Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии
В нашей работе определены ИК-спектры углей различного полимерного состава и химической природы поверхности на приборе фирмы «Перкин-Элмер 180», обладающем хорошей стабильностью электронной системы и высокой разрешающей способностью. Образцы готовили длительным механическим диспергированием тонких по...
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 1984 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1984
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183249 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии / А.А. Ларина, И.А. Тарковская, К.Ю. Чотий // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 3. — С. 254-257. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859708193338294272 |
|---|---|
| author | Ларина, А.А. Тарковская, И.А. Чотий, К.Ю. |
| author_facet | Ларина, А.А. Тарковская, И.А. Чотий, К.Ю. |
| citation_txt | Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии / А.А. Ларина, И.А. Тарковская, К.Ю. Чотий // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 3. — С. 254-257. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | В нашей работе определены ИК-спектры углей различного полимерного состава и химической природы поверхности на приборе фирмы «Перкин-Элмер 180», обладающем хорошей стабильностью электронной системы и высокой разрешающей способностью. Образцы готовили длительным механическим диспергированием тонких порошков углей в KBr.
|
| first_indexed | 2025-12-01T04:18:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
10. Смит А. При.кладная ИК-спектроскопия. Основы. Техника. Аналитическое приме
нение.- М. : Мир, 1982.- 272 с.
11. Brandes R.. о., Francois Е. Е., Shankoff Т. А. Preparation of dichromated gelatin
films for holography.- Applied optics., 1969, 8) N 11, р. 2346-2348.
12. Исследование изменений оптических характеристик сдоев бихромированной жела
тины при голографической записи. Стадия скрытого изображения / В. Ю. Баженов,
Н. М. Бурыкин, М. В. Васнецов и др.- Укр. физ. ЖУРИ., 1982, 27. NQ 7, с. 1018
1022.
Институт общей и неорганической химии АН УССР,
Киев
мдк 541.183:541.422.4
ИССЛЕДОВАНИЕ УГОЛЬНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ
А. А. Ларина, и. А. Тарковская, К. ю. ЧОТИЙ
Поступил а 18.04.83
в работах [1-3] показано, что, несмотря на. принципиальные трудно
сти, связанные с применением ИК-спектроскопиидля изучения поверх
ности углеродных материалов (оптическая непрозрачность во всей ин
фракрасной области спектра, значительные потери ИК-радиации иэ-эа
сплошного фона поглощения), указанным методом в ряде случаев
удалось обнаружить или подтвердить присутствие на окисленной уг
леродной поверхности кислотных карбоксильных, лактонных, гидро
ксильных и других кислородсодержащих групп для углей различного
происхождения,углеродных волокон и саж [2-9].
Поскольку каталитические свойства углей, особенно в реакциях
кислотно-основного типа, определяются присутствием на их поверхно
сти протоногенных кислородсодержащихгрупп [1О, 11], подробное ис
следование поверхности угольных контактов различных составов и ка
талитической активности методом ИК-спектроскопии представляет
значительный интерес.
В нашей работе определены ИI\-спектры углей различного поли
мерного состава и химической природы поверхности на приборе фирмы
«Перкин-Элмер 180», обладающем хорошей стабильностью электрон
ной системы и высокой разрешающей способностью. Образцы готовили
длительным механическим диспергированием тонких порошков углей
в KBr. Были изучены угли на основе стиролдивинилбензольного сопо
лимера (СДВБ), окисленные разными окислителями -НNОз, NaCIO,
Н2О2 и кислородом воздуха (маркировку образцов проводили по окис
лителю, например: СДВБо-НNОз, СДВБо-NаСlО и Т. д.). Характе
ристики этих контактов и их свойства подробно обсуждаются в работе
[10]. Уголь из фенолформальдегидной смолы, окисленный концентри
рованной азотной кислотой (ФФОУ4-3НNОз), подвергали термообра
ботке в течение двух часов в атмосфере аргона при температурах 200,
400, 6000 с получением образцов 2, 3, 4, соответственно (рис. 1). Спект
ральные характеристики этих углей сопоставляли с химическим анали
зом содержания отдельных типов протоногенных групп [12], элементным
анализом (процентным содержанием водорода, кислорода и угле
рода [13]). О каталитических свойствах исследованных угольных ка
тализаторов судили по их способности ускорять типичные протолитиче
ские реакции - инверсии сахарозы и гидролиза этилацетата [10].
