:
 در این پایان نامه، کاتالیزور وانادیل پیرو فسفات حاوی درصدهای مختلف وزنی کبالت با استفاده از روش تلقیح Impregnation)) ساخته شده و کاتالیزور بهینه VOHPO4-0.5H2O شامل 3 درصد وزنی از کبالت شناسایی شد. ساختار کاتالیزور از طریق تکنیک هایی همچونXRD ،SEM  و   TG/DTA/DSC شناسایی شده است. سپس اکسایش بنزیل الکل در مجاور اکسنده ی ترشیو بوتیل هیدرو پراکساید (TBHP) در حلال استو نیتریل مورد مطالعه قرار گرفت. برای آنالیز محصولات شیمیایی، از دستگاه کروماتوگرافی گازی مجهز به آشکار ساز یونش شعله ای (FID) استفاده می شود.
فصل اول: مروری بر کاتالیزور های ناهمگن
1-1- مفهوم کاتالیزور
کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش دهد بدون آن که در فرآورده های نهایی ظاهر شود. عبارت کاتالیزور از دو لغت یونانی تشکیل می گردد. پیشوند «کاتا» به معنی پایین و فعل «لیزین» به معنی پخش یا شکست یا بیدار کردن میل ترکیبی خفته می باشد. یک کاتالیزور نیروی طبیعی را که مانع انجام واکنش می گردد از بین می برد[1].
هنگامی که کاتالیزور به صورت محلول در محیط واکنش است کاتالیزور همگن و وقتی که کاتالیزور فازی مجزا از فاز واکنش تشکیل می دهد، کاتالیزور ناهمگن نامیده می شود. در اکثر موارد کاتالیزور ناهمگن، کاتالیزور جامدی است که از تماس با آن واکنش گر های گازی یا مایع متحول می شوند و در نتیجه بیشتر اوقات عبارت کاتالیزور تماسی برای نامیدن کاتالیزور ناهمگن به کار می رود[2].
برای کامل نمودن تعریف کاتالیزور، لازم است نکات زیر به آن اضافه گردد:
1) کاتالیزور می تواند یک ماده جامد، مایع، گاز و یا یک مجموعه پیچیده باشد.
2) کاتالیزور عمل سرعت واکنش را به عهده دارد، همچنین می تواند نقش جهت  دهندگی داشته باشد.
3) کاتالیزور دارای عمر مشخصی است و در اثر انجام واکنش به تدریج فعالیت و گزینش پذیری خود را از دست می دهد.
 4) هیچ رابطه­ی استوکیومتری بین مقدار ماده ای که تبدیل می شود و مقدار کاتالیزوری که فعالیت خود را از دست می دهد وجود ندارد.
5) یک واکنش که از نظر ترمودینامیکی امکان پذیر نمی باشد، در مجاورت کاتالیزور نیز امکان پذیر نخواهد بود. زیرا کاتالیزور در ترمودینامیک واکنش دخالتی ندارد.
2-1- تاریخچه کاتالیزور
این مشاهدات را می توان مبدأ پیدایش کارهای مربوط به جذب شیمیایی و فیزیکی دانست. در سال اول قرن بیستم ساباتیه و ایپاتیف[11] 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  تحقیقات جدیدی را در زمینه ی واکنش های شیمی آلی ابداع نمودند. هابر و میتاش[12] در اولین دهه قرن بیستم موفق به سنتزآمونیاک از هیدروژناسیون کاتالیزوری ازت شدند.
در بیشتر منابع به کارگیری واژه کاتالیزور را به برزیلیوس[13] در سال 1835 نسبت می دهند. همچنین بعد از برزیلیوس، استوالد، در سال 1895 کاتالیزور را ماده ای دانست که بدون اینکه انرژی آزاد گیپس استاندارد واکنش (∆Go) را تغییر دهد، سرعت واکنش شیمیایی را تغییر می دهد. در سال های بعد واژ­ه­ی کاتالیزور و استفاده از آن به سرعت رشد یافت و در صنعت نیز مورد استفاده بسیاری پیدا کرد.
3-1- دسته بندی کاتالیزور ها
کلاً کاتالیزورها از نظر نحوه ی عمل بر روی واکنش ها به دو دسته تقسیم می شوند. دسته اول کاتالیزور مثبت[1]، به ماده یا مخلوطی از مواد اطلاق می شود که با حضورش در یک سیستم شیمیایی سرعت فعل و انفعال را افزایش می دهد ولی در محصول نهایی ظاهر نمی شود. اساساً خاصیت یک کاتالیزور این است که در حالیکه به تعادل رسیدن یک فعل و انفعال را تسریع می کند، قادر نیست شرایط تعادل را تغییر دهد. در ضمن در مقایسه با واکنش شیمیایی بدون کاتالیزور فعل و انفعالات کاتالیزوری در دمای کمتری انجام می گیرد[5و4].
کاتالیزورهای منفی[2]، به ماده یا مخلوطی از مواد گفته می شود که با حضورش در یک سیستم شیمیایی سرعت فعل و انفعال را کاهش می دهد. این کاتالیزورها در مقایسه با کاتالیزورهای مثبت چندان مورد مطالعه قرار نگرفته اند ولی در هر صورت در واکنش ها از اهمیت خاصی برخوردارند. اهمیت صنعتی کاتالیزور منفی در مسائلی مثل اکسیداسیون روغن ها، چربی ها، ترکیبات ضد ضربه برای سوخت های موتور و جلوگیری از خوردگی فلزات به خوبی روشن است. 
علاوه بر دسته بندی فوق کاتالیزورها را با توجه به فازی که در آن فعل و انفعالات انجام می گیرد به سه دسته کلی تقسیم می شوند:
الف) کاتالیزور آنزیمی
ب) کاتالیزور همگن [3]
ج) کاتالیزور ناهمگن[4]
4- Positive
1- Negative
2- Homogeneous
3- Heterogeneous
1- Celement
2- Kirchhof
3- Hamfry Davy
1- Edmond Davy
2- Dobreiner
3- Henry
4- Faraday
5- Pergreen Philips
6- Ludwing mond
7- James Dewar
1- Sabatiad and Tpatief
2- Habber and Mitasch
3- Jakob Berzelios

