مطالعه محاسباتي خوشه هاي فلزي تثبيت شده روي بستر g-C3N4 و سنتز و مشخصه يابي ذرات طلا تثبيت شده روي بستر هيدروكسيدلايه دوگانه منيزيم - آهن اصلاح شده با سريم به عنوان كاتاليست براي تبديل HMF به FDCA

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

اين رساله از دو پژوهش تشكيل شده كه در پژوهش نخست خوشه¬هاي چهار اتمي از طلا، نقره، و مس به فرمهاي تك فلزي و دوفلزي با آرايش هاي متفاوت فلزها (يكي درميان و يا دوبه دو) از جهات مختلف بر روي كربن نيتريد گرافيتي قرار گرفته اند. در ادامه تاثير تثبيت خوشه فلزي بر ويژگي هاي هندسي، الكتروني و فعاليت فوتوكاتاليستي بستر خالص با به كار بردن روش محاسباتي تابع چگالي الكتروني مورد مطالعه نظري قرار گرفت. مطالعات بخش هندسي اثرگذار بودن نوع فلزها و آرايش آنها در خوشه را بر ميزان چين و چروك¬ها و مقدار انرژي كمپلكس پس از بهينه-سازي نشان داد. محاسبات الكتروني بيان كننده جدايي كامل دانسيته الكتروني HOMO و LUMO پس از تثبيت خوشه فلزي بود به طوري كه چگالي الكتروني HOMO و LUMO به ترتيب بر روي اتم¬هاي فلزي و اتم¬هاي بستر قرار گرفت. نتايج همچنين ثابت كرد كه جهت¬گيري خوشه نسبت به بستر (به صورت مسطح و يا عمودي از سمت اتم¬هاي متفاوت) و نوع آرايش اتم¬ها تأثير بسزايي در مقدار گاف انرژي داشته است. در اين بخش همچنين مطالعات طيف جذبي نور فرابنفش بر روي ساختارهاي متفاوت انجام شد و سپس نتايج مقايسه گرديد. در پايان مشاهده شد كه خوشه¬هاي تك فلزي مس و نقره هركدام نتايج بهتري در زمينه فعاليت نوري، مقدار گاف انرژي، و انتقال الكترون به نسبت حالت¬هاي دوفلزي نشان دادند. در پژوهش دوم نمونه Au@Mg4Fe0.5Ce0.9-LDH با مقدار 1 درصد وزني/وزني طلا سنتز و به عنوان كاتاليست بهينه در اكسايش 5-هيدروكسي متيل فورفورال (HMF) به 2، 5-فوران دي¬كربوكسيليك اسيد (FDCA) به كار گرفته شد. در اين پژوهش براي نخستين بار عملكرد بستر هيدروكسيد لايه دوگانه (LDH) بر پايه منيزيم-آهن براي اكسايش HMF مورد بررسي قرار گرفت و نتايج نشان داد كه اصلاح بستر با مقدار مناسب از فلز سريم توانسته علاوه بر پايدار كردن كاتاليست به بهبود عملكرد آن نيز كمك بسزايي بكند. سريم علاوه بر اينكه توانسته با وارد شدن به ساختار LDH به افزايش غلظت مراكز اسيدي تأثيرگذار در اكسايش كمك كند، مقدار اضافي آن نيز به صورت اكسيد سريم روي بستر قرار گرفت كه باعث تثبيت ساختار LDH شد. اين كاتاليست پس از انجام واكنش به مدت 2 ساعت در دماي 40 درجه سانتي¬گراد و سپس 6 ساعت در دماي 100 درجه سانتي¬گراد تحت جو اكسيژن (5 بار)، درصد تبديل 100% براي HMF و گزينش¬پذيري و بازده 90% براي FDCA را نشان مي¬دهد.

213504

آلي

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

حسين فرخ پور

عليرضا نجفي، سياوش كاظمي

مهران غياثي