روش های توصیف کاتالیزورهای طلا

توجه به این واقعیت که عملکرد کاتالیزوری کاتالیزورهای AuNPs می تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی است .

از جمله مساحت سطح ، تخلخل ، شکل ذرات ، اندازه و مورفولوژی ، حالت اکسیداسیون محلات Au ، بلورینگی ، تجمع ، حالت اکسیداسیون ، قابلیت کاهش ، ویژگیهای اسیدیته و ترکیب سطح ، روشهای مناسب و عمیق توصیف کاتالیزورهای طلا مورد نیاز است.

تا تصویری مکمل از چگونگی تأثیر و کنترل مسیرهای واکنش کاتالیزور طلا و مکانیزم واکنش آن داشته باشد.

میز ۱طیف گسترده ای از تکنیک های توصیفی قابل استفاده برای بررسی و طبقه بندی کاتالیزورهای طلا را خلاصه می کند.
این تکنیک ها را می توان به صورت جداگانه یا ترکیبی برای شناسایی ویژگی های کاتالیزور طلا استفاده کرد.
به عنوان مثال ، تکنیک های مختلف از جمله طیف سنجی اشعه ایکس پراکندگی انرژی (EDX) ، طیف سنجی انتشار اتمی پلاسما (ICP-AES) و طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس (XRF) می توانند اطلاعات مربوط به ترکیب عنصری کاتالیزور بدست آمده را ارائه دهند.

در همین حال ، تکنیک هایی مانند طیف سنجی ارتعاشی ، طیف سنجی ماوراء بنفش (UV-vis) و پراش نوترون ، می توانند برای به دست آوردن داده ها در مورد ویژگی های ساختاری کاتالیزورها استفاده شوند.
علاوه بر این، شکل و اندازه کاتالیزور طلا را می توان از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) به طور موثر مشخص کرد.
سرانجام ، تکنیک هایی مانند تکنیک های جذب گاز ، تجزیه و تحلیل سطح BET و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (XPS) ، می توانند داده هایی در مورد ویژگی های سطحی و بافتی کاتالیزورهای Au ارائه دهند.

در این مقاله قصد داریم در مورد مطالب زیر توضیح بدهیم

1. روشهای توصیف کاتالیزورهای طلا
2. اکسیداسیون الکلها به بنزالدهید
3. مولکول واسطه صنعتی مفید در صنایع غذایی
4. AuNPs پشتیبانی شده
5. اندازه Au
6. اثر شکل بر روی AuNPS
7. سنتز صنعتی اسید آدیپیک شامل دو مرحله زیر است.
8. تولید اسید آدیپیک
9. تولید یک گلدان اسید آدیپیک
10. کاتالیزور انتقال فاز سمی
11. در حالی که برخی از محصولات فرعی جزئی ، از جمله:
12. با توجه به انتخاب به سمت اسید آدیپیک، عملکرد کاتالیزوری مشاهده به ترتیب زیر کاهش

تجزیه طلا در برنامه فاز مایع

پشتیبانی شده در طیف گسترده ای از واکنشهای مایع و/یا فاز گازی کاربرد دارند .

از جمله اکسیداسیون هیدروژناسیون، آب تغییر گازها و واکنشهای جفت شدن .
از آنجا که واکنشهای فاز مایع از مهمترین کاربردها در صنایع شیمیایی و دارویی هستند .

مرور حاضر برخی از واکنشهای منتخب را در این جنبه از کاتالیز برجسته می کند.

معمولاً از کاتالیز همگن توسط مجتمع های فلزی در حضور معرفهای استوکیومتری برای دستیابی به چنین واکنشهایی استفاده می شود.

کاتالیزورهای جامد که مزایای مختلفی دارند.
مانند قابلیت تفکیک پذیری و بازیافت خوب ، در حرکت به سمت پایداری بیشتر مورد پسند قرار گرفته است.

همانطور که قبلاً ذکر شد ، فعالیت کاتالیزوری و انتخابی کاتالیزورهای طلا تا حد زیادی تحت تأثیر اندازه ذرات طلا ، حمایت ، سطح ویژه و حداکثر پراکندگی مکانهای فعال است.

