کاتالیزورها نقش مهمی در تبدیل مواد خام به محصولات با ارزش در دنیای امروزی که به سرعت در حال تکامل است، که در آن پایداری و کارایی از اهمیت بالایی برخوردار است، ایفا می کنند. یکی از این مواد شیمیایی مهم اسید اگزالیک است که معمولاً برای سفید کردن، تمیز کردن سطوح فلزی و از بین بردن زنگ استفاده می شود. با افزایش تقاضا برای روش‌های تولید مواد شیمیایی سازگار با محیط زیست و کارآمد، کاتالیزورهای نوآورانه‌ای که این فرآیند را بهبود می‌بخشند می‌توانند تولید اسید اگزالیک را متحول کنند. پتانسیل پیشرفت در خواص قابل توجه مواد مزو متخلخل است که برای گزینش پذیری و عملکرد بهتر طراحی شده اند. دانشمندان با طراحی دقیق ساختار و ترکیب این مواد، تولید موثرتر اگزالیک اسید، کاهش ضایعات و کاهش هزینه ها را امکان پذیر کرده اند.
مطالعه‌ای در ژورنال Heliyon نشان می‌دهد که محققین جاسم سلیمان آل ابراهیم، پروفسور محمد نور احمد الخدر و پروفسور ریم هانی تولیمات از دانشگاه آلبعث سوریه نانوکاتالیست‌های مزوپور V-Mo MCM-41 را برای افزایش تولید اسید اگزالیک توسعه و تجزیه و تحلیل کردند. این ماده شیمیایی مهم که به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود، با استفاده از این نانوکاتالیست های خلاقانه از ملاس استخراج شد.
برای سنتز این نانوکاتالیست ها، دانشمندان از روش هیدروترمال مستقیم استفاده کردند. تترا اتیل ارتوسیلیکات (TEOS) به عنوان منبع سیلیکا خدمت می کرد، در حالی که ستیل تری متیل آمونیوم بروماید (CTAB) به عنوان یک الگوی سورفکتانت برای کنترل تشکیل عمل می کرد. تکنیک‌هایی مانند جذب گاز نیتروژن، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)، پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM-EDX) ساختار مزوپور کاتالیزورها را تأیید کردند و نشان دادند که چگونه تغییر در نسبت وانادیوم و مولیبدن بر مساحت سطح، اندازه منافذ و حجم منافذ تحت تأثیر تأثیر می گذارد.
نانوکاتالیست‌ها در سنتز اسید اگزالیک بسیار کارآمد هستند و در عرض یک ساعت با حداقل اسید سولفوریک به بازده ۸۳ درصدی دست می‌یابند. این با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)، تنظیم متغیرهایی مانند دوز کاتالیزور، اسید سولفوریک، اسید نیتریک و زمان واکنش به دست آمد. این رویکرد امکان یافتن بهترین شرایط را برای به حداکثر رساندن تولید اسید اگزالیک در حالی که مصرف اسید سولفوریک را به حداقل می رساند و زمان واکنش را کوتاه می کند، یافت.
محقق جاسم آل ابراهیم تاکید کرد که نتایج تحقیقات واقعاً قابل توجه است زیرا نانوکاتالیست‌های کامپوزیتی توانایی فوق‌العاده خود را در بهبود فرآیند واکنش با بهره‌برداری از اثر هم افزایی بارگذاری وانادیم و مولیبدن روی یک تکیه‌گاه نشان دادند. علاوه بر این، استفاده از نرم افزار طراحی هنگام انجام آزمایش های شیمیایی برای دستیابی به بالاترین بازده واکنش برجسته شد. این به نوبه خود فرصت‌های جدیدی را برای کاربردهای صنعتی پایدار و اقتصادی می‌گشاید.
پروفسور محمد الخدر بر اهمیت نتایج آنها تاکید کرد: “مطالعه ما پتانسیل نانوکاتالیست های V-Mo-MCM-41 را برای افزایش قابل توجه بازده اسید اگزالیک با بهره برداری از خواص منحصر به فرد این مواد مزوپور نشان می دهد.”
