Синтез та дослідження складної манганнікельфосфатної каталітичної системи типу хmn2p2o7.yni3(po4)2 методом диференційного термічного аналізу

Abstract

Синтезовано індивідуальні фосфатні каталізатори Mn2P2O7 та Ni3(PO4)2. Розроблено нову методику синтезу й одержано нову складну каталітичну систему хMn2P2O7·yNi3(PO4)2 на їх основі, яка володіє прогнозованими фізико-хімічними властивостями. Вміст зазначених фосфатів у структурі каталізатора змінювали в інтервалі 0,5 - 99,5 мас.%. Встановлено, що умови синтезу каталізаторів суттєво впливають на процес формування складу, структури та відповідних фізико-хімічних параметрів синтезованих каталізаторів. На термограмі диференційного термічного аналізу індивідуального манган-фосфатного каталізатору спостерігаються три ендоефекти при 148 °С, 220 °С і 353 °С та один екзоефект при 460 °С. На термограмі індивідуального Ni3(PO4)2 спостерігаються два ендоефекти при 210 оС і 372 оС та один екзоефект при 803 оС. Для синтезованих подвійних манганвмісних систем характерна суттєва відмінність кривих ДТА для зразків К-1 – К-7. Усі одержані повітряно-сухі зразки є кристалогідрами з різною кількістю молекул води. В структурі одержаної серії складних манган-нікельфосфатних каталізаторів містяться різні форми води. Процес дегідратації сприяє її виділенню зі структури зразків та призводить до виникнення характерних ендотермічних ефектів. На всіх синтезованих складних зразках спостерігається перехід манган (ІІ) ортофосфату в його пірофосфат при досягненні кінцевої температури термообробки. Прожарювання зразків синтезованих каталізаторів вище 700 о С призводить до їх повної дегідратації з утворенням безводних солей. Результати ДТА для всіх синтезованих манганнікельфосфатних зразків добре узгоджуються з їх результатами РФА, ІЧ-спектроскопії й поверхневої кислотності. Вони підтвердили правильний вибір модифікуючого іона для покращення структури і фізико-хімічних параметрів манган (ІІ) фосфатного каталізатора. Можна прогнозувати, що синтезовані нові складні оксидні каталізатори проявлятимуть покращені каталітичні властивості (активність та селективність) у процесах парціального окиснення н-алканів у цінні продукти.

Individual Mn2P2O7 and Ni3(PO4)2 phosphate catalysts were synthesized. A new synthesis technique was developed and a new complex catalytic system хMn2P2O7yNi3(PO4)2 was obtained based on them (К-1 – К-7), which has the predicted physicochemical properties. The composition of these phosphates in the structure of the catalyst was varied in the range of 0,5 – 99,5 wt.%. It was established that the conditions of synthesis of catalysts significantly influence the process of forming the composition, structure, and corresponding physicochemical parameters of the synthesized catalysts. On the thermogram of the differential thermal analysis of an individual manganesephosphate catalyst, three endo-effects at 148°С, 220°С and 353°С and one exo-effect at 460°С are observed. The thermogram of individual Ni3(PO4)2 shows two endo-effects at 210°С and 372°С and one exo-effect at 803°С. The synthesized double manganese-containing systems are characterized by a significant difference in DTA curves for samples K-1 - K-7. All obtained air-dry samples are crystal hydras with different numbers of water molecules. The structure of the obtained series of complex manganese-nickel phosphate catalysts contains various forms of water. The process of dehydration contributes to its separation from the structure of the samples and leads to the occurrence of characteristic endothermic effects. On all synthesized complex samples, the transition of manganese (II) orthophosphate to its pyrophosphate is observed when the final heat treatment temperature is reached. Firing samples of synthesized catalysts above 700oC leads to their complete dehydration with the formation of anhydrous salts. DTA results for all synthesized manganese-nickel phosphate samples are in good agreement with their X-ray diffraction, IR spectroscopy, and surface acidity results. They confirmed the correct choice of the modifying ion to improve the structure and physicochemical parameters of the manganese (II) phosphate catalyst. It can be predicted that the synthesized new complex oxide catalysts will show improved catalytic properties (activity and selectivity) in the processes of partial oxidation of n-alkanes into valuable products. The synthesized double manganesecontaining systems are characterized by a significant difference in DTA curves for samples K-1 - K-7. All obtained air-dry samples are crystal hydras with different numbers of water molecules. The structure of the obtained series of complex manganese-nickel phosphate catalysts contains various forms of water. The process of dehydration contributes to its separation from the structure of the samples and leads to the occurrence of characteristic endothermic effects. On all synthesized complex samples, the transition of manganese (II) orthophosphate to its pyrophosphate is observed when the final heat treatment temperature is reached. Firing samples of synthesized catalysts above 700oC leads to their complete dehydration with the formation of anhydrous salts. DTA results for all synthesized manganese-nickel phosphate samples are in good agreement with their X-ray diffraction, IR spectroscopy, and surface acidity results. They confirmed the correct choice of the modifying ion to improve the structure and physicochemical parameters of the manganese (II) phosphate catalyst. It can be predicted that the synthesized new complex oxide catalysts will show improved catalytic properties (activity and selectivity) in the processes of partial oxidation of n-alkanes into valuable products.