Введение к работе
Актуальность темы. Одним из актуальных направлений исследований в химии металлов платиновой группы (МПГ) является создание научных основ синтеза современных материалов (дисперсные порошки и покрытия). Данные материалы находят широкое применение в качестве катализаторов, компонентов топливных элементов, сенсоров и др.
Рутений, его сплавы и соединения обладают рядом ценных свойств, которые позволяют ставить вопрос о расширении областей применения рутения и об использовании его в ряде случаев вместо платины, родия и иридия с целью удешевления готовой продукции.
Известны термические методы получения материалов, содержащих МПГ, в растворах и в твердой фазе. Перенос закономерностей, справедливых для растворов комплексных соединений при обычных температурах, на область температур выше ЮО'С требует специальных экспериментальных обоснований. В отличие от других МПГ в литературе отсутствует качественное описание химических процессов в растворах комплексных соединений рутения при повышенных температурах. Исследования поведения координационных соединений рутения в растворах и в твердой фазе при повышенных температурах и сопоставление их результатов с другими исследованиями МПГ с целью выявления аналогий и особенностей протекающих процессов позволят обосновать и разработать методики синтеза новых перспективных рутенийсодержащих материалов.
Цель работы заключалась в разработке способов получения рутенийсодержащих высокодисперсных материалов методом автоклавного термолиза аммиачных комплексов рутения. Для достижения цели в работе стояли следующие задачи:
исследование превращений аммиакатов рутения при повышенных температурах в щелочных растворах (автоклавные условия) и в твердой фазе. Сопоставление результатов с поведением соединений других МПГ;
разработка способов синтеза дисперсных рутенийсодержащих материалов: порошков, электродов электрохимической твердоэлектролитной системы, моно- и полиметаллических катализаторов на стальном носителе, металлического рутения в коллоидной среде гидроксида алюминия Обоснование перспектив возможного практического применения.
Научная новизна:
Впервые показано, что при 190С в щелочных растворах в автоклавных условиях и твердой фазе [Ru302(NH3)i4]Cle 4НгО и
[Ru(NH3)e]Cl2 выделяется металлическая фаза. Наблюдается аналогия с поведением аммиакатов других МПГ.
Впервые разработан оригинальный способ получения дисперсных рутенийсодержащих материалов автоклавного термолиза: порошков, электродов электрохимической твердоэлектролитной системы, моно- и полиметаллических катализаторов на стальном носителе, металлического рутения в коллоидной среде гидроксида алюминия.
Результаты изучения строения и функциональных свойств образцов дисперсных рутенийсодержащих материалов.
Практическая значимость работы. Результаты настоящей работы могут быть использованы при разработке новых и усовершенствовании существующих способов получения рутениевых порошков, покрытий, нанесенных рутенийсодержащих каталитических систем, при производстве электрохимических твердоэлектролитных компонентов датчиков газовых смесей. Результаты по термолизу аммиакатов рутения в растворах и твердой фазе могут дополнить учебные курсы по координационной химии МПГ.
На защиту диссертационной работы выносятся:
-
Результаты экспериментальных исследований поведения комплексных аммиакатов рутения (II, III) в водных растворах в щелочной среде при температуре 190'С и при твердофазном разложении в интервале температур от 20 до 900*С.
-
Методы получения порошков, рутенийсодержащих катализаторов, электродов электрохимических газовых сенсоров, металлического рутения в дисперсионной среде - коллоиде гидроксида алюминия.
-
Результаты физико-химических исследований строения, морфологии и функциональных свойств порошков, катализаторов «рутений/нержавеющая сталь», «рутений-(платина или палладий)/нержавеющая сталь», рутениевых электродов твердоэлектролитной цирконийоксидной системы.
-
Обоснование практического приложения дисперсных рутенийсодержащих материалов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2004» (Москва, 2004); V Российская конференция с участием стран СНГ «Научные основы приготовления и технологии катализаторов» и IV Российская конференция с участием стран СНГ «Проблемы дезактивации катализаторов» (Омск, 2004); 5-ая Международная конференция молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки», (Самара, 2004); 2-ая Международная
Школа-конференция молодых ученых по катализу «Каталитический дизайн - от исследований на молекулярном уровне к практической реализации» (Новосибирск - Алтай, 2005); VII Российская конференция «Механизмы каталитических реакций» (Санкт-Петербург, 2006); XVIII Международная Черняевская конференция по химии, анализу и технологии платиновых металлов (Москва, 2006); I Всероссийская научная конференция «Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения» (Самара, 2006); the III International Conference "Catalysis: Fundamentals and Application" (Novosibirsk, Russia, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, 9 тезисов докладов, получено 2 патента, подтверждены 2 приоритета по заявке на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 199 наименований и приложения; содержит 12 рисунков и 18 таблиц. Работа изложена на 138 страницах текста.