При интерпретации полученных в настоящей работе спектров ру
ководствовались данными работ [2-9, 14-17] по ИК-спектроскопии
углеродных материалов. Полосы 1410, 1070 см:", а также проявляющие
ся в области 1400-1250 смг', обнаруженные для углей и саж [3, 14],
авторы относят к плоским деформационным колебаниям СООН-групп и
валентным колебаниям связей с-он [3, 15]. В ИI(-спектрах углей
из поливинилиденхлорида и полифурфурилового спирта, окисленных ато
марным кислородом и прогретых при температурах 200-6000, были за-
254 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ. 1984. Т. 50. 1\12 3
фиксированы характеристические частоты лактоновых, карбоксильных,
кетонных группировок и образование дикарбонильных структур, в част
ности, енольной группы 1,3-дикетона [8].
Взаимодействие функциональныхгрупп друг с другом создает осо
бые трудности в интерпретации их ИК-спектров. Так, изменения, на
блюдаемые в ИК-спектрах углей в интервале 1510-1625 см-1 , по мне
нию Матсона [5], связаны с сильным взаимодействием между карбо
ксильной и карбонильной группами вдоль ребер базальных плоскостей.
1585
-...../~' 2
~ 1750 ~
~' ~720. /550 J
~ /650
~
~
~ 11~4
"" /580
/ВОО /500~CМ-I 1800 /600
Рис. 1. Спектральные характеристики фенолформальдегидных окисленных углей, тер
мообработанных при разных температурах: 1 - исходный ФФОУ4-НNОз; 2, 3, 4 - мо
дификации того же угля, обработанного при 200, 400, 6000, соответственно.
Рис. 2. ИК-спектры окисленных углей из стиролдивинилбензольного сополимера: 1
СДВБо-Н202 ; 2 - СДВБо - воздух; 3 - СДВБо - NаСI0; 4 - СДВБо - НNОз.
Автор работ [16, 17], изучая кислородные соединения на углеродной
поверхности и ионный обмен на углеродных пленках методом ИI(-спек
троскопии, на основании большого экспериментального материала по
казал, что из-за взаимодействия протоногенныхгрупп с поверхностьюи
друг с другом их сила изменяется в широких пределах, а адсорбция
даже небольших количеств паров воды вызывает внутримолекулярные
перегруппировки функциональных групп лактоновых структур и гидро
лиз их [6], что сказывается при их количественном определении.
Отнесение полосы 1585 см-1 ранее было предметом дискуссии. По
[3], появление этой полосы свидетельствуето наличии водородной свя
зи между карбонильной и гидроксильными группами, лежащими в од
ной плоскости гексагональных колец углерода, в результате чего
уменьшается интенсивность полос 1070 и 1750 см-1 , относящихся К ва
лентным колебаниям свободных карбонилов карбоксильных групп. По
данным химического анализа на исследованных нами образцах окис
ленных и термообработанных углей находятся различные протоноген
ные группы (таблица). Полосы, проявляющиеся в спектре окислен ..
ного ФФОУ4-ЗНNОз угля (см. рис. 1) в интервале 1700-1740 CM-l~
можно отнести, в соответствии с работами [2, 3, 4, 9], к валентным
колебаниям карбонилов карбоксильных групп, а полосы 1520 CM-t
к карбонилам, связанным с соседними группировками водородной
связью.
