راه شکل و فرم: سنتز شرایط تعریف نانوساختار منگنز دی اکسید

دانشمندان در موسسه تکنولوژی توکیو کشف یک رمان و ساده روش برای سنتز اکسید منگنز با خاص ساختار کریستالی به نام بتا-MnO2. مطالعه خود را میریزد نور در مورد نحوه های مختلف سنتز شرایط می تواند تولید اکسید منگنز با متمایز متخلخل ساختار اشاره به یک استراتژی برای توسعه تنظیم شدت MnO2 نانومواد است که می تواند در خدمت به عنوان کاتالیزور در ساخت bioplastics.

مهندسی مواد پیشرفته به یک نقطه که در آن نه تنها ما در مورد ترکیب شیمیایی مواد, اما همچنین در مورد ساختار آن در یک nanometric سطح. نانوساختار مواد به تازگی مورد توجه بسیاری از محققان از انواع زمینه ها, و دلیل خوب خود فیزیکی و نوری و الکتریکی ویژگی را می توان تنظیم و حد تحت فشار قرار دادند یک بار روش به خیاط خود نانوساختار در دسترس هستند.

منگنز دی اکسید (فرمول شیمیایی MnO2) نانوساختار اکسید فلزی است که می تواند به شکل های مختلف بسیاری از ساختارهای کریستالی با برنامه های کاربردی در سراسر مختلف مهندسی. یکی از مهم استفاده از MnO2 است به عنوان یک کاتالیزور برای واکنش های شیمیایی و خاص ساختار کریستالی از MnO2 به نام بتا-MnO2 است استثنایی برای اکسیداسیون 5-hydroxymethylfurfural به 2,5-furandicarboxylic اسید (FDCA). چون FDCA را می توان مورد استفاده برای تولید سازگار با محیط زیست bioplastics پیدا کردن راه هایی برای تنظیم ساختار β-MnO2 به حداکثر رساندن آن کاتالیزوری عملکرد بسیار مهم است.

اما تولید بتا-MnO2 دشوار است در مقایسه با دیگر MnO2 کریستالی سازه. روشهای موجود پیچیده و شامل استفاده از قالب مواد بر روی آن β-MnO2 "رشد" و به پایان می رسد تا با ساختار مورد نظر پس از چند مرحله است. در حال حاضر محققان از موسسه تکنولوژی توکیو به رهبری پروفسور Keigo Kamata کشف یک قالب-رایگان روش برای سنتز انواع مختلف متخلخل β-نانوذرات MnO2.

روش شرح داده شده در مطالعه منتشر شده در ACS Applied Materials & Interfacesاست فوق العاده ساده و راحت است. اولین بار, Mn پیش سازهای به دست آمده با مخلوط کردن محلول های آبی و اجازه دادن به جامدات رسوب. پس از تصفیه و خشک جمع آوری مواد جامد به معرض دمای 400°C در یک هوای معمولی اتمسفر یک فرایند شناخته شده به عنوان calcination. در این مرحله مواد متبلور و پودر به دست آمده پس از آن است که بیش از 97 درصد متخلخل β-MnO2.

مهمترین محققان دریافتند این متخلخل β-MnO2 به تواند بسیار کارآمد تر به عنوان یک کاتالیزور برای سنتز FDCA از β-MnO2 تولید شده با استفاده از گسترده تر روش موسوم به "روش گرمابی." به درک چرا آنها مورد تجزیه و تحلیل شیمیایی میکروسکوپی و طیفی فنی β-MnO2 نانوذرات تولید شده در شرايط مختلف سنتز شرایط.

آنها دریافتند که β-MnO2 می تواند در به طور قابل توجهی متفاوت ریخت شناسی با توجه به پارامترهای خاصی. در خصوص تنظیم اسیدیته (pH) از راه حل است که در آن پیش سازهای مخلوط β-MnO2 نانوذرات با کروی منافذ پوست را می توان به دست آمده. این ساختار متخلخل بالاتر سطح منطقه و در نتیجه ارائه بهتر کاتالیزوری عملکرد. هیجان زده در مورد نتایج Kamata سخنان: "ما متخلخل β-MnO2 نانوذرات می تواند موثر کاتالیز اکسیداسیون HMF به FDCA در تضاد با β-MnO2 نانو ذرات به دست آمده از طریق روش گرمابی. بیشتر خوب کنترل crystallinity و/یا ساختار متخلخل β-MnO2 می تواند منجر به توسعه حتی بیشتر کارآمد واکنش های اکسیداتیو."

آنچه بیشتر در این مطالعه ارائه شده بسیار بینش چگونه متخلخل و تونل سازه های تشکیل شده در MnO2 که می تواند کلیدی برای گسترش برنامه های کاربردی خود را به عنوان Kamata آمده است: "رویکرد ما که شامل تحول Mn پیش سازهای به MnO2 در مایع فاز (گرمابی روش) اما کمتر از یک هوا فضای امیدوار کننده استراتژی برای سنتز مختلف نانوذرات MnO2 با تونل سازه. این می تواند قابل استفاده به عنوان همه کاره کاربردی برای مواد کاتالیزور شیمیایی سنسور باتری های لیتیوم یون و supercapacitors." مطالعات بیشتر مثل این یکی امیدوارم ما اجازه می دهد برای یک روز بهره برداری از پتانسیل کامل که مواد نانوساختار باید ارائه دهد.

###

توکیو تکنولوژی غرفه در خط مقدم تحقیقات و آموزش عالی به عنوان پیشرو در دانشگاه علوم و تکنولوژی در ژاپن است. توکیو Tech محققان اکسل در زمینه های مختلف از علم مواد به زیست شناسی, علوم کامپیوتر و فیزیک. تاسیس در سال 1881 تکنولوژی توکیو میزبان بیش از 10 ، 000 در مقطع کارشناسی و دانشجویان تحصیلات تکمیلی هر سال که توسعه علمی به رهبران و برخی از مهمترین و به دنبال پس از مهندسین در صنعت. مجسم ژاپنی فلسفه "monotsukuri" به معنی "ویژگی های نبوغ و نوآوری" توکیو تکنولوژی, جامعه, تلاش برای کمک به جامعه از طریق بالا تاثیر پژوهش است.

https://www.titech.ac.jp/زبان انگلیسی/

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.