विज्ञान

मीथेन बदलने की प्रक्रिया चलाने वाली छिपी परमाणु संरचना का चीनी रसायनज्ञों ने पता लगाया

मीथेन को सिनगैस में बदलना निकल धातु या सिर्फ निकल ऑक्साइड पर नहीं, बल्कि प्रतिक्रिया के दौरान ही उत्प्रेरक की सतह पर बनने वाली एक खास परमाणु संरचना पर निर्भर करता है, यह चीन के नेतृत्व वाले अध्ययन में पाया गया।

9 सितंबर 2026 को 7:50 am बजे

एक नज़र में

वज़न के हिसाब से सिर्फ 0.8% निकल वाले उत्प्रेरक ने 92% मीथेन को सिनगैस में बदला; यह दस गुना ज़्यादा निकल वाले उत्प्रेरक के बराबर था।
काम करने वाले उत्प्रेरक में प्रतिक्रिया के बाद लगभग कोई धात्विक निकल नहीं बचा; शुद्ध निकल ऑक्साइड ने भी कोई उपयोगी गतिविधि नहीं दिखाई।
असली सक्रिय संरचना, निकल ऑक्साइड की सतह पर प्रतिक्रिया के दौरान ही बनने वाली एक खास परमाणु व्यवस्था है।
यह निष्कर्ष डालियान इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल फिज़िक्स, शीआन जियाओटोंग विश्वविद्यालय और कार्डिफ़ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने नेचर कैटालिसिस में प्रकाशित किया।

चरण दर चरण

1
निकल ऑक्साइड उत्प्रेरक मीथेन गैस के संपर्क में
2
धात्विक निकल कुछ देर बनकर फिर ऑक्सीकृत होता है
3
निकल ऑक्साइड की सतह खुद को फिर से बनाती है
4
नई परमाणु संरचना मीथेन के बंधन तोड़ती है
5
प्रतिक्रिया मीथेन को सिनगैस में बदलती है

मीथेन को \"सिनगैस\" नाम के मिश्रण में बदलने वाली \"आंशिक ऑक्सीकरण\" नाम की प्रक्रिया, ईंधन और रसायन बनाने में इस्तेमाल होती है। लंबे समय से माना जाता रहा है कि इसमें निकल धातु के छोटे कण ही मुख्य उत्प्रेरक की भूमिका निभाते हैं। लेकिन चाइनीज़ एकेडमी ऑफ साइंसेज के डालियान इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल फिज़िक्स (DICP) के प्रोफेसर ताओ झांग, आइकिन वांग और श्याओयान लियू ने इस टीम का नेतृत्व किया। शीआन जियाओटोंग विश्वविद्यालय और कार्डिफ़ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर टीम ने नेचर कैटालिसिस पत्रिका में एक अलग सच्चाई बताई है। असली सक्रिय संरचना, निकल ऑक्साइड की सतह पर केवल प्रतिक्रिया के दौरान बनने वाली एक खास परमाणु व्यवस्था है।

टीम ने माइक्रोइमल्शन विधि से वज़न के हिसाब से सिर्फ 0.8% निकल वाला एक उत्प्रेरक बनाया। इतनी कम निकल मात्रा के बावजूद, इसने 92% मीथेन को परिवर्तित किया। कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन की चयनात्मकता 87.0% रही, और हाइड्रोजन-कार्बन मोनोऑक्साइड अनुपात लगभग 2.0 पर स्थिर रहा। यह प्रदर्शन पारंपरिक तरीके से बने, दस गुना ज़्यादा निकल वाले उत्प्रेरक के बराबर था। उतनी ही कम निकल मात्रा वाला, लेकिन पारंपरिक तरीके से बना दूसरा उत्प्रेरक कहीं ज़्यादा खराब प्रदर्शन करता है। यह मीथेन को बदलने के बजाय ज़्यादातर उसे पूरी तरह जला देता है।

अच्छा प्रदर्शन करने वाले उत्प्रेरक में प्रतिक्रिया के बाद लगभग कोई धात्विक निकल नहीं मिला, हालांकि शुरुआत में निकल धातु के कण मौजूद थे और वे जल्दी ही निकल ऑक्साइड में बदल गए। फिर भी सिर्फ निकल ऑक्साइड ही काफी नहीं था। शुद्ध निकल ऑक्साइड से बना उत्प्रेरक कोई उपयोगी गतिविधि नहीं दिखा सका, और खराब प्रदर्शन करने वाले उत्प्रेरक की तरह यह भी मीथेन को बस जला देता था। प्रतिक्रिया के दौरान ही उत्प्रेरक की जांच करने पर, शोधकर्ताओं ने पाया कि निकल ऑक्साइड की सतह खुद को एक खास नई परमाणु इकाई में फिर से व्यवस्थित कर लेती है। कंप्यूटर गणनाओं से पता चला कि इससे मीथेन के रासायनिक बंधन तोड़ना कहीं आसान हो जाता है, जो गैस को सक्रिय करने का मुख्य चरण है।

\"हमारा अध्ययन दिखाता है कि प्रतिक्रिया की स्थितियों में बदलती सक्रिय संरचनाओं को पहचानने के लिए यथास्थान (इन-सीटू) अध्ययन कितना ज़रूरी है,\" DICP के प्रोफेसर वेई लियू ने कहा। \"यह गतिशील पुनर्गठन कम धातु वाले उत्प्रेरकों को भी बेहतर प्रदर्शन करने देता है, जिससे कुशल उत्प्रेरकों को सोच-समझकर डिज़ाइन करने के नए मौके मिलते हैं और ज़्यादा धातु पर निर्भरता कम होती है।\"