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)2P2O7………………………………….
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.
فصل اول: مروری بر کاتالیزور های ناهمگن
1-1- مفهوم کاتالیزور
کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش دهد بدون آن که در فرآورده های نهایی ظاهر شود. عبارت کاتالیزور از دو لغت یونانی تشکیل می گردد. پیشوند «کاتا» به معنی پایین و فعل «لیزین» به معنی پخش یا شکست یا بیدار کردن میل ترکیبی خفته می باشد. یک کاتالیزور نیروی طبیعی را که مانع انجام واکنش می گردد از بین می برد[1].

هنگامی که کاتالیزور به صورت محلول در محیط واکنش است کاتالیزور همگن و وقتی که کاتالیزور فازی مجزا از فاز واکنش تشکیل می دهد، کاتالیزور ناهمگن نامیده می شود. در اکثر موارد کاتالیزور ناهمگن، کاتالیزور جامدی است که از تماس با آن واکنش گر های گازی یا مایع متحول می شوند و در نتیجه بیشتر اوقات عبارت کاتالیزور تماسی برای نامیدن کاتالیزور ناهمگن به کار می رود[2].

این مطلب را هم بخوانید :

برای کامل نمودن تعریف کاتالیزور، لازم است نکات زیر به آن اضافه گردد:
1) کاتالیزور می تواند یک ماده جامد، مایع، گاز و یا یک مجموعه پیچیده باشد.
2) کاتالیزور عمل سرعت واکنش را به عهده دارد، همچنین می تواند نقش جهت  دهندگی داشته باشد.
3) کاتالیزور دارای عمر مشخصی است و در اثر انجام واکنش به تدریج فعالیت و گزینش پذیری خود را از دست می دهد.
4) هیچ رابطه­ی استوکیومتری بین مقدار ماده ای که تبدیل می شود و مقدار کاتالیزوری که فعالیت خود را از دست می دهد وجود ندارد.
5) یک واکنش که از نظر ترمودینامیکی امکان پذیر نمی باشد، در مجاورت کاتالیزور نیز امکان پذیر نخواهد بود. زیرا کاتالیزور در ترمودینامیک واکنش دخالتی ندارد.
2-1- تاریخچه کاتالیزور
قدمت استفاده از کاتالیزور به گذشته های دور بر می گردد. به عنوان مثال می توان از مصرف آن در تولید سرکه با واکنش تخمیر و استفاده از آن در تهیه صابون از چربی و روغن نام برد. در اوایل قرن نوزدهم، اکتشافات بسیار مهمی در شیمی و فیزیک اتفاق افتاد و مشاهده شد تعدادی از واکنش های شیمیایی تحت تأثیر مقادیر بسیار کمی از موادی که در واکنش مصرف نمی گردند قرار می گیرند[3]. گزارشاتی از نیمه اول قرن هجدهم وجود دارد که درباره آنچه که ما امروز فعل و انفعال کاتالیستی می نامیم، صحبت نموده است. در سال 1806، کلمنت[1] نظریه ای را در مورد چگونگی دخالت اکسیدهای نیتروژن در تشکیل اسید سولفوریک در اتاقک های سربی و افزایش سرعت آن ارائه نمود. به طوری که مونوکسید نیتروژن آزاد شده دوباره می تواند این چرخه را تکرار کند. چند سال بعد در سال 1814، کیرشهف[2] عمل هیدرولیز نشاسته را در مجاورت اسید و تبدیل آن به گلوکز را مورد مطالعه قرار داد و چگونگی انجام فعل و انفعالات را بیان نمود و نقش اسید در تولید گلوکز را شرح داد، بنابراین مفهوم کاتالیزور پا به عرصه وجود گذاشت. دومین واکنش کاتالیزوری گزارش شده در سال 1817 توسط هامفری داوی[3] صورت تحقق به خود گرفت. این محقق کشف نمود که با وارد کردن یک قطعه سیم پلاتین در مخلوطی از هوا و گاز ذغال، پلاتین گرم می شود و این رویداد را بدین ترتیب توجیه نمود که در این آزمایش فعل و انفعال اکسیداسیون اتفاق می افتد. ولی در ماهیت شیمیایی سیم پلاتین تغییری حاصل نشده