غشاهای آمیخته حل شونده یونی مشتق شده از پلی ساتین برای الکترولیز آب قلیایی

Polyisatin derived ion-solvating blend membranes for alkaline water electrolysis

چکیده
1- مقدمه
2- روند آزمایشات
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری
منابع

چکیده
توسعه غشاهایی بر مبنای خواص شیمیایی اسکلت پلی آروماتیکی که از خواص مقاومت قلیایی زیاد، رسانایی یونی زیاد و انتقال ناچیز گاز برای الکترولیز آب قلیایی برخوردار باشند، یک چالش بزرگ بشمار میرود. از اینرو یک منومر آروماتیک جدید پایدار قلیایی حاوی گروههای جانبی یون-حلالپوش پلی اتیلن اکسید (PEO) سنتز شد و با ایزاتین و بی فنیل از روش هیدروکسی آلکیلاسیون کاتالیز شده با سوپر اسید پلیمریزه شد تا کوپلیمرهای یون-حلالپوش ارائه دهد. کوپلیمرهای آروماتیک تهیه شده با اسکلتی عاری از آریل اتر (P(IB-PEO)-y)، از خواص عالی تشکیل فیلم، پایداری حرارتی زیاد، جذب متوسط الکترولیت KOH و رسانایی نسبتاً پایین برخوردار هستند. بنابراین برای توسعه بیشتر جذب الکترولیت و رسانایی یونی، کوپلیمرهای P(IB-PEO)-20 با پلی بنز ایمیدازول با نسبت 20/80، 30/70، 40/60 و 50/50 مخلوط شدند. غشاهای مخلوط تهیه شده میتوانند الکترولیت زیادی را (تا 97 wt%) جذب کنند و بیشترین رسانایی یونی 110 mS〖cm〗^(-1) در ℃80 برای مخلوط PBI80/P(IB-PEO) مشاهده شده است. غشای PBI70/P(IB-PEO) آغشته به محلول KOH یک مقاومت کششی 20MPa و افزایش قابل توجهی در مدول یانگ (131%) در مقایسه با غشای PBI80/P(IB-PEO) نشان میدهد. تست پایداری قلیایی شرح داده است که غشای PBI80/P(IB-PEO) اساساً مدول یانگ بزرگتری (افزایش 144%) پس از یک ماه در محلول KOH 20wt% در ℃80 نسبت به همتای عمل نیامده خود نشان میدهد. همچنین غشاهای PBI80/P(IB-PEO) و PBI70/P(IB-PEO) حدود 98-96 درصد از رسانایی ذاتی خود را پس از عمل آوری حفظ میکنند که نشاندهندۀ مقاومت قلیایی عالی آنهاست. غشاهای منتخب در یک الکترولایزر سلول واحد برای ارزیابی امکانسنجی و رفتار انتقال گاز مورد آزمایش قرار گرفتند. 

2- روند آزمایشات
2-1- مواد
پودر و غشاهای m-PBI از طریق تکنولوژیهای Blue Word تامین شدند. پلی (اتیلن اکسید) متیل اتر توسیلات، 2و5-دی برمو هیدروکینون، و 2و5-دی برمو-1و4-بیس(متوکسی پلی اتیلن اکسید) بنزن طبق یک روش مشخص سنتز شدند [42, 43]. بنزن بورونیک اسید (98%، کمپانی آلفا ایسر)، بیس(تری فنیل فسفین) پالادیم (II) دی کلرید (99/99 %، سیگمال آلدریچ)، پتاسیم کربنات (99%، K_2 〖CO〗_3)، بی فنیل (99% ، آلفا ایسر)، P-تولوئن سولفونیل کلرید (TsCl ، 98%، سیگما آلدریچ)، ایزاتین (98% ، آلفا ایسر)، تری فلورواستیک اسید (TFA، 99% ، آلفا ایسر)، تری فلورومتان سولفونیک اسید (TFSA ، 99%، شرکت فلوروکم)، پتاسیم هیدروکسید (بیش از 85 حبه، شرکت مرک)، N,N-دی متیل استامید (DMA ، 5/99 %، شرکت شارلب)، تولوئن (شارلب)، اتیل استات (سیگما آلدریچ)، متانول (سیگما آلدریچ)، دی کلرومتان (شارلب)، N,N-دی متیل فرمامید-d_7 (50/99 اتم درصد، Deutro DE) کلروفرم-d (80/99 اتم درصد، Deutro DE) همگی به صورت دست نخورده مورد استفاده قرار گرفتند. نیکل فوم (اندازه حفره 450μm، ضخامت 11.6 mm) از آلانتوم خریداری شد.

2-2- سنتز منومر p–ترفنیل عاملدار با گروه جانبی PEO
همانطور که شمای مولکولی 1 نشان میدهد منومر p–ترفنیل عاملدار با گروه جانبی PEO در سه مرحله سنتز میشود. دو مرحله اول شامل توسیلاسیون پلی (اتیلن گلیکول) متیل اتر و سپس واکنش با 2و5-دی برموبنزن-1و4-دی اُل است که پیشتر توسط گروه ما شرح داده شد [42, 43]. در مرحله بعد، محصول 2و5-دی برمو-1و4-بیس (متوکسی پلی (اتیلن اکسید)) بنزن با فنیل بورونیک اسید از طریق واکنش جفت شدگی Suzuki واکنش میدهد تا منومر مورد نظر بدست آید. شرح این سنتز بدین صورت است: 2و5-دی برمو-1و4-بیس(متوکسی پلی (اتیلن اکسید)) بنزن (7.67g, 8.24 mmol, 1eq)، بنزن بورونیک اسید (3.01g, 24.7 mmol, 3eq)، PdCl_2 (PPh_3 )_2 (0.3g, 0.41 mmol, 0.05eq)، محلول آبی 2M K_2 〖CO〗_3 (200ml) و تولوئن (42 ml) به یک فلاسک خشک گاززدایی شده اضافه شدند. مخلوط واکنش تحت رفلاکس به مدت 24 ساعت حرارت داده شد. پس از خنک شدن در دمای اتاق، فاز آبی از فاز آلی جدا شد. فاز آبی با تولوئن استخراج شد و فازهای آلی ترکیب شده، با آب و آب نمک شسته شدند و سپس با MgSO_4 خشک شده و در شرایط خلاء تغلیظ شدند. محصول روغنی قهوه ای روشن بدست آمده با تکنیک کروماتوگرافی ستونی (تولوئن/ اتیل استات 1:1) تخلیص و با بازدهی 76% جدا شد.

2-3- سنتز کوپلیمرهای P(IB-PEO)-y
کوپلیمرهای آروماتیک حاوی ایزاتین و عاملیت PEO جانبی از طریق پلیمریزاسیون رشد مرحله ای کاتالیز شده با سوپر اسید سنتز شدند. یک مثال از تهیه پلیمر در ادامه آمده است. ایزاتین (2.97 mmol, 0.44 g)، بی فنیل (2.16 mmol, 0.33g)، p-ترفنیل PEO (0.54 mmol, 0.5g) و TFA (3.3ml) درون یک فلاسک خشک تخلیه شده از گاز به یکدیگر اضافه شدند، با کمک یک حمام یخ ℃5-0 خنک شده و به مدت 5/0 ساعت همزده شدند. سپس به مخلوطی که در دمای اتاق با همزدن شدید به مدت 4 ساعت رها شده بود 3.8ml از TFSA به تدریج اضافه شد تا یک محلول سبز پررنگ بسیار ویسکوز بدست آید. سپس این محلول درون متانول ته نشین شد و یک پلیمر رشته ای نارنجی رنگ تشکیل گردید. پلیمر فیلتر شد، با متانول داغ شسته شد و نهایتاً تمام طول شب در آون خلاء در ℃80 خشک شد و با بازدهی 93-86 % جدا گردید. کوپلیمرهای سنتز شده از این لحظه به بعد P(IB-PEO)-y شناخته میشوند که y به درصد مولی منومر p–ترفنیل عاملدار جانبی PEO اشاره میکند و IB مخفف واحد بی فنیل-ایزاتین است.

