Д.х.н. профессор Каирбеков Ж.К., к.х.н. Кишибаев К.О., Ермолдина Э.Т.

Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан

Полимерметаллические катализаторы восстановления нитросоединений Pd-гумат калия/боксит-094.

Все более актуальной задачей экономического развития различных стран мира становится рациональное использование природных ресурсов. С развитием химической промышленности возникла необходимость создания нового типа катализаторов, сочетающих достоинства неорганических и органических ионообменников. Такие катализаторы можно получить закреплением поверхности неорганических веществ органическими соединениями, содержащими ионогенные функциональные группы [1,2].

В настоящей работе исследовано активность нанесенных полимерметаллических катализаторов. В качестве полимера -стабилизатора использовалось извлеченный из угля месторождения «Ой-Карагай» гумат калия. Катализаторы готовились методом пропитки. Навеска носителя боксита -094 (Б-094) заливалась дистиллированной водой, затем прикапыванием вносился водный раствор хлорида палладия (0,8 масс.%)и раствор ГтК (0,5-2,0 масс.% по отношению к массе носителя) при перемешивании. Полученная смесь перемешивалась еще в течение 2-х часов, а затем промывалась, фильтровалась и сушилась при температуре 383К в течение 2-х часов.

В таблице1 приведены результаты исследования влияния концентрации гумата калия (природного полимера) на активность нанесенных палладиевых катализаторов в процессе восстановления ПНДА.

Из таблицы 1 видно, что максимальная скорость восстановления ПНДА наблюдается при содержании в катализаторе 1,0 масс.% гумата калия. В присутствии данного катализатора скорость реакции в 4 раза больше, чем в присутствии немодифицированного гуматом калия катализатора Pd/Б–094.

Таблица 1- Зависимость активности катализатора от концентрации природного полимера при гидрировании ПНДА (растворитель-этанол,q_к-тор=0,1г, q_ПНДА=5мл, эквV_Н2=100см³, t_ком, t_оп=60⁰С, P_атм )

Катализатор	ГтК, %	Скорость гидрирования		∆φ мВ
		Wнач Мл/мин	Wср мл/мин
0,8%Р/Б-094	-	21,6	21,2	139
1%Рd-ГтК(Ойқарағай)1%/Б-094	0,5	39,4	39,0	140
	0,75	64,0	64,0	160
	1,0	86,4	86,4	160
	1,5	63,8	63,6	148
	2,0	32,0	31,8	150

Были сделаны микрофотографии полимерметаллического катализатора, где концентрация гумата калия составило 1% и 2%.

При концентрации полимера 1% , как видно на рисунке 1, на поверхности носителя частицы агломерата различной формы и огранки распределены равномерно.

Рисунок 1 - Микрофотографии катализатора 1,0 % Рd-ГтК(1%)/Б-094

При концентрации гумата калия в 2% наблюдается образование более крупных агломератов (Рисунок 2). Из рисунка наглядно видны полимерные скопления.

Рисунок 2. Микрофотографии катализатора 1,0 % Рd-ГтК(2,0%)/Б-094

Вероятно, в случае модификации гуматом калия, на поверхности боксита образуется плотно прилегающий монослой полимера. По мере увеличения концентрации полимера увеличивается число «петель», ориентированных перпендикулярно поверхности носителя и толщина адсорбционного слоя, что затрудняет доступ реактантов к активным центрам, и требует больше времени для разработки катализатора. Модифицирование катализаторов с большей концентрацией полимера приводит к полной дезактивации катализатора, что, по-видимому, связано с диффузионным фактором.

Таким образом, активность полимерметаллического катализатора 1,0 % Рd-ГтК(2,0%)/Б-094 зависит от концентрации полимера-стабилизатора. Оптимальное содержание гумата калия в катализаторе составляет 1 масс.% .

Литература

1.Жармаганбетова А.К., Курманбаева И.А., Комашко Л.В. Нанострутурные полимерметаллические катализаторы селективной гидрогенизации.// Сборник «Проблемы катализа XXI века» (памяти академика Д.В. Сокольского), 2001, с. 82-91.

2. Каирбеков Ж.К., Кишибаев К.О., Аубакиров Е.А. Стабилизированные гуматом калия палладиевые катализаторы, нанесенные на природные минералы. Вестник КазНУ, серия химимическая, №2(42) 2006, с. 107-110.

3. Хартли Ф. Закрепленные металлокомплексы. Новое поколение катализаторов. М.: Мир. 1989. 360 с.

4. Полимерные реагенты и катализаторы. Под ред. У.Т. Форда. М.: Химия. 1991. 230 с.