31242

سنتز و شناسايي نانو كامپوزيت هاي جديد بر پايه پلي اكسومتالات‌هاي كگيني و چارچوب هاي فلز-آلي؛ بررسي كاربرد‌هاي كاتاليزوري آن‌ها در كاهش 4- نيتروفنول و واكنش گوگرد زدايي اكسايشي از سوخت مدل

كارشناسي ارشد

شيمي-شيمي آلي

1402-1403

1403/06/21

دكتر حسين غفوري

نداشتم

شيمي

در سال‌هاي اخير بحث افزايش آلودگي زيست محيطي به علت گسترش فعاليت‌هاي صنعتي، تجاري، اقتصادي و ... به عنوان يك چالش اساسي، توجه پژوهشگران بسياري را به خود جلب كرده است، چرا كه اين فعاليت‌ها همه جنبه‌هاي محيط زيست اعم از منابع خاكي، آبي، جوي و ... را تحت تاثير قرار داده و مخاطرات جدي براي سلامت انسان‌ها و ساير جانداران كره زمين ايجاد كرده‌اند. از اين رو تلاش پژوهشگران دغدغه مند به سمت يافتن راه حلي براي جلوگيري از ورود آلاينده‌ها به محيط زيست و همچنين پاكسازي محيط از آلاينده‌هايي كه بدان وارد شده، جهت يابي كرده است و ما نيز تلاش نموديم از اين قاعده مستثني نباشيم. در نتيجه سعي نموديم نانو كامپوزيت‌هايي كارآمد طراحي و سنتز نماييم تا با فعاليت كاتاليزوري خود بتوانند ياري‌گر ما براي دستيابي به اين مهم باشند. ساختار‌هاي پلي اكسومتالات كگيني، نانو كاتاليزور‌هايي با قابليت انجام واكنش‌هاي ردوكسي هستند و مي‌توانند به عنوان يك كاتاليست كارآمد در كاهش آلاينده‌هاي آبي و گوگرد زدايي از سوخت عمل نمايند. اين ساختار‌ها علي رغم ويژگي‌هاي منحصر به فرد خود همچون خواص شيميايي و الكتروني منحصر به فرد و ... داراي ايراداتي چون مساحت سطح پايين، عدم بازيافت به علت حلاليت زياد در محيط‌هاي آبي، حساس بودن به pH محيط و ... هستند. در نتيجه با يك طراحي دقيق و كامپوزيت كردن اين تركيبات با چارچوب‌هاي فلز- آلي و قرار دادن آن‌ها در منافذ اين چاچوب‌ها توانستيم دو نانو كامپوزيت H3PSr3Mo9O37@ZIF-67 (In) و H3PSr3Mo9O37@MIL-101 (Cr) (In) را سنتز نماييم. نانو كامپوزيت‌هاي سنتز شده توانستند بسياري از ايرادات ساختار‌هاي POM، از قبيل مساحت سطح كم، عدم استفاده مجدد و عدم پايداري در pH‌هاي بالا 6 و 7 را مرتفع سازند و از طرفي پايداري حرارتي نانو كامپوزيت‌هاي ساخته شده نسبت به هر كدام از اين بخش‌ها به تنهايي، افزايش يافت. از نانو كامپوزيت با بستر ZIF-67 در جهت پاكسازي منابع آبي استفاده نموديم به طوري كه اين نانو كامپوزيت توانست واكنش احياي 4- نيتروفنول را در حضور كاهنده NaBH4 در مدت زمان 90 ثانيه با راندمان 43/99% و ثابت سرعت ظاهري Kapp=0.0618 S-1 انجام دهد و همچنين نانو كامپوزيت با بستر MIL-101 (Cr) را در فرآيند گوگرد زدايي اكسايشي از سوخت مدل مورد استفاده قرار داديم كه اين نانو كامپوزيت نيز توانست در حضور اكسنده‌هاي مختلفي همچون H2O2/AA با حجم و نسبت mL 2:1 فرآيند گوگرد زدايي از سوخت مدل را در مدت زمان 60 دقيقه با راندمان 45/87% و ثابت سرعت ظاهري Kapp=0.0267 min-1 و همچنين در حضور اكسنده H2O2/FA با حجم و نسبت mL 2:1 در مدت زمان 40 دقيقه با راندمان 47/94% و ثابت سرعت ظاهري Kapp=0.0488 min-1 انجام دهد.

1403/07/07

Synthesis and identification of novel nanocomposites based on Keggin type polyoxometalates and metal-organic frameworks; Investigating of their catalytic applications in the reduction of 4-nitrophenol and oxidative desulfurization reaction of model fuel

9/11/2025 12:00:00 AM

In recent years, the discussion of increasing environmental pollution due to the expansion of industrial, commercial, economic activities, etc., has attracted the attention of many researchers as a fundamental challenge, because these activities affect all aspects of the environment, including soil resources, they have affected the water, atmosphere, etc. and have created serious risks for the health of humans and other living beings on the planet. Therefore, the efforts of concerned researchers have been directed towards finding a solution to prevent pollutants from entering the environment and also to clean the environment from the pollutants that have entered it, and we have tried not to be an exception to this rule. As a result, we tried to design and synthesize efficient nanocomposites so that they can help us achieve this goal with their catalytic activity. Keggin type polyoxometalate structures are nano-catalysts capable of redox reactions and can act as an efficient catalyst in reducing water pollutants and desulfurization of fuel. Despite their unique features such as unique chemical and electronic properties, etc., these structures have defects such as low surface area, lack of recycling due to high solubility in aqueous environments, sensitivity to environmental pH, etc. As a result, with a detailed design and composite of these compounds with metal-organic frameworks and placing them in the pores of these chachubs, we were able to synthesize two nanocomposites H3PSr3Mo9O37@ZIF-67 (In) and H3PSr3Mo9O37@MIL-101 (Cr) (In). show Synthesized nanocomposites were able to overcome many defects of POM structures, such as low surface area, non-reusability and lack of stability at high pH 6 and 7, and on the other hand, the thermal stability of the nanocomposites made compared to each of these parts a lone, increased. We used nanocomposite with ZIF-67 substrate to clean up water sources, so that this nanocomposite was able to reduce 4-nitrophenol in the presence of NaBH4 reducer in a period of 90 seconds with an efficiency of 99.43% and an apparent rate constant of Kapp=0.0618 S-1. and we also used the nanocomposite with MIL-101 (Cr) substrate in the oxidative desulfurization process of the model fuel, and this nanocomposite was also able to work in the presence of various oxidants such as H2O2/AA with a volume and ratio of 2:1 mL Model fuel desulfurization process in 60 minutes with 87.45% efficiency and apparent speed constant Kapp=0.0267 min-1 and also in the presence of H2O2/FA oxidant with volume and mL ratio of 2:1 in 40 minutes with efficiency of 94.47% and apparent rate constant Kapp=0.0488 min-1.

پلي اكسومتالات كگيني، چارچوب فلز- آلي، كاهش 4- نيتروفنول، گوگرد زدايي اكسايشي.

Keggin type polyoxometalate, H3PSr3Mo9O37@ZIF-67, H3PSr3Mo9O37@MIL-101 (Cr), reduction, oxidation.

Alireza Gholami

Hossein Ghafouri