پشتیبانی سایت های تک اتمی Co-N3 بر روی کربن فعال مشتق شده از کاغذ باطله جهت جذب هم افزایی و تخریب کاتالیزوری آنتی بیوتیک ها

Single-atom Co-N3 sites supported on waste paper-derived active carbon for synergistic adsorption and catalytic degradation of antibiotics

چکیده
1 مقدمه
2 مواد و روش ها
3 بحث و نتیجه گیری
4 نتیجه گیری
بیانیه ی همکاری نویسندگان CrediT
تعارض در منافع
قدردانی ها
پیوست A اطلاعات پشتیبانی
منابع

چکیده
کاتالیست های تک اتمی (SACs)، کاتالیست‌ های هتروژن نوظهور بوده که در طیف وسیعی از کاربردها‌ امیدبخش می‌ باشند. در این مقاله به معرفی ایجاد جایگاه‌ های تک اتمی Co با کوئوردیناسیون Co-N3پایه ‌دار منظم بر روی کربن فعال مشتق شده از کاغذ باطله (WPAC) می ‌پردازیم. مساحت سطح ویژه بالا (535.2m2g-1) و جایگاه ‌های تکی فعال ظرفیت جذب بالا و عملکرد کاتالیستی مطلوبی به Co-N3/WPAC بخشیده‌ اند. حداکثر ظرفیت جذب سولفیسوکسازول (SIZ) بر روی Co-N3/WPAC به mg g−1 274.5 و درصد حذف SIZ در سیستم Co-N3 /WPAC+PS به تقریبا %93 در 1 دقیقه رسیده است. ویژگی ‌های دو عاملی Co-N3/WPAC منجر به پیش تغلیظ موثر آلاینده‌ های آلی از محلول ‌های آبی و همچنین اکسیداسیون درجای آن‌ ها از طریق فرآیند اکسایش کاتالیستی شده است. به علاوه، سیستم Co-N3/WPAC+PS، محدوده گسترده عملکرد pH (3-11)، ظرفیت کانی ‌سازی بالا (تقریبا (89.3% و قابلیت استفاده مجدد عالی برای تجزیه‌ی SIZ را نشان داد. مطالعات مکانیسم نشان می‌دهد که جایگاه‌ های فعال Co-N3 مسئول تولید افزایشی گونه ‌های فعال اکسیژن از طریق فعال ‌سازی PS بوده و هر دو فرآیند رادیکال و غیر رادیکال به اکسایش SIZ کمک نموده ‌اند. این کار نگرش‌ های زیرکانه ‌ای را در رابطه با انباشت کاغذ باطله و کاربرد SACs برای اصلاح محیط زیست ارائه می‌ کند.

2 مواد و روش ها
2-1 مواد
پلی اتیلن ایمین (PEI) از شرکت شیمیایی آلفا ایسر (شانگهای، چین) خریداری شد. 5،10،15،20-تتراکیس (4-کربوکسی فنیل) کبالت پورفیرین (TCPP-Co) توسط شرکت علم و فناوری جینان هنگا(Jinan Henghua) عرضه شد (جینان، چین). اسید هیدروکلریک (HCI)، هیدروکسید سدیم (NaOH)، متانول (CH3OH، MeOH)، ترت بوتانول (C4H10O، TBA)، اتانول (C2H5OH، EtOH)، اسید فرمیک (HCOOH)، اسید فسفریک (H3PO4)، استونیتریل(C2H3N) ، ACN)، تری فلورواستیک اسید (CF3COOH)، تری اتیل آمین ((C2H5)3N)، سولفات سدیم (Na2SO4) و پرسولفات پتاسیم (K2S2O8، PS) توسط شرکت واکنشگر شیمیایی سینوفارم ارائه شدند (شانگهای، چین). مروپنم (C17H25N3O5S, MEM) توسط شرکت واکنشگر شیمیایی تیانجین گوانکفو (تیانجین، چین) ارائه شد. نورفلوکساسین (C16H18FN3O3, NOR)، بنزوکینون (C6H4O2، BQ) و فورفوریل الکل (C5H6O2، FFA) توسط شرکت شیمیایی علاءالدین (شانگهای، چین) به دست آمدند. سفالکسین (C16H19N3O5S، CL) توسط شرکت بیوتکنولوژی یوآن شانگهای حاصل شدند (شانگهای، چین). سولفامتوکسازول (C10H11N3O3S، SMX)، سولفیسوکسازول (C11H13N3O3S,SIZ)، 5،5-دی متیل-1-پیرولین N-اکسید (C6H11NO، DMPO) و 2،2،6،6-تترا متیل پیپریدین (C9H19N, TEMP) شرکت صنایع شیمیایی توکیو خریداری شدند (توکیو، ژاپن). هیدروکلراید تتراسایکلین (C22H24N2O8⋅HCl، TCH) و اسید کلرواستیک (ClCH2CO2H) توسط شرکت علمی پکن و J&K عرضه شد (پکن، چین). محلول رزین پرفلورینه نفیون از شرکت بازرگانی سیگما آلدریچ خریداری شد(شانگهای، چین). مواد شیمیایی فوق دارای درجه تجزیه و تحلیل بوده و بدون خالص سازی بیشتر و همانطور که خریداری شده استفاده شده اند. آب دیونیزه شده با سیستم آب فوق خالص Milli-Q (18.2 MΩ⋅cm) تهیه شده است.

2-2 آماده سازی Co-N3/WPAC
کاغذهای باطله (WP) از طریق شستن و خشک کردن پیش عمل آوری و جمع آوری شدند. فرآیندهای ساخت Co-N3/WPAC در طرح 1 نشان داده شده است. ابتدا 1 گرم از کاغذ باطله وزن شده و به یک بالن مخروطی 250 میلی لیتری حاوی 100 میلی لیتر آب مقطر اضافه شد. سپس 2.5 گرم سدیم هیدروکسید (NaOH) و 2.5 گرم کلرواستیک اسید (ClCH2COOH) به محلول اضافه شدند. این ترکیب تا دمای 65 درجه سانتیگراد حرارت داده شد و به مدت 30 دقیقه نگهداری گردید و سپس به مدت 4 ساعت در حمام آب همگن سازی شد. طی فرآیند گرمابی، گروه -COOH بر روی سطح کاغذ باطله(WP) پیوند زده شد. WP-COOH حاصل شسته و صاف شد و در تنور خلاء با دمای 60 درجه سانتیگراد به مدت یک شب خشک گردید. سپس WP-COOH دارای بار منفی در 100 میلی لیتر محلول آبی حاوی 0.08 گرم PEI و 0.1 گرم TCPP-Co پاشیده شد. برای دستیابی به جذب کامل PEI و TCPP-Co بر روی WPCOOH، ترکیب به مدت 12 ساعت به طور مداوم هم زده شد. سپس ترکیب صاف و خشک شده و متعاقبا در دمای 550 درجه سانتیگراد با حد گرمایش 5 درجه سانتیگراد در دقیقه در اتمسفر N2 به مدت 2 ساعت کلسینه شد. سپس با افزایش دما به 700 درجه سانتیگراد با همان سرعت حرارت دهی شد و به مدت 1 ساعت دیگر نگهداری گردید. پس از سرد شدن و رسیدن به دمای اتاق، محصول به مدت 4 ساعت توسط 1 مولار اسید سولفوریک (H2SO4) در دمای 80 درجه سانتیگراد به عمل آمد و در نهایت با آب دیونیزه چندین بار شسته و در دمای 60 درجه سانتیگراد در فر خلاء خشک شد. جهت مقایسه، WPAC خالص با کلسینه کردن WP-COOH به همین روش تهیه شد.

