نانواکسیدهای منگنز به عنوان مدلهایی برای کمپلکس اکسید کننده آب در فتوسیستم ii

در این پژوهش موفق به تهیه mn2o3-? نانو ذرات منگنز اکسید، ترکیب کلسیم منگنز اکسید حاوی نانو ذرات طلا و ترکیبات اکسید منگنز در بستر گرافن، گرافن اکسید، نانولوله و معرفی این ترکیبات به عنوان مدل¬های ساختاری برای سیستم¬های فتوسنتز کننده مصنوعی شدیم. این ترکیبات در کنار روش سنتز بسیار ساده و ارزان در آزمایش اکسیژن¬متری (در حضور سریم (iv) به عنوان اکسیدانت رایج در آزمایش¬های اکسیژن¬متری) فعالیت خوبی از خود نشان دادند و به راحتی واکنش اکسایش آب را کاتالیز می¬کنند. بر روی همه ترکیبات آزمایش اکسیژن¬متری انجام شد و برای شناسایی آنها از روش¬های sem، tem، bet، tga،ftir ، aas، hrtem، xrd،edx-sem ، uv-vis، استفاده شد. در بررسی¬های انجام شده بر روی ترکیب حاوی طلا فعالیت بسیار بالاتر از اکسید منگنز لایه¬ای گزارش شد. همچنین اثر دمای کلسینه شدن، تغییر غلظت سریم(iv)، و مقدار طلای ترکیب، در میزان فعالیت کاتالیست حاوی طلا را بررسی کردیم. در ادامه کار، پژوهش بر روی ترکیبات اکسید منگنز حاوی نانو ساختارهای کربنی نتایج زیر را به همراه داشت. نتایج گزارش شده حاصل از آزمایش بر روی منگنز اکسید- نانوساختار کربنی (از جمله، نانولوله، گرافن و گرافن اکسید )، نشان می¬دهد که تهیه کاتالیست فوق با روش¬های بسیار ساده همچون مخلوط کردن امکان پذیر است به این ترتیب که در مرحله اول اکسید منگنز کارآمد تهیه و در مرحله بعد اکسید منگنز بوسیله هیدریدهای سطح نانوساختار به بستر کربنی متصل می-شود. در اینجا تنها یک پیوند واندروالس ساده برای نگه داشتن ترکیب بر روی نانوساختارکربنی کافی است. قدرت کاتالیست حاصل در واکنش اکسایش آب تنها به مقدار منگنز ترکیب بستگی دارد و حضور نانوساختار کربنی ممکن است دیگر ویژگی¬های کاتالیست از جمله هدایت و افزایش سرعت انتقال الکترون از طریق هیدرید، را ارتقا دهد. سطح بسیار زیاد نانوساختارهای کربنی، خواص ویژه مکانیکی، اپتیکی و الکتریکی می¬تواند کارآیی ترکیبات منگنزاکسید-¬ نانوساختارکربنی را بالا ببرد بویژه که اکسیدهای منگنز از لحاظ هدایت بسیار ضعیف محسوب می¬شوند و این نقطه ضعف بزرگی برای این ترکیبات محسوب می¬شود. حضور نانوساختارهای کربنی از جمله نانولوله¬کربنی، گرافن و گرافن اکسید می¬تواند به رفع این نقیصه کمک کند. مشابه با همه ترکیبات اکسیدمنگنز، در بررسی این ترکیبات نیز مشاهده شد که منگنز mn(iv,iii) در واکنش اکسایش آب بیشترین فعالیت را نشان می¬دهد. مقادیر کم اکسیدمنگنز بر روی گرافن اکسید و نانولوله کربنی می-تواند منجر به تولید ترکیبات ارزشمندی در فرآیند اکسایش آب با tof>2 شود. این مسئله نشان می¬دهد که پخش شدن بسیار خوب اکسید منگنز بر روی بسترهای نانوساختارکربنی می¬تواند روش بسیار خوبی در سیستم¬های فتوسنتز مصنوعی باشد هر چند خود بستر بی اثر باشد.