که می توانند وظایف کاتالیزوری خود را به طور مثر انجام دهند.

کاربردهای کاتالیزور طلا در اکسیداسیون الکلها و سیکلوهگزان در قسمت حاضر مورد بحث قرار گرفته است.

اکسیداسیون الکل ها به بنزال دهید

اکسیداسیون کاتالیستی الکلها به آلدئیدها ، کتونها و اسیدهای کربوکسیلیک مربوطه نه تنها در تبدیل انرژی ، بلکه سایر زمینه های مهم مانند صنایع شیمیایی خوب و صنایع دارویی را نیز در بر می گیرد.

به طور کلی ، NP های فلزی پشتیبانی شده ، مانند کاتالیزورهای Pt ، Pd و Au ، برای چنین کاربردی توسعه یافته اند .
با این حال ، هنوز نیاز به توسعه کاتالیزورهای جدید برای تسهیل تبدیل واکنش دهنده ها به محصولات مورد نظر به منظور ایجاد سیستم های کاتالیزوری سازگار با محیط زیست وجود دارد.

بنابراین ، با توجه به بهبود مقاومت آنها در برابر آب و اکسیژن ، و انتخاب پذیری بیشتر هنگامی که واکنش دهنده الکل حاوی بیش از یک گروه قابل اکسیداسیون باشد.

کاتالیزور طلا به تدریج از این نوع واکنش ایجاد شده است.

اکسیداسیون انتخابی چندین الکل به عنوان واکنش مدل انتخاب شده است و در جزئیات مورد بحث قرار خواهد گرفت.

حاضر به مرور طور سیستماتیک کار قبلی ما را در اکسیداسیون کاتالیزوری بنزیل الکل در فاز مایع با استفاده از کاتالیزور AuNPs پشتیبانی شده برجسته کرده است.

بنزیل الکل (BA) یکی از بسترهای مورد توجه است.

بنزالدهید (BAl) که از اکسیداسیون انتخابی BA بدست می آید.

مولکول واسطه صنعتی مفید در صنایع غذایی

یک مولکول واسطه صنعتی مفید در صنایع غذایی به عنوان افزودنی طعم دهنده و همچنین در صنایع داروسازی و عطرسازی است.
علاوه بر این، Pt- و کاتالیزورهای بر پایه پالادیم، AuNPs پشتیبانی می شوند.

نیز یافت می شود کاتالیزور موثر برای افزایش تبدیل BA و انتخاب بنزآلدهید با استفاده از O 2 یا H 2 O 2 .
اولین کار در این زمینه توسط پراتی و همکاران انجام شد. آنها برای اولین بار تأیید کردند که AuNP های پشتیبانی شده را می توان برای اکسید کردن الکلها ، دیولها و پلیولها در حضور یک باز استفاده کرد.

چندین گروه دیگر تأیید کردند که وجود کاتالیزور Au در این برنامه ، فعالیت ، انتخاب پذیری و دوام کاتالیزور را کنترل می کند.
این مطالعات به این نتیجه رسیدند که عملکرد کاتالیزوری کاتالیزور طلا به عوامل مختلفی مانند اندازه و شکل ذرات فلزی و ویژگی های فیزیکوشیمیایی آنها بستگی دارد.
اکسیداسیون بدون حلال از BA به BAL با استفاده از AuNPs پشتیبانی شده در حامل های مختلف مانند کربن، سیلیس بررسی شده است .

، مدیر عامل شرکت ۲ ، آهن ۲ O 3 ، و TiO 2به آنها تأثیر نوع روشهای آماده سازی (یعنی DP ، CP و IMP) بر اکسیداسیون کاتالیزوری BA به BAl را مطالعه کرده اند.

همانطور که در نشان داده شده است.

AuNPs پشتیبانی شده

AuNPs پشتیبانی شده در مدیر عامل شرکت ۲ بالاترین فعالیت کاتالیزوری (تبدیل = ۳٫۴٪ و انتخاب = ۱۰۰٪) در مقایسه با دیگران نمایش داده شود.

با این حال، طلا / آهن ۲ O 3 تبدیل تا حدودی بالاتر (۷٫۱٪) با انتخاب کم (۸۷٫۶٪) را نشان داد.

