گزارش کردن خبرگزاری مهر به گزارش دانشگاه صنعتی شریف، مقاله محمدمهدی نایاف پور، عضو هیئت علمی شیمی دانشگاه صنعتی شریف، در مجله معتبر انجمن شیمی آلمان Angewandte Chemie: International Edition منتشر شده است.
در بخشی از این مقاله آمده است؛ شکافتن مولکول‌های آب با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و تولید هیدروژن به عنوان یکی از روش‌های امیدوارکننده ذخیره‌سازی انرژی شناخته می‌شود. این فرآیند انتقال سریعتر به استفاده گسترده تر از انرژی پاک را امکان پذیر می کند، به ویژه در زمینه استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به جای سوخت های فسیلی. اما تقسیم آب به شدت تحت تأثیر واکنش اکسیداسیون آب است که یک واکنش پیچیده چهار الکترونی است. به همین دلیل، توسعه و شناسایی کاتالیزورهای کارآمد در اکسیداسیون آب بسیار مهم است. این واکنش در زمینه هایی مانند تولید انرژی، شیمی حالت جامد، شیمی معدنی، الکتروشیمی، فتوسنتز مصنوعی، فوتوکاتالیز و الکتروکاتالیز و همچنین در بسیاری از مطالعات دیگر نقش کلیدی دارد.
در این میان، ترکیبات اکسید نیکل، زمانی که حتی مقادیر بسیار کمی آهن به آنها اضافه می شود، از شناخته شده ترین کاتالیزورهای اکسیداسیون آب در محیط های قلیایی هستند. این ترکیبات به دلیل پایداری بالا و هزینه کم به عنوان مواد ایده آل در این زمینه مطرح شده اند. با این حال، نتایج مطالعات انجام شده توسط گروه های مختلف تحقیقاتی بر روی این ترکیبات اغلب به طور کامل با یکدیگر مطابقت ندارد که پیچیدگی این سیستم ها را نشان می دهد.
در مطالعه جامعی که طی پنج سال توسط محمدمهدی نجف پور و نادر اکبری با همکاری محققان برجسته از مراکز تحقیقاتی متعدد در کره جنوبی، لهستان و چین انجام شد و در مجله معتبر انجمن شیمی آلمان Angewandte Chemie International Edition با ضریب تاثیر 16.1 منتشر شد. ساختارها و خواص الکترونیکی ترکیبات نیکل-آهن در شرایط اکسیداسیون آبی با روش‌های پیشرفته‌ای مانند طیف‌سنجی Mössbauer، آنالیز اشعه ایکس، طیف‌سنجی رامان و بسیاری از تکنیک‌های دیگر مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج این مطالعه منجر به ارائه یک فرضیه جامع شد که می تواند بسیاری از مناقشات در مطالعات قبلی را توضیح دهد و دیدگاه جدیدی در مورد مکانیسم واکنش اکسیداسیون آب در این ترکیبات ارائه دهد.
یکی از یافته های کلیدی این مطالعه وجود یون آهن (IV) در ساختار این ترکیبات است. این یون ها به دو شکل مختلف ظاهر می شوند: یون های سطحی که به عنوان مراکز اصلی واکنش اکسیداسیون آب عمل می کنند و یون های داخل ساختار که نقش مهمی در تجمع بار دارند تا اکسیداسیون آب. همچنین بر اساس این فرضیه، در پتانسیل های الکتریکی مختلف، مراکز مختلفی در واکنش اکسیداسیون آب فعال می شوند. به عبارت دیگر، نوع خاصی از مرکز در تمام پتانسیل ها مسئول واکنش اکسیداسیون آب نیست. این مطالعه علاوه بر ارائه بینش های جدید در مورد مکانیسم های اکسیداسیون آب در ترکیبات نیکل-آهن، راه های جدیدی را برای بهینه سازی کاتالیزورهای مبتنی بر این ترکیبات نشان می دهد.
