Grafene destekli nikel-paladyum alaşım nanopartikülleri katalizörlüğünde birbirini izleyen (tandem) amonyak boranın hidrolizi ve hidrojenasyon yoluyla aromatik nitro/nitril bileşiklerinin seçici indirgenmesi
Tandem dehydrogenati on of ammonia borane and hydrogenation of nitro/nitrile compounds catalyzed by graphene-supported nipd alloy nanoparticles
Yazar: KATİP KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER METİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında, oda sıcaklığında sulu metanol çözeltisi içerisinde aromatik nitro            (Ar-NO2) ve aromatik nitril (Ar-CN) bileşiklerinin aromatik aminlere (Ar-NH2 ve Ar-CH2NH2) birbirini izleyen (tandem) amonyak boranın (AB) hidrolizi ve hidrojenasyonu yolu ile indirgenmesinde katalizör olarak grafen destekli NiPd nanopartiküllerinin yeni bir yöntemle sentezi ve katalitik etkinlikleri sunulmaktadır. Bu sentezde, 3,4 nm parçacık boyutundaki NiPd alaşım nanopartikülleri sürfaktan-destekli organik çözücü fazı yöntemiyle oleyilamin içerisinde nikel(II) asetat ve paladyum(II) asetilasetonat'ın boran tersiyer bütilamin ile indirgenmesiyle hazırlandı. Hazırlanan NiPd alaşım nanopartikülleri kendi kendine birikme metodu ile grafen üzerine desteklendi (G-NiPd). Geliştirilen sentez yöntemi ile NiPd alaşım nanopartikülerinin üç farklı kompozisyonu sentezlendi (Ni20Pd80, Ni30Pd70, Ni40Pd60) ve grafenle desteklenerek test edildi. Test edilen kompozisyonlar arasında en kısa reaksiyon süresinde en yüksek verim G-Ni30Pd70 katalizörü ile elde edildi. Çeşitli Ar-NO2 ya da Ar-CN türevleri G-Ni30Pd70 katalizli tandem reaksiyonları ile %100'e ulaşan dönüşüm verimleriyle 5-30 dk'lik kısa reaksiyon süreleriyle Ar-NH2'ye seçici olarak indirgendi. Bu tez çalışmasında Ar-NO2 ve Ar-CN'nin indirgenmesi yolu ile primer aminlerin sentezi için G-NiPd'nin katalizörlüğünde birbirini izleyen AB'nin hidrolizi ve hidrojenasyon tepkimelerini içeren yeni bir yöntem sunuldu.

Abstract:
We report a facile synthesis of monodisperse NiPd alloy nanoparticles (NPs) and their assembly on grephene (G) to catalyze the tandem dehydrogenation of ammonia borane (AB) and hydrogenation of aromatic nitro (Ar-NO2) and/or aromatic nitrile (Ar-CN) to primary amines (Ar-NH2 or Ar-CH2NH2) in aqueous methanol solution at room temperature. In this synthesis, the 3,4 nm NiPd alloy NPs were prepared by coreduction of nickel(II) acetate and palladium(II) acetlyacetonate by borane-tert-butylamine in oleylamine and deposited on G via a solution phase self-assembly process. G-NiPd showed composition-dependent catalysis on the tandem reaction with G-Ni30Pd70 being the most active. A variety of Ar-NO2 and/or Ar-CN derivatives were reduced selectively into Ar-NH2 via G-Ni30Pd70 catalyzed tandem reaction in 5-30 min reaction time with the conversion yields reaching up to 100%. Our study demonstrates a new approach to G-NiPd-catalyzed dehydrogenation of AB and hydrogenation of Ar-NO2 and Ar-CN. The G-NiPd NP catalyst is efficient and reusable, and the reaction can be performed in an environment-friendly process with short reaction times and high yields.