تركيبات آلي فرار ((Volatile Organic Compounds (VOCs) مواد شيميايي هستند كه داراي كربن آلي بوده و فشار بخار آنها در حدي است كه در شرايط عادي با سرعت قابل توجهي تبخير و وارد محيط مي‌شوند. VOC‌ها طيف گسترده‌اي از تركيبات آلي مانند بنزن، تولوئن، زايلن، استن، فرمالدهايد، استالدهايد، متان، هگزان، متيل ‌اتيل‌كتون، تري كلرو اتيلن، كلرو بنزن و ... را شامل مي‌شوند. اين تركيبات بالقوه در اكثر مواد طبيعي و مصنوعي وجود دارند، ذاتاً سمي يا سرطان‌زا هستند و داراي اثرات مخربي بر سيستم بدن انسان و محيط زيست مي‌باشند، عامل تشكيل مه‌دود فوتوشيميايي، نازك شدن (تخليه‌ي) ازن و تشكيل ازن مي‌باشند. لذا كنترل VOCهاي موجود در هوا، جزء مهمترين اهداف در مبحث آلودگي هوا مي‌باشد. روش‌هاي مختلفي براي حذف VOCها وجود دارد كه اكسيداسيون كاتاليستي مهم‌ترين آنها مي‌باشد. در اين اختراع نانو كاتاليست لانتانيوم- منگنز به همراه منگنز اضافي (LaMn1 xO3 d) تهيه گرديد و استفاده از اين كاتاليست اختراعي در اكسيداسيون تركيبات آلي فرار بررسي شد كه تا به حال چنين گزارشي منتشر نشده است. استفاده از فرا استوكيومتري منگنز در اين كاتاليست اختراعي موجب پايين آمدن دماي حذف مواد آلي فرار، كاهش چشمگير هزينه‌هاي عمليات حرارتي سيستم‌ها، افزايش سطح و فعاليت كاتاليست ‌مي‌شود.

نانو لوله‌‌هاي كربني به علت دارا بودن ساختار ويژه‌ و خواص منحصر به فرد خود كاربردهاي متعددي پيدا كرده‌اند. تحقيقات گسترده‌اي در مورد سنتز نانو لوله‌هاي كربني انجام شده و يكي از مهمترين اهداف، توليد انبوه و پيوسته آنها مي‌باشد كه روش نشاندن كاتاليستي بخار شيميايي، روش مناسبي براي اين هدف مي‌باشد. در اين اختراع از تلفيق راكتور بستر سيال و كاتاليست شناور استفاده شده است كه تا به حال گزارش نشده است. بدين طريق نانو لوله‌هاي كربني در مقياس زياد و به‌صورت پيوسته قابل توليد است كه براي كاربردهايي نظير نانوكامپوزيت‌ها و پايه‌ي ‌كاتاليست‌ها مي‌توان استفاده نمود. ذرات MgO به داخل راكتور بستر سيال منتقل شده و در دماي بالا در تماس با بخار فروسين قرار گرفته و نانو ذارت كاتاليست آهن روي سطح خارجي ذرات MgO تشكيل مي‌گردد. در تماس منبع با كاتاليست در يك بستر سيال downer در دماي °C1000-900 نانو لوله‌هاي كربني روي كاتاليست رشد مي‌كنند و به‌طور پيوسته از راكتور خارج مي‌گردند. بدين ترتيب علاوه بر فرايند مداوم توليد نانو لوله‌هاي كربني، به علت تشكيل نانو ذرات كاتاليست روي سطح خارجي ذرات MgO، كمترين مقدار كاتاليست مصرف مي‌گردد. نتايج حاكي از آن است كه نانو لوله‌هاي كربني با كيفيت بالا با اين دستگاه توليد مي‌گردد.

