Mo-DHTA COF का उपयोग करके सूर्य के प्रकाश से संचालित हाइड्रोजन पेरोक्साइड उत्पादन

हाइड्रोजन पेरोक्साइड को चाहिए हरित उत्पादन विकल्प

हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H₂O₂) का उपयोग चिकित्सा, जल शोधन, रासायनिक संश्लेषण और फ्यूल सेल में होता है। यह पानी और ऑक्सीजन में साफ़-सुथरा विघटन होने के कारण पर्यावरण के लिए उपयुक्त है। हालांकि, इसका पारंपरिक एंथ्राक्विनोन आधारित उत्पादन अत्यधिक ऊर्जा-खपत वाला और प्रदूषणकारी होता है। बढ़ती वैश्विक मांग को देखते हुए एक हरित और टिकाऊ उत्पादन विधि की आवश्यकता है।

पुराने फोटोकैटलिस्ट्स की सीमाएँ

सूर्यप्रकाश आधारित फोटोकैटलिटिक उत्पादन की कोशिशें हो चुकी हैं, लेकिन धात्विक ऑक्साइड्स, ग्रेफिटिक कार्बन नाइट्राइड, और MOFs जैसे पदार्थों में प्रकाश अवशोषण कम, इलेक्ट्रॉन गतिशीलता धीमी, और स्थिरता कम होती है। ये कारक इन्हें बड़े पैमाने पर अनुपयोगी बनाते हैं।

COFs की भूमिका और संभावनाएँ

कोवैलेंट ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क्स (COFs) एक छिद्रयुक्त, क्रिस्टलीय और अनुकूलनीय वर्ग के पदार्थ हैं। इनकी संकीर्ण बैंड गैप इन्हें दृश्य प्रकाश को अधिक अवशोषित करने में सक्षम बनाती है। हालांकि, इनमें सक्रिय साइटों की कमी और चार्ज ट्रांसफर की अक्षमता इनकी दक्षता सीमित करती है।
Static GK Fact: COFs पहली बार 2005 में विकसित हुए थे और केवल हल्के तत्वों (कार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन) से बने होते हैं।

धातु-संयोजित COFs से सफलता

जब COFs में धात्विक इकाइयाँ जोड़ी जाती हैं, तो वे Metal-COFs (M-COFs) बन जाते हैं, जो कैटलिटिक एक्टिविटी और इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर को बेहतर बनाते हैं। Mo-DHTA COF एक ऐसा ही उन्नत M-COF है जिसमें डाइ–मोलिब्डेनम पैडलव्हील और α-हाइड्रोक्विनोन लिंकर्स शामिल हैं। यह एक स्थिर फ्रेमवर्क बनाता है जो प्रकाश को पकड़कर ऑक्सीजन को सक्रिय करता है।

सूर्यप्रकाश में Mo-DHTA COF की क्रिया

दृश्य प्रकाश पड़ने पर Mo-DHTA COF में exciton (इलेक्ट्रॉन–होल जोड़ी) बनती है। ये इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन को सुपरऑक्साइड रेडिकल्स में बदलते हैं, जो आगे जाकर प्रोटॉनों और इलेक्ट्रॉनों के साथ मिलकर H₂O₂ बनाते हैं। यह प्रक्रिया पानी, एथनॉल और बेंज़िल अल्कोहल जैसे विभिन्न सॉल्वेंट्स में कारगर है।
Static GK Tip: सूर्य का लगभग 43% भाग दृश्य प्रकाश होता है, इसलिए ऐसे प्रकाश-सक्रिय उत्प्रेरक व्यावहारिक रूप से उपयोगी हैं।

उत्कृष्ट प्रदर्शन और पुनः प्रयोग की क्षमता

Mo-DHTA COF की फोटोकैटलिटिक दक्षता अब तक की सर्वश्रेष्ठ रिपोर्टेड दक्षताओं में से एक है। यह कई चक्रों तक स्थिर बना रहता है और प्रदर्शन में कोई गिरावट नहीं आती। यह इसे दीर्घकालिक औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है, जबकि पारंपरिक फोटोकैटलिस्ट समय के साथ टूटने लगते हैं।

हरित उद्योग के लिए संभावनाएं

Mo-DHTA COF आधारित H₂O₂ उत्पादन रासायनिक, औषधीय और पर्यावरणीय क्षेत्रों में क्रांति ला सकता है। यह जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता घटाने और खतरनाक अभिकर्मकों से बचने के वैश्विक लक्ष्यों के अनुकूल है। इसे CO₂ कटौती, जल अपघटन, और अन्य सौर–संचालित रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भी उपयोग किया जा सकता है।

आगे की दिशा

वैज्ञानिक इस तकनीक की दक्षता को और बेहतर बनाने के लिए अन्य धातुओं और संरचनात्मक बदलावों पर प्रयोग कर रहे हैं। इस हरित पद्धति को वाणिज्यिक पैमाने पर लागू करना आने वाले वर्षों में एक महत्वपूर्ण कदम होगा।

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