Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

Введение Цеолиты — пример наиболее известных и распространённых соединений, обладающих пористой структурой, образованной кольцами из 6, 8, 9, 10, 12, 14, 18 и 20 тетраэдрических атомов, диаметр которых может достигать 1,5-5 нм [1]. Особенность пористого строения кристаллической структуры и наличие разнообразных каналов определяют одно из основных для практического применения свойств данных соединений — ситовый эффект, открывающий большие возможности для использования цеолитов в области катализа. В настоящее время цеолиты уверенно заняли свое место в областях каталитического крекинга, гидрокрекинга (переработка нефти), конверсии спиртов в углеводороды, синтезе высокоактивных добавок к бензину, нейтрализации вредных газов и органическом синтезе (синтез изопропилбензола, получение и -цимола, жидкофазное окисление спиртов, циклогексена и т. д.). Несмотря на значительное количество исследовательских работ и патентов, связанных с применением цеолитов и удачным внедрением их в промышленность, изучение их свойств до сих пор является фундаментальной областью научных интересов [2]. Особого внимания заслуживают работы по усовершенствованию недостатков свойств данных материалов на примере других цеолитоподобных материалов, в том числе и титаносиликатов, более устойчивых к кислым средам. Так, например, для области катализа интересным оказался единственный синтетический аналог группы минералов линтисита — АМ-4 [3]. В ходе исследования каталитических свойств АМ-4 нашими коллегами из Новосибирского государственного технического университета и Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН [4] было впервые установлено, что обработка раствором азотной кислоты разной концентрации (от 0,065 до 0,5 М) приводит не только к трансформации кристаллической структуры АМ-4 в новое соединение SL3, подробно описанное в работе [5], но и к изменению природы активных центров. Что, в свою очередь, открывает путь создания нового катализатора с возможностью управления его каталитическими свойствами (активностью и селективностью). Си- и Zn -содержащие цеолиты (ZSM-5) являются интересными образцами, проявляющими активность в реакции разложения NO [6]. Кроме того, подобные вещества рассматриваются в качестве перспективной основы для создания матриц, содержащих металлорганические соединения [7]. Соединения меди и цинка с анионами органических кислот являются одними из наиболее усваиваемых живыми организмами, обладают антибактериальными, противовирусными и противогрибковыми свойствами [8]. Часть из таких соединений являются достаточно дорогими продуктами (например, цитраты меди и цинка) ввиду сложности и энергозатратности способов их синтеза. Поэтому целью настоящей работы являлось изучение возможности синтеза Си- и Zn -содержащих форм АМ-4 и SL3 и подготовка материала для дальнейших экспериментов по получению металлорганических соединений и сравнения их свойств с известными Си, Zn -содержащими цеолитами типа ZSM-5. Методика эксперимента и объекты исследования Реагенты. в качестве титансодержащего прекурсора для синтеза титаносиликата был использован продукт сернокислотной переработки сфенового концентрата — соль аммонийтитанилсульфата (СТА) длительного хранения, малопригодного для синтеза, например, аналога иванюкита, ввиду плохой растворимости. Остальные реактивы, необходимые для синтеза (NaOH и Na 2 SiO.r5H 2 O) и приготовления модельных растворов сорбции (гидраты ZnSO 4 , CUSO 4 ), являлись продукцией поставщиков «НеваРеактив» и Merck квалификации «ч» и «х. ч.». Объекты исследования — синтетический аналог линтисита (АМ-4) и его декатионированная форма SL3, полученная при обработке АМ-4 0,5 М раствором соляной кислоты при постоянном перемешивании в течении 2 ч. Методика синтеза АМ-4. Необходимое для экспериментов количество образца было получено по аналогичной методике, описанной в нашей работе [5], но с сокращением времени синтеза с 4 до 2 сут. Синтез проходил при ступенчатом температурном режиме (табл. 1) без перемешивания в бомбочке с фторопластовым вкладышем на 450 мл. Выход продукта составил 39,89 г. Температурный режим синтеза АМ-4 из СТА Таблица 1 Время выдержки, ч 15 4 15 4 0,2 0,5 Т, °С 230 150 230 100 230 Охлаждение 152