ریاضیات فازی برای نخستین بار توسط پرفسور لطفی عسگرزاده در سال ۱۹۶۵ مطرح گردید. از زمان ارائه آن تا کنون، گسترش و تعمیق زیادی یافته و کاربردهای گوناگونی در زمینه­های مختلف پیدا کرده است.

 

معرفی ریاضیات فازی مقدمات مدل­سازی داده­های نادقیق و تقریبی با معادلات ریاضی را فراهم نمود، که در نوع خود تحولی عظیم در ریاضیات و منطق کلاسیک به­وجود آورد. ریاضیات فازی با این عبارت، توسط پروفسور لطفی عسگرزاده مطرح شد:

 

« ما نیازمند یک نوع دیگری از ریاضیات هستیم تا بتوانیم ابهامات و عدم دقت رویدادها را مدل­سازی نماییم، مدلی که متفاوت از نظریه احتمالات است. »

 

برای بیان تشریح عدم قطعیت و دقت در داده­های نادقیق، ریاضیات فازی به­کار می­رود، که بر اساس منطق چند ارزشی به­وجود آمده است.

 

منطق فازی در واقع تکامل یافته و عمومی شده منطق کلاسیک است. در منطق کلاسیک که منطق دو ارزشی است، هر گزاره می­تواند درست یا نادرست باشد. در حالی که منطق فازی، یک منطق چند ارزشی است و ارزش درستی هرگزاره می­تواند عددی بین صفر و یک باشد. لذا قضاوت تقریبی و نادقیق با به­کارگیری منطق فازی ممکن می­شود.

 

به بیان ساده­تر، نظریه مجموعه­های فازی نظریه­ای است برای اقدام در شرایط عدم اطمینان. این نظریه قادر است بسیاری از مفاهیم و متغیرها و سیستم­هایی را که نادقیق و مبهم هستند، همان­گونه که در دنیای واقعیت نیز اکثر پدیده­ها بدین­صورت می­باشند، صورت ریاضی بخشیده و زمینه را برای استدلال، استنتاج، کنترل و تصمیم­گیری در شرایط عدم اطمینان آن­ها فراهم آورد. به عبارت دیگر نظریه مجموعه­های فازی تعمیمی از نظریه مجموعه­های معمولی می­باشد.

 

همان­طور که می دانیم در نظریه مجموعه­ها که زیربنای ریاضیات مدرن است، مجموعه­ها به صورت گردایه­ای معین از اشیاء تعریف می­شوند.

 

به عبارت دیگر هر مجموعه با یک ویژگی خوش­تعریف مشخص می­شود اگر یک شیء مفروض دارای آن ویژگی باشد، عضو مجموعه­ی متناظر است و اگر نباشد، عضو آن نیست.