قفسه ستونی و نگهدارنده ویال کروماتوگرافی مدولار ارزان قیمت

Low-cost modular chromatography column rack and vial holders

چکیده
سخت افزار بکار رفته در این حوزه
شرح سخت افزاری
فایل مشخصات طرح
صورتحساب مواد
دستورالعملهای ساخت
قاعده رک و تکیه گاهها یا پایه های عمودی
نگهدارنده ستون
نگهدارنده های شیشه نمونه
تغییرات بالقوه
مواد لازم برای ساخت
نگهدارنده ستون
دستورالعملهای کاری
اعتبارسنجی و تعیین مشخصات
منابع

چکیده
ستونهای کروماتوگرافی گرانشی در حوزه ‌های علمی، مهندسی، پزشکی و صنعتی جهت جداسازی ترکیبات موردنظر از محلولها بکار میروند. راه‌ اندازی همزمان چند ستون موجب صرفه‌ جویی در وقت شده و سازگاری رویه را ارتقا میدهد. گرچه کروماتوگرافی ستونی کاربرد گسترده ‌ای دارد محققان زیادی برای تامین نیازهای آزمایشگاهی این فرایند، لزوماً به طراحی و ساخت رک ‌ها جهت نگهداشتن ستونهای کروماتوگرافی متوسل می ‌شوند. ما یک رک نگهدارندۀ ستون محکم با نگهدارنده های شیشه جمع آوری نمونه طراحی کرده‌ایم که ساخت آنها آسان و ارزان بوده و براحتی برای تحقق نیازهای آزمایشگاهی تطبیق پیدا میکنند. نگهدارنده ستون طوری ساخته میشود که بتواند ستونهایی با اندازه های مختلف را نگهدارد (و در صورت لزوم تعویض شود). ارتفاع ستونهای بالای شیشه جمع آوری بدقت قابل تنظیم است و طراحی ستونها، واحدی یا پیمانه ای است، بنابراین رک و نگهدارنده شیشه نمونه، توسعه پذیر هستند تا با تعداد ستونهای مورد نظر و تعداد و اندازه شیشه های نمونه بکار رفته برای جمع آوری بخشی از نمونه شسته شده از هر ستون تطبیق پیدا کنند. مهمتر اینکه، رک از مواد ارزان و در دسترس ساخته میشود و فرایند تولید، ساده و سرراست است. ما در اینجا درباره ویژگیهای رک، فهرست مواد و دستورالعملهای ساخت آن صحبت خواهیم کرد. امیدواریم که طرح ما برای محققانی سودمند باشد که میخواهند کروماتوگرافی ستونی گرانشی انجام دهند.

سخت افزار بکار رفته در این حوزه
طرح ارائه شده در اینجا برای آنالیز ژئوشیمیایی آلکنون ها آماده شده است، آلکنون یک ماده آلی موجود در رسوبات دریایی است که بعنوان شناساگر دمای دریا در گذشته استفاده میشود (رفرنسهای [[1-4). به منظور استخراج آلکنونها برای آنالیز، مجموع عصاره های لیپیدی در سه قسمت غیرقطبی، با قطبیت متوسط (حاوی آلکنونها) و کاملاً قطبی، با استفاده از رک ستون کروماتوگرافی ستونی گرانشی ما جداسازی میشوند. رک کروماتوگرافی ستونی در حوزه های بسیار متنوع دیگری نیز کاربرد دارد. در ادامه به چند حوزه اشاره میکنیم: ژئوشیمی آلی [۵, ۶]، ژئوبیولوی [۷]، دیرینه اقیانوس شناسی [۸, ۹]، دیرینه اقلیم شناسی [۱۰, ۱۱]، زمین شناسی نفت [۱۶-۱۲]، خودتسهیم نامتناسب انانتیومر استریوشیمی [۱۹-۱۷]، آنالیز فلزات کمیاب [۲۲-۲۰]، شیمی آلی و شیمی فیزیک [۲۳]، صنعت غذا و دارو [۳۰-۲۴]، و علوم پزشکی [۳۱]. هنگام اجرای کروماتوگرافی ستونی، اغلب باید چند نمونه حلال متشکل از مخلوطهای پیچیده برای آنالیز ترکیبات مورد نظر تخلیص یا جدا شوند. حتی با مقادیر کوچک نمونه، راه اندازی همزمان چند ستون که به الگوی جداسازی یکسانی نیاز دارند آسان است. یک رک برای نگهداری چند نمونه ضرورت دارد زیرا سبب میشود بیش از یک نمونه همزمان پردازش شوند و همخوانی نتایج افزایش یافته و در وقت تکنسین صرفه‌ جویی شود‌.

چند رک ستون کروماتوگرافی در بازار برای خرید در دسترس هستند و اینهایی هم که در دسترس هستند محدودیتهایی دارند. یک رک نگهدارنده ممکن است تنها بتواند یک ستون را نگهدارد و احتمالاً یک حلقه و آویزهای دیواری برای پشتیبانی از رک ضرورت پیدا میکنند‌. ممکن است مواد پلاستیکی با حلالها یا واکنشگرها سازگار نباشند یا محدودیتهایی در ابعاد ستونها برای تطبیق رک با آنها وجود داشته باشد. همچنین رک های در دسترس معمولاً از نگهدارنده شیشه جمع آوری نمونه تشکیل نشده اند بنابراین برای استفاده، مناسب نیستند‌. برای غلبه بر این نقاط ضعف، برخی از آزمایشگاه‌ها از رک های سفارشی کروماتوگرافی ستونی استفاده میکنند اما طرح ساخت چنین رک های سفارشی براحتی در دسترس نیستند و نیز مراحل ضروری برای ساخت چنین رک هایی معمولاً حاوی ابزار پیچیده ای (مثل دستگاه تراش) بوده که تنها اپراتورهای مجرب میتوانند آنها را راه اندازی کنند، و بنابراین هزینه های ساخت، گران تمام میشوند.

ما در این کار یک رک کروماتوگرافی ستونی طراحی کرده ایم که چند امتیاز دارد. رک ما محکم بوده و به منظور بکارگیری منظم در بستر آزمایشگاهی ساخته شده است. ما بهترین مواد سازنده را برای جلوگیری از تماس با واکنشگرها / حلالهای بکار رفته در طی یک فرایند جداسازی ستون آزمایشگاهی مورد نظر و نیز برای بهره برداری از امتیاز مواد سازنده ارزان و در دسترس، انتخاب کرده ایم. طرح واحدی براحتی برای تطبیق تعداد ستونها و شیشه جمع آوری بکار رفته تنظیم میشود. نگهدارنده ستون رک نیز براحتی برای نگهداری هر ستون کروماتوگرافی با اندازه مورد نظر همخوانی پیدا میکند. یک رک میتواند برای چندین ستون با اندازه مختلف از طریق کلیدزنی یک قطعه واحد از رک (شناخته شده با عنوان نگهدارنده زیرین ستون) مطابقت پیدا کند. برای انجام این کار تنها لازمست دو تا از پیچها را شُل کنیم. ما از پیچهای کلاهکداری استفاده کرده ایم که براحتی با دست باز و بسته میشوند (ابزار خاصی لازم نیست). بنابراین یک رک ستون کروماتوگرافی میتواند محدوده ای از اندازه های ستون را مدیریت کند و بنابراین برای آرایه وسیعی از الگوهای کروماتوگرافی کاربرد دارد. همچنین طرح ما شامل نگهدارنده شیشه نمونه تخصیص یافته ای است که شیشه جمع آوری را در حالت ایستاده و پایدار حفظ میکند. یکپارچگی رک و نگهدارنده شیشه نمونه به کاربر امکان میدهد شیشه جمع آوری را بطور مستقیم زیر ستونها تراز کند و جداسازی آسان چند بخش از نمونه از هر ستون را امکانپذیر میسازد. همچنین شیشه جمع آوری مرتبط با یک ستون را میتوان بطور مستقل از شیشه های نمونه مرتبط با ستونهای دیگر جابجا کرد.

