در اين اختراع، روش ساخت كاتاليست سه جزئي CuO/ZnO/Al2O3 از مواد اوليه ارزان‌قيمت و غيرسمي و بهينه سازي آن براي استفاده در فرآيند توليد MEK از دهيدروژناسيون 2-بوتانول ارائه مي شود. كاتاليست سه جزئي CuO/ZnO/Al2O3 با روش ساده ‌همرسوبي و افزودن همزمان محلول قليايي مانند ‌كربنات سديم يا تركيبات مشابه (به‌عنوان عامل رسوب‌دهنده) و مخلوط حاوي محلول هاي آبي نيترات هاي مس، روي و آلومينيوم (به عنوان اجزاء پيش سازنده كاتاليست)، در دماي oC70و بهم‌زدن پيوسته ساخته مي شود. بعد از رسوب‌گيري، جرم رسوب داده‌شده در دما و مدت زمان معيني تحت عمل پيرسازي قرار مي گيرد. سپس رسوب تشكيل‌شده فيلتر و با آب‌مقطر شستشو داده مي‌شود. در نهايت رسوب شستشو داده‌شده، خشك، تكليس و سپس در شرايط عملياتي صنعتي مورد آزمون راكتوري قرار مي گيرند. در ادامه با طراحي آزمايش، شرايط بهينه ساخت تعيين مي شود. در اين اختراع كاتاليست سه جزئي CuO/ZnO/Al2O3 علاوه‌بر اينكه از مواد اوليه معدني ارزان‌قيمت و غيرسمي با روش ساده همرسوبي توليد مي‌گردد، شرايط بهينه تأثيرگذار روي عملكرد كاتاليست با طراحي آزمايش‌هاي سيستماتيك و همزمان تعيين مي شود. كاتاليست بهينه شده CuO/ZnO/Al2O3 از هر نظر قابل‌رقابت با نمونه كاتاليست صنعتي مي‌باشد و لذا مي‌توان آن را به‌عنوان يكي از كاتاليست هاي بهينه فرآيند توليد MEK از دهيدروژناسيون 2-بوتانول معرفي نمود.

در اين پژوهش، شش تركيب فسفريك تري آميد جديد بترتيب با فرمولهاي P(O)(NC4H8NC6H5)3 (١)، P(O)(NC4H8NCH3)3 (٢)، P(O)(NC4H8NC(O)OEt)3 (٣)، P(O)[NHCH2(C4H7O)]3 (٤)، P(O)(NC2H2N2)3 (٥) و P(O)(NC4H8-CO2C2H4)3 (٦) سنتز شده و با استفاده از تكنيك هاي طيف سنجي هاي IR, UV 13C NMR, 1H-, 31P-, و آناليز عنصري مورد شناسايي قرار گرفتند. طيفهاي 1H-, 13C NMR تركيب ٦ سه سري پيك مجزا را براي سه حلقه چهار عضوي آليفاتيك نشان مي دهند كه نشانگر غير هم ارز بودن اين حلقه ها مي باشد و بدليل جهت گيري فضايي متفاوت آنها نسبت به يكديگر است. ساختار تركيب ١ بكمك بلورنگاري با پرتو ايكس بطور دقيق تعيين گرديد. پيوندهاي هيدروژني بين مولكولي ضعيف C-H…O يك پليمر يك بعدي را در شبكه بلوري اين ماده ايجاد مي كنند.

