ИСТИНА

Одним из важнейших промышленных процессов, улучшающих экологию, является окисление угарного газа. В связи с этим существует необходимость в высокоэффективных катализаторах окисления угарного газа, не содержащих дорогих благородных металлов. Известно, что наночастицы CeO2 являются катализаторами реакций окисления, в том числе реакции окисления CO. В качестве прекурсора для получения наночастиц диоксида церия можно использовать [(CH3)2NH2]2[Ce2(BDC)4(DMF)2](H2O)2, сокращенно – Се-MOF (H2BDC – терефталевая кислота, DMF – ¬N,N-диметилформамид). Се-MOF – пористый координационный полимер, который имеет большую удельную площадь поверхности. Известно, что эффективность катализаторов зависит от их удельной площади поверхности. Наночастицы СеО2, полученные путем отжига Cе-MOF, – имеют удельную площадь поверхности – 182 м2/г, что является высоким показателем. Это делает перспективным метод получения наночастиц СеО2 из Ce-MOF для дальнейшего их использования в катализе. Так же Cе-MOF можно модифицировать катионами металлов для получения катализаторов различных реакций. Се-MOF является анионным координационным полимером – катионы, расположенные внутри пор, компенсируют отрицательный заряд металл-органического каркаса, способствуя его электронейтральности. За счет катионного обмена удается достичь большей равномерности распределения катионов активной фазы (Cu/Fe/Ni) по поверхности носителя (CeO2). В ходе данной работы методика, опубликованная в литературе была модифицирована. В результате время синтеза Cе-MOF было значительно сокращено с 48 ч. до 2 ч. за счет проведения реакции в стакане при комнатной температуре, а не в сольвотермальных условиях. Было установлено, что порядок смешивания реагентов влияет на продукт синтеза. Так при добавлении соли церия к терефталевой кислоте образуется фаза Ce-MOF, однако при добавлении терефталевой кислоты к соли церия образуется терефталат церия (III). В ходе работы Cе-MOF был модифицирован катионами железа, меди, никеля из расчета MxOy:CeO2 = 1:16 по массе. Установлено, что увеличение соотношения MxOy:CeO2 (M = Fe, Cu, Ni) приводит к аморфизации каркаса, что может быть связано с частичным замещением катионов церия. Выявлено, что адсорбция катионов активной фазы из раствора протекает практически полностью – фактическая массовая доля активной фазы оказалась близка к расчетной, предположительно ¬– вследствие протекания катионного обмена. Катализаторы, полученные отжигом модифицированного Cе-MOF, были протестированы в реакции окисления угарного газа. Наиболее высокая конверсия и скорость превращения СО наблюдалась при использовании CuO/СеO2. Максимальная скорость реакции составила 93,8 ммоль∙ч-1∙г кат-1 при температуре 340оC. Для упрощения фазового анализа катализатора CuO/CeO2 был проведен отжиг образца Cu@Ce-MOF на воздухе при 1000°C. Установлено, что отжиг приводит к образованию оксидов меди различного состава.