۱-۴-۳- کاربردهای نانوذرات
گوناگونی مواد نانوذره‌ای به اندازه تنوع کاربردهای آنها است ، زمینه‌هایی که نانوذرات کاربرد دارند ، عبارتند از : مواد کامپوزیت ، کامپوزیت های ساختاری ، کاتالیزور ، بسته بندی ، روکش ها ، افزودنی های سوخت وموادمنفجره ، ساینده ها ، کاربرد نانوذرات در باتری ها پیل ها ی سوختی ، ساینده ها ، روان کننده ها پزشکی وداروسازی ، دارورسانی ، محافظت کننده ها ، آنالیز زیستی ولوازم آرایشی .
۱-۴-۴- نقش نانوذرات و به ویژه نانوذرات فلزی در سنتز شیمیایی
مواد با اندازه نانویی می توانند به عنوان پل بین اتمی دیده شوند و تنوع ذرات شیمیایی و خواص الکترونیکی و فیزیکی منحصر به فرد را نشان دهند . مطالعه در باره این خواص به طور فزاینده به زمینه ای مهم در علم شیمی ، فیزیک ، زیست شناسی ، پزشکی و علم مواد تبدیل شده است . با این حال آماده سازی معتبر نانومواد برای بهره برداریشان مورد نیاز است . نسبت سطح به حجم بالا ، نانومواد را به صورت بالقوه برای بهره برداری ، مطلوب می سازد . در حالی که تحقیقات زیادی در باره نانومواد فلزی بویژه طلا متمرکز است ، علاقه در مطالعه خواص نانومواد فلزی دیگر نیز قابل توجه و روبه رشد است . پالادیم یکی از کارآمدترین فلزات در کاتالیزوری است . نانوذرات پالادیم در طیف گسترده ای از کاربردهای کاتالیزوری از جمله هیدروژناسیون ، اکسیداسیون ، تشکیل پیوند کربن-کربن و واکنش های الکتروشیمیایی در سلول های سوختی مورد مطالعه قرار گرفته اند . با این حال باید توجه داشت که برنامه های کاربردی پالادیم فراتر از کاتالیزوری است . به عنوان مثال تمایل پالادیم به جذب هیدروژن نیز منجر به ذخیره سازی هیدروژن و کاربردهای حسی می شود .

۱-۴-۴-۱- کمپلکس های سیانوریک کلرید با نانوذرات فلزی
مطالعات در باره جانشینی هسته دوستی کربن-هالیدها بوسیله متالات های کربونیل در دهه ۱۹۶۰انجام شده است [۴۸] مشتقات زیادی از تری آزین ها شناخته شده اند که شامل پیوندهای کربن-فلز از بعضی فلزهای انتقالی یا فلزهای گروه های اصلی مانند Mg هستند [۴۹] پارکین^[۲۶] و همکارانش گزارش هایی در باره افزایش اکسایشی مشتقات تری آزینی به بخش های انتقال فلز مانند واکنش s-تری آزین با Mo(PMe₃)₆ ارائه دادند [۵۰] . در سال ۲۰۰۵ افزایش اکسایشی پیوندهایC-F یک جفت فلوئوروتری آزین با مقدار کم ترکیبات تیتانیوم توسط بک هوس^[۲۷] و همکارانش گزارش شده است [۵۱] . هم چنین افزایش اکسایشی کلرو تری آزین به [Pd(PPh₃)] کمپلکس های مسطح مربعی ترانس- (PPh₃)PdClتری آزینیل با بازده بالا را تولید میکنند .
در سال ۲۰۱۱ محققینی از کشور آلمان ، موفق به انجام واکنش افزایش اکسایشی مشتقات سیانوریک کلراید به فلز پالادیم(۰)شدند [۵۲] .
در سال ۲۰۱۰ لی لی ، بوکسین لی ، دی چنگ و لی هویی مائو همگی از کشور چین موفق به انجام واکنشی شدند که در آن وقتی ملامین به محلول نانوذرات طلا افزوده می شود رنگ محلول از قرمز به آبی تغییر می یابد . ملامین در واقع ۱و۳و۵-تری آزین ۱و۳و۵و-تری آمین است [۵۳] .
