Синтез и модификация TiO2, наночастицами платины методом темплатного синтеза с применением SBA-15 - Диссертация

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ДИССЕРТАЦИЯ на соискание академической степени магистра по специальности: 5А522407 «Химическая технология редких и благородных металлов»СПИСОК ПРИНЯТЫХ В РАБОТЕ СОКРАЩЕНИЙ И АББРЕВИАТУР SBA-15 - «Santa Barbara amorphous - 15» - Аморфный кремнезем обладающий мезопористой структурой, микрочастицы которого содержат наноразмерные полые каналы; 41»-Мезопористый композиционный материал №41;Роль главного компонента в этих катализаторах - металлических частиц или оксидов состоит в образовании каталитически активного центра на поверхности. Для этого необходимо двигаться в направлении разработки новых перспективных решений, чтобы синтезировать катализаторы, характеристики которых могут быть заранее с моделированы и осуществлены наиболее рациональным образом. Достижение необходимых параметров в гетерогенных катализаторах включают в себя нахождение оптимального состава и соотношение активных частиц - переходных металлов, их размер и форму; регулирование содержания и распределения пор по размеру, а также организационную структуру пористой сети. Благодаря своей простоте и эффективности, этот метод является успешным для крупномасштабного производства катализаторов, однако, наночастицы металлов, образующие активную поверхность, как правило, характеризуются отсутствием единообразия форм и размеров. Этот размер имеет большое значение для катализа, поскольку размеры компонентов катализаторов - активных металлических частиц находятся в диапазоне 1-10 нм.Исследование влияния имплантации ионов Al на свойства алюмосиликатных мезопористых минеральных мезофаз типа SBA-15 в последние годы привлекает внимание многих исследователей. Изучение адсорбции азота при 77К и результаты, полученные методами рентгеновской дифрактометрии и электронной микроскопии высокого разрешения, свидетельствуют, что материалы Al-SBA-15 обладают гексагональной структурой однородных по диаметру пор-каналов диаметром 8,3 нм. а параметр их элементарной ячейки равен 12,3нм. Стуки [3,4] предложил использовать неионогенные ПАВ в кислой среде для получения гексагонального мезопористого силиката SBA-15 с длинными толстостенными порами. Наличие в SBA-15 мезопор и микропор, было доказано исследованием БЭТ изотерм и ТЭМ. Большая часть наночастиц Pt находится на потенциально активной наружной поверхности SBA-15, а также в каналах, а максимальный размер частиц Pt, включенных в мезопоры SBA-15, ограничен каналом диаметра 9нм.При выполнении диссертационной работы нами использовались химические реагенты, перечень которых приведен в табл.2. P123 Poly [ethylene glycol]-block-poly[propylene glycol]-block-poly[ethylene glycol] C3H6O*C2H4O 435465-12 www.sigma-aldrich.com Синтез катализаторов осуществлялся с применением ЕКА-RET-магнитной мешалки и устройства «Glove» для смешивания компонентов в регулируемой газовой фазе (рис.1,2). Термообработку осуществляли в муфельной печи с регулируемым температурным режимом от10-1000ОС, общий вид которого приведено на рис.3 Исследование структуры и размеров пор, полученных катализаторов осуществлялся на сканирующем микроскопе JEOL 2010F Fas TEM 200 KEV FEG HR TEM/STEM, приведенным на рис.4.Затем, после растворения Р123 в воде, в стакан добавлялся этилтриметилбромидаммония ЭТАВ в количестве 9,14 см3 и одновременно 0,14 г. раствора гексахлорплатиновой кислоты H2PTCL6 с содержанием платины 0,5 г. на 1000см3 раствора. Колба была установлена на магнитную мешалку с подогревом, где при 40ОС осуществлялось перемешивание реакционной смеси в течение 24 часов.Затем колба с содержимым устанавливалась для выпаривания в сушильный шкаф, которое осуществлялось в течение 24 часов при 90ОС. Прокаливание порошка осуществлялось в муфельной печи по следующему режиму - нагрев до 500ОС в течение 8 часов и выдержка при 500ОС в течение 6 часов. Термообработка продукта в тигле производилась в муфельной печи с нагреванием в течение 8 часов до 400ОС и выдержке при ней в течение 6 часов. Полученный гель подвергался сушке в сушильном шкафу при 100ОС в течение 24 часов, затем прокаливанию в муфельной печи с нагревом до 400ОС в течение 8 часов и выдержке при ней в течение 6 часов.На рисунках 7-14 представлены электронные микрофотографии промежуточных продуктов и титанплатинового катализатора, полученных различными способами. Как видно из рисунков 10, 11, 14 срез структуры титанплатинового катализатора представляет собой плоскость с регулярной сотовой структурой, представляющей собой сечения каналов правильной гексагональной формы с размером стороны шестиугольника 8нм. Как видно из рисунка, частицы Pt-SBA-15 имеют примерно одинаковую форму и размеры в пределах 0,5 - 2,5мкм, в среднем 1,5мкм. После удаления ионов кремния из Pt-SBA-15 (рис.8) происходит преобразование этих частиц. Микрофотограмма синтезированного катализатора, в которой представлена микроструктура продукта синтеза - титанплатинового катализатора после удаления ионов кремния существенно отличается от микрофотограмм исходных продуктов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Влияния содержания Al на адсорбционные текстурные и структурные характеристики мезопористой минеральной мезофазы типа SBA-15

ГЛАВА II.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Нужные реагенты для приготовления Pt - SBA-15

2.1.1 Синтез титан платинового катализатора

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Исследование микроструктур образцов титанплатиновых катализаторов методом электронной микроскопии

3.2 Определение каталитических характеристик синтезированных катализаторов

3.3 Обсуждение полученных результатов

3.3.1 Каталитическая активность - график

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛБЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