳಾಗಿವೆ, ಅವು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಲೋಹಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಲು ಸಾರಜನಕ-ಡೋಪ್ ಮಾಡಿದ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ (ಲೋಹ-NC ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು) ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ37,38. ಆದ್ದರಿಂದ, Co(NO3)2 ಮತ್ತು Zn(NO3)2 ಮೆಥನಾಲ್‌ನಲ್ಲಿ 2-ಮೀಥೈಲಿಮಿಡಾಜೋಲ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸೇರಿ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಅನುಗುಣವಾದ ಲೋಹದ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಕೇಂದ್ರೀಕರಣ ಮತ್ತು ಒಣಗಿದ ನಂತರ, CoZn-ZIF ಅನ್ನು 6% H2 ಮತ್ತು 94% Ar ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ (750–950 °C) ಪೈರೋಲೈಸ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಫಲಿತಾಂಶದ ವಸ್ತುಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಸಕ್ರಿಯ ಸೈಟ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 (ಚಿತ್ರ 2a) ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಲಾಗಿದೆ. ) . ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿನ ಕೆಲವು ಪ್ರಮುಖ ಹಂತಗಳ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅವಲೋಕನಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 1 ಮತ್ತು 2 ರಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. C1-C3. ವೇಗವರ್ಧಕದ ವಿಕಾಸವನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು ವೇರಿಯಬಲ್ ತಾಪಮಾನ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (VTXRD) ಅನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನವು 650 °C ತಲುಪಿದ ನಂತರ, ZIF ನ ಕ್ರಮಬದ್ಧ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯ ಕುಸಿತದಿಂದಾಗಿ XRD ಮಾದರಿಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ S4) 39. ತಾಪಮಾನವು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, 20–30° ಮತ್ತು 40–50° ನಲ್ಲಿ Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ನ XRD ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ವಿಶಾಲ ಶಿಖರಗಳು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಇದು ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಇಂಗಾಲದ ಶಿಖರವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ C5). 40. ಲೋಹೀಯ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ (JCPDS #15-0806), ಮತ್ತು 26.2° ನಲ್ಲಿ ಗ್ರಾಫಿಟಿಕ್ ಇಂಗಾಲಕ್ಕೆ (JCPDS #41-1487) ಸೇರಿದ ಮೂರು ವಿಶಿಷ್ಟ ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂಬುದು ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಸಂಗತಿ. Co-SAs/NPs@NC-950 ನ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ವರ್ಣಪಟಲವು ವೇಗವರ್ಧಕದ ಮೇಲೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್-ತರಹದ ಸುತ್ತುವರಿದ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ41,42,43,44. ರಾಮನ್ ವರ್ಣಪಟಲವು Co-SAs/NPs@NC-950 ಇತರ ಮಾದರಿಗಳಿಗಿಂತ ಬಲವಾದ ಮತ್ತು ಕಿರಿದಾದ D ಮತ್ತು G ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವಂತೆ ಕಾಣುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ S6). ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Co-SAs/NPs@NC-950 ಇತರ ಮಾದರಿಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ರನ್ನರ್-ಎಮ್ಮೆಟ್-ಟೇಲರ್ (BET) ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ರಂಧ್ರದ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು (1261 m2 g-1 ಮತ್ತು 0.37 cm3 g-1) ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ZIF ಗಳು NC ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿವೆ. ವಸ್ತುಗಳು (ಚಿತ್ರ S7 ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಟಕ S1). ಪರಮಾಣು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವರ್ಣಪಟಲ (AAS) Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@ ನ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಅಂಶವು ಕ್ರಮವಾಗಿ 2.69 wt.%, 2.74 wt.% ಮತ್ತು 2.73 wt.% ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. NC-750 (ಕೋಷ್ಟಕ S2). Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ನ Zn ಅಂಶವು ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು Zn ಘಟಕಗಳ ಹೆಚ್ಚಿದ ಕಡಿತ ಮತ್ತು ಬಾಷ್ಪೀಕರಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳ (Zn, ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದು = 907 °C) 45.46. ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ N ನ ಶೇಕಡಾವಾರು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಧಾತುರೂಪದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ (EA) ತೋರಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ O ಅಂಶವು ಗಾಳಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ ಆಣ್ವಿಕ O2 ನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿರಬಹುದು. (ಕೋಷ್ಟಕ S3). ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಅಂಶದಲ್ಲಿ, ನ್ಯಾನೊಕಣಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ಪದರಗಳು ಸಹಬಾಳ್ವೆ ನಡೆಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಕೆಳಗೆ ಚರ್ಚಿಸಿದಂತೆ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
Co-SA/NPs@NC-T ನ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರ, ಇಲ್ಲಿ T ಎಂಬುದು ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನ (°C). b TEM ಚಿತ್ರ. c Co-SAs/NPs@NC-950 AC-HAADF-STEM ನ ಚಿತ್ರ. ಏಕ Co ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಕೆಂಪು ವೃತ್ತಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ. d Co-SA/NPs@NC-950 ನ EDS ವರ್ಣಪಟಲ.
ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (TEM) Co-SAs/NPs@NC-950 ನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಸರಾಸರಿ 7.5 ± 1.7 nm ಗಾತ್ರದ ವಿವಿಧ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ (NPs) ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿತು (ಚಿತ್ರ 2 b ಮತ್ತು S8). ಈ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಾರಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಡೋಪ್ ಮಾಡಿದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ತರಹದ ಇಂಗಾಲದಿಂದ ಸುತ್ತುವರಿಯಲಾಗುತ್ತದೆ. 0.361 ಮತ್ತು 0.201 nm ನ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಫ್ರಿಂಜ್ ಅಂತರವು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಗ್ರಾಫಿಟಿಕ್ ಕಾರ್ಬನ್ (002) ಮತ್ತು ಲೋಹೀಯ Co (111) ಕಣಗಳಿಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಹೈ-ಆಂಗಲ್ ಅಬೆರೇಶನ್-ಸರಿಪಡಿಸಿದ ವಾರ್ಷಿಕ ಡಾರ್ಕ್-ಫೀಲ್ಡ್ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (AC-HAADF-STEM) Co-SAs/NPs@NC-950 ರಲ್ಲಿನ Co NP ಗಳು ಹೇರಳವಾದ ಪರಮಾಣು ಕೋಬಾಲ್ಟ್‌ನಿಂದ ಸುತ್ತುವರೆದಿವೆ ಎಂದು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು (ಚಿತ್ರ 2c). ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇತರ ಎರಡು ಮಾದರಿಗಳ ಬೆಂಬಲದ ಮೇಲೆ ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಚದುರಿದ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ S9). ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಸರಣ ವರ್ಣಪಟಲ (EDS) HAADF-STEM ಚಿತ್ರವು Co-SAs/NPs@NC-950 ನಲ್ಲಿ C, N, Co ಮತ್ತು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ Co NP ಗಳ ಏಕರೂಪದ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2d). ಈ ಎಲ್ಲಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಹರಡಿದ Co ಕೇಂದ್ರಗಳು ಮತ್ತು N-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ತರಹದ ಇಂಗಾಲದಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುವರಿದ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ Co-SAs/NPs@NC-950 ನಲ್ಲಿ NC ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಆದರೆ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ ಲೋಹದ ಕೇಂದ್ರಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.
ಪಡೆದ ವಸ್ತುಗಳ ವೇಲೆನ್ಸಿ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XPS) ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದೆ. ಮೂರು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ XPS ವರ್ಣಪಟಲವು Co, N, C ಮತ್ತು O ಅಂಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ, ಆದರೆ Zn Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 (ಚಿತ್ರ 2) ನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಇತ್ತು. ). C10). ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಸಾರಜನಕ ಪ್ರಭೇದಗಳು ಅಸ್ಥಿರವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ NH3 ಮತ್ತು NOx ಅನಿಲಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುವುದರಿಂದ ಒಟ್ಟು ಸಾರಜನಕ ಅಂಶವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ (ಕೋಷ್ಟಕ S4) 47. ಹೀಗಾಗಿ, ಒಟ್ಟು ಇಂಗಾಲದ ಅಂಶವು ಕ್ರಮೇಣ Co-SAs/NPs@NC-750 ರಿಂದ Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-950 ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು (ಚಿತ್ರಗಳು S11 ಮತ್ತು S12). ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಪೈರೋಲೈಸ್ ಮಾಡಲಾದ ಮಾದರಿಯು ಸಾರಜನಕ ಪರಮಾಣುಗಳ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ Co-SAs/NPs@NC-950 ನಲ್ಲಿನ NC ವಾಹಕಗಳ ಪ್ರಮಾಣವು ಇತರ ಮಾದರಿಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರಬೇಕು. ಇದು ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಕಣಗಳ ಬಲವಾದ ಸಿಂಟರ್ರಿಂಗ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. O 1s ವರ್ಣಪಟಲವು ಕ್ರಮವಾಗಿ C=O (531.6 eV) ಮತ್ತು C–O (533.5 eV) ಎಂಬ ಎರಡು ಶಿಖರಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ S13) 48. ಚಿತ್ರ 2a ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, N 1s ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಪಿರಿಡಿನ್ ಸಾರಜನಕ N (398.4 eV), ಪೈರೋಲ್ N (401.1 eV), ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ N (402.3 eV) ಮತ್ತು Co-N (399.2 eV) ನ ನಾಲ್ಕು ವಿಶಿಷ್ಟ ಶಿಖರಗಳಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸಬಹುದು. ಎಲ್ಲಾ ಮೂರು ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ Co-N ಬಂಧಗಳು ಇರುತ್ತವೆ, ಇದು ಕೆಲವು N ಪರಮಾಣುಗಳು ಏಕಲೋಹ ತಾಣಗಳಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ49. ಹೆಚ್ಚಿನ ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನದ ಅನ್ವಯವು Co-SA/NPs@NC-750 ರಲ್ಲಿ Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co 17.6%@NC-950 ರಲ್ಲಿ Co-N ಪ್ರಭೇದಗಳ ಅಂಶವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. -CA/NPs ನಲ್ಲಿ, ಇದು C ಅಂಶದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 3a), ಇದು ಅವುಗಳ Co-N ಸಮನ್ವಯ ಸಂಖ್ಯೆ ಬದಲಾಗಬಹುದು ಮತ್ತು C50 ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಭಾಗಶಃ ಬದಲಾಯಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. Zn 2p ವರ್ಣಪಟಲವು ಈ ಅಂಶವು ಪ್ರಧಾನವಾಗಿ Zn2+ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. (ಚಿತ್ರ S14) 51. Co 2p ನ ವರ್ಣಪಟಲವು 780.8 ಮತ್ತು 796.1 eV ನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ Co 2p3/2 ಮತ್ತು Co 2p1/2 ಗೆ ಕಾರಣವೆಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 3b). Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ನೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, Co-SAs/NPs@NC-950 ನಲ್ಲಿನ Co-N ಗರಿಷ್ಠವು ಧನಾತ್ಮಕ ಬದಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಇದು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಏಕ Co ಪರಮಾಣು -SAs/NPs@NC-950 ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸವಕಳಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. Co-SAs/NPs@NC-950 ಮಾತ್ರ 778.5 eV ನಲ್ಲಿ ಶೂನ್ಯ-ವೇಲೆಂಟ್ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ (Co0) ನ ದುರ್ಬಲ ಶಿಖರವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ ಎಂಬುದು ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಸಂಗತಿ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ SA ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸುತ್ತದೆ.
a N 1s ಮತ್ತು b Co-SA/NPs@NC-T ನ Co 2p ವರ್ಣಪಟಲ. c XANES ಮತ್ತು d Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ನ Co-K-ಅಂಚಿನ FT-EXAFS ವರ್ಣಪಟಲ. e Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850, ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ನ WT-EXAFS ಬಾಹ್ಯರೇಖೆ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳು. f Co-SA/NPs@NC-950 ಗಾಗಿ FT-EXAFS ಫಿಟ್ಟಿಂಗ್ ಕರ್ವ್.
ನಂತರ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ Co ಪ್ರಭೇದಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಸಮನ್ವಯ ಪರಿಸರವನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಸಮಯ-ಲಾಕ್ ಮಾಡಿದ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XAS) ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ನಲ್ಲಿನ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ವೇಲೆನ್ಸಿ ಸ್ಥಿತಿಗಳು Co-K ಅಂಚಿನ (XANES) ವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯೀಕರಿಸಿದ ಹತ್ತಿರದ-ಕ್ಷೇತ್ರದ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದ ಬಹಿರಂಗಗೊಂಡ ಅಂಚಿನ ರಚನೆ. ಚಿತ್ರ 3c ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಮೂರು ಮಾದರಿಗಳ ಅಂಚಿನ ಬಳಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು Co ಮತ್ತು CoO ಫಾಯಿಲ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಇದೆ, ಇದು Co ಪ್ರಭೇದಗಳ ವೇಲೆನ್ಸಿ ಸ್ಥಿತಿ 0 ರಿಂದ +253 ರವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Co-SAs/NPs@NC-950 ರಿಂದ Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು Co-SAs/NPs@NC-750 ಕಡಿಮೆ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಹಿಮ್ಮುಖ ಕ್ರಮ. ರೇಖೀಯ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಫಿಟ್ಟಿಂಗ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಪ್ರಕಾರ, Co-SAs/NPs@NC-950 ನ ಸಹ-ವೇಲೆನ್ಸಿ ಸ್ಥಿತಿಯು +0.642 ಎಂದು ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು Co-SAs/NPs@NC-850 (+1.376) ನ ಸಹ-ವೇಲೆನ್ಸಿ ಸ್ಥಿತಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. Co-SA/NP @NC-750 (+1.402). ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು Co-SAs/NPs@NC-950 ನಲ್ಲಿನ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಕಣಗಳ ಸರಾಸರಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು XRD ಮತ್ತು HADF-STEM ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ಸಿಂಗಲ್ ಕೋಬಾಲ್ಟ್‌ನ ಸಹಬಾಳ್ವೆಯಿಂದ ವಿವರಿಸಬಹುದು. ಕೋ ಪರಮಾಣುಗಳು 41. ಕೋ ಕೆ-ಎಡ್ಜ್‌ನ ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆ (FT-EXAFS) ವರ್ಣಪಟಲವು 1.32 Å ನಲ್ಲಿರುವ ಮುಖ್ಯ ಶಿಖರವು ಕೋ-ಎನ್/ಸಿ-ಸಿ ಶೆಲ್‌ಗೆ ಸೇರಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಲೋಹೀಯ ಕೋ-ಕೋ ನ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಮಾರ್ಗವು /NPs@NC-950 (ಚಿತ್ರ 3d) ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಕೋ-ಎಸ್‌ಎಎಸ್ Å ನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ 2.18 ಆಗಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ವೇವ್ಲೆಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ (WT) ಬಾಹ್ಯರೇಖೆ ನಕ್ಷೆಯು ಕೋ-ಎನ್/ಸಿ-ಸಿಗೆ ಕಾರಣವಾದ 6.7 Å-1 ನಲ್ಲಿ ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕೋ-ಎಸ್‌ಎಗಳು/ಎನ್‌ಪಿಗಳು@NC-950 ಮಾತ್ರ 8.8 ಗೆ ಕಾರಣವಾದ ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತೊಂದು ತೀವ್ರತೆಯ ಗರಿಷ್ಠವು ಕೋ-ಕೋ ಬಂಧಕ್ಕೆ Å−1 ನಲ್ಲಿದೆ (ಚಿತ್ರ 3e). ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಗುತ್ತಿಗೆದಾರರು ನಡೆಸಿದ EXAFS ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು 750, 850 ಮತ್ತು 950 °C ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, Co-N ಸಮನ್ವಯ ಸಂಖ್ಯೆಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 3.8, 3.2 ಮತ್ತು 2.3 ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ ಮತ್ತು Co-C ಸಮನ್ವಯ ಸಂಖ್ಯೆಗಳು 0. 0.9 ಮತ್ತು 1.8 (ಚಿತ್ರ 3f, S15 ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಟಕ S1). ಹೆಚ್ಚು ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಇತ್ತೀಚಿನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು Co-SAs/NPs@NC-950 ನಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಚದುರಿದ CoN2C2 ಘಟಕಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಗೆ ಕಾರಣವೆಂದು ಹೇಳಬಹುದು. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ನಲ್ಲಿ, CoN3C ಮತ್ತು CoN4 ಘಟಕಗಳು ಮಾತ್ರ ಇರುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ, CoN4 ಘಟಕದಲ್ಲಿನ N ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಕ್ರಮೇಣ C ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಕೋಬಾಲ್ಟ್ CA ಸಮುಚ್ಚಯಗಳಿಂದ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ.
ವಿವಿಧ ವಸ್ತುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ತಯಾರಿ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಹಿಂದೆ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ S16) 17,49. ಚಿತ್ರ 4 a ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, Co-SAs/NPs@NC-950 ನ ಚಟುವಟಿಕೆಯು Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ಎಲ್ಲಾ ಮೂರು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದ Co ಮಾದರಿಗಳು ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಾಣಿಜ್ಯ ಅಮೂಲ್ಯ ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ (Pd/C ಮತ್ತು Pt/C) ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಉತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Zn-ZIF-8 ಮತ್ತು Zn-NC ಮಾದರಿಗಳು ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣದ ಕಡೆಗೆ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯವಾಗಿದ್ದವು, ಇದು Zn ಕಣಗಳು ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಚಟುವಟಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳ ಪರಿಣಾಮವು ಅತ್ಯಲ್ಪವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Co-SAs/NPs@NC-850 ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-750 ನ ಚಟುವಟಿಕೆಯು 950°C ನಲ್ಲಿ 1 ಗಂಟೆಯವರೆಗೆ ದ್ವಿತೀಯ ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್‌ಗೆ ಒಳಗಾಯಿತು, ಆದರೆ Co-SAs/NPs@NC-750 ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿತ್ತು. @NC-950 (ಚಿತ್ರ S17). ಈ ವಸ್ತುಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮರು-ಪೈರೋಲೈಸ್ ಮಾಡಿದ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ Co ನ್ಯಾನೊಕಣಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು, ಆದರೆ ಕಡಿಮೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ತರಹದ ಇಂಗಾಲದ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯು Co-SAs/NPs@NC-950 ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕಡಿಮೆ ಚಟುವಟಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ S18–S20). ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರಮಾಣದ Co ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮಾದರಿಗಳ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಸಹ ಹೋಲಿಸಲಾಯಿತು, 3.5 mol ಸೇರ್ಪಡೆಯಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಧಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (ಕೋಷ್ಟಕ S6 ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ S21). ವಿವಿಧ ಲೋಹದ ಕೇಂದ್ರಗಳ ರಚನೆಯು ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿನ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಂಶ ಮತ್ತು ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ಸಮಯದಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಚಟುವಟಿಕೆಗಾಗಿ ಇತರ Co-SAs/NPs@NC-950 ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳು ಮಧ್ಯಮದಿಂದ ಉತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು; ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಯಾವುದೂ Co-SAs/NPs@NC-950 ಗಿಂತ ಉತ್ತಮವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ (ಚಿತ್ರಗಳು S22 ಮತ್ತು S23). ವಸ್ತುವಿನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣವು ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ, ಲೋಹದ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳಾಗಿ ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುವುದರಿಂದ ಏಕತಾನತೆಯ Co-N ಸ್ಥಾನಗಳ ವಿಷಯವು ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ, ಇದು 100-2000 ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ ಮಾದರಿಗಳ ನಡುವಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. 0.5 ಗಂ, 1 ಗಂ ಮತ್ತು 2 ಗಂ (ಚಿತ್ರಗಳು S24–S28 ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಟಕ S7).
ವಿವಿಧ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇಂಧನ ಜೋಡಣೆಗಳ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಅನಿಲ ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ಸಮಯದ ಗ್ರಾಫ್. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು: PC (10 mmol, 377 μl), ವೇಗವರ್ಧಕ (30 mg), PC (6 ml), Tback: 110 °C, ಟ್ಯಾಕ್ಟಿಕಲ್: 98 °C, 4 ಭಾಗಗಳು b Co-SAs/NPs@NC-950 (30 mg), ವಿವಿಧ ದ್ರಾವಕಗಳು. c 85–110 °C ನಲ್ಲಿ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳಲ್ಲಿ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಅನಿಲ ವಿಕಸನ ದರಗಳ ಹೋಲಿಕೆ. d Co-SA/NPs@NC-950 ಮರುಬಳಕೆ ಪ್ರಯೋಗ. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು: FA (10 mmol, 377 µl), Co-SAs/NPs@NC-950 (30 mg), ದ್ರಾವಕ (6 ml), Tset: 110 °C, ಟ್ಯಾಕ್ಚುವಲ್: 98 °C, ಪ್ರತಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಚಕ್ರವು ಒಂದು ಗಂಟೆ ಇರುತ್ತದೆ. ದೋಷ ಪಟ್ಟಿಗಳು ಮೂರು ಸಕ್ರಿಯ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಿಂದ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿದ ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಿಚಲನಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ.
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, FA ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ದಕ್ಷತೆಯು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಮೇಲೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಬಳಸಿದ ದ್ರಾವಕದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ8,49. ನೀರನ್ನು ದ್ರಾವಕವಾಗಿ ಬಳಸುವಾಗ, Co-SAs/NPs@NC-950 ಅತ್ಯಧಿಕ ಆರಂಭಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರವನ್ನು ತೋರಿಸಿತು, ಆದರೆ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಸಂಭವಿಸಿದೆ, ಬಹುಶಃ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು ಅಥವಾ H2O18 ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸಿಕೊಂಡಿರುವುದರಿಂದ. 1,4-ಡೈಆಕ್ಸೇನ್ (DXA), n-ಬ್ಯುಟೈಲ್ ಅಸಿಟೇಟ್ (BAC), ಟೊಲುಯೀನ್ (PhMe), ಟ್ರೈಗ್ಲೈಮ್ ಮತ್ತು ಸೈಕ್ಲೋಹೆಕ್ಸಾನೋನ್ (CYC) ನಂತಹ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಕದ ಪರೀಕ್ಷೆಯು ಯಾವುದೇ ಸುಧಾರಣೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ (PC) ) ನಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ 4b ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಟಕ S8). ಅಂತೆಯೇ, ಟ್ರೈಥೈಲಮೈನ್ (NEt3) ಅಥವಾ ಸೋಡಿಯಂ ಫಾರ್ಮೇಟ್ (HCCONa) ನಂತಹ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು ವೇಗವರ್ಧಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ಸಕಾರಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬೀರಲಿಲ್ಲ (ಚಿತ್ರ S29). ಸೂಕ್ತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಅನಿಲ ಇಳುವರಿ 1403.8 mL g−1 h−1 (ಚಿತ್ರ S30) ತಲುಪಿತು, ಇದು ಹಿಂದೆ ವರದಿಯಾದ ಎಲ್ಲಾ Co ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ (SAC17, 23, 24 ಸೇರಿದಂತೆ). ವಿವಿಧ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ, ನೀರಿನಲ್ಲಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಮತ್ತು ಫಾರ್ಮೇಟ್ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳೊಂದಿಗೆ, 99.96% ವರೆಗಿನ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಮತ್ತು ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಆಯ್ಕೆಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ (ಕೋಷ್ಟಕ S9). ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು 88.4 kJ/mol ಆಗಿದೆ, ಇದು ಉದಾತ್ತ ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು (ಚಿತ್ರ S31 ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಟಕ S10).
ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಇದೇ ರೀತಿಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ನಾವು ಹಲವಾರು ಇತರ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಹೋಲಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಚಿತ್ರ 4c, ಕೋಷ್ಟಕಗಳು S11 ಮತ್ತು S12). ಚಿತ್ರ 3c ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, Co-SAs/NPs@NC-950 ನ ಅನಿಲ ಉತ್ಪಾದನಾ ದರವು ತಿಳಿದಿರುವ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಮೂಲ ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ವಾಣಿಜ್ಯ 5% Pd/C ಮತ್ತು 5% Pd/C ಗಿಂತ ಕ್ರಮವಾಗಿ 15 ಮತ್ತು 15 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ, 10 ಬಾರಿ. % Pt/C ವೇಗವರ್ಧಕ.
