29.9.2023
Tohtorinväitös kevyiden olefiinien epoksidaatiosta titaanisilikaateilla.
M.Sc. (Chem.Eng.) Matias Alvear Cabezónin väitöskirja teknillisen kemian ja reaktiotekniikan alalta esitetään julkisesti tarkastettavaksi Åbo Akademin luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa.
Väitöskirjan otsikkona on Epoxidation of light olefins on titanium silicates.
Väitöstilaisuus järjestetään perjantaina 6. lokakuuta 2023 klo. 13 osoitteessa auditorio Argentum, Aurum, Henrikinkatu 2, Turku. Vastaväittäjänä toimii professori Juan García Serna, Universidad de Valladolid, Espanja ja kustoksena akatemiaprofessori Tapio Salmi, Åbo Akademi.
Yhteenveto
Epoksidit ovat erityisen tärkeitä kemiallisia välituotteita, joita käytetään monien tuotteiden valmistuksessa, mm. jäänestoaineiden, polymeerien ja pinnoitteiden tuotannossa. Vuosittain tuotetaan miljoonia tonneja näitä molekyylejä. Tämän takia on tärkeätä ymmärtää reaktiosysteemejä molekyylitasolla. Tämän tutkimustyön painopiste oli kevyiden olefiinien epoksidoinnissa titaanisilikaattikatalyyttien avulla. Yksittäisten olefiinien kuten eteenin, propeenin, 1-buteenin ja isobuteenin sekä näiden seosten epoksidointia tutkittiin kokeellisesti.
Tutkimus kulminoitui titaanisilikaattikatalyyttien TS-1 ja Ti-MWW syvälliseen analyysiin, erityisesti katalyyttien aktiivisten kohtien analyysiin. Tutkimus tuotti uutta tietoa reagoivien aineiden ja katalyytin vuorovaikutuksesta titaanikohtien aktivoinnissa.
Yksittäisillä molekyyleillä tehdyt epoksidointikokeet paljastivat dynaamisia muutoksia, jotka riippuivat alkeeniketjun pituudesta ja molekyylirakenteesta. Olefiiniseosten epoksidoinissa saavutettiin suurempia reaktionopeuksia kuin yksittäisten olefiinien epoksidoinnissa, mikä on merkittävä tulos prosessi-intensivoinnin näkökulmasta.
Kahden titaanisilikaatin vertailu paljasti merkittäviä eroavuuksia niiden käyttäytymisessä huolimatta materiaalien näennäisistä kemiallisista yhtäläisyyksistä. Kummatkin materiaalit olivat aktiivisia miedoissa reaktio-olosuhteissa. Reaktantti-katalyytti-vuorovaikutuksen analyysi vahvisti erilaisten vasteiden olemassaolon titaanisilikaattien aktiivisissa kohdissa riippuen materiaalin rakenteesta.
Tämä väitöstyö on syvällinen tutkimus alkeenien epoksidoinnista titaanisilikaatti-katalyyteillä; työssä tutkittiin reaktantteja, materiaaleja ja katalyytin aktiivisia kohtia. Transienttien menetelmien kuten askelvastetekniikan soveltamisella saavutettiin syvällinen ymmärrys reaktiosysteemin käyttäytymisestä. Seitsemän artikkelia julkaistiin korkeatasoisissa tieteellisissä aikakauslehdissä ja tutkimustyön perusteella kehitettiin yksi patentti. Työn tuloksia esiteltiin kuudessatoista tieteellisessä konferenssissa kolmella mantereella.
Matias Alvear Cabezón on syntynyt 1994, Chilessä. Hän on tavoitettavissa puhelimitse numerosta +358 40 643 1777 ja sähköpostitse osoitteesta matias.alvear@abo.fi.
Väitöskirja on luettavissa Åbo Akademin julkaisuarkistossa Doriassa.