हाइड्रोजन का फैलाव

हेटेरोगेनियस उत्प्रेरण में, हाइड्रोजन अणुओं को धातु उत्प्रेरक द्वारा एडसोरबेड और भिन्न किया जा सकता है। हाइड्रोजन स्पिलओवर धातु उत्प्रेरक से अधातु आधार या एडसोरबेड पर हाइड्रोजन परमाणुओं का माइग्रेशन होता है। और इस प्रकार स्पिलओवर सामान्तया एक सतह पर अवशोषित या बनी स्पीशीज का दूसरी सतह पर स्थानांतरण होता है। हाइड्रोजन स्पिलओवर को तीन प्रमुख चरणों द्वारा चित्रित किया जा सकता है  इस प्रकार पहली अवस्था में जहां आणविक हाइड्रोजन एक ट्रांजीशन धातु उत्प्रेरक सतह पर अपने संवैधानिक परमाणुओं में विघटनकारी रसायन विज्ञान के माध्यम से विभाजित होता है और इसके बाद उत्प्रेरक से सब्सट्रेट तक माइग्रेशन होता है, जो सब्सट्रेट सतहों पर उनके प्रसार में परिणत होता है और  अधिकांश पदार्थों में उनका विसरण होता है।

मैकेनिज्म
हाइड्रोजन स्पिलओवर के पीछे का मैकेनिज्म लंबे समय से विवादित रहा है। 1964 में ख़ूबियार का काम स्पिलओवर अवधारणा की शुरुआत का प्रतीक है। उनके निष्कर्षों में प्लैटिनम उत्प्रेरक के उपयोग से पीला WO3 को H2 द्वारा नीले यौगिक में कम किया जा सकता है। चूंकि उत्प्रेरक के रूप में Al2O3 का उपयोग करते समय कोई घटना नहीं पाई गई थी, इसलिए उन्होंने दावा किया कि Pt कणों पर H2 अणुओं के विघटनकारी रसायनीकरण ने हाइड्रोजन परमाणु बनाए थे। हाइड्रोजन परमाणु Pt सतह से WO3 कणों की ओर चले गए और उन्हें नीले WO3−x कणों के रूप में बदल दिया है।.

मूल रूप से, हाइड्रोजन परमाणु हाइड्रोजन-रिच सतह से हाइड्रोजन-पुअर सतह की ओर पलायन करते है। चूंकि, ये परमाणु सामान्तया किसी सहायक  उत्प्रेरक  धातु की सतह पर उत्पन्न नहीं होते हैं। इसलिए, हाइड्रोजन स्पिलओवर के लिए दो स्थितियों में हाइड्रोजन परमाणुओं का निर्माण के लिए उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है, जो हाइड्रोजन को भिन्न करने और अवशोषित करने में सक्षम होते हैं और हाइड्रोजन परमाणुओं को परिवहन करने की क्षमता सम्मलित होती है।

हाइड्रोजन स्पिलओवर के मैकेनिज्म को चिह्नित करने के प्रयासों में उनके संबंधित उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के माध्यम से समर्थन के विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों (सामान्तया  धातु ऑक्साइड) के बीच बदलाव का विश्लेषण करने के लिए फोटो उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग देखा गया है। सामान्य तौर पर, ऐसा माना जाता है कि सक्रियण ऊर्जा अवरोध पर काबू पाने के बाद मैकेनिज्म  तटस्थ हाइड्रोजन परमाणुओं को समर्थन में स्थानांतरित करके आगे बढ़ता है। इसे पैलेडियम नैनोकणों (पीडीएनपी) से युक्त  धातु-कार्बनिक ढाँचा  (एमओएफ) उत्प्रेरक में 180K से कम तापमान पर भी देखा गया है। समर्थन में स्थानांतरित होने पर, वे लुईस बेस की भूमिका ग्रहण करते हैं जहां वे इलेक्ट्रॉनों का दान करते हैं और सॉर्बेंट को रिवर्सली  रिडॉक्स  करते हैं। इसके अतिरिक्त, डिबेंजोथियोफीन के हाइड्रोडेसल्फराइजेशन से पता चलता है कि हाइड्रॉक्सिल समूह स्पिलओवर हाइड्रोजन के प्रवासन का पक्ष लेते हैं, जबकि सोडियम धनायन स्पिलओवर हाइड्रोजन को फंसा सकते हैं और हाइड्रोजनीकरण मार्ग के लिए हानिकारक हैं। हाल ही में सटीक नैनोलिथोग्राफ़ी  और फोटो उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी | एकल-कण स्पेक्ट्रोमाइक्रोस्कोपी का उपयोग करके हाइड्रोजन स्पिलओवर के मैकेनिज्म  का वर्णन किया गया है। टाइटेनियम ऑक्साइड जैसे कम करने योग्य समर्थनों पर हाइड्रोजन स्पिलओवर की घटना स्थापित हो गई है, फिर भी यह सवाल बना हुआ है कि क्या  अल्यूमिनियम ऑक्साइड  जैसे गैर कम करने योग्य समर्थनों पर हाइड्रोजन स्पिलओवर हो सकता है। अध्ययन धातु उत्प्रेरक से दूर अच्छी तरह से परिभाषित दूरी पर स्पिलओवर प्रभाव का एक ठोस प्रमाण दिखाता है, जिसमें बताया गया है कि टाइटेनियम ऑक्साइड उत्प्रेरक समर्थन की तुलना में एल्यूमीनियम ऑक्साइड उत्प्रेरक समर्थन पर हाइड्रोजन स्पिलओवर धीमा क्यों है। नतीजे बताते हैं कि टाइटेनियम ऑक्साइड पर हाइड्रोजन स्पिलओवर तेज़ और कुशल है, और एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर बेहद धीमी और कम दूरी वाली है।



