ІЧ-спектроскопічний аналіз складного оксидного каталізатора 50%Cu3(PO4)2 50%Ni3(PO4)2

Abstract

Встановлено, що частоти та інтенсивності смуг поглинання ІЧ-спектрів одержаного повітряно-сухого зразка 50%Cu3(PO4)2·50%Ni3(PO4)2 та прожареного при оптимальній температурі термообробки 600оС характеризуються значним поглинанням в області валентних (3460-3020 см-1) та деформаційних (2360-1400 см-1) коливань гідроксильних ОН-груп молекул води. Валентні коливання фосфат-іону найбільше проявляються в продуктах дегідратації у вигляді чітких смуг в області частот поглинання 1110-410 см-1. Для дослідженого зразка спостерігаються три смуги поглинання в області: 3188,72 см-1, 1621,84 см 1 та 1434,78 см-1. Вони підтверджують існування двох видів молекул кристалогідратної води, які характеризуються різними енергіями водневого зв’язку. У процесі термічної обробки синтезованого зразка у інтервалі температур 120-700оС відбувається процес дегідратації. При цьому на одержаних ІЧ-спектрах поступово зменшуються інтенсивності смуг поглинання в області валентних та деформаційних коливань молекул води. Явище ускладнення спектру ортофосфат-іону додатковими смугами поглинання очевидно пов’язане із викривленням структури тетраедру в реальних кристалах та зниженням його симетрії. Воно може бути наслідком як низької симетрії оточення, так і збурення аніону ортофосфату РО4 3– молекулами води при виникненні міжмолекулярних водневих зв'язків. Також це може бути обумовле не можливою додатковою координацією ортофосфатного аніону з катіонами металів Сu 2+ та Ni2+. Прожарювання зразка при кінцевій температурі термообробки 700оС призводить до одержання безводної ортофосфатної системи. Це призведе і до зниження величини поверхневої кислотності та каталітичної інертності зразка.

It is established that the frequencies and intensities of the absorption bands of the infrared spectra of the obtained air-dried sample 50%Cu3(PO4)2·50%Ni3(PO4)2 and calcined at the optimum heat treatment temperature of 600оС are characterized by significant absorption in the valence (3460-3020 cm-1) and strain (2360-1400 сm -1) vibrations of hydroxyl OH-groups of water molecules. Valence vibrations of phosphate ion are most manifested in dehydration products in the form of clear bands in the absorption frequency range 1110-410 сm-1. For the investigated sample, three absorption bands were observed in the region: 3188,72 сm-1, 1621,84 сm-1 та 1434,78 сm-1. They confirm the existence of two types of crystalline hydrate water molecules, which are characterized by different hydrogen bonding energies. In the process of heat treatment of the synthesized sample in the temperature range of 120-700оС , the process of dehydration occurs. In this case, the intensity of the absorption bands in the region of valence and strain vibrations of water molecules gradually decreases in the obtained IR spectra. The phenomenon of complication of the spectrum of orthophosphate ion by additional absorption bands is obviously associated with the distortion of the tetrahedron structure in real crystals and the reduction of its symmetry. It can be a consequence of both low symmetry of the environment and perturbation of the orthophosphate anion РО4 3– by water molecules when intermolecular hydrogen bonds occur. It may also be due to possible additional coordination of orthophosphate anion with metal cations Сu 2+ and Ni2+. Calcination of the sample at the final heat treatment temperature of 700оС leads to an anhydrous orthophosphate system. This will lead to a decrease in the value of surface acidity and catalytic inertness of the sample.