Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема переработки природного газа в различные активные для последующего использования продукты является весьма актуальной и вызывает большой научный интерес, который обусловлен химической инертностью метана. Это во многом определяет затруднения селективного окисления в умеренном температурном режиме.
Наиболее ценным кислородсодержащим продуктом реакции каталитического окисления метана молекулярным кислородом является формальдегид - важнейшее сырье для ряда промышленных синтезов. Получение существенных выходов формальдегида при гетерогенно - каталитическом окислении метана представляет собой очень важную для практики, но до сих пор не решенную задачу. Главная трудность состоит в подборе таких катализаторов, на которых при умеренных температурах полное окисление метана было бы заторможено на нужной стадии.
Интересным объектом в этом плане являются композиционные неорганические материалы на основе металлов подгруппы меди, а также рутений, нанесенные на неорганические подложки, представляющие собой соли Са, ва.
Чисто каталитические исследования по парциальному окислению углеводородов, в частности метана, посвящены, в основном, механизму процессов, кинетическим закономерностям, и в меньшей мере, сопоставлению результатов по методам приготовления и зависящих от них химическому и фазовому составу катализаторов, а также свойствам синтезированных образцов.
До настоящего времени не завершен поиск достаточно активных и'вместе с тем селективных катализаторов мягкого окисления
метана, поэтому представляется перспективным изучение этого вопроса, связанного прежде всего с выявлением путей синтеза новых селективных в окислительном катализе каталитических систем.
Цель работы заключалась б получении композиционных материалов, содержащих Au, Ag, Ru, Си в разных степенях окисления, импрегированше в различные неорганические подложки для про-верки их свойств в реакции окисленими метана и установление связи между каталитической активностью и физико - химическими характеристиками композитов. В качестве подложек использовались достаточно термостойкие сульфаты и фосфаты кальция и бария, большое число колебательных уровней которых должно способствовать диссипации энергии, что необходимо для мягкого окисления.
Научная новизна. Исследовано окисление метана в условиях протока на неорганических композитах, содержащих сульфат бария, фосфаты бария и кальция, природный апатит. Активной фазой служили металлы подгруппы меди, а также рутений и хром. Выявлены оптимальные составы контактов, температуры процесса. Показано, что серебро под влиянием реакционной среды образует ряд электронных состояний, характеризующих активные центры катализа. Спектральными методами установлено, что химический состав4 поверхности медьсодержащих катализаторов после атализа претерпевает существенные изменения, катализ способствует образованию и стабилизации более низких степеней окисления меди. Для ряда композитов исследовано влияние второго активного компонента на состояние серебра в системах Ag-Me/BaS04, где Me -золото, рутений.
Проведена коррелящія между составом контактов и их каталитическими свойствами. Получены высокоселективные катализаторы "мягкого" окисления метана до формальдегида с заметным выходом.
. Практическая ценность работы. Разработаны способы получения селективных катализаторов окисления метана, которые могут быть использованы для создания циклического технологического процесса "мягкого" окисления метана. Показана возможность регулирования активности катализаторов за счет варацич состава и количественного содержания активной фазы.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Межвузовских научных конференциях МПГУ им. В.И. Ленина. (Москва, 1992-1994 гг.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работы.
Структура и объем диссертации'. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы, приложения.
Диссертация изложена на І56 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 31 рисунок . Список цитируемой литературы включает 144 наименования.