(ಡಿ)ಹೈಡ್ರೋಜನೀಕರಣ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಯಾವುದೇ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯದ ಪ್ರಮುಖ ಲಕ್ಷಣವೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಸ್ಥಿರತೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, Co-SAs/NPs@NC-950 ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮರುಬಳಕೆ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಚಿತ್ರ 4 d ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ವಸ್ತುವಿನ ಆರಂಭಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆ ಮತ್ತು ಆಯ್ಕೆಯು ಸತತ ಐದು ರನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗದೆ ಉಳಿಯಿತು (ಟೇಬಲ್ S13 ಅನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ). ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಉತ್ಪಾದನೆಯು 72 ಗಂಟೆಗಳಲ್ಲಿ ರೇಖೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ S32). ಬಳಸಿದ Co-SA/NPs@NC-950 ನ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಅಂಶವು 2.5 wt% ಆಗಿತ್ತು, ಇದು ತಾಜಾ ವೇಗವರ್ಧಕದ ಅಂಶಕ್ಕೆ ಬಹಳ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ, ಇದು ಕೋಬಾಲ್ಟ್‌ನ ಸ್ಪಷ್ಟ ಸೋರಿಕೆ ಇಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಟೇಬಲ್ S14). ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ಲೋಹದ ಕಣಗಳ ಸ್ಪಷ್ಟ ಬಣ್ಣ ಬದಲಾವಣೆ ಅಥವಾ ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ (ಚಿತ್ರ S33). ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಲಾದ ವಸ್ತುಗಳ AC-HAADF-STEM ಮತ್ತು EDS ಪರಮಾಣು ಪ್ರಸರಣ ತಾಣಗಳ ಧಾರಣ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪದ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಗಮನಾರ್ಹ ರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಲ್ಲ (ಚಿತ್ರಗಳು S34 ಮತ್ತು S35). Co0 ಮತ್ತು Co-N ನ ವಿಶಿಷ್ಟ ಶಿಖರಗಳು ಇನ್ನೂ XPS ನಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ, ಇದು Co NP ಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಲೋಹದ ತಾಣಗಳ ಸಹಬಾಳ್ವೆಯನ್ನು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು Co-SAs/NPs@NC-950 ವೇಗವರ್ಧಕದ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ S36).
ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾದ ಅತ್ಯಂತ ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು, ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಕೇವಲ ಒಂದು ಲೋಹದ ಕೇಂದ್ರ (CoN2C2) ಅಥವಾ Co NP ಹೊಂದಿರುವ ಆಯ್ದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ಅದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಲಾದ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಚಟುವಟಿಕೆಯ ಕ್ರಮವು Co-SAs/NPs@NC-950 > Co SA > Co NP (ಟೇಬಲ್ S15), ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಚದುರಿದ CoN2C2 ತಾಣಗಳು NP ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಿಕಸನವು ಮೊದಲ-ಕ್ರಮದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಅನುಸರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವಿಭಿನ್ನ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ವಿಷಯಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳ ಇಳಿಜಾರುಗಳು ಒಂದೇ ಆಗಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವು ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ಮೇಲೆ ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣದ ಮೇಲೂ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2). ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಲನ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಲೋಹದ ಶಿಖರಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನೀಡಿದರೆ, ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ವಿಷಯದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಕ್ರಿಯೆಯ ಚಲನ ಕ್ರಮವು ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ 1.02 ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ (2.5% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ), ಇದು ಏಕತಾನತೆಯ ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಕೇಂದ್ರಗಳ ಬಹುತೇಕ ಏಕರೂಪದ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಮುಖ್ಯ. ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣ (ಚಿತ್ರಗಳು. S38 ಮತ್ತು S39). Co ಕಣಗಳ ಅಂಶವು 2.7% ತಲುಪಿದಾಗ, r ಇದ್ದಕ್ಕಿದ್ದಂತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಸಂವಹನ ನಡೆಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. Co ಕಣಗಳ ಅಂಶವು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ವಕ್ರರೇಖೆಯು ರೇಖೀಯವಲ್ಲದಂತಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳ ಮತ್ತು ಏಕತಾನತೆಯ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿನ ಇಳಿಕೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, Co-SA/NPs@NC-950 ನ ಸುಧಾರಿತ LC ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಲೋಹದ ತಾಣಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಸಹಕಾರಿ ನಡವಳಿಕೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.
ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಮಧ್ಯಂತರಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಇನ್ ಸಿತು ಡಿಫ್ಯೂಸ್ ರಿಫ್ಲೆಕ್ಟೆನ್ಸ್ ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ (ಇನ್ ಸಿತು DRIFT) ಬಳಸಿ ಆಳವಾದ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು ಸೇರಿಸಿದ ನಂತರ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ತಾಪಮಾನಗಳಿಗೆ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಎರಡು ಸೆಟ್ ಆವರ್ತನಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ 5a). HCOOH* ನ ಮೂರು ವಿಶಿಷ್ಟ ಶಿಖರಗಳು 1089, 1217 ಮತ್ತು 1790 cm-1 ನಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಇವುಗಳು ಸಮತಲದ ಹೊರಗಿನ CH π (CH) ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ಕಂಪನ, CO ν (CO) ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ಕಂಪನ ಮತ್ತು C=O ν (C=O) ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ಕಂಪನ, 54, 55 ಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿವೆ. 1363 ಮತ್ತು 1592 cm-1 ನಲ್ಲಿ ಮತ್ತೊಂದು ಶಿಖರಗಳ ಸೆಟ್ ಕ್ರಮವಾಗಿ ಸಮ್ಮಿತೀಯ OCO ಕಂಪನ νs(OCO) ಮತ್ತು ಅಸಮ್ಮಿತ OCO ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ಕಂಪನ νas(OCO)33.56 HCOO* ಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ, HCOOH* ಮತ್ತು HCOO* ಜಾತಿಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಶಿಖರಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ಮಸುಕಾಗುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ವಿಭಜನೆಯು ಮೂರು ಪ್ರಮುಖ ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ: (I) ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಗಳಲ್ಲಿ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, (II) ಫಾರ್ಮೇಟ್ ಅಥವಾ ಕಾರ್ಬಾಕ್ಸಿಲೇಟ್ ಮಾರ್ಗದ ಮೂಲಕ H ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು ಮತ್ತು (III) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಎರಡು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ H ನ ಸಂಯೋಜನೆ. ಫಾರ್ಮೇಟ್ ಅಥವಾ ಕಾರ್ಬಾಕ್ಸಿಲೇಟ್ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ HCOO* ಮತ್ತು COOH* ಕ್ರಮವಾಗಿ ಪ್ರಮುಖ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳಾಗಿವೆ57. ನಮ್ಮ ವೇಗವರ್ಧಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ವಿಭಜನೆಯು ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಮಾರ್ಗದ ಮೂಲಕ ಮಾತ್ರ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುವ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ HCOO* ಶಿಖರ ಮಾತ್ರ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿತು58. 78 °C ಮತ್ತು 88 °C (ಚಿತ್ರ S40) ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಅವಲೋಕನಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಯಿತು.
Co-SAs/NPs@NC-950 ಮತ್ತು b Co SAs ಮೇಲೆ HCOOH ನಿರ್ಜಲೀಕರಣದ ಇನ್ ಸಿತು DRIFT ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ. ದಂತಕಥೆಯು ಆನ್-ಸೈಟ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. c ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ಐಸೊಟೋಪ್ ಲೇಬಲಿಂಗ್ ಕಾರಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಅನಿಲ ಪರಿಮಾಣದ ಬದಲಾವಣೆ. d ಚಲನ ಐಸೊಟೋಪ್ ಪರಿಣಾಮದ ಡೇಟಾ.