نانوذرات آلیاژ Pd-Sn جهت اکسیداسیون متانول الکتروکاتالیستی: تکامل فاز از محلول جامد به ترکیبات بین فلزی

Pd-Sn alloy nanoparticles for electrocatalytic methanol oxidation: Phase evolution from solid solution to intermetallic compounds

چکیده

1 مقدمه

2 آزمایشگاهی

3 نتایج و بحث

4 نتیجه گیری

تقدیر و تشکر

منابع

چکیده

     توسعه سودمند کاتالیست‌ها با فعالیت بالا و پایداری از طریق روش آلیاژ سازی، مسئله ای ضروری برای تبدیل انرژی در واکنش های الکتروکاتالیستی است. در میان ساختار های آلیاژی متفاوت ترکیب های بین فلزی(IMCs) بیشتر توجهات اخیر را به واسطه هندسه خاص و تاثیرات الکترونیکی، فعالیت عالی و پایداری که بخاطر ساختار منظم آنهاست، به خود جلب کرده است. در اینجا یک سری از ساختارهای حفره های نانو کریستال های آلیاژ شامل محلول جامد مکعبی با وجوه مرکز دار(Sn)Pd ،ترکیبات بین فلزیPd2Sn و ترکیبات بین فلزی Pd3Sn2از طریق یک روش حلالیت به وسیله گرما با تغییر نسبی پالادیوم و Sn تولید می شوند. تفاوت ساختار نانو کریستال ها از طریق میکروسکوپی الکترون و طیف سنجی به کمک آنالیز جداسازی عنصری محلی و طیف سنجی ایکس ری مورد تحقیق قرار گرفته است.از نظر فعالیت توده‌ای و فعالیت اختصاصی، در میان همه Pd3Sn2 واکنش اکسیداسیون متانول(MOR) فوق‌العاده‌ای را از خود نشان داد. عملکرد این آلیاژ از طریق شبیه سازی محاسبات تئوری تابع دانسیته(DFT) بر روی ۳ مدل آلیاژ Pd-Sn مختلف به خوبی درک شده است.در مقایسه با (Sn)Pd و Pd2Sn سینتیک بالای Pd3Sn2 به وسیله جذب ضعیف ترCO و جذب مطلوب CO-OHمشخص میشود.

آزمایشگاهی
مواد و مواد شیمیایی
     همه واکنش گر ها دارای درجات تحلیلی بودند و بدون خلوص سازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند. پالادیوم استیل ازAldrich chemistry و قلع کلرید آّب پوشیده (SnCl2·2H2O) از سینوفارم، پلی وینیل از Macklin ،N,N-dimethylformamide (DMF)از Tianjin Yuanli ،Vulcan XC-72R کربن توسط کمپانی cabot ، پتاسیم هیدروکسید(KOH 95%) ازMeryer ، متانول محلول از shanghai Aladdin ،Nafion با درصد وزنی 5% از Sigma-Aldrich و آرگون (99.999) از Tianjin Yekong خریداری شد.

سنتز کاتالیست های NP PdxSny
     نانوذرات آلیاژ PdxSny با ارجاع به سنتز آلیاژ پلاتین _قلع آماده شد. Pd3Sn2 با یک پیش‌ساز Sn/Pd با نسبت 1:1 سنتز شد. در یک راکتور سنتز هیدروترمال ۱۲ میلی لیتر ازDMF 0.02 میلی مول Pd(acac)2 ،0.02 از SnCl2.2H2O و 0.3 گرم PVP افزوده شد.پس از اختلاط و حل شدن مواد اتوکلاو به یک اجاق ۲۰۰ درجه منتقل می شود و به مدت ۶ ساعت واکنش می دهد. محلول به دست آمده سانتریفیوژ شده و با آب دیونیزه شستشو داده شده و در وکیوم خشک شد. Pd(Sn) و Sn2Pd وSn(Pd) با متد مشابه به نسبت 1:4(0.008mmol از SnCl2.2H2Oو0.032mmol از Pd(acac)2) و 2:3 (0.016mmol از SnCl2.2H2Oو0.024mmol ازPd(acac)2) و 4:1 (0.032mmol از SnCl2.2H2O و0.008mmol ازPd(acac)2) همگی با همان شرایط ثابت سنتز شدند. سنتز Pd خالص( یا Sn) به منظور حذف پیش‌ساز Sn (یاPd) تحت شرایط یکسان است.

ویژگی های مواد
     از میکروسکوپی الکترون عبوری(TEM,JEOL-1230) برای تعیین مورفولوژی محصولات استفاده شد. TEMبا رزولوشن بالا(HRTEM) اسکن سالانه با زمینه تیره و زاویه بالا(HAADF-STEM) و طیف سنجی با انرژی های بالای ایکس(EDS) بر روی یک میکروسکوپ الکترونی عبوری ۲۰۰F صورت گرفت. ساختار کریستالی نمونه با استفاده از پراش سنجی ایکس ری(XRD) در دمای اتاق آنالیز شد که برای این کار از دیفراکتومترD8(Bruker AXS) و با منبع تشعشع Cu ka (40Kv,40mA,λ=1.5418A)استفاده کردیم. XPS با استفاده از یک طیف سنج ESCALAB-250XI و ایکس ری Al Ka انجام شد. مقادیر سه نمونه Pd-Sn برای واکنش الکتروکاتالیست با استفاده از طیف سنجی نوری پلاسمای دوتایی مشخص شد.(ICP-OES, Aglient720)

کاتالیز رله ای کاتالیزور مس-منیزیم درباره ارزش گذاری کارآمد گلیسرول به اسید گلیکولیک

Relay catalysis of copper-magnesium catalyst on efficient valorization of glycerol to glycolic acid

چکیده
1 مقدمه
2 نتایج و بحث و گفتگو
3 نتیجه گیری
منابع

چکیده

شناسایی و بررسی کاربرد بالقوه ی گلیسرول در جهت حل مسئله ی تأمین مازاد و عرضه ی بیش از حد گلیسرول به عنوان یک محصول (فرآورده) جانبی حتمی و اجتناب ناپذیر بیودیزل (زیست دیزل یا سوخت ایمن و غیرسمی) و فراهم نمودن فرصت های سودآور برای بیودیزل پایدار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در اینجا، ما یک کاتالیزور ساده، ارزان قیمت اما قوی با نام Cu1Mg4 را تهیه کردیم، که فعالیت کاتالیستی برجسته ای را برای تبدیل برگزیده ی گلیسرول به گلیکولیک اسید ارزشمند نشان داد، ضمن اینکه افزودن مواد باز معدنی و غیرآلی اضافی را حذف کرد. بازده و عملکرد بالای 71.8% برای گلیکولیک اسید به دست آمد، تا جایی که میدانیم بالاترین مقداریست که تا به امروز بدست آمده است. در ترکیب محاسبات آزمایش و DFT، مشخص شد که گونه های مس (Cu) و منیزیم (Mg) در کاتالیزور امکان کاتالیز رله برای واکنش های آبشاری در تبدیل گلیسرول را فراهم کردند. گونه مس (Cu) در کاتالیزور (کاتالیست) اولین واکنش هیدروژن زدایی گلیسرول به گلیسرآلدئید را تحت الشعاع قرار داد، که با گونه ی منیزیم تقویت شده و بهبود پیدا کرد. گونه ی منیزیم (Mg) جایگزین شد تا گسستگی بعدی پیوند C2-C3 در گلیسرآلدئید را برای تولید گلیکول آلدئید کاتالیز کند. اکسیداسیون نهایی گلیکول آدئید به گلیکولیک اسید با کاتالیز گونه ی مس (Cu) بدست آمد. این کاتالیز رله (کاتالیز امدادی و تقویت کننده) مربوط به کاتالیزور Cu1Mg4 اساسا مانع تشکیل محصولات جانبی گلیسریک اسید و اسید لاکتیک شد، که به موجب آن امکان تولید گزینشی گلیکولیک اسید را فراهم کرد.

