Применение ИК-спектроскопии в исследованиях каталитических реакций

При исследовании цеолитов различными методами получается более полная информация о структуре, физико-химических свойствах катализаторов, строении продуктов их взаимодействия с разными веществами, чем в случае других катализаторов. Следствием этого является большая определенность выводов о природе каталитически активных центров, с участием которых протекают различные реакции. В свою очередь, применение цеолитов как совершенных во многих отношениях модельных систем способствует развитию многих научных дисциплин неорганической и физической химии, в особенности химии поверхности и катализа, геохимии, минералогии, кристаллографии, спектроскопии, физики твердого тела и др. [c.4]

Применение ИК-спектроскопии в исследованиях каталитических реакций [c.328]

Методы рентгено- и фотоэлектронной спектроскопии в применении к явлениям адсорбции позволяют изучать и решать ряд проблем. С одной стороны, это идентификация продуктов на адсорбенте, исследование электронной структуры адсорбатов в зависимости от строения адсорбента и нахождение энергетических характеристик взаимодействия адсорбат — адсорбент. С другой стороны, это определение мест локализации адсорбированных молекул, поверхностной концентрации, степени покрытия поверхности, изучения кинетики адсорбции или каталитической реакции, выяснение механизмов адсорбции и каталитического действия металлов и сплавов и т. д. [c.162]

Благодаря быстрому возникновению новых и усовершенствованию существуюш,их методов исследования и успехам в области физики и химии твердого тела наши сведения о катализаторах пополняются буквально с каждым днем. В настоящее время применение оптической спектроскопии, радиоспектроскопии и других физических методов позволяет более определенно, чем ранее, говорить об электронном строении, о химической природе активных центров и даже об их пространственной структуре. То же можно сказать и о первичных стадиях превращений катализируемых веществ. И здесь также оказалось возможным при помощи физических методов перейти от гипотетических схем к прямому наблюдению и создать достаточно определенное представление о состоянии реагирующих веществ на поверхности катализатора, как и об его участии в каталитической реакции. [c.175]

Особенности структуры поверхностных группировок и каталитическая активность цеолитов. Со времени открытия каталитических свойств цеолитов [62, 207—210] большое внимание уделялось изучению природы активных центров на поверхности цеолитов и механизмов каталитических превращений на цеолитах. Результаты уже первых работ показали, что каталитические реакции на цеолитах могут протекать либо по ионному, либо по радикальному механизмам. ИК-спектроскопия в настоящее время пока не в состоянии внести значительный вклад в изучение реакций радикального типа, однако она оказалась очень эффективным методом исследования карбониево-ионных реакций. Плодотворность применения ИК-спектроскопии объясняется тем, что большинство реакций карбониево-ионного типа протекают на кислотных центрах. Что касается каталитических реакций радикального типа, то их оказалось значительно удобнее исследовать другими методами, в частности методами магнитного резонанса. [c.328]

Определение состава поверхности N1—5-катализаторов посредством электронной Оже-спектроскопии показало, например, наличие взаимосвязи между составом и гидрогенизационной активностью [15]. Вероятно, этот тип связи имеет значение для каталитических систем, подверженных воздействию сероводорода, например таких, с которыми приходится сталкиваться при переработке угля СРК. Информация о взаимосвязи активности с составом поверхности вместе с термодинамическими данными о системе может представлять ценность при разработке оптимальных катализаторов. Ультрафиолетовая фотоэлектронная и рентгеновская спектроскопия были уже использованы для исследования химической и электронной структуры элементов в катализаторе при изучении ряда соединений, включающих оксиды и сульфиды молибдена и кобальта [16, 17]. Применение этих методов позволяет лучше понять свойства поверхности веществ (как до, так и после реакции), представляющих интерес для катализа. Для использования в условиях протекающей реакции представляет большой интерес метод рентгеновской спектроскопии тонких структур края поглощения (см. разд. 11.3), который может, в принципе, служить руководством по управлению работой катализатора даже в таких сложных процессах, как процессы переработки нефти и угля. [c.221]

Промышленное применение реакций гидрогенизации олефиновых и ацетиленовых углеводородов стало возможно, в частности, благодаря работам Сабатье, который установил, что некоторые переходные металлы проявляют активность в реакциях гидрогенизации этилена и ацетилена. В последнее время для выяснения механизма реакций каталитической гидрогенизации использовались следующие методы 1) масс-снектрометрия — для идентификации промежуточных соединений в случае применения дейтерия для контроля за ходом реакции 2) метод инфракрасной спектроскопии — для исследования адсорбированного состояния 3) обычные методы изучения хемосорбции и кинетики. Интерпретация результатов таких исследований довольно сложна, так как одновременно с гидрогенизацией происходят реакции обмена и полимеризации, что усложняет кинетику реакции и состав продуктов. [c.332]

Изучение природы активных центров, а также строения и свойств поверхностных соединений, образующихся при взаимодействии молекул с поверхностью катализатора, позволяет глубже проникнуть в механизм гетерогенного катализа и ближе подойти к решению задачи научного подбора катализаторов. Широко используемые в настоящее время кинетические методы исследования каталитических реакций не могут дать прямую информацию о промежуточных стадиях каталитического процесса. Многие детали каталитических реакций не удается выяснить также при помощи других физико-химических методов исследования, например применением изотопов. В ряде случаев эта задача может быть успешно решена применением инфракрасной спектроскопии, которая позволяет следить за превращением молекул непосредственно на поверхностж катализатора, что открывает большие возможности для изучения промежуточных стадий каталитических реакций [1, 2]. [c.253]

