سنتز و شناسايي نانو ساختار هسته پوسته مغناطيسي اصلاح شده با پورفيرين و بررسي عملكرد كاتاليستي آن در واكنشهاي آلي

دكتري

در پژوهش حاضر، در اولين مرحله نانوكامپوزيت سه جزئي و چهارجزئي مغناطيسي جديد سنتز گرديد به اين صورت كه ابتدا زيركونيوم¬ فريت به عنوان يك هسته مغناطيسي سنتز شد و سپس سيليس به‌عنوان پوسته بر روي آن قرارگرفت و در ادامه اين نانوكامپوزيت با تتراكيس(4-كربوكسي فنيل) پورفيرين ((TCPP و منگنز تتراكيس(4-كربوكسي فنيل) پورفيرين ((TCPP استات اصلاح گرديد. در بخشي از اين پروژه، براي مقايسه ميزان پايداري پيوند بين سيليس و پورفيرين در نانوكامپوزيت سنتز شده از اتصال دهنده آميني (APTES) استفاده و منجر به سنتز نانوكامپوزيت ZrFe2O4@SiO2-NH-TCPP گرديد و نانوكامپوزيتي بدون اتصال دهنده پورفيرين به سيليس نانوكامپوزيت‌هاي ZrFe2O4@SiO2-TCPP) ، ZrFe2O4@SiO2-TNPP و ZrFe2O4@SiO2-TAPP (سنتز گرديد. همچنين به منظور مقايسه خصلت كاتاليستي نانوكامپوزيت‌هاي سنتز شده با كامپوزيت‌هاي پورفيرين فلز دار شده نانوكامپوزيت‌هايي كه داراي منگنز پورفيرين هستند نيز سنتز شد (ZrFe2O4@SiO2-MnTCPP و ZrFe2O4@SiO2-NH-MnTNPP). نانوكامپوزيت¬هاي سنتز شده با تكنيك‌هايFT-IR ،XRD ، EDX ،XPS ،SEM ،DRS ، BET، VSM وTGA مورد بررسي و شناسايي قرار گرفتند. سپس به عنوان كاتاليست در اكسايش سيكلوهگزان و دستيابي به محصولات با ارزش سيكلوهگزانون و سيكلوهگزانول حاصل از اكسايش با دستگاه GC-Mass شناسابي شده و مورد ارزيابي و مطالعه قرار گرفتند. نتايج به‌دست آمده بيانگر اين است كه نانوكامپوزيت‌هاي تهيه شده نه تنها خصلت كاتاليستي مناسبي در اين نوع واكنش‌ها داشته¬اند، بلكه به آساني با به‌كارگيري ميدان مغناطيس خارجي از محيط واكنش قابل جداسازي است و مي-تواند دوباره مورد استفاده قرارگيرند. در بين اين نانوكامپوزيت‌هاي سنتز شده، نانوكامپوزيت ZrFe2O4@SiO2-NH-TCPP به ‌عنوان كاتاليست ناهمگن جهت اكسايش گزينشي سيكلوهگزان به سيكلوهگزانول با انتخاب پذيري 100 % و بهره‌وري 36 % معرفي شده است. به علاوه، فعاليت كاتاليستي نوري نمونه‌هاي سنتز شده براي حذف نارنجي متيل در حضور نور مريي مورد بررسي قرارگرفت. در مرحله بعدي، نانوكامپوزيت¬هاي سه و چهار جزيي جديد زيركونيوم فريت ZrFe2O4@ZrO2-TCPP، ZrFe2O4@ZrO2-NH-TCPP، ZrFe2O4@ZrO2-TNPP، ZrFe2O4@ZrO2-TAPP، ZrFe2O4@ZrO2-TNPP، ZrFe2O4@ZrO2-MnTCPP و ZrFe2O4@ZrO2-NH-MnTNPP با قابليت بازيافت مغناطيسي مناسب با موفقيت سنتزگرديد. نانوكامپوزيت هاي سنتز شده به وسيله تكنيك‌هاي FT-IR ،SEM ،TEM ،EDX ،XRD ،VSM ،TGA و BET مورد شناسايي قرار گرفتند. فعاليت كاتاليستي اين نانوكامپوزيت‌ها براي اكسايش سيكلوهگزان مورد مطالعه قرار گرفتند و با نتايج حاصل از زيركونيوم فريت خالص و ZrFe2O4@ZrO2 مقايسه شد. نتايج بيانگر اين موضوع بود كه اصلاح اين نانوكامپوزيت¬ها با پورفيرين و متالوپورفيرين منجر به ايجاد خصلت كاتاليستي مناسبي مي¬شود. نتايج به‌دست آمده نشان مي‌دهد كه نانوكامپوزيت مغناطيسي ZrFe2O4@ZrO2-NH-MnTCPPخصلت كاتاليستي مناسبتري نسبت به ديگر نانوكامپوزيت‌ها از خود نشان داده با بيشترين بازده در اكسايش سيكلوهگزان (53/98 %)، با انتخاب پذيري 100 % سيكلوهگزانون و درصد تبديل 13/52 % كه با دستگاه GC-Mass مورد ارزيابي قرارگرفت. از مزاياي قابل توجه اين كاتاليست مي‌توان به فعاليت قابل ملاحظه، جداسازي آسان از محيط واكنش از طريق ميدان مغناطيسي خارجي، پايداري مناسب در برابر حرارت و محيط واكنش، قابليت استفاده مجدد تا 5 مرتبه و اكسايش گزينشي سيكلوهگزان به سيكلوهگزانول با بهره‌وري مناسب اشاره كرد.

194308

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكترعلي ملكي - دكتر محبوبه رباني

شيمي‌ معدني

دكتر رحمت اله رحيمي