نانومنگنزاکسیدها به عنوان کاتالیزورهای پیشنهادی در واکنش اکسایش آب توسط کمپلکس های حاوی گروه های نیتروژن و اکسیژن در حضور اکسیدکننده های متداول

توسیستم ii، یک ترکیب پروتئینی است که در سیانو باکتری ها و غشای تیلاکوئیدی کلروپلاست در گیاهان وجود دارد. فتوسیستم ii، مسئول بوجود آمدن اتمسفر زمین می باشد که کلاستر موجود در این ترکیب، به کمک نور خورشید، موجب تجزیه آب می شود. کلاستر اکسنده آب (woc)، متشکل از چهار اتم منگنز و یک اتم کلسیم است. بنابراین عملکرد این ترکیب به منظور تولید هیدروژن به عنوان یک ذخیره کننده انرژی بسیار اهمیت دارد. به منظور سنتز کاتالیزور های موثر، برای اکسایش آب، در سال های اخیر، تحقیقات وسیعی در این زمینه با بکارگیری کمپلکس های مختلف از منگنز، جهت شبیه سازی به کلاستر woc، انجام گرفته است. در این پروژه کمپلکس های مختلفی از منگنز با لیگاندهای حاوی گروه های نیترژن و کربوکسیلات مانند ترپیریدین، بای پیریدین، فنانترولین و ... سنتز شده است. در ابتدا مسیر تخریب این ترکیبات در حضور اکسنده سریم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان داد که ترکیبات مذکور در نتیجه واکنش با اکسنده به منگنز اکسید تبدیل می شوند. بنابراین منگنز اکسید ها بعنوان کاتالیزورهای موثر جهت اکسایش آب پیشنهاد شدند. همچنین نتایج بدست آمده نشان می دهد که لیگاند موجود در ساختار کمپلکس عامل مهمی در تولید این اکسیدهای فلزی می باشد. در واقع لیگاندهای مختلف می توانند در مقدار، فاز و ریخت شناسی اکسید فلزی نقش داشته باشند. به همین دلیل است که کمپلکس های مختلف، رفتار متفاوتی را از خود در فرآیند اکسایش آب نشان می دهند. در راستای این تحقیقات منگنز اکسیدها، روی سطح نوعی مونتموریلونیت تثبیت شده، و خاصیت کاتالیزوری آن ها در شرایط مختلف بررسی شده است. مقدار منگنز اکسید روی سطح مونتموریلونیت، دمای خشک شدن ترکیب، غلظت اکسنده و دمای آزمایش، همگی از عواملی هستند که در خاصیت کاتالیزوری ترکیب موثر می باشند. در مرحله بعدی نیز، با ارائه یک مدل ساده ریاضی، تأثیر مقدار غلظت منگنز اکسیدها روی سطح مونتموریلونیت و اثر هم کاری کردن آن ها با هم در فرآیند اکسایش آب، نشان داده شده است. به عبارت دیگر، در غلظت های کم از منگنز اکسید روی مونتموریلونیت، همکاری این ترکیبات با هم در اکسایش آب مشاهده می شود که این دقیقاً همان استراتژی ویژه ای است که توسط طبیعت در گیاهان و سیانو باکتری ها به کار برده شده است.