16385

16385

سنتز و كاربرد كاتاليزگري نانوكامپوزيت هاي مغناطيسي هسته / پوسته تيتانيوم دي اكسيد در سنتز تركيبات آلي به روش واكنش هاي چند جزيي

كارشناسي ارشد

علوم و فناوري نانو - نانو شيمي

شهريور 1395

دكتر علي ملكي

شيمي

چكيده نانوكامپوزيت مغناطيسي هسته/پوسته تيتانيوم دي‌اكسيد عامل دار شده با سولفوريك اسيد با سايز تقريبي 61 نانومتر و شكل شبه كروي با ناحيه سطحي 97 مترمربع برگرم براي اولين بار سنتز شده و كاربرد كاتاليزگري آن با توجه به مزاياي كاتاليزگرهاي ناهمگن و در راستاي توسعه روش¬هاي كاتاليزگري ساده, كارآمد و سازگار با محيط‌زيست, در سنتز تركيبات اسپيروكينازولين-4(H3)-اون و 2,3-دي هيدروكينازولين-4(H1)-اون در حلال سبز اتوكتيك عميق موردبررسي قرار گرفت. به نظر ما اثر هم‌افزايي كه بين خاصيت كاتاليزوري تيتانيوم دي‌اكسيد به‌عنوان اسيد لوييس و سولفوريك اسيد به‌عنوان جايگاه اسيد برونستد و همچنين خاصيت تمايل به جذب كربن دي‌اكسيد حلال‌هاي اتوكتيك عميق باعث بهبود راندمان و كاهش زمان واكنش مي‌شود. استفاده از اين كاتاليزگر مغناطيسي ناهمگن و پروتكل پيشنهادي, موجب افزايش فعاليت, خالص¬سازي آسان, بازده بالاي محصولات و زمان كوتاه واكنش براي تركيبات با استخلافهاي الكترون كشنده و الكترون دهنده مي‌شود. همچنين در يك كار ديگر نانو كامپوزيت مغناطيسي هسته/پوسته مزوپروس تيتانيوم دي‌اكسيد عامل دار شده با دي اتيلن تري آمين/نانوذرات پالاديوم سنتز شد و اثر افزايش مقدار بارگيري پالاديوم در آن موردبررسي قرار گرفت. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني عبوري گرفته‌شده به‌خوبي حضور نانوذرات پالاديوم با سايز تقريبي 2-5 نانومتري را در داخل حفرات مزوپور و سطح نانوكامپوزيت هسته/پوسته با سايز تقريبي 180 نانومتري را به اثبات رساند. كاهش حجم حفرات مزوپور و همچنين ناحيه سطحي ويژه در نانوكامپوزيت, تثبيت نانوذرات را به‌خوبي اثبات مي‌كند. آناليز طيف‌سنجي نشري پلاسماي جفت شده القايي افزايش مقدار پالاديوم از مقدار 4% وزني براي كامپوزيت بدون پوسته مزوپور و غيرعامل دار شده به مقدار 10% وزني براي كامپوزيت مزوپورشده عامل دار شده با دي اتيلن تري آمين نشان مي‌دهد. براي مطالعه ريخت‌شناسي و شناسايي كامپوزيت تهيه‌شده از روش‌هاي پراش پرتوايكس (XRD), طيف‌سنجي پراش انرژي پرتوايكس (EDAX), ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FE-SEM), ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM), طيف‌سنجي تبديل فوريه اشعه مادون‌قرمز (FT-IR), طيف‌سنجي نشر نوري پلاسماي جفت شده القايي (ICP) و آناليز جذب و واجذب گاز نيتروژن استفاده شد. واژه¬هاي كليدي: نانوكامپوزيت مغناطيسي تيتانيوم دي‌اكسيد, تيتانيوم دي‌اكسيد سولفونه شده, واكنش‌هاي چند جزيي, سنتز مشتقات كينازولين و اسپيروكينازولين, نانوكامپوزيت تيتانيوم دي‌اكسيد/پالاديوم

1395/11/03

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract A sulfonic acid functionalized titanium dioxide superparamagnetic nanocatalyst Fe3O4@SiO2@TiO2-OSO3H with average size of 61nm an​d semispherical shape with surface area about 97 m2.g-1 was successfully synthesized for the first time. The catalytic usage of the nanocatalyst was exemplified in synthesis of 2,3-dihydroquinazolin-4(1H)-one an​d spiroquinazolin-4(3H)-one derivatives in deep eutectic solvents (DESs) based on choline chloride an​d urea. We suggest that the synergistic effects in catalytic activities of titanium dioxide, organic acid an​d the CO2 capture property of DES are the main reasons for the improvement of catalytic activity. The synthesized spiroquinazolinones an​d dihydroquinazolinones derivatives were characterized by FT-IR, 1H an​d 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). The magnetic nanocatalyst exhibit high catalytic activity an​d can be simply separated from reaction media by an external magnet in a few second an​d could be reused for six cycles without significant lose in activity, which indicates the good immobilizing of sulfonic acid on the magnetic titanium dioxide support. Furthermore, the green solvent which has been used in this work can be readily isolated an​d reused for several times. Also a new nanocomposite Fe3O4@SiO2@mTiO2-HN(CH₂CH₂NH₂)₂/Pd was successfully synthesized an​d characterized an​d the increasing amount of palladium loding was investigated. The TEM images confirm the existence of Pd nanoparticles with average size of 2-5 nm inside the mesopourous an​d on the surface of the nanocomposite with the average size of 180 nm. The ICP analyses results show increasing in the amount of palladium loading up to 10 wt% nanocatalyst. The structure an​d morphology of the nanocatalysts were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction pattern (XRD), transmission electron microscopy (TEM), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), inductive coupled plasma mass spectroscopy an​d Brunauer-Emmett-Teller surface area analysis (BET). Keywords: Nanocomposite, Magnetic nanocatalyst, Sulfonated titanium dioxide, Spiroquinazoline-4(3H)-ones, 2,3-Dihydroquinazolin-4(1H)-ones, Deep eutectic solvent, Magnetic titanium dioxide/palladium nanocomposite.