• 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

    ملارمضاني، علي