Введение к работе
Актуальность проблемы. Центральным вопросом катализа является вопрос об активных центрах и механизмах их каталитического действия, т.е. о роли центров различной природы в определенных стадиях каталитического процесса. Среди наиболее важных каталитических реакций, протекающих на основных центрах, следует выделить реакции алкилирования боковой цепи ароматических соединений, олигомеризации олефинов и изомеризации двойной связи (без скелетной изомеризации), селективного окисления и конденсации различных соединений и другие. Из-за низкого первоначального интереса к основным гетерогенным системам, по сравнению с кислотными, методики их исследования развитые существенно меньшей степени, чем для систем кислотной природы. Тогда как существует множество методов анализа природы и распределения кислотных центров на поверхности катализаторов, практически нет надежных методов исследования числа и силы основных поверхностных центров.
Цель работы состояла в 1) разработке методики исследования основных центров на поверхности гетерогенных катализаторов, 2) систематическом исследовании с использованием ряда высокочувствительных спектральных методов природы и распределения основных центров на поверхности гетерогенных катализаторов - цеолитов и простых и смешанных оксидов, модифицированных различными способами, 3) изучении влияния основных свойств поверхности носителя на состояние нанесенных металлов
Научная новизна и практическая значимость работы. Найдены эффективные молекулярные зонды для спектральных исследований гетерогенных катализаторов, которые позволяют идентифицировать основные центры различной природы и силы, и в отличие от традиционно используемых тестов, таких как пиррол и СОг, не приводящие к необратимым изменениям поверхности. Впервые в широком спектральном диапазоне изучены апротонные основные центры разной природы в оксидах, цеолитах и гидротальцнтах. Установлено влияние модифицирования на кислотно-
основные свойства гидротальцитов. Предложен ряд увеличения основных свойств активных поверхностных центров гетерогенных катализаторов.
Практически важные результаты получены при исследовании реакции разложения N20 на модифицированных цеолитах и кристаллических титаносиликалитах, необходимые для решения экологических проблем, связанных с очисткой отходящих газов от NOx. Найдены новые каталитические системы, активные в реакции разложения N2O, которые более эффективны, чем используемые в настоящее время в промышленности Си-содержащие катализаторы.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на школе молодых ученых в Москве в 1991, X Международном конгрессе по катализу в Будапеште (Венгрия) в 1992 г.. Международном симпозиуме по цеолитам в Квебеке (Канада) в 1995 г., Международном симпозиуме по цеолитам в Сомбатели (Венгрия) в 1995 г.. Международной конференции по цеолитам в Сеуле (Корея) в 1996 г.
Результаты исследований, отражающие основное содержание диссертации изложены в 7 публикациях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Во введении обоснована актуальность темы и сформулированы основные задачи исследования. В первой главе дан обзор современных представлений о структуре и свойствах основных центров поверхности оксидов, цеолитов и гидротальцитов. Проанализированы возможности ИК-спектроскопии диффузного отражения с использованием молекул зондов кислотной природы для исследования кислотно-основных свойств поверхности гетерогенных катализаторов. Во второй главе дана характеристика изученных цеолитов, оксидов и гидротальцитов, методы их модифицирования и исследования. В главах 3-4 приведены экспериментальные данные и обсуждены результаты работы. В заключение приводятся основные выводы и список цитируемой литературы.