Co-SA/NPs@NC-950 (ಚಿತ್ರಗಳು 5 b ಮತ್ತು S41) ನಲ್ಲಿನ ಸಿನರ್ಜಿಸ್ಟಿಕ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸಂಬಂಧಿತ ವಸ್ತುಗಳಾದ Co NP ಮತ್ತು Co SA ಗಳ ಮೇಲೆ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಸಿತು DRIFT ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಎರಡೂ ವಸ್ತುಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ HCOOH* ಮತ್ತು HCOO* ಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಶಿಖರಗಳು ಸ್ವಲ್ಪ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ, ಇದು Co NP ಗಳ ಪರಿಚಯವು ಏಕತಾನತೆಯ ಕೇಂದ್ರದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. Co-SAs/NPs@NC-950 ಮತ್ತು Co SA ಗಳಲ್ಲಿ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ νas(OCO) ಶಿಖರವು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಆದರೆ Co NP ಗಳಲ್ಲಿ ಅಲ್ಲ, ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು ಸೇರಿಸಿದಾಗ ರೂಪುಗೊಂಡ ಮಧ್ಯಂತರವು ಸಮತಲ ಉಪ್ಪು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುವ ಮೊನೊಡೆಂಟೇಟ್ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣ 59 ಆಗಿ SA ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. π(CH) ಮತ್ತು ν(C = O) ಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಶಿಖರಗಳ ಕಂಪನಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಯೋಗ್ಯವಾಗಿದೆ, ಇದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ HCOOH* ನ ವಿರೂಪಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸಿತು. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, Co-SAs/NPs@NC ಯಲ್ಲಿನ HCOOH* ಮತ್ತು HCOO* ನ ವಿಶಿಷ್ಟ ಶಿಖರಗಳು 2 ನಿಮಿಷಗಳ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಬಹುತೇಕ ಕಣ್ಮರೆಯಾಯಿತು, ಇದು ಏಕಲೋಹ (6 ನಿಮಿಷ) ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್-ಆಧಾರಿತ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗಿಂತ (12 ನಿಮಿಷ) ವೇಗವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಧ್ಯಂತರಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದರಿಂದಾಗಿ ಮೇಲೆ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ದೃಢಪಡಿಸುತ್ತದೆ.
ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಮತ್ತು ದರ ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಹಂತವನ್ನು (RDS) ನಿರ್ಧರಿಸಲು, KIE ಪರಿಣಾಮವನ್ನು Co-SAs/NPs@NC-950 ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಇಲ್ಲಿ, HCOOH, HCOOD, DCOOH ಮತ್ತು DCOOD ನಂತಹ ವಿಭಿನ್ನ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಐಸೊಟೋಪ್‌ಗಳನ್ನು KIE ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 5c ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ದರವು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ: HCOOH > HCOOD > DCOOH > DCOOH. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, KHCOOH/KHCOOD, KHCOOH/KDCOOH, KHCOOD/KDCOOD ಮತ್ತು KDCOOH/KDCOOD ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ 1.14, 1.71, 2.16 ಮತ್ತು 1.44 ಎಂದು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 5d). ಹೀಗಾಗಿ, HCOO* ನಲ್ಲಿ CH ಬಂಧದ ಸೀಳುವಿಕೆಯು kH/kD ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು \> 1.5 ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರಮುಖ ಚಲನ ಪರಿಣಾಮ 60,61 ಅನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು Co-SAs/NPs@NC-950 ನಲ್ಲಿ HCOOH ನಿರ್ಜಲೀಕರಣದ RDS ಅನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Co-SA ನ ಆಂತರಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಡೋಪ್ಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು DFT ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. Co-SAs/NPs@NC ಮತ್ತು Co-SA ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಲಾದ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಮತ್ತು ಹಿಂದಿನ ಕೃತಿಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರಗಳು 6a ಮತ್ತು S42)52,62. ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ನಂತರ, ಏಕ-ಪರಮಾಣು ಘಟಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಹಬಾಳ್ವೆ ನಡೆಸುವ ಸಣ್ಣ Co6 ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳು (CoN2C2) ಗುರುತಿಸಲ್ಪಟ್ಟವು ಮತ್ತು Co-SA/NPs@NC ಯಲ್ಲಿನ Co-C ಮತ್ತು Co-N ಬಂಧದ ಉದ್ದಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ 1.87 Å ಮತ್ತು 1.90 Å ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. , ಇದು XAFS ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ. ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಭಾಗಶಃ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಸ್ಥಿತಿಗಳು (PDOS) CoN2C2 ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಏಕ Co ಲೋಹದ ಪರಮಾಣು ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಕಾಂಪೋಸಿಟ್ (Co-SAs/NPs@NC) ಫೆರ್ಮಿ ಮಟ್ಟದ ಬಳಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೈಬ್ರಿಡೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ HCOOH ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಕೊಳೆತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರಗಳು 6b ಮತ್ತು S43). Co-SAs/NPs@NC ಮತ್ತು Co-SA ಗಳ ಅನುಗುಣವಾದ d-ಬ್ಯಾಂಡ್ ಕೇಂದ್ರಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ -0.67 eV ಮತ್ತು -0.80 eV ಎಂದು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ Co-SAs/NPs@NC ಯ ಹೆಚ್ಚಳವು 0.13 eV ಆಗಿತ್ತು, ಇದು NP ಯ ಪರಿಚಯದ ನಂತರ, CoN2C2 ನ ಅಳವಡಿಸಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆಯಿಂದ HCOO* ಕಣಗಳ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು CoN2C2 ಬ್ಲಾಕ್ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಸುತ್ತಲೂ ದೊಡ್ಡ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೋಡವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿನಿಮಯದಿಂದಾಗಿ ಅವುಗಳ ನಡುವೆ ಬಲವಾದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಬೇಡರ್ ಚಾರ್ಜ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ, ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಚದುರಿದ Co Co-SA/NPs@NC ಯಲ್ಲಿ 1.064e ಮತ್ತು Co SA ಯಲ್ಲಿ 0.796e ಅನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ (ಚಿತ್ರ S44). ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಏಕೀಕರಣವು Co ಸೈಟ್‌ಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸವಕಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ Co ವೇಲೆನ್ಸಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು XPS ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 6c). Co-SAs/NPs@NC ಮತ್ತು Co SA ಮೇಲೆ HCOO ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ Co-O ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಕಕ್ಷೀಯ ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟೋನಿಯನ್ ಗುಂಪು (COHP)63 ಅನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕುವ ಮೂಲಕ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 6 d ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, -COHP ಯ ಋಣಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಧನಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಪ್ರತಿಬಂಧಕ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ಬಂಧಕ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ. HCOO (Co-ಕಾರ್ಬೊನಿಲ್ O HCOO*) ನಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ Co-O ನ ಬಂಧದ ಬಲವನ್ನು -COHP ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಣಯಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು ಕ್ರಮವಾಗಿ Co-SAs/NPs@NC ಮತ್ತು Co-SA ಗೆ 3.51 ಮತ್ತು 3.38 ಆಗಿತ್ತು. HCOOH ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಸಹ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ: ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ ಡೋಪಿಂಗ್ ನಂತರ -COHP ಯ ಅವಿಭಾಜ್ಯ ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳವು Co-O ಬಂಧದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ HCOO ಮತ್ತು HCOOH ನ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ S45).
Co-SA/NPs@NC-950 ಜಾಲರಿ ರಚನೆ. b PDOS Co-SA/NP@NC-950 ಮತ್ತು Co SA. c Co-SA/NPs@NC-950 ಮತ್ತು Co-SA ಗಳಲ್ಲಿ HCOOH ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ 3D ಐಸೋಸರ್ಫೇಸ್. (d) Co-SA/NPs@NC-950 (ಎಡ) ಮತ್ತು Co-SA (ಬಲ) ಗಳಲ್ಲಿ HCOO ನಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ Co-O ಬಂಧಗಳ pCOHP. e Co-SA/NPs@NC-950 ಮತ್ತು Co-SA ಗಳಲ್ಲಿ HCOOH ನಿರ್ಜಲೀಕರಣದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಮಾರ್ಗ.
