Modifiye doğal zeolit (klinoptilolit) kullanılarak hazırlanan heterojen katalizörlerin α-pinen izomerizasyon reaksiyonundaki katalitik aktivitelerinin araştırılması

Bu çalışmada Balıkesir, Bigadiç yöresinden temin edilen doğal zeolit klinoptilolitin, farklı konsantrasyonlarda HCl asit çözeltisi ile muamele edilmesi ve asetilaseton ortamında Fe3+ metal katyonu yüklenmesi ile iki farklı türü hazırlandı. Hazırlanan bu katalizörlerin, α-pinen izomerizasyon reaksiyonundaki katalitik aktiviteleri incelendi. α-Pinen izomerizasyon reaksiyonu ana ürünlerinin kamfen ve limonen olduğu belirlendi. Kamfen kozmetik ürünler, akrilatlar, terpen-fenol reçineleri ve diğer türevlerinin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda parfüm ve ilaç endüstrisinde önemli bir yere sahip kamforun sentezinde kullanılan önemli bir ara üründür. Limonen ise diğer tek halkalı terpenlere, dimerik ve polimerik ürünlere dönüştürülebilen bir bileşiktir. Ayrıca kozmetik, gıda ve ilaç sanayinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ana ürünlerin yanı sıra α-pinen izomerizasyon reaksiyonunda trisilen, bornilen gibi bi-, tri-siklik ürünler ve α-,γ- terpinen, terpinolen ve p-simen gibi monosiklik ürünler de oluşmaktadır. Çalışmanın ilk aşamasında klinoptilolit, geri soğutucu altında farklı süre ve sıcaklıklarda, farklı konsantrasyonlarda HCl asit ile etkileştirilerek dealumine edildi. Modifiye edilen bu katalizörlerin α-pinen izomerizasyon reaksiyonundaki katalitik davranışı, reaksiyon süresi, reaksiyon sıcaklığı ve katalizör oranı gibi parametreler değiştirilerek incelendi. Kamfen oluşum miktarı, reaksiyon süresinin ve sıcaklığın artmasıyla birlikte artış göstermiştir fakat artan asit konsantrasyonuyla doğrusal bir artış göstermemiştir. En yüksek kamfen miktarı, 0.1M HCl asit ile muamele edilen klinoptilolit varlığında 150°C sıcaklık ve 8 saat reaksiyon koşullarında elde edilmiştir. Daha sonra belirlenen bu optimal koşullarda, α-pinen/katalizör oranının ürün dağılımına etkisi incelendi. Artan oran ile birlikte oluşan kamfen yüzdesinde artış görüldü. Asitle muamele işlemi sonucunda, klinoptilolitin kamfene seçiciliği artarken, yüksek dönüşümlerde limonenin sekonder ürünlere izomerleşmesi nedeniyle limonene seçicilik azalır. Zeolitlere metal yüklemesiyle oluşturulan katalizörler, kimya endüstrisinde birçok üretim sürecinde başarıyla kullanılmaktadır. Bu nedenle çalışmanın ikinci aşamasında, doğal zeolit (klinoptilolit), farklı miktarlarda Fe3+ iyonu içeren asetil aseton çözeltileri ile 12 saat boyunca muamele edilerek Fe3+ yüklemesi yapıldı. Elde edilen katalizörler, ilk aşamada olduğu gibi optimum kamfen miktarını elde etmek için sıcaklık, reaksiyon süresi ve α-pinen/katalizör oranı gibi farklı parametrelerde incelendi. En yüksek kamfen miktarı, % 5 Fe3+ iyonu yüklü klinoptilolit varlığında 150°C sıcaklıkta ve 8 saat reaksiyon koşullarında elde edildi. Çalışmada kullanılan zeolit örnekleri BET, XRD, TGA, FTIR, piridin adsorpsiyonu ve UV-Vis yöntemleri kullanılarak karakterize edildi.