سنتز و بررسی عملکرد کاتالیستی کاربید زیرکونیوم اصلاح شده با گروه های اسید سولفونیک در واکنش های استری سازی به عنوان یک کاتالیست اسیدی جامد نوین

یک کاتالیزگر اسیدی جامد ناهمگن جدید بر پایه ی زیرکونیوم کاربید عامل دار شده با گروه های اسید سولفونیک (ZrC@SO₃H) سنتز شد و با استفاده از روش های مختلفی شامل طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (XPS)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) و تیتراسیون اسید-باز مورد مشخصه یابی قرار گرفت. نتایج این آزمون ها اتصال موفقیت آمیز گروه های اسید سولفونیک به سطح ZrC را تایید نمودند. این کاتالیزگر در واکنش استری سازی اسید استیک با اتانول برای تهیه ی اتیل استات تحت شرایط ملایم مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش ها نشان دادند که این ماده کاتالیزگر، عملکرد بالایی در واکنش های استری سازی دارد، به طوری که در شرایط بهینه، اتیل استات با بازده ۹۱٪ سنتز شد. تاثیر پارامترهایی همچون مقدار کاتالیزگر، نسبت مولی الکل به اسید، زمان و دمای واکنش بر نرخ تبدیل اسید استیک بررسی گردید. بیشترین میزان تبدیل زمانی حاصل شد که مقدار کاتالیزگر با ۵ درصد وزنی، نسبت مولی اولیه ی اتانول به اسید استیک برابر با ۵/۳:۱، مدت زمان واکنش ۵ ساعت و در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد نتیجه واکنش حاصل شد. این نتایج نشان می دهند که این کاتالیزگر می تواند جایگزینی مناسب برای سولفوریک اسید در فرایندهای استری سازی باشد و برخی از معایب مرتبط با استفاده از اسیدهای سنتی را کاهش دهد. همچنین، کاتالیزگر مذکور به مدت پنج چرخه واکنش با موفقیت بازیافت شد و در هر مرحله عملکرد عالی خود را حفظ نمود. عدم افت محسوس در کارایی پس از استفاده های مکرر، پایداری عملکرد کاتالیزگر را تایید می کند.

کلیدواژه ها:

کاتالیزگر اسیدی جامد ، زیرکونیوم کاربید ، سولفون دار کردن ، استری سازی ، اتیل استات