۱-۵- نانوذرات فلزی پالادیم و نقش کاتالیستی آن ها
پالادیم در سال ۱۸۰۳ توسط ویلیام هدولاستون^[۲۸] در آفریقای جنوبی کشف شد . این ماده یک فلز سفید و نرم است که پایین ترین نقطه ذوب را در میان فلزات گروه پلاتین دارد ، این فلز به آرامی در اسیدهیدروکلریک حل می شود ، همچنین در دمای معمولی با اکسیژن ترکیب نمی شود .
حالت های معمولی اکسیداسیون پالادیم،(+۲)و(۰)و(+۴)می باشند. کلرید وبرمید پالادیم دو ترکیب نسبتا ارزان و واکنش پذیرند که معمولا در اسیدکلریدریک رقیق حل می شوندوراه مناسبی را برای تهیه کاتالیزورهای پالادیم باز می کنند . پالادیم در ابزار الکتریکی،ابزار جراحی،دندان پزشکی ، عکاسی ، ساعت سازی و…..به کار می رود [۵۴] . این فلز نقش کاتالیزوری خود را به خوبی درکاتالیست های اگزوز ماشین وعمل تصفیه نفت وافزایش سرعت هیدروژن گیری و هیدروژن زدایی ایفا می کند . همچنین نانوذرات پالادیم در ذخیره سازی هیدروژن و کاربردهای حسی نقش عمده ای ایفا می کنند [۵۵].
نانوکاتالیزور فلزی پالادیم جایگاه بسیار ارزشمندی در تولید مواد شیمیایی ، مواد طبیعی و داروها دارد . چنانچه نانوذره‌ پالادیم روی بستر پلیمری قرار گیرد، امکان بازیافت و استفاده‌ی مجدد آن وجود خواهد داشت که این مهم در صنعت بسیار حایز اهمیت و مقرون به‌صرفه است .
جدا شدن نانوذرات پالادیم از سطح پلیمر بسیار کم است که این مساله، امکان استفاده‌ی مجدد نانوکاتالیست را بهبود بخشیده و آلودگی را به وسیله‌ فلز در محیطی که نانوکاتالیست در آن استفاده می‌شود، کاهش می‌دهد . نانوذرات فلزی پالادیم در واکنش های زیادی نقش کاتالیستی خود را به طور موثر ایفا می کنند که در کل آن ها را واکنش های جفت شدن می نامند . در ادامه راجع به واکنش های کاتالیست شده با پالادیم توضیحاتی ارائه میگردد .
۱-۵-۱- واکنش های کاتالیست شده با پالادیم
واکنش های جفت شدن ، گروهی از واکنش ها هستند که توسط کاتالیزگر پالادیم انجام می شوند . کشف واکنش های جفت شدن کربن-کربن و کربن-هترواتم در حضور کاتالیزورهای فلزی واسطه مثل پالادیم ، یکی از مهم ترین دستاوردهای شیمیدانان است . این واکنش ها عبارتند از :واکنش هک^[۲۹] ، واکنش سوزوکی^[۳۰] ، واکنش نگیشی^[۳۱] ،واکنش استایل^[۳۲] ،واکنش سونوگاشیرا^[۳۳] ، واکنش کومادا^[۳۴] ، واکنش هیاما^[۳۵] و واکنش بوخوالد-هارت ویگ^[۳۶] [۵۶-۵۷] . واکنش های جفت شدن متقاطع کاتالیز شده با پالادیم به دلیل سنتز ساده کمپلکس های پالادیم ، انعطاف پذیری و سادگی بررسی کردن این واکنش ها بی نظیر هستند [۵۸] . این واکنش ها کاربردهای وسیعی در داروسازی ، شیمی کشاورزی و صنعت دارند [۵۹-۶۰] .
