پژوهشگران ایرانی با استفاده از فناوری نانو موفق به ساخت نانوکاتالیستی شده‌اند که کاربرد آن در سنتز ترکیبات آلی، لزوم استفاده از حلال‌های آلی را برطرف می‌سازد. این نانوکاتالیست از مواد ارزان قیمتی تهیه شده و علاوه بر کارایی بالا، سرعت واکنش را افزایش می‌ده
بیرجند: ساخت نانوکاتالیست قابل استفاده در سنتز ترکیبات آلی
مایعات یونی به دلیل خواص فیزیکی منحصر به فرد خود از جمله فشار بخار ناچیز، هدایت یونی بالا و حلالیت عالی به عنوان کاتالیست‌های همگن مناسبی شناخته می‌شوند. علی رغم تمامی مزایای این مواد، یک سری مشکلات در حین کار کردن با آن‌ها وجود دارد. به عنوان مثال با توجه به ویسکوزیته‌ی بالای مایعات یونی، اکثر آن‌ها حالت عسلی دارند. میزان مایع یونی مصرفی در واکنش‌های آلی زیاد بوده و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. از طرفی بازیافت مایعات یونی زمان‌بر بوده و باعث هدر رفتن مقداری از آن می‌شود. جداسازی آن‌ها از محیط واکنش نیز آلودگی محیط زیست را به دنبال دارد.
به منظور غلبه بر مشکلات ذکر شده، یک گروه تحقیقاتی، مایعات یونی را بر روی نانو ذرات مغناطیسی تثبیت نموده‌اند. این روش علاوه بر افزایش فعالیت و گزینش پذیری این مایعات در واکنش‌های آلی، باعث کاهش مقدار مصرف آن‌ها نیز می‌شود. مایعات یونی تثبیت شده بر روی نانو ذرات مغناطیسی در واکنش‌های آلی به عنوان کاتالیست ناهمگن عمل می‌کنند. این کاتالیست پس از پایان واکنش به راحتی توسط یک آهن‌ربا از محیط واکنش خارج و بازیافت می‌شود.
دکتر سید محسن صادق زاده، در اشاره به خواص ساختار تهیه شده عنوان کرد: «کاهش قیمت به دلیل سنتز این ترکیب از مواد ارزان قیمت، سادگی فرایند تولید تنها با استفاده از روش رسوب‌دهی و همچنین کاهش آلودگی به دلیل توانایی بالای این کاتالیست در تولید ترکیبات آلی در شرایط بدون حلال و دمای محیط، از فواید این دستاورد پژوهشی به شمار می‌رود.»
کاهش هزینه به دلیل قابل بازیافت بودن کاتالیست و امکان استفاده‌ی مکرر از آن، میزان کم مورد نیاز برای انجام واکنش و افزایش سرعت واکنش به دلیل کارایی بالای آن، از دیگر مزیت‌های استفاده از این ترکیب خواهد بود.
این دستاورد در فرایندهای ساخت مواد آلی و بیوشیمیایی و یا استخراج ترکیبات خاص سنتز شده از مخلوط واکنش توسط ایجاد پیوند با آن ترکیب، به عنوان حلال و کاتالیست قابل کاربرد خواهد بود.
به گفته‌ی این محقق، تثبیت مایعات یونی بر روی بسترهای جامد مشکلات کار با آن‌ها را برطرف کرده است. با این حال چون در بیشتر موارد تنها سطح خارجی جامد برای واکنش در دسترس است، به همین علت فعالیت سیستم کاتالیستی کاهش می‌یابد. برای غلبه بر این مشکل می توان از بسترهای جامد در ابعاد نانو استفاده کرد.
وی دلیل استفاده از نانوذرات مغناطیسی را بدین شرح عنوان کرد: «جداسازی، ایزوله و بازیابی نانوکاتالیست‌ها از مخلوط واکنش دشوار است. به دلیل ابعاد نانومتری، روش‌های متعارف (از قبیل صاف کردن) برای جداسازی نانو کاتالیست‌ها مؤثر نیست. برای غلبه بر این مشکل، در این طرح استفاده از نانو ذرات مغناطیسی را به عنوان راه حل مورد بررسی قرار دادیم. خاصیت نامحلول و پارامغناطیسی بودن این نانوذرات، آن‌ها را قادر ساخته تا به آسانی توسط یک آهن‌ربا از مخلوط واکنش جدا شوند. در این راستا از نانوذرات اکسید آهن و نیز نانو ذرات FeNi3 به عنوان هسته‌های مغناطیسی برای تثبیت نانوذرات سیلیکا استفاده کردیم.»
این تحقیقات از همکاری دکتر سید محسن صادق زاده- دانش آموخته‌ی دانشگاه بیرجند- و مریم مالک زاده- کارشناس ارشد شیمی تجزیه- حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Journal of Molecular Liquids (جلد ۲۰۲، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۴۶ تا ۵۱) به چاپ رسیده است.
به منظور غلبه بر مشکلات ذکر شده، یک گروه تحقیقاتی، مایعات یونی را بر روی نانو ذرات مغناطیسی تثبیت نموده‌اند. این روش علاوه بر افزایش فعالیت و گزینش پذیری این مایعات در واکنش‌های آلی، باعث کاهش مقدار مصرف آن‌ها نیز می‌شود. مایعات یونی تثبیت شده بر روی نانو ذرات مغناطیسی در واکنش‌های آلی به عنوان کاتالیست ناهمگن عمل می‌کنند. این کاتالیست پس از پایان واکنش به راحتی توسط یک آهن‌ربا از محیط واکنش خارج و بازیافت می‌شود.
دکتر سید محسن صادق زاده، در اشاره به خواص ساختار تهیه شده عنوان کرد: «کاهش قیمت به دلیل سنتز این ترکیب از مواد ارزان قیمت، سادگی فرایند تولید تنها با استفاده از روش رسوب‌دهی و همچنین کاهش آلودگی به دلیل توانایی بالای این کاتالیست در تولید ترکیبات آلی در شرایط بدون حلال و دمای محیط، از فواید این دستاورد پژوهشی به شمار می‌رود.»
کاهش هزینه به دلیل قابل بازیافت بودن کاتالیست و امکان استفاده‌ی مکرر از آن، میزان کم مورد نیاز برای انجام واکنش و افزایش سرعت واکنش به دلیل کارایی بالای آن، از دیگر مزیت‌های استفاده از این ترکیب خواهد بود.
این دستاورد در فرایندهای ساخت مواد آلی و بیوشیمیایی و یا استخراج ترکیبات خاص سنتز شده از مخلوط واکنش توسط ایجاد پیوند با آن ترکیب، به عنوان حلال و کاتالیست قابل کاربرد خواهد بود.
به گفته‌ی این محقق، تثبیت مایعات یونی بر روی بسترهای جامد مشکلات کار با آن‌ها را برطرف کرده است. با این حال چون در بیشتر موارد تنها سطح خارجی جامد برای واکنش در دسترس است، به همین علت فعالیت سیستم کاتالیستی کاهش می‌یابد. برای غلبه بر این مشکل می توان از بسترهای جامد در ابعاد نانو استفاده کرد.
وی دلیل استفاده از نانوذرات مغناطیسی را بدین شرح عنوان کرد: «جداسازی، ایزوله و بازیابی نانوکاتالیست‌ها از مخلوط واکنش دشوار است. به دلیل ابعاد نانومتری، روش‌های متعارف (از قبیل صاف کردن) برای جداسازی نانو کاتالیست‌ها مؤثر نیست. برای غلبه بر این مشکل، در این طرح استفاده از نانو ذرات مغناطیسی را به عنوان راه حل مورد بررسی قرار دادیم. خاصیت نامحلول و پارامغناطیسی بودن این نانوذرات، آن‌ها را قادر ساخته تا به آسانی توسط یک آهن‌ربا از مخلوط واکنش جدا شوند. در این راستا از نانوذرات اکسید آهن و نیز نانو ذرات FeNi3 به عنوان هسته‌های مغناطیسی برای تثبیت نانوذرات سیلیکا استفاده کردیم.»
این تحقیقات از همکاری دکتر سید محسن صادق زاده- دانش آموخته‌ی دانشگاه بیرجند- و مریم مالک زاده- کارشناس ارشد شیمی تجزیه- حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Journal of Molecular Liquids (جلد ۲۰۲، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۴۶ تا ۵۱) به چاپ رسیده است.
