ساخت الکترود اصلاح شده برپایه مزوحفره های سیلیکایی منظم عامل دارشده با tempo، کاربرد در اکسایش الکتروشیمیایی الکل ها

هدف اصلی این رساله، طراحی و ساخت الکترودهای اصلاح شده جدید، برپایه ساختارهای مزوحفره سیلیکایی منظم عامل دار شده با رادیکال tempo و بکارگیری آن ها در اکسایش الکتروشیمیایی الکل ها است. در بخش اول، مطالعه جامعی از رفتار الکتروکاتالیزوری ترکیبات «2،2،6،6-تترامتیل پی پیریدین-n-اکسیل» (tempo) و «n-هیدروکسی فتالیمید» (nhpi) در جهت اکسایش الکتروشیمیایی الکل ها، با بکارگیری روش های ولتامتری به عنوان ابزاری کارآمد و مفید، به انجام رسید. نتایج حاصل بیانگر تأثیر شدید ph و الگوی متفاوت واکنش پذیری در phهای مختلف برای این کاتالیزورهای به ظاهر مشابه است. رادیکال tempo در محلول بافر کربنات با شرایط بازی ملایم به عنوان کاتالیزور موثر عمل نموده در حالی که ترکیب nhpi در محلول بافر استات با شرایط اسیدی ملایم دارای بیشترین فعالیت کاتالیزوری است. علاوه بر این اثرات الکترونی ناشی از ماهیت الکل ها برای دسته ای از الکل های بنزیلی، آلیلی و آلیفاتیک مورد بررسی قرار گرفته و اطلاعات سینتیکی جدیدی با استفاده از بررسی های ولتامتری و شبیه سازی های دیجیتالی ولتاموگرام های چرخه-ای حاصل شد. مطالعات حاضر به خوبی نشان می دهد که ترکیب tempo با توجه به شرایط بهینه شده، کارآیی کاتالیزوری بهتری نسبت به ترکیب nhpi داراست. در بخش دوم، تثبیت tempo بر روی سطح الکترود، به منظور ایجاد کاتالیزوری کارآمدتر جهت اکسایش الکتروشیمیایی الکل ها مورد بررسی قرار گرفت. با هدف پرداختن به این موضوع، از روش خودتجمعی القاشده الکتروشیمیایی (easa) برای تثبیت فیلم mcm-41 منظم عامل دار شده با tempo روی سطح الکترود استفاده شد. فیلم ها و الکترودهای اصلاح شده با روش های آنالیز عنصری (chn)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و وزن سنجی حرارتی (tga) مورد شناسایی قرار گرفتند. براساس بررسی های ولتامتری، الکترودهای اصلاح شده موردنظر پاسخ الکتروشیمیایی مناسبی را بواسطه انتقال الکترون ناشی از گروه های tempo تثبیت شده در درون کانال های مزوحفرات سیلیکایی نشان دادند. پس از آن امکان اکسایش الکتروشیمیایی الکل ها با الکترودهای اصلاح شده مذکور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده بیانگر توانایی این سیستم در تبدیل دسته وسیعی از الکل ها به آلدئیدها و کتون های مربوطه با بهره های خوب تا عالی، در محیط آبی و بدون ایجاد محصول جانبی بود. همچنین در این مطالعه سل الکتروشیمیایی تشکیل شده از مجموعه الکترودهای اصلاح شده عامل دار شده با tempo، به منظور افزایش مقیاس فرآیند اکسایشی حاضر طراحی شد. سل مذکور با تبدیل مقیاس بزرگ 20 میلی مول و ارائه عدد بازده (ton) غیرمنتظره بالای 6000، عملکرد موفقی در اکسایش الکتروشیمیایی الکل ها به همراه داشت. با توجه به دانش ما، این میزان عدد بازده بدست آمده، بالاترین مقدار گزارش شده برای سیستم های کاتالیزوری برپایه tempo در اکسایش شیمیایی و الکتروشیمیایی الکل ها می باشد.