اختراع حاضر با عنوان: تهيه نانوكامپوزيت هالويسيت - پليمر -كيتوسان براي كاربرد كاتاليستي در زمينه كاتاليست، پليمر و نانو شيمي و نانو مواد است. در اين اختراع ابتدا هالوسيت عامل¬دار ميگردد. سپس با گليسيديل متاكريلات و كيتوسان وارد واكنش پليمريزاسيون مي¬شود تا يك بستر سه جزئي حاوي هالويسيت-پليمر-قند ايجاد گردد. از بستر تهيه شده براي تثبيت نانوذرات پالاديوم استفاده مي¬گردد. كاتاليست تهيه شده در واكنش¬ هيدروژن¬دار كردن نيترو بنزن¬ها به تركيب¬هاي آنيليني مربوطه استفاده گرديد. همچنين اين كاتاليست مي¬تواند به صورت انتخابي تنها به كاهش گروه نيترو منجر گردد در حالي كه گروه¬هاي عاملي ديگر را دست نخورده باقي مي¬گذارد. قابل ذكر است كه كاتاليست تهيه شده داراي قابليت بازيافت بسيار مناسبي بوده و همچنين مي¬تواند از هدررفت نانوذرات پالاديوم در طول انجام واكنش جلوگيري نمايد. كاتاليست حاصل نه تنها براي واكنش هيدروژناسيون كارايي دارد بلكه براي پيش برد انواع واكنش¬هاي كاتاليست شونده با پالاديوم نظير واكنش-هاي كوپلينگ و اكسايشي نيز مناسب است. فراورده حاصل در صنايع مختلف شيميايي كاربرد دارند.

زمينه فني اختراع حاضر با عنوان \\"بهبود خواص كاتاليستي ¬پلي اكسومتالات¬ها با استفاده از پليمر نانومتخلخل عاملدار به عنوان پايه هيبريدي\\" نانوشيمي و كاتاليست مي¬باشد. اين اختراع براي بهبود عملكرد كاتاليست پلي اكسومتالات و رفع معضلات آن ( انحلال¬پذيري در حلال¬هاي قطبي و هموژن بودن و سطح تماس كم) ارائه شده است. اساس اين روش تهيه يك پليمر نانومتخلخل عاملدار با استفاده از بسپارش منومرهاي سيكلودكسيتريني و عاملداركردن با تركيبات آمينوسيلان و نهش و درونپوشاني كاتاليست پلي اكسومتالات مي¬باشد. مزيت اين روش نسبت به روش¬هاي قبلي، استفاده از پايه كاتاليستي ارزانقيمت و زيست¬سازگاري است كه با روشي آسان قابل تهيه مي¬باشد. همچنين استفاده از منومرهاي قندي كه داراي گروه¬هاي عاملي متعدد است امكان عاملدار كردن موثر آن را جهت به دام انداختن و درونپوشاني كاتاليست را فراهم مي¬آورد. عاملدار كردن اين پليمر با تركيبات آمينوسيلان ضمن بهبود خواص آن به عنوان پايه كاتاليست، امكان نهش موثرتر كاتاليست را فراهم آورده و احتمال ليچينگ را كاهش مي¬دهد. همچنين مي¬توان حفرات شبكه پليمري را با تغيير نسبت عامل اتصال عرضي دهنده و منومر تغيير داد. از آنجايي كه پليمرنانومتخلخل عاملدار تهيه شده از منومرهاي سيكلودكستريني (كه قندي متخلخل است) تهيه شده است، اين قابليت (كاربرد) را دارد كه علاوه بر اينكه به عنوان كاتاليست و يا پايه كاتاليست مورد استفاده قرار گيرد، براي بارگذاري مواد دارويي و براي دارورساني نيز بكاررود.