در ادامه راجع به این واکنش ها توضیحاتی ارائه خواهد شد .
۱-۵-۱-۱- واکنش هک
واکنش هک یک واکنش شیمیایی بین یک هالوهیدروکربن اشباع نشده و یک آلکین در حضور باز و کاتالیزور آلی فلزی پالادیوم است که منجر به تشکیل یک آلکین استخلافی می شود . واکنش هک در اوایل سال ۱۹۷۰ توسط میزوروکی و هک گزارش شد . این واکنش در حال حاضر یکی از آسان ترین روش ها برای تهیه الفین های استخلاف شده ، دی ان ها و دیگر ترکیبات غیر اشباع است [۶۱-۶۲] . شمای کلی واکنش هک در شکل (۱-۴) آمده است .
شکل (۱-۴) شمای کلی واکنش هک
۱-۵-۱-۲- واکنش سوزوکی
واکنش سوزوکی یک واکنش آلی است که در آن یک آریل یا وینیل-بورنیک اسید با یک آریل یا وینیل هالید در حضور کاتالیست کمپلکس پالادیم(۰) واکنش می دهد. این واکنش در سال ۱۹۸۱ توسط سوزوکی و میورا گزارش شد [۶۳] . شکل (۱-۵) روند این واکنش را نشان می دهد .
شکل(۱-۵) شمای کلی واکنش سوزوکی
واکنش سوزوکی یکی از موثرترین روش ها برای ساخت ترکیبات آروماتیک و هتروآروماتیک استخلاف دار می باشد [۶۴-۶۵] . در واکنش سوزوکی از کاتالیزورهای ناهمگن استفاده می شود هرچند استفاده از این کاتالیزورها برای واکنش سوزوکی در کاربردهای صنعتی به دستگاه تقطیر احتیاج دارد .استفاده از کاتالیزور همگن به دلیل سمیت کاتالیزورهای فلزی و ایجاد مشکلات زیست محیطی و پرهزینه بودن محدود می باشد [۶۶] .
۱-۵-۱-۳-واکنش بوخوالد-هارت ویگ
در این واکنش ، آمین دار کردن آریل هالیدها و هتروآریل هالیدهای مختلف و تشکیل پیوند C-N ، با بهره گرفتن از باز ، حلال و گرما توسط کاتالیزگر پالادیم انجام می شود است . در این واکنش از انواع مختلف آمین های نوع اول و دوم و هتروآریل هالیدهای مختلف استفاده می شود . این واکنش برای اولین بار در سال ۱۹۹۵ توسط استفن بوخوالد^[۳۷] و جان هارت ویگ^[۳۸] کشف شد [۶۷-۶۸] . شکل کلی این واکنش به صورت زیر است شکل (۱-۶) .

شکل (۱-۶) واکنش بوخوالد-هارت ویگ
۱-۵-۱-۴- واکنش هیاما
واکنش هیاما یک واکنش جفت شدن است که در آن اورگانوسیلان ها یا ترکیبات آلی سیلیکون با هالیدهای آلی مثل آلکیل هالیدها ، آریل هالیدها ،آلکنیل هالیدها یا پسودوهالیدها برای تشکیل پیوند C-C جدید در حضور کاتالیزگر پالادیم واکنش می دهند . این واکنش در سال ۱۹۸۸ توسط تامجیرو و هیاما گزارش شد [۶۳-۶۹] . شکل (۱-۷) شمای کلی این واکنش را نشان می دهد .

شکل (۱-۷) واکنش هیاما
۱-۵-۱-۶- واکنش استایل
این واکنش نوعی از واکنش های جفت شدن است که در آن ترکیبات آلی قلع باالکتروندوست های آلی در حضور کاتالیزگر پالادیم واکنش می دهند . در این واکنش R¹ می تواند گروه آلکنیل ، آلکیل ، آریل ، آلیل یا بنزیل باشد و R² نیزمی تواند گروه های آسیل ، آلکنیل ، آلیل، بنزیل و آریل باشد . واکنش استایل در سال ۱۹۸۶ توسط استایل گزارش شد . این واکنش به صورت صنعتی برای تولید داروها مورد استفاده قرار می گیرد [۷۰] . شکل کلی واکنش استایل در شکل (۱-۸ ) مشاهده می شود .

