سنتز و شناسایی منگنز پورفیرین عامل‌دار شده با آمین، تثبیت شده بر روی سیلیکا- زیرکونیوم فریت و بررسی عملکرد کاتالیستی آن در اکسایش سیکلوهگزان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، سعی شده برای اکسایش سیکلوهگزان و دستیابی به فراورده های با ارزش سیکلوهگزانون و سیکلوهگزانول، کاتالیست مناسبی ارایه شود. نانو چند سازه مغناطیسی ZrFe2O4/SiO2-NH-MnTCPP به ‌عنوان کاتالیست ناهمگن برای اکسایش گزینشی سیکلوهگزان به سیکلوهگزانول با انتخاب پذیری 100% و بهره‌وری 36% معرفی شده است. دو روش مورد استفاده برای انجام این اکسایش بازروانی و سولووترمال در مایکروویو صنعتی می‌باشد. نانوذره‌های مغناطیسی ZrFe2O4 با ساختار مزوپروس به شکل گل کلم به‌عنوان هسته مغناطیسی، با روش سولووترمال سنتز شد و برای محافظت آن در محیط شیمیایی، لایه‌ای از SiO2 با روش شیمی تر بر سطح نانوذره‌های مغناطیسی نشانده شد. سپس منگنز تتراکیس (4-کربوکسی فنیل) پورفیرین  (Mn-TCPP) برروی نانو چند سازه تثبیت شد تا نانوکاتالیست ZrFe2O4/SiO2-NH-MnTCPP سنتز شود. به‌منظور اطمینان یافتن از تشکیل، همه نمونه‌های سنتز شده در هر مرحله با دستگاه های FT-IR، XRD، FE-SEM، EDX، VSM و BET مورد بررسی قرارگرفتند. همچنین فعالیت کاتالیستی این نانو چندسازه مغناطیسی در اکسایش سیکلوهگزان، با دستگاه GC-Mass مورد ارزیابی قرارگرفت. از برتری‌های قابل توجه این کاتالیست می‌توان به فعالیت چشمگیر، جداسازی از محیط واکنش توسط میدان مغناطیسی خارجی، پایداری مناسب در برابر گرما و محیط واکنش، قابلیت استفاده دوباره تا 5 مرتبه و اکسایش گزینشی سیکلوهگزان به سیکلوهگزانول با بهره‌وری مناسب اشاره نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Brusa M.A., Di Iorio Y., Churio M.S., Grela M.A., Photocatalytic Air Oxidation of Cyclohexane in CH2Cl2–C6H12 Mixtures over TiO2 Particles: An Attempt to Rationalize the Positive Effect of Dichloromethane on the Yields of Valuable Oxygenates, J. Mol. Catal. A Chem., 268: 29-35 (2007).
[2] Patcas F., Hőnicke D., Effect of Alkali Doping on Catalytic Properties of Alumina-Supported Nickel Oxide in the Selective Oxidehydrogenation of Cyclohexane, Catal. Commun., 6: 23-27 (2005).
[3] Maleki A., Kari T., Aghaei M., Fe3O4.SiO2@TiO2@OSO3H: An Efficient Hierarchical Nanocatalyst for the Organic Quinazolines Syntheses, J. Porous Mate. 24: 1481-1496 (2017).
[4] Ribeiro A.P., Matias I.A., Alegria E.C., Ferraria A.M., Botelho do Rego A.M., Pombeiro A.J., Martins L.M., New Trendy Magnetic C-Scorpionate Iron Catalyst and Its Performance Towards Cyclohexane Oxidation, Catalysts 8(2): 69 (2018).
[5] Alangea R.C., Khirade P.P., Birajdar S.D., Humbe A.V., Jadhav K.M., Structural, Magnetic and Dielectrical Properties of Al–Cr Co-Substituted M-Type Barium Hexaferrite Nanoparticles, J. Mol. Struct., 1106: 460-467 (2016).
[6] Gangwar A., Alla S., Srivastava M., Meena S., Prasadrao E., Mandal R., Yusuf S., Prasad N., Structural and Magnetic Characterization of Zr-Substituted Magnetite (ZrxFe3− xO4, 0≤ x≤ 1). J Magn Magn Mater., 401: 559-566 (2016).   
[7] Bakhshaesh S., Dehghani H., Synthesis of Magnetite-Porphyrin Nanocomposite and Its Application as a Novel Magnetic Adsorbent for Removing Heavy Cations, Mater. Res. Bull. 48: 2614-2624 (2013).
[8] Cheng F., Peng Z., Liao C., Xu Z., Gao S., Yan C., Wang D., Wang J., Chemical Synthesis and Magnetic Study of Nanocrystalline Thin Films of Cobalt Spinel Ferrites, Solid State Commun. 107: 471 (1998).
