Структурно-размерные эффекты в катализе реакций хлоруглеводородов наночастицами оксидов железа на кремнеземах

• Автор: Киселева, Ольга Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Введение.

Глава I. Литературный обзор

1.1. Катализаторы на основе оксидов железа строение, способы синтеза.

1.1.1. Оксиды железа

1.1.2. Синтез катализаторов.

1.1.3. Кремнеземы как носители для стабилизации наноразмерных оксидов железа

1.2. Факторы, определяющие каталитические свойства наночастиц оксидов железа .

1.2.1. Зависимость размера и состава частиц оксидов железа 1 от условий синтеза.

1.2.2. Оксидоксндное взаимодействие в системе ГегОз носитель оксиды кремния, алюминия, циркония

1.2.3. Кислотные центры железосодержащих катализаторов.

1.3. Каталитические свойства железа и его оксидов

1.3.1 Окислительное дегидрирование углеводородов.
1.3.2. Реакция ФишераТропша.
1.3.3. Окислительные процессы
1.3.4. Реакции с участием хлоруглеводородов
1.3.5. Алкнлирование.
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Реагенты, носители, катализаторы синтез, очистка, хранение.
2.1.1. Массивные катализаторы
2.1.2. Носители и нанесенные катализаторы
2.1.3. Органические субстраты
2.2. Методы исследования катализаторов и продуктов реакций.
2.3. Каталитические эксперименты.
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Размер и состав наночастиц оксидов железа.
3.1.1. 3.
3.1.2. Паноразмерные оксиды железа с различной степенью окисления, нанесенные на КСК
3.1.3. 3.
3.1.4. 3.
3.1.5. Кислотные свойства образцов.
3.2 Каталитические превращения хлоруглеводородов.
3.2.1. Изомеризация ДХБ
3.2.2. Взаимодействие аллилхлорида с бензолом
3.2.3. Бензилированис бензола
3.3. Структурноразмерные эффекты в катализе реакций хлоруглеводородов
Выводы.
Список используемых сокращений.
Список литературы


Оксид железа II нестабилен и может быть получен только при высокой температуре с последующим очень быстрым охлаждением. На практике получается обычно в виде черного пирофорного порошка при нагревании оксалата железа II в отсутствие доступа воздуха I. Полученный таким путем оксид обычно содержит несколько меньше железа, чем это соответствует простейшей формуле 0. I. устойчива лишь в том случае, если не все ее узлы заняты атомами железа. Рис. Окисьзакись железа РезО. Рис. Он образуется в смеси с другими продуктами при сгорании железных опилок на воздухе I. РезОл представляет собой черный, нерастворимый в кислотах порошок. В природе встречается в виде магнетита магнитный железняк, черная железная руда в больших количествах и является важнейшим источником железа. Магнетит ферромагнитен и обладает довольно высокой электропроводностью. При умеренном нагревании на влажном воздухе порошкообразный магнетит окисляется до РегОз. Известны гри полиморфные модификации РсгОз. Их характеристики приведены в таблице 1. Таблица 1. Параметры решетки, нахождение в природе, получение и ферромагнитные свойства полиморфных модификаций Ре. Рс2Оз гематит Г1 ромбоэдрическая а5,4Л а рис. Рс3 2 тетрагональная а8,ЗЗЛ са3рис. Характерное для всех рассмотренных окислов отклонение от стехиометрического состава обусловлено их строением 2. Любую структуру за исключением аРез можно построить, исходя из кубической плотной упаковки, образованной ионами кислорода, распределяя в нужном отношении ионы Ре2 и или Рс3 между октаэдрическими и тетраэдрическими пустотами. Эта особенность структур способствует легкому переходу одного оксида железа в другой, что определяет их широкое использование в катализе окислительновосстановительных процессов. Рис. Для получения катализаторов на основе массивных оксидов железа обычно используется метод осаждения из раствора. В раствор предшественника соли железа вводят кислоту или основание до достижения определенного , выпавший осадок сушат и прокаливают. Например, для получения оксида железа III к водному раствору нитрата 4 или хлорида 5 железа III добавляют концентрированный раствор аммиака до достижения рН,5, после фильтрации, промывания и сушки осадок прокаливают при температуре 0С. С целью повышения эффективности действия в катализе используют ультрадисперсные или наноразмерные оксиды железа. Существует множество методов получения и стабилизации наноразмерных оксидов и других кислородосодержащих соединений. Наиболее распространенные представлены в таблице 1. Таблииа 1. Зольгель метод. Распад соли или пентакарбонила железа в расплаве полимерной матрицы в инертной атмосфере при температуре 00С Полимерная матрица полиэтиленовая, силоксановый каучук, политетрафторэтилен и др. Формирование наноироволок рис. С, строгий контроль за временем реакции, окислительная атмосфера, помимо кислорода и паров воды, содержит ,3С, ,ЫОь О. Мсханохимичсский метод получения наночастиц уРез при размалывании порошка железа в планетарной мельнице в воде. Транспортная реакция испарение ацетилацетоната или бромида железа ИХ газпереносчик 2. Рис. Наиболее важные способы синтеза наноразмерных оксидов и кислородосодержащих соединений железа рассмотрены ниже. Распространенным методом нанесения наночастиц металлов и их оксидов на малоактивные или инертные подложки является пропитка носителя растворами солей активного компонента катализатора 6. Активный компонент вступает в химическое или сорбционное взаимодействие с носителем, изменяя свойства его поверхности. Вакуумирование носителя перед его погружением в пропитывающий раствор приводит к более равномерному распределению активного компонента, так как находящийся в порах воздух препятствует проникновению раствора. В промышленности чаще всего избегают этой стадии, а равномерность пропитки обеспечивают длительным пребыванием носителя в пропитываемом растворе и подогревом последнего. Пропитку чаще всего осуществляют в избытке раствора или рассчитанным количеством раствора, так, чтобы поглощенное по расчету количество солей создавало в готовом катализаторе нужную концентрацию активного компонента.