اختراع حاضر در زمينه كاتاليست، نانوشيمي و مهندسي شيمي، صنايع پتروشيمي، صنايع رزين و تبديل زيست‌توده ارائه شده است. خواص فيزيكي پايه در كنترل عملكرد كاتاليست‌ها اثر بسزايي دارد. از اين رو تهيه پايه كاتاليست مناسب و روشي بهينه تهيه كاتاليست نهايي براي نهش دادن گونه‌هاي فعال كاتاليستي بسيار حائز اهميت مي‌باشد. اين اختراع به معرفي روشي آسان براي تهيه كاتاليست¬هاي مس نهش‌يافته بر روي پايه هيدروتالسيت پرداخته و راندمان كاتاليست تهيه شده در فرايند تبديل كاتاليستي فورفورال به فورفوريل الكل به عنوان فرايند نمونه مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. پايه‌هاي هيدروتالسيت به كمك عوامل شكل‌دهنده (تمپليت¬هاي) مختلف و بهرمندي از روش تهيه هم‌رسوبي و هيدروترمال تهيه مي‌گردد. كيفيت پايه تهيه‌شده به‌گونه‌اي است كه مي¬توان گونه فعال كاتاليست را به آساني و به كمك روش تلقيح خشك يا مرطوب بر روي پايه نهش داد. استفاده از كاتاليست مس نهش داده شده بر روي هيدروتالسيت در فرايند تبديل فورفورال به فورفوريل الكل به گزينش‌پذيري بالا نسبت به فورفوريل الكل مي‌انجامد. همچنين شرايط عملياتي براي اين فرايند ملايم بوده و در فشار اتمسفريك قابل انجام است. پايدراي مناسب كاتاليست و تعميم‌پذيري براي انواع گونه¬هاي هيدروكسيدهاي لايه¬اي دوتايي، امكان استفاده از انواع دوپنت‌ها و كاربردپذيري كاتاليست در فرايندهاي مختلف فاز مايع و گاز از جمله ديگر مزاياي روش ادعاشده است.

اختراع حاضر در زمينه نانوشيمي، كاتاليست ارائه شده است. با توجه به اهميت زياد كاتاليست¬هاي پلي¬اكسومتالاتي و كاربردهاي كاتاليستي بسيار متنوع آنها در تهيه مواد شيميايي، تهيه مواد دارويي و توسعه پيل¬هاي سوختي، اين اختراع به معرفي كاتاليست هيبريدي سه جزئي پلي¬اكسومتالات- هيدروتالسيت- سيليس مزوحفره مي¬پردازد. در اين اختراع كاتاليستي هيبريدي سه گانه¬اي ادعا شده است كه از جاي دادن كاتاليست¬هاي "پلي¬اكسومتالات¬ درونپوشاني شده در تركيبات مزوحفره سيليسي عاملدار" در لايه‌هاي پايه كاتاليستي هيدروتالسيت به دست مي¬آيند. به اين ترتيب نقاط ضعف كاتاليست¬هاي پلي¬اكسومتالات مانند سطح تماس پايين، مقاومت حرارتي نسبتاً پايين، حلاليت زياد در بسياري از حلال¬هاي آلي و آبي برطرف مي‌گردد و كاتاليستي هتروژن (ناهمگون) با سطح تماس بالا ايجاد مي¬گردد. بعلاوه با استفاده از درونپوشاني دوتايي در دو تركيب (سيليس مزوحفره و هيدروتالسيت) ميزان ليچينگ كاتاليست به حداقل مي‌رسد و مقاومت حرارتي و برهم‌كنش پايه با فاز فعال افزايش مي‌يابد. همچنين با توجه به فعاليت كاتاليستي ذاتي هر دو پايه بكاررفته، اين كاتاليست از اثرات سينرژيك پايه- كاتاليست بهره مي¬برد. كاتاليست به دست آمده امكان بكارگيري در انواع واكنش¬هاي شيميايي مانند واكنش¬هاي اكسايشي، مانند اكسايش الكل¬ها و تركيبات آروماتيك، سولفورزدايي، واكنش¬هاي استري شدن، آسيل¬دار شدن، آلكيل¬دار شدن، اتري شدن، واكنش¬هاي فتوكاتاليستي، حذف آلاينده¬هاي آلي، واكنش¬هاي الكتروشيميايي و ... كاربرد دارند.