В работах [2, 3, 14] отмечалось, что возрастание интенсивности
отдельных полос в образцах окисленных саж, по сравнению с исход
ными, связано с возрастанием числа поверхностных функциональных
групп. В частности, увеличение оптической плотности полосы 1730
1750 CM-t , принадлежащей карбонилам карбоксильных групп [15],
связано с возрастанием общего количества кислорода, в том числе и
кислорода карбоксильных групп саж [2, 14]. Прогрев окисленного
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ. 1984. Т. 50. Н!! 3 255
угля ФФОУ4-3НNОз при 2000 (образец 2) приводит к резкому паде
нию содержания кислорода (от 22 до 15 О/о) с одновременным умень
шением содержания всех типов протоиогенных групп. Соответственно,
резко уменьшается и каталитическая активность этого образца в изу
ченных реакциях. При дальнейшем повышении температуры термооб
работки оБIЦее количество кислорода практически не меняется, однако
сокращается количество поверхностных протоногенных групп и падает
каталитическая активность (образец 3). При максимальном нагреве
до 6000 наблюдается общее падение активности для образца 4 по
сравнению с окисленным углем приблизительно в 49 раз в реакции
инверсии сахарозы и приблизительно в 27 раз - гидролиза этилацета
та. Эту же зависимость в изменении химической природы поверхности
можно проследить по ИI(-спектрам этих углей (см. рис. 1). Интенсив
ность полосы 1740 см:", относяшейся, как отмечалось выше, к валент
ным колебаниям карбонилов карбоксильных групп [2, 3, 4, 9], тем
меньше, чем выше температура прогрева образца в токе аргона.
Характеристика различных окисленных vглеродных контактов
Количество отдельных Константа
ТНП')В протоногенных Элементный анализ, % скорости,
групп, ммоль/г k.l0'. c-1
СОЕ,
~ ~~
Е-о,
~
Образец угля Т, ос ММОЛЬ 0:::t:
aJ Е-о-- x:::t:= н, ~ ~~ 0:::;5г
~Q,)~ :1: :S:C"I
~:a:s:
~ g.:a .о ~g} u~
0::.::= 1::; 0<0 0.0.
.а:ж:u 'о .о О 0.1::; Q,)<O
a::E-о::S:: ~~2 = J::{:s:: а:1К
=:00 (1)
::r:: о
:s::t-o :с <оu 1::;'0 U::Си -е- о ","о) :S:U
ФФОУ4-3НNОз 2,03 1,03 0,23 0,77 2,2 75,8 22.0 22,1 93,4
ФФОУ4-3НNОз
образец 2 200 1,50 0,80 0,10 0,60 2,1 82,9 15,0 9,7 29,8
образец 3 400 1,10 0,60 0,10 0,40 1,6 8З,7 14,7 1,2 7,3
образец 4 600 0,60 0,30 0,30 2,2 84,4 13,4 0,8 1,9
СДВБо-НNОз 0,90 0,55 0,09 0,27 3,6 8З,2 13,3 20,7 69,0
СДВБО-Н2О2 1,10 0,22 0,14 0,75 2,1 81,7 16,3 7,9 41,8
СДВБо-NаС]О 0,90 0,53 0,19 0,18 2,9 84,8 12,3 7,7 34,0
СДВБо-воздух 1,20 0,36 0,17 0,47 1,8 81,9 ]6,3 7,2 11,4
Приведенные на рис. 2 ИI(-спектры углей из стиролдивинилбен
зольного сополимера (СДВБо ) , окисленных разными окислителями,
оказались очень похожими на спектр окисленного угля ФФОУ4
3НNОз, который был описан выше. Однако для углей СДВБо несколько
сдвинуты линии 1720-1750 и 1560-1590 см-1 , относящиеся к валент
ным колебаниям карбонилов карбоксильных групп и карбонильных
групп, участвующих в водородных связях, что, соответственно, можно
объяснить взаимодействием групп друг с другом и с поверхностью.
Несмотря на близкую катионобменную емкость, они все же отличаются
распределением функциональныхгрупп по кислотности, каталитической
активностью (см. таблицу) и своими структурными характеристи
ками [10].
