Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Ghiaci,Amir Abdolmaleki
مهران غیاثی (استاد راهنما) امیر عبد الملکی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Elahe Erfanmanesh
الهه عرفان منش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Synthesis and Characterization of Hybridized Nanoparticles of Co-Mn Immobilized on Bone by Osmosis and Impregnation Methods and its Application for Oxidation of p-Xylene to Terephthalic acid
Liquid-phase oxidation of methyl aromatic hydrocarbons is of great scientific, technological, and commercial importance. In this project, liquid-phase oxidation of p -xylene (PX) to terephtalic acid (TA) was studied with a heterogeneous catalyst immobilization of Co 2+ , Mn 2+ nano-particles on bone by osmosis and impregnation methods which was promoted by KBr. Also glacial acid acetic was used as solvent. Purified terephthalic acid (TA) is an important petrochemical product and the main source of polyethylene terephthalate, a major material for textiles and bottles. About 42 million tons of TA was produced in the world. The nano catalyst was prepared from the cobalt (??) nitrate hexahydrate, Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O, and manganese(??) nitrate hexahydrate, Mn(NO 3 ) 2 .6 H 2 O, which were immobilized on bone. Different techniques such as: UV-Vis, BET, SEM, ICP and TEM were used for characterization of the catalysts. The catalyst showed excellent activity and selectivity. For the last several years, the kinetics of the reaction network and the process engineering aspects of p -xylene (PX) oxidation have been investigated in details. The oxidation reaction sequence of p- xylene (PX) generates three intermediates, p -tolualdehyde (TALD), p -toluic acid (PT) and 4-carboxy-benzaldehyde (4-CBA). The products were analyzed by GC. The free-radical chain mechanism, as a general framework within which the kinetics features of hydrocarbon oxidation in liquid phase are interpreted, is now generally accepted. The efficacy of the Co-Mn-Br catalyst system is due to the synergistic effect of the coupled catalytic cycles of cobalt, manganese, and bromide ions. Furthermore, reaction time, temperature, oxygen pressure, catalyst concertation and promoter concertation were optimized. The maximum product (TA) yield was over 99%, which was obtained using 0.1 g catalyst Co/Mn ratio=10/1, 0.01 g KBr at 190 ° C and 17 bar. The reusability of the catalyst, was tested in the reaction. The presence of the bone support makes the nano-particles resistant to aggregation and precipitation and also helps preserve their catalytic activity during the 3 cycles.
در پروژه حاضر تلاش شده است کاتالیستی مناسب برای واکنش اکسایش پارا -زایلن به ترفتالیک اسید، در فاز مایع، ارائه شود. این کاتالیست به صورت یک کاتالیست ناهمگن شاملCo 2+ و Mn 2+ است که به دو روش تلقیح و اسمز روی بستر استخوان تثبیت شده اند. همچنین از KBr به عنوان محرک و استیک اسید به عنوان حلال استفاده شده است. این پروژه بر پایه این ایده استوار است که در سطح استخوان منافذ ریزی وجود دارد؛ هنگامی که استخوان در محلول نمکی حاوی یون- های کبالت و منگنز قرار داده شود، یون های مربوطه از طریق این منافذ بسیار ریز، درون استخوان و از جمله دیواره آن نفوذ می کنند. طی چنین فرایندی یون ها به تعداد کم، جذب مکان های مختلفی درون ساختار استخوان می شوند. پس از آن که جذب اتفاق افتاد، استخوان را کلسینه نموده که حاصل آن هیدروکسی آپاتیتی است که در شبکه خود یون هایMn وCo را به صورت نانوذرات جای داده است. بستر استخوان مانع از تجمع ذرات فلزی می شود. کاتالیست سنتز شده فعالیت و گزینش پذیری بالایی از خود نشان می دهد. با استفاده از روشهای مختلف FT-IR، SEM، TEM،BET ، UV-Vis و ICP کاتالیست را شناسایی کرده و از این نانوکاتالیست ها در واکنش اکسایش پارا -زایلن به ترفتالیک اسید استفاده شد. به علاوه از دستگاه کروماتوگرافی (GC)برای مشخص کردن میزان راندمان و پیشرفت واکنش استفاده شده است. کاتالیست های Mn-Co به صورت نانوذره درآورده شد و ضمنا روی یک بستر هتروژن تثبیت گردید تا ضمن افزایش کارایی کاتالیست، بازیابی و استفاده ی مجدد از کاتالیست با سهولت به مراتب بهتری انجام شود. به اضافه به دلیل انجام این واکنش با کاتالیست- های نانوذره و مصرف کمتر کاتالیست، این کار از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه می باشد. در چند سال اخیر جزئیات سینتیکی واکنش اکسایش پارا -زایلن به ترفتالیک اسید مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین یک مکانیسم زنجیری رادیکالی برای این واکنش پیشنهاد شده است. در واکنش اکسایش پارا -زایلن به ترفتالیک اسید، سه حدواسط پارا- تولوآلدهید، پارا- تولوئیک اسید، 4-کربوکسی بنزآلدهید تولید می شود. زمان، دما، فشار، مقدار کاتالیست، مقدار محرک و تاثیر حلال آب بر واکنش مورد بررسی قرار گرفت. واکنش در °C190، ar17، 30 دقیقه و با 1/0 گرم کاتالیست و 01/0 گرم از KBr بهینه شد. بازیافت کاتالیست نیز در این واکنش بررسی شد. نتایج نشان داد که کاتالیست عملکرد بالایی را در سه بار استفاده در انجام واکنش نشان می دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی