मेसोपोरस सामग्री

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नाइट्रोजन युक्त क्रमबद्ध मेसोपोरस कार्बन (एन-ओएमसी) की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवियां (ए) चैनल दिशा के साथ और (बी) लंबवत ली गईं।[1]

आईयूपीएसी नामकरण के अनुसार, मेसोपोरस पदार्थ (या सुपर नैनोपोरस)। [2]) एक नैनोपोरस सामग्री है जिसमें शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ नामकरण के अनुसार 2 से 50 एनएम के बीच व्यास वाले छिद्र होते हैं।[3] तुलना के लिए, आईयूपीएसी माइक्रोपोरस सामग्री को 2 एनएम व्यास से छोटे छिद्रों वाली सामग्री के रूप में परिभाषित करता है और मैक्रोपोरस सामग्री को 50 एनएम व्यास से बड़े छिद्रों वाली सामग्री के रूप में परिभाषित करता है।

विशिष्ट मेसोपोरस सामग्रियों में कुछ प्रकार के मेसोपोरस सिलिका और अल्यूमिनियम ऑक्साइड सम्मिलित होते हैं जिनमें समान आकार के मेसोपोरस होते हैं। नाइओबियम, टैंटलम, टाइटेनियम, ज़िरकोनियम , सेरियम और टिन के मेसोपोरस ऑक्साइड भी बताए गए हैं। हालाँकि, मेसोपोरस सामग्रियों का प्रमुख मेसोपोरस कार्बन है, जिसका ऊर्जा भंडारण उपकरणों में प्रत्यक्ष अनुप्रयोग होता है।[4] मेसोपोरस कार्बन में मेसोपोर रेंज के भीतर सरंध्रता होती है और इससे विशिष्ट सतह क्षेत्र में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। एक अन्य बहुत सामान्य मेसोपोरस सामग्री सक्रिय कार्बन है जो प्रायः मेसोपोरसिटी और माइक्रोपोरसिटी दोनों के साथ एक कार्बन ढांचे से बना होता है, यह उन स्थितियों पर निर्भर करता है जिनके तहत इसे संश्लेषित किया गया था।

आईयूपीएसी के अनुसार, मेसोपोरस सामग्री को मेसोस्ट्रक्चर में अव्यवस्थित या व्यवस्थित किया जा सकता है। क्रिस्टलीय अकार्बनिक सामग्रियों में, मेसोपोरस संरचना स्पष्ट रूप से जाली इकाइयों की संख्या को सीमित करती है, और यह ठोस-अवस्था रसायन विज्ञान को महत्वपूर्ण रूप से बदल देती है। उदाहरण के लिए, मेसोपोरस इलेक्ट्रोएक्टिव सामग्रियों की बैटरी का प्रदर्शन उनकी थोक संरचना से काफी भिन्न होता है।[5]

मेसोपोरस सामग्री (सिलिका) के उत्पादन की एक प्रक्रिया का पेटेंट 1970 के आसपास कराया गया था,[6][7][8] और 1968 से स्टोबर प्रक्रिया पर आधारित विधियाँ[9] 2015 में भी उपयोग में थे।[10] इस पर लगभग किसी का ध्यान नहीं गया[11] और 1997 में पुन: प्रस्तुत किया गया।[12] मेसोपोरस सिलिका नैनोकणों (एमएसएन) को 1990 में जापान के शोधकर्ताओं द्वारा स्वतंत्र रूप से संश्लेषित किया गया था।[13] बाद में इनका उत्पादन मोबिल कॉर्पोरेशन प्रयोगशालाओं में भी किया गया[14] और इसका नाम पदार्थ की गतिशीलता संरचना या एमसीएम-41 रखा गया।[15] प्रारंभिक सिंथेटिक तरीकों ने उत्पन्न सरंध्रता के द्वितीयक स्तर की गुणवत्ता को नियंत्रित करने की अनुमति नहीं दी। संश्लेषण के दौरान चतुर्धातुक अमोनियम धनायनों और सिलानीकरण को नियोजित करने से ही सामग्रियों ने पदानुक्रमित सरंध्रता का वास्तविक स्तर प्रदर्शित किया और पाठ्यचर्या गुणों में वृद्धि की।[16][17] विभिन्न संगठित मेसोस्ट्रक्चर और रचनाओं में वाष्पीकरण प्रेरित स्व-संयोजन के माध्यम से मेसोपोरस सामग्री को पतली फिल्मों के रूप में भी उत्पादित किया गया है।[18]

