کاربرد گسترده و روز افزون کاتالیزورهای ناهمگن در صنایع موجب شده است تا جهت کاهش هزینه ها و تسریع در امر تحقیق، توسعه و تجاری سازی، از روش های جدید در طراحی کاتالیزورها استفاده شود. کاربرد روش های کاتالیز ترکیبی به عنوان روش های جدید در طراحی کاتالیزور رو به گسترش است. در این مقاله به بررسی انواع روش های کاتالیز ترکیبی شامل طراحی و تحلیل آماری آزمایش ها، آلگوریتم ژنتیکی و روش شبه مدل سازی پرداخته می شود.

کاتالیزورهای استخلاف دار (bis-2-PhIndZrCl2) و بدون استخلاف (bis-IndZrCl2) بر پایه لیگاند ایندنیل سنتز و برای ساخت کوپلیمرهای اتیلن و 1- هگزن به شکل همگن و ناهمگن استفاده شد. برای نگه داری این کاتالیزورها از نوعی نگه دارنده نانوسیلیکاتی (MCM-41) استفاده شد. کاتالیزورهای متالوسن استخلاف دار (bis-2-PhIndZrCl2) در حالت همگن و نگه داری شده فعالیتی کمتر را در کوپلیمرشدن نسبت به کاتالیزور بدون استخلاف (bis-IndZrCl2) نشان دادند. از روش های آزمون TREF، DSC و CNMR برای شناسایی ریزساختار کوپلیمرهای تهیه شده استفاده شد. بررسی سینیتیک کاتالیزورهای همگن استفاده شده در کوپلیمر شدن بیانگر کاهش مقدار شاخص فروپاشی (DI) و در نتیجه ناپایداری سینیتیک آنها بود، در حالی که برای کاتالیزورهای ناهمگن این مقدار به سمت عدد یک میل کرد که نشانگر پایدارتر شدن سینتیک این نوع از کاتالیزورها بود. همچنین، نتایج سینتیکی اثر منفی وجود کومونومر را بر فعالیت کاتالیزور در حالت همگن و ناهمگن نشان داد. نتایج توزیع توالی های سه تایی حاصل شده از آزمون NMR نشان می دهد، سهم توالی های حاوی اتیلن نظیر ECE، EEE و EEC نسبت به سایر توالی ها بیشتر است. کومونومرپذیری کاتالیزور استخلاف دار (bis-2-PhIndZrCl2) نسبت به کاتالیزور بدون استخلاف (bis-IndZrCl2) بیشتر بوده و مقدار کومونومر از مقدار 1.3 به 5.4 درصد افزایش نشان داد. همچنین، بررسی ریزساختار در کاتالیزورهای نگه داری شده افزایش ناهمگنی در توزیع کومونومر را برای کوپلیمرهای تولید شده نسبت به کاتالیزورهای همگن نشان داد. توزیع اندازه ضخامت لایه ها برای پلیمرهای حاصل از کاتالیزورهای ناهمگن استخلاف دار (bis-2-PhIndZrCl2) در محدوده 3-8 Ao قرار داشت، در حالی که برای کاتالیزورهای ناهمگن بدون استخلاف دار (bisIndZrCl2) در محدوده 3-16 Ao بود.

تری آریل سیانورات ها1 ترکیبات مهمی هستند که در صنایع مختلف از قبیل پلیمر، رنگ، داروسازی و ساخت الیافهای پلیمری مقاوم به زرد شدگی، روان کننده ها، عوامل ضد حریق و. . . کاربرد دارند. دراین تحقیق سنتز برخی مشتقات تری آریل سیانورات ها بر روی کاتالیزورهای اسمکتیت کلِی2 شامل مونت موریلونیت های3 K10 و KSF، هکتوریت4 و بنتونیت5 به عنوان کاتالیزورهایی سبز، ناهمگن، قابل بازیافت و استفاده مجدد به روش ساده ساییدن6 بدون نیاز به حلال های آلی مورد بررسی قرارگرفته است. این واکنشها در شرایطی بسیار ساده در دمای محیط انجام شده و فراورده ها با خلوص بالا )بدون نیاز به هیچ گونه روش خالص سازی) و بازده خوب تا عالی به دست آمده اند. استفاده از مواد غیر سمی و ارزان، سازگار بودن این روش با محیط زیست و ساده بودن جداسازی فراورد ه ها از مهمترین مزایای این روش است. ساختار کلیه ترکیبات بدست آمده با روشهای متداول طیف سنجی و مقایسه خواص فیزیکی آن ها با داده های گزارش شده در مقالات بررسی و تایید گردیده اند.