1- مقدمه

افزایش قابل ملاحظه ی تقاضا برای بیودیزل به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر جذاب به تولید گلیسرول به عنوان یک فرآورده ی جانبی حتمی در مقادیر زیاد منجر شده است، که تقریبا حدود 10% وزنی کل تولید بیودیزل را دربر می گیرد [1، 2]. برآورد شده است که تولید گسترده و سراسری گلیسرول به حدود 6.14 میلیارد لیتر در سال 2017 می رسد، و با نرخ سالانه ی 10% الی 20% در آینده به طور مداوم افزایش می یابد [3]. این مسئله فرصت های نویدبخشی را برای بهبود و اصلاح فرآورده و محصول فرعی مازاد گلیسرول ارائه می کند. در سال های اخیر پیشرفت های معمول و ویژه ای بدست آمده اند، که در این پیشرفت ها اسید لاکتیک [4-7] و گلیسریک اسید [8-11] با بازده و عملکرد برآورده شده را می توان به ترتیب از طریق آب زدایی (دهیدراته کردن) و اکسیداسیون گلیسرآلدئید بدست آورد. با این وجود، کاربرد گلیسرول در بازار تجاری فعلی کاملا محدود شده است، که در این بازار تنها حدود 4% از کل تولید گلیسرول به کار گرفته شده است ]12[. در نتیجه، گلیسرول بیش از حد عرضه شده از طریق سوزاندن آن بدون هیچ ارزش بیشتری به عنوان یک جریان زائد و اتلافی تلقی می شود. این مسئله بیودیزل را از لحاظ تجاری نسبت به پترودیزل (نفت دیزل) کمتر در عرصه ی رقابت قرار می دهد، و عملا مانع پایداری تولید بیودیزل می شود [13، 14].

Abstract

The exploration of potential application of glycerol is of particular importance for solving the oversupply of glycerol as an unavoidable byproduct of biodiesel and affording profitable possibilities for sustainable biodiesel. Herein, we developed a simple, cheap but robust Cu1Mg4 catalyst, which exhibited outstanding catalytic activity for the selective conversion of glycerol towards valuable glycolic acid, eliminating the addition of extra inorganic base. As high as 71.8% yield of glycolic acid was achieved, the highest value to date as far as we know. In combination of experiment and DFT calculations, it was revealed that Cu, Mg species in catalyst enabled the relay catalysis for the cascade reactions in glycerol transformation. Cu species in catalyst dominated the first dehydrogenation reaction of glycerol to glyceraldehyde, which was promoted by Mg species. Mg species followed to catalyze the next cleavage of C2-C3 bond in glyceraldehyde to generate glycolaldehyde. The final oxidation of glycolaldehyde to glycolic acid was achieved by the catalysis of Cu species. This relay catalysis of Cu1Mg4 catalyst significantly inhibited the formation of glyceric acid and lactic acid by-products, thereby enabling the selective generation of glycolic acid.

1. Introduction

The drastically rising demand for biodiesel as an attractive renewable energy resource has led to the generation of glycerol as an unavoidable byproduct in great quantities, which approximately accounts for about 10 wt% of the total biodiesel production.[1,2] It is estimated that the worldwide production of glycerol reaches to about 6.14 billion liters in 2017, and continuously increases with an annual rate of 10–20% in future.[3] This offers promising opportunities to upgrade the surplus glycerol byproduct. Typical advances have been achieved in recent years, in which lactic acid [4–7] and glyceric acid[8–11] with satisfied yield could be obtained via the selective dehydration and oxidation of glyceraldehyde, respectively. Nevertheless, the applications of glycerol in current commercial market are quite limited, in which only ~4% of the total glycerol production has been utilized.[12] As a result, the oversupplied glycerol is treated as a waste stream by burning it without any further value. This makes biodiesel less economically competitive to petro-diesel, and seriously impedes the sustainability of biodiesel production.[13,14]

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاتالیز رله ای کاتالیزور مس-منیزیم درباره ارزش گذاری کارآمد گلیسرول به اسید گلیکولیک

Relay catalysis of copper-magnesium catalyst on efficient valorization of glycerol to glycolic acid

سنتز یکجای دی هیدروپیریمیدین ها از طریق کاتالیز سازگار با محیط مشتقات فسفر

One-pot synthesis of dihydropyrimidines via eco-friendly phosphorus derivatives catalysis

چکیده
1 مقدمه
2 نتایج و بحث
منابع

چکیده

یک پروتکل مستقیم، مقرون بصرفه و سازگار با محیط برای واکنش بیگنلی متکی بر استفاده از اسید هیپوفسفر موجود، ارائه شده است. روشی که توسعه یافته است، بهبودهایی از جمله بازدهی بالا، سریع بودن را در مقایسه با روش‌های موجود از خود نشان می‌دهد و بر یک صفحه دی هیدروپیریمیدین ها و مشتقات تیو با جایگزین های مختلف اعمال شده بود. مشتقات مربوطه اوره از قبیل گوانیدین‌ها، بنزیمیدازول‌ها و بنزوتیازول‌ها نیز به جهت تولید داربست‌های پیچیده‌تر به طور موثری واکنش دادند. لذا، این کاتالیز سریع و ساده اجازه دستیابی به ساختارهای بسیار متنوع شامل هتروسیکل‌های زیستی مناسب اصلی را می‌دهد.

1 مقدمه

3و4-دی‌هیدروپیریمیدین-2(H1)-1 (DHPM) یک هتروسیکل مناسب زیستی بسیار مورد توجه به پاس فعالیت‌های ضدسرطانی [1]، ضدقارچی [2]، ضد فشار خون بالا [3]، ضد مالاریا [4]، ضد HIV [5] و ضد سلی [6] است. اینماده در بسیاری از داروهای منتخب از قبیل موناسترول [7]، یک بازدارنده میتوز غیرتوبولین موثر، 32926-SQ [8]، یک آنتاگونیست کانال کلسیمی با فعالیت ضد فشار خون، یا 4109-41 Bay [9]، یک بازدارنده قوی ویروس هپاتیت B انسانی (HBV)با یک 50IC از nM53 یافته شده است (تصویر 1).

Abstract

A straightforward, cost effective and eco-friendly protocol for the Biginelli reaction relying on the use of readily available hypophosphorous acid is presented. The methodology developed displays improvements compared to existing methods, is high-yielding, robust and was applied to a panel of dihydropyrimidines and thio-derivatives with various substituents. Related urea derivatives such as guanidines, benzimidazoles and benzothiazoles also reacted efficiently to afford more complex scaffolds. Thus, this rapid and convenient catalysis allows access to a wide diversity of structures including original biologically relevant heterocycles.