तब से, इस क्षेत्र में अनुसंधान में लगातार वृद्धि हुई है। संभावित औद्योगिक अनुप्रयोगों के उल्लेखनीय उदाहरण हैं कटैलिसीस , सोरशन, गैस सेंसिंग, बैटरी,[19] आयन एक्सचेंज, प्रकाशिकी, और फोटोवोल्टिक। उत्प्रेरण के क्षेत्र में, जिओलाइट्स एक उभरता हुआ विषय है जहां द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग में उपयोग के लिए इसके प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए उत्प्रेरक के एक कार्य के रूप में मेसोपोरोसिटी का अध्ययन किया जाता है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि यह मेसोपोरसिटी नैनोस्केल पोरोसिटी के वर्गीकरण को संदर्भित करता है, और मेसोपोर को अन्य संदर्भों में अलग तरह से परिभाषित किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, मेसोपोर को मिट्टी जैसे छिद्रपूर्ण एकत्रीकरण के संदर्भ में 30 μm-75 μm की सीमा के आकार वाले गुहाओं के रूप में परिभाषित किया गया है।[20]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Guo, M.; Wang, H.; Huang, D.; Han, Z.; Li, Q.; Wang, X.; Chen, J. (2014). "Amperometric catechol biosensor based on laccase immobilized on nitrogen-doped ordered mesoporous carbon (N-OMC)/PVA matrix". Science and Technology of Advanced Materials. 15 (3): 035005. Bibcode:2014STAdM..15c5005G. doi:10.1088/1468-6996/15/3/035005. PMC 5090526. PMID 27877681.
  2. ↑ Mays, T.J. (2007-01-01). "छिद्रों के आकार का एक नया वर्गीकरण". Studies in Surface Science and Catalysis (in English). 160: 57–62. doi:10.1016/S0167-2991(07)80009-7. ISBN 9780444520227. ISSN 0167-2991.
  3. ↑ Rouquerol, J.; Avnir, D.; Fairbridge, C. W.; Everett, D. H.; Haynes, J. M.; Pernicone, N.; Ramsay, J. D. F.; Sing, K. S. W.; Unger, K. K. (1994). "झरझरा ठोस पदार्थों के लक्षण वर्णन के लिए सिफ़ारिशें (तकनीकी रिपोर्ट)". Pure and Applied Chemistry. 66 (8): 1739–1758. doi:10.1351/pac199466081739. S2CID 18789898.
  4. ↑ Eftekhari, Ali; Zhaoyang, Fan (2017). "इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण और रूपांतरण के लिए मेसोपोरस कार्बन और उसके अनुप्रयोगों का ऑर्डर दिया गया". Materials Chemistry Frontiers. 1 (6): 1001–1027. doi:10.1039/C6QM00298F.
  5. ↑ Eftekhari, Ali (2017). "लिथियम-आयन बैटरियों के लिए मेसोपोरस सामग्री का ऑर्डर दिया गया". Microporous and Mesoporous Materials. 243: 355–369. doi:10.1016/j.micromeso.2017.02.055.
  6. ↑ Chiola, V.; Ritsko, J. E. and Vanderpool, C. D. "Process for producing low-bulk density silica." Application No. US 3556725D A filed on 26-Feb-1969; Publication No. US 3556725 A published on 19-Jan-1971
  7. ↑ "Porous silica particles containing a crystallized phase and method" Application No. US 3493341D A filed on 23-Jan-1967; Publication No. US 3493341 A published on 03-Feb-1970
  8. ↑ "Process for producing silica in the form of hollow spheres"; Application No. US 342525 A filed on 04-Feb-1964; Publication No. US 3383172 A published on 14-May-1968
