- چکیده
- کلمات کلیدی
- 1- مقدمه
- 2- نتایج و بحث و گفتگو
- 3- نتیجه گیری
- Abstract
- Graphical abstract
- Keywords
- 1. Introduction
- 2. Results and discussion
- 3. Conclusion
- References
چکیده
شناسایی و بررسی کاربرد بالقوه ی گلیسرول به عنوان حل مسئله ی تأمین مازاد و عرضه ی بیش از حد گلیسرول به عنوان یک 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.
کلمات کلیدی: گلیسرول، گلیکولیک اسید، کاتالیست مس – منیزیم، کاتالیز رله
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.
Keywords:
Glycerol
Glycolic acid
Copper-magnesium catalyst
Relay catalysis
نتیجه گیری
به طور خلاصه، کاتالیزور ایجاد شده و توسعه یافته ی Cu1Mg4 فعالیت برجسته و بارز برای تبدیل انتخابی و گزینشی گلیسرول بیش از حد عرضه شده به GcA با بازده بالا را نشان داد، درحالیکه افزودن ماده ی غیرآلی و غیرمعدنی اضافی با غلظت بالا در روش متداول و معمول را حذف کرد. گونه های مس (Cu) و منیزیم (Mg) در کاتالیزور نه تنها اثر هم افزایی مشهود و قاطع را نشان دادند، بلکه اثر کاتالیستیک رله را نیز نشان دادند، که مشترکا به تولید گزینشی GcA از گلیسرول کمک کرد. در اینجا، گونه ی مس (Cu) عمدتا مسئول تشکیل GLA از گلیسرول از طریق هیدروژن زدایی، و اکسیداسیون گلیکول آلدئید به GcA بود. گونه ی منیزیم (Mg) عملا به گسیختگی پیوند C2-C3 در GLA کمک کرد تا گلیکول آلدئید حاصل شود. این کار تحقیقاتی احتمالا سرنخ ها و نشانه هایی برای بازکردن افق کاربردهای بالقوه ی جدید نسبت به تولید محصول مورد نظر از گلیسرول را ارائه کند، ضمن اینکه امکانات و فرصت های سودآوری را برای بیودیزل پایدار فراهم می کند.
Conclusion
In summary, the developed Cu1Mg4 catalyst exhibited outstanding activity for the selective conversion of the oversupplied glycerol towards GcA with high yield, eliminating the addition of extra inorganic base with high concentration in the conventional method. Cu, Mg species in catalyst exhibited not only a pronounced synergetic effect, but also the relay catalytic effect, which cooperatively contributed to the selective production of GcA from glycerol. Wherein, Cu species was mainly responsible for GLA formation from glycerol via dehydrogenation, and
the oxidation of glycolaldehyde to GcA. Mg species dominantly contributed to the cleavage of C2-C3 bond in GLA to generate glyco- laldehyde. This work might give some clues to open new potential application towards the targeted product production from glycerol,
affording profitable possibilities for sustainable biodiesel.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.