طراحی و ساخت جامدات نانوساختار جدید بر پایه مایعات یونی و مطالعه کاربردهای آنها در برخی تبدیلات شیمیایی

در فصل اول، مقدمه ای کلی در مورد مایعات یونی و اهمیت آنها در واکنش های مختلف شیمیایی و صنعتی آورده شده است. علاوه بر این، معایب اصلی مایعات یونی به همراه راهبردهای گزارش شده جهت برطرف کردن این معایب نیز ذکر شده است. در بخش دوم فصل اول، امتیازات و نواقص کاتالیزورهای همگن، ناهمگن و بین فازی بیان و مورد مقایسه قرار گرفته است. علاوه بر این، امتیازات کاتالیزورهای بین فازی نسبت به سیستم های کاتالیزوری سنتی نیز مورد اشاره قرار گرفته است. در بخش پایانی فصل اول، انواع مواد نانوحفره و خصوصیات آنها بررسی شده است. در فصل دوم، برای اولین بار، طراحی، سنتز و شناسایی ترکیبات زیروژل و نانوساختار مزوحفره منظم جدید بر پایه مایعات یونی بررسی شده اند. در این راستا سنتز و شناسایی ساختارهای زیروژل بر پایه مایعات یونی 1،3-بیس(3-تری متوکسی پروپیل)ایمیدازولیوم هالید مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه بر این، خصوصیات و پایداری این مواد از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی رزنانس مغناطیسی هسته حالت جامد، وزن سنجی دمایی و طیف سنجی مادون قرمز انعکاسی بررسی شده است. در ادامه دسته ای از نانوساختارهای مزوحفره منظم pmo-il حاوی مقدارهای متفاوت از واحد های مایعات یونی پروپیل ایمیدازولیوم مذکور، سنتز و شناسایی شده اند. در همه این مطالعات تاثیر غلظت مایعات یونی در نظم و پایداری ساختارهای سنتز شده، بررسی شده است. در فصل سوم، کاربرد نانوساختارهای منظم pmo-il، در واکنش جفت شدن سوزوکی آریل هالیدها مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، تهیه و شناسایی نانوکاتالیزور pd@pmo-il بررسی شده است. در مرحله بعد، کاربرد کاتالیزور pd@pmo-il در واکنش جفت شدن سوزوکی انواع یدو-، برمو- و کلروآریل ها با آریل بورونیک اسید های مختلف در حضور پتاسیم کربنات و در آب به عنوان یک حلال سبز مطالعه شده است. بخصوص، فعالیت بالای این کاتالیزور برای ترکیبات غیرفعال آریل کلرید و آریل هالید حاوی هترواتم شایان توجه است. این مطالعه نشان داد که کاتالیزور می تواند 4 بار بدون از اینکه کاهشی قابل توجه در فعالیت و انتخابگری آن مشاهده شود، بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار گیرد. نتایج این بررسی ها همچنین نشان داد که اگرچه نانوساختار pmo-il در ظاهر به عنوان یک مخزن جهت نگهداری گونه های پالادیم قابل حل در محیط، عمل می کند، ولی در حقیقت نقش یک نانوبستر را برای گرفتن و آزاد کردن مجدد نانوذرات پالادیم به درون نانوحفرات و در نتیجه جلوگیری از تجمع آنها طی فرایند واکنش دارد. در فصل چهارم، کاربرد نانوکاتالیزور pd@pmo-il در اکسایش هوازی الکل ها بررسی شده است. کارآیی مهم ترکیب pmo-il بر پایه مایعات یونی در تهیه و پایداری نانوذرات پالادیم در طی اکسایش هوازی الکل ها مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان دادند که الکل های مختلف نوع اول و دوم آلیفاتیک، آروماتیک، هتروآروماتیک و آلیلی می توانند بصورت موفقیت آمیزی در حضور مقدار های کم از نانوکاتالیزور pd@pmo-il و در مدت زمان پایین، به محصولات کربونیلی مربوطه اکسید شوند. این مطالعه همچنین نشان داد که کاتالیزور می تواند حداقل 9 بار به آسانی بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار گیرد و محصولات کربونیلی مربوطه را بازده عالی تولید کند. نتایج حاصل از آزمون فیلتر کردن در دمای بالا، آنالیز اتمی، و اثرات عوامل مسموم کننده با نتیجه بازیافت کاتالیزور همخوانی خوبی داشته و نشان دادند که نانوکاتالیزور pd@pmo-il در محیط واکنش بصورت ناهمگن عمل می کند. علاوه بر این، آزمایش جذب –واجذب نیتروژن و آنالیز میکروسکوپ الکترونی عبوری کاتالیزور بازیافتی، کارآیی بالای نانوساختار pmo-il را در تثبیت موفق نانوذرات فعال و پایدار پالادیم تایید کردند.