Co-SA/NPs@NC ಯ ಉನ್ನತ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಮಾರ್ಗ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, FA ನಿರ್ಜಲೀಕರಣವು ಐದು ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ HCOOH ಅನ್ನು HCOOH* ಗೆ, HCOOH* ಅನ್ನು HCOO* + H* ಗೆ, HCOO* + H* ಗೆ, HCOO* + H* ಅನ್ನು 2H* + CO2* ಗೆ, 2H* + CO2* ನಿಂದ 2H* + CO2 ಗೆ ಮತ್ತು H2 ನಲ್ಲಿ 2H* ಅನ್ನು ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ಸೇರಿವೆ (ಚಿತ್ರ 6e). ಕಾರ್ಬಾಕ್ಸಿಲಿಕ್ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮೂಲಕ ವೇಗವರ್ಧಕ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಅಣುಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಶಕ್ತಿಯು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮೂಲಕ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರಗಳು S46 ಮತ್ತು S47). ತರುವಾಯ, ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಆದ್ಯತೆಯಾಗಿ OH ಬಂಧದ ಸೀಳನ್ನು ಒಳಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು COOH* ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು CH ಬಂಧದ ಸೀಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಬದಲು HCOO* ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, HCOO* ಮೊನೊಡೆಂಟೇಟ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಬಂಧಗಳ ಮುರಿಯುವಿಕೆ ಮತ್ತು CO2 ಮತ್ತು H2 ರಚನೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಇನ್ ಸಿತು DRIFT ನಲ್ಲಿ νas(OCO) ಪೀಕ್ ಇರುವಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿವೆ, ಇದು ನಮ್ಮ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಫಾರ್ಮೇಟ್ ಮಾರ್ಗದ ಮೂಲಕ FA ಅವನತಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. KIE ಮಾಪನಗಳ ಪ್ರಕಾರ, CH ವಿಘಟನೆಯು ಇತರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಹಂತಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು RDS ಅನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ. ಸೂಕ್ತ Co-SAs/NPs@NC ವೇಗವರ್ಧಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ತಡೆಗೋಡೆ Co-SA (1.2 eV) ಗಿಂತ 0.86 eV ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಒಟ್ಟಾರೆ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಚದುರಿದ ಸಹಕ್ರಿಯೆಯ ತಾಣಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಧ್ಯಂತರಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ.
ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಹೆಚ್ಚು ವಿತರಿಸಲಾದ ಏಕಲೋಹ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ನ್ಯಾನೊಕಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ವೇಗವರ್ಧಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ. ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ನ್ಯಾನೊಕಣಗಳೊಂದಿಗೆ (Co-SAs/NPs@NC) ಮಾರ್ಪಡಿಸಿದ ಕೋಬಾಲ್ಟ್-ಆಧಾರಿತ ಏಕ-ಲೋಹ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ಹಾಗೂ ಏಕ-ಲೋಹ ಕೇಂದ್ರಗಳನ್ನು (CoN2C2) ಅಥವಾ Co NPs ಮಾತ್ರ ಹೊಂದಿರುವ ಸಂಬಂಧಿತ ವಸ್ತುಗಳ ಮೂಲಕ ಮೌಲ್ಯೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸರಳವಾದ ಒಂದು-ಹಂತದ ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ವಿಧಾನದಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗಿದೆ. ರಚನಾತ್ಮಕ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವೇಗವರ್ಧಕ (Co-SAs/NPs@NC-950) ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ಚದುರಿದ CoN2C2 ಘಟಕಗಳು ಮತ್ತು ಸಾರಜನಕ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ತರಹದ ಇಂಗಾಲದಿಂದ ಡೋಪ್ ಮಾಡಲಾದ ಸಣ್ಣ ನ್ಯಾನೊಕಣಗಳನ್ನು (7-8 nm) ಒಳಗೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು 1403.8 ml g-1 h-1 (H2:CO2 = 1.01:1), H2 ಮತ್ತು CO 99.96% ಆಯ್ಕೆಯವರೆಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಅನಿಲ ಉತ್ಪಾದಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಹಲವಾರು ದಿನಗಳವರೆಗೆ ಸ್ಥಿರ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು. ಈ ವೇಗವರ್ಧಕದ ಚಟುವಟಿಕೆಯು ಕೆಲವು Co SA ಮತ್ತು Pd/C ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ 4 ಮತ್ತು 15 ಪಟ್ಟು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ. ಸಿತು DRIFT ಪ್ರಯೋಗಗಳು Co-SA ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, Co-SAs/NPs@NC-950 HCOO* ನ ಬಲವಾದ ಏಕದಂತ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಫಾರ್ಮೇಟ್ ಮಾರ್ಗಕ್ಕೆ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಡೋಪಂಟ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್ಸ್ HCOO* ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು C–H ವೇಗವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ. ಬಂಧದ ಸೀಳನ್ನು RDS ಎಂದು ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು Co NP ಡೋಪಿಂಗ್ ಏಕ Co ಪರಮಾಣುಗಳ d-ಬ್ಯಾಂಡ್ ಕೇಂದ್ರವನ್ನು ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ 0.13 eV ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, HCOOH* ಮತ್ತು HCOO* ಮಧ್ಯಂತರಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ Co SA ಗೆ 1.20 eV ನಿಂದ 0 .86 eV ಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ತಡೆಗೋಡೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಅವನು ಜವಾಬ್ದಾರನಾಗಿರುತ್ತಾನೆ.
ಹೆಚ್ಚು ವಿಶಾಲವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಹೊಸ ಏಕ-ಪರಮಾಣು ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಕಲ್ಪನೆಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ಗಾತ್ರದ ಲೋಹದ ಕೇಂದ್ರಗಳ ಸಿನರ್ಜಿಸ್ಟಿಕ್ ಪರಿಣಾಮದ ಮೂಲಕ ವೇಗವರ್ಧಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೇಗೆ ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಎಂಬುದರ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅನೇಕ ಇತರ ವೇಗವರ್ಧಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ.
Co(NO3)2 6H2O (AP, 99%), Zn(NO3)2 6H2O (AP, 99%), 2-ಮೀಥೈಲಿಮಿಡಾಜೋಲ್ (98%), ಮೆಥನಾಲ್ (99.5%), ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್ (PC, 99% ) ಎಥೆನಾಲ್ (AR, 99.7%) ಅನ್ನು ಚೀನಾದ ಮೆಕ್‌ಲೀನ್‌ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ (HCOOH, 98%) ಅನ್ನು ಚೀನಾದ ರಾವ್ನ್‌ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಕಾರಕಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶುದ್ಧೀಕರಣವಿಲ್ಲದೆ ನೇರವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾಪ್ಯೂರ್ ಶುದ್ಧೀಕರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಲ್ಟ್ರಾಪ್ಯೂರ್ ನೀರನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. Pt/C (5% ಮಾಸ್ ಲೋಡಿಂಗ್) ಮತ್ತು Pd/C (5% ಮಾಸ್ ಲೋಡಿಂಗ್) ಅನ್ನು ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್‌ನಿಂದ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ.
CoZn-ZIF ನ್ಯಾನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲ್‌ಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಹಿಂದಿನ ವಿಧಾನಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಕೆಲವು ಮಾರ್ಪಾಡುಗಳೊಂದಿಗೆ ನಡೆಸಲಾಯಿತು23,64. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, 30 mmol Zn(NO3)2·6H2O (8.925 ಗ್ರಾಂ) ಮತ್ತು 3.5 mmol Co(NO3)2·6H2O (1.014 ಗ್ರಾಂ) ಅನ್ನು ಬೆರೆಸಿ 300 ಮಿಲಿ ಮೆಥನಾಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಲಾಯಿತು. ನಂತರ, 120 mmol 2-ಮೀಥೈಲಿಮಿಡಾಜೋಲ್ (9.853 ಗ್ರಾಂ) ಅನ್ನು 100 ಮಿಲಿ ಮೆಥನಾಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಿ ಮೇಲಿನ ದ್ರಾವಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು. ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ 24 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಬೆರೆಸಲಾಯಿತು. ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಉತ್ಪನ್ನವನ್ನು 6429 ಗ್ರಾಂನಲ್ಲಿ 10 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿ ಮೂಲಕ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಮೂರು ಬಾರಿ ಮೆಥನಾಲ್‌ನಿಂದ ಚೆನ್ನಾಗಿ ತೊಳೆಯಲಾಯಿತು. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಪುಡಿಯನ್ನು ಬಳಕೆಗೆ ಮೊದಲು ರಾತ್ರಿಯಿಡೀ 60 ° C ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಲಾಯಿತು.