با توجه به توسعه روز افزون فناوري و مشكلات زيست محيطي ناشي از آن، اهميت شناسايي گازهاي سمي، آلاينده و اشتعال پذير در محيط هاي صنعتي و مسكوني همچنان رو به افزايش مي باشد. از جمله ي اين گازها مي توان به مونوكسيدكربن، اكسيدهاي نيتروژن، متان و بويژه تركيبات آلي فرار اشاره كرد. اين اختراع شامل ساخت حسگر گاز اكسيد فلزي نيمه رسانا از نوع مقاومتي بر پايه نانوكره هاي هسته/پوسته شامل سيليكا به عنوان هسته و اكسيد روي به عنوان لايه پوسته و فيلم حساس حسگري با ضخامت هاي مختلف مي باشد كه به روش هاي ميكروامولسيون و لايه نشاني رسوبي تحت امواج فراصوت تهيه شده است و براي شناسايي تركيبات گازي مختلف از جمله مونوكسيد كربن، متان، پروپان و تركيبات آلي فرار از جمله اتانل، تولوئن،تري كلرواتيلن ، استالدئيدو ... در محدوده وسيع غلظت و دما بكارگرفته شده است. حسگرهاي ساخته شده بر پايه اين نانوساختارها، داراي پاسخ بالا و انتخاب پذيري بالا نسبت به اتانل در مقايسه با ديگر گازها بوده و همچنين عملكرد حسگرهاي هسته/پوسته نشان دهنده پايداري و تكرارپذيري بالاي پاسخ در آنها درمقايسه با حسگرهاي ساخته شده از كامپوزيت هاي سيليكا-اكسيد فلزي و اكسيد فلزي به تنهايي مي باشد.

توليد حسگرهاي گازي با حساسيت بالا نسبت به گاز اتانول بر بايه نانوساختارهاي h-Mo,Oi/Sn02 ‏با استفاده از روش هي دروترمال صورت گرفت. حضور فراوان كازهاي آلوده كننده در محيط پيرامون ما باعث شده تحقيقات بسياري از محققان در زمينه ساخت حسگرها براي كنترل گازهاي آلوده كننده و سمي توسعه يابد. از بين اين حسگرهاي نيمه رسانا، Sn02 ‏يكي از اولين و مهمترين مواد مورد مطالعه در اين زمينه است كه علت آن به خاطر كاربري آسان، قيمت ارزان، حساسيت و پايداري بالاي آن نسبت به ديگر اكسيدهاي فلزي مي باشد. عوامل زيادي وجود دارد كه مي تواند بر روي رفتارهاي حسكري تاثير بكذارد كه از جمله مي توان به اندازه ذرات، مواد افزودني و مورفولوژي اشاره كرد. افزودن فلزات واسطه، واكنش كاتاليستي و مورفولوزي فيلم هاي نشانده شده را بهبود مي بخشد . از بين اين فلزات واسطه، افزودن حضور Mo03 ‏باعث تغيير در مورفولوژي و اندازه كريستاليت تركيبات گرديد كه نتيجه آن افزايش حساسيت اين حسگرها در دماهاي عملكرد پايين گرديد.

اين اختراع با عنوان «كاتاليزور زئوليت Y فوق پايدار و فرآيند تهيه آن» براي اولين بار در ايران انجام شده است. كاتاليزور زئوليت Y فوق پايدار جزء اصلي و فعال كاتاليزور واحد كراكينگ كاتاليزوري بستر سيال (FCC)، كه اصلي ترين واحد توليد بنزين به شمار مي رود، براي توليد بنزين و اولفين از گازوئيل خلأ مي باشد كه شرايط هيدروترمال شديدي در اين فرآيند بر كاتاليزور اعمال مي شود. در اين اختراع با استفاده از روش اختراعي بخارزني برنامه ريزي شده دمايي، نسبت سيليكا به آلوميناي موجود در چارچوب زئوليت Y سنتز شده ي فرآوري شده به روش بهينه اي افزايش داده مي شود. در اثر بهبود ساختاري صورت گرفته پايداري هيدروترمال اين كاتاليزور و فعاليت كاتاليستي به ميزان قابل توجهي بهبود يافته و سرعت غيرفعال شدن كاتاليزور در اثر توليد كك به ميزان زيادي كاهش مي يابد. همچنين عدد اكتان بنزين بدست آمده در اثر اين فرآوري در مقايسه با كاتاليزور فرآوري نشده به طور قابل توجهي افزايش مي يابد.