تأثیر ماهیت حمایت (یعنی CaO ، MgO ، ZrO 2 ، Al 2 O 3 ، TiO 2 ) بر اکسیداسیون کاتالیزوری BA به BAl با استفاده از AuNPs را مورد مطالعه قرار داد.

کاتالیزورهای طلا با اکسیداسیون بدون حلال BA با اکسیژن (۵ بار).

به عنوان اکسیدان در راکتور اتوکلاو Parr در دمای واکنش ۱۴۰ درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت.

این مطالعه نشان داد که فعالیت کاتالیزوری AuNP های پشتیبانی شده به شدت به ماهیت حامل های اکسید فلز مورد استفاده بستگی دارد.

در میان تمام کاتالیزور مورد مطالعه، AuNPs در TiO در حمایت ۲بهترین عملکرد کاتالیزوری را ارائه داد (X-BA = 81٪ و S-BAI = 94.3٪).

از سوی دیگر ، MgO AuNPs دارای کمترین کاتالیزور فعال بود (X-BA = 16٪ و S-BAI = 17٪).

همانطور که توسط روشهای مختلف طیف سنجی و میکروسکوپی تأیید شده است .

چنین سطوح بالایی از عملکرد کاتالیزوری به دلایل متعددی از جمله پراکندگی زیاد AuNP ها .

خصوصیات اندازه Au

1. اندازه Au کوچکتر و غنی سازی نسبتا بیشتر سطح Au است. علاوه بر این ، مطالعات نشان داده اند که فعالیت و انتخاب کاتالیزور طلا را می توان با افزودن فلز دوم به طلا افزایش داد.
2. به خصوص ، ادعا شده است که افزودن Pd به Au منجر به افزایش قابل توجه فعالیت کاتالیزوری .
3. انتخاب پذیری به BAl و دوام کاتالیزور در اکسیداسیون BA می شود.
   نشان داد که وجود آلیاژ AuPd که بر روی کربن فعال پشتیبانی می شود .
4. انتخاب پذیری زیادی (> 94٪) نسبت به BAl نشان می دهد.
5. مشاهده مشابهی نیز توسط Enache و همکاران مشاهده شد.
   با استفاده از AuPdNPs پشتیبانی شده در TiO در ۲ کاتالیزور.

اثر شکل بر روی AuNPS

همچنین به طور گسترده اثر شکل بر روی AuNPS توسط TIO پشتیبانی مورد مطالعه ۲ نسبت به اکسیداسیون BA مقادیر TOFs از ۱۴،۲۷۰ h -1 تا ۸۶،۵۰۰ h -1 مشاهده شد .

با افزایش دمای واکنش از ۳۸۳K به ۴۳۳K.
آنها به این نتیجه رسیدند که چنین تغییر قابل توجهی در عملکرد کاتالیزوری به دلیل تشکیل یک ساختار هسته/Pd-shell غنی از Au با اثر ارتقاء الکترون Au در Pd است.
علاوه بر این ، تحقیقات قبلی با استفاده از AuNPs پشتیبانی شده در اکسیداسیون بنزیل الکل نشان داد .

که در شرایط ملایم می توان یک انتخاب پذیری عالی را به دست آورد .

اکسیداسیون انتخابی سیکلوهگزان به اسید آدیپیک یک واکنش تجاری مهم در صنعت پلیمر است .

زیرا یک ماده اولیه برای تولید نایلون ۶ و نایلون ۶ ، ۶ است.

علاوه بر این ، اسید آدیپیک به طور گسترده ای به عنوان یک افزودنی مورد تأیید در کاربردهای مختلف مانند لوازم آرایشی ، ژلاتین ، روان کننده ها ، کودها و چسب ها استفاده می شود.
تولید جهانی اسید آدیپیک بیش از ۳٫۵ میلیون تن با نرخ رشد سالانه حدود ۵ درصد گزارش شده است.

سنتز صنعتی اسید آدیپیک شامل دو مرحله زیر است: 

 سیکلوهگزان به کتون (سیکلو هگزانون) اکسید می شود.

و الکل (سیکلو هگزانول) و مخلوط حاصله ، که به عنوان روغن KA نامیده می شود .

