گرانوله کردن نانولوله کربنی به عنوان پایه کاتالیست و ایجاد کاتالیست های pd و ni بر روی آن به منظور هیدروژناسیون پیوند سه گانه کربن – کربن

واکنش هیدروژنه کردن، یکی از مهم ترین واکنش های مورد استفاده در صنایع مختلف است. در این واکنش ها استفاده از نانولوله کربنی و کربن اکتیو به عنوان پایه کاتالیست گزارش شده است. مسئله مهم در تحقیق حاضر استفاده از شکل ماکروسکوپی این ذرات پودریست چرا که ذرات نانولوله کربنی تأثیرات مخربی بر سلامتی انسان دارند، ضمن آن که با این کار در مقیاس صنعتی هم ، کار با آن ها بهبود می یابد. نکته مهم حفظ سطح مقطع ویژه در شکل ماکروسکوپی است که این موضوع در گرانول های متخلخل حاصل می شود. روش کار به این صورت است که از ذرات پودری کربن شامل کربن اکتیو، نانولوله کربنی چند دیواره، نانو لوله کربنی تک دیواره و نانولوله کربنی عامل دارشده به صورت جداگانه به وسیله آلژینات سدیم ژلی تهیه گردید، سپس قطرات این ژل در محلول نمک های دو ظرفیتی کلسیم و نیکل، به جهت تشکیل تقاطع های عرضی به شکل گرانول در آمدند. این گرانول ها در کوره عملیات حرارتی و تحت گاز خنثی استحکام یافتند. ضمن عملیات حرارتی مواد آلی موجود در آن سوخته و تجزیه می شود و بدون از هم پاشیدن ساختار سه بعدی جای آن را تخلخل می گیرد. اطلاع از حفرات، توزیع سایز تخلخل ها و مساحت سطحی گرانول های ساخته شده توسط آزمون bet انجام شد. خوشبختانه مساحت سطحی این گرانول ها با ذرات پودری تفاوت چندانی نکرده است. نتایج نشان می دهد که این گرانول ها دارای گستره زیادی از تخلخل ها می باشد. همچنین مساحت سطح حفرات در گرانول های حاصل از نانولوله چند دیواره بیشتر از گرانول های نانولوله تک دیواره است. در ادامه به منظور نشاندن ذرات فلزی کاتالیستی بر این پایه های کربنی از چهار روش مختلف استفاده گردید: - روش تلقیح مرطوب - استفاده از کمپلکس ساز - استفاده از سورفکتانت - نشاندن ذرات بر روی نانولوله های عامل دار شده بر روی این محصولات یک مرحله احیا هم صورت گرفت تا اکسید فلزی به فلز خالص تبدیل شود. احیا توسط عامل احیا کننده هیدرازین و همچنین توسط هیدروژن دهی انجام شد و توسط روش xrd ارزیابی شد. به منظور مشاهده، توزیع و اندازه ذرات فلزی بر روی گرانول ها آنها از روش tem استفاده گردید. با مقایسه تصاویر آن یافته شد که در روش تلقیح مرطوب نسبت به روشی که از سورفکتانت استفاده می شود ذرات با ابعاد بزرگتری بر سطح گرانول ها می نشینند. در پایان کاتالیست های تهیه شده در واکنش های احیای کنترل شده ترکیبات آلکین در دو حلال ایزوپروپانول و آب تحت فرایند هیدروژناسیون قرار گرفت. ترکیبات آلکین استفاده شده شامل استیلن دی کربوکسیلیک اسید، پروپارژیل الکل و2-بوتین-1و4- دی ال می باشد. پیشرفت واکنش توسط تکنیک های hplc و gc-mass دنبال شد. نتایج نشان می‎ دهد که در هیدروژناسیون پروپارژیل الکل کاتالیست های نیکل بر کربن اکتیو و در هیدروژناسیون 2- بوتین-1و4-دی ال کاتالیست های پالادیوم بر نانولوله کربنی چند دیواره واکنش پذیری بالایی را نشان می دهند. همچنین با مشاهده محصولات واکنش حاصل از کاتالیست های نیکل و پالادیوم به تفاوت عملکرد این دو فاز کاتالیستی در انتخاب پذیری محصولات پی برده شد. چنان که پالادیوم در واکنش پروپارژیل الکل واکنش را به سمت آلکن آن هدایت می نماید اما کاتالیست نیکل آن را به سمت تولید استون پیش می برد. همچنین در واکنش هیدروژناسیون 2- بوتین-1و4- دی ال پس از آنالیز محصولات واکنش توسط hplc یافته شد که پیک مواد حاصله با کاتالیست پالادیوم قبل از پیک ماده اولیه ظاهر می شود. می توان این ماده را از ترکیبات فوران دانست. این در حالیست که در واکنش هیدروژناسیون با کاتالیست نیکل پیک ماده محصول پس از پیک ماده اولیه دیده می شود.