Application of Response Surface Methodology as an Efficient Approach for Optimization of Operational Variables in Benzene Hydroxylation to Phenol by V/SBA-16 Nanoporous Catalyst

در اينجا، ما كاتاليست V / SBA-16 را با استفاده از واناديل استيلواستونات به عنوان پيش ماده و SBA-16 سيليس نانو متخلخل به عنوان پايه سنتز كرديم. ساختار مزوپور منظم كاتاليزور توسط پراش اشعه X و تكنيك ميكروسكوپ الكتروني عبوري بررسي شد و عملكرد كاتاليزور در واكش هيدروكسيلاسيون بنزن به فنول با پراكسيد هيدروژن به عنوان يك اكسنده سبز بررسي شد. اثرات سه عامل كليدي، يعني دماي واكنش ، ميزان پراكسيد هيدروژن و مقدار كاتاليزور بر بازده واكنش با استفاده از روش سطح پاسخ همراه با طرح مركب مركزي مورد بررسي قرار گرفت. ضريب همبستگي بالا ، نشان داد كه داده هاي پيش بيني شده با RSM در توافق خوبي با نتايج تجربي هستند. نتايج بهينه سازي نيز نشان داد كه بازده بالاي فنول (17.09?) در مقادير بهينه سازي متغيرهاي موثر به دست آمد: دماي واكنش 61 درجه سانتي گراد، مقدار H2O2 1.69 ميلي ليتر و مقدار كاتاليست 0.1 گرم. علاوه بر اين، روش سطح پاسخ يك روش قابل اعتماد براي بهينه سازي متغيرهاي فرآيند تبديل هيدروكسيلاسيون بنزن به فنول، با حداقل تعداد از آزمايش را فراهم مي كند.

Herein, we prepared a V/SBA-16 catalyst using vanadyl acetylacetonate as a precursor and SBA-16 nanoporous silica as a support via an immobilization technique. The ordered mesoporous structure of catalyst was determined by X-ray diffraction and transmission electron microscopy techniques , and the catalyst was evaluated in the benzene hydroxylation to phenol with hydrogen peroxide (H2 O2 ) as a green oxidant. The effects of three key factors, namely reaction temperature (°C), H2 O2 content (mL) and catalyst amount (g) at five levels (-1.68, -1, 0, +1, +1.68), and also their interaction on the phenol yield were investigated using response surface methodology combined with central composite design. The high correlation coefficient (R2 ), i.e., 0.983, showed that the data predicted using RSM were in good agreement with the experimental results. The optimization results also exhibited that high phenol yield (17.09%) was achieved at the optimized values of the operating variables: the reaction temperature of 61 °C, H2 O2 content of 1.69 mL and a catalyst amount of 0.1 g. In addition, response surface methodology provides a reliable method for optimizing process variables for benzene hydroxylation to phenol, with the minimum number of experiments