КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ, 2008, том 49, № 1, с. 164-165
^^^^^^^^^^^^^^^^ ПИСЬМА
В РЕДАКЦИЮ
УДК 54.024:541.124.542.943.7:546.212:549.67
РЕАКЦИЯ АНИОН-РАДИКАЛОВ КИСЛОРОДА О- С ВОДОЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ЦЕОЛИТА FeZSM-5
© 2008 г. Е. В. Староконь, К. А. Дубков, Г. И. Панов
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск E-mail: panov@catalysis.ru Поступила в редакцию 10.08.2007 г.
Анион-радикалы кислорода О- привлекают значительное внимание исследователей как активные частицы, способные принимать участие в реакциях каталитического окисления [1-7]. В этой связи особый интерес вызывают цеолиты Ре2БМ-5, которые проявляют превосходные каталитические свойства в ряде окислительных реакций с участием закиси азота, К2О. Особенность этих катализаторов состоит в наличии специфических центров, представляющих собой моноядерные комплексы железа Бе2+ (альфа-центры), стабилизированные в матрице цеолита. Альфа-центры не окисляются молекулярным кислородом, но легко окисляются закисью азота с образованием анион-радикалов О-, называемых в случае этой системы а-кислородом [5-7]:
(Fe2+)a + N2O — (Fe-O-)a + N
(I)
Аналогично О- на оксидах V и Мо [1-4] а-кисло-род обладает высокой реакционной способностью, проявляя ярко выраженную склонность к отрыву водорода от окисляемых молекул. Помимо практической важности, цеолиты Бе28М-5 являются удобной моделью для исследования радикалов О-, концентрация которых в этой системе может на 2-3 порядка превышать их концентрацию на поверхности обычных оксидных катализаторов.
В данном письме мы сообщаем о ранее неизвестной реакции, открытой нами при исследовании адсорбции Н2О на цеолите Бе28М-5, содержащем а-кислород:
2(Бе3+-О-)а + Н2О — 2(Бе3+-ОН )а + 1№. (II)
Как и в случае метана, этана и других углеводородов, реакция (О)а с водой протекает по механизму отрыва водорода, приводя к образованию гид-роксильных групп на а-центрах и выделению эквивалентного количества О2 в газовую фазу.
Опыты по взаимодействию (О)а с водой проводили в вакуумной статической установке с масс-спектрометрическим анализом газовой фазы. После завершения опыта воду вымораживали в ловушку, охлаждаемую жидким азотом, и измеряли количество выделившегося О2. Из результатов, приведенных в таблице, видно, что количество О2 не зависит от температуры и во всех случаях составляет 0.40-0.45 от количества исходного а-кислорода, что близко к стехиометрическому коэффициенту 0.5 для реакции (II). Заниженное количество дикислорода, регистрируемое в опытах, вероятно, вызвано его небольшой потерей, например, в результате частичного захвата при вымораживании Н2О.
Протекание реакции (II) подтверждается данными ИК-спектроскопии, ТПД, а также опытами с применением изотопа 18О.
Таблица
№ опыта Исходное количество (O-)a, 1018 атом/г Температура адсорбции H2O, °C Давление H2O, Торр Количество выделившегося O2, 1018 атом/г
1 17 25 4 8.0
2 17 50 4 7.0
3 18 100 2 8.0
4 17 125 2 7.0
6 18 200 2 7.0
РЕАКЦИЯ АНИОН-РАДИКАЛОВ КИСЛОРОДА О- С ВОДОЙ
165
Авторы выражают благодарность Российскому фонду фундаментальных исследований за финансовую поддержку работы (грант № 06-03-33087).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Nikisha V.V., Shelimov B.V., Shvets V.A., Griva A.P., Kazansky V.B. // J. Catal. 1973. V. 28. P. 239.
2. Lipatkina N.I., Shvets V.A., Kazansky V.B. // Kinet. Katal. 1978. V. 19. P. 979.
3. Aika K, Lunsford J.H. // J. Phys. Chem. 1977. V. 81. P. 1393.
4. Liu H.F., Liu RS., Liew K.Y., Johnson R.E., Lunsford J.H. // J. Am. Chem. Soc. 1984. V. 106. P. 4117.
5. Panov G.I. // CATTECH. 2000. V. 4. P. 18.
6. Panov G.I., Dubkov K.A., Starokon E.V. // Catal. Today. 2006. V. 117. P. 148.
7. Chernyavsky V.S., Pirutko L.V., Uriarte A.K., Khari-tonov A.S., Panov G.I. // J. Catal. 2007. V. 245. P. 466.
КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ том 49 < 1
2008
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.