Sulfonic acid-functionalized zirconium carbide as a solid acid catalyst for esterification reactions

Articles in Press

Document Type : Original Article

Authors

Department of Chemistry, Malek-Ashtar University of Technology, Shahin-Shahr 83145-115

Abstract

یک کاتالیزگر اسیدی جامد ناهمگن جدید بر پایه‌ی زیرکونیوم کاربید عامل‌دار شده با گروه‌های اسید سولفونیک (ZrC@SO₃H) سنتز شد و با استفاده از روش‌های مختلفی شامل طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، طیف‌سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (XPS)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آنالیز وزن‌سنجی حرارتی (TGA) و تیتراسیون اسید-باز مورد مشخصه‌یابی قرار گرفت. نتایج این آزمون‌ها اتصال موفقیت‌آمیز گروه‌های اسید سولفونیک به سطح ZrC را تأیید نمودند. این کاتالیزگر در واکنش استری‌سازی اسید استیک با اتانول برای تهیه‌ی اتیل‌استات تحت شرایط ملایم مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش‌ها نشان دادند که این ماده کاتالیزگر، عملکرد بالایی در واکنش‌های استری‌سازی دارد، به‌طوری که در شرایط بهینه، اتیل‌استات با بازده ۹۱٪ سنتز شد. تأثیر پارامترهایی همچون مقدار کاتالیزگر، نسبت مولی الکل به اسید، زمان و دمای واکنش بر نرخ تبدیل اسید استیک بررسی گردید. بیشترین میزان تبدیل زمانی حاصل شد که مقدار کاتالیزگر با 5 درصد وزنی، نسبت مولی اولیه‌ی اتانول به اسید استیک برابر با 5/3:۱، مدت زمان واکنش 5 ساعت و در دمای 80 درجه سانتیگراد نتیجه واکنش حاصل شد. این نتایج نشان می‌دهند که این کاتالیزگر می‌تواند جایگزینی مناسب برای سولفوریک اسید در فرایندهای استری‌سازی باشد و برخی از معایب مرتبط با استفاده از اسیدهای سنتی را کاهش دهد. همچنین، کاتالیزگر مذکور به‌مدت پنج چرخه‌ واکنش با موفقیت بازیافت شد و در هر مرحله عملکرد عالی خود را حفظ نمود. عدم افت محسوس در کارایی پس از استفاده‌های مکرر، پایداری عملکرد کاتالیزگر را تأیید می‌کند.

Keywords

Main Subjects

Applied Chemistry Today

Articles in Press, Accepted Manuscript
Available Online from 24 February 2026

Files

Share

How to cite

Statistics