1 Introduction

3,4-Dihydropyrimidin-2(1H)-one (DHPM) is a biologically relevant heterocycle with great interest thanks to its anticancer [1], antifungal [2], anti-hypertensive [3], antimalarial [4], antiHIV [5] and anti-tubercular activities [6]. It is found in several drug candidates such as monastrol [7], an effective nontubulin-interacting mitosis inhibitor, SQ-32926 [8], a calcium channel antagonist with antihypertensive activity, or Bay 41– 4109 [9], a potent human hepatitis B virus (HBV) inhibitor with an IC50 of 53 nM (Fig. 1).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنتز یکجای دی هیدروپیریمیدین ها از طریق کاتالیز سازگار با محیط مشتقات فسفر

One-pot synthesis of dihydropyrimidines via eco-friendly phosphorus derivatives catalysis

فعال‌سازی سطحی در جهت آرایه های دی اکسید منگنز به وسیله مهندسی پلاسما به عنوان کاتد و آند برای شکافت موثر آب

Surface activation towards manganese dioxide nanosheet arrays via plasma engineering as cathode and anode for efficient water splitting

چکیده
۱- مقدمه
۲- مواد و روش
2-1 شناساگرها
2-2 سنتز الکتروکاتالیست‌های P-MnO2 و Fe-MnO2
2-3 مشخصه‌یابی نمونه
2-4 اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی
۳- نتایج و بحث
۴- نتیجه‌گیری
منابع

چکیده

توسعه الکتروکاتالیست‌های کم هزینه و پربازده برای شکافت آب امری مهم و در عین حال چالش برانگیز است. آرایه‌های نانوصفحات دوبعدی دی اکسید منگنز (MnO2) به واسطه مساحت بزرگ سطح شان، گزینه‌های نویدبخشی در زمینه طراحی و توسعه کاتالیست‌های پیشرفته به شمار می‌روند. در این مقاله، یک راه‌حل عملی برای بهبود فعالیت کاتالیستی مواد دی اکسید منگنز از طریق آرایش مکان‌های فعال روی سطح ارائه شده ‌است. در این راستا، با کمک مهندسی پلاسما توانستیم امکان فعالیت سطح نانوصفحات دی اکسید منگنز را با آرایش گونه‌های P یا Fe به همراه تهی جاهای غنی روی سطح با موفقیت فراهم کنیم. گونه‌های آرایش شده (P-MnO2) یا Fe (Fe-MnO2) به ترتیب برای جذب پروتون‌ها و OH- بسیار مفید بودند و تهی جاهای غنی اکسیژن نیز موجب تشکیل Mn3+ پایدار شدند که به انتقال الکترون و بار الکتریکی کمک می‌‌کردند. بنابراین می‌توان به افزایش مناطق ویژه فعال از نظر الکتروشیمیایی، تسریع روند انتقال بار و نیز ساختار الکترونیکی مناسب سطح دست یافت. براساس این نوع راهبرد فعال‌سازی، P-MnO2 و Fe-MnO2 ساخته شده عملکرد کاتالیستی بسیار خوبی در زمینه‌ی واکنش‌های تکامل هیدروژن تکامل اکسیژن از خود نشان دادند. تا جایی که اطلاع داریم، عملکرد P-MnO2 و Fe-MnO2 در اکثر الکتروکاتالیست‌های مبتنی بر دی اکسید منگنز در حوزه‌ی شکافت الکتروکاتالیستی آب بهتر بود. فعال‌سازی سطحی مواد دوبعدی دی اکسید منگنز به کمک آرایش گونه‌های فعال از طریق عمل آوری با پلاسما می‌تواند راهکار عملی برای اصلاح عملکرد الکتروکاتالیست‌های وافر در زمین جهت کاربردهای عملی فراهم کند.

1-مقدمه

شکافت الکتروکاتالیستی آب روش نویدبخشی برای کاهش بحران انرژی تلقی شده ‌است [ ۱، ۲]. هیدروژن را یک راهکار جایگزین سبز و پایدار برای سوخت‌های فسیلی قلمداد می‌کنند. در میان بسیاری از فناوری‌های تولید هیدروژن، شکافت آب روش موثری برای تولید هیدروژن با خلوص بالاست که شامل واکنش‌های تکامل هیدروژن (HER) و تکامل اکسیژن (OER) می‌شود. برای افزایش بازده تولید و صرفه‌جویی در مصرف انرژی به الکتروکاتالیست‌های کارآمد نیاز است تا بتوان به سینتیک واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن سرعت بخشیده و پتانسیل اضافی آن را کاهش داد [4، 3]. در حال حاضر، از کاتالیست‌های اکسید بسیار پیشرفته و پربازده مبتنی بر Pt و Ir/Ru به ترتیب در واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن استفاده می‌شود. با این حال، کمیابی و هزینه بالای این نوع کاتالیست های مبتنی بر فلزات نجیب باعث شده است که توسعه و بکارگیری مقیاس بندی شده آن‌ها به شدت محدود شود [۵]. بر همین اساس، این قضیه از اهمیت زیادی در اکتشاف الکتروکاتالیست‌های کم‌هزینه با بازدهی مطلوب واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن برخوردار است.

Abstract

Developing high-efficiency, low-cost electrocatalysts for water splitting is important but challenging. Two-dimensional nanosheet manganese dioxide (MnO2) arrays are promising candidates for the design and development of advanced catalysts because of their large surface area. Here, a feasible solution to improve the catalytic activity of MnO2 materials via decorating the active sites on the surface is proposed. With the help of plasma engineering, we successfully enabled surface activity of the MnO2 nanosheets by decorating P or Fe species together with rich vacancies on the surface. The decorated P (P-MnO2) or Fe (Fe-MnO2) species were highly beneficial for the absorption of protons and OH− respectively, and rich oxygen vacancies induced the formation of stable Mn3+, which contributed to electron and charge transfer. Thus, increased electrochemically active specific areas, accelerated charge transfer, and a proper surface electronic structure could be achieved. On the basis of this activation strategy, the fabricated P-MnO2 and Fe-MnO2 showed excellent catalytic performance for the hydrogen evolution and oxygen evolution reactions. To our knowledge, the performance of P-MnO2 and Fe-MnO2 outperformed most MnO2-based electrocatalysts in the field of electrocatalytic water splitting. Surface activation of two-dimensional MnO2 materials by decorating active species via plasma treatment can provide a feasible route for modulating the performance of earth-abundant electrocatalysts for practical applications.

1- Introduction

Electrocatalytic water splitting has been considered as a promising method to ease the energy crisis [1,2]. Hydrogen is regarded as a green and sustainable alternative to fossil fuels. Among the many hydrogen production technologies, water splitting is an effective way to produce high-purity hydrogen, and it consists of the hydrogen evolution (HER) and the oxygen evolution reactions (OER). To increase the production efficiency and save energy, effective electrocatalysts are needed to accelerate the reaction kinetics of HER and OER and reduce the overpotential [3,4]. Currently, state-of-art high-efficiency Pt and Ir/Ru-based oxides catalysts are used for HER and OER, respectively. However, the scarcity and cost of these noble metal-based catalysts greatly limit their scaled development and application [5]. Consequently, it is of great significance to explore low-cost electrocatalysts with satisfactory HER and OER efficiencies.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

فعال‌سازی سطحی در جهت آرایه های دی اکسید منگنز به وسیله مهندسی پلاسما به عنوان کاتد و آند برای شکافت موثر آب

Surface activation towards manganese dioxide nanosheet arrays via plasma engineering as cathode and anode for efficient water splitting

شبیه سازی دینامیک مولکولی تصفیه آب با استفاده از نانوذرات زئولیت نوع MFI

Molecular dynamics simulation of water purification using zeolite MFI nanosheets

چکیده

1- مقدمه

2- جزئیات مربوط به محاسبات

3- نتایج و بحث

4- نتیجه گیری

چکیده

سم زدایی و تصفیه آب موضوع مهمی است و از محیط زیست و اکوسیستم محافظت می کند. در این مقاله، امکان استفاده از زئولیت نوع MFI برای زدودن مواد شیمیایی خطرناک از آب آلوده، مورد مطالعه قرار گرفته است. به-منظور مشاهده پتانسیل نانوورق متخلخل زئولیت در راستای جداسازی دو آلاینده اصلی خطرناک، یعنی کلراید جیوه (HgCl2) و کلراید مس (CuCl2) از آب، آنالیز دینامیک مولکولی غیرتعادلی انجام شد. سیستم اسمزی معکوس، شبیه سازی گردید و در فشارها القایی مختلف از بازه 10 تا 200 مگاپاسکال مورد سنجش قرار گرفت. جزئیات مربوط به زدودن یون ها، شار آب، تجمع مولکول های آب در موقعیت های مختلف، تعداد پیوندهای هیدروژنی، میانکنش های وان در والس، مسیر ردیابی یون ها، و تابع توزیع شعاعی بین مولکول های آب و یون ها، بررسی گردید. نتایج نشان می دهند که نانوغشای زئولیت نوع MFI، با وجود شار زیاد آب می تواند بطور مؤثر مانع نفوذ یون های جیوه، مس و کلرید از عرض غشا گردد. این رفتار زئولیت موجب می شود این ماده، کاندیدای رقابتی در صنعت تصفیه آب باشد و آن را از سایر غشاهای نانوساختار، مجزا می سازد.

