دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک

دانشکده علوم، گروه تحصیلات تکمیلی شیمی

پایان ‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc.)

گرایش: شیمی فیزیک

عنوان:

ساخت و ارزیابی کاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی کبالت (Co-VPO) و کاربرد آن در اکسیداسیون انتخابی الکل ها

استاد راهنما:

دکتر وحید مهدوی

استاد مشاور:

دکتر ساسان شریفی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول – مروری بر کاتالیزور های ناهمگن

1-1- مفهوم کاتالیزور………………………………………………… 2

1-2- تاریخچه کاتالیزور………………………………………………. 3

1-3- دسته بندی کاتالیزورها……………………………………….. 5

1-3-1- کاتالیزورهای آنزیمی……………………………………….. 6

1-3-2- کاتالیزورهای همگن………………………………………… 7

1-3-3- کاتالیزورهای ناهمگن………………………………………. 7

1-3-3-1- کاتالیزور های انباشته…………………………………… 8

1-3-3-2- کاتالیزور های پایه دار……………………………………. 8

1-3-3-3- اهمیت کاتالیزور های ناهمگن…………………………. 9

1-4- فرآیند های کاتالیزور ناهمگن………………………………… 9

1-5- انواع کاتالیزورهای جامد ناهمگن…………………………… 11

1-5-1- اکسیدهای فلزی نشانده شده بر بستر جامد…………. 12

1-5-2- الک های مولکولی مبادله ی یونی شده……………….. 12

1-5-3- ترکیبات لایه ای…………………………………………….. 13

1-5-4- کاتالیزور های جامد متنوع………………………………… 13

1-5-5- کاتالیزور های همگن تثبیت شده بر بستر جامد………. 14

1-6- ویژگی های کاتالیزور های ناهمگن………………………… 14

1-6-1- فعالیت……………………………………………………… 14

1-6-2- گزینش پذیری…………………………………………….. 15

1-6-3- پایداری……………………………………………………. 16

1-6-3-1- عوامل خارجی………………………………………… 16

1-6-3-2 عوامل داخلی………………………………………….. 16

1-6-4- امکان بازیافت…………………………………………….. 18

1-6-5- تکرار پذیری………………………………………………… 18

1-6-6- هزینه……………………………………………………… 19

1-7- روش های تهیه کاتالیزور های ناهمگن………………….. 19

1-7-1- فرآیند مخلوط کردن………………………………………..19

1-7-2- فرآیند تلقیح………………………………………………. 20

1-7-3- فرآیندهای رسوب دادن………………………………….. 20

1-8- ساخت کاتالیزور های جامد……………………………….. 21

1-8-1- ترکیبات لازم برای ساخت کاتالیزور…………………….. 21

1-8-1-1- پایه کاتالیزور……………………………………………. 22

1-8-1-2- تقویت کننده ها……………………………………….. 23

1-8-1-3- نگهدارنده ها ……………………………………………23

1-9- عملیات لازم برای ساخت کاتالیزور………………………. 23

1-9-1- شست و شو……………………………………………… 23

1-9-2- خشک کردن………………………………………………. 24

1-9-3- شکل دادن………………………………………………… 25

1-9-4- کلسینه و فعال نمودن…………………………………… 25

1-10- تهیه کاتالیزور های جامد با روش های فشار بالا و هیدروترمال…25

1-11- جذب سطحی……………………………………………….. 27

1-11-1- جذب فیزیکی……………………………………………… 27

1-11-2- جذب شیمیایی…………………………………………… 28

1-11-3- اختلاف جذب فیزیکی و شیمیایی………………………. 29

1-12- تعیین مشخصات ساختاری کاتالیزور………………………. 30

1-12-1- پراش اشعه X و تعیین اندازه ذرات………………………. 30

1-12-2- تکنیکSEM و تعیین مورفولوژی و اندازه ذرات………….. 31

1-12-3- آنالیز حرارتی……………………………………………….. 31

فصل دوم – ساختار و کاربرد کاتالیزور اکسید وانادیوم فسفر (VPO) در واکنش های اکسایش

2-1- اکسایش کاتالیزوری در فاز مایع………………………………. 32

2-1- اکسایش کاتالیزوری در فاز مایع……………………………… 33

2-2- اکسایش هیدروکربن ها ……………………………………….34

2-3- اکسایش الکل ها توسط کاتالیزور های همگن و ناهمگن….35

2-4- اکسایش انتخابی بنزیل الکل به بنزآلدهید…………………. 36

2-5- تاریخچه و ساختمان کاتالیزور های اکسید وانادیم فسفر (VPO)…37

2-6- کاتالیزور VPO و ترکیب فازی آن……………………………….. 37

2-7- فعالیت های انجام شده توسط کاتالیزور VPO……………….

