Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы высококремнезекше (ВК) цеолиты и ггриготозленяиз на их основе катализаторы наши широкое применение so многих каталитических'процессах, в том числе в процессах превращения синтез-газа и метанола в высокооктановый бензин. Варной задачей исследований в этом направлении является разработка высокопроизводительных каталитических систем, позволяющих с высокой степенью селективности получать узкие фракции углеводородов. Создание современной технологии немыслимо без исследования физико-химических свойств катализаторов, без изучение элементарных стадий этих процессов и установления их механизма. В связи с этим несомненно актуальним является изучение активных центров цеодит-седержазих катализаторов, установление природы промежуточных комплексов, механизма их формирования и превращения в условиях, близких к реальным процессам.
Цель работы. Целью настоящей работы явилось исследование природы и механизма образования поверхностных соединений в процессе взаимодействия метанола с ВК-цеолитаки 1ЩА и а синтезе ICQ + Н,) на кетаялцеолитных катализаторах.
Поставленная в работе цель включала решение следующих задай:
исследование адсорбционных и кислотных свойств ВК-цеолита;
установление природы поверхностных соединений, образующихся из
. метанола и ряда модельных соединений на поверхности ВК-цеолита;
исследование активных центров Go-цеолитных катализаторов по адсорбции молекул-зондов СО, Но, ЭДз»
исследование влияния промоторов ( ия , 2г ) на формирование активных центров Go-содержащих ВК-цеолитов;
исследование каталитических свойств катализаторов Со-ЩВМ и Со-М а -НЦШ в реакции (СО + Нр) и сопоставление результатов со -спектральными данными.
Для решения поставленных задач в качестве основного был использован метод ИК-спектроскопии, как наиболее информативный для исследования поверхностных явлений и позволяющий наблюдать непосредственно изменение химических связей различных функциональных" групп в процессе" адсорбции и катализа.
Научная новизна. В результате проведенных исследований по-
лучены следующие новые данные.
Методом Ш-спектроскопии в широком спектральном диапазоне (1300-4000 см ) получены непрерывные спектры образцов промышленного высококремнеземного цеолита ЦВМ при взаимодейстиии с метанолом и рядом возможных промежуточных продуктов его превращения: диметиловым эфиром (ДМЭ), метилэтиловым эфиром (мЭЭ), этиленом, пропиленом, толуолом, о-, м- и n-ксилолами в интервале температур 26-400 С.
Впервые спектрально показано, что при взаимодействии ДАЭ с поверхностью ВК-цеолита образуется поверхностное соединение типа иона оксония, при разложении которого образуются поверхностные ме-токсильные группы, активные в дальнейших превращениях Д.1Э до оле-финов и алкилароматических соединений.
Методом ИК-спектроскопии впервые обнаружен широкий набор поверхностных карбонильных комплексов кобальта на Бссетановлекном Со-содержацем ВК-цеолите. Показана зависимость стабилизации этих комплексов от степени восстановления образца. Идентифицированы дикарбонильныз комплексы кобальта и предложено их участие в росте углеводородной цепи на основании сопоставления спектральных и каталитических данных. Найдено, что уже при комнаткой температуре на Co-содержащем ВК-цеолите водород способствует диссоциации СО.
Практическое значение работы. Полученные данные о механизме Протекания промежуточных стадий конверсии метанола на ВК-цеолите, как и результаты о природе активных центров катализатора Со-ЩЫ, их формирования в процессе синтеза itaepa-Тропша «орут служить научной основой для создания более активных и селективных (например, с помощьа промотора) катализаторов получения углеводородов из ненефтяного сырья. Результаты представляют интерес также для дальнейшего развития физико-химии поверхности и теории гетерогенного катализа.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на отчетных конференциях HTV-ИНУС, Всесоюзной конференции "Современные процессы переработки и физико-химические методы исследования угля, нефти и продуктов их превращения" (Йр- кутск^ 1982), Второй областной конференции молодых ученых (Иркутск, 1984), Всесоюзных совещаниях "Химический синтез на основе одноугяеродных молекул" (Москва, 1984 и 1987), IX Всесоюзной шко-
ле-сєминаре "Применение оптической спектроскопии в адсорбции и катализе" (Иркутск, I9tto).
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ: статей - 4, тезисов докладов - о.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на стр« ницах машинописного текста, иллюстрирована 32 рисунками, состоит из введения, трех глав, выводов и стека цитируемой литературы, содержащего 154 ссылки.
