कार्बन कैप्चर और उपयोग, CO2 उत्सर्जन को कम करने पर ध्यान केंद्रित करते हुए अनुसंधान के बढ़ते क्षेत्र हैं। हालांकि कई औद्योगिक प्रगति पहले ही प्रदर्शित की जा चुकी हैं, कोई भी तकनीक आर्थिक रूप से व्यवहार्य और पूर्ण CO2 कैप्चर और उपयोग समाधान प्रदान नहीं कर सकती है। इसलिए, उपन्यास ठोस adsorbents पर मौलिक शोध CO2 कैप्चर और CO2 उपयोग के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री की पेशकश कर सकता है।
विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग, सरकार के समर्थन से आईआईएसईआर-कोलकाता में प्रोफेसर राहुल बनर्जी का समूह। मिशन इनोवेशन प्रोग्राम के तहत भारत सरकार ने, विशेष रूप से CO2 कैप्चर और CO2 उपयोग के लिए, उपन्यास ठोस adsorbents को संश्लेषित करने की रणनीति का प्रदर्शन किया है। प्रो. बनर्जी के समूह ने विशेष प्रकार के नैनोकणों या माइक्रोपार्टिकल्स की खोज की है जो अपने सूक्ष्म और मेसोपोरस रिक्तियों में CO2 को पकड़ सकते हैं।
इसकी सतहों पर अलग-अलग भौतिक गुणों वाली नवीन सामग्रियों को संश्लेषित किया गया है, जिसमें ‘जर्नल ऑफ अमेरिकन केमिकल सोसाइटी’ में प्रकाशित सीओएफ-ग्राफीन जानूस पतली फिल्मों जैसे झरझरा सहसंयोजक कार्बनिक ढांचे, नेचर केमिस्ट्री में प्रकाशित झरझरा सहसंयोजक बंधुआ कार्बनिक नैनोट्यूब और प्रकाशित सीओएफ लेपित जिओलाइट शामिल हैं। ‘जर्नल ऑफ अमेरिकन केमिकल सोसाइटी’ में।
ग्राफीन के रूप में 2डी ग्राफीन शीट के विवेकपूर्ण विकल्प ने शोधकर्ताओं को सीओएफ-ग्राफीन जानूस पतली फिल्मों को सीओएफ और ग्राफीन के बीच बातचीत (गैर-सहसंयोजक) के माध्यम से डिजाइन और बनाने में मदद की, डीसीएम-वाटर इंटरफेस में लचीली झरझरा जानूस फिल्मों को प्रस्तुत किया। नए डिज़ाइन किए गए COF-लेपित जिओलाइट्स अपने उच्च सतह क्षेत्र और बढ़ी हुई रासायनिक स्थिरता के कारण उद्योग में CO2 भंडारण के लिए एक उत्कृष्ट उम्मीदवार हो सकते हैं।
COF लेपित जिओलाइट्स के लिए उच्च CO2 अपटेक, कमजोर एसिड के साथ उपचार के बाद भी, इसे औद्योगिक उद्देश्यों के लिए उपयुक्त बनाता है। COFs कोटिंग ने नमी, कमजोर एसिड और पानी से जिओलाइट संरचना के क्षरण को रोका। CO2 कोटेड जिओलाइट के लिए 1 बार, 293K पर CO2 अपटेक डेटा 132 cc/g है, उसी स्थिति के तहत जिओलाइट के CO2 अपटेक डेटा का स्थान लेता है।
राहुल बनर्जी के समूह ने हाल ही में एक उपन्यास बॉटम-अप दृष्टिकोण के माध्यम से पूरी तरह से सहसंयोजक बंधुआ कार्बनिक नैनोट्यूब (CONTs) की खोज की है, जो अब तक अनुपलब्ध संरचना के साथ है। यद्यपि शून्य-आयामी सहसंयोजक कार्बनिक पिंजरे और दो- और तीन-आयामी सहसंयोजक कार्बनिक ढांचे पहले बताए गए थे, एक-आयामी कार्बनिक नैनोट्यूब का संश्लेषण अब तक अनसुना था। संश्लेषित CONTs में क्रियाशीलता, सिंथेटिक परिस्थितियों और सरंध्रता में अनुरूप कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) पर बढ़त होती है, जो 321 m2 g-1 के बीटा सतह क्षेत्र को प्रदर्शित करता है। वे 1 बार और 293 K पर 60-80 cc g-1 की CO2 अपटेक क्षमता के साथ कुशल CO2 सोखना के लिए भी उम्मीदवारों का वादा कर रहे हैं। इन CONTs ने फोटोसेंसिटाइज़िंग क्षमता भी प्रदर्शित की है।