نانوذرات اکسید منگنز سنتز‌شده به روش سبز برای تخریب کارآمد رنگ: رویکردی پایدار در راستای تحقق هدف ۶ توسعه پایدار (SDG 6).

مقدمه: توسعه نانومواد سازگار با محیط زیست و پایدار، توجه زیادی را برای کاربردهای اصلاح محیط زیست به خود جلب کرده است. سنتز سبز با استفاده از عصاره‌های گیاهی، با عمل به عنوان عوامل کاهنده و پوشش‌دهنده، جایگزینی سازگار با محیط زیست برای مسیرهای شیمیایی مرسوم ارائه می‌دهد. نانوذرات اکسید منگنز (MnO2NPs) به دلیل شکاف باند باریک، پایداری شیمیایی، سمیت کم و جذب قوی نور مرئی، فوتوکاتالیست‌های جذابی هستند. رنگ‌های نساجی مانند قرمز کنگو، آلاینده‌های آلی پایداری هستند که تهدیدات جدی برای اکوسیستم‌های آبی و سلامت انسان ایجاد می‌کنند. بنابراین، ساخت فوتوکاتالیست‌های کارآمد برای تخریب رنگ در زیر نور طبیعی خورشید برای تصفیه پایدار فاضلاب و دستیابی به هدف توسعه پایدار 6 (آب پاک و بهداشت) بسیار مهم است. اهداف: هدف اصلی این مطالعه، سنتز نانوذرات اکسید منگنز از طریق یک رویکرد سبز و سازگار با محیط زیست با استفاده از عصاره گیاه Crocus sativus L. و ارزیابی خواص ساختاری، نوری و مورفولوژیکی آنها بود. علاوه بر این، هدف این مطالعه بررسی کارایی فوتوکاتالیستی نانوذرات MnO2 سنتز شده در تخریب رنگ قرمز کنگو تحت تابش نور UV و خورشید بود. روش‌ها: نانوذرات اکسید منگنز با استفاده از عصاره گیاه زعفران (Crocus sativus L.) به عنوان یک عامل کاهنده و پایدارکننده طبیعی سنتز شدند. نانوذرات MnO سنتز شده به طور سیستماتیک با استفاده از طیف‌سنجی UV-Visible، پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز پراکندگی انرژی اشعه ایکس (EDX) مشخصه‌یابی شدند. خواص نوری با استفاده از طیف‌های جذبی UV-Visible بررسی شدند و شکاف باند نوری با استفاده از نمودار Tauc محاسبه شد. فعالیت فوتوکاتالیستی با نظارت بر تخریب رنگ قرمز کنگو تحت تابش UV و نور خورشید ارزیابی شد. سینتیک واکنش با استفاده از یک مدل سینتیکی شبه مرتبه اول تجزیه و تحلیل شد. نتایج: طیف‌سنجی UV-Visible یک باند جذب قوی در محدوده 280 تا 320 نانومتر نشان داد. نمودار Tauc انرژی شکاف باند نوری مستقیم 2.94 eV را تأیید کرد که نشان‌دهنده قابلیت برداشت مؤثر نور مرئی است. آنالیز XRD ماهیت بلوری نانوذرات MnO را با اندازه متوسط بلورک‌ها تأیید کرد.تقریباً 28.99 نانومتر. تصاویر SEM مورفولوژی‌های سطحی آگلومره، متخلخل و ناهموار را نشان دادند که برای واکنش‌های فوتوکاتالیستی مطلوب هستند. طیف‌های FTIR تشکیل پیوندهای Mn-O را تأیید کردند، در حالی که آنالیز EDX منگنز و اکسیژن را به عنوان اجزای اصلی عنصری تأیید کرد. مطالعات فوتوکاتالیستی، تخریب قابل توجه رنگ قرمز کنگو را نشان داد، با راندمان تخریب بالاتر تحت تابش نور خورشید در مقایسه با نور UV. تجزیه و تحلیل سینتیکی نشان داد که تخریب از سینتیک شبه مرتبه اول پیروی می‌کند، با سرعت واکنش بالاتر تحت تابش نور خورشید به دلیل افزایش جذب نور مرئی و کاهش نوترکیبی الکترون-حفره. نتیجه‌گیری: این مطالعه با موفقیت سنتز سبز نانوذرات اکسید منگنز را با استفاده از عصاره گیاه Crocus sativus L. نشان می‌دهد. نانوذرات MnO سنتز شده خواص ساختاری و نوری عالی همراه با عملکرد فوتوکاتالیستی برتر در برابر تخریب رنگ قرمز کنگو، به ویژه تحت تابش خورشید، نشان دادند. فعالیت افزایش یافته به شکاف نواری باریک، مساحت سطح بالا و تولید کارآمد گونه‌های اکسیژن فعال نسبت داده می‌شود. این یافته‌ها پتانسیل نانوذرات MnO سنتز شده سبز را به عنوان فوتوکاتالیست‌های امیدوارکننده برای تصفیه پایدار فاضلاب و سهم آنها در دستیابی به هدف توسعه پایدار ۶ (آب پاک و بهداشت) برجسته می‌کند.

