इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी जर्नल

चक्रीय कार्बोनेट का उत्पादन करने के लिए इपोक्साइड के साथ Co2 के रासायनिक निर्धारण के लिए धातु मुक्त उत्प्रेरक में हाल की प्रगति की समीक्षा

मेसेलु एस्केज़िया

"हरित विज्ञान" और "कण अर्थव्यवस्था" का उद्देश्य कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करना और हानिकारक अभिकारकों जैसे कि सीओ और फॉस्जीन को चक्रीय कार्बोनेट के निर्माण के लिए प्रतिस्थापित करना है। इस शोधपत्र में, कार्बन डाइऑक्साइड के इपॉक्साइड में साइक्लोडिशन द्वारा चक्रीय कार्बोनेट के संयोजन के लिए प्राकृतिक आधार, आयनिक द्रव और समर्थित प्रेरणाओं सहित धातु-मुक्त प्रेरणाओं की जाँच की गई है। प्रेरणाओं की योजना और प्रतिक्रिया घटक की समझ में चल रही प्रगति का सारांश दिया गया है और इस पर चर्चा की गई है। प्राकृतिक आधारों और हाइड्रोजन बॉन्ड योगदानकर्ताओं, प्राकृतिक आधारों और न्यूक्लियोफिलिक आयनों, हाइड्रोजन बॉन्ड देने वालों और न्यूक्लियोफिलिक आयनों और गतिशील भागों और समर्थनों के सहक्रियात्मक प्रभावों पर प्रकाश डाला गया है। एक अंतिम उद्देश्य एक स्ट्रीम रिएक्टर में सीधे यांत्रिक वेंट गैस से आसपास के तापमान और पर्यावरणीय दबाव पर कण कार्बन डाइऑक्साइड को चक्रीय कार्बोनेट में परिवर्तित करना है। सहक्रियात्मक प्रभावों का उपयोग करके, एक बहु-कार्यात्मक दृष्टिकोण कार्बन डाइऑक्साइड सोखना और आरंभ के साथ-साथ एपॉक्साइड रिंग खोलने के लिए धातु-मुक्त प्रेरणाओं की योजना प्रणाली को पूरा कर सकता है। कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) उन गैसों में से एक है जो नर्सरी प्रभाव में योगदान करती हैं, और हवा में CO2 के एकत्र होने से बड़ी समस्याएँ पैदा हुई हैं, जो पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य को नुकसान पहुँचाती हैं। इसलिए, इस गैस की पकड़ और उपयोग पूरी दुनिया में व्यापक ध्यान आकर्षित कर रहा है। पिछले दशक में, एक खतरनाक वायुमंडलीय विचलन के परिणामस्वरूप और साथ ही महत्वपूर्ण रसायनों के विकास के लिए एक सुरक्षित, प्रचुर, अक्षय और उचित C1 हॉटस्पॉट के रूप में CO2 के संभावित उपयोग के कारण बहुत अधिक ध्यान दिया गया है। एक आदर्श C1 निर्माण खंड के रूप में CO2 का उपयोग शैक्षणिक और यांत्रिक दोनों ही दृष्टि से एक गर्म और आशाजनक क्षेत्र बन गया है। बहुत से शोधों ने CO2 के संश्लेषण (CO, CN और CC बॉन्ड विकास) और ऊर्जा में सहक्रियात्मक परिवर्तन पर व्यापक और गहन शोध को आगे बढ़ाया, हालाँकि, CO2 परिवर्तन वास्तव में अपनी ऊष्मागतिकीय दृढ़ता और सक्रिय विलंबता के कारण कई कठिनाइयों का सामना करता है। इस प्रकार, अधिकांश प्राप्त अध्ययनों ने CO2 को क्रियान्वित करने के लिए अत्यधिक संवेदनशील सब्सट्रेट और गंभीर प्रतिक्रिया स्थितियों का उपयोग किया, जिससे ऐसी तकनीकों के उपयोग को सीमित किया गया। विशेष रूप से, पॉलीकार्बोनेट/पॉलीकार्बामेट या संभावित रूप से चक्रीय कार्बोनेट/कार्बामेट का उत्पादन करने के लिए ऊर्जा-समृद्ध सब्सट्रेट, जैसे कि एपॉक्साइड और एज़िरिडीन के साथ CO2 के सहक्रियात्मक युग्मन ने पिछले कई वर्षों में बहुत ध्यान आकर्षित किया है। CO2 के साथ CC बॉन्ड बनाने के लिए, कार्बन न्यूक्लियोफाइल का उपयोग विशेष रूप से ठोस न्यूक्लियोफिलिक ऑर्गेनोलिथियम और ग्रिग्नार्ड अभिकर्मकों, साथ ही फेनोलेट तक सीमित है। विभिन्न संभावित परिवर्तनों के बीच, इपॉक्साइडों और CO2 से चक्रीय कार्बोनेटों का आणविक मौद्रिक मिश्रण आधुनिक और शैक्षणिक दोनों दृष्टि से अत्यधिक रुचि का विषय रहा है।