 

حال فرض کنید بخواهیم درباره­ی آن دسته از مجموعه­ی اعداد حقیقی صحبت کنیم که (( بزرگ )) باشند. در این­جا با یک ویژگی ناخوش­تعریف و مبهم یعنی (( بزرگ )) سروکار داریم. این­که چه اعدادی بزرگ بوده و چه اعدادی بزرگ نیستند، بسته به نظر افراد مختلف فرق می­کند.

 

به عبارت دیگر عضویت و یا عدم عضویت اعداد مختلف در گردایه­ای با ویژگی 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 

 

 می بینیم که ویژگی (( بزرگ بودن )) برای اعداد حقیقی یک ویژگی دقیق و معین نیست و بنابراین جامه­ی نظریه­ی معمولی مجموعه­ها بر تن این­گونه مفاهیم راست نمی­آید و این نظریه از صورت­بندی این مفاهیم و ویژگی­ها ناتوان است. از قضا بیشتر مفاهیم و ویژگی­هایی که در زندگی روزمره و واقعی و نیز در شاخه­های مختلف علوم به­ویژه علوم انسانی و اجتماعی با آن سروکارداریم این­گونه­اند.

یعنی مفاهیمی هستند منعطف و مجموعه­هایی هستند با کران­های نادقیق. برای مثال ما در زندگی واقعی کمتر ازکودکان بلندقدتر از( ۱۱۰ cm )، زمین­های بزرگ­تر از ( ۱۰ هکتار )، مسافت­های طولانی­تر از ( ۱۰۰ km ) و … صحبت می کنیم بلکه فهم و زبان طبیعی ما بیشتر با  مفاهیمی مانند کودکان بلندقد ( یا کوتاه­قد، خیلی کوتاه و … )، زمین­­های وسیع ( کوچک، خیلی وسیع و … )، اجناس گران ( ارزان، خیلی ارزان، تقریباً گران، … ) سروکار دارد . همچنین در علوم به­ویژه علوم انسانی و اجتماعی به­جای صحبت از کشورهای دارای ۱۰۰۰ کارخانه به بالا، شهرهای با جمعیت بیشتر از ۱۰۰۰۰۰۰ نفر و  …  ، با مفاهیم و عباراتی نظیر جوامع پیشرفته صنعتی، فرهنگ­های بومی، تراکم جمعیت زیاد، کودکان کندذهن و  …  سروکار داریم. هیچ­کدام از این مفاهیم وتعاریف، تعاریف دقیقی نیستند که به­توان برای هر کدام مجموعه­هایی دقیق را تصور کرد.

 

در قلمرو ریاضیات و نظریه مجموعه­های کلاسیک جایی برای این مفاهیم نیست و قالبی برای صورت­بندی این مفاهیم و ابزاری برای تجزیه وتحلیل آنها وجود ندارد.

 

نظریه­ی مجموعه­های فازی یک قالب جدید ریاضی برای صورت­بندی و تجزیه و تحلیل این مفاهیم و ویژگی­هاست. این نظریه، تعمیم و گسترش طبیعی نظریه­ی مجموعه­های معمولی است، که موافق با زبان و فهم طبیعی انسان­ها نیز می­باشد.

 

اکنون سعی می­کنیم با پیگیری مثال فوق درمورد (( اعداد حقیقی بزرگ )) نظریه مجموعه­های فازی را با بیانی ساده و مختصر مطرح نماییم.

 

هر چه یک عدد بزرگ­تر باشد ؛ عدد متناظری که برای عضویت آن در A ((مجموعه اعداد بزرگ )) در نظر گرفته می­شود به یک نزدیک­تر است. و به­عکس هر چه عدد مورد نظر کوچک­تر باشد؛ عدد مربوط به عضویت آن در A، به صفر نزدیک­تر خواهد بود. به این­ترتیب به­جای این­که بگوییم عدد ۱۰۰۰ بزرگ می­باشد یا خیر، و یا آن­که در این باره ساکت باشیم؛ می­گوییم:

 

عدد ۱۰۰۰ با درجه ۰/۷ عضو A می باشد.

 

ملاحظه فرمودید که، موفق شدیم به یک قالب ریاضی دست­یابیم؛ به دیگر سخن، یک تابع از R به [۰,۱] برای توصیف و تجزیه و تحلیل (( اعداد حقیقی بزرگ )) معرفی نمودیم.

