تهیه نانوکاتالیست های چند منظوره بر پایه نانو لوله های هالویسیت

چکیده طرح

در این طرح از نانو کلی (خاک) هالویسیت که یک کلی طبیعی و غیر سمی با ساختار منحصر به فرد لوله ای است به عنوان پایه کاتالیست برای نهش دادن گونه های کاتالیستی نظیر نانوذرات پالادیم استفاده می شود. قبل از نهش گونه کاتالیستی ابتدا سطح هالویسیت توسط عوامل شیمیایی مختلف اصلاح می گردد و یا برای افزایش فعالیت کاتالیستی، هالویسیت با دیگر نانومواد مانند نانومواد کربنی به شکل هیبرید تهیه می شود. سپس گونه کاتالیستی با روش هایی مانند تلقیح بر روی هالویسیت تثبیت شده و پس از شناسایی کامل ساختار، کاتالیست تهیه شده برای پیش راندن واکنش های شیمیایی نظیر هیدروژناسیون و کوپلینگ در شرایط ملایم بکار می رود. در قسمت پایانی پروژه میزان قابلیت بازیافت، لیچینگ گونه کاتالیستی و همچنین پایداری ساختار کاتالیست حین بازیافت و استفاده مجدد بررسی می گردد

اهداف

هدف از این طرح، تهیه نانوکاتالیست های هتروژن چند منظوره بر پایه نانولوله های هالویسیت است که برای کاتالیز کردن فرایندهای شیمیایی بکار می روند. تهیه کاتالیست از طریق عاملدار کردن اولیه هالویسیت و سپس نهش گونه کاتالیستی بر روی آن صورت می گیرد. از آنجایی که نانولوله های هالویسیت به طور طبیعی در دسترس بوده، دارای مورفولوژی منحصر به فرد بوده و زیست سازگارهستند، انتظار می رود تا کاتالیست ها مقرون به صرفه بوده و علاوه بر فعالیت بالا، قابلیت استفاده مجدد و اسکیل آپ داشته باشند. به طور خلاصه اهداف این طرح را می توان موارد زیر دانست:

۱. تهیه کاتالیستی هتروژن، اقتصادی ارزان قیمت

۲. کاهش لیچینگ گونه کاتالیستی از بستر و بالا بردن قابلیت بازیافت کاتالیست

۳. استفاده از یک گونه خاک طبیعی به عنوان بستر کاتالیست و تهیه کاتالیستهایی با قیمت مناسب و قابلیت اسکیل-آب

۴. توسعه روش های دوستدار محیط زیست و ملایم برای انجام فرایندهای شیمیایی

شرح طرح و دستاوردها به زبان مردمی

در این طرح با استفاده از کلی هالویسیت که یک کلی طبیعی با ساختار لوله ای شکل می باشد و از خواص مناسبی نظیر زیسست سازگاری، مقاومت حرارتی، شیمیایی و گرمایی بالایی برخوردار است به عنوان پایه کاتالیست استفاده شده است و دو نوع کاتالیست هیبریدی توسط این کلی توسعه داده شده است. در کاتالیست اول، کلی هالویسیت ابتدا اطلاح سطحی شده و بر روی آن دندریمر نسل سوم رشد پیدا می کند و در مرحله بعدی نیز انتهای دندریمر توسط مایع یونی پوشیده شده و سپس گونه آهن وار می گردد تا یک کاتالیست مغناطیسی تولید شود. از این کاتالیست برای واکنش اکسایش آلدهید ها به اسیدها استفاده گردید و مشخص شد هیبرید کردن اثر موثری بر روی فعالیت کاتالیستی داشته است. همچنین به دلیل خاصیت مغناطیسی کاتالیست، جداسازی آن به راحتی صورت گرفته و کاتالیست قابلیت بازیافت مناسبی داشت.

در کاتالیست دوم، هالویسیت مغناطیسی شده و توسط لایه کربنی پوشش داده شد. سپس بر روی این پایه هیبریدی نانوذرات پالادیم نهش داده شد و پس از شناسایی کاتالیست از آن برای انجام واکنش هیدروژناسیون کمک گرفته شد. نتایج نشان دهنده فعالیت مناسب کاتالیست بود. همچنین کاتالیست قابلیت بازیافت و استفاده مجدد مناسبی را نشان داد. آزمایشات اثبات کردند که فعالیت این کاتالیست بیشتر از پالادیم نهش داده شده بر روی هالویسیت اصلاح نشده بود. این امر اثر هم افزایی هالویسیت-کربن را اثبات می نماید. ‌‌‌‌‌‌