1- مقدمه

ارتقاء وضعیت سلامتی و پایین آمدن اثر(ردّپا) کربن، دو دلیل برجسته ای هستند که تصفیه آب را در اولویت قرار می دهند. وجود مواد شیمیایی و سایر مواد سمی در ذخایر آبی می توانند طیف وسیعی از مشکلات سلامتی از قبیل خطر بالاتر ابتلا به سرطان و بروز نقایص هنگام تولد را موجب شوند. بنابراین، یافتن راهی برای جداسازی این ناخالصی ها از آب، بسیار مهم است. در بین مواد شیمیایی، کلراید مس (CuCl2) یکی از مواد خطرناکی است که در فهرست مواد زیان آور برای سلامتی (SHHS) قرار دارد و می تواند به کبد، کلیه و بینی آسیب برساند، موجب سوزش معده، گلو و ریه شود، پوست و چشم را بسوزاند و احتمالا موجب آسیب دیدگی چشم و بینایی گردد [1]. کلراید جیوه (HgCl2) یکی دیگر از مواد شیمیایی خطرناک است که از طریق استنشاق و احتمالا جذب پوستی می تواند بر سلامتی انسان تأثیر بگذارد. این ماده شیمیایی که در فهرست مواد خطرناک برای سلامتی نیز قرار دارد به عنوان ماده ای بسیار سمی با اثرات ماندگار برای حیات آبی شناخته می شود [2]. قرار گرفتن در معرض این ماده می تواند موجب خارش پوست و سوزش چشم گردد و ممکن است به توانایی تولیدمثلی فرد آسیب برساند. قرار گرفتن در معرض مکررکلرید جیوه می تواند باعث آسیب رساندن به اندام ها و سرطان زایی شود، و کشنده باشد.

4- نتیجه گیری

با کمک شبیه سازی های دینامیک مولکولی غیرتعادلی، نشان داده شد که چگونه غشای زئولیت نوع MFI می تواند بازدهی بالایی برای خالص سازی آب داشته باشد. دو ماده شیمیایی خطرناک (کلراید مس و کلراید جیوه) به آب درون جعبه شبیه سازی، افزوده شدند. برای بررسی روند تفکیک در سیستم اسمزمعکوس، فشارهای مختلفی از 10مگاپاسکال تا 200 مگاپاسکال به سیستم، اعمال گردید. در تمام فشارهای اعمال شده به این سیستم، غشای زئولیت 100درصد یون های مس و جیوه را از آب زدود؛ فرازنی بیش از 6/97درصد یون های کلر در فشار 100 مگاپاسکال، فرازنی 6/93درصد این یون ها در فشار 200مگاپاسکال، و فرازنی 100درصد یون های کلر در فشارهای پایین تر، توسط این غشا مقدور بود. وجود توأمان دو ویژگی: شار بالای آب و فرازنی یون، به عنوان دو عامل مهم در صنعت تولید غشاهای تصفیه، در زئولیت بکاررفته در این پژوهش مشاهده گردید. این رفتارهای زئولیت MFI، آن را به کاندیدی مناسب در عرصه رقابت برای تصفیه سریع و کارآمد آب، تبدیل می کند. علاوه براین، با پیشرفت فناوری ساخت محصولات صنعتی، این غشا می تواند برای کاربرد در دنیای واقعی، بطور مداوم، و به مقدارزیاد (برای تمام دنیا) تولید شود و ساخت آن، مقرون به صرفه باشد.

Abstract

Water purification and detoxification is an important topic that protects the environment and ecosystems. The feasibility of using Zeolite MFI as a nanostructured membrane to remove hazardous chemicals from a contaminated water solution is studied in this paper. A non-equilibrium molecular dynamics analysis was performed to see the potentials of the zeolite porous nanosheet to separate the mercury chloride (HgCl2) and copper chloride (CuCl2) from water as two major hazardous contaminants. A reverse osmosis system was simulated and tested at different induced pressures from 10 to 200 MPa. Ion removal, water flux, water molecules accumulation at different locations, number of hydrogen bonds, Van der Waals interactions, ions tracking path and radial distribution function between water molecules and the ions, were investigated in detail. The results indicated that the zeolite MFI nanomembrane can effectively prevent mercury, copper and chlorine ions from permeation while keeping a large water flux through the membrane. This behavior of the zeolite introduces a competitive candidate for the water purification industry and sets it apart from other nanostructured membranes.

1- Introduction

Improving health and lowering carbon footprint are two leading reasons that make water purification a priority. The presence of chemicals and other toxic materials in water sources can cause a broad range of health issues including higher risk of cancer and birth defects. Therefore, it is very important to find a way to keep these impurities out from water. Among the chemicals, copper chloride (CuCl2) is one of the hazardous chemicals that is on the Special Health Hazardous Substances (SHHS) list and can damage the liver, kidneys, nose, irritating the stomach, throat and lung, burn the skin and eyes with possible eye damage [1]. Another hazardous chemical in water that affects human when inhaled and maybe absorbed through the skin is mercury chloride (HgCl2). This hazardous chemical, which is also on the SHHS list, is known as very toxic to aquatic life with long-lasting effects [2]. It can irritate the skin and eyes upon exposure and may cause reproductive damage. Repeated exposure can damage organs, cause cancer and can be fatal

4- Conclusions

By means of non-equilibrium MD simulations, it was shown that how zeolite MFI membrane can be highly efficient for water purification. The two hazardous chemicals, the copper chloride and mercury chloride, were added to water in the simulation box. Various pressures were applied to the system for investigating the separation process in a reverse osmosis system, from 10 MPa to 200 MPa. In all applied pressures to the system, the zeolite membrane rejected 100% of the copper and mercury ions from water with a high chlorine ions rejection of 97.6% at 100 MPa and 93.6% at 200 MPa and 100% at other lower applied pressures. Simultaneous high-water flux and ion rejection, as an important factor in membrane technology, was seen in the implemented zeolite. These behaviors of the zeolite MFI make it a competitive candidate for fast and efficient water purification. Furthermore, with improvement of industrial fabrication technology, it could be produced to be stable and large enough for realistic applications as an earth-abundant and cost-effective material.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شبیه سازی دینامیک مولکولی تصفیه آب با استفاده از نانوذرات زئولیت نوع MFI

Molecular dynamics simulation of water purification using zeolite MFI nanosheets

کاربرد تکنیک های میکرواستخراج فاز مایع فیبر توخالی و میکرواستخراج مایع-مایع پراکنشی در سم شناسی تحلیلی

Application of hollow fiber liquid phase microextraction and dispersive liquideliquid microextraction techniques in analytical toxicology

Abstract

Three-phase hollow fiber liquid-phase microextraction (HF-LPME) and parallel artificial liquid membrane extraction (PALME) are both microextraction methods based on supported liquid membranes (SLMs). In a three-phase SLM system, analytes of interest are extracted from an aqueous sample, through an organic solvent and further into an aqueous acceptor receiver solution. This system offers a simple, selective and cheap alternative to existing sample preparation techniques, and because of minor use of organic solvents per sample, these techniques are considered as green extraction techniques. This review will focus on the similarities and differences of the two techniques, discussing advantages and disadvantages, and show some examples from the last years on how the techniques can be used in different ways for preparation of different matrices.