 

همان­طور که مشاهده نموده­اید، اساس روش ِ بیان­شده در بالا چیزی نیست جز؛ گسترش مفهوم تابع نشانگر ِ یک مجموعه، یعنی بُرد آن­را از {۰,۱}  به [۰,۱] افزایش دادیم.

 

به دیگر سخن؛ در مجموعه­های فازی تابعیت هر عنصر در یک مجموعه بر حسب درجه­ی عضویت آن در مجموعه مذکور است. این دیدگاه پایه و اساس مجموعه­ها و منطق فازی بوده که پرفسور لطفی عسگرزاده مطرح نمود.

 

از پیدایش  تئوری فازی تقریبا ً چهار دهه می­گذرد. هرچند درابتدا این تئوری با مقاومت­های گوناگون مواجه شد، لیکن امروزه در اکثر مراکز علمی و دانشگاهی، تجاری، صنعتی و حتی سیاسی مورد توجه دانشمندان، کارشناسان و مدیران قرار گرفته است. کاربردهای تئوری فازی فراوان بوده؛ و در رشته­های مختلفی از جمله هوشِ مصنوعی، سیستم­های خبره، سیستم­های­اطلاعاتی، علوم کامپیوتر، مهندسی برق و الکترونیک، مهندسی کنترل، برنامه­ریزی، تئوری تصمیم، منطق، مدیریت علمی، تحقیق­درعملیات، رباتیک، اقتصاد، علومِ پزشکی، روانشناسی، جامعه­شناسی ، برنامه­ریزی تولید، برنامه­ریزی زمانبندی و … این کاربردها را می­توان به­وفور مشاهده نمود.

