Получение, состав и свойства железомолибденоксидных систем Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 546.71

О. И. Ахмеров

ПОЛУЧЕНИЕ, СОСТАВ И СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗОМОЛИБДЕНОКСИДНЫХ СИСТЕМ

Ключевые слова: железо, молибден, оксиды, получение, каталитическая активность.

Исследованы получение и состав железомолибденоксидных систем, а также их каталитическая активность в реакции синтеза стирола.

Key words: iron, molybdenum oxides, to obtain the catalytic activity.

Investigated the composition and reception zhelezomolibdenoksidnyh systems, as well as their catalytic activity in the fusion reaction of styrene.

Кислородные соединения железа и сложные оксидные соединения на их основе находят широкое применение для получения катализаторов органических и неорганических реакций, магнитных и конструкционных материалов, пигментов и т.д.

Области их применения во многом определяются составом сложных железооксидных систем, в частности, природой вводимых наряду с железооксидными соединениями, d-элементов переменной валентности, механизм взаимодействия между которыми часто недостаточно изучен.

Цель работы - исследование синтеза, состава и каталитической активности железомолибденоксидных систем.

Экспериментальная часть

Получение сложных оксидных систем проводилось смешением магнетита с водным раствором соли молибдена (VI). Далее осуществлялось разделение твердой и жидкой фаз, сушка порошка и формование. Термообработку образцов проводили в атмосфере воздуха при температуре 650оС.

Каталитическая активность синтезированных образцов в реакции превращения этилбензола в стирол исследовалась в проточном лабораторном реакторе со стационарным слоем катализатора. Температура в слое катализатора 600оС. Объем загрузки катализатора 1 см3, массовое соотношение вода:этилбензол равно 2,5:1. анализ исходного сырья и продуктов реакции проводился хроматографическим методом.

Активность катализатора оценивалась по его конверсии (К):

К _ [(Сисх ЭБ — Скон ЭБ)/Сисх эб] 100%, где Сисх ЭБ - концентрация этилбензола в исходной смеси; Скон ЭБ - концентрация

этилбензола в смеси после слоя катализатора.

Селективность оценивалась по выходу этилбензола на разложенные углеводороды

(ВР):

ВР _ [Сстирола/(Сисх ЭБ — Скон ЭБ)] 100<% где Сстирола - концентрация стирола в смеси после слоя катализатора.

Результаты и их обсуждение

Из анализа литературных [1,2] и экспериментальных данных можно представить образование оксидных систем следующим образом.

При синтезе железомолибденоксидных систем надо учитывать, что ионы молибдена (VI) в водных растворах образуют различные анионы полисоединений, состав которых зависит от условий реакции - концентрации, рН, температуры, времени.

В щелочных растворах с рН > 6,5 устойчивы простые молибдаты, содержащие анион MoO42-. При понижении значения рН в равновесии находятся простые молибдаты с гекса- и гептамолибдатами, имеющими соответствующие анионы.

Находящиеся в растворе ионы сорбируются на поверхности железооксидного соединения.

В процессе нагревания в атмосфере воздуха железооксидного соединения до 400оС фиксируются ярко выраженные магнитные свойства и небольшое увеличение массы, что видимо, связано с окислением магнетита до y-Fe2Оз. С дальнейшим повышением температуры магнитные свойства начинают уменьшаться - происходит полиморфное превращение у-Ре2О3 в а-форму.

При термообработке железомолибденоксидных систем происходит разложение соответствующих адсорбированных соединений молибдена (VI), например, для гептамолибдата аммония:

110оС 200оС

4(МИ4)б[М07024]*4И20 ^ 4(ЫН4)б[М07024] ^ 7(ЫИ4)2[М04013] ^

-16Н20 -(13ЫНз+5Н2)

280-500оС

^ 28Мо03

-(14ЫНз+7Н20)

В процессе взаимодействия оксида молибдена (VI) с оксидами железа (II) и железа (III) при 520-600оС могут образовываться соответствующие молибдаты железа:

Мо03 + Fe0 = FeMo04 ЗМоОз + Fe20з = Fe(Mo04)з

Также при высокотемпературной обработке не исключено образование твердых растворов оксидов молибдена и железа, о принципиальной возможности которого свидетельствуют ионные радиусы Гмо (VI) = 0,066 нм, Гре(||) = 0,080 нм , Гре(!М) = 0,067 нм.

Экспериментальные данные по исследованию каталитической активности железомолибденоксидных систем в реакции превращения этилбензола в стирол приведены в таблице 1*.

Таблица 1 - Каталитическая активность железооксидных систем в реакции синтеза стирола

Образца Продолжительность, мин Конверсия, % Селективность, %

Рез04 15 55,5 77,1

60 34,6 79,2

115 31,7 76,8

165 30,9 79,5

215 28,3 80,0

265 29,6 80,2

Ре20з-Мо0з 15 39,52 83,63

65 23,29 84,61

115 19,18 87,31

165 17,65 87,96

215 17,22 88,63

265 16,71 90,83

* Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры ОХТ КНИТУ за определение каталитической активности образцов.

Исследования показали, что при введении в железооксидную систему соединений молибдена происходит увеличение селективности катализатора.

Литература

1. Рипан Р Неорганическая химия. Т.2 / Р.Рипан, И.Четяну. - М.: Мир, 1972. - 603 с.

2. Бусев А.И. Аналитическая химия молибдена /А.И.Бусев. - М.: Изд-во Академии наук СССР, 1962. -302 с.

© О. И. Ахмеров - канд. хим. наук, доц. кафедры технологии неорганических веществ и материалов КНИТУ, [email protected].