Проведенные исследования показали, что окисленные угли неоди
накового происхождения и полученные различными способами содер
жат на своей поверхности разнообразные типы поверхностных протоно
генных групп: карбоксильных, лактонных, гидроксильных и прочих.
В ИI(-спектрах исследованных углей довольно четко проявились поло
сы, соответствующие этим функциональным группам. Данные ИК
спектроскопии позволяют судить не только о качественном составе по
верхностных кислородсодержащих групп, но в ряде случаев и об их
количестве. Каталитические свойства окисленных углей в протолитиче
ских реакциях прямо связаны с количеством протоногенных групп, на
ходящихся на их поверхности.
256 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1984, Т. 50, N2 3
1. Киселев А. В., Козлов г. А., Лыгин В. И. Инфракрасные спектры и спектры элект
ронного парамагнитного резонанса канальных саж.- Журн. физ. химии, 1965, 39,
И2 11, с. 2773-2778.
2. Киселев А. В., Лыгин В. и. Применение инфракрасной спектроскопии для исследо
вания строения поверхностных химических соединений и адсорбции.- Успехи химии,
1962,31, N2 3, с. 351-364.
3. Адсорбционные свойства и инфракрасные спектры саж / В. И. Лыгин, Н. В. Кова
лева, Н. Н. Кавтарадзе, А. В. Киселев.с- Коллоид. журн., 1960, 22, N2 3, с. 334
339.
4. Mattson Г. S., Mark Н. В. Infrared internal reflectance spectroscopic determination
of surface functional g-ГОt1рS оп сагЬоп.-J. Colloid and Ip.t~rf'ace Sci., 1969, 31, N 1,
р. 131-144.
5. Surface oxides of activated сагЬоп internal гойестапсе spectrosoopic examination of
activated sugar сагоопз / J. S. Mattson, L. Lee, Н. В. Mark, W. J. Weber.- J. Colloid
and Interface Sci., 1970, 33, N 2, р. 284-293.
6. Zawadski Г, IR spectral stud.i~s оп effect of surface functional grourps оп water vapour
adsorp·tion.- Pol. J. Chem., 1980, 54, N 5, р. 979--989.
7. Лихгениаейн В. Н., Попов В. К. ИКС ископаемых углей. Влияние наполнителей на
характер ИК-спектров.- Химия тверд. топлива. 1980, N2 5, с. 40-41.
8. Surface oxygen complexes оп carbons from atomic oxygen: an infrared' (IRS), high·
energy photoelectron врестговсоргс (XPS), and termal stability study / Н. Marsh,
А. D. Foord, J. S. Mattson, J. Н. Тпогпав, Е. ч. Evans.- J. Colloid and Interface Sci.,
1974, 49, N 3, р. 368-382.
9. Исследование химической природы поверхности активных углей методом ИК-спектро
скопии / и. А. Тарковская, А. Н. Томашевская, В. и. Рыбаченко, К. ю. Чотнй.ь
Адсорбция И адсорбенты, 1980, выл. 8, с. 43-48.
10. Ларина А. А., Сгражеско Д. Н. О каталитическом действии окисленных углей в
реакциях гидролиза.- Катализ и катализаторы, 1981, вып. 19, с. 79-84.
11. Тарковская Н. А. Окисленный уголь.- Киев: Наук, думка, 1981.- 197 с.
12. Boehm Н. Р. Спеппса! identification of surface groups.- Advances Catal. and Relat.
Subj., 1966, 16, р. 179-274.
13. Климова В. А. Основные микрометоды анализа органических соединениЙ.- М. : Хн
мия, 1967.- 208 с.
14. Etude physique de Гаспоп sur le noir de сагЬопе / J. В. Donnet, F. НиеЬег, N. Рего],
J. Jager.- J. Chem. Phys., 1963, 60, N 3, р. 426-432.
15. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединениЙ.- М. :
Мир, 1965.- 216 с.
