سنتز و شناسایی برخی نانوکامپوزیت های هتروپلی اسید و تیتانیوم برپایه سیلیس و کاربرد آن ها در فرایندهای کاتالیستی

چکیده: این تحقیق را می توان به دو بخش اصلی تقسیم کرد: نانوچندسازه های پلی اکسومتالات بر پایه سیلیس و نانوچندسازه های تیتانیوم بر پایه سیلیس و کاربرد کاتالیستی آن ها. در این تحقیق، مزوپورهای سیلیسی sba-15، sba-3، و mcm-48 سنتز شدند و مزوپور sba-15 با گروه های pr-nh2 و pr-nh3+ عامل دار گردید. چهار دسته از پلی اکسومتالات ها، هتروپلی اسیدهای دارای ساختار کگین (فسفوتنگستیک اسید، فسفومولیبدیک اسید، و سیلیکوتنگستیک اسید)، هیبرید های آلی-معدنی پلی اکسومتالات با گروه هگزامتیل فسفرآمید، نمک های پلی اکسومتالات با ساختارهای ولز-داوسن و پرایسلر ساخته شدند و مورد بررسی قرار گرفتند. از مزوپورهای ساخته شده بعنوان بستر جهت طراحی نانوچندسازه های پلی اکسومتالاتی، بر اساس سیستم های مهمان-میزبان، استفاده شد و پلی اکسومتالات های مذکور بر بسترهای مزوپوری تثبیت شدند. نانوچندسازه های مزوپوری حاصل توسط آنالیز های xrd، sem، tem، atomic absorption، bet-bjh، و ft-ir شناسایی شدند. اثر شرایط فیزیکی (مساحت سطح، شکل، اندازه و ساختار حفرات) و شیمیایی (گروه های عاملی) بستر سیلیسی بر کمیت و کیفیت تثبیت هر یک از گونه های پلی اکسومتالات بررسی شد. نتایج نشان داد که با عامل دار کردن بسترهای مزوساختار می توان خواص جذبی آن ها را بهبود بخشید. خواص کاتالیستی نانوچندسازه های پلی اکسومتالاتی طراحی شده به عنوان کاتالیست جهت اکسایش هتروژن آلکن ها، الکل ها، و تیواترها مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که نوع اتم های آدندا و اتم هترو، قدرت اسیدی، و خواص ساختاری گونه های پلی اکسومتالات مهمان تعیین کننده فعالیت کاتالیستی این سیستم ها می باشند. علاوه بر این، خواص فیزیکی و شیمیایی بسترهای مزوپوری سیلیسی نیز اثر قابل توجهی بر فعالیت سیستم های کاتالیستی هتروژن طراحی شده دارد. سیستم های کاتالیستی پلی اکسومتالاتی ساخته شده بر پایه سیلیس هتروژن بوده و، بدون کاهش فعالیت، قابل بازیافت هستند. در بخش دوم این تحقیق، نانوچندسازه های tio2 به دو روش مهمان-میزبان و هم رسوبی ساخته شدند. نانوچندسازه های tio2-sio2 حاصل توسط آنالیزهای xrd، sem، atomic absorption، bet-bjh، و ft-ir شناسایی شدند. در سیستم های مهمان-میزبان، از بستر مزوپوری sba-15 جهت تثبیت و پخش گونه های تیتانیا استفاده شد. اثر غلظت پیش ماده تیتانیومی، حلال، و دمای کلسینه کردن بر مقدار، فاز و اندازه ذرات تیتانیای تثبیت شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای کلسینه کردن، پدیده سینترینگ رخ داده وذرات درشت می شوند. از سورفکتانت triton x-100 برای سنتز نانوچندسازه های tio2-sio2 به روش همرسوبی استفاده شد و اثر نسبت پیش ماده های سیلیسی به تیتانیومی، ph، و دمای کلسینه کردن بر مقدار، فاز و اندازه ذرات تیتانیا و مورفولوژی نانوچندسازه ها مورد بررسی قرار گرفت. کلیه نانوچندسازه های tio2-sio2 ساخته شده به عنوان کاتالیست جهت تخریب فوتوشیمیایی رنگ کنگورد در حضور نور uv مورد استفاده قرار گرفتند. اثر درصد، فاز، و اندازه ذرات تیتانیا و مساحت سطح نانوچندسازه بر فعالیت فوتوکاتالیستی نانوچندسازه های طراحی شده بررسی شد. سیستم های فوتوکاتالیستی tio2-sio2 ساخته شده هتروژن بوده و بدون کاهش فعالیت، قابل بازیافت هستند.