یک کاتالیزور منگنز یا کبالت را در دمای حدود ۱۵۰ درجه سانتی گراد و فشار ۱۰ تا ۲۰ بار ؛ استفاده از اسید نیتریک به عنوان اکسیدان .

اسید آدیپیک را از روغن KA تولید می کند.

برای اطمینان از افزایش گزینش پذیری نسبت به اسید آدیپیک (۷۰-۸۵) .

این فرایند با نرخ تبدیل پایین ۵-۱۰ maintained حفظ می شود و نیاز به بازیافت بیش از ۹۰ cy سیکلو هگزان بدون واکنش دارد.

تولید اسید آدیپیک چگونه انجام می شود؟

اگرچه به طور کلی یک مسیر صنعتی ترجیحی برای تولید اسید آدیپیک باقی می ماند .

اما بازیافت مورد نیاز پرهزینه است و استفاده از اسید نیتریک در مرحله دوم به دلیل تولید NOx ، که با باران اسیدی .

دود و آسیب به آن مرتبط است ، مسائل زیست محیطی نامطلوبی را ایجاد می کند.
لایه اوزون. در نتیجه ، برای یافتن راه سبز برای سنتز اسید آدیپیک .

از جمله توسعه کاربردهای سازگار با محیط زیست از کاتالیزورهای AuNPs پشتیبانی شده ، نیاز واقعی به تحقیقات وجود دارد .
اگرچه چندین گزینه بالقوه برای تولید اسید آدیپیک مانند اکسیداسیون هگزان و هیدروژناسیون متیل آکریلات در دسترس است .

اما محلول ترجیحی از نظر کاربردهای محیطی و تجاری اکسیداسیون مستقیم و تک مرحله ای سیکلوهگزان به اسید آدیپیک است.

روشهای شیمیایی تولید اسید آدیپیک از سیکلوهگزان.

فرایند صنعتی با استفاده از HNO 3 ، ( B ) تبدیل سیکلوهگزان به اسید آدیپیک با استفاده از H 2 O 2  .

( C ) فرآیند مسیر سبز با استفاده از پشتیبانی کاتالیست AuNPs.

تولید یک گلدان اسید آدیپیک به چه صورتی است؟

تولید یک گلدان اسید آدیپیک با اکسیداسیون سیکلو هگزان با استفاده از Fe − پورفیرین به عنوان کاتالیزور بیومیمتیک ایجاد شد.
آنها عملکرد ۲۱٫۴٪ از اسید آدیپیک ۱۴۰ درجه سانتی گراد با استفاده از O تولید ۲ به عنوان یک اکسیدان.

گزارش تولید اسید آدیپیک (AA) از سیکلو هگزان با استفاده از یک سیستم کاتالیزوری هوازی بر اساس کاتالیزور نوع اندرسون با مولیبدن فلزی به عنوان یون مرکزی .
آنها ۸۷٫۱٪ انتخابی برای AA با تبدیل (۱۰٫۲٪) CH را ثبت کردند. همچنین نشان داد که مکانیسم اکسیداسیون یک فرایند رادیکال آزاد است.
همچنین تولید AA از CH را با استفاده از کاتالیزور رادیکال ، N-hydroxyphthalimide (NHPI) ، با مقدار کمی از فلز گذار بهبود بخشید.
به عنوان مثال ، ۷۳٪ از CH با استفاده از اکسیژن اتمسفر (۱ اتمسفر) در حضور NHPI (10 مول٪) و منگنز (آکاک) ۲ (۱ مول٪) در دمای ۱۰۰ درجه سانتی گراد به مدت ۲۰ ساعت به ۷۳٪ از AA تبدیل شد .
اخیراً ، بسترهای دیگری برای تولید سبز اسید آدیپیک مورد مطالعه قرار گرفته است .

از جمله سیکلو هگزان ، سیکلوهگزن ، سیکلو هگزانون و سیکلو هگزانول .
به دست آمده اسید آدیپیک از طریق اکسیداسیون یک گلدان حلال از سیکلو با استفاده از سدیم ۲ WO 4 کاتالیزور در حضور ۳۰٪ H 2 O 2 .
عملکرد کلی اسید آدیپیک (۹۳) بسیار زیاد است.