चक्रीय कार्बोनेट का उपयोग डाइमिथाइल कार्बोनेट और पॉलीकार्बोनेट जैसे कई आधुनिक रूप से महत्वपूर्ण मिश्रणों के संयोजन में किया जाता है और वे महीन रासायनिक पदार्थों के मिश्रण के लिए विलायक और मध्यवर्ती के रूप में अनुप्रयोग खोजते हैं। परंपरागत रूप से, इन चक्रीय कार्बोनेट को फॉस्जीन या CO का उपयोग करके व्यवस्थित किया जाता है, जो खतरनाक और पृथ्वी के लिए हानिकारक होते हैं, उन्हें दूर रखा जाता था, और इसके बजाय, CO2 को C1 स्रोत के रूप में चक्रीय कार्बोनेट में मिलाया जाता था। चक्रीय कार्बोनेट गैर-हानिकारक, आसानी से बायोडिग्रेडेबल, उच्च ध्रुवीय और उच्च बुदबुदाहट वाले तरल पदार्थ हैं, जिनका उपयोग उद्योग के लिए कच्चे माल के रूप में कई तरह के उपयोगों में किया जाता है: डीग्रीसिंग के विलायक, एपॉक्सी पिचों और पॉलीयुरेथेन के मंदक, भरने के लिए अतिरिक्त पदार्थ, पॉलीकार्बोनेट और अन्य बहुलक पदार्थों के मिश्रण के लिए रासायनिक मध्यवर्ती और मेथनॉल के साथ ट्रांस-एस्टरीफिकेशन प्रक्रिया द्वारा डाइमिथाइल कार्बोनेट संघ (DMC) के लिए। चक्रीय कार्बोनेट में प्रवेश के लिए मुख्य निर्मित तकनीकें कार्बोनिलीकरण या कार्बोक्सिलीकरण उपायों पर निर्भर करती हैं। पहले वाले हानिकारक फॉस्जीन या कम जहरीले कार्बोनिल व्युत्पन्नों, जैसे डायलकिल कार्बोनेट या यूरिया के साथ डायोल की प्रतिक्रिया करके प्राप्त किए जाते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि फॉस्जीन तकनीक को स्वीकार करना आसान है और इसके लिए नरम तापमान की स्थिति की आवश्यकता होती है, इसमें अत्यधिक जहरीले और खतरनाक अभिकर्मक का उपयोग करने का बोझ होता है। इसी तरह, यह दो अलग-अलग कमियों का अनुभव करता है: प्रतिक्रिया वस्तुओं में कम चयनात्मकता और HCl को त्यागने की लागत, जिसे स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में तैयार किया जाता है। अन्य दो रणनीतियाँ, अधिक पर्यावरण के अनुकूल पाठ्यक्रम होने के बावजूद, प्राकृतिक कार्बोनेट या यूरिया के स्टोइकोमेट्रिक उपायों की आवश्यकता के मुद्दों को दर्शाती हैं, जिनकी लागत, उच्च तापमान (T > 130 ◦C) की आवश्यकता और धातु ऑक्साइड पर निर्भर महंगे प्रोत्साहनों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, चूंकि इंजीनियर प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं, इसलिए परिवर्तन शायद ही कभी पूरा होता है, और नीरस विभाजन चरण महत्वपूर्ण हैं। यूरिया के साथ प्रतिक्रियाओं के कारण, स्टोइकोमेट्रिक योगों में आकार वाले सुगंधित लवणों का पुन: उपयोग अनिवार्य है। कार्बोक्सिलेशन रणनीति के संबंध में, इसे आम तौर पर ओलेफिन और ऑक्सीजन के साथ CO2, या सीधे तौर पर एपॉक्साइड या डायोल के साथ CO2 की प्रतिक्रिया करके विकसित किया जाता है। इस तथ्य के बावजूद कि ये रणनीतियाँ फॉस्जीन पाठ्यक्रम पर वांछनीय हैं, क्योंकि उनमें ओजोन को नुकसान पहुँचाने वाले पदार्थ का उपयोग करने का लाभ है, वे अन्य मुद्दों के दुष्प्रभावों का अनुभव करते हैं, जो वास्तव में अनसुलझे रहते हैं।