مراغه: تهیه نانوکاتالیست گرافنی مغناطیسی جهت تولید ترکیبات شیمیایی

محققان دانشگاه مراغه با سنتز نانوکاتالیست چندجزیی مغناطیسی تلاش کردند از آن جهت تولید بهینه‌ی ترکیبات شیمیایی مفید استفاده کنند. از این نانوکاتالیست آزمایشگاهی می‌توان در صنایع دارو و صنایع تولید مواد شیمیایی استفاده نمود.

طراحی و ساخت نانومواد بر اساس نیاز مورد نظر، یکی از روش‌های جالب و جذاب جهت نیل به هدف در بسیاری از کاربردها به شمار می‌رود. از زمانی که برای اولین بار ذرات مغناطیسی اکسید آهن کشف شد، این ذرات در حوزه‌های بسیاری از قبیل دارورسانی هدفمند، حسگرها، داروها و کاتالیست ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ذرات مغناطیسی در مقیاس نانومتری خواص بهینه‌تری از خود به نمایش گذاشته و می‌توان آن‌ها را جهت اهداف خاص به سایر نانوذرات متصل کرده و نانوموادی با خواص مغناطیسی تولید کرد.
به گفته‌ی دکتر صادق رستم نیا، محقق طرح، در این پژوهش با استفاده از نانوصفحات گرافن اکسید و نانوذرات مغناطیسی یک نانوکاتالیست هیبریدی اسیدی با مقاومت بالا در محیط اسیدی تولید شده است.
این نانوکاتالیست را می‌توان پس از اتمام فرایند تولید ترکیب شیمیایی به‌آسانی و به‌سرعت از مخلوط واکنش جداسازی نمود که این موضوع سبب کاهش هزینه‌های انجام فرایند می‌گردد؛ به‌علاوه آلودگی به‌مراتب کمتری را برای محیط‌زیست به وجود خواهد آورد.
وی در رابطه با ویژگی بارز این نانوکاتالیست گفت: «سولفونیک اسیدها یکی از مهم‌ترین اسیدهای صنعتی و آزمایشگاهی محسوب می‌شوند. در حالیکه تثبیت سولفونیک اسیدها به صورت مستقیم بر روی بستر نانومغناطیس ها جهت کاربردهای کاتالیزوری هتروژنی به دلیل تخریب این مواد در محیط اسیدی به سادگی امکانپذیر نیست و هنوز به عنوان یک معضل بزرگ نانومغناطیس ها باقی مانده است. در این طرح نانوکاتالیست مغناطیس کامپوریت شده با گرافن اکسید، به دلیل دارا بودن خواص هیبریدی و نانوصفحات اکسید گرافن در ساختار آن، به راحتی سولفونه شده و در برابر تخریب در محیط اسیدی از خود مقاومت نشان می‌دهد. همچنین یکی از نکات بارز کامپوزیت تهیه شده این است که خاصیت مغناطیسی ناشی از حضور نانوذرات اکسید آهن از کلوخه شدن نانوصفحات اکسید گرافن جلوگیری به عمل می‌آورد.»
وی تصریح کرد: «در گام نخست از گرافیت به کمک روش هامر گرافن اکسید تهیه شد. سپس با استفاده از امواج فراصوت نانوصفحات را از هم جدا کردیم. در ادامه نمک‌های آهن II و III را به آن اضافه کرده و مجدداً با استفاده از امواج فراصوت نمک‌ها بین لایه‌ها نفوذ داده شد. در مرحله‌ی بعد pH محلول را به ۱۲ رسانده تا نانوکاتالیست مغناطیسی بین لایه‌ها تشکیل شود. سپس از این نانوکاتالیست جهت تولید سولفونیک اسید استفاده شد.»
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده می‌توان دریافت که نانومغناطیس ها علاوه بر اینکه موجب فاصله گرفتن نانوصفحات اکسید گرافن می‌شوند، با آن‌ها نیز اندرکنش می‌دهند.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر صادق رستم نیا- عضو هیأت علمی دانشگاه مراغه- و اسماعیل دوست خواه- دانشجوی مقطع دکتری دانشگاه مراغه- است. نتایج این کار در Journal of Colloid and Interface Science(جلد ۴۷۸، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۸۰ تا ۲۸۷) به چاپ رسیده است.