16. Zawadski J. IR-spectral studies оп ion-exchange ргосевв оп surface of сагЬоп films.
Pol. J. СЬет., 1979, 53, N 11, р. 2289-2297.
17. Zawadski J. IR-spectroscopy studies of oxygen surface compounds оп сагЬоп.-Саг
Ьоп, 1978, 16, N 6, р. 491-499.
Физико-химический институт АН УССР, Поступила 21.06.83
Одесса
УдК 541.183:66-48:546.212-134
СОРБЦИЯ ПАРОВ ВОДЫ КАРБОКСИЛСОДЕРЖАЩИМ
ИОНООБМЕННЫМВОЛОКНОМ В Cu2+-, Ni2+. И Со2+-ФОРМЕ
Б. М. Кац, л. М. Кутовая, М. ю. Лазарев
Изучению сорбции паров воды карбоксилсодержащим ионообменным
волокном на основе полиакрилонитрила в Н+.. , Li+.. , Na+.., 1<+.., Са2+- и
Sг2+-формах посвящена работа [Г]. Данные о гидратации такого во
локна в форме катионов переходных металлов или их катионных комп
лексов в литературе отсутствуют.
Мы получили образцы карбоксилсодержащего ионообменного во
локна в форме двухвалентных катионов переходных металлов (Си2+,
Ni2+, Со2+) И их амминокомплексов и исследовали их гидратацию.
Синтез и основные характеристики карбоксилсодержащего ионооб
меннаго волокна виан КИ-!, полученного омылением сшитого гидра
зингидратом полиакрилонитрильного волокна нитрон, описаны в моно
графии [2]. Различные солевые формы исследуемого волокна с мак ..
симальным содержанием переходного металла получали в динамиче
ских условиях путем обработки исходного образца в Nа+-форме 5-
7 О/о-ным водным раствором CUS04, Ni(NОЗ) 2 или Со(NОЗ~2 ДО_ ..выаав-; _
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1984, Т. 50, Н!! 3 3 -4-7 ;,~".•_.gtt..~."."",." : ..' ,tl;';:';' .:
.. - . ~.~ ..... '.io'.; • .,.:)....,
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-183249 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T04:18:10Z |
| publishDate | 1984 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ларина, А.А. Тарковская, И.А. Чотий, К.Ю. 2022-02-07T21:17:10Z 2022-02-07T21:17:10Z 1984 Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии / А.А. Ларина, И.А. Тарковская, К.Ю. Чотий // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 3. — С. 254-257. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183249 541.183:541.422.4 В нашей работе определены ИК-спектры углей различного полимерного состава и химической природы поверхности на приборе фирмы «Перкин-Элмер 180», обладающем хорошей стабильностью электронной системы и высокой разрешающей способностью. Образцы готовили длительным механическим диспергированием тонких порошков углей в KBr. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии A Study of Carbon Catalysts by the Method of IR-Spectroscopy Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии Ларина, А.А. Тарковская, И.А. Чотий, К.Ю. Неорганическая и физическая химия |
| title | Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии |
| title_alt | A Study of Carbon Catalysts by the Method of IR-Spectroscopy |
| title_full | Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии |
| title_fullStr | Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии |
| title_full_unstemmed | Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии |
| title_short | Исследование угольных катализаторов методом ИК-спектроскопии |
| title_sort | исследование угольных катализаторов методом ик-спектроскопии |
| topic | Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet | Неорганическая и физическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183249 |
| work_keys_str_mv | AT larinaaa issledovanieugolʹnyhkatalizatorovmetodomikspektroskopii AT tarkovskaâia issledovanieugolʹnyhkatalizatorovmetodomikspektroskopii AT čotiikû issledovanieugolʹnyhkatalizatorovmetodomikspektroskopii AT larinaaa astudyofcarboncatalystsbythemethodofirspectroscopy AT tarkovskaâia astudyofcarboncatalystsbythemethodofirspectroscopy AT čotiikû astudyofcarboncatalystsbythemethodofirspectroscopy |