Chemistry Researches

Chemistry Researches

بهینه­ سازی سنتز اتیلن کربنات به عنوان حلال در الکترولیت باتری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
ایران، تهران، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی
10.22036/cr.2025.520886.1275
چکیده
دلایل زیست‌محیطی و اقتصادی متعددی برای قرار گرفتن کربنات‌های آلی به عنوان یک ماده سنتزی با توجه به مصرف CO2 در فرایند سنتز آن‌ها وجود دارد. همچنین در سال‌های اخیر از کربنات‌های آلی به عنوان سوخت‌های جایگزین یادشده است. اتیلن کربنات (EC) یک کربنات آلیفاتیک حلقوی و زیست‌تخریب‌پذیر با سمیت کم است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. در این تحقیق اتیلن کربنات با استفاده از اوره و اتیلن‌گلیکول سنتز شد. با بررسی اثر و نوع کاتالیزور، اکسید روی (ZnO) به عنوان کاتالیزور بهینه تحقیق انتخاب شد. سپس دما، نسبت‌ مواد واکنش‌دهنده و فشارهای کاهش‌یافته مختلف برای سنتز اتیلن کربنات بررسی شد. بهترین بازده در دمای 165 درجه سلسیوس، نسبت اتیلن گلیکول به اوره 05/1:1 و فشار کاهش‌یافته atm12/0 انجام شد. روش خالص سازی در فشار کاهش یافته به دلیل خلوص بالاتربه عنوان بهترین روش انتخاب شد و اتیلن کربنات با بازده 68 درصد و خلوص 7/99 درصد سنتز شد. ساختار ترکیبات سنتز شده، توسط طیف بینی FT-IR، GC-Mass،1H NMR شناسایی و تایید شدند.

چکیده تصویری

بهینه­ سازی سنتز اتیلن کربنات به عنوان حلال در الکترولیت باتری
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

بهینه سازی سنتز اتیلن کربنات (EC) به عنوان حلال در الکترولیت باتری

نویسندگان English

mohammad javad taghizadeh
Hooshang Argang
department of chemistry, imam hossein yniversity
چکیده English

دلایل زیست‌محیطی و اقتصادی متعددی برای قرار گرفتن کربنات‌های آلی به عنوان یک ماده سنتزی با توجه به مصرف CO2 در فرایند سنتز آن‌ها وجود دارد. همچنین در سال‌های اخیر از کربنات‌های آلی به عنوان سوخت‌های جایگزین یادشده است. اتیلن کربنات (EC) یک کربنات آلیفاتیک حلقوی و زیست‌تخریب‌پذیر با سمیت کم است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. در این تحقیق اتیلن کربنات با استفاده از اوره و اتیلن‌گلیکول سنتز شد. با بررسی اثر و نوع کاتالیزور، اکسید روی (ZnO) به عنوان کاتالیزور بهینه تحقیق انتخاب شد. سپس دما، نسبت‌ مواد واکنش‌دهنده و فشارهای کاهش‌یافته مختلف برای سنتز اتیلن کربنات بررسی شد. بهترین بازده در دمای 165 درجه سلسیوس، نسبت اتیلن گلیکول به اوره 05/1:1 و فشار کاهش‌یافته atm12/0 انجام شد. روش خالص سازی در فشار کاهش یافته به دلیل خلوص بالاتربه عنوان بهترین روش انتخاب شد و اتیلن کربنات با بازده 68 درصد و خلوص 7/99 درصد سنتز شد. ساختار ترکیبات سنتز شده، توسط طیف بینی FT-IR، GC-Mass،1H NMR شناسایی و تایید شدند.

کلیدواژه‌ها English

کلید واژه: کربنات آلیفاتیک
الکترولیت باتری
اتیلن کربنات
اوره
[1]­ Shukla, K., & Srivastava, V. C. (2017). Synthesis of organic carbonates from alcoholysis of urea: A review. Catalysis Reviews, 59(1), 1-43.
 [2] Hirai, H., & Jinnouchi, R. (2021). Discovering chemical reaction pathways using accelerated molecular dynamics simulations and network analysis tools–Application to oxidation induced decomposition of ethylene carbonate. Chemical Physics Letters, 770, 138439.
[3] Rodrigo, N. D., Jayawardana, C., Rynearson, L., Hu, E., Yang, X. Q., & Lucht, B. L. (2022). Use of Ethylene Carbonate Free Ester Solvent Systems with Alternative Lithium Salts for Improved Low-Temperature Performance in NCM622∣∣ Graphite Li-ion Batteries. Journal of the Electrochemical Society, 169(11), 110504.
 
[4]           D. Hubble et al., "Liquid electrolyte development for low-temperature lithium-ion batteries," Energy & Environmental Science, vol. 15, no. 2, pp. 550-578, 2022.
[5] Riddick, J. A., Bunger, W. B., & Sakano, T. K. (1986). Organic solvents: physical properties and methods of purification.
 [6] W. H. Carothers and J. W. Hill, J. Am. (1933) Chem. Soc. 55,5043.
[7] Honda, M., Tamura, M., Nakagawa, Y., & Tomishige, K. (2014). Catalytic CO 2 conversion to organic carbonates with alcohols in combination with dehydration system. Catalysis Science & Technology, 4(9), 2830-2845.
 [8] Patel, A., Narkhede, N., Singh, S., & Pathan, S. (2016). Keggin-type lacunary and transition metal substituted polyoxometalates as heterogeneous catalysts: A recent progress. Catalysis Reviews, 58(3), 337-370.
[9] Kotyrba, Ł., Chrobok, A., & Siewniak, A. (2022). Synthesis of Propylene Carbonate by Urea Alcoholysis—Recent Advances. Catalysts, 12(3), 309.
 [10] Peña‐López, M., Neumann, H., & Beller, M. (2016). Iron‐Catalyzed Synthesis of Five‐Membered Cyclic Carbonates from Vicinal Diols: Urea as Sustainable Carbonylation Agent. European Journal of Organic Chemistry, 2016(22), 3721-3727.
 [11] Lyubimov, S. E., Zvinchuk, A. A., Sokolovskaya, M. V., Davankov, V. A., Chowdhury, B., Zhemchugov, P. V., & Arzumanyan, A. V. (2020). A simple synthesis of ethylene carbonate from carbon dioxide and 2-chloroethanol using silica gel as a catalyst. Applied Catalysis A: General, 592, 117433.
 [12] Kleij, A. W., North, M., & Urakawa, A. (2017). CO2 catalysis. ChemSusChem, 10(6), 1036-1038.

  • تاریخ دریافت 14 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 25 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 27 مهر 1404