تهیه نانوکاتالیست گرافنی مغناطیسی برای تولید ترکیبات شیمیایی

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،طراحی و ساخت نانومواد بر اساس نیاز مورد نظر، یکی از روش های جالب و جذاب جهت نیل به هدف در بسیاری از کاربردها به شمار می رود. از زمانی که برای اولین بار ذرات مغناطیسی اکسید آهن کشف شد، این ذرات در حوزه های بسیاری از قبیل دارورسانی هدفمند، حسگرها، داروها و کاتالیست ها مورد استفاده قرار گرفته اند.
ذرات مغناطیسی در مقیاس نانومتری خواص بهینه تری از خود به نمایش گذاشته و می توان آن ها را جهت اهداف خاص به سایر نانوذرات متصل کرده و نانوموادی با خواص مغناطیسی تولید کرد.
به گفته ی دکتر صادق رستم نیا محقق دانشگاه مراغه ، در این پژوهش با استفاده از نانوصفحات گرافن اکسید و نانوذرات مغناطیسی یک نانوکاتالیست هیبریدی اسیدی با مقاومت بالا در محیط اسیدی تولید شده است.
این نانوکاتالیست را می توان پس از اتمام فرایند تولید ترکیب شیمیایی به آسانی و به سرعت از مخلوط واکنش جداسازی نمود که این موضوع سبب کاهش هزینه های انجام فرایند می شود؛ به علاوه آلودگی به مراتب کمتری را برای محیط زیست به وجود می آورد.
وی در رابطه با ویژگی بارز این نانوکاتالیست گفت: سولفونیک اسیدها یکی از مهم ترین اسیدهای صنعتی و آزمایشگاهی محسوب می شوند. در حالیکه تثبیت سولفونیک اسیدها به صورت مستقیم بر روی بستر نانومغناطیس ها جهت کاربردهای کاتالیزوری هتروژنی به دلیل تخریب این مواد در محیط اسیدی به سادگی امکانپذیر نیست و هنوز به عنوان یک معضل بزرگ نانومغناطیس ها باقی مانده است.
رستم نیا افزود:در این طرح نانوکاتالیست مغناطیس کامپوریت شده با گرافن اکسید، به دلیل دارا بودن خواص هیبریدی و نانوصفحات اکسید گرافن در ساختار آن، به راحتی سولفونه شده و در برابر تخریب در محیط اسیدی از خود مقاومت نشان می دهد. همچنین یکی از نکات بارز کامپوزیت تهیه شده این است که خاصیت مغناطیسی ناشی از حضور نانوذرات اکسید آهن از کلوخه شدن نانوصفحات اکسید گرافن جلوگیری به عمل می آورد.
وی تصریح کرد: در گام نخست از گرافیت به کمک روش هامر گرافن اکسید تهیه شد. سپس با استفاده از امواج فراصوت نانوصفحات را از هم جدا کردیم. در ادامه نمک های آهن II و III را به آن اضافه کرده و مجدداً با استفاده از امواج فراصوت نمک ها بین لایه ها نفوذ داده شد. در مرحله ی بعد pH محلول را به 12 رسانده تا نانوکاتالیست مغناطیسی بین لایه ها تشکیل شود. سپس از این نانوکاتالیست جهت تولید سولفونیک اسید استفاده شد.
بر اساس نتایج به دست آمده می توان دریافت که نانومغناطیس ها علاوه بر اینکه موجب فاصله گرفتن نانوصفحات اکسید گرافن می شوند، با آن ها نیز اندرکنش می دهند.
این تحقیقات حاصل تلاش های دکتر صادق رستم نیا- عضو هیأت علمی دانشگاه مراغه- و اسماعیل دوست خواه- دانشجوی مقطع دکتری دانشگاه مراغه- است.نتایج این کار در مجله Journal of Colloid and Interface Science(جلد 478، سال 2016، صفحات 280 تا 287) به چاپ رسیده است.