Co-SAs/NPs@NC-950 ಅನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು, ಒಣ CoZn-ZIF ಪುಡಿಯನ್ನು 950 °C ನಲ್ಲಿ 1 ಗಂಟೆಗೆ 6% H2 + 94% Ar ಅನಿಲ ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ, 5 °C/ನಿಮಿಷದ ತಾಪನ ದರದಲ್ಲಿ ಪೈರೋಲೈಸ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ನಂತರ ಮಾದರಿಯನ್ನು Co-SA/NPs@NC-950 ಪಡೆಯಲು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶಕ್ಕೆ ತಂಪಾಗಿಸಲಾಯಿತು. Co-SAs/NPs@NC-850 ಅಥವಾ Co-SAs/NPs@NC-750 ಗಾಗಿ, ಪೈರೋಲಿಸಿಸ್ ತಾಪಮಾನವು ಕ್ರಮವಾಗಿ 850 ಮತ್ತು 750 °C ಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು. ಆಮ್ಲ ಎಚ್ಚಣೆಯಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯಿಲ್ಲದೆ ತಯಾರಾದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು.
ಇಮೇಜ್ ಅಬೆರೇಶನ್ ಕರೆಕ್ಟರ್ ಮತ್ತು 300 kV ಪ್ರೋಬ್ ಶೇಪಿಂಗ್ ಲೆನ್ಸ್ ಹೊಂದಿರುವ ಥರ್ಮೋ ಫಿಶರ್ ಟೈಟಾನ್ ಥೆಮಿಸ್ 60-300 "ಕ್ಯೂಬ್" ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್‌ನಲ್ಲಿ TEM (ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ) ಮಾಪನಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಪ್ರೋಬ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇಮೇಜ್ ಕರೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ FEI ಟೈಟಾನ್ G2 ಮತ್ತು FEI ಟೈಟಾನ್ ಥೆಮಿಸ್ Z ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್‌ಗಳು ಮತ್ತು DF4 ಫೋರ್-ಸೆಗ್ಮೆಂಟ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು HAADF-STEM ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. EDS ಎಲಿಮೆಂಟಲ್ ಮ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು FEI ಟೈಟಾನ್ ಥೆಮಿಸ್ Z ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್‌ನಲ್ಲಿಯೂ ಪಡೆಯಲಾಯಿತು. XPS ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್ (ಥರ್ಮೋ ಫಿಶರ್ ಮಾದರಿ ESCALAB 250Xi) ನಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. XANES ಮತ್ತು EXAFS Co K-ಎಡ್ಜ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾವನ್ನು XAFS-500 ಟೇಬಲ್ (ಚೀನಾ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಇನ್ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್ಸ್ ಕಂ., ಲಿಮಿಟೆಡ್) ಬಳಸಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಯಿತು. ಪರಮಾಣು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (AAS) (PinAAcle900T) ಮೂಲಕ ಸಹ ವಿಷಯವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಯಿತು. ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಟೋಮೀಟರ್‌ನಲ್ಲಿ (ಬ್ರೂಕರ್, ಬ್ರೂಕರ್ ಡಿ8 ಅಡ್ವಾನ್ಸ್, ಜರ್ಮನಿ) ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಟೋಮೀಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಟೋಮೀಟರ್‌ಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ. ಭೌತಿಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಾರಜನಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಐಸೋಥರ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ (ಮೈಕ್ರೋಮೆರಿಟಿಕ್ಸ್, ASAP2020, USA).
ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಸ್ಕ್ಲೆಂಕ್ ವಿಧಾನದ ಪ್ರಕಾರ ಗಾಳಿಯನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿ ಆರ್ಗಾನ್ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಪಾತ್ರೆಯನ್ನು ಖಾಲಿ ಮಾಡಿ 6 ಬಾರಿ ಆರ್ಗಾನ್‌ನಿಂದ ಪುನಃ ತುಂಬಿಸಲಾಯಿತು. ಕಂಡೆನ್ಸರ್ ನೀರು ಸರಬರಾಜನ್ನು ಆನ್ ಮಾಡಿ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕ (30 ಮಿಗ್ರಾಂ) ಮತ್ತು ದ್ರಾವಕವನ್ನು (6 ಮಿಲಿ) ಸೇರಿಸಿ. ಥರ್ಮೋಸ್ಟಾಟ್ ಬಳಸಿ ಧಾರಕವನ್ನು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು 30 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸಲು ಬಿಡಿ. ನಂತರ ಆರ್ಗಾನ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಪಾತ್ರೆಗೆ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು (10 ಎಂಎಂಒಎಲ್, 377 μL) ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು. ರಿಯಾಕ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮೂರು-ಮಾರ್ಗದ ಬ್ಯೂರೆಟ್ ಕವಾಟವನ್ನು ತಿರುಗಿಸಿ, ಅದನ್ನು ಮತ್ತೆ ಮುಚ್ಚಿ ಮತ್ತು ಹಸ್ತಚಾಲಿತ ಬ್ಯೂರೆಟ್ ಬಳಸಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾದ ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿ (ಚಿತ್ರ S16). ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಪೂರ್ಣಗೊಳ್ಳಲು ಬೇಕಾದ ಸಮಯದ ನಂತರ, ಆರ್ಗಾನ್‌ನಿಂದ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಿದ ಅನಿಲ-ಬಿಗಿಯಾದ ಸಿರಿಂಜ್ ಬಳಸಿ ಜಿಸಿ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ಅನಿಲ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಯಿತು.
ಇನ್ ಸಿತು DRIFT ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಪಾದರಸ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಟೆಲ್ಯುರೈಡ್ (MCT) ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ ಹೊಂದಿದ ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ (FTIR) ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್ (ಥರ್ಮೋ ಫಿಶರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್, ನಿಕೋಲೆಟ್ iS50) ನಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ವೇಗವರ್ಧಕ ಪುಡಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೋಶದಲ್ಲಿ (ಹ್ಯಾರಿಕ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್ ಪ್ರಾಡಕ್ಟ್ಸ್, ಪ್ರೇಯಿಂಗ್ ಮ್ಯಾಂಟಿಸ್) ಇರಿಸಲಾಯಿತು. ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು Ar (50 ಮಿಲಿ/ನಿಮಿಷ) ಸ್ಟ್ರೀಮ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ನಂತರ, ಮಾದರಿಯನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಯಿತು, ನಂತರ HCOOH ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ Ar (50 ಮಿಲಿ/ನಿಮಿಷ) ನೊಂದಿಗೆ ಬಬಲ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಇನ್-ಸಿಟು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೋಶಕ್ಕೆ ಸುರಿಯಲಾಯಿತು. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಾಗಿ. ಮಾದರಿ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ವೇಗವರ್ಧಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು. ಅತಿಗೆಂಪು ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು 3.0 ಸೆಕೆಂಡುಗಳಿಂದ 1 ಗಂಟೆಯವರೆಗಿನ ಮಧ್ಯಂತರದಲ್ಲಿ ದಾಖಲಿಸಲಾಯಿತು.
ಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಕಾರ್ಬೋನೇಟ್‌ನಲ್ಲಿ HCOOH, DCOOH, HCOOD ಮತ್ತು DCOOD ಗಳನ್ನು ತಲಾಧಾರಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉಳಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು HCOOH ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
ವಿಯೆನ್ನಾ ಅಬ್ ಇನಿಶಿಯೋ ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ಪ್ಯಾಕೇಜ್ (VASP 5.4.4) 65,66 ರೊಳಗಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಚೌಕಟ್ಟನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮೊದಲ ತತ್ವಗಳ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಸರಿಸುಮಾರು 12.5 Å ನ ಅಡ್ಡ ಆಯಾಮವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮೇಲ್ಮೈ (5 × 5) ಹೊಂದಿರುವ ಸೂಪರ್‌ಯೂನಿಟ್ ಕೋಶವನ್ನು CoN2C2 ಮತ್ತು CoN2C2-Co6 ಗಾಗಿ ತಲಾಧಾರವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಪಕ್ಕದ ತಲಾಧಾರ ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು 15 Å ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ವಾತ ಅಂತರವನ್ನು ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು. ಅಯಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಯೋಜಿತ ವರ್ಧಿತ ತರಂಗ (PAW) ವಿಧಾನದಿಂದ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ65,67. ಗ್ರಿಮ್68,69 ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ತಿದ್ದುಪಡಿಯೊಂದಿಗೆ ಪೆರ್ಡ್ಯೂ-ಬರ್ಕ್-ಎರ್ನ್‌ಜೆರ್ಹಾಫ್ (PBE) ಸಾಮಾನ್ಯೀಕರಿಸಿದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಅಂದಾಜು (GGA) ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಬಲಕ್ಕೆ ಒಮ್ಮುಖ ಮಾನದಂಡಗಳು 10−6 eV/ಪರಮಾಣು ಮತ್ತು 0.01 eV/Å. ಮಾಂಕ್‌ಹೋರ್ಸ್ಟ್-ಪ್ಯಾಕ್ 2 × 2 × 1 K-ಪಾಯಿಂಟ್ ಗ್ರಿಡ್ ಬಳಸಿ ಶಕ್ತಿಯ ಕಡಿತವನ್ನು 600 eV ಗೆ ಹೊಂದಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಸೂಡೊಪೊಟೆನ್ಷಿಯಲ್ ಅನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಂರಚನೆಯಿಂದ C 2s22p2 ಸ್ಥಿತಿ, N 2s22p3 ಸ್ಥಿತಿ, Co 3d74s2 ಸ್ಥಿತಿ, H 1 s1 ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು O 2s22p4 ಸ್ಥಿತಿಗೆ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಮಾದರಿಗಳ ಪ್ರಕಾರ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಅನಿಲ ಹಂತ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರಭೇದಗಳ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆಯುವ ಮೂಲಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗಿಬ್ಸ್ ಮುಕ್ತ ಶಕ್ತಿ ತಿದ್ದುಪಡಿಯನ್ನು DFT ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಗಿಬ್ಸ್ ಮುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಂಟ್ರೊಪಿ ಮತ್ತು ಶೂನ್ಯ ಬಿಂದು ಶಕ್ತಿಗೆ ಕಂಪನ ಕೊಡುಗೆಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ75. ಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿವರ್ತನಾ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಹುಡುಕಲು ಆರೋಹಣ ಇಮೇಜ್-ನಡ್ಜಿಂಗ್ ಎಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ (CI-NEB) ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು76.
ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಮತ್ತು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಿದ ಎಲ್ಲಾ ದತ್ತಾಂಶಗಳನ್ನು ಲೇಖನ ಮತ್ತು ಪೂರಕ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗಿದೆ ಅಥವಾ ಸಮಂಜಸವಾದ ಕೋರಿಕೆಯ ಮೇರೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿತ ಲೇಖಕರಿಂದ ಲಭ್ಯವಿದೆ. ಈ ಲೇಖನಕ್ಕೆ ಮೂಲ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಈ ಲೇಖನದ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿರುವ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಎಲ್ಲಾ ಕೋಡ್‌ಗಳು ಸಂಬಂಧಿತ ಲೇಖಕರ ಕೋರಿಕೆಯ ಮೇರೆಗೆ ಲಭ್ಯವಿದೆ.
ದತ್ತ, ಐ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲವು ಕಡಿಮೆ-ಇಂಗಾಲದ ಆರ್ಥಿಕತೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ರಿಯಾವಿಶೇಷಣ. ಶಕ್ತಿ ವಸ್ತುಗಳು. 12, 2103799 (2022).
ವೀ, ಡಿ., ಸಾಂಗ್, ಆರ್., ಸ್ಪೋನ್‌ಹೋಲ್ಜ್, ಪಿ., ಜಂಗೆ, ಹೆಚ್. ಮತ್ತು ಬೆಲ್ಲರ್, ಎಂ. ಲೈಸಿನ್ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ Mn-ಕ್ಲಾ ಸಂಕೀರ್ಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲಕ್ಕೆ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾದ ಹೈಡ್ರೋಜನೀಕರಣ. ನ್ಯಾಟ್. ಎನರ್ಜಿ 7, 438–447 (2022).
ವೀ, ಡಿ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆರ್ಥಿಕತೆಯ ಕಡೆಗೆ: ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಬಿಡುಗಡೆ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಕ್ಕಾಗಿ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ. ACS ಎನರ್ಜಿ ಲೆಟರ್ಸ್. 7, 3734–3752 (2022).
ಮೊಡಿಶಾ ಪಿಎಂ, ಔಮಾ ಎಸ್‌ಎನ್‌ಎಂ, ಗರಿಜಿರೈ ಆರ್., ವಾಸ್ಸರ್‌ಶೀಡ್ ಪಿ. ಮತ್ತು ಬೆಸ್ಸರಾಬೊವ್ ಡಿ. ದ್ರವ ಸಾವಯವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಾಹಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯ ನಿರೀಕ್ಷೆಗಳು. ಎನರ್ಜಿ ಫ್ಯೂಯಲ್ಸ್ 33, 2778–2796 (2019).
ನೀರ್ಮನ್, ಎಂ., ಟಿಮ್ಮರ್‌ಬರ್ಗ್, ಎಸ್., ಡ್ರೂನರ್ಟ್, ಎಸ್. ಮತ್ತು ಕಾಲ್ಟ್ಸ್‌ಮಿಟ್, ಎಂ. ದ್ರವ ಸಾವಯವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಸಾಗಣೆಗೆ ಪರ್ಯಾಯಗಳು. ನವೀಕರಿಸಿ. ಬೆಂಬಲ. ಶಕ್ತಿ. ಓಪನ್ 135, 110171 (2021).
ಪ್ರಿಸ್ಟರ್ ಪಿ, ಪ್ಯಾಪ್ ಕೆ ಮತ್ತು ವಾಸ್ಸರ್‌ಶೀಡ್ ಪಿ. ದ್ರವ ಸಾವಯವ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಾಹಕಗಳು (LOHC): ಹೈಡ್ರೋಜನ್-ಮುಕ್ತ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆರ್ಥಿಕತೆಯ ಕಡೆಗೆ. ಅನ್ವಯ. ರಾಸಾಯನಿಕ. ಸಂಪನ್ಮೂಲ. 50, 74–85 (2017).
ಚೆನ್, ಝಡ್. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಪಲ್ಲಾಡಿಯಮ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ. AKS ಕ್ಯಾಟಲಾಗ್. 13, 4835–4841 (2023).
ದ್ರವ-ಹಂತದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಶೇಖರಣಾ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳಿಂದ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಸನ್, ಕ್ಯೂ., ವಾಂಗ್, ಎನ್., ಕ್ಸು, ಕ್ಯೂ. ಮತ್ತು ಯು, ಜೆ. ನ್ಯಾನೊಪೋರ್-ಬೆಂಬಲಿತ ಲೋಹದ ನ್ಯಾನೊವೇಟಲಿಸ್ಟ್‌ಗಳು. ಕ್ರಿಯಾವಿಶೇಷಣ. ಮ್ಯಾಟ್. 32, 2001818 (2020).
ಸೆರಾಜ್, ಜೆಜೆಎ, ಮತ್ತು ಇತರರು. ಶುದ್ಧ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣಕ್ಕೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವೇಗವರ್ಧಕ. ನ್ಯಾಟ್. ಸಂವಹನ. 7, 11308 (2016).
ಕಾರ್ ಎಸ್, ರೌಚ್ ಎಂ, ಲೀಟಸ್ ಜಿ, ಬೆನ್-ಡೇವಿಡ್ ವೈ. ಮತ್ತು ಮಿಲ್‌ಸ್ಟೈನ್ ಡಿ. ಸೇರ್ಪಡೆಗಳಿಲ್ಲದೆ ಶುದ್ಧ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ. ನ್ಯಾಟ್. ಗಟರ್. 4, 193–201 (2021).
ಲಿ, ಎಸ್. ಮತ್ತು ಇತರರು. ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ ನಿರ್ಜಲೀಕರಣ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ತರ್ಕಬದ್ಧ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕಾಗಿ ಸರಳ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ತತ್ವಗಳು. ಕ್ರಿಯಾವಿಶೇಷಣ. ಮ್ಯಾಟ್. 31, 1806781 (2019).
ಲಿಯು, ಎಂ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲ-ಆಧಾರಿತ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಶೇಖರಣಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಕ್ಕಾಗಿ ಹೆಟೆರೋಜೀನಿಯಸ್ ವೇಗವರ್ಧನೆ. ಕ್ರಿಯಾವಿಶೇಷಣ. ಶಕ್ತಿ ವಸ್ತುಗಳು. 12, 2200817 (2022).