बर्कले लैब के रासायनिक विज्ञान प्रभाग में स्टाफ वैज्ञानिक और LiSA के साथ प्रमुख अन्वेषक वाल्टर ड्रिस्डेल ने कहा, "हमारे दृष्टिकोण ने हमें यह पता लगाने की अनुमति दी कि नैनोस्केल आकार वितरण ऑपरेटिंग स्थितियों के एक समारोह के रूप में कैसे विकसित होता है, और दो अलग-अलग तंत्रों की पहचान करने की अनुमति दी, जिनका उपयोग हम इन प्रणालियों को स्थिर करने और उन्हें क्षरण से बचाने के लिए अपने प्रयासों का मार्गदर्शन करने के लिए कर सकते हैं।"
संयुक्त राज्य अमेरिका में किए गए एक अभूतपूर्व अध्ययन में, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (बर्कले लैब) और SLAC नेशनल एक्सीलरेटर लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने तांबे के उत्प्रेरक के प्रदर्शन को सीमित करने वाले मौलिक तंत्रों का अनावरण किया है। ये उत्प्रेरक कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण में महत्वपूर्ण घटक हैं, एक ऐसी प्रक्रिया जो कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को मूल्यवान ईंधन और रसायनों में बदल देती है।
अमेरिकन केमिकल सोसाइटी के जर्नल में प्रकाशित निष्कर्ष, उत्प्रेरक क्षरण में अभूतपूर्व अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं, एक चुनौती जिसने दशकों से वैज्ञानिकों को हैरान कर रखा है।
परिष्कृत एक्स-रे तकनीकों का उपयोग करते हुए, टीम ने सीधे तौर पर देखा कि उत्प्रेरक प्रक्रिया के दौरान तांबे के नैनोपार्टिकल्स कैसे बदलते हैं। उन्होंने उत्प्रेरक क्षरण में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए छोटे-कोण एक्स-रे स्कैटरिंग (SAXS) लागू किया। इसने उन्हें दो प्रतिस्पर्धी तंत्रों की पहचान करने और उनका निरीक्षण करने की अनुमति दी जो CO इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन रिएक्शन (CORR) उत्प्रेरक में तांबे के नैनोपार्टिकल्स को क्षरण के कगार पर ले जाते हैं: पार्टिकल माइग्रेशन और कोलेसेंस (PMC), और ओस्टवाल्ड रिपनिंग।
शोधकर्ताओं ने पाया कि CORR प्रतिक्रिया के पहले 12 मिनट में PMC प्रक्रिया हावी होती है, इसके बाद ओस्टवाल्ड रिपनिंग होती है। कम वोल्टेज PMC प्रक्रिया के प्रवासन और एकत्रीकरण को ट्रिगर करते हैं, जबकि बड़े वोल्टेज प्रतिक्रियाओं को गति देते हैं, जिससे ओस्टवाल्ड रिपनिंग की विघटन और पुन: जमाव प्रक्रिया बढ़ जाती है।
इन खोजों से उत्प्रेरक की रक्षा के लिए विभिन्न शमन रणनीतियों का पता चलता है। इनमें PMC को सीमित करने के लिए बेहतर समर्थन सामग्री, या विघटन को धीमा करने और ओस्टवाल्ड रिपनिंग को कम करने के लिए मिश्र धातु रणनीति और भौतिक कोटिंग शामिल हैं। भविष्य के अध्ययन विभिन्न सुरक्षा योजनाओं का परीक्षण करने और CORR प्रतिक्रियाओं को विशिष्ट ईंधन और रसायन बनाने के लिए उत्प्रेरक कोटिंग डिजाइन करने पर ध्यान केंद्रित करेंगे।