2-8- کاتالیزور های اکسید وانادیوم فسفر VPO)) حاوی کبالت…..46

2-9- حالت اکسایش وانادیوم در کاتالیزور در حال واکنش……….. 49

2-10- محیط کلسینه و تاثیر آن بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی وانادیل پیرو فسفات در اکسیداسیون انتخابی n- بوتان و پروپان….50

 فصل سوم – مراحل تجربی

3-1- معرفی مواد شیمیایی……………………………………….. 52

3-1- معرفی مواد شیمیایی……………………………………….. 53

3-2- تهیه کاتالیزور VPO و کاتالیزور های VPO حاوی کبالت  ((Co/VPO

3-2-1- تهیه کاتالیزور  (VO)₂P₂O_{7………………………………….}

3-2-1-1- تهیه پیش کاتالیزور (VOHPO₄-0.5H₂O)……………….. 54

 3-2-1-2- کلسینه کردن ((Dehydration پیش کاتالیزور  (VOHPO₄-0.5H₂O)…54

3-2-2- تهیه کاتالیزور های Co/VPO………………………………….

3-3- تعیین کاراکتر و خصوصیات ساختاری کاتالیزور……………….. 57

3-4- تست رآکتوری و انجام واکنش اکسیداسیون الکل……………. 57

3-5- آنالیز محصولات و شرایط آن…………………………………….. 58

3-5-1- ضرایب تصحیح…………………………………………………. 59

3-6- اکسیداسیون بنزیل الکل تحت کاتالیزور های VPO   و Co/VPO

3-6-1- بررسی اثر نوع الکل در اکسایش ها توسط کاتالیزور   (3%) Co/VPO (I)

3-6-2- بررسی اثر نوع حلال در اکسایش بنزیل الکل توسط کاتالیزور  (3%)Co/VPO (I)

3-6-3- بررسی اثر مقدار کاتالیزور  Co/VPO (I) (3%) در اکسایش بنزیل الکل…62

3-6-4- بررسی اثر تغییر نسبت اکسید کننده به ماده ی اولیه در اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزور(3%) Co/VPO (I)

3-6-5- بررسی اثر خیساندن و قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور  (3%) Co/VPO (I)

3-6-6- بررسی دما در اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزور 3%) Co/VPO (I)

فصل چهارم – نتایج و بحث

4-1- تعیین کاراکتر و خصوصیات ساختاری کاتالیزورها ………………65

4-1-1- مطالعه پراش اشعه X  (XRD)…………………………………

 4-1-2- مطالعه ی تکنیک SEM و تعیین مورفولوژی و اندازه ذرات…..70

4-1-3- شناسایی کاتالیزور از طریق ترموگراویمتری (TGA / DSC / DTA )…..71

4-2- تست راکتوری کاتالیزورها…………………………………………. 72

4-2-1- بررسی واکنش اکسایش بنزیل الکل در حضور کاتالیزورهای  VPOو Co / VPO  تهیه شده از روش   I و  II

4-2-1-1- بررسی اثر نوع الکل دراکسیداسیون الکل ها توسط کاتالیزور I) )  (3%) Co/VPO

4-2-1-2- بررسی اثر حلال دراکسیداسیون بنزیل الکل توسط کاتالیزورI) )  (3%) Co/VPO

4-2-1-3- بررسی اثر مقدار کاتالیزور I) ) Co/VPO (3%) در اکسیداسیون بنزیل الکل…76

4-2-1-4- بررسی اثر خیساندن و قابلیت کاربرد مجدد کاتالیزور  I) )  (3%) Co/VPO

4-2-1-5- بررسی اثر تغییر نسبت اکسید کننده به ماده اولیه در واکنش اکسیداسیون بنزیل الکل توسط  کاتالیزور  I))  (3%) Co/VPO

4-2-1-6- بررسی اثر دما دراکسیداسیون بنزیل الکل توسط  کاتالیزور I) ) (3%) Co/VPO

4-3- نتیجه گیری…………………………………………………………. 81

مراجع……………………………………………………………………..82

چکیده:

 در این پایان نامه، کاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی درصدهای مختلف وزنی کبالت با استفاده از روش تلقیح Impregnation)) ساخته شده و کاتالیزور بهینه VOHPO₄-0.5H₂O شامل 3 درصد وزنی از کبالت شناسایی شد. ساختار کاتالیزور از طریق تکنیک هایی همچونXRD ،SEM  و   TG/DTA/DSC شناسایی شده است. سپس اکسایش بنزیل الکل در مجاور اکسنده ی ترشیو بوتیل هیدرو پراکساید (TBHP) در حلال استو نیتریل مورد مطالعه قرار گرفت. برای آنالیز محصولات شیمیایی، از دستگاه کروماتوگرافی گازی مجهز به آشکار ساز یونش شعله ای (FID) استفاده می شود.

در این سیستم کاتالیزوری، اثر مقدار کاتالیزور، اثر دما، اثر نوع الکل، اثر خیساندن، اثر قابلیت تکرار پذیری و کاربرد مجدد، اثر نسبت مولی اکسید کننده به ماده اولیه مورد بررسی قرار گرفت و در هر مورد مقادیر مناسب و بهینه شناسایی شد. در این واکنش ها، ماده اولیه (بنزیل الکل) با استفاده از اکسنده (ترشیو بوتیل هیدرو پراکساید) اکسایش پیدا کرده و محصول اصلی واکنش که بنز آلدهید می باشد را تولید می کند، علاوه بر آن محصولاتی همچون بنزوئیک اسید و بنزیل بنزوات، در مقادیر کم به عنوان محصولات فرعی تشکیل شدند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.