نانوکاتالیزور جدید Fe3O4@MnPOM از طریق اتصال کووالان پلی اکسومولیبدات [PMnMo11O39]5‒ بر روی سطح نانوذرات مغناطیسی Fe3O4@SiO2 عاملدار شده با گروههای آمینی با موفقیت سنتز شد. نانومواد سنتز شده با استفاده از یک سری از روش های طیف سنجی شامل پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و طیف سنجی مادون قرمز (FT– IR) شناسایی شد. نانوکامپوزیت حاصل، فعالیت کاتالیزوری مناسبی را برای واکنش اپوکسایش الفین ها به اپوکسید مربوطه در حضور اکسنده t– BuOOH با بازده و انتخابگری بالا نشان داد. به علاوه، کاتالیزور سنتز شده می تواند به راحتی با استفاده از یک آهن ربای خارجی از مخلوط واکنش بازیابی شود. آزمایشات بازیابی کاتالیزور نشان داد که این نانوکاتالیزور می تواند دست کم تا هفت چرخه کاتالیزوری بدون کاهش قابل ملاحظه ای در کارایی آن، مورد استفاده مجدد قرار گیرد.

در این مقاله، اثر دما، زمان و نحوه پیش پلیمر شدن بر شکل شناسی ذرات پلی پروپیلن بررسی شده است. پلیمر شدن پروپیلن به روش دوغابی با استفاده از یک کاتالیزور تجاری نسل چهارم زیگلر- ناتا، سیکلوهگزیل متیل دی متوکسی سیلان به عنوان الکترون دهنده خارجی و تری اتیل آلومینیم به عنوان کمک کاتالیزور انجام شده است. پیش پلیمر شدن به دو روش هم دما و ناهم دما صورت گرفته است. برای تحلیل شکل شناسی از چگالی توده، توزیع اندازه ذرات و شکل ذرات پلیمر به کمک تصاویر SEM استفاده شده است. تغییرات شرایط اولیه پیش پلیمر شدن با تغییر سازوکار شکست کاتالیزور بر شکل شناسی محصول اثر مستقیم دارد. پیش پلیمر شدن هم دما منجر به تولید ذرات کروی با ویژگی های هم سان می شود. در پیش پلیمر شدن هم دما در دمای کم ذراتی با سطح متخلخل دیده می شود. با افزایش دمای پیش پلیمر شدن ترک های سطح ذرات کمتر می شود. در پیش پلیمر شدن ناهم دما ذرات با شکل شناسی های مختلفی دیده می شود. افزایش دمای پیش پلیمر شدن در هر دو شیوه باعث بهبود کلی شکل شناسی می شود. افزایش زمان پیش پلیمر شدن حساسیت به دمای پیش پلیمر شدن را کاهش می دهد. در همه آزمایش ها ذرات پلیمری هسته- پوسته مانندی مشاهده می شود که به ساختار کاتالیزور نسبت داده شده است.

طراحی و بهینه سازی ریزساختار مواد به نحوی که بتواند به طور هم زمان چندین ویژگی را دارا باشد از زمینه های مورد توجه پژوهشگران در طراحی مواد ناهمگن می باشد. در این پژوهش روشی جدید برای طراحی ریزساختار مواد به منظور دستیابی به خواص دلخواه با استفاده از روش تقریب زنی سطوح به کمک پینه ی چندضلعی ارائه شده است. در پینه ی چندضلعی بر مبنای منحنی های مرزی، رویه ی متصل به این منحنی ها تقریب زده می شود. به این منظور ابتدا منحنی های مرزی مورد استفاده برای ایجاد پینه، تعیین شده و سپس رویه متصل کننده این منحنی ها با استفاده از رابطه ی پینه های چندضلعی، ارائه شده است. در ادامه پینه ی ایجاد شده، برای ساخت یک سلول دو فازی، که متناوبا ساختار را ایجاد خواهد کرد، مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به انعطاف پذیری منحنی های مرزی، ساختارهای متنوعی با درصد حجمی های مختلف ساخته شده و به عنوان نمونه، بر اساس ضریب هدایت حرارتی موثر، مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله نشان می دهد که روش ارائه شده به خوبی قادر است ساختارهایی با نسبت دلخواه برای ضریب هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی و ضریب نفوذ دو فاز ارائه نماید.