در اين اختراع روش ساخت كاتاليست مس-سيليكا (CuO/SiO2) از مواد اوليه ارزان‌قيمت و غيرسمي و بهينه¬سازي آن براي استفاده در فرآيند توليد MEK از دهيدروژناسيون 2-بوتانول ارائه مي¬شود. كاتاليست CuO/SiO2 با روش ساده ‌همرسوبي و افزودن همزمان دو محلول بازي ‌سيليكات سديم (به‌عنوان عامل رسوب‌دهنده و پيش¬سازنده Si) به محلول آبي حاوي نيترات مس (به¬عنوان عامل پيش¬سازنده Cu)، در دماي oC 60 و بهم‌زدن پيوسته ساخته مي¬شود. بعد از رسوب‌گيري، دوغاب حاوي رسوب در دما و مدت زمان معيني تحت عمل پيرسازي قرار مي¬گيرد. سپس دوغاب حاصل، فيلتر و با آب‌مقطر ملايم شستشو داده مي‌شود. در نهايت كيك خيس حاصل از مرحله شستشو، خشك، تكليس، شكل¬دهي، مش¬بندي و سپس در شرايط عملياتي صنعتي مورد آزمون راكتوري قرار مي¬گيرند. در ادامه با طراحي آزمايش، شرايط عملياتي بهينه ساخت كاتاليست تعيين مي¬شود. در اين اختراع كاتاليست CuO/SiO2 علاوه ‌بر اينكه از مواد اوليه معدني ارزان‌قيمت و غيرسمي با روش ساده ‌رسوبي توليد مي‌گردد، شرايط بهينه تأثيرگذار روي عملكرد كاتاليست با طراحي آزمايش‌هاي سيستماتيك و همزمان تعيين مي¬شود. كاتاليست بهينه¬شده CuO/SiO2 از هر نظر قابل‌رقابت با نمونه كاتاليست صنعتي مي‌باشد و لذا مي‌توان آن را به‌عنوان كاتاليست بهينه فرآيند توليد MEK از دهيدروژناسيون 2-بوتانول معرفي نمود.

در اين پژوهش، چهار كمپلكس جديد آلي فلزي از فلز قلع(IV) با ليگاندهاي فسفريك تري آميدي بترتيب با فرمولهاي SnCl2Me2[P(O)(NC4H8NC6H5)3]2 (١)، SnCl2Me2[C6H5C(O)NHP(O)(NC4H8NC6H5)2]2 (٢)، SnCl(Ph)3[C6H5C(O)NHP(O)(NC4H8NC6H5)2]2 (٣) و SnCl2(OH2)2[C6H5C(O)NHP(O)(NC4H8NC6H5)2]2 (٤) سنتز شده و با استفاده از تكنيك هاي طيف سنجيIR, UV ، 13C NMR، 1H-،31P- ، فلوئورسانس و آناليز عنصري مورد شناسايي قرار گرفتند. به منظور تهيه نانوذرات از اين تركيبات از روش اولتراسونيك بهره گرفته شد و توسط آناليز SEM مشخص شد كه اندازه ي ذرات بدست آمده در محدوده ٢٠-٢٥ نانومتر مي باشد.

عنوان اختراع: كاتاليست نيكل بر پايه سراميكي با ساختار اسپينلي (CeZr0.5GdO4) فرآيند گاز سنتز يكي از اساسي ترين فرآيندهاي صنعتي جهان امروز مي باشد كه پايه بسياري از صنايع از جمله صنعت پتروشيمي را تشكيل مي دهد. با مطرح شدن فرآيند تبديل گاز طبيعي به هيدرو كربن (فيشر-تراپش) اهميت فرآيند گاز سنتز صد چندان شده است. در حال حاضر كاتاليست پايه آلومينا تنها كاتاليست مورد استفاده در صنعت براي اين فرآيند مي باشد ولي به دليل مشكلات عديده استفاده از اين پايه كاتاليست، نياز به ابداع پايه كاتاليست جايگزين وجود دارد. براي نخستين بار در ايران و جهان يك پايه كاتاليست CeZr0.5GdO4 سراميكي با ساختار اسپينلي توسط اين تيم تحقيقاتي ابداع گرديده است. اين پايه كاتاليست نسبت به پايه كاتاليست هاي مرسوم آلومينايي و زئوليتي داراي راندمان و اكتيويته بالاتر، دماي احياي پايين تر، مقاومت مكانيكي بالاتر، سطح فعال بيشتر، مقاومت بيشتر در برابر سينترينگ و مهم تر از همه عدم تشكيل كك است كه جايگزيني آن با پايه كاتاليست هاي فعلي باعث استصحال حدود دو برابر محصول بيشتر در شرايط مشابه و هزينه كرد يكسان مي گردد. نقشه هاي فني، نمودارهاي مبين آناليزهاي اختراع به همراه توضيحات و جداول در پيوست ارائه گرديده است.

در اين اختراع، پايه كاتاليست بديع SmZr0.5AlO4 كه از طريق واكنش احتراقي و با كمك امواج اولتراسوند توليد گرديد.در ريفرمينگ خشك، بخارآب و تركيب خشك بخارآب متان با بارگذاري 3/0گرم از نانوكاتاليست Ni/ SmZr0.5AlO4 در محدوده دمايي 600 تا 800 درجه سانتيگراد در شرايط اتمسفري توسط راكتور كوارتزي بستر ثابت ارزيابي شد. (خواص، ميزان رسوب كربن، مساحت سطح، مورفولوژي و ساختار كريستالي كاتاليست توسط آناليزهاي,FE-SEM,BET, TGA ,TPR ,XRD, TEM FT-IR مورد مطالعه قرار گرفت.) در حال حاضر آلومينا عمده پايه كاتاليست مورد استفاده در صنعت براي فرآيند ريفرمينگ مي باشد ولي به دليل مشكلات عديده اين پايه، نياز به جايگزيني پايه كاتاليست جديد احساس مي شود. بنابراين پايه كاتاليست پرسكايتي SmZr0.5AlO4 توسط اين تيم تحقيقاتي ابداع گرديد. اين پايه نسبت به پايه كاتاليستهاي مرسوم داراي راندمان و مقاومت مكانيكي بسيار بالا، سايت¬هاي اسيدي-بازي جديد و مناسب، ظرفيت و تحرك¬پذيري اكسيژن شبكه بالا، خواص ردوكس مناسب و دماي احياي پايين، سطح فعال و حجم حفرات بالا، مقاومت بيشتر در برابر سينترينگ، دير گداز بودن وحفظ حالت بي اثر تا دماهاي بالاتر از 1000°C  و مهمترين نقطه عدم تشكيل كك است. درنتيجه جايگزيني آن با پايه كاتاليستهاي فعلي باعث استصحال محصول بيشتر در شرايط مشابه و هزينه كرد يكسان مي گردد.

براي استفاده مؤثر از منابع انرژي نو و تجديد پذير، تكامل سيستم هاي ذخيره انرژي هاي نو و سيستم هاي تبديل اين انرژي ها ضروري مي باشد. باتري هاي با قابليت شارژ مجدد ممكن است مسيري براي رسيدن به اين هدف مهم را فراهم كنند. طي چند دهه اخير، باتري هاي مختلفي تكامل يافته و تجاري شده اند كه از آن جمله مي¬توان به باتري¬هاي فلز- هوا اشاره كرد.يك باتري فلز-هوا شامل يك الكترود منفي فلزي و يك الكترود مثبت هوا ( در باتري‌هاي اوليه به ترتيب آند و كاتد) مي‌باشد. مزيت اصلي باتري‌هاي فلز-هوا انرژي ويژه تئوري بسيار بالاي آنهاست. از ديگر مزاياي آنها منحني‌هاي ولتاژ دشارژ هموار و سازگاري با محيط زيست است. الكترود به كار رفته در باتري فلز- هوا كه موسوم به الكترود گاز نفوذي است، بايستي به خوبي فرايندهاي انتقالي را كه براي واكنش الكتروشيميايي سل لازم است مهيا كند اين فرايندها شامل: انتقال پروتون‌ها از غشاء به كاتاليست انتقال الكترون‌ها از جمع كننده جريان به سطح كاتاليست محصولات و واكنش‌گرها به ترتيب از سطح كاتاليست دور شوند و به كاتاليست آورده شوند كاتد شامل جدا‌كننده، لايه كاتاليست ، مش فلزي، غشاي آب‌گريز، غشاي نفوذي و يك لايه براي توزيع هواست. لايه كاتاليست شامل مخلوط كربن و كاتاليست است و با افزودن ذرات تفلون آب‌گريز مي‌شود. كاتد ساختار پيچيده‌تري دارد: حفره‌ها به هوا اجازه عبور مي‌دهند؛ لايه نفوذ هوا گاز اكسيژن را به صورت يكنواخت در كاتد توزيع مي‌كند، لايه تفلوني آب‌گريز نسبت به اكسيژن تراوا بوده ولي عبور بخار آب را محدود مي‌كند. كاتد هوا از لايه كاتاليست (مخلوط كربن، اكسيدهاي منگنز و پودر تفلون براي آب‌گريز كردن) بر پايه مش فلزي تشكيل شده‌است. در اين اختراع بهينه سازي مقدار MnO2 در كامپوزيت CNT/MnO2 بعنوان كاتاليست كاتد با كارايي بالا براي باتري هاي قابل شارژ ليتيم- هوا تهيه شده است. براي اين منظور از نانولوله هاي كربني و پتاسيم پرمنگنات براي تهيه كامپوزيت CNT/MnO2 استفاده گرديد. براي بهينه سازي از درصدهاي متفاوت پتاسيم پرمنگنات نسبت به نانولوله هاي كربني استفاده شد. بهينه سازي MnO2 در اين كامپوزيت با بررسي كارايي ان در كاتد باتري ليتيم- هوا صورت پذيرفت.پس از بهينه سازي، كاتاليست فوق در كاتد باتري ليتيم- هوا تحت چگالي جريان هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت و كارايي خود را اثبات نمود.

براي استفاده مؤثر از منابع انرژي نو و تجديد پذير، تكامل سيستم هاي ذخيره انرژي هاي نو و سيستم هاي تبديل اين انرژي ها ضروري مي باشد. باتري هاي با قابليت شارژ مجدد ممكن است مسيري براي رسيدن به اين هدف مهم را فراهم كنند. طي چند دهه اخير، باتري هاي مختلفي تكامل يافته و تجاري شده اند كه از آن جمله مي¬توان به باتري¬هاي فلز- هوا اشاره كرد.يك باتري فلز-هوا شامل يك الكترود منفي فلزي و يك الكترود مثبت هوا ( در باتري‌هاي اوليه به ترتيب آند و كاتد) مي‌باشد. مزيت اصلي باتري‌هاي فلز-هوا انرژي ويژه تئوري بسيار بالاي آنهاست. از ديگر مزاياي آنها منحني‌هاي ولتاژ دشارژ هموار و سازگاري با محيط زيست است. الكترود به كار رفته در باتري فلز- هوا كه موسوم به الكترود گاز نفوذي است، بايستي به خوبي فرايندهاي انتقالي را كه براي واكنش الكتروشيميايي سل لازم است مهيا كند اين فرايندها شامل: انتقال پروتون‌ها از غشاء به كاتاليست انتقال الكترون‌ها از جمع كننده جريان به سطح كاتاليست محصولات و واكنش‌گرها به ترتيب از سطح كاتاليست دور شوند و به كاتاليست آورده شوند كاتد شامل جدا‌كننده، لايه كاتاليست ، مش فلزي، غشاي آب‌گريز، غشاي نفوذي و يك لايه براي توزيع هواست. لايه كاتاليست شامل مخلوط كربن و كاتاليست است و با افزودن ذرات تفلون آب‌گريز مي‌شود. كاتد ساختار پيچيده‌تري دارد: حفره‌ها به هوا اجازه عبور مي‌دهند؛ لايه نفوذ هوا گاز اكسيژن را به صورت يكنواخت در كاتد توزيع مي‌كند، لايه تفلوني آب‌گريز نسبت به اكسيژن تراوا بوده ولي عبور بخار آب را محدود مي‌كند. كاتد هوا از لايه كاتاليست (مخلوط كربن، اكسيدهاي منگنز و پودر تفلون براي آب‌گريز كردن) بر پايه مش فلزي تشكيل شده‌است. در اين اختراع كامپوزيت CNT/CeO2-MnO2 بعنوان كاتاليست كاتد براي باتري هاي قابل شارژ ليتيم- هوا تهيه شده است. براي اين منظور از نانولوله هاي كربني، سريم نيترات، پتاسيم هيدروكسيد و پتاسيم پرمنگنات براي تهيه كامپوزيت CNT/CeO2-MnO2 استفاده گرديد. پس از سنتز، كاتاليست فوق در كاتد باتري ليتيم- هوا تحت چگالي جريان هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت و كارايي خود را اثبات نمود.