زمينه فني اختراع حاضر با عنوان تهيه كاتاليست هيبريدي جامد يوني - هتروپلي اسيد نهش يافته بر روي پليمر نانومتخلخل، نانوشيمي و كاتاليست مي¬باشد. در بخش اول اين اختراع مايعات يوني با استفاده از تركيبات سيلاني و آمين¬ها توليد مي¬شوند و سپس بر روي پليمر متخلخل جامد تهيه شده از منومرهاي قندي و تركيبات دي كربونيلي يا دي ايزوسيانيدي نهش مي¬يابند تا هيبريد جامد يوني تهيه شود. در بخش آخر اين اختراع، هتروپلي اسيدهاي كگين، داوسون و پرايسلر با درصدهاي وزني 10-30 درصد با جامد يوني به دست آمده تلفيق مي-شوند تا كاتاليست¬هاي هيبريدي آلي-معدني توليد شوند. كاتاليست¬هاي ابداعي تركيبات هيبريدي آلي-معدني مي¬باشند كه تلفيقي از كاتاليست هتروپلي اسيدي و مايعات يوني مي¬باشند و از خواص كاتاليستي هر دو گونه فعال سود مي¬برند. روش تهيه كاتاليست آسان و ارزانقيمت بوده و به عوامل شكل دهنده و يا سورفكتانت نيازي ندارد. همچنين كاتاليست¬هاي به دست آمده به دليل نهش يافتن بر روي يك بستر متخلخل پليمري هتروژن (ناهمگون) بوده و به راحتي قابل جداسازي و استفاده مجدد مي¬باشند. اندازه حفرات پايه پليمري متخلخل با تغيير عامل پخت كننده و شرايط واكنش قابل تنطيم مي¬باشد. انواع مختلف هتروپلي اسيدها در اين روش قابل استفاده مي¬باشند. به دليل استفاده از درونپوشاني كاتاليست درون يك پايه نانومتخلخل و بهره بردن از اثرات محدودسازي، كارايي كاتاليستي بهبود و ليچينگ گونه فعال كاتاليستي كاهش مي¬يابد. مي¬توان از اثر سينرژيك بين هتروپلي¬اسيدها و مايعات يوني سود برد. به دليل استفاده از مايعات يوني بر پايه سيلان و پليمري با مقاومت حرارتي بالا، پايداري حرارتي كاتاليست افزايش مي¬يابد.

از اختراع حاضر مي‌توان در زمينه‌هاي مختلف كاتاليست، شيمي، مهندسي شيمي، صنايع پتروشيميايي و تبديل زيست‌توده بهره جست. امروزه تهيه و ساخت كاتاليست پايدار، گزينش‌پذير، اقتصادي، دوستدار محيط‌زيست و دردسترس كه بتواند واكنش‌هاي شيميايي را در شرايط كاملاً ملايم از نظر دما و فشار انجام دهد، از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. در اين راستا انتخاب درست و تهيه‌ي دقيق و مناسب تمام اجزاي يك كاتاليست شامل پايه، فاز فعال و پروموتر متناسب با فرايند شيميايي مورد نظر امري گريزناپذير است. از آن‌جايي كه خواص فيزيكي پايه‌ي كاتاليست در كنترل عملكرد آن و برهم‌كنش پايه با ساير اجزاي كاتاليست اثر بسزايي دارد، اين اختراع به معرفي كاتاليستي جديد و پايدار بر پايه استيكتيت با ساختار لايه‌اي ويژه مي‌پردازد كه با نهش فاز فعال برروي پايه تهيه شده و در فرايندهاي مختلف از جمله فرايند هيدروژن‌داركردن فورفورال در فاز گاز قابل استفاده است. از جمله مزيت‌هاي اين پايه‌ي كاتاليستي مي‌توان به جاي‌دهي گونه¬(هاي) مختلف فلزي در ساختار لايه‌اي آن و در نتيجه كاهش ليچينگ گونه كاتاليستي و حفاظت از آن در برابر شرايط فرايند، امكان بارگذاري دوپنت¬هاي مختلف با توزيع‌پذيري بالا، پايداري مناسب در حين فعاليت، ارزان‌قيمت بودن و دردسترس بودن و... اشاره كرد. عملكرد كاتاليست نهش يافته‌ي مس برروي پايه‌ي استيكتيت در فرايند هيدروژناسيون بسيار قابل توجه است به گونه‌اي كه اين كاتاليست توانايي هيدروژن‌داركردن انتخابي فورفورال در شرايط كاملاً اقتصادي و ملايم از نظر دما و فشار را با ميزان تبديل و انتخاب‌پذيري بالا داراست. كاتاليست مذكور داراي فعاليت و پايداري مناسبي در حين فرايند هيدروژن‌داركردن انتخابي فورفورال است. از اين كاتاليست و كاتاليست‌هايي با ساختار مشابه آن با فاز فعال و دوپنت‌هاي متنوع مي‌توان در بسياري از فرايند‌هاي مختلف شيميايي در فاز گاز يا مايع مانند هيدروژناسيون، تجزيه و حذف تركيبات آلاينده محيط‌زيست مانند اكسيد نيتروژن، سنتز متانول، هيدروژنوليز، توليد 2،1-پروپيلن گلايكول از هيدروليز گلسيرين، هيدروليز گليسرين، توليد ايزو¬پروپانول از استون، هيدروليز گلوكز، ديكربوناسيون فوران، توليد 2،1- سيكلوهگزان دي‌ال از هيدروژناسيون 1،2،6- هگزان تري‌ال، هيدروژن‌زدايي از سيكلو هگزانول، اكسيداسيون تركيبات آلي فرار، اپوكسيديشن استيرين به استيرين اكسيد، توليد هيدروژن و ... استفاده كرد.

