| المستخلص: |
تم في هذا العمل دراسة نزع الهيدروجين التأكسدي للبيوتين باستخدام مجموعتين من الأكاسيد التي تحتوي على الحديد كمحفزات محتملة المجموعة الأولى تضم Fe2O3 و CoO-Fe2O3 المحملة على التيتانيا، أما المجموعة الثانية فتشمل CuFe1.2O2.8, BaFe7.2Cu2O13.8, BaFe5.4V3O16.6 BaFe4.8Cu2V3O17.7 و Ag2Fe5.4V3O16.6. شخصت الأنظمة جميعها من حيث بنيتها بواسطة حيود الأشعة السينية وتم التعرف على معظم الأطوار الأساسية والثانوية في الأنظمة. تم تحديد الظروف المثلى للتفاعل وكانت عند معدلات تدفق الأكسجين والبيوتين والهيليوم 60, 2.5,10 ml/min على التوالي. كانت رتبة التفاعل بنسبة للبيوتين سالبة ما يعني أن سرعة التفاعل ومعها درجة التحول تتناقص مع زيادة الضغط الجزئي له، تم تفسير هذه الظاهرة باستخدام آلية لانجميور-هنشلوود حيث تتنافس المواد المتفاعلة على الادمصاص على سطح المحفز. من جهة أخرى كانت سرعة التفاعل تزداد بزيادة الضغط الجزئي للأكسجين حيث كانت رتبة التفاعل تساوي واحد تقريبا. كانت طاقة التنشيط قليله بنسبة للمحفز CoO-7, Fe2O3-7/TiO2 وبلغت KJ/mol 26 حيث كانت درجة التحول والانتقائية تزداد بازدياد درجة الحرارة وعزي ذلك إلى زيادة قابلية أيونات الأكسيد للحركة بازدياد درجة الحرارة مما يسهل من تبادل هذه الأيونات مع الأكسجين في الحالة الغازية ومنتجا البيوتاديين. من بين كل المحفزات المستخدمة في هذه الدراسة كان CoO-7,Fe2O3-9/TiO2 أفضل محفز حيث كانت درجة التحول للبيوتادين 75% وانتقائية التفاعل 62% عند درجة حرارة 500 درجة مئوية، بعائد 45% للبيوتادين مقارنة ب 34% تم الحصول عليها في أفضل محفز من مجموعة Fe2O3/TiO2. ميزة أخرى لهذا الحفاز (CoO-7,Fe2O3-9/TiO2) هي أن التفاعل يمكن أن يجرى على درجة حرارة 450 درجة مئوية دون خسائر في درجة التحول للبيوتادين (74%) والانتقائية للبيوتاديين (61%). بالنسبة لأنظمة أكسيد الحديديك (CuFe1.2O2.8, BaFe7.2Cu2O13.8, BaFe5.4V3O16.6 BaFe4.8Cu2V3O17.7, Ag2Fe5.4V3O16.6)، وجد أن جميع المحفزات التي تحتوي على الفناديوم كانت فقيرة من حيث النشاط الحفزي بدرجة تحول أقل من 10% حتى عند درجات الحرارة العالية نسبيا (500 درجة مئوية). أنظمة CuFe1.2O2 و BaFe7.2Cu2O13.8 أظهرت درجات تحول أعلى وكانت تقل مع درجة حرارة (حوالي 40% عند 300 درجة مئوية وصولا إلي 30% عند 30% درجة مئوية)، وكانت الانتقائية للبيوتادين منخفضة نوعا ما (20%). حاولنا ربط النشاط التحفيزي مع الخصائص الحمضية/ القاعدية للمحفزات ووجد أن زيادة تركيز المواقع الحمضية والقاعدية يعزز النشاط التحفيزي لكن عوامل أخرى وجدت لتكون أكثر أهمية وتشمل هذه خصائص الأكسدة والاختزال في النظام وكذلك قابلية أيونات الأكسيد للتحرك والتي بدورها تعتمد على طبيعة الكاتيون الموجود في النظام بالإضافة إلى طبيعة أطوار النظام.
|
