تلاش برای دستیابی به موادی که بتوانند آب را به عناصر سازنده‌اش هیدروژن و اکسیژن تجزیه کنند، از اهمیت بسزایی برخوردار است. علت این اهمیت نیز تولید هیدروژن است. هیدروژن به دست آمده می‌تواند به عنوان سوخت پاک مورد استفاده قرار گیرد؛ چرا که محصول سوختن آن تنها آب است. مهمترین مشکل در تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن، اکسایش آب است که با انرژی فعالسازی زیادی همراه است. این انرژی فعالسازی نه تنها باعث هدر رفتن مقدار زیادی انرژی می‌شود، بلکه انرژی اضافی اعمال شده باعث اکسایش انواع ترکیبات موجود در آب می‌شود که خود عامل مزاحمی برای اقتصادی شدن این فرآیند است.
واکنش اکسایش آب را می‌توان با معادله ۲H۲O → O۲ + ۴H+ + ۴e- نشان داد. الکترون‌های ارزان به دست آمده در این فرآیند می‌توانند برای کاهش انواع ترکیبات مورد استفاده قرار گیرند. نمونه آن کاهش دی اکسید کربن به متان یا کاهش نیترژون به آمونیاک است. ولی برای اکسایش آب و البته کاهش ترکیبات گفته شده نیازمند کاتالیزگر‌ها هستیم.
دکتر محمد مهدی نجف پور، عضو هیات علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان و محقق این طرح در مورد تحقیقات انجام شده گفت: برای دستیابی به کاتالیزگری با قابلیت خود ترمیم شوندگی، نوعی منگنز اکسید را که بسیار ارزان قیمت است و با روش ساده‌ای سنتز می‌شود، انتخاب کردیم. این ترکیبات بعد از مدتی مقداری از سایت‌های فعال خود را از دست می‌دهند و به عبارت دیگر دچار آسیب می‌شوند. ما با بررسی دقیق سایت‌های جدا شده متوجه شدیم طی فرآیندی به نام خود ترمیمی این سایت‌ها دوباره به سطح کاتالیزگر برمی‌گردند و به عبارت دیگر کاتالیزگر مورد نظر ترمیم می‌شود.
وی افزود: کاتالیزگر با ویژگی اکسایش آب استفاده شده در این طرح می‌تواند در صورت تخریب، بخشی از ساختار خود را ترمیم کند. در صورت نانوذره بودن آنها هر دو ویژگی یعنی ویژگی اکسایش آب و خود ترمیمی می‌تواند مشاهده شود و در غیر این صورت این دو ویژگی همزمان رخ نداده یا با سرعت بسیار کند انجام می‌شود. در سازوکار پیشنهاد شده به وسیله‌ی این تیم تحقیقاتی یون‌های منگنز سطح اکسید را ترک کرده و به محلول وارد می‌شوند و تحت اثر اکسید‌کننده به پرمنگنات تبدیل می‌شوند، سپس این یون‌ها بعد از مصرف اکسید‌کننده مجددا با اکسید منگنز واکنش داده و به صورت اکسید منگنز در می‌آیند.
نجف پور با اشاره به اینکه این کار می‌تواند منجر به ساخت اکسیدهای منگنز با پایداری بالا شود و به این باور که اکسیدهای منگنز در محیط‌های اکسنده ناپایدار هستند، پایان دهد، تصریح کرد: در واقع این کار منجر به کشف نوعی پدیده خود ترمیم شوندگی در مورد اکسید منگنز در حضور اکسید‌کننده‌ها است. اما کار کلی در مورد ساخت کاتالیزگر‌های اکسید‌کننده آب در حال تکمیل شدن است و به زودی برای تقاضای ثبت اختراع ارسال خواهد شد.
نجف پور با معرفی داوود جعفریان، بابک پاشایی و سارا نیری از دانشجویان کارشناسی ارشد شیمی به عنوان همکاران خود گفت: در ادامه کار یک گروه در ایران و دو گروه در خارج از کشور در حال بررسی دقیق‌تر سازوکار این پدیده هستند.
منبع: ایسنا