پروفسور ریم تولیمات به مزایای روش آنها اشاره کرد و گفت: روشی که ما ایجاد کردیم نه تنها کارایی تولید اسید اگزالیک را به حداکثر می رساند، بلکه به کاهش زباله های خطرناک نیز کمک می کند زیرا در مقایسه با روش های سنتی به مقادیر کمتری از اسید سولفوریک نیاز دارد. ”
این نتایج برای صنایع شیمیایی بسیار امیدوارکننده است. کاتالیزورهای جدید توسعه یافته V-Mo-MCM-41 کارایی سنتز اسید اگزالیک را با مصرف کمتر منابع بهبود می بخشند. این کار یک جهت امیدوارکننده برای تحقیقات بیشتر در طراحی و بهینه‌سازی کاتالیست ارائه می‌کند و به تولید مواد شیمیایی پایدار و اقتصادی کمک می‌کند.
مرجع مجله
جاسم سلیمان آل ابراهیم، محمد نور احمد الخدر، ریم هانی تولیمات. “سنتز و خصوصیات نانوکاتالیست های مزوپور V-Mo MCM-41: بهبود کارایی در سنتز اسید اگزالیک،” Heliyon (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24652،
درباره نویسنده
جاسم آل ابراهیممن مدرک لیسانس شیمی کاربردی از دانشگاه البعث حمص دارم. در طول دوران تحصیلی خود، این امتیاز را داشتم که در آزمایشگاه های دانشکده علوم گروه شیمی تدریس کنم. با انگیزه علاقه عمیق به مطالعه کاتالیزورها و نقش آنها در واکنش های شیمیایی، مدرک کارشناسی ارشد را در شیمی فیزیک با تخصص در کاتالیزورها به پایان رساندم. این برنامه به من دانش و مهارت‌های تحقیقاتی پیشرفته‌ای در زمینه‌هایی مانند سنتز کاتالیزور، تکنیک‌های شناسایی و مکانیسم‌های کاتالیزوری داد. پایان نامه من بر توسعه و توصیف کاتالیزورهای جدید برای بهبود کارایی واکنش های شیمیایی خاص متمرکز بود. jasim.ibrahem90@gmail.com | https://orcid.org/0009-0007-1200-8869
ریم تولیماتپروفسور ریم تولیمات دارای مدرک کارشناسی ارشد در سال 1992 و دکترا است. در شیمی فیزیک از دانشگاه کلود برنارد لیون فرانسه. تخصص او سینتیک و کاتالیز بود. از سال 1999 تا 2004 استادیار در پادشاهی عربستان سعودی بود. او از سال 2005 تا 2024 استادیار دانشگاه البعث بود. او تحقیقاتی را در Applied Catalysis A: General Journal، Journal of non-crystalline solids، و Reaction Kinetics and Catalysis Letters منتشر کرده است. وی همچنین سرپرستی بسیاری از دانشجویان دکتری در زمینه کاتالیزور و فوتوکاتالیز را بر عهده داشته است. Tulaimatreem@gmail.com | https://orcid.org/0009 -0004 -0311 -1846
محمد نور الخدرپروفسور محمد نور الخدر دارای مدرک کارشناسی ارشد و دکتری است. در رشته شیمی فیزیک از دانشگاه البعث با معدل 94 درصد در هر دو مقطع. دکتر. الخدیر تجربه زیادی به عنوان یک مدرس دارد و دروسی مانند شیمی عمومی، شیمی فیزیک و کاتالیزور را به دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد تدریس می کند. او مقالات تحقیقاتی متعددی (استخراج اورانیوم، تولید کاتالیزور سیلیکات، تولید کربن فعال، تولید نانوذرات و استخراج عناصر کمیاب خاکی) منتشر کرده است. من در حال حاضر روی تولید نانوذرات با استفاده از پلاسما کار می کنم. Chem.Alnour@gmail.com | https://orcid.org/0000 -0001 -9981 -3471
