تحضير جسيمات أكسيد الكوبالت النانوية وتطبيقها التحفيزي في تفاعلات الأسترة.

Abstract

حظيت جسيمات أكسيد الكوبالت النانوية (CoNPs) باهتمام كبير نظرًا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية المتميزة وتطبيقاتها الواسعة في مجال التحفيز. تعرض هذه الدراسة تحضير جسيمات الكوبالت النانوية باستخدام كلٍّ من الطريقة الخضراء والطريقة الكيميائية التقليدية، يلي ذلك توصيفها البنيوي وتقييم أدائها التحفيزي في تفاعلات الأسترة.في طريقة التحضير الخضراء، استُخدم مستخلص قشور الرمان كعامل اختزال وتثبيت طبيعي. وتم توصيف الجسيمات النانوية المحضّرة باستخدام تقنيات الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، وحيود الأشعة السينية (XRD)، ومطيافية الأشعة فوق البنفسجية–المرئية (UV–Vis). أظهرت نتائج تحليل XRD، باستخدام معادلة ديباي–شيرر، أن الجسيمات النانوية المحضّرة بالطريقة الخضراء تمتلك أحجامًا بلورية أصغر تراوحت بين 1 و20.4 نانومتر، مقارنةً بالجسيمات المحضّرة بالطريقة الكيميائية التي تراوحت أحجامها بين 2.6 و82 نانومتر. كما أكدت نتائج FTIR تكوّن أكسيد الكوبالت من خلال ظهور نطاقات امتصاص مميزة تعود إلى اهتزازات رابطة Co–O. تم تقييم النشاط التحفيزي للجسيمات النانوية المحضّرة في تفاعل أسترة حمض الأسيتيك مع الإيثانول عند درجة حرارة 80 °م ولمدة 3 ساعات. وأظهرت الجسيمات النانوية المحضّرة بالطريقة الخضراء أداءً تحفيزيًا متفوقًا، حيث حققت نسبة تحويل للحمض بلغت 91.32% مقارنةً بـ 85.64% للجسيمات المحضّرة بالطريقة الكيميائية. كما دُرس تأثير زمن التفاعل (60، 120، 180 دقيقة) عند 80 °م، وأظهرت النتائج أن نسبة تحويل الحمض ازدادت بزيادة زمن التفاعل لكلا العاملين الحفازين المستخدمين. ويُعزى التحسن في الكفاءة التحفيزية إلى صغر حجم الجسيمات ووجود الجزيئات الحيوية المشتقة من النبات التي تعمل كعوامل تغليف وتثبيت على سطح الجسيمات النانوية. تُبرز هذه النتائج فعالية التخليق الأخضر بوصفه أسلوبًا صديقًا للبيئة وذا جدوى اقتصادية لإنتاج محفزات نانوية عالية الكفاءة.