CONVERSION OF AMINES TO CARBAMATES AND IMINES OVER ZnxCeO₂ CATALYST. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS THESIS YAHAYA-2 G202304050.pdf Restricted to Repository staff only until 29 December 2026. Download (5MB)

Arabic Abstract

إلى مُركَّباتٍ ذاتِ قِيمةٍ عالِيَةٍ قَد حَظِيَ بِاهتِمامٍ كَبيرٍ لِما يَحمِلُهُ مِن إمكانيَّةٍ لِتَوفيرِ بَدلٍ صَديقٍ لِلبِيئَةِ عَن مَصادِرِ الكَربونِ التَّقليديَّةِ مِثلِ أُكسيدِ الكَربونِ الأوَّلِ والفوسجينِ. ومِن أبرَزِ التَّفاعُلاتِ في هذا المَجالِ تَخليقُ الكَرباماتِ الَّذي يَحدُثُ بِتَفاعُلِ الأَمِينَاتِ مَع غازِ ثانِي أُكسيدِ الكَربونِ. في هذِهِ الدِّراسةِ، تَمَّ تَصميمُ وَتَحضيرُ مُحفِّزاتٍ مِن نِظامِ ‏ZnₓCeO₂‏ على شَكلِ قُضبانٍ نانَوِيَّةٍ بِاستخدامِ الطَّريقَةِ الحَراريَّةِ المائِيَّةِ، وَقَد أظهَرَتِ البُنيَةُ القَضيبِيَّةُ لِلمُحفِّزِ تَركيزًا أعلَى مِن شَواغِرِ الأُكسُجينِ مُقارَنَةً بِالهَياكِلِ المُكَعَّبَةِ وَالمُختَلِطَةِ، وَهو ما يُعزِّزُ مِن قُدرَتِهَا على تَنشِيطِ ثانِي أُكسيدِ الكَربونِ. كَما تَمَّ تَحمِيلُ تَراكيزَ مُختَلِفَةٍ مِن أُكسيدِ الزِّنكِ ‏(ZnO)‏ على سَطحِ أُكسيدِ السِّيريومِ النَّانَوِيِّ لِتَكوينِ مُحفِّزاتٍ استُخدِمَت لاحقًا في تَخليقِ مُركَّبِ ‏2-oxazolidinone‏ مِن غازِ ثانِي أُكسيدِ الكَربونِ وَالأَمِينَاتِ. وَيَجِبُ التَّنويهُ إلى أنَّ وُجودَ أُكسيدِ الزِّنكِ يُحَسِّنُ مِن قَابِلِيَّةِ اختِزالِ سَطحِ أُكسيدِ السِّيريومِ وَيُعَزِّزُ وُجودَ شَواغِرِ الأُكسُجينِ على سَطحِ المُحفِّزِ، وَبِالتَّالي يَزدادُ النَّشاطُ التَّحفِيزِيُّ. كَما أظهَرَ تَحليلُ ‏FTIR in-situ‏ رُؤًى قَيِّمَةً حَولَ عَمَليَّةِ الامتِزازِ وَالتَّفاعُلِ بَينَ الأَمِينَاتِ وَغازِ ثانِي أُكسيدِ الكَربونِ، وَكَذلكَ تَكَوُّنِ النَّواتِجِ عِندَ دَرَجاتِ حَرارَةٍ مُختَلِفَةٍ. إضَافَةً إلى ذٰلِكَ، تَمَّت دِراسَةُ تَفاعُلِ الاقتِرانِ التَّأكسُدِيِّ بَينَ كُحُولِ البِنزِيلِ وَالأَنِيلِينِ لِتَكوينِ الإِيمِينِ، وَقَد أَنتَجَتِ التَّجارِبُ كَمِّيَّاتٍ مُتَوَسِّطَةً إلى عالِيَةٍ مِن مُركَّبَيِ البِنزِيلِيدِين أَنِيلِين وَالأَزو بِنزِين. وَقَد تَبَيَّنَ أَنَّ اختِيارَ الرَّكائِزِ يَلعَبُ دَورًا حاسِمًا في تَحدِيدِ الانتِقَائِيَّةِ التَّحفِيزِيَّةِ وَمُعَدَّلِ التَّحوِيلِ، كَما أَنَّ مَردُودَ الإِيمِينِ يَتَأثَّرُ بِوُجودِ المَجمُوعَاتِ المُعطِيَةِ أَوِ السَّاحِبَةِ لِلإِلكتُرُونَاتِ، وَكَذٰلِكَ بِمَوقِعِ المُستَبدَلاتِ على الحَلَقَةِ العَطِرِيَّةِ (أُورثو، مِيتَا، أَو بَارَا). وَقَد استُخدِمَت مَجمُوعَةٌ مِن تِقنِيَّاتِ التَّحليلِ لِتَقيِيمِ الخَصَائِصِ الفِيزِيَائِيَّةِ وَالكِيمِيَائِيَّةِ لِلمُحفِّزاتِ، كَمَا تَمَّت دِراسَةُ تَأثِيرِ العَوامِلِ التَّفاعُلِيَّةِ المُختَلِفَةِ لِتَحسِينِ كَفاءَةِ التَّحوِيلِ وَانتِقَائِيَّةِ النَّواتِجِ. وَفِي النِّهَايَةِ، تَمَّ تَقيِيمُ أَكثَرِ المُحفِّزاتِ فَعَالِيَّةً عَبرَ سِلسِلَةٍ مِن التَّفاعُلاتِ الَّتِي شَمِلَت تَفاعُلَ الأَمِينَاتِ مَع ثانِي أُكسيدِ الكَربونِ وَتَفاعُلَ الأَنِيلِينِ مَع كُحُولِ البِنزِيلِ