1 Introduction

There is no doubt that reliability, precision and accuracy of the results of any analytical procedure are strongly dependent on the sample preparation method, especially when trace and ultratrace levels of the analytes in complex matrices (biological and environmental) should be analyzed. Indeed, sample preparation is often thought to be the most critical step in the whole analytical procedure because its steps account for onethird of the errors generated by the analytical method [1]. The traditional sample preparation technique is liquideliquid extraction (LLE). Despite extensive use of this method over the years it has important disadvantages. The LLE method is tedious, time consuming and uses large amount of toxic solvents [2]. In order to overcome these drawbacks, a great number of efforts have been made to develop new extraction techniques. The final goal of these efforts is to develop simple, rapid and inexpensive techniques that consume the minimum volume of toxic solvents and have the ability of automation. The efforts of different researchers in this area have resulted in the invention and development of new extraction techniques known as liquid-phase microextraction (LPME). The LPME is a solvent-minimized sample pretreatment procedure of LLE, in which only several microliters of solvent is required to concentrate analytes from various samples rather than hundreds of milliliters needed in traditional LLE. The other advantages of LPME are simplicity of operation, rapidity, low cost, high recovery and high enrichment factor [3]. The LPME can be divided into three main modes [4]: (1) single-drop microextraction; (2) hollow-fiber liquid phase microextraction (HFLPME); and (3) dispersive liquideliquid microextraction (DLLME). Among these modes of LPME, HFLPME and DLLME have received much attention because of their benefits.

In this review, the recent developments including the use of ionic liquids and supramolecular solvents in HFLPME and DLLME and applications of HFLPME and DLLME in the extraction and preconcentration of different analytes from complex matrices (environmental and biological) are discussed.

آبکافت سورفکتین بر روی کربن فعال 

Hydrolysis of surfactin over activated carbon

چکیده
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
2-1- مواد
2-2 ویژگی های کربن فعال
2-3- حلال های LC
2-4- هیدرولیز سورفکتین
2-5- آنالیز
2-6- تغییر شکل اسیدی کربن فعال شده
3- بحث و نتایج
3-1- هیدرولیز سورفکتین
3-2- تایید ساختار سورفکتین خطی
3-3- ارتباط بین پارامترهای کربن فعال و هیدرولیز سورفکتین
3-4- تایید نقش کلیدی pHPZC بر میزان هیدرولیز سورفکتین
4- نتایج
منابع

چکیده

سورفکتین از کاتالیز میکروارگانیسم ها بدست می آید که در مفهوم پالایش زیستی ما، طی پردازش پایین دست بر روی کربن فعال (AC) خالص می شود. وقتی AC با خواص ویژه مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است علاوه بر سورفکتین حلقوی، آنالوگ های خطی سورفکتین نیز بدست آیند. در مقاله پیش رو، هیدرولیز آنالوگ های سورفکتین حلقوی مختلف بواسطه کربن فعال که شرح داده می شود، صورت گرفته و محصولات هیدرولیز با استفاده از HPLC/UV/MS شناسایی شده اند. در این مقاله همچنین فعالیت هیدرولیزی شش کربن فعال تجاری و سه کربن فعال اصلاح شده ارزیابی شده است. بافت متخلخل ACs با اندازه گیری میزان جذب و ترکیب اصلی سطح ACs بوسیله تجزیه SEM-EDS مشخص شده، و مقدار pHPZC و رطوبت، خاکستر و محتوای ماده فرار آنها نیز با استفاده از تجزیه گروهی تعیین شده و خواص ACs با فعالیت هیدرولیتیک آنها ارتباط داده شده و نقش اصلی pHPZC آلکالین معین شده است. اثرات سودبخش pHPZC آلکالین نیز با تعدیل اسید AC که قبلا فعالیت هیدولیتی نشان داده بود، و این توانایی بعد از کاهش pHPZC از بین رفته بود، مورد تایید قرار گرفته است.

4- نتایج

تخمیر کنجاله کلزا بوسیله باکتری باسیلوس سوبتیلیس منجر به تولید مقدار زیادی از محصولاتی مانند سورفکتانت های زیستی، پلیمرهای زیستی، و افزودنی های خوراکی می شود. ما در پالایش زیستی، برای خالص سازی سورفکتین بعد از بیوسنتز آن از کربن فعال استفاده می کنیم. اصلاح خواص AC به ما اجازه می دهد تا آنالوگ های سورفکتین خطی را از طریق هیدرولیز کاتالیز شده بر روی کربن فعال تولید کنیم. ساختارهای ترکیبات بدست آمده بر اساس آنالیز HPLC/UV/MS پیش بینی شدند. این آنالیز نشان دادند که پیک های یون مولکولی مطابق با پیک های HPLC-UV جدید دارای m/z = 8/1012، 8/1026، 8/1040، و 8/1054 می باشند، که این مقادیر با Da18 بالاتر شش پیک استاندارد سورفکتین اصلی چهار آنالوگ که از لحاظ طول زنجیره β – هیدروکسی اسید چرب، 12C، 13C، 14C، و 15C متفاوتند، سازگار هستند. برای شناسایی پیوند سورفکتین تحت هیدرولیز، طیف سنجی جرمی پشت سر هم انجام دادیم. تفکیک یون ها از سری های b و y در طیف یون های هر هفت آنالوگ ـ 16C-10C ـ و طیف قطعه پپتید سورفکتین خطی تولید شده در منبع با Da4501/685 = m/z یافت شدند. مسیرهای تفکیک یون ها ما را قادر به بیان این نکته می کند که کلواژ هیدرولیز در پیوند لاکتون صورت می گیرد و حلقه پپتیدی باز شده و منجر به تولید سورفکتین خطی می شود.

Abstract

Surfactin is obtained through biocatalysis by microorganisms. In our biorefinery concept, it is purified on activated carbon (AC) during downstream processing. Besides cyclic surfactin, it is possible to obtain linear surfactin analogues, when AC with specific properties is used. In the present article, the hydrolysis of various cyclic surfactin analogues mediated by activated carbon is described. Hydrolysis products were identified using HPLC/UV/MS and (Q-TOF)MS/MS. Hydrolytic activity of six commercial and three modified activated carbons was evaluated. The porous texture of ACs was determined by sorption measurements and elemental composition of ACs surface – by SEM-EDS analysis. Their pHPZC value and moisture, ash, and volatile matter content using proximate analysis were also determined. Properties of ACs were correlated with their hydrolytic activity, and the crucial role of alkaline pHPZC was found. The beneficial effect of alkaline pHPZC was further confirmed by acid modification of AC that had previously shown hydrolytic activity and lost this ability after the pHPZC decrease.

4- Conclusions

Fermentation of rapeseed meal by Bacillus subtilis results with some value-added products such as biosurfactants, biopolymers, and feed additives. In our biorefinery, we utilize activated carbon for purifying surfactin after its biosynthesis. Modification of AC properties allows us to produce linear surfactin analogues through hydrolysis catalyzed on activated carbon. Structures of obtained compounds were predicted based on HPLC/UV/MS analysis. It revealed that the molecular ion peaks corresponding to new HPLC-UV peaks have m/z = 1012.8, 1026.8, 1040.8, and 1054.8. These correspond to 18 Da higher six major surfactin standard peaks of four homologs that differ in their βhydroxy fatty acid chain length: C12, C13, C14, and C15. To identify the surfactin bond that undergoes hydrolysis, tandem mass spectrometry was performed. Fragmentation ions from the b and y series were found in the spectra of ions of all seven analogues – C10-C16, and in the spectra of the in-source generated linear surfactin peptide fragment with m/z = 685.4501 Da. Fragmentation paths of all ions enable us to state that hydrolytic cleavage occurs at the lactone bond. The peptide ring opens, that results in linear surfactin analogues.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آبکافت سورفکتین بر روی کربن فعال 

Hydrolysis of surfactin over activated carbon