کاتالیزور انتقال فاز سمی

با این حال، کاتالیزور انتقال فاز سمی و استفاده از یک مقدار بالا از H 2 O 2این فرآیند را در مقیاس صنعتی غیر اقتصادی کند.
در نتیجه قادر به تولید اسید آدیپیک با عملکرد ۷۸٪ از طریق اکسیداسیون cyclohexanol با استفاده از H شد ۲ WO 4 کاتالیزور در حضور ۳۰٪ H 2 O 2 در ۹۰ درجه سانتی گراد به مدت ۲۰ ساعت. با این وجود ، این فرایند دارای چندین اشکال مانند شرایط واکنش شدید .

تقاضا برای کاتالیزور انتقال فاز و مصرف انرژی بالا است. چنین اشکالاتی پتانسیل استفاده از آنها را در سطح صنعتی کاهش می دهد.

بنابراین ، نیاز به توسعه یک کاتالیست موثر ، سازگار با محیط زیست و مصرف انرژی کم برای تولید اسید آدیپیک از سیکلوهگزان وجود دارد.
گزارش داد شده که یک کاتالیزور طلای جدید برای تولید اسید آدیپیک در یک مرحله از سیکلوهگزان.
در این مطالعه، AuNPs در انواع مختلف حامل اکسید، مانند CaO و MgO و ZrO پشتیبانی ۲ ، TiO در ۲ و آل ۲ O 3 .
ارزیابی این کاتالیزور در راکتور Parr با استفاده از استونیتریل به عنوان حلال و TBHP به عنوان آغازگر انجام شد.

واکنش در ۱۵۰ درجه سانتی گراد و ۱ مگاپاسکال ای انجام شد ۲به مدت ۴ ساعت سپس تأثیر حمایت بر عملکرد کاتالیزوری AuNPs برای تولید اسید آدیپیک با انتخاب پذیری های مختلف ارزیابی شد.

این تأیید می کند که انتخاب پشتیبانی یک عامل مهم در عملکرد کاتالیزوری ، در تعیین انتخاب محصول و دستیابی به تبدیل مناسب افزایش یافته سیکلوهگزان است.

در حالی که برخی از محصولات فرعی جزئی ، از جمله:

CO ، CO 2، سیکلوهگزیل هیدروپراکسید ، گلوتاریک اسید و اسید سوکسینیک نیز تولید شدند .

محصولات فرعی اولیه تولید شده توسط این واکنش ، سیکلوهزانونون و سیکلوهزانول هستند.
انتخاب پذیری کلی این دو محصول بسته به شرایط واکنش و نوع پشتیبانی مورد استفاده معمولاً در محدوده ۴۵ تا ۷۰ درصد متغیر است.
طیف گسترده ای از آزمون نشان داد که عملکرد مطلوب.

با انتخاب اسید آدیپیک از ۲۱٫۶٪ و تبدیل سیکلوهگزان ۱۶٫۴٪، با استفاده از AuNPs در TiO در به دست آمد ۲پشتیبانی.

این به وجود کوچکترین AuNP ها و پراکندگی مطلوب نسبت داده می شود .

در نتیجه نیاز به AuNP های کوچک و تأثیر قابل توجه آنها بر عملکرد کاتالیزوری تأیید می شود.

از سوی دیگر ، کاتالیزورهای پشتیبانی شده با CaO و MgO عملکرد ضعیفی در بین همه کاتالیزورهای مورد آزمایش نشان دادند .

با انتخاب پذیری کلی تا ۳۵ and و بیشترین مقدار محصولات جانبی نامطلوب ، مانند CO و CO 2 .
این نشان می دهد که CaO و MgO باید به عنوان پشتیبان های نامناسب برای این واکنش تلقی شوند.

