محققان دانشگاه پیام نور قزوین با همکاری پژوهشگران دانشگاه والنسیای اسپانیا، کاتالیستی را تولید نمودند که به سادگی قابل بازیافت و جداسازی از محیط واکنش است. این کاتالیست قادر به اکسایش انتخابی ترکیبات آلی بوده و قابل کاربرد در صنایع نفت و گاز و داروسازی خواهد بود.
قزوین: تولید کاتالیست قابل بازیافت به کمک نانوذرات
اکسایش ترکیبات آلی یک فرآیند بسیار مهم در عرصه‌ی صنایع مختلف محسوب می‌شود. تا کنون کاتالیست‌های مختلفی برای این واکنش معرفی شده است. متاسفانه، بسیاری از روش‌های معمول شامل کاربرد کاتالیست‌های سمی و گران است که علاوه بر تخریب و عدم بازیافت کاتالیست، موجب بروز مشکلاتی در جداسازی محصولات می‌گردد. از این‌رو، علاوه بر تولید حجم بزرگی از زباله، از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی نیز مناسب نخواهند بود. در سال‌های اخیر، نانوکاتالیست‌های تثبیت شده بر روی بسترهای متخلخل مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. در همین راستا پژوهشگران این تحقیق، با استفاده از ترکیب قابل بازیافت نانوذرات اکسید آهن، کاتالیستی جدید تولید نموده‌اند.
به گفته دکتر فاطمه رجبی، عضو هیات علمی دانشگاه پیام نور مرکز قزوین، روش تولید ساده، قابلیت بازیافت، مقدار مورد نیاز بسیار کم در انجام واکنش و نیز شرایط بسیار ملایم و آسان واکنش، اهمیت نتایج حاصل شده را از دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی دوچندان می‌کند.
این نانوکاتالیست از تثبیت نانوذرات اکسید آهن بر روی سطح سیلیکای نانومتخلخل SBA-15 تولید شده و قادر به اکسایش انتخابی سولفید به سولفوکسید است. در صورت کاربرد این ترکیب، محصول جانبی سولفون تشکیل نخواهد شد. نکته جالب در این طرح استفاده از حلال آب به عنوان حلالی ارزان، غیر سمی و دوستدار محیط زیست است. این کار اولین روش اکسایش انتخابی سولفید به سولفوکسید با استفاده از یک سیستم ناهمگن مبتنی بر آهن در محیط آبی به شمار می‌رود.
بر اساس نتایج حاصل شده، ترکیب تثبیت شده نانوذرات اکسید آهن بر روی سطح مواد نانومتخلخل SBA-15 دارای قدرت انتخاب‌گری بالایی است. بنابراین، علاوه بر تولید محصول اکسایشی سولفوکسید به طور انتخابی، از اکسایش اضافی و تولید محصول جانبی سولفون ممانعت خواهد نمود. این ویژگی سبب کاهش چشمگیر مقدار کاتالیست مورد استفاده تا یک درصد مولی می‌شود. از طرفی به دلیل برخورداری از پایداری و فعالیت بالا، بازیافت و استفاده مکرر از آن به راحتی قابل انجام بود.
برای ساخت این نانوکاتالیست، در ابتدا نانوذرات آهن بر پایه سیلیکای SBA-15 و به روش سل- ژل تولید شده است. در مرحله بعد این ترکیب به کمک روش‌های طیف سنجی مختلف مانند XRD، TEM، Porosimetry، XPS، TGAوSEM مشخصه‌یابی شد. در مرحله نهایی نیزکاربرد ترکیب تولید شده به عنوان نانوکاتالیست قابل بازیافت در واکنش‌‌های اکسایشی نظیر اکسایش انتخابی سولفیدها به سولفوکسید و یا الکل‌ها به کتون‌ها و آلدئید‌ها و دیگر گروه‌های عاملی بررسی و بهینه‌یابی شده است.
دکتر رجبی در ادامه با اشاره به این مطلب که سولفوکسیدهای خالص در فعالیت آنزیم‌ها و نیز تولید داروها، کاربرد وسیعی دارند، افزود:« داروهایی مانند آرمودافنیل (درمان افسردگی و اختلالات شناختی) و یا ازوامپرازول (درمان بیماری‌های گوارشی) زمانی موثر خواهند بود که محتوای سولفون آن‌ها زیر ۰/۵ درصد وزنی باشد. همانگونه که بیان شد در صورت کاربرد این نانوکاتالیست، محصول جانبی سولفون تشکیل نخواهد شد.»
