Katalizatory odgrywają kluczową rolę w przekształcaniu surowców w cenne produkty w dzisiejszym szybko rozwijającym się świecie, gdzie zrównoważony rozwój i wydajność są najważniejsze. Jednym z tak ważnych substancji chemicznych jest kwas szczawiowy, szeroko stosowany w wybielaniu, czyszczeniu powierzchni metalu i usuwaniu rdzy. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na przyjazne dla środowiska i wydajne metody produkcji chemicznej, innowacyjne katalizatory, które poprawiają ten proces, mogą zrewolucjonizować sposób wytwarzania kwasu szczawiowego. Przełomowy potencjał leży w niezwykłych cechach mezoporowatych materiałów, które są zaprojektowane w celu lepszej selektywności i wydajności. Starannie projektując strukturę i skład tych materiałów, naukowcy umożliwili wydajniejsze wytwarzanie kwasu szczawiowego, zmniejszając odpady i obniżając koszty.

Badanie w czasopiśmie Heliyon ujawnia, że ​​naukowcy Jasem Suliman Al Ebraheem, profesor Mohammad Nour Ahmad Alkhoder i profesor Reem Hani Tulaimat z Uniwersytetu Albaath w Syrii stworzyli i przeanalizowali mezoporistyczne V-MCMM-41 Nanokatalizatów. Ta niezbędna chemikalia, szeroko stosowana w różnych branżach, uzyskano przy użyciu tych innowacyjnych nanokatalizatorów z melasy.

Naukowcy zastosowali bezpośrednią metodę hydrotermalną do syntezy tych nanokatalizatorów. Orthokrzemian tetraetylowy (TEOS) służył jako źródło krzemionki, podczas gdy bromek cetylotrimetyloamoniowy (CTAB) działał jako szablon środka powierzchniowo czynnego, który poprowadził formację. Techniki, takie jak adsorpcja gazu azotowego, spektroskopia w podczerwieni Fouriera (FT-IR), dyfrakcja rentgenowska (XRD) i skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM-EDX) zweryfikowały mezoporystyczną strukturę katalizatorów i wykazały, jak zmienia się stosunek powierzchni wpływowej wanadu i molibdenu.

Nanokatalizatory udowodniły ich wysoką wydajność w syntezy kwasu szczawiowego, osiągając wydajność 83% w ciągu godziny przy minimalnym kwasie siarkowym. Osiągnięto to za pomocą metodologii powierzchni odpowiedzi (RSM), dostosowując zmienne, takie jak dawkowanie katalizatora, kwas siarkowy, kwas azotowy i czas reakcji. Takie podejście pomogło znaleźć najlepsze warunki, aby zmaksymalizować wytwarzanie kwasu szczawiowego przy jednoczesnym minimalizowaniu zużycia kwasu siarkowego i skrócenia czasu reakcji.

Badacz Jasem Al Ebraheem podkreślił, że wyniki badań były naprawdę niezwykłe, ponieważ złożone nanokatalityki wykazały ich wyjątkową zdolność do zwiększenia procesu reakcji poprzez wykorzystanie synergistycznego efektu ładowania zarówno wanadu, jak i molibdenum na jedno wsparcie. Ponadto podkreślono wykorzystanie oprogramowania projektowego podczas przeprowadzania eksperymentów chemicznych w celu osiągnięcia najwyższej wydajności reakcji. To z kolei otwiera nowe możliwości zrównoważonych i ekonomicznie opłacalnych zastosowań przemysłowych.

Profesor Mohammad Alkhoder podkreślił znaczenie ich wyników: „Nasze badanie pokazuje potencjał nanokatalizatorów V-MCM-41 w celu znacznego zwiększenia wydajności kwasu szczawiowego, wykorzystując unikalne właściwości tych mezoporowatych materiałów”.

Profesor Reem Tulaimat wskazał zalety swojej metody, mówiąc: „Metoda, którą opracowaliśmy, nie tylko maksymalizuje wydajność produkcji kwasu szczawiowego, ale także przyczynia się do zmniejszenia odpadów niebezpiecznych, ponieważ wymaga mniejszych ilości kwasu siarkowego w porównaniu z tradycyjnymi procesami”.

Wyniki te mają znaczącą obietnicę dla przemysłu chemicznego. Nowo opracowane katalizatory V-Mo-MCM-41 poprawiają wydajność syntezy kwasu szczawiowego przy użyciu mniejszej liczby zasobów. Ta praca stanowi obiecujący kierunek do dalszej eksploracji projektowania i optymalizacji katalizatora, przyczyniając się do zrównoważonej i wykonalnej ekonomicznie produkcji chemicznej.

Referencje dziennika

Jasem Suliman Al Ebraheem, Mohammad Nour Ahmad Alkhoder, Reem Hani Tulaimat. „Synteza i charakterystyka mezoporowatych nanokatalizatorów V-MCM-41: zwiększenie wydajności syntezy kwasu szczawiowego”, Heliyon (2024). Doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24652W

O autorze

Jasność Al EbraheemPosiadam tytuł licencjata z chemii stosowanej na Uniwersytecie Al-Baath w Homs. Podczas mojej kariery akademickiej miałem przywilej nauczania w laboratoriach Wydziału Nauki, Wydział Chemii. Motywowani głębokim zainteresowaniem badaniem katalizatorów i ich rolą w reakcjach chemicznych, kontynuowałem tytuł magistra chemii fizycznej, specjalizując się w katalizatorach. Ten program zapewnił mi zaawansowane umiejętności wiedzy i badań w obszarach takich jak synteza katalizatora, techniki charakteryzacji i mechanizmy katalityczne. Moja teza koncentrowała się na projektowaniu i charakterystyce nowych katalizatorów w celu poprawy wydajności określonych reakcji chemicznych. Jasim.ibrahem90@gmail.com |. https://orcid.org/0009-0007-1200-8869

ReemProfesor Reem Tulaimat posiada tytuł magistra i doktorat. W chemii fizycznej na Uniwersytecie Claude Bernard Lyon we Francji w 1992 r. Jej specjalizacja była w zakresie kinetyki i katalizy. W latach 1999-2004 pełniła funkcję asystenta profesora w Królestwie Arabii Saudyjskiej w latach 1999–2004. Pełniła stanowisko asystenta profesora na uniwersytecie Al-Baath. Opublikowała artykuły badawcze w katalizy stosowanej A: General Journal, Journal of Noncrystalin Solids oraz Kinetyka reakcji i listy katalizy. Nadzorował także wielu doktorantów w dziedzinie katalizy i fotokatalizy. Tulaimatreem@gmail.com |. https://orcid.org/0009-0004 -0311 -1846

Mohammad Nour AlkhoderProfesor Mohammad Nour Alkhoder posiada tytuł magistra i doktorat. W chemii fizycznej z uniwersytetu Al-Baath, z GPA 94% w obu stopniach, dr Al-Khadir ma duże doświadczenie jako wykładowca, podmioty nauczania, w tym ogólną chemię, chemię fizyczną i katalizę dla studentów i podyplomowych, opublikował wiele badań (ekstrakcja uranu, jestem obecnie w zakresie ekstrakcji z krzemionkowania. Praca nad przygotowaniem nanocząstek za pomocą osocza. Chem.alnour@gmail.com |. https://orcid.org/0000-0001-9981 -3471