توصيفگر ها :
فرميك‌اسيد , هيدروژن‌سبز , اتيل‌لوولينات , گاما-والرولاكتون , نانو كره‌هاي متخلخل سيليسي , نانوذره‌‌هاي پالاديم و منگنز , مشتق‌هاي تترازول , محاسبات تابعي چگالي , مونت‌كارلو , سطح مس , ممانعت‌كننده هاي خوردگي , توابع فوكويي , بار موليكن
چكيده فارسي :
در قسمت اول اين پژوهش از گاز هيدروژن توليد شده در فرآيند تجزيه‌ي فرميك‌اسيد در حضور كاتاليست‌هاي Pdx%-Mnx%/DFNS براي واكنش تبديل اتيل‌لوولينات به گاما-والرولاكتون (GVL) استفاده شد. در اين واكنش، پارامترهاي مختلفي از جمله مقدار اتيل‌لوولينات، فرميك‌اسيد، سديم‌فرمات، كاتاليست مصرفي، فلزهاي بارگذاري شده بر روي سطح كاتاليست، نوع حلال، نوع واكنش‌دهنده، نوع باز، دما و زمان بهينه‌سازي شدند. در شرايط بهينه براي اين واكنش (3 ميلي‌ليتر فرميك‌اسيد، 3 ميلي‌ليتر آب مقطر، 2 گرم سديم‌فرمات، 50 ميلي‌گرم كاتاليست Pd6%-Mn3%/DFNS و مدت زمان واكنش 8 ساعت) در دماي 180 درجه‌سانتي‌گراد و 230 درجه‌سانتي‌گراد به ترتيب بازده‌هاي 68 درصد و 99 درصد براي GVL به دست آمد. براي شناسايي كاتاليست ساخته شده از روش‌هاي FT-IR، XRD، BET، ICP-MS، FE-SEM و EDS-MAP استفاده شد. همچنين براي اثبات توليد گاما-والرولاكتون از روش GC-MS و براي محاسبه‌ي بازده و درصد تبديل از كروماتوگرافي گازي (GC) استفاده شد.
در قسمت دوم اين پژوهش با استفاده از نظريه تابعي چگالي (DFT) و شبيه‌سازي مونت‌كارلو (MC)، ممانعت‌كنندگي خوردگي مولكول تترازول و دسته‌اي از مشتق‌هاي آن، داراي گروه‌هاي الكترون‌دهنده (CH3، OCH3 و OH) و الكترون‌كشنده (F، CN، NO2)، بررسي شد. دو شكل ايزومري مختلف، شامل تاتومرهاي 1H و 2H در دو پيكربندي موازي و عمود بر سطح مس (1 1 1) در نظر گرفته شد. مهم‌ترين پارامترهاي مربوط به توانايي مولكولي مشتق‌هاي تترازول به عنوان ممانعت‌كننده‌هاي خوردگي شامل انرژي جذب (ΔE)، EHOMO، ELUMO، Egap و پارامترهاي مربوط به واكنش شيميايي شامل سختي كل (η)، الكترونگاتيوي (χ)، كسر الكترون هاي عبوري از مولكول ضدخوردگي به اتم فلز (ΔN)، توابع فوكويي و بار روي اتم‌ها محاسبه شده و به اثر جايگزيني گروه هاي عاملي ارتباط داده شدند. نتيجه‌هاي به‌دست آمده نشان دادند كه مولكول‌هاي تترازول با گروه‌هاي الكترون‌دهنده كه به صورت عمود بر سطح مس جذب شده‌اند، اثرضدخوردگي مناسبي از خود نشان مي‌دهند. همچنين مولكول‌هاي تترازول به‌شكل ايزومر 2-H-تترازول نقش مؤثرتري نسبت به‌شكل 1-H-تترازول دارند.
چكيده انگليسي :
Abstract
In the first part of this research, hydrogen gas produced by formic acid decomposition in the presence of Pdx%-
Mnx%/DFNS catalysts was used in the conversion reaction of ethyl levulinate to γ-valerolactone (GVL). In this
reaction, various parameters such as amounts of ethyl levulinate, formic acid, sodium formate, spent catalyst,
metals loaded on the catalyst surface, type of solvent, type of reactant, type of base, temperature and time were
optimized. In the optimal conditions for this reaction (3 mL of formic acid, 3 mL of deionized water, 2 g of sodium
formate, 50 mg of Pd6%-Mn3%/DFNS catalyst and a reaction time of 8 hours) at 180°C and 230°C, the yields are
68% and 99%, respectively. The percentage was obtained for GVL. Various methods including FT-IR, XRD,
BET, ICP-MS, FE-SEM and EDS-MAP were used to characterize the prepared catalysts. Also, to confirm the
production of γ-valerolactone, GC-MS method was used and to calculate the yield and conversion percentage, gas
chromatography (GC) analysis was used.
In the second part of this research, using density functional theory (DFT) and Monte Carlo simulation (MC), the
corrosion inhibition of tetrazole molecule and a group of its derivatives, containing electron-donating (CH3, OCH3
and OH) and electron-withdrawing (F, CN, NO2) groups, was investigated. Two different isomeric forms,
including 1H and 2H tautomers in two configurations parallel and perpendicular to the copper surface (1 1 1) were
considered. The most important parameters related to the molecular ability of tetrazole derivatives as corrosion
inhibitors including absorption energy (ΔE), EHOMO, ELUMO, E gap, and parameters discussed to chemical
reaction including total hardness (η), electronegativity (χ), the fraction of electrons passing from the anticorrosion
molecule to the metal atom (ΔN), Fukui functions and charge on the atoms were calculated and related to the
substitution effect of the functional groups. The obtained results showed that the tetrazole molecules with electrondonating groups that were adsorbed perpendicularly on the copper surface, show an acceptable anti-corrosion
effect. Also, the tetrazole molecules with the 2-H-tetrazole isomer form have a more effective role than the 1-Htetrazole form.