Для всех изученных реакций выяснены оптимальные условия проведения реакции, выведены кинетические уравнения процессов. С применением методов тонкослойной хроматографии, УФ- и ИК-спектроскопии выяснены промежуточные и конечные продукты реакций. Для отдельных систем проведено постадийпое изучение процесса, рассчитаны константы скоростей элементарных стадий, определены термодинамические характеристики систем. Полученные результаты позволили сделать предположения о механизме действия элементов-катализаторов в исследованных каталитических процессах. В качестве примера рассмотрим полученные нами данные о механизме каталитического действия никеля в системе тай-рон — Н2О2. [c.321]

Установление элементарного механизма гетерогенно-каталитических реакций невозможно без применения современных физических методов исследования. Поэтому вполне понятен интерес широкого круга каталитиков к каждому новому физическому методу. На различных этапах развития теории катализа на каждый из них возлагались большие надежды и можно без преувеличения сказать, что применение рентгеновского анализа, спектроскопии, изотопов, магнитных и других методов ознаменовало определенные этапы в развитии теории гетерогенного катализа. [c.36]

ИК-спектроскопия, наряду с другими методами оптической и радиоспектроскопии, получает в настоящее время все более широкое распространение в исследованиях поверхности катализаторов, хемосорбции и гетерогенных каталитических реакций. Основным достоинством этого метода, которое впервые было продемонстрировано в работах А. Н. Те-ренина с сотрудниками [1], является возможность непосредственно на поверхности катализатора детально исследовать структуру хемосорбированных соединений. В тех случаях, когда на поверхности одновременно образуется несколько различных форм соединений, ИК-спектроскопия позволяет оценивать количество и изучать поведение отдельно каждой из этих форм. Успехи ИК-снектроскопии, как метода исследования структуры и взаимодействия молекул, определяются высокой чувствительностью внутримолекулярных колебаний к изменениям электронной оболочки молекулы и возможностью связать эти изменения с отдельными структурными элементами молекулы. Несомненно, однако, что применение ИК-спектроскопии к изучению адсорбированного состояния молекул сопряжено с определенными трудностями, которые в некоторой степени ограничивают возможности метода. Эти ограничения связаны, прежде всего, с необходимостью получения спектра адсорбированных молекул на фоне сильного поглощения и рассеяния света самим адсорбентом. Следствием этого является относительно низкая концентрационная чувствительность ИК-спектроскопии, не позвЬляющая, как правило, изучать хемосорбцию нри очень низких заполнениях поверхности. Отметим, однако, что покрытие поверхности, необходимое для получения спектра адсорбированных молекул, сильно зависит от исследуемой системы адсорбент — адсорбат. В благоприятных случаях ИК-спектр может быть получен при весьма низких покрытиях, составляющих 0,1—0,01% [2, 3]. В этой связи хотелось бы указать, в частности, на опубликованные недавно работы по изучению методом ИК-спектров адсорбции молекулярного азота на никеле и некоторых других металлах [4], на которых сам факт адсорбции азота при комнатной температуре не был ранее однозначно установлен другими методами. [c.32]

Комплексы, образуемые перекисью водорода с гемопротеинами, изучены более подробно, сначала методом визуальной спектроскопии, а в более поздних работах путем применения специальной техники быстрой спектрофотометрии. Все эти комплексы настолько неустойчивы, что их не удалось выделить. Показано, что и пероксидаза и каталаза образуют по три комплекса, тогда как метгемоглобин и метмиоглобип—только по одному. Эти комплексы различаются по цвету и Чанс [375] и Джордж [367] в составленных ими обзорах описали эти различия. Чанс характеризует эти комплексы как первичные, вторичные и т. д. в соответствии с характером спектров. Некоторые из этих комплексов принимают участие в ферментных реакциях. Проведено много работ для выяснения их относительных ролей. Чанс [375] указывает, что первичные комплексы наблюдаются лишь для гемопротеииов, активных как ферменты, тогда как каталитически неактивные гемоглобин и миоглобин их не образуют. Имеются также различия в константах равновесия при образовании и диссоциации обоих этих типов комплексов. С механизмом катализа при действии этих ферментов связано также то, что в отсутствие избытка перекиси водорода первичные комплексы, относительно говоря, устойчивы. Это дало возможность титрования гемопротеинов перекисью водорода с применением специальной техники такого рода исследования показали, что на каждый атом железа связывается одна молекула перекиси водорода. Ход этих реакций и форма образующихся комплексов еще не вполне выяснены. Чанс [375] и Джордж [c.352]

Применение физических методов исследования (рентгеноструктурных, ИК-спектроскопии, ЭПР, ЯМР и др.) позволило получить ценные и надежные данные о связи строения и состава с каталитическими свойствами кристаллических цеолитов, изложенные в докладах Рабо и сотр. (54), Нисидзава и сотр. (55), Миначева и соавторов (56), Топчиевой и сотр. (57), Баландина и сотр. (58), Эти исследования, проведенные на цеолитах различных групп, показали, что активными в отношении основных гетеролитических реакций являются кислые протонные центры различного химического состава и строения. Они не отличаются коренным образом от кислых центров аморфных цеолитов, и повышенная каталитическая активность катализаторов, содержащих кристаллические цеолиты, в основном связана с увеличением числа центров, доступных для реагирующих веществ в единице объема катализатора. [c.449]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология