کاتالیزور نانو اسفنجِ اسیدیِ جامد که می تواند به بهبود وضعیت اسف بار محیط زیست کمک شایانی نماید. این کمک هم ازلحاظ سرعت عملکرد هم ازلحاظ قیمت تمام شده و هم ازلحاظ پایداری و طول عمر است.اسیدهای جامد از مهم ترین کاتالیزورهای ناهمگون (Heterogeneous) هستند که برای اسیدهای مایع مضر برای محیط زیست جایگزین بسیار مناسبی هستند. از جمله کاربردهایی که این جایگزینی دارد، می توان به فرایند کراکینگ هیدروکربن ها، آلکیل دار کردن، تجزیه شیمیایی ضایعات پلاستیکی و تبدیل دی اکسید کربن به سوخت اشاره نمود.
دو مورد از کاتالیزورهای اسیدِ جامد شناخته شده و معروف، زئولیت های بلورینه و آلومینوسیلیکات های آمورف (بی شکل) هستند. اگرچه زئولیت ها به شدت اسیدی اند، اما به دلیل میکروپوروس بودن ذاتی (Macroporous: اندازه متوسط قطر تخلخل ها کوچک تر از 2 نانومتر) که موجب محدودیت شدید در نفوذ می گردد، دارای محدودیت هستند. درحالی که آلومینوسیلیکات ها مزوپوروس (Mesoporous: اندازه متوسط تخلخل ها بین 2 تا 50 نانومتر) هستند ولی قدرت اسیدی کم و پایداری متوسطی دارند.
در نتیجه یک چالش در زمینه سنتز و طراحی این کاتالیزورها ایجاد شده است، به صورتی که یک کاتالیستی تولید شود که هم قدرت اسیدی بالایی مانند زئولیت های بلورینه داشته باشد و هم حالت بافت آن مانند آلومینوسیلیکات ها باشد. به عنوان حدس می توان دو مورد زئولیت آمورف یا آلومینوسیلیکات به شدت اسیدی را تصور نمود.
از طرف دیگر، علت اصلی تغییر آب وهوا و گرمایش کره زمین، دی اکسید کربن موجود در جو است که میزان آن هر روز در حال افزایش است. تأثیر گرم شدن کره زمین از نظر تغییرات شدید در الگوهای آب و هوایی به وضوح قابل مشاهده و نگران کننده بوده است. بنابراین، نیاز به یافتن راه حل هایی برای کاهش میزان دی اکسید کربن، یا با کنترل تولید آن یا تبدیل آن به سوخت، به شدت وجود دارد. از طرف دیگر، مقادیر بیش ازحد زباله های پلاستیکی به یک مشکل جدی زیست محیطی تبدیل شده است. بیشتر کشورها روزانه هزاران تن زباله پلاستیکی تولید می کنند.
در این پژوهش، محققان به وسیله ایجاد این نانو اسیدهای جامد که دی اکسید کربن را مستقیماً به سوخت (دی متیل اتر) و زباله های پلاستیکی به مواد شیمیایی (انواع هیدروکربن ها) تبدیل می کنند، هر دو این مشکلات را هم زمان حل کردند.
گروه پروفسور Vivek Polshettiwar در موسسه تحقیقات بنیادی تاتا (TIFR) در بمبئی هندوستان با استفاده از تکنیک قطرات میکروامولسیون دوتایی (bicontinuous: به حالتی در امولسیون اطلاق می گردد که دو جزء به اندازه هم در امولسیون وجود داشته باشند) به عنوان یک الگوی نرم موفق شدند که یک آلومینوسیلیکات آمورف اسیدی (AAS) که به عنوان "Zeolites Amorphous" نیز شناخته می شود؛ سنتز نمایند. این ماده دارای مورفولوژی نانو-اسفنج است که هم قدرت اسیدی بالای زئولیت و هم سطح تماس مزوپوروس آلومینوسیلیکات را دارد.
حضور پل سیلانول شبه زئولیتی در AAS به کمک واکنش های مختلف کاتالیزوری (حلقه گشایی اکسید استایرن، سنتز وزییدریل، آلکیللاسیون فریدل-کرفت، سنتز یاسمینالدئید، ایزومریزاسیون متا-زایلن و کراکینگ کومن) ایجاد شده است. این حضور مستلزم وجود مکان های با قدرت اسیدی بالا و اندازه تخلخل زیاد است. هم افزایی بین قدرت اسیدی بالا و دسترسی پذیری مناسب منعکس کننده این موضوع است که AAS عملکرد بهتری از آخرین زئولیت ها و آلومینوسیلیکات های آمورف ارائه شده در پژوهش ها دارد.
وجود این موارد نیز با مطالعات دقیق از طریق آزمون NMR در حالت جامد تأیید شده است. در نتایج این آزمون مشخص گردید که این ماده دارای یک پل سیلانولی شبه زئولیتی به شدت اسیدی است و ساختار آن نیز کاملاً آمورف است. پس در دسته جدیدی از مواد که بین زئولیت بلورینه و آلومینوسیلیکات آمورف قرار می گیرد باید دسته بندی گردد. درنتیجه این رویکرد موجب تولید یک نسل جدیدی از کاتالیزهایی گردیده که می تواند به بهبود وضعیت اسف بار محیط زیست کمک شایانی نماید. این کمک هم از لحاظ سرعت عملکرد هم از لحاظ قیمت تمام شده و هم از لحاظ پایداری و طول عمر می باشد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
