Zeitschrift für Nanomaterialien und molekulare Nanotechnologie

In-situ-Synthese eines CeO2@rGO-Nanokatalysators zur Umesterung von Ethanol und Propylencarbonat zu Diethylcarbonat

Nadine Kumar

Organische Carbonate können als Brennstoffe verwendet werden und deshalb ist ihre Herstellung ohne Phosgen ein wichtiges Forschungsgebiet. Die Synthese von Diethylcarbonat (DEC) aus Propylencarbonat (PC) in Gegenwart von Alkohol ist ein umweltfreundlicher Weg. In dieser Studie wurde die Verwendung von Metalloxidkatalysatoren auf Basis von reduziertem Graphenoxid (rGO) [rGO-MO, wobei M = Ce] mit unterschiedlichen Mengen an Graphenoxid (0,2 %, 0,5 %, 1 % und 2 %) für die Synthese von DEC unter Verwendung von PC und Ethanol als Reaktanten untersucht. Die GO-Blätter wurden in einem elektrochemischen Prozess synthetisiert und die Katalysatoren wurden mithilfe einer In-situ-Methode synthetisiert. Es wurde eine theoretische Studie zur Thermodynamik der Reaktion durchgeführt, die ergab, dass die Reaktion leicht endotherm ist. Der theoretische Wert der optimalen Temperatur betrug 420 K. Die morphologischen, strukturellen und texturalen Eigenschaften der synthetisierten Katalysatoren wurden mithilfe von Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FE-SEM), Röntgenbeugung (XRD), N2-Adsorption/-Desorption, thermogravimetrischer Analyse (TGA) und Raman-Spektroskopie untersucht. Es wurden Optimierungsstudien durchgeführt, um die Auswirkungen verschiedener Reaktionsbedingungen wie Temperatur (140 °C bis 180 °C), Katalysatordosierung (0,102 g bis 0,255 g) und Zeit (0,5 h bis 5 h) auf die DEC-Ausbeute zu untersuchen. Unter den verschiedenen synthetisierten Katalysatoren lieferte 1 % rGO-CeO2 die höchste DEC-Ausbeute.