شماره راهنما :
2398 دكتري
پديد آورنده :
رحيمي، سكينه
عنوان :
طراحي نانوكاتاليستهاي بر پايه بسترهاي MOF و MXene براي واكنشهاي جفت شدن كربن-كربن و كاهش نيتروآروماتيك¬ها و مطالعات نظري عملكرد اگزالوهيدرازيد به عنوان بازدارنده خوردگي و توليد هيدروژن از متانول بر روي سطح مس
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نوزده، 159ص، مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
چارچوبهاي فلز-آلي , جفت شدن كربن-كربن , مكسين , نانوذرات , پالاديوم , محاسبات DFT , مشتقات اگزالوهيدرازيد , سطح مس , شبيه¬سازي , MSR , متانول
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/08/11
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/08/12
چكيده فارسي :
در بخش اول، MOF متخلخل MIL-101 عاملدارشده با سيستئين براي تثبيت نانوذرات پالاديوم طراحي و ساخته شد. فعاليت كاتاليست سنتز شده در واكنش¬هاي جفت¬شدن كربن-كربن سوزوكي و هك تحت شرايط ملايم و با استفاده از حلال پلي¬اتيلن¬گليكول (PEG-200) ارزيابي شد. محصولات اين دو واكنش در دماي 70 و 60 درجه سانتيگراد به ترتيب با بازده¬هاي 78 و 75 درصد بدست آمدند. ويژگي-هاي كاتاليست سنتز شده به وسيله آزمون¬هاي متعددي مانند TEM, ICP, FESEM-EDX, XPS ,FT-IR ,XRD و TGA بررسي شدند. به علاوه ساختار محصولات حاصل از واكنش¬ها به وسيله تكنيك¬ 1HNMRتاييد شدند. در بخش دوم، تهيه و فعاليت كاتاليست مغناطيسي حاوي صفحات گرافيتي دوپ شده با نيتروژن ( (Fe3O4/CoPd/NC مورد مطالعه قرار گرفت. كارايي اين كاتاليست در واكنش¬ جفت¬شدن سوزوكي ارزيابي شد. محصول واكنش در دماي 60 درجه سانتيگراد با استفاده از مخلوط حلالهاي آب/اتانول (EtOH/H2O) و پتاسيم كربنات به عنوان بهترين باز، با بازده 78 درصد حاصل شد. ويژگي¬هاي كاتاليست سنتز شده به وسيله آناليز¬هاي ذكرشده بررسي شد. مطالعه سوم به سنتز كاتاليستهاي بر پايه MXene/Pd ميپردازد. ابتدا فاز MAX (Ti3AlC2) سنتز شد و سپس به مكسين Ti3C2TX تبديل گرديد. در نهايت، سه كاتاليست Ti3C2/5% Pd (TP5)، Ti3C2/3% Pd (TP3) و Ti3C2/2% Pd (TP2) تهيه و با استفاده از آناليزهاي موردنياز بررسي شدند. عملكرد كاتاليستي اين تركيبات براي كاهش نيتروفنول در حضور فرميك اسيد و سديم فرمات، با استفاده از طيفسنجي UV-Vis بررسي شد. نتايج سينتيك واكنش به صورت شبه مرتبه اول مدلسازي و ثابت سرعت (Kapp) محاسبه شد.
همچنين مطالعه نظري مهار خوردگي سطح مس (111) توسط مولكول اگزالوهيدرازيد و دستهاي از مشتقات متيل¬دارشده آن توسط محاسبات تئوري تابعي چگالي (DFT) و شبيهسازي ديناميك مولكولي (MD) ( در محلول اسيدي) انجام شد. مشخص شد كه N1، Nʹ1، N2، Nʹ2- تترامتيل اگزالوهيدرازيد، جذب شده با جهت موازي برروي سطح مس، داراي ΔE قوي تر از ساير تركيبات موردنظر است و مي¬تواند به عنوان يك بازدارنده خوردگي مناسب در نظر گرفته شود. در مطالعه¬اي ديگر، توليد هيدروژن از فرايند رفرمينگ بخار متانول بر روي سطوح مس و مس-پالاديوم مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه دوپينگ پالاديوم به طور قابل توجهي انرژي فعالسازي را براي چندين مرحله در واكنش MSR كاهش ميدهد و سينتيك كلي واكنش را افزايش ميدهد. اين مطالعه بر نقش آب در تجزيه متانول و تشكيل گاز هيدروژن تأكيد ميكند. به طور كلي، يافتهها نشان داد كه كاتاليست¬هاي مس دوپ شده با Pd به عنوان كاتاليست¬هاي كارآمد و گزينشپذير براي رفرمينگ بخار متانول، نويد قابل توجهي دارند.
چكيده انگليسي :
In the first section, a porous MOF MIL-101 functionalized with cysteine was designed and synthesized for the stabilization of palladium nanoparticles (Pd NPs). The catalytic activity of the synthesized catalyst was evaluated in Suzuki and Heck carbon-carbon coupling reactions. The products of these two reactions were obtained with yields of 78% and 75% at 70°C and 60°C, respectively. The second section focused on the preparation and activity of a magnetic catalyst containing nitrogen-doped graphene sheets (Fe₃O₄/CoPd/NC). The efficiency of this catalyst was evaluated in the Suzuki coupling reaction. The third study investigated the synthesis of MXene/Pd-based catalysts. First, the MAX phase (Ti₃AlC₂) was synthesized and then converted to Ti₃C₂Tₓ MXene. Finally, three catalysts – Ti₃C₂/5% Pd (TP5), Ti₃C₂/3% Pd (TP3), and Ti₃C₂/2% Pd (TP2) – were prepared and characterized using the necessary analytical techniques. The catalytic performance of these compounds for the reduction of nitrophenol in the presence of formic acid and sodium formate was investigated using UV-Vis spectroscopy. A theoretical study was also conducted on the corrosion inhibition of the copper (111) surface by the oxalohydrazide molecule and a series of its methylated derivatives. This investigation was performed using Density Functional Theory (DFT) calculations and Molecular Dynamics (MD) simulations. In another study, hydrogen production from the methanol steam reforming (MSR) process on copper and copper-palladium surfaces was investigated. The results showed that palladium doping significantly reduces the activation energy for several steps in the MSR reaction, thereby increasing the overall reaction kinetics. This study also emphasized the role of water in methanol decomposition and hydrogen gas formation.
استاد راهنما :
عليرضا نجفي چرمهيني , عبدالرضا حاجي پور
استاد مشاور :
حسين فرخ پور
استاد داور :
حسين توكل , محمد ديناري , ايرج محمد پور بلترك