و تئوری
1-1- ایمین
ایمین­ها ترکیباتی با پیوند دوگانه کربن نیتروژن هستند که استخلاف­های متصل به این پیوند دوگانه، شامل گروه­های آلکیل، آریل و یا هیدروژن می­باشند] 1 [.
ایمین­ها دارای ساختار کلی زیر می­باشند:
1-1-1- انواع ایمین ها
ایمین­ها بر اساس نوع استخلاف­های متصل به آنها (R, R’, R”) به گروه­های الدیمین[1]، کتیمین[2]، آنیل[3] و شیف باز[4] دسته بندی می شوند:
1-1-1-1- لدیمین
الدیمین­ها ترکیباتی هستند که در آنها R آلکیل یا آریل و R’ هیدروژن باشد. مثالی از الدیمین
2-1-1-1- کتیمین
کتیمین­ها ترکیباتی هستند که در آنها R و R’ هر دو آلکیل یا آریل باشد. مثالی از کتیمین
3-1-1-1- آنیل
آنیل­ها ترکیباتی هستند که در آنها R و R’ آلیفاتیک، آروماتیک و یا هیدروژن باشد و R” فنیل یا مشتقات فنیلی باشد. مثالی از آنیل
4-1-1-1- شیف باز
شیف باز­ها ترکیباتی هستند که در آنها R آریل ، R’ هیدروژن و R” آریل یا آلکیل باشد. مثالی از شیف باز
2-1-1- خصوصیات فیزیکی ایمین­ها
ایمین­ها بر اساس نوع استخلاف متصل به پیوند دوگانه کربن نیتروژن هم به حالت فیزیکی مایع و هم جامد یا کریستال یافت می­شوند. در مواردی که استخلاف متصل به نیتروژن ایمین از نوع آریل می­باشد، ایمین مورد نظر در حالت جامد و زمانی که این استخلاف از نوع آلکیل باشد معمولا ایمین به حالت مایع وجود دارد.
3-1-1- روش­های تهیه ایمین­ها
ایمین­ها را با روش­های مختلفی می­توان ساخت که در ادامه به برخی از این روش­ها اشاره می­شود:
1-3-1-1- سنتز ایمین­ها با استفاده از الدهید­ها یا کتون­ها با آمین­ها
رایج­ترین روش تهیه ایمین­ها واکنش الدهید­ها یا کتون­ها با آمین­ها می باشد. این واکنش اولین بار توسط دانشمند آلمانی به­نام هوگو شیف[1] در سال 1864 انجام شد (شمای 1-1 ) [16].
مکانیسم واکنش به این صورت می­باشد که ابتدا آمین نوع اول به الدهید یا کتون اضافه می شود و حد واسط کربینول[1] I را به­وجود می 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  آورد سپس با از دست دادن آب ایمین مربوطه حاصل می­شود. در این واکنش از کاتالیزور اسیدی استفاده می­شود که مکانیسم تهیه ایمین در مجاورت کاتالیزور اسیدی در شمای 1-2 آورده شده است.
برای مثال از واکنش استو­فنون با اتیل­آمین، کتیمین مربوطه حاصل می­شود.
از واکنش بین بنزالدهید و متیل آمین، الدیمین مربوطه به­دست آمده است.
2-3-1-1- سنتز ایمین­ها با استفاده از ترکیبات آلی­فلزی
1-2-3-1-1- واکنش نیتریل­ها با معرف گرینیارد
در این واکنش یک آریل یا آلکیل گرینیارد به آریل سیانید اضافه می­شود که ابتدا یک حد واسط آلی­فلزی به­وجود می­آید سپس با هیدرولیز کنترل شده این حدواسط، کتیمین با بازده 70% حاصل می­شود.
هیدرولیز شدید این حد­واسط در نهایت به کتون منجر می­شود بنابراین در مرحله آخر از آمونیاک استفاده می­شود (شمای 1-7)[21].
2-2-3-1-1- واکنش C-کلرو-N-بنزیلیدن آنیلین­ها با معرف گرینیارد
در C-کلرو-N-بنزیلیدن آنیلین­ها، اتم کلر می­تواند با گروه­های آلکیل یا آریل معرف گرینیارد با بازده بسیار خوبی جایگزین شود و ایمین مربوطه حاصل شود (شمای 1-8 ).
3-2-3-1-1- واکنش اکسیم ها با معرف گرینیارد
اکسیم­های تهیه شده از الدهید­های آروماتیک با معرف گرینیارد واکنش می­دهند که محصول عمده این واکنش بنزیل آمین است و محصول جانبی واکنش، یک کتیمین می باشد (شمای 1-9)[24].
3-3-1-1- سنتز ایمین ها از طریق هیدروژن­زدایی از آمین ها
واکنش هیدروژن زدایی از آمین ها اولین بار توسط ریتر[1] انجام شد. برای مثال ایزوبورنیل آنیلین با سولفور در دمای 220 درجه سانتی­گراد هیدروژن­ زدایی می­شود و آنیل مربوطه با بازده 89% حاصل می­شود (شمای 1-10)[25].
4-3-1-1- سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش بین فنول­ها یا فنول­اتر­ها و نیتریل­ها
فنول­ها و اتر­های آنها با آریل یا آلکیل سیانید­ها در اتر و در مجاورت کاتالیزور هیدروژن کلراید واکنش می­دهد و کتیمین با بازده بالا تولید می­شود (شمای 1-11) .
5-3-1-1- سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش­های کاهشی
1-5-3-1-1- سنتز ایمین­ها از کاهش اکسیم­ها
اکسیم­های آلیفاتیک در واکنش با هیدروژن در مجاورت کاتالیزور نیکل و تحت فشارکاهش می­یابد و کتیمین مربوطه با بازده 30% حاصل می­شود (شمای 1-12) [29].
2-5-3-1-1- سنتز ایمین­ها از کاهش نیتریل­ها
6-3-1-1- سنتز ایمین از طریق واکنش آمید­های فلزی با کتون­های آروماتیک
آمید فلزی حاصل از آمین نوع اول با کتون­های آروماتیک واکنش می­دهد و ایمین مورد نظر تولید می­شود (شمای 1-14) [31].
7-3-1-1- سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش کتال­ها و آمین­های نوع اول
دی­اتیل­ کتال­ها با آلکیل یا آریل آمین­ها واکنش می­دهند و ایمین مورد نظر حاصل می­شود (شمای 1-15) .
8-3-1-1- سنتز C- سیانو ایمین­ها با استفاده از نیترون­ها
نیترون­ها با پتاسیم سیانید واکنش می­دهند و C- سیانو ایمین­ها تولید می­شود (شمای 1-16) [34].
9-3-1-1- سنتز ایمین­ها با استفاده از ایزوسیانات و الدهید
فنیل ایزوسیانات با 4-­دی­متیل آمینو بنزالدهید واکنش می­دهد و ایمین مربوطه حاصل می­شود (شمای 1-17) [35].
10-3-1-1- سنتز ایمین­ها با استفاده از ایلید­های فسفر و نیتروسو بنزن
آلکیلیدن تری­فنیل فسفران یا ایلید فسفر با نیتروسو بنزن واکنش می­دهد و ایمین از نوع آنیل سنتز می­شود (شمای 1-18) [36].
[1] Ritter
[1] Carbinol
[1] Hugo schiff
[1] Aldimine
[2] Ketimine
[3] Anil
[4] Schiff base

