टंगस्टन ऑक्साइड नैनोस्ट्रक्चर पर आधारित ठोस अम्लों की संरचना और इलेक्ट्रॉनिक विशेषताएँ

यूवी-विशेबल डिफ्यूज़ रिफ्लेक्टेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग क्रिस्टलीय समांतर टंगस्टेट, मोनोक्रिन WO3, और ZrO2 सतहों पर वितरित WOx प्रजातियों में टंगस्टन ऑक्साइड प्रजातियों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना और डोमेन आकार की जांच करने के लिए किया गया। यूवी-विशेबल अवशोषण किनारे का विश्लेषण, CO2 केमिसोर्प्शन, और रामन स्पेक्ट्रोस्कोपिक परिणाम दिखाते हैं कि ZrO2 सपोर्ट पर WOx कवरेज के तीन विशिष्ट क्षेत्र सामने आते हैं जब WOx सतह घनत्व बढ़ता है: सबमोनोलेयर क्षेत्र (0−4 W nm-2), पोलिटंगस्टेट विकास क्षेत्र (4−8 W nm-2), और पोलिटंगस्टेट/क्रिस्टलीय WO3 सह-अस्तित्व क्षेत्र (>8 W nm-2)। ZrO2 पर WOx प्रजातियों की संरचना और उत्प्रेरक गतिविधि केवल WOx सतह घनत्व (W nm-2) द्वारा नियंत्रित होती है, चाहे वह WOx एकाग्रता, ऑक्सीकरण तापमान, या विशेष घनत्व प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली ZrO2 सतह क्षेत्र हो। सबमोनोलेयर क्षेत्र विकृत ऑक्टाहेड्रल WOx प्रजातियों द्वारा विशेषता है जो ZrO2 सतह पर अच्छी तरह से वितरित होती हैं। ये प्रजातियाँ एक स्थिर अवशोषण किनारे ऊर्जा दिखाती हैं, इन्हें कम करना कठिन होता है, और इनमें कुछ अम्ल स्थल होते हैं जहाँ o-xylene आइसोमीराइजेशन 523 K पर हो सकता है। मध्यवर्ती WOx सतह घनत्व पर, अवशोषण किनारे ऊर्जा कम होती है, WOx डोमेन आकार बढ़ता है, WOx प्रजातियाँ कम करने में आसान हो जाती हैं, और o-xylene आइसोमीराइजेशन टर्नओवर दर (प्रति W परमाणु) WOx सतह घनत्व बढ़ने के साथ बढ़ती है। उच्च WOx सतह घनत्व पर, एक पोलिटंगस्टेट मोनोलेयर मोनोक्रिन WO3 क्रिस्टलाइट्स के साथ सह-अस्तित्व करता है। मोनोक्रिन WO3 क्रिस्टलाइट्स की वृद्धि o-xylene आइसोमीराइजेशन टर्नओवर दरों को कम कर देती है क्योंकि WOx प्रजातियाँ अभिकर्ताओं के लिए अप्राप्य हो जाती हैं। सामान्य उत्प्रेरक प्रतिक्रिया तापमान (∼523 K) पर H2 की उपस्थिति में, पोलिटंगस्टेट क्षेत्रों के साथ WOx−ZrO2 उत्प्रेरकों पर मजबूत अम्ल स्थल बनते हैं जो क्लस्टर के मामूली अपघटन और एक H परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन के डेलोकलाइजेशन के परिणामस्वरूप H+δ (ब्रोंस्टेड अम्ल स्थल) बनाते हैं।