پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران با همکاری انجمن پلیمر ایران مجله علوم و تکنولوژی پلیمر 10163255 31 4 2018 10 23 Hydrolysis of Cellulose by Magnetic Poly(ionic liquid) Nanocatalyst Based on Poly(vinylimidazolium sulfonic acid) آبکافت سلولوز با نانوکاتالیزگر مغناطیسی مایع یونی پلیمری بر پایه پلی (وینیل ایمیدازولیوم سولفونیک اسید) 307 318 1593 10.22063/jipst.2018.1593 FA نسرین زهره قم، دانشگاه قم، دانشکده علوم، گروه شیمی، صندوق پستی: 466137161 سید حسن حسینی بهشهر، دانشگاه علم و فناوری مازندران، دانشکده مهندسی شیمی، صندوق پستی: 4851878195 0000-0001-8474-4215 علی پورجوادی تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده شیمی، صندوق پستی: 1639-11155 Journal Article 2018 11 28 <strong>Hypothesis</strong>: Cellulose is the most abundant source of biomass, and it has a potential ability to become an alternative to fossil resources for sustainable production of chemicals and fuels for preventing global warming by decreasing atmospheric CO2 generated from the consumption of fossil fuels. Mildly hydrothermal method using solid acid catalysts for production of glucose from cellulose can be one of the key technologies for a future sustainable society using cellulose biomass.<br /><strong>Methods</strong>: In this manuscript, an acidic poly(ionic liquid) coated magnetic nanoparticle catalyst was successfully synthesized by polymerization of vinylimidazolium sulfonic acid in the presence of surface modified magnetic nanoparticles. The poly(ionic liquid) coated magnetic nanoparticle was prepared by distillation-precipitation-polymerization in the absence of any surfactant. Direct attachment of SO₃H to imidazole groups in polymeric chains resulted to generation of highly dual acidic poly(ionic liquid) which can be used as a Bronsted acid catalyst. Since, the monomers make the catalyst bed, the catalyst has high loading level of acidic groups comparing to other heterogeneous acid catalysts. The resultant catalyst was characterized by various instrumental analyses such as FTIR, TGA, XRD, VSM, AA and TEM. <br /><strong>Finding</strong>: The resulting ionic heterogeneous catalyst is shown to be an efficient catalyst in hydrolysis of cellulose and gave high yield of glucose. The synthesized acidic catalyst was compared to industrial and mineral acids and the results showed higher selectivity of the presence catalyst. The catalyst was also separated by using an external magnet and reused in other runs. All the results proved that the present catalyst has better performance compared to other reported catalysts and lower amounts of catalyst was required to complete the reaction. All the results show that the presented catalyst and protocol can be scaled up.<br /><br /> سلولوز فراوان‌ترین منبع تولید زیست‌توده است و می‌تواند جایگزین سوخت‌های فسیلی شود. راه حل کلی استفاده از سلولوز، تبدیل آن به گلوکوز و سپس تولید اتانول از آن است. روش آبکافت گرمایی به‌وسیله کاتالیزگرهای اسیدی جامد راه حل مناسبی برای آبکافت سلولوز است. در کار پژوهشی حاضر، کاتالیزگر اسیدی مغناطیسی بر پایه پلیمر مایع یونی با موفقیت تهیه شد. این کاتالیزگر از پلیمرشدن وینیل ایمیدازولیوم سولفونیک اسید در مجاورت نانوذره مغناطیسی اصلاح‌شده تهیه شد. از آنجا که بستر کاتالیزگر از خود مونومرها تهیه شد، کاتالیزگر در مقایسه با سایر کاتالیزگرهای اسیدی ناهمگن مقدار بارگذاری زیادی نشان داد. کاتالیزگر حاصل با روش‌های طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه، گرماوزن‌سنجی، مغناطیس‌سنجی، طیف‌سنجی پراش پرتو X، دستگاه جذب اتمی و میکروسکوپی الکترونی عبوری شناسایی شد. طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه نشان داد، پلیمر یونی به‌خوبی روی سطح نانوذرات تثبیت شده است. نتایج آزمون گرمایی نیز نشان داد، مقدار بارگذاری پلیمر روی سطح بسیار زیاد است و کاتالیزگر پایداری گرمایی زیادی دارد. کاتالیزگر یونی حاصل نشان داد، در فرایند آبکافت سلولوز بسیار مؤثر است و بهره زیادی از گلوکوز را به‌دست می‌دهد. کاتالیزگر اسیدی تهیه‌شده با سایر کاتالیزورهای تجاری و معدنی مقایسه شد و نتایج گزینش‌پذیری بیشتر کاتالیزگر سنتزشده را تأیید کرد. همچنین کاتالیزگر به‌وسیله جداسازی با آهن‌ربا بازیابی شد و مجدداً در واکنش استفاده شد. تمام نتایج نشان داد، کاتالیزگر تهیه‌شده در مقایسه با سایر کاتالیزگرهای گزارش‌شده بهتر عمل کرده و به مقدار کمتری از کاتالیزگر برای انجام واکنش نیاز است. همه این نتایج نشان داد، کاتالیزگر و فرایند ارائه‌شده قابلیت استفاده در مقیاس زیاد را دارند. http://jips.ippi.ac.ir/article_1593_1f8ea3065745544b6d20bc516d8f8791.pdf