واکنش چند جزیی:

 

2-1- معرفی واکنش­های چندجزیی

 

دوملینگ[1]و یوگی برای سنتز ایده­آل ترکیب­ها آلی طی واکنش­های چند­­جزیی چندین شاخص معرفی کرده­اند که در (شکل۱-۲) نشان داده شده است [۲].

 

الف) بازده واکنش صددرصد باشد.

 

ب) واکنش ساده باشد.

 

ج) مواد اولیه به آسانی در دسترس قرار بگیرد.

 

د) واکنش از نظر محیط زیستی مشکل آفرین نباشد.

 

ه) فراورده طی یک مرحله از سه جزء یا بیشتر از مواد اولیه بدست آید.

 

1-2-1- طبقه بندی واکنش­های چندجزیی

 

واکنش­های چندجزیی به سه دسته تقسیم می­شوند:

 

دسته اول- واکنش­های چندجزیی که در آن کلیه مراحل واکنش ، تعادلی و برگشت­پذیر است. بهره واکنش در این دسته از واکنش­های 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  چندجزیی پایین بوده و فراورده­های با خلوص بالا بدست نمی­آید. البته می­توان واکنش­های این دسته را با بیرون کشیدن فراورده نهایی به واکنش­های چندجزیی دسته دوم تبدیل کرد. واکنش سه­جزیی مانیخ از جمله واکنش­های چندجزیی دسته اول محسوب می­شود.

 

nP ↔ —- D+۲P ↔ C +۱P ↔ B+A

 

دسته دوم- واکنش­های چندجزیی که در آنها کلیه مراحل واکنش، به جز مرحله آخر، تعادلی و برگشت­پذیر می­باشد. با توجه به اینکه مرحله آخر یک طرفه است فراورده­ای با خلوص و بهره نسبتا خوب بدست می­آید. واکنش سه­جزیی پاسرنی و چهارجزیی یوگی در این دسته از واکنش­های چندجزیی قرار می­گیرند.

 

nP → O—- ↔ D+۲P ↔ C+۱P ↔ B+A

 

دسته سوم- به واکنش­هایی اطلاق می­شود که همه مراحل، یک طرفه باشد و غیرقابل برگشت­اند. این دسته از واکنش­های چندجزیی در شیمی سنتزی[1] کمتر رخ می دهد .اغلب واکنشهای بیوشیمیایی در دنیای حیات[2] ازاین دسته می­باشند.

 

nP → O —- → D+۲P → C+۱P → B+A

 

3-1- معرفی کومارین ومشتق های آن

 

مشتق­های کومارین به طور گسترده در طبیعت به ویژه در گیاهان وجود دارند، به طوری­که بیش از۱۰۰۰مشتق آن در۸۰۰ گونه گیاهی یافت و شناسایی شده است. این مواد در روغن اسطوخودوس، روغن کاسیا، روغن­های مرکبات و گیاه نعناع و دارچین موجودند[۴]. کومارین­ها، ماده اساسی بو در یک­سری از گونه­های گیاهی را تشکیلمی­دهند، امادر بیشتر موارد گیاهان بی­بو هستند، زیرا کومارین به صورت یک کمپلکس ترکیبی با قندها و اسیدها در گیاهان در آمده است. ترکیب­ها گلیکوزید حاصله، به وسیله اسیدها آنزیم­ها و یا تابش نور فرابنفش شکسته می­شوند. مثلا بوی یونجه تازه درو شده، تنها بعد از خشک شدن آن گسترش می­یابد. بیوسنتز کومارین در گیاهان، از طریق هیدروکسیل کردن، گلیکولیزشدن و حلقه­شدن سینامیک­اسید صورت می­گیرد.