اين اختراع كه در زمينه كاتاليست، شيمي صنعتي و نانوشيمي ارائه شده است به ارائه يك روش تركيبي نوين، آسان، اقتصادي و دوستدار محيط زيست براي تهيه نانوكاتاليست Cu-MgO براي فرايندهاي كاتاليستي مرتبط از قبيل تبديل انتخابي فورفورال به فورفوريل الكل مي‌پردازد. اساس اين روش تركيب دو روش همرسوبي و هيدروترمال براي تهيه نانوذرات Cu-MgO با اندازه ذرات كمتر از 10 نانومتر و مورفولوژي منظم مكعبي شكل بدون نياز به عامل شكلدهنده¬، كاهش¬دهنده و سورفكتانت مي¬باشد. از مزاياي ديگر روش پيشنهادي مي‌توان به امكان تنظيم مورفولوژي با تغيير شرايط واكنش، دستيابي به سطح ويژه مناسب، توزيع‌پذيري بالاي نانوذرات اكسيد مس در شبكه اكسيد منيزيم، انجام فرايند تهيه در شرايط ملايم، بهره‌گيري از مزاياي دو روش هم¬رسوبي و هيدروترمال و ارزان‌قيمت بودن نانوذرات حاصل اشاره كرد. نانوكاتاليست Cu-MgO به دست آمده در حالت معمول يا در فرم كاهشيافته، كاتاليست بالقوه¬اي براي بسياري از فرايندهاي شيميايي فاز مايع، گاز و يا واكنش‌هاي آلي مانند سنتز متانول، هيدروژنوليز، توليد 1،2-پروپيلن گلايكول از هيدروليز گلسيرين، هيدروليز گليسرين، توليد ايزو¬پروپانول از استون، هيدروليز گلوكز، ديكربوناسيون فوران، توليد پارچه‌هاي ضد ميكروب، توليد 1،2- سيكلوهگزان دي‌ال از هيدروژناسيون 1،2،6- هگزان تري‌ال، حذف اكسيد نيتروژن، هيدروژن‌زدايي از سيكلو هگزانول و ... محسوب مي‌گردد. يكي از مهمترين كاربردهاي كاتاليست مورد بحث، فرايند تبديل فورفورال به فورفوريل الكل مي¬باشد. ماده اوليه مورد استفاده در اين فرايند مي¬تواند از زيست توده استخراج شود كه اين امر باعث دوچندان شدن اهميت اقتصادي فرايند مذكور مي¬گردد.