[9] Rabbani M., Rafiee F., Ghafuri H., Rahimi R., Synthesis of Fe3O4 Nonoparticles via a Fast and Facile Mechanochemicl Method: Modification of Surface with Porphyrin and Photocatalytic Study, Mater. Lett., 166: 247-250 (2016).
[10] Rahimi R., Kerdari H., Rabbani M., Shafiee M., Synthesis, Characterization and Adsorbing Properties of Hollow Zn-Fe2O4 Nanospheres on Removal of Congo Red from Aqueous Solution, Desalination 280: 412-418 (2011).
[11] Jiang W., Zhang X., Gong X., Yan F., Zhang Z., Sonochemical Synthesis and Characterization of Magnetic Separable Fe3O4–TiO2 Nanocomposites and their Catalytic Properties, International Journal of Smart and Nano Materials 1: 278-287 (2010).
[12] Yan C.-H., Xu Z.-G., Cheng F.-X., Wang Z.-M., Sun L.-D., Liao C.-S., Jia J.-T., Nanophased CoFe2O4 Prepared by Combustion Method, Solid State Commun. 111: 287 (1999).
[13] Ma D., Hu B., Lu C., Selective Aerobic Oxidation of Cyclohexane Catalyzed by Metallodeuteroporphyrin-IX-Dimethylester, Catal. Commun, 10: 781-783 (2009).
[14] Yan A., Liu X., Yi R., Shi R., Zhang N., Qiu G., Selective Synthesis and Properties of Monodisperse Zn Ferrite Hollow Nanospheres and Nanosheets, J. Phys. Chem. C, 112: 8558–8563 (2008).
[15] Nabiyouni G., Ghanbari D., Ghasemi J., Yousofnejad A., Microwave-Assisted Synthesis of MgFe2O4-ZnO Nanocomposite and Its Photo-Catalyst Investigation in Methyl Orange Degradation, J Nanostruct., 5: 289-295 (2015).
[16] Liu F., Niu F., Peng N., Su Y., Yang Y., Synthesis, Characterization, and Application of Fe3O4.SiO2–NH2 Nanoparticles, RSC Advances, 5: 18128-18136 (2015).
[17] Adler A.D., Longo F.R., Finarelli J.D., Goldmacher J., Assour J., Korsakoff L., A Simplified Synthesis for Meso-Tetraphenylporphine, The Journal of Organic Chemistry 32: 476-476 (1967).
[18] Li D., Dong W., Sun S., Shi Z., Feng S., Photocatalytic Degradation of Acid Chrome Blue K with Porphyrin-Sensitized TiO2 under Visible Light, J. Phys. Chem. C, 112: 14878-14882 (2008).
[19] Cai J. H., Huang J., W., Zhao P., Ye Y. J., Yu H. C., Ji L. N., Silica-Metalloporphyrins Hybrid Materials: Preparation and Catalysis to Hydroxylate Cyclohexane with Molecular Oxygen, J. Sol-Gel Sci. Technol., 50: 430–436 (2009).
[20] Yuan C., Huang Z., Chen J., Mesoporous Titanium–Silica Composite Encapsulated ɣ-Fe2O3: Novel Magnetically Recyclable Heterogeneous Catalysts for Olefin Poxidation Reactions, Catal. Lett.,141: 1484–1490 (2011).
[21] Bosi F., Hålenius U., Skogby H., Mesoporous Titanium–Silica Composite Encapsulated γ-Fe2O3: Novel Magnetically Recyclable Heterogeneous Catalysts for Olefin Epoxidation Reactions, Am. Mineral., 94: 181-189 (2009).
[22] Sorescu M., Xu T., Wise A., Díaz-Michelena M., McHenry M.E., Studies on Structural, Magnetic and Thermal Properties of xFe2TiO4-(1− x) Fe3O4 (0≤ x≤ 1) Pseudo-Binary System, J Magn Magn Mater, 324: 1453-1462 (2012).
[23] Okoroh D. O., Aisida S. O., Asogwa P. U., Synthesis and Characterization of Biopolymer capped Zinc ferrite Nanoparticles by a Thermal Treatment Method, J. Appl. Phys. 10: 52-56 (2018).
[24] Sorescu M., Xu T., Wise A., Díaz-Michelena M., McHenry M.E., Studies on Structural, Magnetic and Thermal Properties of xFe2TiO4-(1− x) Fe3O4 (0≤ x≤ 1) Pseudo-Binary System, J Magn Magn Mater, 324: 1453-1462 (2012).
[29] Tong J., Bo L., Li Z., Lei Z., Xia C., Magnetic CoFe2O4 Nanocrystal: A Novel and Efficient Heterogeneous Catalyst for Aerobic Oxidation of Cyclohexane, J. Mol. Catal. A-Chem, 307: 58-63 (2009).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار