Отработка технологических стадий приготовления опытных образцов сорбента, страница 13

На чистом оксиде алюминия таких сильных центров практически нет. Поэтому целью 1-го этапа настоящей работы был поиск подходящих донорных молекул, пригодных для измерения концентрации достаточно слабых акцепторных (кислотных) центров, имеющихся на поверхности Al₂O₃. Дополнительным требованием, предъявляемым к методике, была возможность ее использования для образцов, не подвергая их прокалке при температуре свыше 300^оС.

С целью разработки методики определения слабых акцепторных (кислотных) центров, на примере оксида алюминия для чистоты экспериментов был выбран образец фирмы Sasol, не содержащий примесей, на основе которого были приготовлены модельные системы и выполнены поисковые эксперименты. Для этого нами была приготовлена серия исходных растворов ароматических веществ (п-ксилол, толуол, бифенил, нафталин и антрацен) с различными значениями потенциала ионизации (таблица 2.3), отвечающими за электроннодонорные свойства этих молекул. Для сравнения, предварительная дегидратация проводилась при температурах  500^оС и 300^оС. На основе полученных данных (таблица 2.3) была найдена подходящая для измерения слабых акцепторных (кислотных) центров молекула-зонд – антрацен, при использовании которой на поверхности оксида алюминия образуется наибольшее количество стабильных радикалов.

Таблица 2.3 - Влияние типа молекулы - зонда и температуры предварительной обработки на концентрации детектируемых акцепторных центров на примере оксида алюминия фирмы Sasol.

Раствор	Потенциал ионизации, эВ	Nак*г-1, 10-16,  500оС	Nак*г-1, 10-16, 300оС
толуол	-8.83	4	2
п-ксилол	-8.44	10	1,6
1М бифенил/п-ксилол	-8.16	8	-
1М нафталин/п-ксилол	-8,14	10	3,2
0,25М антрацен/п-ксилол	-7.44	40	20

N_ак^*г^-1, 10^-16, 500^оС - концентрация донорных центров на 1г. оксида алюминия (Sasol), полученная после прокаливания при 500^оС;

N_ак^*г^-1, 10^-16, 300^оС - концентрация акцепторных центров на 1г. оксида алюминия (Sasol), полученная после прокаливания при 300^оС.

Антрацен – твердое вещество, достаточно плохо растворимое в органических растворителях. Поэтому вторым этапом в разработке методики являлось оптимизация растворителя и концентрации антрацена в нем с точки зрения получения хорошо воспроизводимых количественных результатов, а также изучение влияния времени и температуры выдерживания образцов с адсорбированными молекулами-зондами на концентрацию детектируемых акцепторных центров (таблица 2.4). В таблице 2.4 приведены данные для образцов оксида алюминия (Sasol) предварительно прокаленных при температуре 300^оС.

Из таблицы 2.4  видно, что при использовании растворов антрацена в толуоле и п-ксилоле количество детектируемых центров в пределах точности эксперимента остается постоянным, в тоже время как толуол является гораздо безопаснее  для использования, чем п-ксилол, т.к. менее токсичен.

Растворимость антрацена в толуоле при комнатной температуре была около 0,04 моль/литр. При 80^оС нам удалось получить 0,25M раствор антрацена в толуоле (таблица 2.4), но так как количество детектируемых акцепторных центров при этом не изменилось, а методика при этом стала сложнее, из-за необходимости поддержания раствора антрацена при повышенной температуре, то мы остановились на 0,04M растворе антрацена/толуоле.

С целью выяснения возможности исследования образцов, прогретых при минимально возможных (200-300^оС) температурах была также изучена зависимость концентрации образующихся радикалов от температуры предварительной прокалки образцов (рис. 2.3). Для сравнения на графике приведены данные по концентрации сильных акцепторных центров, полученные по ранее разработанной методике. Хорошо видно, что при использовании методики определения акцепторных центров, разработанной в настоящей работе, удается на порядок увеличить концентрацию детектируемых катион - радикалов. Также это позволяет уменьшить температуру предварительной обработки образцов. Что может оказаться крайне полезным при изучении кислотных свойств термически нестабильных образцов или образцов, изначально полученных прокаливанием при невысоких температурах.