जिनका उपयोग उद्योग के लिए कच्चे माल के रूप में कई तरह के उपयोगों में किया जाता है: डीग्रीजिंग के सॉल्वैंट्स, एपॉक्सी पिच और पॉलीयूरेथेन के तनुकारक, भराव के लिए अतिरिक्त पदार्थ, पॉलीकार्बोनेट और अन्य पॉलीमेरिक पदार्थों के मिश्रण के लिए सिंथेटिक मध्यवर्ती और मेथनॉल के साथ ट्रांस-एस्टरीफिकेशन उपाय द्वारा डाइमिथाइल कार्बोनेट यूनियन (डीएमसी) के लिए। चक्रीय कार्बोनेट में प्रवेश के लिए मुख्य निर्मित तकनीक कार्बोनिलीकरण या कार्बोक्सिलीकरण उपायों पर निर्भर करती है। पूर्व को हानिकारक फॉस्जीन या कम जहरीले कार्बोनिल व्युत्पन्न, जैसे डायलकिल कार्बोनेट या यूरिया के साथ डायोल का जवाब देकर पूरा किया जाता है। इस तथ्य के बावजूद कि फॉस्जीन तकनीक को स्वीकार करना आसान है और इसके लिए नरम तापमान की स्थिति की आवश्यकता होती है, इसमें अत्यधिक जहरीले और खतरनाक अभिकर्मक का उपयोग करने का बोझ होता है। इसी तरह, यह दो अलग-अलग कमियों का अनुभव करता है: प्रतिक्रिया वस्तुओं में कम चयनात्मकता और एचसीएल को त्यागने की लागत, जिसे स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में तैयार किया जाता है। अन्य दो रणनीतियाँ, जबकि अधिक पर्यावरण के अनुकूल पाठ्यक्रम हैं, वे कार्बनिक कार्बोनेट या यूरिया के स्टोइकोमेट्रिक उपायों की आवश्यकता के मुद्दों को दर्शाती हैं, जिनकी लागत होती है, उच्च तापमान (T > 130 ◦C) की आवश्यकता होती है और धातु ऑक्साइड पर निर्भर महंगे प्रोत्साहनों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, चूंकि इंजीनियर प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं, इसलिए परिवर्तन शायद ही कभी पूरा होता है, और नीरस विभाजन चरण महत्वपूर्ण होते हैं। यूरिया के साथ प्रतिक्रियाओं के कारण, स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में बनने वाले सुगंधित लवणों का पुन: उपयोग अनिवार्य है। कार्बोक्सिलेशन रणनीति के संबंध में, इसे आम तौर पर ओलेफिन और ऑक्सीजन के साथ CO2, या सीधे तौर पर एपॉक्साइड या डायोल के साथ CO2 पर प्रतिक्रिया करके खेती की जाती है। इस तथ्य के बावजूद कि ये रणनीतियाँ फॉस्जीन पाठ्यक्रम पर वांछनीय हैं, क्योंकि उनके पास ओजोन को नुकसान पहुंचाने वाले पदार्थ का उपयोग करने का लाभ है, वे अन्य मुद्दों के दुष्प्रभावों का अनुभव करते हैं, जो वास्तव में अनसुलझे रहते हैं।जिनका उपयोग उद्योग के लिए कच्चे माल के रूप में कई तरह के उपयोगों में किया जाता है: डीग्रीजिंग के सॉल्वैंट्स, एपॉक्सी पिच और पॉलीयूरेथेन के तनुकारक, भराव के लिए अतिरिक्त पदार्थ, पॉलीकार्बोनेट और अन्य पॉलीमेरिक पदार्थों के मिश्रण के लिए सिंथेटिक मध्यवर्ती और मेथनॉल के साथ ट्रांस-एस्टरीफिकेशन उपाय द्वारा डाइमिथाइल कार्बोनेट यूनियन (डीएमसी) के लिए। चक्रीय कार्बोनेट में प्रवेश के लिए मुख्य निर्मित तकनीक कार्बोनिलीकरण या कार्बोक्सिलीकरण उपायों पर निर्भर करती है। पूर्व को हानिकारक फॉस्जीन या कम जहरीले कार्बोनिल व्युत्पन्न, जैसे डायलकिल कार्बोनेट या यूरिया के साथ डायोल का जवाब देकर पूरा किया जाता है। इस तथ्य के बावजूद कि फॉस्जीन तकनीक को स्वीकार करना आसान है और इसके लिए नरम