23368

استفاده از روش تبادل ليگاند در چارچوب¬هاي فلز-آلي بر پايه زيركونيوم به¬منظور بهبود خواص كاتاليزگري براي واكنش¬هاي تراكمي

ارشد

شيمي معدني

1397

1399/11/11

دكتر وحيد صفري فرد

شيمي

چارچوب¬هاي فلز-آلي يا MOFها دسته اي از تركيبات متخلخل هستند. MOFهاي حاوي گروه¬هاي NH2 معمولا ظرفيت بالايي براي واكنش كاتاليزگري دارند. در اين كار تحقيقاتي دو چارچوب فلز-آلي MIP-203 و هم‌ساختار عامل‌دار شده‌ي آن با آمين، MIP-202 به¬عنوان ساختارهاي اصلي و MIP-202 حالت بهينه، كه در واقع با ميزان مناسبي از گروه عاملي NH2 پروتونه شده (NH3+) با استفاده از روش SALE (تبادل ليگاند به كمك حلال) اصلاح شده است براي استفاده در كاربردهاي كاتاليزگري (به عنوان كاتاليزگر) براي انجام واكنش تراكمي ناوناگل به كار گرفته شده است. ويژگي¬هاي نمونه¬ها با پراش اشعه ايكس پودري (PXRD)، طيف-سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FT-IR)، بررسي تخلخل¬هاي سطحي (BET)، همچنين تجزيه و تحليل حرارت سنجي (TGA) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مشخص گرديدند. در اين پژوهش سعي شده¬است تا شرايط انجام واكنش ناوناگل به نحوي بهينه شود كه هرچه بيشتر با ملاحظات زيست¬محيطي و اصول شيمي سبز مطابقت داشته باشد. پارامترهاي موثر در واكنش ناوناگل مانند نوع و مقدار كاتاليزگر، نوع حلال، دما و ... نيز مورد بررسي قرار گرفته است. MOF¬هاي اصلاح شده فعاليت¬هاي قابل توجهي را به¬عنوان كاتاليزگر ناهمگن به نمايش مي¬گذارند. به¬طوريكه MOF اصلاح شده بازده 90% را در واكنش تراكمي ناوناگل نشان داده كه بازدهي در حدود 30% بيش¬تر از كاتاليزگر اصلي مي¬باشد. همچنين آناليز TGA پايداري حرارتي بالاي اين ساختار بهينه شده را نشان مي¬دهد. اين پژوهش نشان داد حضور گروه عاملي NH2 پروتونه شده (NH3+) كه به‌عنوان جايگاه فعال چارچوب عمل مي‌كند، در تسريع و بهبود عملكرد كاتاليزگري تركيب در واكنش تراكمي ناوناگل موثر است.

1400/02/06

Utilization of ligand exchange method in zirconium-based metal-organic frameworks to improve its catalytic properties for condensation reactions

1/31/2022 12:00:00 AM

Metal-organic frameworks, or MOFs, are a group of porous compounds. MOFs containing NH2 functional groups usually have a high capacity for catalytic reaction. In this research work, two metal-organic frameworks, MIP-203 and its amine-functionalized co-structure, MIP-202 as the main structures and MIP-202 as the optimal state, which in fact has a suitable amount of protonated NH2 functional group (NH3+) using the SALE method (Solvent-assisted ligand exchange) has been modified to be used in catalytic applications (as a catalyst) to perform a condensation reaction of the Knoevenagel. Characteristics of the samples are characterized by powder X-ray diffraction (PXRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), surface porosity examination with Brunauer–Emmett–Teller analysis (BET), as well as thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). In this research, an attempt has been made to optimize the conditions of the Knoevenagel reaction in a way that is more in line with environmental considerations and principles of green chemistry. Effective parameters in Knoevenagel reaction such as catalyst type and amount, solvent type, temperature, and etc have been investigated. Modified MOFs exhibit significant activity as heterogeneous catalysts. The modified MOF showed a 90% efficiency in the Knoevenagel condensation reaction, which is about 30% higher than the main catalyst. TGA analysis also shows the high thermal stability of this optimized structure. This study showed that the presence of the amine functional group, which acts as the active site of the framework, is effective in accelerating and improving the catalytic performance of the compound in the Knoevenagel condensation reaction.

چارچوب‌هاي فلز-آلي، كاتاليزگر، NH3+، واكنش تراكمي ناوناگل

Metal-Organic Frameworks, Catalyst, NH3+, Knoevenagel condensation reaction