Introduction: The development of eco-friendly and sustainable nanomaterials has gained significant attention for environmental remediation applications. Green synthesis using plant extracts offers an environmentally benign alternative to conventional chemical routes by acting as both reducing and capping agents. Manganese oxide nanoparticles (MnO NPs) are particularly attractive photocatalysts due to their narrow band gap, chemical stability, low toxicity, and strong visible-light absorption. Textile dyes such as Congo red are persistent organic pollutants that pose serious threats to aquatic ecosystems and human health. Therefore, the fabrication of efficient photocatalysts for dye degradation under natural sunlight is crucial for sustainable wastewater treatment and for achieving Sustainable Development Goal 6 (Clean Water and Sanitation). Objectives: The primary objective of this study was to synthesize manganese oxide nanoparticles via a green and eco-friendly approach using Crocus sativus L. plant extract and to evaluate their structural, optical, and morphological properties. Additionally, the study aimed to investigate the photocatalytic efficiency of the synthesized MnO nanoparticles toward the degradation of Congo red dye under UV and solar light irradiation. Methods: Manganese oxide nanoparticles were synthesized using Crocus sativus L. plant extract as a natural reducing and stabilizing agent. The synthesized MnO nanoparticles were systematically characterized using UV–Visible spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray (EDX) analysis. Optical properties were examined using UV–Visible absorption spectra, and the optical band gap was calculated using a Tauc plot. Photocatalytic activity was evaluated by monitoring the degradation of Congo red dye under UV and sunlight irradiation. Reaction kinetics were analyzed using a pseudo-first-order kinetic model. Results: UV–Visible spectroscopy revealed a strong absorption band in the 280–320 nm range. The Tauc plot confirmed a direct optical band gap energy of 2.94 eV, indicating effective visible-light harvesting capability. XRD analysis confirmed the crystalline nature of MnO nanoparticles with an average crystallite size of approximately 28.99 nm. SEM images showed agglomerated, porous, and uneven surface morphologies, which are favorable for photocatalytic reactions. FTIR spectra confirmed the formation of Mn–O bonds, while EDX analysis verified manganese and oxygen as the major elemental constituents. Photocatalytic studies demonstrated significant degradation of Congo red dye, with higher degradation efficiency under sunlight irradiation compared to UV light. Kinetic analysis showed that the degradation followed pseudo-first-order kinetics, with a higher reaction rate under sunlight due to enhanced visible-light absorption and reduced electron–hole recombination. Conclusions: This study successfully demonstrates the green synthesis of manganese oxide nanoparticles using Crocus sativus L. plant extract. The synthesized MnO nanoparticles exhibited excellent structural and optical properties along with superior photocatalytic performance toward Congo red dye degradation, particularly under solar irradiation. The enhanced activity is attributed to the narrow band gap, high surface area, and efficient generation of reactive oxygen species. These findings highlight the potential of green synthesized MnO nanoparticles as promising photocatalysts for sustainable wastewater treatment and their contribution toward achieving Sustainable Development Goal 6 (Clean Water and Sanitation).