زمينه فني اختراع حاضر، تهيه ي كاتاليست هيبريدي هتروپلي اسيد نهش يافته بر روي هالوسيت عامل دار، نانوشيمي و كاتاليست مي¬باشد. در بخش اول اين اختراع هالوسيت، با استفاده از تركيبات سيلاني نظير 3- آمينو پروپيل تري توكسي سيلان ( (APTES و يا 3- مركاپتوپروپيل تري متوكسي سيلان (MPTMS) عامل دار مي¬شود. سپس هالوسيت عاملدار شده با گروه¬هاي عاملي آميني و يا تيولي با هترو پلي اسيدهايي نظير كگين، داوسون و پرايسلر تلفيق مي¬گردد تا كاتاليست¬هاي هيبريدي تهيه شوند. از جمله مزاياي حائز اهميت اين كاتاليست، ماهيت هتروژن (ناهمگون) آن است كه امكان جداسازي راحت آن را فراهم مي¬نمايد. روش آماده¬سازي آسان، ارزان قيمت و بدون نياز به عوامل شكل دهنده يا سورفكتانت از ديگر مزاياي اين كاتاليست¬ها مي¬باشد. همچنين تعميم¬پذيري اين فرايند و امكان استفاده از انواع مختلف هتروپلي اسيدهاي مانند كگين، داوسون و پرايسلر امكان¬پذير است. از ديگر ويژگي¬هاي كاتاليست سنتز شده، قابليت بازيافت و استفاده مجدد آن مي¬باشد. بعلاوه استفاده از پايه هالوسيتي به بهبود سطح تماس كاتاليست مي¬انجامد. لازم به ذكر است كه استفاده از گروه-هاي عاملي و عاملدار كردن هالوسيت باعث تثبيت بهتر گونه هتروپلي اسيدي شده و احتمال ليچينگ گونه كاتاليستي از پايه كاهش مي¬يابد.

اختراع حاضر در زمينه نانوشيمي، شيمي و كاتاليست ارائه شده است. در اين اختراع ابتدا از طريق عاملدار كردن نانوخاك هالويسيت و واكنش آن با سيكلودكسترين يك پايه كاتاليستي ناهمگن ساخته مي شود. سپس اين پايه ناهمگون براي نهش دادن نانوذراتي مانند پالاديم بكار مي رود تا يك كاتاليست ناهمگن تهيه گردد كه كارايي كاتاليستي بالايي در واكنش هيدروژندار كردن نيترو بنزن ها به تركيبات آنيليني مربوطه دارد. تركيبات آنيليني كاربرد گسترده اي در سنتز مواد شيميايي و مواد دارويي دارند. همچنين اين كاتاليست مي تواند به صورت انتخابي تنها به كاهش گروه نيترو منجر گردد در حالي كه گروه هاي عاملي ديگر را دست نخورده باقي مي گذارد. قابل ذكر است كه كاتاليست تهيه شده داراي قابليت بازيافت بسيار مناسبي بوده و همچنين مي تواند از هدررفت نانوذرات پالاديم در طول انجام واكنش جلوگيري نمايد.

اختراع حاضر در زمينه نانوشيمي، شيمي و كاتاليست ارائه شده است. با توجه به اهميت زياد كاتاليست¬هاي بر پايه پالاديم و كاربردهاي كاتاليستي بسيار متنوع آنها در واكنش هاي مختلف مانند واكنش¬هاي جفت شدن و واكنش هيدروژندار كردن، اين اختراع به معرفي كاتاليست ناهمگن و قابل بازيافت هيبريدي مي¬پردازد. در اين اختراع كاتاليستي هيبريدي از طريق نهش¬دادن نانوذرات پالاديم بر روي نانوكلي (نانوخاك) هالويسيت عامل¬دار شده با گروه¬هاي شيميايي به دست مي¬آيند. به اين ترتيب كاتاليستي با سطح تماس و مقاومت حرارتي بالا تشكيل مي¬شود كه بر روي آن نانوذرات كوچك پالاديم نهش يافته¬اند. وجود گروه¬هاي عاملي بر روي نانوكلي هالويسيت به طور موثري به تثبيت نانوذرات پالاديم كمك نموده و از نشت يافتن آنها در حين انجام واكنش جلوگيري مي¬نمايد. به اين ترتيب كاتاليسيتي با قابليت بازيافت و استفاده مجدد ايجاد مي¬شود. همانطور كه اشاره گرديد كاتاليست به دست آمده امكان بكارگيري در انواع واكنش¬هاي شيميايي مانند واكنش¬هاي كاهشي، جفت شدن و ... را دارد. اين واكنش ها به طور بالقوه براي تهيه مواد شيميايي و دارويي بكارمي¬روند.