شماره ركورد
25182
شماره راهنما
CHE2 930
عنوان
سنتز و شناسايي چارچوب فلز-آلي MIL-101 اصلاح شده با پلياكسووانادات (POV) و بررسي فعاليت كاتاليستي آن در فرآيندهاي گوگردزدايي اكسايشي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي- شيمي معدني
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1404/06/30
صفحه شمار
102 ص.
استاد راهنما
شهرام تنگستاني نژاد , مجيد مقدم
كليدواژه فارسي
چارچوبهاي فلز–آلي , پلياكسومتالات , پلياكسووانادات , گوگردزدايي اكسايشي , كاتاليست ناهمگن , ديبنزوتيوفن
چكيده فارسي
طراحي كاتاليستهاي ناهمگن با عملكرد بالا، پايداري شيميايي و قابليت بازيافت، يكي از چالشهاي كليدي در توسعه فرايندهاي پاك و كارآمد براي تصفيه سوختهاي فسيلي به شمار ميرود. در اين راستا، پژوهش حاضر به سنتز و ارزيابي يك نانوكاتاليست كاتاليستي نوظهور با ساختار SV2W10@MIL-101(Fe)-NH2 اختصاص دارد كه براي نخستينبار باهدف بهينهسازي فرايند گوگردزدايي اكسايشي (ODS) طراحي و ساخته شده است. اين نانوكاتاليست با محبوسسازي پلياكسومتالات حاوي واناديم [SV2W10O40]4- (SV2W10) در چارچوب فلز–آلي آميندار شده MIL-101(Fe)-NH2، تركيبي از خواص ممتاز هر دو جزء شامل فعاليت اكسايش كاهش بالا، سطح ويژه وسيع، پايداري ساختاري و قابليت دسترسي آسان به مكانهاي فعال را در قالب يك بستر هيبريدي فراهم آورده است. فعاليت كاتاليستي كاتاليست سنتز شده در حذف ديبنزوتيوفن (DBT) و بنزوتيوفن (BT) از الگوي سوختي n-اكتان ارزيابي و بهينهسازي شد. متغيرهاي كليدي واكنش شامل ميزان بارگذاري پلياكسومتالات، مقدار كاتاليست، نسبت H2O2/DBT، دما و زمان به طور منظم بررسي گرديد و نقش هر سنجه در افزايش بازده فرآيند مشخص شد. در شرايط بهينه نتايج نشان داد كه در حضور 25 ميليگرم كاتاليست SV2W10@MIL-101(Fe)NH2(3)، استونيتريل بهعنوان حلال استخراجكننده و H2O2 بهعنوان اكسنده، در دماي 50 درجه سانتيگراد و مدتزمان 1 ساعت بازده تبديل DBT به بيش از 99 درصد ميرسد، درحاليكه بازده حذف BT پايينتر بود كه اين امر، انتخابپذيري ساختار سنتز شده را نسبت به تركيبات گوگردي با ساختارهاي متراكمتر آشكار ميسازد. اين دستاورد گواهي بر طراحي هدفمند و مؤثر كاتاليست در سطح مولكولي است. شناسايي نانوكاتاليست بهوسيله مجموعهاي جامع از روشهاي تحليلي شامل FTIR، Raman، PXRD، TEM، FE-SEM، MAP، EDX،ICP-OES ، BET و TGA انجام گرفت كه صحت ساختار،ادغام موفقيت آميز پلياكسومتالات، ريختشناسي مطلوب، پايداري حرارتي و سطح فعال بالا را تأييد كردند. همچنين قابليت بازيابي و استفاده مجدد نانوكاتاليست SV2W10@MIL-101(Fe)-NH2 به عنوان يك كاتاليست ناهمگن كارآمد با امكان جداسازي آسان از محيط واكنش بررسي گرديد كه حفظ فعاليت و كاهش ناچيز پلياكسومتالات در نانوكاتاليست پس از 7 چرخه متوالي واكنش از مزاياي آن است. نانوكاتاليست حاضر بهعنوان يك كامپوزيت كاتاليستي نوآورانه، با عملكرد استثنايي، بازيافتپذيري بالا و پتانسيل صنعتي، گامي مهم در راستاي توسعه فناوريهاي نوين گوگردزدايي و پالايش سبز سوختها به شمار ميرود.
كليدواژه لاتين
Metal-organic framework , Polyoxometal , Polyoxovanadate , Oxidative desulfurization , Heterogeneous catalyst , Dibenzothiophene
عنوان لاتين
Synthesis and Characterization of MIL-101 Metal-Organic Framework Modified with Polyoxovanadate (POV) and Investigation of Its Catalytic Activity in Oxidative Desulfurization Processes
گروه آموزشي
شيمي معدني
چكيده لاتين
The design of heterogeneous catalysts with high performance, chemical stability, and recyclability represents one of the key challenges in developing clean and efficient processes for fossil fuel purification. In this context, the present study focuses on the synthesis and evaluation of a novel catalytic nanocomposite with the structure SV2W10@MIL-101(Fe)-NH2, which has been designed and fabricated for the first time with the aim of optimizing the oxidative desulfurization (ODS) process. This nanocatalyst was constructed by encapsulating vanadium-containing polyoxometalate [SV2W10O40]4- (SV2W10) within the amino-functionalized metal–organic framework MIL-101(Fe)-NH2, thereby combining the outstanding properties of both components namely, high redox activity, large surface area, structural stability, and facile accessibility of active sites into a hybrid platform. The catalytic performance of the synthesized material was systematically evaluated and optimized for the removal of dibenzothiophene (DBT) and benzothiophene (BT) from a model fuel (n-octane). Key reaction parameters, including polyoxometalate loading, catalyst dosage, H2O2/DBT ratio, temperature, and reaction time, were thoroughly investigated, revealing the role of each parameter in enhancing process efficiency. Under optimal conditions, results demonstrated that in the presence of 25 mg of SV2W10@MIL-101(Fe)-NH2(3), acetonitrile as the extractive solvent, and H2O2 as the oxidant, the DBT conversion reached over 99% at 50 °C within 1 h. In contrast, the lower conversion of BT highlighted the selective nature of the synthesized structure toward bulkier sulfur-containing compounds. This finding underscores the rational and effective molecular-level design of the catalyst. Comprehensive characterization of the nanocomposite was conducted using FTIR, Raman, PXRD, TEM, FE-SEM, MAP, EDX, ICP-OES, BET, and TGA techniques, confirming the structural integrity, successful incorporation of polyoxometalate, favorable morphology, high thermal stability, and large accessible surface area. Furthermore, the recyclability of SV2W10@MIL-101(Fe)-NH2 was examined as an efficient heterogeneous catalyst with easy separation from the reaction medium. Notably, it maintained catalytic activity with negligible polyoxometalate leaching in the nanocatalyst after seven successive cycles. Overall, this nanocomposite represents an innovative catalytic platform with exceptional performance, high recyclability, and promising industrial potential, marking a significant step toward the advancement of novel desulfurization technologies and green fuel refining.
تعداد فصل ها
3
فهرست مطالب pdf
148307
نويسنده