तापमान की स्थिति की आवश्यकता होती है, इसमें अत्यधिक जहरीले और खतरनाक अभिकर्मक का उपयोग करने का बोझ होता है। इसी तरह, यह दो अलग-अलग कमियों का अनुभव करता है: प्रतिक्रिया वस्तुओं में कम चयनात्मकता और एचसीएल को त्यागने की लागत, जिसे स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में तैयार किया जाता है। अन्य दो रणनीतियाँ, जबकि अधिक पर्यावरण के अनुकूल पाठ्यक्रम हैं, वे कार्बनिक कार्बोनेट या यूरिया के स्टोइकोमेट्रिक उपायों की आवश्यकता के मुद्दों को दर्शाती हैं, जिनकी लागत होती है, उच्च तापमान (T > 130 ◦C) की आवश्यकता होती है और धातु ऑक्साइड पर निर्भर महंगे प्रोत्साहनों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, चूंकि इंजीनियर प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं, इसलिए परिवर्तन शायद ही कभी पूरा होता है, और नीरस विभाजन चरण महत्वपूर्ण होते हैं। यूरिया के साथ प्रतिक्रियाओं के कारण, स्टोइकोमेट्रिक मात्रा में बनने वाले सुगंधित लवणों का पुन: उपयोग अनिवार्य है। कार्बोक्सिलेशन रणनीति के संबंध में, इसे आम तौर पर ओलेफिन और ऑक्सीजन के साथ CO2, या सीधे तौर पर एपॉक्साइड या डायोल के साथ CO2 पर प्रतिक्रिया करके खेती की जाती है। इस तथ्य के बावजूद कि ये रणनीतियाँ फॉस्जीन पाठ्यक्रम पर वांछनीय हैं, क्योंकि उनके पास ओजोन को नुकसान पहुंचाने वाले पदार्थ का उपयोग करने का लाभ है, वे अन्य मुद्दों के दुष्प्रभावों का अनुभव करते हैं, जो वास्तव में अनसुलझे रहते हैं।जिसकी एक लागत है, उच्च तापमान (T > 130 ◦C) की आवश्यकता और धातु ऑक्साइड पर निर्भर महंगे प्रोत्साहनों की आवश्यकता। इसके अलावा, चूंकि इंजीनियर प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं, परिवर्तन शायद ही कभी पूरा होता है, और नीरस विभाजन चरण महत्वपूर्ण हैं। यूरिया के साथ प्रतिक्रियाओं के कारण, स्टोइकोमेट्रिक रकम में आकार वाले सुगंधित लवण का पुन: उपयोग अनिवार्य है। कार्बोक्सिलेशन रणनीति के संबंध में, यह आम तौर पर ओलेफिन और ऑक्सीजन के साथ CO2, या सीधे तौर पर एपॉक्साइड या डायोल के साथ CO2 पर प्रतिक्रिया करके खेती की जाती है। इस तथ्य के बावजूद कि ये रणनीतियाँ फॉस्जीन पाठ्यक्रम पर वांछनीय हैं, क्योंकि उनके पास ओजोन को नुकसान पहुंचाने वाले पदार्थ का उपयोग करने का लाभ है, वे अन्य मुद्दों के दुष्प्रभावों का अनुभव करते हैं,जिसकी एक लागत है, उच्च तापमान (T > 130 ◦C) की आवश्यकता और धातु ऑक्साइड पर निर्भर महंगे प्रोत्साहनों की आवश्यकता। इसके अलावा, चूंकि इंजीनियर प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं, परिवर्तन शायद ही कभी पूरा होता है, और नीरस विभाजन चरण महत्वपूर्ण हैं। यूरिया के साथ प्रतिक्रियाओं के कारण, स्टोइकोमेट्रिक रकम में आकार वाले सुगंधित लवण का पुन: उपयोग अनिवार्य है। कार्बोक्सिलेशन रणनीति के संबंध में, यह आम तौर पर ओलेफिन और ऑक्सीजन के साथ CO2, या सीधे तौर पर एपॉक्साइड या डायोल के साथ CO2 पर प्रतिक्रिया करके खेती की जाती है। इस तथ्य के बावजूद कि ये रणनीतियाँ फॉस्जीन पाठ्यक्रम पर वांछनीय हैं, क्योंकि उनके पास ओजोन को नुकसान पहुंचाने वाले पदार्थ का उपयोग करने का लाभ है, वे अन्य मुद्दों के दुष्प्रभावों का अनुभव करते हैं,