این محققان در حال حاضر مشغول بررسی قابلیت و کارایی کاتالیست تولید شده در واکنش اکسایش انتخابی هیدروکربن‌های نفتی و فرآوری آن‌ها هستند.
نتایج این کار که حاصل همکاری گروه تحقیقاتی دکتر فاطمه رجبی و همکارانشان در دانشگاه پلی تکنیک والنسیای اسپانیا است، در مجله Advanced Synthesis Catalysis (جلد ۳۵۳، شماره ۱۱-۱۲، ماه آگوست، سال ۲۰۱۱، صفحات ۲۰۶۰ تا ۲۰۶۶) منتشر شده است.
به گفته دکتر فاطمه رجبی، عضو هیات علمی دانشگاه پیام نور مرکز قزوین، روش تولید ساده، قابلیت بازیافت، مقدار مورد نیاز بسیار کم در انجام واکنش و نیز شرایط بسیار ملایم و آسان واکنش، اهمیت نتایج حاصل شده را از دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی دوچندان می‌کند.
این نانوکاتالیست از تثبیت نانوذرات اکسید آهن بر روی سطح سیلیکای نانومتخلخل SBA-15 تولید شده و قادر به اکسایش انتخابی سولفید به سولفوکسید است. در صورت کاربرد این ترکیب، محصول جانبی سولفون تشکیل نخواهد شد. نکته جالب در این طرح استفاده از حلال آب به عنوان حلالی ارزان، غیر سمی و دوستدار محیط زیست است. این کار اولین روش اکسایش انتخابی سولفید به سولفوکسید با استفاده از یک سیستم ناهمگن مبتنی بر آهن در محیط آبی به شمار می‌رود.
بر اساس نتایج حاصل شده، ترکیب تثبیت شده نانوذرات اکسید آهن بر روی سطح مواد نانومتخلخل SBA-15 دارای قدرت انتخاب‌گری بالایی است. بنابراین، علاوه بر تولید محصول اکسایشی سولفوکسید به طور انتخابی، از اکسایش اضافی و تولید محصول جانبی سولفون ممانعت خواهد نمود. این ویژگی سبب کاهش چشمگیر مقدار کاتالیست مورد استفاده تا یک درصد مولی می‌شود. از طرفی به دلیل برخورداری از پایداری و فعالیت بالا، بازیافت و استفاده مکرر از آن به راحتی قابل انجام بود.
برای ساخت این نانوکاتالیست، در ابتدا نانوذرات آهن بر پایه سیلیکای SBA-15 و به روش سل- ژل تولید شده است. در مرحله بعد این ترکیب به کمک روش‌های طیف سنجی مختلف مانند XRD، TEM، Porosimetry، XPS، TGAوSEM مشخصه‌یابی شد. در مرحله نهایی نیزکاربرد ترکیب تولید شده به عنوان نانوکاتالیست قابل بازیافت در واکنش‌‌های اکسایشی نظیر اکسایش انتخابی سولفیدها به سولفوکسید و یا الکل‌ها به کتون‌ها و آلدئید‌ها و دیگر گروه‌های عاملی بررسی و بهینه‌یابی شده است.
دکتر رجبی در ادامه با اشاره به این مطلب که سولفوکسیدهای خالص در فعالیت آنزیم‌ها و نیز تولید داروها، کاربرد وسیعی دارند، افزود:« داروهایی مانند آرمودافنیل (درمان افسردگی و اختلالات شناختی) و یا ازوامپرازول (درمان بیماری‌های گوارشی) زمانی موثر خواهند بود که محتوای سولفون آن‌ها زیر ۰/۵ درصد وزنی باشد. همانگونه که بیان شد در صورت کاربرد این نانوکاتالیست، محصول جانبی سولفون تشکیل نخواهد شد.»
این محققان در حال حاضر مشغول بررسی قابلیت و کارایی کاتالیست تولید شده در واکنش اکسایش انتخابی هیدروکربن‌های نفتی و فرآوری آن‌ها هستند.
نتایج این کار که حاصل همکاری گروه تحقیقاتی دکتر فاطمه رجبی و همکارانشان در دانشگاه پلی تکنیک والنسیای اسپانیا است، در مجله Advanced Synthesis Catalysis (جلد ۳۵۳، شماره ۱۱-۱۲، ماه آگوست، سال ۲۰۱۱، صفحات ۲۰۶۰ تا ۲۰۶۶) منتشر شده است.
