تبلیغات
برترین وبلاگ شیمی ایران - اكسیداسیون هیدروكربن‌ها توسط كاتالیست‌های نانوبلوری طلا
دوشنبه 26 دی 1384

اكسیداسیون هیدروكربن‌ها توسط كاتالیست‌های نانوبلوری طلا

   نوشته شده توسط: مندلیف    نوع مطلب :نانو ،

اكسیداسیون هیدروكربن‌ها سبب تولید تعداد زیادی از موادی می‌گردد كه پایة محصولاتی چون پلاستیك‌ها، شوینده‌ها، رنگ‌ها، مواد آرایشی‌، مواد شیمیائی كشاورزی و داروها می‌باشند. اما در این فرآیند ترجیحاً از كلر یا از پراكسیدهای آلی به عنوان یك ماده اكسیدكننده استفاده می‌شود، ‌همچنین این فرآیند یا بسیار گران بوده و یا محصولات جانبی سمی بوجود می‌آورد.
هم اكنون محققانی از دانشگاه Cardiff و مركز Johnson Matthey Catalysts در انگلیس و دانشگاه Lehigh آمریكا،‌ از نانوبلور‌های طلا به عنوان كاتالیست در اكسیداسیون آلكن‌ها با مولكول اكسیژن استفاده کرده‌اند. این واكنش نیازی به حلال نداشته و در دمای 80-60 درجه سانتی‌گراد و تحت فشار اتمسفری صورت می‌گیرد.
Graham Hutchings از دانشگاه Cardiff می‌گوید: ”ما قادریم به صورت گزینش‌پذیر بعضی از آلكن‌ها را تحت شرایط ملایم بدون افزودن حلال و با استفاه از اكسیژن، به اپوكسیدها اكسید نماییم. قبل از این یا از دهنده‌های اكسیژن سمی به صورت استوكیومتری استفاده و یا مواد گرانی مانند هیدرژن به عنوان كاهنده به كار گرفته می‌شدند. ولی این فرآیند در تولید اپوكسیدها،‌ كه از جمله مواد شیمیایی واسطه و با ارزش می‌باشند،‌ روشی عاری از هر گونه آلودگی می‌باشد.“
كاتالیست طلا که روی پایه كربن قرار می‌گیرد، شامل نانوبلور‌های طلا با اندازه 5 تا 50 نانومتر و میانگین قطر حدود 25 نانومتر می‌باشد. كاتالیست یك درصد طلا بر پایة كربن با اكسیداسیون سیكلوهگزن به وسیلة اكسیژن‌های مولكولی،‌ قادر است محصولاتی مانند 2-سیکلوهگزان-1-اول و 2-سیکلوهگزان-1-اون را تولید كند. دانشمندان بر این باورند كه این واكنش با اكسیداسیون مستقیم پیوند دو گانة كربن- كربن انجام می‌شود. Hutchings گفته است كه: ”چالش اصلی این واكنش فقط تولید دی‌اكسیدكربن نمی‌باشد بلكه می‌بایست گزینش‌پذیری مناسب نیز به دست آید.“
این تیم تحقیقاتی همچنین استفاده از حلال‌های غیرقطبی را برای اكسیداسیون آلكن‌ها در تركیب با یك آغازگر مانند هیدرژن پراكسید یا ترسیوبوتیل‌هیدروپراكسید مورد بررسی قرار داده‌اند.
گزینش‌پذیری حاصل از این واكنش‌ها برای محصولات C6 برابر 60 تا 80 درصد و بازده واکنش برابر 10 تا 30 درصد می‌باشد.
توزیع و پراكندگی محصولات C6 به حلال بستگی دارد؛ حلال 1و2و3و5- تترامتیل بنزن باعث بالاترین گزینش‌پذیری، یعنی50 درصد برای اكسید سیكلوهگزن می‌باشد. همچنین استفادة كمتر از كاتالیست طلا مقدار بازده محصول اكسید سیكلوهگزن را كاهش می‌دهد.
بر طبق این یافته‌ها تنظیم كاتالیست‌های با انتخاب صحیح شرایط واكنش، امکان‌پذیر می‌باشند. این تیم تحقیقاتی همچنین كشف كردند كه با تغییر شرایط و كاتالیست می‌توانند بدون استفاده از حلال به اكسیداسیون انتخابی سیس- سیكلواُكتن دست یابند.
این محققان برای اكسیداسیون آلكن‌های استایرن و سیس‌- استیلبن از كاتالیست نانوبلوری طلا استفاده كردند. این كاتالیست همچنین در اكسیداسیون آلكان‌ها به كار می‌رود و سیكلوهگزان را به سیكلوهگزانون و سیكلوهگزانول تبدیل می‌كند.
با تغییر كاتالیست طلا به وسیلة بیسموت، گزینش‌پذیری كاتالیست برای محصولات اكسیداسیون C6 افزایش می‌یابد. آزمایش‌های اولیه نیز نشان داده‌اند كه قلع، آنتیموان و سرب می‌توانند فعالیت كاتالیستی را افزایش دهند.
Hutchings می‌گوید:“طلا مادة كاتالیستی استثنایی در مقیاس نانو بوده، پیش‌بینی می‌شود كه كاتالیست‌های طلا نقش ارزنده‌ای در صنایع شیمیایی، در آینده‌ای نزدیك، ایفا خواهند كرد.
هم‌اكنون به شدت در حال كار بر روی اكسیداسیون گزینش‌پذیر گسترة وسیعی از مواد اولیه می‌باشیم و به ویژه توجه زیادی به اكسیداسیون گزینش‌پذیر هیدرژن به پراكسیدهیدرژن نموده‌ایم.“
نتایج این تحقیقات در Nature گزارش شده است.