توصيفگر ها :
سيليكاي مزوپور KIT-6 , پلورونيك P123 , سيكلوهگزان , گليسيرول , دي متيل كربنات , گليسيرول كربنات
چكيده فارسي :
رساله حاضر شامل دو بخش است. در بخش اول، سيليكاي بسيار منظم KIT-6 با استفاده از سورفكتانت غير يوني پلورونيك P123 به عنوان ماده فعال سطحي سنتز شد. مقادير مختلف پالاديوم و نيكل بر روي بستر KIT-6 قرار گرفت. ويژگي‌هاي KIT-6 مانند ساختار سه بعدي با تقارن مكعبي Ia3d، مساحت سطح بالا، اندازه و حجم حفرات زياد منجر به پراكندگي مطلوب نانوذرات پالاديوم-نيكل بر روي سطح مي‌شود. ساختار و شكل نمونه‌ها با استفاده از تكنيك‌هاي XPS، XRD، جذب-واجذب نيتروژن، SEM/ EDX، Elemental mapping، TEM، ICP-AES، FT-IR و TPR مورد شناسايي و تأييد قرار گرفت و در واكنش‌هاي اكسايشي به منظور تبديل سيكلوهگزان به مواد با ارزش افزوده بالاتر به كار گرفته شد. با توجه به بررسي‌هاي انجام شده، شرايط بهينه به منظور بهبود تبديل سيكلوهگزان و گزينش‌پذيري مجموع سيكلوهگزانون و سيكلوهگزانول در حضور كاتاليست پالاديوم-نيكل تثبيت شده بر روي KIT-6 در دماي 140 درجه سانتي‌گراد با استفاده از اكسيژن مولكولي در حلال استونيتريل انتخاب شد. تحت شرايط بهينه 87/10 درصد تبديل سيكلوهگزان و 45/95 درصد گزينش‌پذيري مربوط به مجموع سيكلوهگزانون و سيكلوهگزانول در مدت زمان واكنش 8 ساعت مشاهده شد. فعاليت و گزينش‌پذيري ساختار پالاديوم-نيكل تثبيت شده بر روي بستر سيليكاي مزوپور KIT-6 به منظور اكسايش سيكلوهگزان به سيكلوهگزانون و سيكلوهگزانول با استفاده از اكسيژن مولكولي مورد مطالعه قرار گرفت. آناليز XRD و XPS حالت اكسايش 2+ براي پالاديوم و همچنين حات اكسايش 2+ براي نيكل موجود در كاتاليست را تأييد مي‌نمايند. در نهايت، به منظور بررسي پايداري و قابليت استفاده مجدد كاتاليست‌هاي تهيه شده، واكنش اكسايش سيكلوهگزان در چندين دوره متوالي تحت شرايط بهينه واكنش انجام گرديد.
و اما در بخش دوم، با توجه به اينكه گليسيرول كربنات يكي از مشتقات گليسيرول با ارزش افزوده بالا كه به دليل خواص ويژه از جمله نقطه جوش بالا، نقطه ذوب پايين، ثابت دي الكتريك نزديك به آب و سميت كم مصارف فراواني دارد به سنتز آن پرداخته شده است. بهترين مسير سنتز ي گليسيرول كربنات (GC) ترانس استري شدن دي متيل كربنات (DMC) و گليسيرول(GLY) با استفاده از كاتاليست¬هاي ناهمگن مي¬باشد. در اين پروژه گليسيرول كربنات با استفاده از واكنش ترانس استري شدن گليسيرول با دي متيل كربنات در حضور كاتاليست بازي MgO/C3N4 تهيه شد. با استفاده از اين كاتاليست بازي در شرايط بهينه محصول با راندمان بالا و قابل‌قبولي به‌دست آمد. در اين راستا، با توجه به عوامل موثر بر راندمان گليسيرول كربنات از جمله زمان واكنش، شرايط متفاوت واكنش را با توجه به امكانات موجود بررسي كرده و شرايط بهينه براي بدست آوردن بالاترين ميزان ممكن براي راندمان GC يافت شد. تحت شرايط بهينه 3/98 درصد تبديل گليسيرول و 1/97 درصد بازده گليسيرول كربنات در مدت زمان واكنش 4 ساعت، دماي 80 درجه سانتي‌گراد با نسبت مولي 3 به 1 دي متيل كربنات: گليسيرول مشاهده شد. كاتاليست‌هاي بدست آمده با استفاده از تكنيك‌هاي XRD ,TPD ، BET، TEM، SEM، FT-IR شناسايي و مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه پس از بهينه سازي پايداري و قابليت استفاده مجدد كاتاليست‌هاي تهيه شده، واكنش ترانس استري شدن گليسيرول كربنات در چندين دوره متوالي تحت شرايط بهينه واكنش انجام گرديد.
چكيده انگليسي :
This research consists of two experimental parts. In the first section, bimetallic Pd-Ni catalysts were prepared via impregnation method, with effects of Pd/Ni ratio (wt%) on their catalytic performance for the oxidation of cyclohexane with molecular oxygen being investigated. Synthesized catalysts were characterized by a series of techniques including XRD, Nitrogen adsorption-desorption, H2-TPR, XPS, ICP-AES, TEM, SEM, and EDX. Compared to monometallic Pd, the addition of Ni to Pd was found to be effective in enhancing the selective oxidation of cyclohexane. Parameters such as the temperature of the reaction, reaction times, catalyst amount, initial oxygen pressure and different solvents were investigated. Optimum conditions to improve cyclohexane conversion and selectivity towards KA-oil (a mixture of cyclohexanone and cyclohexanol) over 4.0%Pd-4.0%Ni/KIT-6 catalyst included 140 ºC, 1.0 MPa O2 and acetonitrile as solvent. Under these reaction conditions, 10.87 % conversion and 95.45 % selectivity for KA-oil were observed after 8 h of reaction. Reusability studies of the selected catalyst revealed an outstanding stability along four reaction cycles.
In second section, glycerol (GLY) as a by-product in bio-diesel synthesis should be converted to more valuable compounds. In the present study, MgO/graphitic carbon nitride (MgO/g-C3N4) was synthesized and characterized using several techniques, including FESEM, FT-IR, XRD, TEM and CO2-TPD. The MgO/g-C3N4 catalysts illustrated high catalytic activity compared to pure g-C3N4 and MgO for conversion of glycerol to glycerol carbonat (GC) through transesterification reaction between GLY and dimethyl carbonate (DMC). According to the results, the optimum reaction conditions were: reaction time of 4 h, reaction temperature of 80 °C, molar ratio of reactants (DMC:GLY) 3:1, and MgO/C3N4 catalyst dosage of 30 mg. The catalyst with a certain ratio of MgO: g-C3N4 = 6:1 showed the maximum GC yield of 95.47% at 80 °C and good reusability. The simple preparation method, good catalytic activity, and reusability of the catalyst show capability of this catalytic system on an industrial scale.
