СИНТЕЗ И КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ НАНОКЛАСТЕРОВ

Киселева О.И.¹, Чернавский П.А.¹, Ростовщикова Т.Н.¹, Юрков Г.Ю.², Буслаева Е.Ю.²

¹Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

²Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова

          Кластеры металлов, стабилизированные в полимерных матрицах или на неорганических носителях, как правило, содержат оксид металла. Каталитические свойства таких частиц могут сильно зависеть от состава металлосодержащей фазы, определяемого условиями синтеза материалов. В работе изучено влияние условий синтеза железосодержащих нанокластеров в полиэтилене и на SiO₂ на их строение и каталитические свойства в изомеризации хлоролефинов и алкилировании ими бензола. Железосодержащие нанокомпозиты в полиэтилене синтезировали терморазложением карбонила, ацетата или хлорида железа (III) в растворе - расплаве полимера. Состав исследовали методами рентгенофазового анализа, мессбауэровской и EXAFS-спектроскопии. В зависимости от исходного соединения железа синтезированные наночастицы содержали разное количество металлической, оксидной или галогенидной фазы. Размер наночастиц при содержании металла в полимере около 5% не превышал 2-10 нм. Нанесенные на SiO₂ оксиды железа Fe₂O₃, Fe₃O₄ и FeO с 5-15 % содержанием металла получали пропиткой носителя раствором нитрата железа с последующим температурно-программируемым восстановлением водородом при одновременном контроле магнитных свойств образцов. В этом случае получали частицы близкого размера 5-15 нм. Разработанная методика позволила стабилизировать на поверхности и исследовать каталитические свойства малоустойчивых оксидов железа.

Алкилирование бензола хлоролефинами с образованием продуктов с разрывом связи С-Сl или двойной связи протекает только в присутствии кислорода при 90-120^оС. В алкилировании с разрывом связи С-Сl наиболее активны катализаторы, включающие фазу Fe₂O₃. Преимущественный разрыв двойной связи осуществляется на восстановленных формах катализатора. Скорость изомеризации хлоролефинов возрастает в отсутствие кислорода и также зависит от состава наночастиц. Предположено, что реакция осуществляется на нестехиометрических оксидах через промежуточное образование оксихлоридов железа.

          Работа выполнена при поддержке РФФИ (№  01-03-32783) и ФЦП «Интеграция» (№ АО114).