 

[1]Tonekabon

 

[1]Preparative chemistry                                                                                                

 

[2]Living World

 

[1]Domling

 

[1]Strecker

 

[2]Biginelli

1-1- نانوفناوری

 

رفتار­های جدیدی که در مقیاس نانو مشاهده می‌­گردند، لزوماً بر­اساس رفتار­های مشاهده شده در ابعاد بزرگ­‌تر قابل پیش­‌بینی نیستند. تغییرات مهم رفتاری که عمدتاً ناشی از اثرات کوانتومی کاهش ابعاد هستند، به ‌علت نزدیکی و قابل مقایسه بودن اندازه­ی ذرات یا ریزساختار­ها، با مقیاس طولی میانگین پدیده­‌های فیزیکی و شیمیایی، رخ می­‌دهد. خصوصیات موجی­شکل الکترون­‌ها (مکانیک کوانتومی) در درون مواد و اتم­ها، توسط تغییرات مواد در مقیاس نانو­متری تحت­‌تأثیر قرار می­‌گیرد. با ایجاد ساختار­های نانو­متری، کنترل خصوصیات اساسی مواد، مانند دمای ذوب، رفتار مغناطیسی، ظرفیت شارژ و حتی رنگ آن­ها بدون تغییر ترکیب شیمیایی مواد، ممکن خواهد بود[1].

 

2-1- تاریخچه نانوفناوری

 

استفاده از نانوفناوری توسط انسان، برخلاف تصور عمومی، دارای سابقه­ی تاریخی طولانی می­باشد. در این رابطه شواهدی مبنی بر نانوساختاری بودن رنگ آبی به کار برده شده توسط قوم مایا، وجود دارد. پس از آن رومی­ها از این مواد در ساخت جام­هایی با رنگ­های زنده استفاده کردند، به این صورت که آن­ها از ذرات طلا برای رنگ آمیزی این جام­ها بهره می­گرفتند. نمونه­ای از این جام­ها که برای اولین بار کشف شد، جام لیکورگوس[1] می­باشد؛ که متعلق به قرن چهارم قبل از میلاد بوده و دارای ذرات نانومتری طلا و نقره است که در هنگام قرار گرفتن در نورهای مختلف رنگ­های گوناگونی را از خود نشان می­دهد. بعدها در قرون وسطی از این روش برای ساخت شیشه کلیساها استفاده می­کردند.

 

3-1- اهمیت نانو تکنولوژی

 

شاید این ﺳﺆال در ذهن پدید آید که چه چیزی در مقیاس نانو­متری وجود دارد که یک تکنولوژی بر پایه آن بنا نهاده­شده­است. آن­چه باعث ظهور نانو­تکنولوژی شده، نسبت سطح به حجم بالای نانو­مواد است. این موضوع یکی از مهم­ترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو می­باشد. در مقیاس نانو، اشیاء شروع به تغییر رفتار می­کنند و رفتار سطوح بر رفتار توده­ای ماده غلبه می­کند. در این مقیاس برخی روابط فیزیکی که برای مواد معمولی کاربرد دارند، نقض می­شوند؛ برای مثال، یک سیم یا اجزای یک مدار در مقیاس نانو لزوماً از قانون اهم پیروی نمی­کنند. قانون اهم، به جریان، ولتاژ و مقاومت بستگی دارد، اما در مقیاس نانو وقتی عرض سیم فقط به اندازه یک یا چند اتم باشد، الکترون­ها لزوماً باید در صف و به ترتیب و یک به یک از سیم رد شوند، بنابراین ممکن است قانون اهم در این مقیاس تا حدودی نقض شود. در حقیقت در این مقیاس، قوانین فیزیک کوانتوم وارد صحنه می­شوند و امکان کنترل خواص ذاتی ماده بدون تغییر در ترکیب شیمیایی ماده وجود خواهد داشت[3].

 

4-1- نانومواد

 

نانو­مواد دروازه­ی ورود به دنیای نانو، و اولین گام برای رسیدن به اهداف بعدی نانو­تكنولوژی می­باشند و بدون توسعه­ی مواد جدید نانو­متری، ورود به عرصه­ی نانو­تكنولوژی غیرممكن خواهد بود. طبق یك تعریف، نانو­مواد، موادی هستند كه حداقل یكی از ابعاد آن­ها كوچك­تر از ١٠٠ نانومتر باشد.. در حالت کلی بنابر دلایل زیر خواص نانو­مواد به ابعاد­شان وابسته اند:

 

– نسبت سطح به حجم بالا

 

– تغییر در ساختار كریستالی

 

– كاهش نقص­های شبكه[4].

