معرفی ایروژل ها و کاربرد آنها بعنوان کاتالیست

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده پتروشیمی، گروه تبدیل گاز

چکیده

ایروژلها، نانوموادی متخلخل، سبک با سطح تماس بسیار بالا می باشند. بر حسب نوع پیشماده بکاررفته برای ساخت این مواد، میتوان آنها را به سه دسته کلی معدنی، آلی و زیستی تقسیم بندی نمود. روشهای ساخت متنوعی برای این مواد وجود دارد که همه آنها شامل پلیمری شدن یک یا چند پیش- ماده و تشکیل ماتریکس سل-ژلی است که در آن، حفرات با حلال واکنش پر شده اند. برای تولید ایروژل از این ژل خیس، حلال باید طوری از آن خارج گردد که به حفرات صدمه ای وارد نشده و ساختار متخلخل ایروژل دست نخورده باقی بماند. برای این منظور از روشهای خشک کردن خاص مانند روش فوق بحرانی، فریز نمودن و یا تعویض حلال استفاده میشود. روش خشک نمودن، کاتالیست مورد استفاده و حلال نقش تعیین کننده در ویژگیهای ایروژل سنتز شده دارند. ایروژلها کاربردهای متنوعی مانند ساخت عایقهای صوتی و حرارتی، کاتالیستها، پیلهای سوختی، ابرخازنها، نمگیرها، باتریها و ... دارند. از جمله جذابترین این کاربردها، توسعه کاتالیستهای جدید می باشد. در این راستا می توان از ایروژل ها به عنوان کاتالیست و یا بستر آن استفاده نمود. بعلاوه گزارشات جالبی در زمینه تثبیت آنزیمها برای سنتز کاتالیستهای زیستی جدید و همچنین استفاده از ایروژلها برای توسعه الکتروکاتالیستها و فتوکاتالیستها منتشر شده است. در این مقاله ضمن معرفی ایروژلها، به طور اجمالی به تقسیمبندی، روشهای ساخت و کاربردهای کاتالیزوری مختلف آنها اشاره می شود. در بخش بعدی مقاله به طور اختصاصی به تشریح کاربردهای کاتالیستی این مواد می پردازیم.

کلیدواژه‌ها


1. M. A. Aegerter, Aerogels Handbook, Springer New York Dordrecht Heidelberg London, ISBN 978-1-4419-7477-8, 2011. 2. Pierre AC, Pajonk GM (2002) Aerogels and their Applications. Chem Rev 102:4243–4265. 3. Ambekar AP, Bagade P (2006) A Review on: ’Aerogel - World’s lightest Solid. Popular Plastics & Packaging, 51:96-102. 4. Kocon L, Phalippou J (2005) Aerogels. Material Aspect Techniques de l’Ingenieur, Sciences Fondamentales, AF196:AF3610/1-AF3610/21. 5. Carraher CE Jr (2005) General topics: Silica Aerogels-Properties and Uses. Polymer News, 30(12), 386–388. 6. Carraher CE Jr (2005) Silica Aerogels - Synthesis and History. Polymer News, 30:62–64. 7. Pajonk GM (2003) Some applications of silica aerogels. Colloid and Polymer Science, 281:637–651. 8. Akimov YK (2003) Fields of Application of Aerogels (Review) Instruments and Experimental Techniques (Translation of Pribory i Tekhnika Eksperimenta), 46:287–299. 9. Fesmire, J (2006) Aerogel Insulation Systems for Space Launch Applications. Cryogenics 46(2–3): 111–117. 10. Gougas, A, Ilie, D, Ilie, S, & Pojidaev, V (1999) Behavior of Hydrophobic Aerogel Used as a Cherenkov Medium. Nucl Instrum Methods Phys Res, Sect A 421(1–2): 249–255. 11. Doshi, D A, Shah, P B, Singh, S, Branson, E D, Malanoski, A P, Watkins, E B (2005) Investigating the Interface of Superhydrophobic Surfaces in Contact with Water. Langmuir 21(17): 7805–7811. 12. Smirnova, I, Mamic, J, & Arlt, W (2003) Adsorption of Drugs on Silica Aerogels. Langmuir, 19(20): 8521–8525. 13. Yokogawa, H, & Yokoyama, M (1995) Hydrophobic Silica Aerogel. J Non-Cryst Solids 186: 23–29. 14. Miner, M R, Hosticka, B, & Norris, P M (2004) The Effects of Ambient Humidity on the Mechanical Properties and Surface Chemistry of Hygroscopic Silica Aerogel. J Non-Cryst Solids 350(7): 285–289. 15. Schwertfeger, F, Glaubitt, W, & Schubert, U (1992) Hydrophobic Aerogels from Si (OMe)/MeSi (OMe) mixtures. J Non-Cryst Solids 145: 85–89. 16. Schwertfeger, F, Husing, N, & Schubert, U (1994) Influence of the Nature of Organic Groups on the Properties of Organically Modified Silica Aerogels. J Sol-Gel Sci Technol 2(1): 103–108. 17. Husing, N, Schwertfeger, F, Tappert, W, & Schubert, U (1995) Influence of Supercritical Drying Fluid on Structure and properties of Organically Modified Silica Aerogels. J Non-Cryst Solids 186: 37–43. 18. Rao, A V, Kulkarni, M M, Amalnerkar, D, & Seth, T (2003) Surface Chemical Modification of Silica Aerogels Using Various Alkyl-alkoxy/chloro Silanes. Appl Surf Sci 206(1–4): 262–270. 19. Rao, A V, & Haranath, D (1999) Effect of Methyltrimethoxysilane as a Synthesis Component on the Hydrophobicity and Some Physical Properties of Silica Aerogels. Microporous Mesoporous Mater 30(2–3): 267–273 20. .S. Ahmed, Y.A. Attia, Multi-metal Oxide Aerogel for Capture of Pollution Gases From Air Applied Thermal Engineering 18 (1998) 787±797 21. O. Orcaire, P. Buisson, A. C. Pierre. Application of Silica aerogel Encapsulated Lipases in the Synthesis of Biodiesel by Transesterification Reactions Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 42 (2006) 106–113. 22. Smirnovaa, X. Dongb, H. Harab, A. Vasilievc, N. SammesaInternational Novel Carbon Aerogel-Supported Catalysts for PEM Fuel Cell Application Journal of Hydrogen Energy 30 (2005) 149 – 158 23. Q. Chuan-li, L. Xing, Y. Ge-ping, B. Xu-du, J. Zheng, Activated Nitrogen-Enriched Carbon/Carbon Aerogel Nanocomposites for Supercapacitor Applications Trans.Nonferrous Met.Soc. China 19 (2009) 738-742 24. J. Li, X. Wang, Q. Huang, S. Gamboa, P.J. Sebastia, Studies on Preparation and Performances of Carbon Aerogel electrodes for the Application of Supercapacitor Journal of Power Sources 158 (2006) 784–788