خسرو محمدی

پلیمرهای کوئوردیناسیونی و به خصوص چارچوب های فلز-آلی در دو دهه اخیر به دلیل ویژگی های منحصر به فرد ساختاری و عملکردی، به عنوان یکی از موضوعات اصلی پژوهشی در شیمی معدنی و علم مواد مطرح شده اند. این ترکیبات از اتصال یون ها یا خوشه های فلزی به لیگاندهای آلی تشکیل می شوند و با ایجاد شبکه های یک، دو یا سه بعدی، ساختارهایی متخلخل با مساحت سطحی بالا و قابلیت تنظیم دقیق خواص فیزیکی و شیمیایی فراهم می آورند. اهمیت این مواد در کاربردهایی همچون ذخیره سازی و جداسازی گازها، رهایش کنترل شده دارو، حسگری، رسانش پروتونی و به ویژه کاتالیز ناهمگن به وضوح آشکار است. در این تحقیق، تمرکز بر سنتز و شناسایی پلیمرهای کوئوردیناسیونی نوین بر پایه لیگاندهای متا-فسفونوبنزوئیک اسید و 4،ʹ4-بی پیریدین با یون های مس(II) و کبالت(II) قرار گرفت. روش های متنوعی همچون اتوکلاو (سولوتِرمال) و سونوشیمی به کار گرفته شد تا شرایط بهینه برای تشکیل تک بلور و همچنین نانوذرات حاصل شود. شناسایی ساختارها با بهره گیری از تکنیک های متعددی انجام گرفت، از جمله پراش پرتو ایکس تک بلور که اطلاعات دقیقی از توپولوژی و نحوه اتصال لیگاندها به مراکز فلزی ارائه داد، طیف سنجی FT-IR جهت بررسی پیوندهای شیمیایی و گروه های عاملی، میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعه ریخت شناسی، آنالیز EDX برای تعیین ترکیب عنصری، آزمون BET برای بررسی سطح ویژه و تخلخل و همچنین آنالیز حرارتی جهت ارزیابی پایداری حرارتی ترکیبات. نتایج حاصل نشان داد که ساختارهای سنتز شده دارای تنوع بالای توپولوژیکی بوده و برهم کنش های بین مولکولی متعدد از جمله پیوند هیدروژنی و برهم کنش های π-π، موجب افزایش پایداری بلورها می گردد. در بخش کاربردی، فعالیت کاتالیزوری نانو کاتالیزور های منتخب مورد بررسی قرار گرفت. به ویژه در واکنش های سنتز مشتقات هتروسیکل های آلی مانند دی هیدروپیریمیدینون ها و مشتقات ناووناگل، نتایج حاکی از بازده بالا، زمان واکنش کوتاه، شرایط نسبتاً ملایم و قابلیت بازیافت چندباره کاتالیزورها بدون کاهش محسوس در کارایی بود. مقایسه عملکرد این نانو کاتالیزور ها با کاتالیزورهای گزارش شده در منابع معتبر نشان داد که ترکیبات سنتز شده از نظر بازده و پایداری در سطحی رقابتی و حتی برتر قرار دارند. یافته های این پژوهش نشان می دهد که استفاده از لیگاندهای فسفونوبنزوئیک اسید