ट्रेंड
सोखने के तापमान और धातु के फैलाव के साथ हाइड्रोजन स्पिलओवर बढ़ता है। उपलब्ध सतह क्षेत्र और हाइड्रोजन भंडारण की क्षमता के बीच एक संबंध बताया गया है। पीडीएनपी युक्त एमओएफ के लिए, संतृप्त धातु कणों की उपस्थिति में, हाइड्रोजन स्पिलओवर की क्षमता केवल सॉर्बेंट के सतह क्षेत्र और छिद्र आकार पर निर्भर करती है। प्लैटिनम या निकल जैसे उत्प्रेरकों पर, परमाणु हाइड्रोजन को उच्च आवृत्ति पर उत्पन्न किया जा सकता है। सतह प्रसार के माध्यम से, हाइड्रोजन परमाणुओं का बहु-कार्यात्मक परिवहन एक प्रतिक्रिया को बढ़ा सकता है और यहां तक ​​कि एक उत्प्रेरक को भी पुनर्जीवित कर सकता है। चूंकि, हाइड्रोजन-समर्थन बंधन की मजबूती में समस्याएँ मौजूद हैं; अत्यधिक तीव्र अंतःक्रिया रिवर्स स्पिलओवर के माध्यम से इसके निष्कर्षण में बाधा डालेगी और ईंधन सेल के रूप में इसके कार्य को समाप्त कर देगी। इसके विपरीत, बहुत कमजोर बंधन और हाइड्रोजन आसानी से पर्यावरण में खो जाते हैं।



अनुप्रयोग
वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों में बढ़ती रुचि के साथ, ईंधन के रूप में हाइड्रोजन की भूमिका की संभावना भंडारण विधियों के अनुकूलन के लिए एक प्रमुख प्रेरक शक्ति बन गई है, विशेष रूप से परिवेश के तापमान पर जहां उनका उपयोग आम उपयोग के लिए अधिक व्यावहारिक होगा। हाइड्रोजन स्पिलओवर एडसोरबेड के रूप में हल्के, ठोस-अवस्था वाले पदार्थों में निकट-परिवेश स्थितियों में उच्च-घनत्व हाइड्रोजन भंडारण प्राप्त करने के लिए एक संभावित तकनीक के रूप में उभरा है। कार्बन सामग्री में हाइड्रोजन भंडारण को स्पिलओवर तकनीकों द्वारा महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाया जा सकता है। वर्तमान ट्रेंड ों में ऐसे भंडारण के लिए उच्च सतह क्षेत्र के साथ धातु-कार्बनिक ढांचे (एमओएफ) और अन्य छिद्रपूर्ण सामग्रियों का उपयोग शामिल है, जिसमें नैनोकार्बन (उदाहरण के लिए ग्राफीन, कार्बन नैनोट्यूब) शामिल हैं, लेकिन विशेष नहीं हैं।  जिओलाइट्स, और नैनोसंरचित सामग्री। नैनोसंरचित ग्रेफाइटिक कार्बन सामग्रियों पर हाइड्रोजन परमाणु प्रसार मुख्य रूप से हाइड्रोजन परमाणुओं के भौतिक अवशोषण द्वारा नियंत्रित होता है। एकल-दीवार वाले नैनोट्यूब और बहु-दीवार वाले नैनोट्यूब हाइड्रोजन परमाणुओं पर फैले सबसे अच्छे स्वीकर्ता हैं।

एक अन्य हालिया अध्ययन से पता चला है कि सीओ और सीओ दोनों से मेथनॉल का संश्लेषण होता है2 Cu/ZrO से अधिक2 इसमें Cu पर बने H परमाणुओं का ZrO की सतह पर फैलना शामिल है2. परमाणु H फिर कार्बन युक्त प्रजातियों के मेथनॉल में हाइड्रोजनीकरण में भाग लेता है।