ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидроксильные группы в каркасе и в катионных комплексах из "Химия цеолитов и катализ на цеолитах Том1" В гидратированных цеолитах сильно поляризующие катионы образуют гидратные комплексы, и при дегидратации они прочно удерживают последние молекулы воды. При заданной температуре дегидра- тации количество остаточной воды в каркасе определенного типа зависит от потенциала ионизации катиона. Полосы поглощения в ИК-спектрах указывают на образование комплексов катион-гидроксил и гидроксильных групп каркаса. Ионы щелочных металлов и Ва не могут расщепить молекулы воды, и слабые полосы гидроксильных групп могут появиться только в результате частичного обмена с Н в кислой среде. Такие небольшие двузарядные катионы, как иМв , образуют гидроксильные группы в количествах, пропорциональных их поляризующей силе [139,140]. В результате получаются спектры весьма сложного вида с несколькими плохо разрешенными полосами в области 3200—3700 см . Полосы с частотами около 3640 и 3540 см были отнесены к гидроксилам каркаса, таким же, как в Н-фожазите. Полоса при 3600—3560 см была отнесена к гидроксильным группам, связанным с двузарядными катионами, а полоса при 3690 см приписана воде. Регидратация при температурах до 200°С увеличивала интенсивность полосы при 3690 см , но при более высоких температурах эта полоса замещалась полосами при 3640 и 3600—3560 см , вероятно, в результате поляризации подвижных молекул воды катионами при высокой температуре. С повышением поляризующей силы катиона увеличивалась частбта полосы в области 3600—3560 см . Подробно эти данные обсуждаются в гл. 3. [c.74] Изучение гидроксильных групп в редкоземельных формах цеолитов имеет большое значение для выяснения природы каталитической активности (см. ниже). В ИК-спектре частично дегидратированного цеолита РЗЭ-У и .4еются полосы с частотой 3740 (слабая), 3640 (сильная) и 3520 см (сильная). Интерпретация полученных результатов часто осложняется из-за присутствия смеси редких земель и неполного обмена натрия. [c.74] Полоса с частотой 3520 см наблюдается только для редкоземельных форм [141], и ее частота линейно увеличивается с ростом ионного радиуса катиона [142]. Гидроксильные группы, соответствующие этой частоте, не образуют водородные связи с аммиаком и бензолом. Рентгеноструктурные данные (табл. 1-3) показывают, что при неполной дегидратации редкоземельные ионы занимают места Г. Все это приводит к выводу, что полоса при 3520 см йринадлежит гидроксильным группам, связанным с редкоземельными ионами в местах Г в содалитовых ячейках. [c.74] Нагревание до температуры выше 680°С приводит к удалению всех гидроксильных групп, кроме тех, что дают полосу при 3740 см . При этом, согласно рентгеноструктурным данным, редкоземельные ионы смещаются из мест Г в места I, которые являются наиболее выгодными в отсутствие взаимодействия с остаточными молекулами [93, 97]. К сожалению, данные в табл. 1-3 не вполне убедительны, возможно, из-за трудности контроля атмосферы в рентгеновской аппаратуре, однако о цая тенденция вполне ясна. По-видимому, комплекс РЗЭ — ОН в содалитовой ячейке теряет гидроксильную группу, которая отрывает протон от каркасного гидроксила и удаляется в виде воды, а освободившийся РЗЭ-ион переходит на место I. Такой механизм реакции более правдоподобен [1], чем предположение о том, что каркасный гидроксил соединяется с протоном гидроксила на ионе РЗЭ, в результате чего образуются кислородная вакансия в каркасе и ион кислорода, связанный с РЗЭ-ионами [141]. Последний механизм предполагает образование комплекса РЗЭ—О — РЗЭ, который должен находиться в содалитовой ячейке и предотвращать смещение катионов в места I, что противоречит рентгеноструктурным данным. Наличие льюисовской кислотности может объясняться взаимодействием с небольшим числом РЗЭ-ионов, находящихся в местах II, а не обязательно связано с кислородными дефектами каркаса. Регидроксилирова-ние цеолита РЗЭ- не происходит, если вода добавляется при комнатной температуре чтобы гидроксильные группы регенерировались, образец следует нагреть до температуры выше 200°С [141]. В процессе такой обработки молекулы воды проникают в содалитовые ячейки,, где они реагируют с РЗЭ-ионами, занимающими места I. [c.75] Вернуться к основной статье