شماره مدرك
21176
شماره راهنما
18151
پديد آورنده
حيدري بني، علي
عنوان
سنتز و بررسي ساختار–كاراييكاتاليستهاي دوفلزي Pd–M (M = Ru, Ni, Co, Cu, Zn) تثبيت شده روي بستر TiO₂ در تبديل اتيللوولينات به γ-والرولاكتون از طريق فرايند انتقال هيدروژن كاتاليستي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
شيمي آلي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
سيزده، 86ص. : مصور ، جدول، نمودار
توصيفگر ها
γ-والرولاكتون , اتيل-لوولينات , كاتاليست ناهمگن , Pd–Ru/TiO₂ , انتقال هيدروژن كاتاليستي (CTH) , فرميك اسيد , مزوحفره
تاريخ ورود اطلاعات
1405/04/28
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
شيمي
دانشكده
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/04/29
كد ايرانداك
23228140
چكيده فارسي
در اين پژوهش، مجموعهاي از كاتاليستهاي دوفلزي Pd–M (M = Ru, Ni, Co, Cu, Zn) بر بستر دياكسيد تيتانيوم (TiO₂) سنتز و بهمنظور تبديل اتيللوولينات به γ-والرولاكتون مورد ارزيابي قرار گرفتند. بهمنظور دستيابي به شرايط عملياتي بهينه، پارامترهايي نظير دما، زمان واكنش، مقدار كاتاليست، نسبت سوبسترا به منبع هيدروژن و نوع باز بهصورت نظاممند بررسي شدند. واكنشها در حضور فرميك اسيد بهعنوان دهنده هيدروژن و در محيط آبي انجام شد و شرايط بهينه شامل استفاده از 35 ميليگرم كاتاليست، 5/0 ميليليتر اتيللوولينات، 3 ميليليتر آب، 3 ميليليتر فرميك اسيد و 5/1 گرم ترياتيلآمين در دماي 210 درجه سانتيگراد و مدت زمان 6 ساعت تعيين گرديد. بهمنظور شناسايي ويژگيهاي ساختاري و سطحي كاتاليستها، آزمونهاي FT-IR، FESEM، BET/BJH و آناليز عنصري ICP انجام شد. نتايج آناليز BET/BJH بيانگر ساختار مزوحفره و سطح ويژه مناسب نمونهها بود كه بستر مطلوبي براي توزيع يكنواخت نانوذرات فلزي فراهم ميكند. تصاوير FESEM نيز مورفولوژي سطح و نحوه استقرار ذرات فلزي بر روي بستر را تأييد نمود. بررسي عملكرد كاتاليستي نشان داد كه نمونه Pd–Ru/TiO₂ در شرايط بهينه، بيشترين كارايي را داشته و تبديل و بازدهي حدود 97 درصد در توليد γ-والرولاكتون حاصل گرديد. همچنين كاتاليست Pd–Cu/TiO₂ تحت همان شرايط عملياتي بازدهي حدود 93 درصد ارائه داد كه بيانگر همافزايي مؤثر بين فلزات و امكان كاهش سهم فلزات گرانبها بدون افت قابل توجه در عملكرد است. نتايج آزمون بازيابي نيز نشان داد كه كاتاليست منتخب حداقل در دو چرخه متوالي، فعاليت قابل قبولي را حفظ ميكند. بهطور كلي، دستاورد اصلي اين پژوهش دستيابي به بازده بالا در مسير تبديل اتيللوولينات به γ-والرولاكتون با مجموع بارگذاري فلزي كمتر از يك درصد وزني است كه از منظر اقتصادي و كاربردي، مزيت قابل توجهي در مقايسه با بسياري از سامانههاي گزارششده فراهم ميآورد .
چكيده انگليسي
In this study, a series of TiO₂-supported bimetallic Pd–M catalysts (M = Ru, Ni, Co, Cu, Zn) were synthesized and evaluated for the catalytic conversion of ethyl levulinate to γ-valerolactone (GVL). In order to determine the optimal operating conditions, key reaction parameters including temperature, reaction time, catalyst amount, substrate-to-hydrogen donor ratio, and type of base were systematically investigated. The reactions were carried out in an aqueous medium using formic acid as the hydrogen donor. The optimized conditions were determined to be 35 mg of catalyst, 0.5 mL of ethyl levulinate, 3 mL of water, 3 mL of formic acid, and 1.5 g of triethylamine at 210 °C for 6 h. The structural and surface properties of the synthesized catalysts were characterized by FT-IR, FESEM, BET/BJH, and ICP elemental analysis. BET/BJH results revealed a mesoporous structure with a suitable specific surface area, providing an appropriate platform for the uniform distribution of metallic nanoparticles. FESEM images further confirmed the surface morphology and the effective deposition of metal species onto the TiO₂ support. Catalytic performance evaluation demonstrated that Pd–Ru/TiO₂ exhibited the highest activity under optimized conditions, achieving approximately 97% conversion and yield toward γ-valerolactone. Moreover, Pd–Cu/TiO₂ showed a yield of about 93% under identical conditions, indicating an effective synergistic interaction between the metals and highlighting the possibility of reducing noble metal content without significant loss of catalytic efficiency. Recycling experiments confirmed that the selected catalyst maintained satisfactory activity for at least two consecutive cycles.
Overall, the main achievement of this work is the attainment of high GVL yield in the conversion of ethyl levulinate using catalysts with a total metal loading below 1 wt%, offering a significant economic and practical advantage compared to many previously reported catalytic systems.
استاد راهنما
عليرضا نجفي چرمهيني
استاد مشاور
محمد ديناري
استاد داور
حسين توكل , سياوش كاظمي موحد