نیتراسیون ترکیبات آلی یکی از فرایندهای مهم صنایع شیمیایی است و مورد تحقیق و بررسی بسیاری از محققین قرار گرفته است زیرا ترکیبات نیترو آروماتیک از جمله ترکیبات پر کاربرد و حیاتی به حساب می آیند. کاربرد عمده این ترکیبات در صنعت رنگ و به طور خاص صنایع داروئی می باشد. تحقیقات بسیاری جهت کاهش مشکلات فرایند نیتراسیون در سال های اخیر صورت گرفته است. برخی معایب و مشکلات کار از جمله استفاده از مواد سمی و خطرناک، حجم زیاد اسید مصرفی، گزینش پذیری و . . . کم و بیش هنوز وجود دارد و تمرکز بیشتر محققین برای برطرف کردن این مشکلات می باشد. در این تحقیق تلاش شد تا با به کارگیری مواد ارزان قیمت و در دسترس (خاک رس) و تثبیت مایع یونی بر روی سطح آن مشکل گزینش پذیری کم واکنش در غیاب کاتالیزور رفع گردد، که تا حدود زیادی اینگونه شد. یکی از مشکلاتی که در کارکرد با مایعات یونی وجود دارد بازیافت این مواد از محیط واکنش است که با تثبیت آن برروی سطح خاک این مشکل نیز مرتفع گردید. از طرفی راندمان واکنش در مقایسه با کارهای مشابه بسیار بالا و در حضور کاتالیزور تقریبا واکنش کامل انجام می پذیرد. در این تحقیق نیتراسیون فنول به طور کامل و نیتراسیون آنیلین، آنیسول، بنزن و آنتراسن نیز مورد بررسی قرار گرفت که نتیجه آن میزان تبدیل 99% برای فنول با گزینش 96% در تولید محصول پارا نیترو فنول می باشد.

در بخش اول این رساله برای اولین بار نانوذرات شش ضلعی زیرکونیوم فسفات با استفاده از شبکه پلیمری با ابعاد حدود 60 نانومتر تولید گردید. آنالیزهای متعددی برای بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کاتالیست تهیه شده صورت پذیرفت. نانوذرات زیرکونیوم فسفات تولید شده خصویات اسیدی قابل توجهی از خود نشان می دهند. این کاتالیست اسیدی ناهمگن در واکنش های مختلفی همچون آلکیلاسیون فریدل کرافتس فنول، محافظت از گروه های هیدرکسیل و کربونیل و واکنش های چند جزیی مورد استفاده قرار گرفت. کاتالیست تولید شده به راحتی و توسط سانتریفیوژ در انتهای هر واکنش از مخلوط واکنش جدا شده و طی فرایند ساده ای مجدداً قابل استفاده می گردد. همچنین، با تعویض پروتون های اسیدی روی سطح زیرکونیوم فسفات با کاتیون های مس و روی، دو کاتالیست ناهمگن دیگر تهیه گردید. آنالیزهای مختلفی برای بررسی خصوصیات این کاتالیست ها نیز صورت گرفت. این دو کاتالیست در واکنش اکسایش انتخابی الکل ها به آلدهیدها و کتون ها و محافظت از گروه هیدروکسی در الکل ها مورد استفاده قرار گرفتند. برای بررسی تجدیدپذیری، در انتهای هر واکنش، این کاتالیست ها با استفاده از سانتریفیوژ از مخلوط واکنش شدند و بعد از طی فرایند کوتاهی دوباره مورد استفاده قرار گرفتند. این کاتالیست ها برای چندین بار و بدون از دست دادن ویژگی های کاتالیستی قابل استفاده مجدد هستند.