Russian वैज्ञानिकों ने जल शोधन के लिए उच्च दक्षता वाले सौर उत्प्रेरक विकसित किए

Moscow: मॉस्को इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी (एमआईपीटी) के वैज्ञानिकों ने दृश्य सूर्यप्रकाश का उपयोग करके पानी को शुद्ध करने में सक्षम फोटोकैटलिस्ट की एक नई श्रेणी विकसित की है, जो संस्थान की आधिकारिक वेबसाइट के अनुसार, टिकाऊ जल उपचार प्रौद्योगिकियों में एक बड़ा कदम है।

यह शोध एमआईपीटी के सेंटर फॉर फोटोनिक्स एंड टू-डायमेंशनल मैटेरियल्स के विशेषज्ञों द्वारा अंतरराष्ट्रीय भागीदारों के सहयोग से किया गया था। टीवी ब्रिक्स की रिपोर्ट के अनुसार, टीम ने दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के भीतर फोटोकैटलिटिक गतिविधि के लिए सबसे कुशल सामग्री संरचना की पहचान की।

टीवी ब्रिक्स के अनुसार, फोटोकैटलिसिस को पानी से रंगों, दवाइयों के अवशेषों, कीटनाशकों और तेल के अंशों जैसे कार्बनिक प्रदूषकों को हटाने की एक आशाजनक विधि माना जाता है। हालांकि, अधिकांश मौजूदा फोटोकैटलिस्ट मुख्य रूप से पराबैंगनी प्रकाश के अंतर्गत कार्य करते हैं, जो सौर स्पेक्ट्रम का केवल लगभग 5 प्रतिशत है। इसकी तुलना में, दृश्य प्रकाश सौर विकिरण का लगभग आधा हिस्सा है, जिससे इसका उपयोग बड़े पैमाने पर और पर्यावरण के अनुकूल प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए महत्वपूर्ण हो जाता है।

इस चुनौती से पार पाने के लिए, शोधकर्ताओं ने तरल पदार्थों में फेमटोसेकंड लेजर एब्लेशन का प्रयोग किया, जो एक ऐसी तकनीक है जिसमें अति-लघु, उच्च-ऊर्जा लेजर पल्स का उपयोग करके पदार्थ की सतहों को वाष्पीकृत किया जाता है। बाद में वाष्प संघनित होकर अनुकूलित इलेक्ट्रॉनिक गुणों वाले नैनोकणों में परिवर्तित हो जाती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि यह प्रक्रिया सर्फेक्टेंट की आवश्यकता के बिना पानी में स्थिर कोलाइडल विलयन उत्पन्न करती है, जिससे एक स्वच्छ और पर्यावरण के अनुकूल संश्लेषण विधि सुनिश्चित होती है।

वैज्ञानिकों ने नायोबियम आधारित दो यौगिकों, नायोबियम पेंटोक्साइड (Nb₂O₅) और लिथियम नायोबेट (LiNbO₃) का अध्ययन किया। निष्कर्षों से पता चला कि लेजर प्रक्रिया ने प्रत्येक पदार्थ को अलग-अलग रूप से परिवर्तित किया। Nb₂O₅ ने अपनी क्रिस्टलीय संरचना खो दी और पूरी तरह से अनाकार बन गया, जबकि अधिक ऊष्मागतिक रूप से स्थिर LiNbO₃ ने अपनी क्रिस्टलीय संरचना को बनाए रखा लेकिन उसमें नियंत्रित बिंदु दोष विकसित हो गए।

जहां अनाकार पदार्थ प्रकाश-प्रेरित आवेश वाहकों को शीघ्रता से ग्रहण करके निष्क्रिय कर देते हैं, वहीं क्रिस्टलीय संरचनाओं में नियंत्रित दोष दृश्य प्रकाश के अवशोषण को बढ़ाते हैं और आवेश वाहकों के जीवनकाल को विस्तारित करते हैं। इससे प्रतिक्रियाशील प्रजातियों का निर्माण संभव होता है जो प्रदूषकों को प्रभावी ढंग से विघटित करती हैं।

प्रयोगशाला प्रयोगों से पता चला कि लिथियम नायोबेट-आधारित नैनोकैटलिस्ट ने अक्रिस्टलीय नायोबियम ऑक्साइड की तुलना में डाई के अपघटन की दर को 2.3 गुना बढ़ा दिया, जिससे 150 मिनट के भीतर 90 प्रतिशत शुद्धिकरण प्राप्त हुआ। शोधकर्ताओं का लक्ष्य इस विधि को और अधिक अनुकूलित करना और इसे सौर ऊर्जा से चलने वाले जल उपचार अनुप्रयोगों में विस्तारित करना है।