  9. ↑ Stöber, Werner; Fink, Arthur; Bohn, Ernst (1968). "माइक्रोन आकार सीमा में मोनोडिस्पर्स सिलिका क्षेत्रों की नियंत्रित वृद्धि". Journal of Colloid and Interface Science. 26 (1): 62–69. Bibcode:1968JCIS...26...62S. doi:10.1016/0021-9797(68)90272-5.
  10. ↑ Kicklebick, Guido (2015). "Nanoparticles and Composites". In Levy, David; Zayat, Marcos (eds.). The Sol-Gel Handbook: Synthesis, Characterization and Applications. Vol. 3. John Wiley & Sons. pp. 227–244. ISBN 9783527334865.
  11. ↑ Xu, Ruren; Pang, Wenqin & Yu, Jihong (2007). Chemistry of zeolites and related porous materials: synthesis and structure. Wiley-Interscience. p. 472. ISBN 978-0-470-82233-3.
  12. ↑ Direnzo, F; Cambon, H; Dutartre, R (1997). "A 28-year-old synthesis of micelle-templated mesoporous silica". Microporous Materials. 10 (4–6): 283. doi:10.1016/S0927-6513(97)00028-X.
  13. ↑ Yanagisawa, Tsuneo; Shimizu, Toshio; Kuroda, Kazuyuki; Kato, Chuzo (1990). "एल्काइलट्रिमिथाइलमोनियम-कैनेमाइट कॉम्प्लेक्स की तैयारी और सूक्ष्म छिद्रित सामग्रियों में उनका रूपांतरण". Bulletin of the Chemical Society of Japan. 63 (4): 988. doi:10.1246/bcsj.63.988.
  14. ↑ Beck, J. S.; Vartuli, J. C.; Roth, W. J.; Leonowicz, M. E.; Kresge, C. T.; Schmitt, K. D.; Chu, C. T. W.; Olson, D. H.; Sheppard, E. W. (1992). "लिक्विड क्रिस्टल टेम्पलेट्स के साथ मेसोपोरस आणविक चलनी का एक नया परिवार तैयार किया गया". Journal of the American Chemical Society. 114 (27): 10834. doi:10.1021/ja00053a020.
  15. ↑ Trewyn, B. G.; Slowing, I. I.; Giri, S.; Chen, H. T.; Lin, V. S. -Y. (2007). "Synthesis and Functionalization of a Mesoporous Silica Nanoparticle Based on the Sol–Gel Process and Applications in Controlled Release". Accounts of Chemical Research. 40 (9): 846–53. doi:10.1021/ar600032u. PMID 17645305.
  16. ↑ Perez-Ramirez, J.; Christensen, C. H.; Egeblad, K.; Christensen, C. H.; Groen, J. C. (2008). "Hierarchical zeolites: enhanced utilisation of microporous crystals in catalysis by advances in materials design". Chem. Soc. Rev. 37 (11): 2530–2542. doi:10.1039/b809030k. PMID 18949124.
  17. ↑ Perez-Ramirez, J.; Verboekend, D. (2011). "शुष्कन द्वारा श्रेणीबद्ध जिओलाइट उत्प्रेरक का डिज़ाइन". Catal. Sci. Technol. 1 (6): 879–890. doi:10.1039/C1CY00150G. hdl:20.500.11850/212833.
  18. ↑ Innocenzi, Plinio (2022). मेसोपोरस ने सिलिका फिल्मों का ऑर्डर दिया। सेल्फ-असेंबली से लेकर ऑर्डर तक (in English). Springer. ISBN 978-3-030-89535-8.
  19. ↑ Stein, Andreas (2020). Gitis, Vitaly; Rothenberg, Gadi (eds.). झरझरा सामग्री की पुस्तिका (in English). Vol. 4. Singapore: WORLD SCIENTIFIC. doi:10.1142/11909. ISBN 978-981-12-2322-8.
  20. ↑ Soil Science Glossary Terms Committee (2008). Glossary of Soil Science Terms 2008. Madison, WI: Soil Science Society of America. ISBN 978-0-89118-851-3.
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