حفازات بورفرين فلزية حديثة مثبتة داخل حبيبات الفخار النانوية والميكروية في تفاعلات إضافة الهيدروسايلان

نشط الباحثون لإيجاد طريقة للجمع بين مزايا كلٍ من الحفازات المتجانسة وغير المتجانسة مع بعضهما في حفازٍ واحد، وذلك بتثبيت الحفاز المتجانس على مدعِّمات غير ذائبة، مثل هذه التقنيات تعطي نظاماً حفزياً عالي الفعالية وسهْل الفصل من المحلول لإعادة استخدامه مرةً أخرى. هذه الدراسة وصفت كيف يمكن إدخال حفاز متجانس مثل حفازات البورفرين الفلزية إلى داخل حبيبات الفخار النانوية والميكروية كحبيبات (المونتوموريللونايت والبيوتايت) لإنتاج نوع جديد من الحفازات المدعّمة، حيث تمَّ وصف طريقة لإقحام حفازات البورفرين الفلزية بين طبقات هذه الحبيبات. هذا الحفاز المُهجَّن تم التحقق منه بعدة طرق فيزيائية مثل التحليل باستخدام أجهزة: (UV-visible, AAS, SEM and XRD) التي أثبتت تكون الحفازات المدعمة النانوية والميكروية، كذلك أثبت التحليل باستخدام تقنية XRD)) أن البورفرين الفلزي تم إقحامه بين طبقات (المونتوموريللونايت) بعدة أشكال: عمودياً وأفقياً و ٌقُطرياً، كما تم قياس كميات البورفرين الفلزيَّة التي دخلت إلى داخل طبقات الفخار النانوية و الميكروية باستخدام جهاز ASS) ). هذا الحفاز المدعّم تم تحضيره لتحفيز تفاعل الهيدروسايلان لللأوكتين الطرفي لإنتاج (أكتل ثلاثي إيثوكسي السايلان)، حيث أظهرت التجارب التي تمت باستثناء الحفاز أنه لم يظهر أي تفاعل مما أكد أن هذا الحفاز هو الذي يحفز التفاعل. وقد استخدم جهاز FT-IR)) لمراقبة التفاعل، حيث أثبت أن الحفاز الجديد كان فعالاً جداً لإنتاج مركب (أكتل ثلاثي إيثوكسي السايلان)، المستخدم صناعياً في صناعة السنسورات. كما استُخدمت تقنيات ( (FT-IR, 1HNMR, 13CNMR, Dept 13CNMRللتحقق من المركب الناتج وأَظهرت هذه الأجهزة أن المركب الوحيد الناتج من هذا التفاعل هو (أكتل ثلاثي إيثوكسي السايلان). كما أجريت تجارب الكيمياء الحركية للتحقق من فعالية الحفاز وثباتيته ولمعرفة أثر كل من درجة الحرارة ونوع المذيب وأثر تراكيز الحفاز والمتفاعلات على معدل التفاعل حيث أظهرت التجارب النتائج التالية: وصلت طاقة التنشيط إلى 58,86 كيلوجول/مول، كذلك زاد معدل التفاعل عندما زادت مواقع لويس القاعدية في المذيب، كما ظهر أن التفاعل كان أسرع بكثير عندما حفز بالمحفزات النانوية من التفاعل المحفّز بالمحفزات الميكروية، ويرجع ذلك لزيادة مساحة سطح الحفاز النانوي . كما أكدت الدراسة أن الحفاز تم تدويره وإعادة استخدامه مرة أخرى بمعدل عال من فعاليته الأصلية، وعندما تم تحليل المحلول المتبقي بعد التفاعل باستخدام جهاز AAS ظهرت كميات قليلة من المنغنيز داخل المحلول حيث يدل على خروجها من طبقات الفخار إلى المحلول، مما قلل فعاليته عند إعادة تدويره، واستناداً إلى التجارب السالفة تم وصف ميكانيكية التفاعل الممكنة وبعد كل هذه التجارب أكدت الدراسة أنه تم إنتاج حفاز نانوي جديد لتفاعل الهيدروسايلان فعال جداً يتميز بثباتية عالية يمكن إعادة استخدامه سهل التحضير رخيص التكلفة.