بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: نانوکاتالیست و نانوذرات کاتالیستی
اسلاید 3 :
کاتالیست
کاتالیست، گونه ای است که انرژی فعال سازی واکنش را کاهش و سرعت واکنش را افزایش می دهد.
انرژی فعال سازی واکنش : انرژی اولیه برای انجام واکنش است.
فلزات واسطه جدول تناوبی عناصر، رایج ترین کاتالیستها هستند.
اسلاید 4 :
کاتالیست
انواع کاتالیستها:
همگن (Homogeneous)
ناهمگن (Heterogeneous)
اسلاید 5 :
کاتالیست همگن
کاتالیست همگن، تک اتم، یون یا مولکول است.
با واکنش دهنده ها هم فاز می باشد.
ذرات کاتالیست همگن می توانند به راحتی در مخلوط واکنش حل شوند.
کاتالیست همگن در واکنش مصرف شده و مجددا تولید (بازیابی) می شود.
فعالیت بسیار بالا، گزینش پذیری و بازده خوب، از محاسن این گونه از کاتالیست می باشد.
اسلاید 6 :
کاتالیست همگن
بهبود در عملکرد کاتالیستهای همگن می تواند با اتصال گروههای متفاوت آلی و معدنی به ذره اصلی فراهم شود.
مشکل اصلی در فناوری کاتالیستهای همگن:
پس از اتمام واکنش، جداسازی کاتالیست حل شده از مخلوط نهایی کار ساده ای نیست.
این مشکل به ویژه در زمانی که کاتالیست در مقادیر کم مصرف می شود، خود یک چالش بزرگ است.
اسلاید 7 :
کاتالیست ناهمگن
کاتالیست ناهمگن، با واکنش دهنده ها در یک فاز نیست.
کاتالیست ناهمگن به راحتی در محیط واکنش حل نمی شود و فعالیت محدود دارد.
کاتالیستهای ناهمگن به راحتی (با صرف هزینه، زمان و مواد کمتر) از مخلوط واکنش جدا می شوند و موجب ناخالصی محصولات نمی گردند.
برای جبران کمبود سطح فعال، استفاده از یک بستر در نقش تکیه گاه کاتالیست، ضروری است.
بستر معمولاً یک ساختار متخلخل با سطح فعال بالاست.
اسلاید 8 :
نانوکاتالیست ها
کاتالیست مناسب، باید سطح فعال زیاد داشته و قابل جداسازی باشد.
فناوری نانو، می تواند سطح فعال بسیار زیادی را برای کاتالیست فراهم آورد.
با آنکه سطح فعال نانوکاتالیستها بسیار بالاتر از کاتالیستهای معمولی است، سطح فعال یک نانوکاتالیست همواره از یک کاتالیزور همگن پایین تر است.
کاتالیزور همگن با انحلال خود در تماس کامل با محتویات واکنش قرار دارد.
اسلاید 9 :
نانوکاتالیست ها
نانوذرات کاتالیستی به دلیل ابعاد بزرگ، در محلول واکنش حل نشده و به سادگی قابل جداسازی هستند.
سطح فعال نانوکاتالیستها زیاد و قابلیت جداسازی آنها در پایان واکنش، خوب است.
فرآیند پیچیده تولید برخی از نانوکاتالیستها هزینه بر است، اما:
فناوری نانو مقدار کاتالیست، انرژی و زمان مورد نیاز برای انجام واکنش را تقلیل می دهد، پس هزینه بر بودن آنها قابل چشم پوشی است.
اسلاید 10 :
نانوکاتالیست ها
برخی از نانوذرات اکسید فلزی به عنوان نانوکاتالیست
اسلاید 11 :
انواع نانوکاتالیست
اسلاید 12 :
ويژگيهاي اصلي نانوكاتاليست
اسلاید 13 :
انواع نانوکاتالیست
اسلاید 14 :
نانوکاتالیست با رفتار همگن
در رویکرد نانوکاتالیست همگن، نانوذرات تهیه شده از فلزات واسطه را به صورت کلوئید (ذرات معلق) در مخلوط واکنش پخش می کنند.
برای پیشگیری از تجمع نانوذرات، از یک ماده پایدارکننده استفاده می شود.
یک پایدار کننده خوب، نانوکاتالیست را در فرایند کاتالیتیکی (واکنش کاتالیستی) حفظ کرده، و فعالیت آن را کاهش نمی دهد.
در پایان می توان نانوذرات را از محصول نهایی واکنش جداسازی نمود.
روش کاهش یا احیاء فلزات روشی معمول برای سنتز کنترل شده ی نانوذرات به صورت کلویید در محلول است.
احیاء فلزات - یعنی الکترون گرفتن کاتیون فلزی و تبدیل آن به اتم فلز خنثی
اسلاید 15 :
فرایند کاهش
فرآیند کاهش به دو صورت شیمیایی و الکتروشیمیایی اجرا می شود:
کاهش شیمیایی:
معمولترین روش کاهش است.
در این روش نمک فلز مورد نظر در محلول با عوامل کاهنده مثل الکلها و سدیم بوروهیدرید (NaBH4) به اتم فلزی کاهش یافته و تبدیل به نانوذره فلزی می شود.
اسلاید 16 :
فرایند کاهش
کاهش الکتروشیمیایی:
در این روش در ازای یک عامل کاهنده شیمیایی، از الکترونهای انباشته شده بر سطح الکترود استفاده می شود.
در فرآیند کاهش الکتروشیمیایی از یک پیل متشکل از آند (محل اکسایش)، کاتد (محل کاهش) و الکترولیت (محلول نمکی دارای هدایت الکتریکی) استفاده می شود.
اسلاید 17 :
نانوکاتالیست با رفتار ناهمگن
کاتالیست ناهمگن به بستر نیاز دارد.
در نانوکاتالیستها، بستر و کاتالیست، با هم تشکیل یک نانوکامپوزیت می دهند که برای رسیدن به بهترین عملکرد مناسب است.
از نانوکاتالیستها : کاتالیست طلا بر سطح بستر دی اکسید تیتانیوم یا اکسید آهن
این نانوکاتالیستها به ترتیب به صورت Au/TiO2 و Au/Fe2O3 نشان داده می شوند.
اسلاید 18 :
نانوکاتالیست با رفتار ناهمگن
نانوکاتالیستهای Au/TiO2 و Au/Fe2O3 ،کاتالیستهای بسیار خوبی برای اکسایش منوکسید کربن (آلاینده ای بسیار مضر و خطرناک) به دی اکسید کربن هستند.
دی اکسید کربن خطر کمتری دارد و استفاده از این نانوکاتالیستها می تواند خطرات زیست محیطی مونواکسید کربن را کاهش دهد.
اسلاید 19 :
ویژگیهای نانوکاتالیست ها
حداکثر سطح فعال به ازای واحد جرم و حجم:
هر چه سطح فعال (سطح در دسترس برای انجام واکنش) برای یک کاتالیست ناهمگن بیشتر باشد.
جایگاههای فعال واکنش پذیر افزایش یافته
بازده کاتالیست بالا می رود.
با فراهم آوردن سطح بیشتر برای یک ساختار کاتالیستی، در مقدار مصرفی نانوکاتالیست صرفه جویی می شود.
با افزایش واکنش دهنده های درگیرشونده در واکنش، سرعت واکنش بیشتر می شود.
اسلاید 20 :
ویژگیهای نانوکاتالیست ها
بیشینه فعالیت شیمیایی کاتالیست ناهمگن، در ابعاد نانو است.