 

5-1- تقسیم ­بندی نانو­مواد

 

نانو­مواد را می­توان برحسب ابعاد آن­ها به صورت زیر تقسیم­بندی نمود:

 

الف- نانو­مواد صفر­بعدی[1](0D)

 

نانو­موادی هستند كه هر سه بعد آن­ها كمتر از ١٠٠ نانو­متر می­باشد، و شامل نانو­پودرها[2] و نانو­ذرات[3] می­شوند. اگر نانو­مواد صفر­بعدی، نیمه­هادی باشند، به آن­ها نقطه كوانتومی[4] می­گویند.

 

ب- نانو­مواد یك ­بعدی(1D)

 

نانو­موادی هستند كه دو بعد آن­ها زیر ١٠٠ نانو­متر بوده و در بعد دیگر بیش از 100 نانو­متر می­باشند. برخی از نانو­مواد یك­بعدی عبارتند از: 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  نانو­لوله­ ها[5]، نانو­سیم­ها[6]، نانو­میله­ها[7]، نانو­تسمه­ها[8]، نانو­نوار­ها[9]، نانو­كابل­ها[10] و نانو­فنر­ها[11].

 

ج- نانو­مواد دو­بعدی(2D)

 

نانو­موادی هستند كه فقط یك بعد آن­ها زیر ١٠٠ نانومتر بوده و دو بعد دیگرشان بیش از ١٠٠ نانومتر می­باشد. مانند نانولایه­ها[12] و نانو­حلقه­ها[13]

 

د- نانو­مواد سه­ بعدی(3D)

 

نانو­ساختار­هایی هستند كه اجزاء آن­ها نانو­مواد صفر، یك، و یا دو­بعدی می­باشند. مثل؛   نانو­كامپوزیت­ها، مواد نانو­كریستالی و قطعاتی كه نانو­ذرات در آن­ها پراكنده شده ­اند[5].

 

6-1- نانو­مواد و انواع روش­های تولید آن

 

باید خاطر­نشان کرد که روش­های ساخت مواد نانو بسیار گسترده می­باشد، اما به طور كلی فرآیند­های مختلفی كه برای تولید مواد نانو ارائه شده­ اند دو رویكرد عمده را تعقیب می­كنند که رویكرد از بالا به پایین و رویكرد از پایین به بالا می­باشد و سایر روش­ها به صورت زیر­مجموعه ­هایی از دو رویکرد ذکر شده در­نظر­گرفته می­شوند.

 

1-6-1- روش بالا به پایین

 

در رویکرد بالا به پایین برای تولید محصول، یک ماده توده­ای را شکل­دهی[1] و اصلاح می­کنند، به عبارت دیگر، اگر اندازه­ی یک ماده­ی توده­ای به طور متناوب کاهش داده شود تا به یک ماده با ابعاد نانو­متری برسد، از رویکرد بالا به پایین استفاده­شده­است. این کار اغلب، ولی نه همیشه، شامل حذف بعضی از مواد به شکل ضایعات است، مانند ماشین­کاری یک بخش فلزی از یک موتور. در ادامه نمونه­های مختلف روش بالا به پایین معرفی می­گردد[6,1]:

 

الف- لیتوگرافی

 

الف-1- لیتوگرافی مستقیم (بدون ماسک)

 

الف-2- لیتوگرافی پروب پیمایشی

 

الف-3- لیتوگرافی نرم

 

الف-4- لیتوگرافی غیر مستقیم (مبتنی بر ماسک)

 

ب- فرآوری مکانیکی

 

ب-1- تغییر شکل­دهی پلاستیکی شدید[2]

 

ب-2- اختلاط شدید

 

ب-3- فشرده­سازی پودر

 

ب-4- آسیاب­های پرانرژی

 

ج- فرآوری حرارتی

 

ج-1- روش زینتر[3]

 

ج-2- روش آنیلینگ[4] (متبلور­سازی مواد آمورف)

 

د- ریسندگی

 

د-1- ریسندگی الکتریکی

 

د-2- ریسندگی مذاب

 

[1] Deformation

 

[2] Serve Plastic Deformation Processing

 

[3] Sinter

 

[4]Annealing

 

[1] Dimension

 

[2] Nanopowders

 

[3] Nanoparticles

 

[4] Quantum dot

 

[5] Nanotubes

 

[6] Nanowires

 

[7] Nanorods

 

[8] Nanobelts

 

[9] Nanoribbons

 

[10] Nanocables

 

[11] Nanosprings

 

[12] Nanolayers

 

[13] Nanorings

 

[1] Lycurgus

 

[2] Michael Faraday

 

[3] Richard Feynman