تولید کاتالیست قابل بازیافت کاربردی در صنایع نفت و گاز کشور

محققان دانشگاه پیام نور قزوین با همکاری پژوهشگران دانشگاه والنسیای اسپانیا، کاتالیستی را تولید کردند که به سادگی قابل بازیافت و جداسازی از محیط واکنش است و قادر به اکسایش انتخابی ترکیبات آلی بوده و قابل کاربرد در صنایع نفت و گاز و داروسازی است.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، دکتر فاطمه رجبی، عضو هیات علمی دانشگاه پیام نور مرکز قزوین و محقق طرح در این باره اظهار کرد: اکسایش ترکیبات آلی یک فرآیند بسیار مهم در عرصه‌ی صنایع مختلف محسوب می‌شود. تا کنون کاتالیست‌های مختلفی برای این واکنش معرفی شده است. متاسفانه، بسیاری از روش‌های معمول شامل کاربرد کاتالیست‌های سمی و گران است که علاوه بر تخریب و عدم بازیافت کاتالیست، موجب بروز مشکلاتی در جداسازی محصولات می‌شود. از این‌رو، علاوه بر تولید حجم بزرگی از زباله، از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی نیز مناسب نخواهند بود.
وی افزود: در سال‌های اخیر، نانوکاتالیست‌های تثبیت شده بر روی بسترهای متخلخل مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در همین راستا در این تحقیق، با استفاده از ترکیب قابل بازیافت نانوذرات اکسید آهن، کاتالیستی جدید تولید شده است.
به گفته رجبی، روش تولید ساده، قابلیت بازیافت، مقدار مورد نیاز بسیار کم در انجام واکنش و نیز شرایط بسیار ملایم و آسان واکنش، اهمیت نتایج حاصل شده را از دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی دوچندان می‌کند.
عضو هیات علمی دانشگاه پیام نور مرکز قزوین تصریح کرد: این نانوکاتالیست از تثبیت نانوذرات اکسید آهن بر روی سطح سیلیکای نانومتخلخل SBA-15 تولید شده و قادر به اکسایش انتخابی سولفید به سولفوکسید است. در صورت کاربرد این ترکیب، محصول جانبی سولفون تشکیل نخواهد شد. نکته جالب در این طرح استفاده از حلال آب به عنوان حلالی ارزان، غیر سمی و دوستدار محیط زیست است. این کار اولین روش اکسایش انتخابی سولفید به سولفوکسید با استفاده از یک سیستم ناهمگن مبتنی بر آهن در محیط آبی به شمار می‌رود.
محقق طرح تصریح کرد: بر اساس نتایج حاصل شده، ترکیب تثبیت شده نانوذرات اکسید آهن بر روی سطح مواد نانومتخلخل SBA-15 دارای قدرت انتخاب‌گری بالایی است. بنابراین، علاوه بر تولید محصول اکسایشی سولفوکسید به طور انتخابی، از اکسایش اضافی و تولید محصول جانبی سولفون ممانعت می‌کند. این ویژگی سبب کاهش چشمگیر مقدار کاتالیست مورد استفاده تا یک درصد مولی می‌شود. از طرفی به دلیل برخورداری از پایداری و فعالیت بالا، بازیافت و استفاده مکرر از آن به راحتی قابل انجام بود.
وی افزود: برای ساخت این نانوکاتالیست، در ابتدا نانوذرات آهن بر پایه سیلیکای SBA-15 و به روش سل- ژل تولید شده است. در مرحله بعد این ترکیب به کمک روش‌های طیف سنجی مختلف مانند XRD، TEM، Porosimetry، XPS، TGAوSEM مشخصه‌یابی شد. در مرحله نهایی نیز کاربرد ترکیب تولید شده به عنوان نانوکاتالیست قابل بازیافت در واکنش‌های اکسایشی نظیر اکسایش انتخابی سولفیدها به سولفوکسید و یا الکل‌ها به کتون‌ها و آلدئید‌ها و دیگر گروه‌های عاملی بررسی و بهینه‌یابی شده است.
رجبی در ادامه با اشاره به این که سولفوکسیدهای خالص در فعالیت آنزیم‌ها و نیز تولید داروها، کاربرد وسیعی دارند، تصریح کرد: داروهایی مانند آرمودافنیل (درمان افسردگی و اختلالات شناختی) و یا ازوامپرازول (درمان بیماری‌های گوارشی) زمانی موثر خواهند بود که محتوای سولفون آن‌ها زیر 0/5 درصد وزنی باشد. همانگونه که بیان شد در صورت کاربرد این نانوکاتالیست، محصول جانبی سولفون تشکیل نمی‌شود.
این محققان در حال حاضر مشغول بررسی قابلیت و کارایی کاتالیست تولید شده در واکنش اکسایش انتخابی هیدروکربن‌های نفتی و فرآوری آن‌ها هستند.
نتایج این کار که حاصل همکاری گروه تحقیقاتی دکتر فاطمه رجبی و همکارانشان در دانشگاه پلی تکنیک والنسیای اسپانیا است، در مجله Advanced Synthesis Catalysis‌ منتشر شده است.