نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

تهیه و شناسایی نانومتخلخل V-SBA-16و کاربرد آن به عنوان کاتالیست در فرایند اکسایش مستقیم بنزن به فنل

نوع مقاله : کوتاه پژوهشی

نویسندگان
میلاد جورشعبانی 1
علیرضا بدیعی 1
نگار لشگری 1
قدسی محمدی زیارانی 2
1 تهران، دانشگاه تهران، پردیس دانشکده‌های علوم، دانشکده شیمی
2 تهران، دانشگاه الزهرا (س)، دانشکده شیمی
چکیده
در این پژوهش، کاتالیست V-SBA-16 با استفاده از ماده نانومتخلخل SBA-16 به عنوان بستر و کمپلکس وانادیم طی فرایند بازروانی تهیه شد. کاتالیست تهیه شده با استفاده از فناوری‌ های جذب و واجذب نیتروژن،پراش پرتو ایکس، پرتو ‌سنجی فرابنفش ـ مرئی و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد شناسایی قرار گرفت. نتیجه‌ های آنالیزها نشان داد که ساختار منظم نانومتخلخل بستر در طی فرایند تهیه کاتالیست حفظ شده و دچار فروپاشی نشده است. کارایی کاتالیست در فرایند اکسایش مستقیم بنزن به فنل با استفاده از عامل اکسنده‌ی هیدروژن پراکسید در دماهای متفاوت واکنش (25، 60 و 90 درجه سلسیوس) مورد ارزیابی قرار گرفت. بالاترین راندمان فنل حدود 16% و با گزینش پذیری فنل 60% در دمای 60 درجه سلسیوس به دست آمد.
کلیدواژه‌ها
ماده نانومتخلخل
بستر کاتالیست
V-SBA-16
اکسایش
فنل
موضوعات
[1] Masumoto Y.K., Hamada R., Yokota K., Nishiyama S., Tsuruya S., Liquid-Phase Oxidation of Benzene to Phenol by Vanadium Catalysts in Aqueous Solvent with High Acetic Acid Concentration, J. Mol. Catal. A: Chem., 184: 215-222 (2002(.
[2] Niwa S.I., Eswaramoorthy M., Nair J., Raj A., Itoh N., Shoji H., Namba T., Mizukami F., A One-Step Conversion of Benzene to Phenol with a Palladium Membrane, Science, 295:105-107 (2002).
[3] Passoni L.C., Cruz A. T., Buffon R., Schuchardt U., Direct Selective Oxidation of Benzene to Phenol Using Molecular Oxygen in the Presence of Palladium and Heteropolyacids, J. Mol. Catal. A: Chem., 120: 117-123 (1997).
[4] Lemke K., Ehrich H., Lohse U., Berndt H., Jähnisch K., Selective Hydroxylation of Benzene to Phenol Over Supported Vanadium Oxide Catalysts, Appl. Catal. A: Gen., 243: 41-51 (2003).
[5] Balducci L., Bianchi D., Bortolo R., D'Aloisio R., Ricci M., Tassinari R., Ungarelli R., Direct Oxidation of Benzene to Phenol with Hydrogen Peroxide over a Modified Titanium Silicalite, Angew. Chem., 115: 5087-5090 (2003).
[6] Hoffmann F., Cornelius M., Morell J., Fröba M., Silica-Based Mesoporous Organic–Inorganic Hybrid Materials, Angew. Chem., 45: 3216-3251 (2006).
[7] Corma A., From Microporous to Mesoporous Molecular Sieve Materials and Their Use in Catalysis, Chem. Rev., 97: 2373-2420 (1997).
[8] فیروزی، م.؛ بقالها، م.؛ سنتز زئولیت ZSM-5 به عنوان کاتالیست فرآیندتبدیل متانول به پروپیلن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 31: 21 تا 26 (1391).
[9] Parvulescu V., Su B.L., Iron, Cobalt or Nickel Substituted MCM-41 Molecular Sieves for Oxidation of Hydrocarbons, Catal. Today, 69: 315-322 (2001).
[10] Dong Y., Zhan X., Niu X., Li J., Yuan F., Zhu Y., Fu H., Facile Synthesis of Co-SBA-16 Mesoporous Molecular Sieves with EISA Method and Their Applications for Hydroxylation of Benzene, Microporous Mesoporous Mater., 185: 97-106 (2014).
[11] Zhang X., Huang N., Wang G., Dong W., Yang M., Luan Y., Shi Z., Synthesis of Highly Loaded and Well Dispersed CuO/SBA-15 via an Ultrasonic Post-Grafting Method and Its Application as a Catalyst for the Direct Hydroxylation of Benzene to Phenol, Microporous Mesoporous Mater., 177: 47-53 (2013).
[12] Arab P., Badiei A., Koolivand A., Mohammadi Ziarani G., Direct Hydroxylation of Benzene to Phenol over Fe3O4 Supported on Nanoporous Carbon, Chinese J. Catal., 32: 258-263 (2011).
[13] Uraz C., Atalay S., V2O5-MoO3 Catalysts Preparation and Performance Testing on the Oxidation of Benzene to Maleic Anhydride in a Fixed Bed Reactor, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 31: 9-13 (2012).
[14] Cheng C.F., Lin Y.C., Cheng H.H., Chen Y.C., The Effect and Model of Silica Concentrations on Physical Properties and Particle Sizes of Three-Dimensional SBA-16 Nanoporous Materials, Chem. Phys. Lett., 382: 496-501 (2003).
[15] Kosuge K., Kikukawa N., Takemori M., One-Step Preparation of Porous Silica Spheres from Sodium Silicate Using Triblock Copolymer Templating, Chem. Mater., 16: 4181-4186 (2004).
[16] Barrón Cruz A. E., Melo Banda J. A., Mendoza H., Ramos-Galvan C. E., Meraz Melo M.A., Esquivel D., Pt and Ni Supported Catalysts on SBA-15 and SBA-16 for the Synthesis of Biodiesel, Catal. Today, 166: 111-115 (2011).
[17] Jian M., Zhu L., Wang J., Zhang J., Li G., Hu C., Sodium Metavanadate Catalyzed Direct Hydroxylation of Benzene to Phenol with Hydrogen Peroxide in Acetonitrile Medium, J. Mol. Catal. A: Chem., 253: 1-7 (2006).
[18] Zhao P., Leng Y., Wang J., Heteropolyanion-Paired Cross-Linked Ionic Copolymer: An Efficient Heterogeneous Catalyst for Hydroxylation of Benzene with Hydrogen Peroxide, Chem. Eng. J., 204-206: 72-78 (2012).
[19] Joseph J. K., Singhal S., Jain S.L., Sivakumaran R., Kumar B., Sain B., Studies on Vanadium Catalyzed Direct Hydroxylation of Aromatic Hydrocarbons Using Hydrogen Peroxide as Oxidant, Catal.Today, 141: 211-214 (2009).
[20] Lee C.W., Lee W.J., Park Y.K., Park S.E., Catalytic Hydroxylation of Benzene over Vanadium-Containing Molecular Sieves, Catal. Today, 61: 137-141 (2000).