اختراع حاضر به‌طور كلي به حوزه كامپوزيت‌هاي پليمري و به‌طور جزئي‌تر به نانوكامپوزيت‌هاي پليمري پلي‌آكريلونيتريل (PAN) حاوي نانوصفحات بلوري فسفات آهن (IP) با خاصيت بازدارندگي شعله مرتبط مي‌باشد. نانوصفحات بلوري IP با استفاده از روش سنتزي ساده سولوترمال و به‌صورت تك‌مرحله‌اي سنتز شدند. از نسبت مولي 1:1 پيش‌ماده آهن (مانند آهن (II) سولفات) و پيش‌ماده فسفردار (همچون فسفريك اسيد) در حضور مخلوط آب و الكل (به‌عنوان حلال) جهت سنتز نانوصفحات بلوري IP استفاده شد. درصد وزني بازدارنده شعله در نانوكامپوزيت نهايي مي‌تواند از 5/0 تا 20 درصد وزني نسبت به پليمر باشد. بازدارنده شعله معرفي‌شده، از طريق ايجاد لايه زغالي بيشتر و مستحكم‌تر سبب ايجاد بازدارندگي شعله مي‌شود. علاوه بر اين، IP به‌خوبي در ماتريس پليمري PAN پخش شده و نانوكامپوزيت يكنواختي ايجاد مي‌كند كه همين موضوع باعث افزايش هر چه بيشتر خاصيت بازدارندگي شعله نيز مي‌شود.

اختراع حاضر به‌طور كلي به حوزه كامپوزيت‌هاي پليمري و به‌طور جزئي‌تر به چگونگي تهيه و توليد نانوكامپوزيت‌هاي پليمري پلي‌آكريلونيتريل (PAN) حاوي نقاط كوانتومي گرافني (GQD) با خاصيت بازدارندگي شعله كه در آن GQD با استفاده از تركيبات فسفردار اصلاح شده‌ است، مرتبط مي‌باشد. در اين اختراع، PGQD به‌صورت تك‌مرحله‌اي و با استفاده از روش هيدروترمال سنتز شد. از مواد شيميايي ارزان و در دسترس جهت سنتز بهره گرفته شد. مواد اوليه واكنش متشكل از سه تركيب كربن‌دار (مانند گلوكز)، نيتروژن‌دار (مانند اوره) و فسفردار (همچون سديم پلي‌فسفات) بود؛ به‌طوري كه نسبت‌هاي مولي منبع كربن : نيتروژن و منبع نيتروژن : فسفر از 1:1 تا 1:1/0 متغير بود. 15 تا 30 و 8 تا 20 درصد وزني PGQD سنتزشده را به ترتيب فسفر و نيتروژن تشكيل مي‌دهد. درصد وزني PGQD در نانوكامپوزيت نهايي نيز بين 5/0 تا 15 درصد است. PGQD از يك‌سو از طريق كاتاليز واكنش كربنيزه‌شدن، سرعت تشكيل لايه زغالي محافظ را افزايش مي‌دهد و از طرف ديگر، با افزايش استحكام لايه زغالي، بازدارندگي شعله را بهبود مي‌بخشد. علاوه بر اين، PGQD به‌خوبي در ماتريس پليمري PAN پخش شده و نانوكامپوزيت يكنواختي ايجاد مي‌كند كه همين موضوع باعث افزايش هر چه بيشتر خاصيت بازدارندگي شعله آن‌ نيز مي‌شود.