شکل(۱-۸)واکنش استایل
۱-۵-۱-۷- واکنش نگیشی
واکنش نگیشی یک نوع واکنش جفت شدن است که در آن، یک ترکیب آلی روی با یک هالید آلی در حضور کاتالیزگر نیکل یا پالادیم واکنش می دهند و یک پیوند C-C جدید را تولید می کنند . این واکنش را ایچی نگیشی^[۳۹] در سال ۱۹۷۷ گزارش کرد . این اولین واکنشی بود که طی آن بی آریل های نامتقارن در بازده ی خوبی تشکیل می شوند [۷۱] . شمای کلی واکنش در شکل(۱-۹) مشاهده می شود .
شکل(۱-۹)شمای کلی واکش نگیشی
۱-۵-۱-۸- واکنش کومادا
در این واکنش ، آلکیل هالیدها می توانند با آریل ، آلکیل ، آلیل یا آلکنیل های متصل به معرف گرینیارد^[۴۰] و در حضور کاتالیزگر پالادیم یا نیکل واکنش دهند . به عبارت دیگر می توان این واکنش را واکنش جفت شدن EtMgBr با کلرو بنزن ، کاتالیز شده با نیکل یا پالادیم تعریف کرد .واکنش کومادا در سال ۱۹۷۲ توسط کومادا گزارش شد [۷۲] . شمای کلی واکنش در شکل(۱-۱۰) مشاهده می شود .

شکل(۱-۱۰) شمای کلی واکنش کومادا
۱-۵-۱-۹- واکنش سونوگاشیرا
واکنش سونوگاشیرا نوعی از واکنش های جفت شدن با پالادیم است که در آن یک آلکین انتهایی با یک آریل یا وینیل هالید در حضور کاتالیزگر پالادیم یا مس واکنش می دهد .این واکنش در سال ۱۹۷۵ توسط کنکیچی سونوگوشیرا گزارش شد [۷۳] . در این واکنش از آمین هایی مثل Et₂NH و Net₃ به عنوان باز استفاده می شود و البته می توان از بازهای دیگری هم استفاده کرد . شمای کلی واکنش سونوگاشیرا در شکل(۱-۱۱) آمده است .

شکل(۱-۱۱)واکنش سونوگاشیرا
۱-۶- پایدارسازی ، روشی برای تثبیت نانوذرات بر سطوح زمینه ای مختلف
نانوذرات ، ضرورتا سرانجام به مواد انبوه تقسیم می شوند . آن ها به طور ترمودینامیکی ، نوعا در رابطه با انباشتگی پایدار نیستند . در نتیجه آن ها نیاز به پایداری دارند و این با یک پایدارکننده محافظ انجام می شود . ثابت سازی با نیروهای الکتروستاتیک یا استریک یا هر دو ، قابل دسترسی است . پایدارکننده ، در طول تشکیل نانوذرات شناخته می شود و این با کاهش شیمیایی یا الکتروشیمیایی یا تجزیه دمایی پیشروهای متالیک به دست می آید .
برهم کنش بعدی بین ثابت کننده ها و سطح نانوذرات ، یک نوع دینامیک بالا ، با قدرت و طبیعت آن اغلب پایداری دمایی طولانی یک پراکندگی از نانوذرات را کنترل می کند . این برهم کنش می تواند خیلی از ساختارها را ازروش های گوناگون از قبیل یک اتصال کووالانسی قوی یک اتم شیمی (به عنوان مثال یک تیول) با یک جفت خطی هترواتم در یک پلیمر یا برهم کنش با یک لایه از آنیون ها (مانند یک ساختار لایه ای دوتایی سورفاکتانت ) بسازد [۵۵] .