اين اختراع با عنوان «كاتاليزور كراكينگ كاتاليزوري بستر سيال رزيد (RFCC) و فرآيند تهيه آن» براي اولين بار در ايران انجام شده است. واحد FCC اصلي ترين واحد پالايشگاهي توليد بنزين به شمار مي رود. در اين اختراع اجزاي فعال كاتاليزور RFCC شامل ريز ذرات زئوليت USY با سايز ذرات كوچكتر از 500 نانومتر و سيليكا آلوميناي آمورف نانو اندازه سنتز شده و پس از تعويض يوني و اسيدي (فعال) كردن با استفاده از پركننده و موادد چسباننده به صورت ذرات كروي، شكل دهي مي شود. كاتاليزور اختراعي به دليل سايز درشت تر حفرات اجزاي تشكيل دهنده ي آن نسبت به كاتاليزورهاي معمول FCC كراكينگ خوراك سنگين RFCC را راحت تر از كاتاليزورهاي مرسوم انجام داده در نتيجه بازده توليد محصولات مطلوب از جمله بنزين را نسبت به كاتاليزورهاي معمول افزايش مي دهد.

اين اختراع با عنوان «كاتاليزور واحد كراكينگ كاتاليزوري بستر سيال (FCC) و روش توليد آن» براي اولين بار در ايران انجام شده است. واحد FCC اصلي ترين واحد پالايشگاهي توليد بنزين به شمار مي رود. در اين اختراع اجزاي فعال كاتاليزور FCC شامل زئوليت USY ميكرو سايز (درشت تر از 1 ميكرون) و سيليكا آلوميناي آمورف سنتز شده و پس از خشك كردن، كلسيناسيون، تعويض يوني و اسيدي (فعال) كردن با استفاده از پركننده و مواد چسباننده به صورت ذرات كروي شكل دهي مي شود. كاتاليزور اختراعي مناسبترين كاتاليزور براي توليد بنزين و اولفين با ارزش افزوده بالا از گازوئيل خلأ كم ارزش به شمار مي رود.

سيستمي براي تست كاتاليست FCC در شرايط عملياتي تناوبي مي باشد كه مي تواند رفتار كاتاليست در حالت صنعتي را شبيه سازي نمايد. اين سيستم شرايطي را فراهم مي نمايد كه كاتاليست در بستري ثابت در چندين سيكل متوالي و در يك راكتور مراحل واكنش و عاري سازي و احيا را طي كند. كاتاليست در فرآيند شكست كاتاليستي تجاري رفتاري تناوبي را تجربه مي كند بدين گونه كه در قسمتي به نام بالابر خوراك تزريق و واكنش انجام مي شود. در بالاي اين قسمت با استفاده از سيكلون هاي موجود محصولات از كاتاليست جدا شده و كاتاليست ها در حضور هوا در Regenerator احيا مي گردند. از آنجا كه كاتاليست نقش اصلي در ميزان و نوع محصولات را دارد، تست كاتاليست هاي جديد حائز اهميت است. شبيه سازي رفتار كاتاليست نيازمند فرآيندي است كه ماهيت تناوبي داشته باشد. از آنجا كه جابجايي كاتاليست به قسمت هاي مختلف مستلزم پيچيدگي و هزينه ي زيادي مي باشد، ايجاد فرآيندي كه شرايط مراحل مختلف فرآيند صنعتي را براي كاتاليست شبيه سازي كند بسيار اهميت دارد. در فرآيند طراحي شده بستر كاتاليست ثابت بوده و ولي شرايط عملياتي و نوع گازهاي عبوري از روي بستر به تناوب تغيير مي كنند. در يك تناوب كامل كاتاليست چهار مرحله را تجربه مي كند. در ابتدا تحت شرايط واكنش، خوراك تزريق مي شود و سپس با گازي بي اثر بستر از خوراك و محصولات عاري مي گردد. با رسيدن شرايط عملياتي به شرايط احيا، گاز احياگر وارد گشته و كاتاليست احياء مي شود. برلي رسيدن به شرايط واكنش يك مرحله خنك سازي تا دماي واكنش در نظر گرفته شده است.