با توجه به انتخاب به سمت اسید آدیپیک، عملکرد کاتالیزوری مشاهده به ترتیب زیر کاهش:

TiO در ۲ > AL 2 O 3 > ZrO 2 > MgO در> کائو.
علاوه بر این ، یو و همکاران ادعا کرد که AuNPs پشتیبانی شده در نانولوله های کربنی چند جداره (CNT) به داد ۴۵٪ تبدیل با ۶۰٪ انتخاب AA با استفاده از ۱۵ نوار از O 2 به عنوان یک اکسیدان برای بیش از ۸ ساعت در ۱۲۵ درجه سانتی گراد.
گزارش شده که AuNPS پشتیبانی شده بر روی کربن کاتالیزور بسیار فعال برای اکسیداسیون سیکلو هگزان با تبدیل بالا (۴۴٫۹٪) CH و حدود ۵۴٫۸٪ انتخابی به AA بود. انواع دیگر کاتالیزور طلا مانند Au/TiO 2 ، Au/Al 2 O 3 ، Au/MCM-41 نیز برای تبدیل CH به AA استفاده شده است.
با این حال ، محصولات اصلی روغن KA با AA بسیار محدود بودند.

نتیجه گیری

کاربردهای وسیع و منحصر به فرد کاتالیزور طلا در واکنشهای فاز مایع و گاز اخیراً این موضوع را از اهمیت فوق العاده ای برخوردار کرده است.

عملکرد کاتالیزورهای طلا به شدت تحت تأثیر طیف وسیعی از عوامل از جمله اندازه و شکل ذرات و همچنین برهم کنش های فلزی و ساپورت است.
با این وجود ، فعالیت کاتالیزوری برتر نسبت به کاتالیزورها بر اساس سایر فلزات نجیب ، مانند Pd یا Pt نشان داده شده است.
تلاشهای زیادی برای توسعه یک کاتالیزور طلا با ثبات بیشتر انجام شده است.
بررسی حاضر بر رویکردهای مختلف برای تولید کاتالیزور طلا با خواص متمرکز متمرکز شده است.
علاوه بر این ، بحث کوتاهی در مورد موثرترین ابزارها (شامل طیف گسترده ای از تکنیک های میکروسکوپی و طیف سنجی).

برای بررسی و توضیح این خواص کاتالیزوری مورد تأکید است.
مطالعه تجربی حاضر نشان داد که عملکرد کاتالیزوری تا حد زیادی تحت تأثیر انتخاب پشتیبانی است.

به عنوان مثال، مقدار TiO 2 (آناتاز) پشتیبانی به نمایش گذاشته .

به بهترین عملکرد از همه کاتالیزور تست شده در اکسیداسیون مستقیم از سیکلوهگزان به اسید آدیپیک.

این امر به وجود AuNP های بسیار کوچک (۲ تا ۳ نانومتر).

همراه با پراکندگی بالای آنها در سطح کاتالیزور و غنی سازی قابل توجه Au در سطح نزدیک نسبت داده می شود .

که باعث ایجاد مساحت قابل توجهی از فلز فعال بر روی پشتیبان می شود.

طراحی منطقی کاتالیزورهای طلا

به طور کلی ، بر اساس تصور دقیق سطح اتمی فرآیندهای سطحی همچنان باعث جلب توجه پژوهشگران در زمینه کاتالیز ناهمگن می شود.

مطالعات بیشتر ممکن است توسعه کاتالیزورهای دو یا چند منظوره را مورد بررسی قرار دهد .

که می تواند بر برنامه های فعلی تأثیر بگذارد یا موارد جدیدی را باز کند.

علاوه بر این ، رویکردهای منطقی برای توالی طیف وسیعی از عملکردها باید در آینده ای نزدیک طراحی شوند .

تا کاتالیزورهای طلای نانوساختار جدید و جذاب برای محیط زیست برای طیف وسیعی از کاربردها تولید شوند.
علاوه بر این ، سیستم های کاتالیزوری باید تحت شرایط واقع بینانه بررسی شوند.

از آنجا که اکثر نمونه های ذکر شده در اینجا شامل بررسی در محل کاتالیزور طلا بودند .

برای کسب اطلاعات بیشتر از اخبار شرکت دیزاین پارس به وب سایت بازیافت آنلاین مراجعه نمایید .

برای بازدید از نمونه کارهای ما نیز می توانید به صفحه ی اینستاگرام بازیافت آنلاین را مشاهده کنید .

روش های توصیف کاتالیزورهای طلا