English Abstract

The conversion of CO2 into valuable compounds has garnered significant attention due to its potential for providing an environmentally friendly alternative to traditional carbonyl sources such as CO and phosgene. One noteworthy reaction in this area is the synthesis of carbamates, which occurs through the interaction of amines with CO2. In this study, ZnxCeO2 nanorods were designed and synthesized via a hydrothermal method. The nanorod morphology of the catalyst exhibited a higher concentration of oxygen vacancies compared to cube and mixed morphologies, which enhances CO2 activation. Various concentrations of ZnO were dispersed onto the CeO2 nanorods to create catalysts that were subsequently applied in synthesizing 2-oxazolidinones from CO2 and amines. It is crucial to highlight that ZnO improves the surface reducibility of CeO2 and promotes the presence of oxygen vacancies on the catalyst's surface, thereby increasing the catalytic activity. In-situ FTIR analysis provided valuable insights into the adsorption and interaction of amines and CO2, as well as the product formation at different reaction temperatures. Additionally, the oxidative coupling reaction of benzyl alcohols and aniline to imine was also explored, yielding moderate to high amounts of benzylideneaniline and azobenzene. The choice of substrates plays a pivotal role in determining product selectivity and conversion. The yield of imine is influenced by the presence of electron-donating or electron-withdrawing groups, as well as the position of the substituents on the aromatic ring (ortho, meta, or para). A range of characterization techniques was employed to assess the physicochemical properties of the catalysts. The effects of various reaction parameters were also investigated to optimize conversion efficiency and product selectivity. The most effective catalyst was evaluated across multiple reactions, including those involving amines with CO2 and aniline with benzyl alcohol.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	El-Ali, Bassam
Committee Members:	GANIYU, ABIDEEN ADEKUNLE and Al-Harbi, Ahmed Bakr
Depositing User:	YAHAYA ABDULLAHI (g202304050)
Date Deposited:	29 Dec 2025 10:33
Last Modified:	29 Dec 2025 10:33
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143933