X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

اکسیداسیون هیدروکربن ها توسط کاتالیست های نانو بلوری طلا

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

پژوهشگران از دانشگاه‌های آمریکا و انگلیس برای اولین بار از نانوبلور‌های طلا به عنوان کاتالیست در اکسیداسیون آلکن‌ها توسط مولکول اکسیژن استفاده کردند.

اکسیداسیون هیدروکربن‌ها سبب تولید تعداد زیادی از موادی می‌شوند که پایه محصولاتی چون پلاستیک‌ها، شوینده‌ها، رنگ‌ها، مواد آرایشی‌، مواد شیمیایی کشاورزی و داروها می‌باشند، اما در این فرآیند ترجیحاً از کلر یا از پراکسیدهای آلی به عنوان یک ماده اکسیدکننده استفاده می‌شود، ‌همچنین این فرآیند یا بسیار گران بوده و یا محصولات جانبی سمی بوجود می‌آورد.

پژوهشگران از دانشگاه‌های آمریکا و انگلیس برای اولین بار از نانوبلور‌های طلا به عنوان کاتالیست در اکسیداسیون آلکن‌ها توسط مولکول اکسیژن استفاده کردند.

اکسیداسیون هیدروکربن‌ها سبب تولید تعداد زیادی از موادی می‌شوند که پایه محصولاتی چون پلاستیک‌ها، شوینده‌ها، رنگ‌ها، مواد آرایشی‌، مواد شیمیایی کشاورزی و داروها می‌باشند، اما در این فرآیند ترجیحاً از کلر یا از پراکسیدهای آلی به عنوان یک ماده اکسیدکننده استفاده می‌شود، ‌همچنین این فرآیند یا بسیار گران بوده و یا محصولات جانبی سمی بوجود می‌آورد.

هم اکنون محققانی از دانشگاه Cardiff و مرکز Johnson Matthey Catalysts در انگلیس و دانشگاه Lehigh آمریکا،‌ از نانوبلور‌های طلا به عنوان کاتالیست در اکسیداسیون آلکن‌ها توسط مولکول اکسیژن استفاده کرده‌اند. این واکنش نیازی به حلال نداشته و در دمای ۸۰-۶۰ درجه سانتی‌گراد و تحت فشار اتمسفری صورت می‌گیرد.

Graham Hutchings از دانشگاه Cardiff گفت: «ما قادریم به صورت گزینش‌پذیر بعضی از آلکن‌ها را تحت شرایط ملایم بدون افزودن حلال و با استفاه از اکسیژن، به اپوکسیدها اکسید کنیم. قبل از این یا از اکسیژن سمی به صورت استوکیومتری استفاده می‌شد و یا مواد گرانی مانند هیدرژن به عنوان کاهنده به کار گرفته می‌شدند. ولی این فرآیند در تولید اپوکسیدها،‌ که از جمله مواد شیمیایی واسطه و با ارزش می‌باشند،‌ روشی عاری از هر گونه آلودگی می‌باشد.»

کاتالیست طلا که روی پایه کربن قرار می‌گیرد، شامل نانوبلور‌های طلا با اندازه ۵۰ -۵ نانومتر و میانگین قطر حدود ۲۵ نانومتر می‌باشد.

کاتالیست یک درصد طلا بر پایه کربن با اکسیداسیون سیکلوهگزن توسط اکسیژن‌های مولکولی،‌ قادر است محصولاتی مانند ۲-سیکلوهگزان-۱-اول و ۲-سیکلوهگزان-۱-اون را تولید کند. دانشمندان بر این باورند که این واکنش با اکسیداسیون مستقیم پیوند دو گانه کربن- کربن انجام می‌شود.

Hutchings گفت: «چالش اصلی این واکنش فقط تولید دی‌اکسیدکربن نمی‌باشد بلکه می‌بایست گزینش‌پذیری مناسب نیز به دست آید.»

این تیم تحقیقاتی همچنین استفاده از حلال‌های غیرقطبی را برای اکسیداسیون آلکن‌ها در ترکیب با یک آغازگر مانند هیدرژن پراکسید یا ترسیوبوتیل‌هیدروپراکسید مورد بررسی قرار دادند.

گزینش‌پذیری حاصل از این واکنش‌ها برای محصولات C6 برابر ۸۰-۶۰ درصد و بازده واکنش برابر ۳۰-۱۰ درصد می‌باشد.

توزیع و پراکندگی محصولات C6 به حلال بستگی دارد؛ حلال ۱و۲و۳و۵- تترامتیل بنزن باعث بالاترین گزینش‌پذیری یعنی۵۰ درصد برای اکسید سیکلوهگزن شد. همچنین استفاده کمتر از کاتالیست طلا مقدار بازده محصول اکسید سیکلوهگزن را کاهش می‌دهد.

بر طبق این یافته‌ها تنظیم کاتالیست‌های با انتخاب صحیح شرایط واکنش، امکان‌پذیر می‌باشند. این تیم تحقیقاتی همچنین کشف کردند که با تغییر شرایط و کاتالیست می‌توانند بدون استفاده از حلال به اکسیداسیون انتخابی سیس- سیکلواُکتن دست یابند.

این محققان برای اکسیداسیون آلکن‌های استایرن و سیس‌- استیلبن از کاتالیست نانوبلوری طلا استفاده کردند. این کاتالیست همچنین در اکسیداسیون آلکان‌ها بکار می‌رود و سیکلوهگزان را به سیکلوهگزانون و سیکلوهگزانول تبدیل می‌کند.

با تغییر کاتالیست طلا توسط بیسموت، گزینش‌پذیری کاتالیست برای محصولات اکسیداسیون C6 افزایش می‌یابد. آزمایشات اولیه نیز نشان داده‌اند که قلع، آنتیموان و سرب می‌توانند فعالیت کاتالیستی را افزایش دهند.

Hutchings گفت: «طلا ماده کاتالیستی استثنایی در مقیاس نانو بوده که پیش‌بینی می‌کنیم این کاتالیست‌های طلا نقش ارزنده‌ای را در صنایع شیمیائی در آینده‌ای نزدیک ایفا خواهند کرد.

ما هم‌اکنون به شدت در حال کار بر روی اکسیداسیون گزینش‌پذیر گستره وسیعی از مواد اولیه می‌باشیم و به ویژه توجه زیادی به اکسیداسیون گزینش‌پذیر هیدرژن به پراکسیدهیدرژن کرده‌ایم.»

نتایج این تحقیقات در Nature گزارش شده است.

ارسال نظر