بررسی اثر نسبت مولی بر خواص کریستالی MnO۲ سنتز شده به روش همرسوبی

در این پژوهش اثر نسبت مولی MnSO۴ به KMnO۴ بر خواص کریستالی اکسید منگنز (MnO۲) سنتز شده به روش همرسوبی مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی تغییرات فازی، مورفولوژیکی و اندازه کریستال با تمرکز بر نسبت های مولی ۱/۵، ۱ و ۲/۵ بود. خواص کریستالی با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) ارزیابی گردید و پارامترهایی نظیر زاویه ۲θ پهنای نیم ارتفاع (FWHM)، فاصله بین صفحه ای (d) و اندازه کریستال (L) بر اساس معادله شرر محاسبه شد. نتایج XRD نشان داد که در نسبت مولی ۱ فاز α-MnO۲ با پیک های شاخص در ۲۵ برابر با ۳۷، ۳۰، ۶۵، ۷۰ درجه غالب است. با افزایش نسبت به ۱٫۵ ساختار به مخلوطی از فازهای β-MnO۲ تبدیل شده و فاز β با پیک های قوی در ۵۵ - ۶۰ درجه غالب می گردد. در نسبت های ۲ و ۲٫۵ انتقال کامل به فاز پایدار β-MnO۲ مشاهده شد همراه با افزایش بلورینگی، کاهش FWHM از ۱٫۳۵ به ۰٫۸۰ درجه و افزایش L از ۵٫۸۹ نانومتر به ۹٫۹۳ نانومتر. این تغییرات ناشی از غلظت بالاتر یون های Mn و پایداری ترمودینامیکی فاز β در نسبت های بالاتر است. نتایج حاکی از کنترل پذیری فازی MnO۲ از طریق نسبت مولی است که کاربردهای بالقوه در کاتالیست ها و باتری ها را گسترش می دهد. همچنین نتایج TGA/DSC نشان دهنده پایداری حرارتی MnO۲ تا ۵۰۰ درجه سانتی گراد با کاهش وزن ۱۰-۱۲ درصد در ۲۰۰-۳۵۰ درجه به دلیل تجزیه فازهای ناپایدار و تبخیر رطوبت است.

کلیدواژه ها:

MnO۲ ، هم رسوبی ، XRD ، فاز α-MnO۲ ، فاز β-MnO۲ ، نسبت مولی ، TGA/DSC