به دلیل این که بسیاری از ترکیبات هتروسیکلی دارای نیتروژن در بین داروهای مختلف مورد تأیید سازمان غذا و دارو ایالات متحده آمریکا (USFDA) وجود دارند؛ سنتز ساختارهای هتروسیکلی فعال زیستی، یکی از امیدبخش­ترین زمینه­های تحقیقاتی حال حاضر در شیمی آلی می باشد. در زمینۀ سنتز ترکیباب هترسیکلی، کاتالیزورهای ناهمگن در مقایسه با کاتالیزورهای همگن توجه بیشتری را به خود جلب کرده­اند؛ چرا که کاتالیزورهای ناهمگن از نظر قابلیت استفاده مجدد، بسیار سودمندتر هستند. در این راستا، هترو پلی­اسیدهای متنوعی به­عنوان کاتالیزورهای ناهمگن کارآمد در تبدیلات سنتزی آلی به کار رفته­اند. بنابراین در پژوهش حاضر، هترو پلی­اسید پریسلر نشانده شده بر روی نانو ذرات TiO2 به­عنوان یک کاتالیزور ناهمگن برای سنتز آسان و تک­مرحله­ای تری­آزین­ها با بازدۀ خوب تا عالی از طریق واکنش تراکمی بین سمی­کاربازید یا تایو سمی­کاربازید با آلفا دی­کربونیل­های متنوع در شرایط رفلاکس استفاده شده است. کاتالیزور بازیابی شده از مخلوط واکنش، پایداری طولانی مدت بدون کاهش قابل توجهی در فعالیت کاتالیزوری از خود نشان می­دهد.

در سال های اخیر کاتالیزورهای فرامتالوسن بر پایه فلزات واسطه انتهایی جدول تناوبی مانند، نیکل، آهن، کبالت، پالادیم، پلاتین رشد چشمگیری در پژوهش های صنعت پلی اولفین داشته اند. این فلزات با لیگاندهای مناسب فعالیت و ویژگی های خاصی را در زمینه تولید پلی اولفین ها نشان داده اند. کاتالیزورهای بر پایه لیگاندهای حجیم بیس ایمین معمولا بسته به نوع ساختار لیگاند و گروه های قرار گرفته در ناحیه ارتو لیگاند آریلی آنها رفتار بسیار جالبی را نشان می دهند.هرچه این گروه های قرار گرفته در ناحیه ارتو حجیم تر باشند، احتمال انجام واکنش های حذف هیدروژن b کمتر می شود. در این پژوهش، ابتدا لیگاند 1، -4 بیس(2، -6 دی ایزوپروپیل فنیل) آسه نفتن از واکنش 2، -6 دی ایزوپروپیل آنیلین با ترکیب آسه نفتن کینون تهیه شد. از واکنش لیگاند سنتز شده با نمک نیکل دی برمید، کاتالیزور 1، -4 بیس(2، -6 دی ایزوپروپیل فنیل) آسه نفتن نیکل دی برمید تهیه شد. ساختار کاتالیزور به کمک آزمون های IR و NMR شناسایی شد. سپس، ازکاتالیزور تهیه شده برای پلیمرشدن اتیلن استفاده شد. عوامل مختلفی مانند دمای پلیمرشدن، نسبت کمک کاتالیزور به کاتالیزور و فشار گاز اتیلن در پلیمرشدن مطالعه شد. یکی از روش طراحی آزمون (Box Behnken) برای به حداقل رساندن تعداد آزمون ها استفاده شد. بیشترین فعالیت کاتالیزور kgPE/molNih در فشار 5atm اتمسفر از مونومر اتیلن، [Al]/[Ni]=1000 و دمای پلیمرشدن 25oC درجه سلسیوس به دست آمد. برخی از پلیمرهای سنتز شده به کمک روش های DSC و 13CNMR شناسایی شدند. بررسی ها وجود شاخه های متیل فراوان را در ساختار برخی از پلی اتیلن های تهیه شده نشان داد.

گلیسیدیل نیترات یک ترکیب پرانرژی ارزشمند از خانواده اکسیران ها است که به عنوان مونومر برای سنتز بایندر پرانرژی پلی گلیسیدیل نیترات مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله تاثیر کاتالیزورهای متتل بر روی سنتز تک ظرفی گلیسیدیل نیترات از اپی کلروهیدرین بررسی شده است. هدف عمده در این تحقیق دستیابی به یک کاتالیزور موثر برای بهبود راندمان با استفاده از یک روش سنتز ساده، ایمن و قابل عملیاتی شدن است. برای این منظور کاتالیزورهای مختلفی در کنار نیتریک اسید رقیق به کار گرفته شد و نهایتا نتایج به دست آمده نشان داد که سنتز گلیسیدیل نیترات در حضور نانو کاتالیزور Fe3O4 با ترین راندمان (%(72 را نسبت به سایر کاتالیزورها موجب می شود. در نهایت محصول سنتز شده توسط طیف سنجی IR و 1H NMR شناسایی گردید.