ИК-спектроскопическое изучение кислотных свойств модифицированных оксидов алюминия

                                                       Отчет

       ИК-спектроскопическое изучение кислотных свойств модифицированных оксидов алюминия.

Методика эксперимента.

      Для изучения кислотных свойств использовали метод ИК- спектроскопии адсорбированного СО.  Молекула СО образует комплексы с льюисовскими и бренстедовскими центрами. Для таких комплексов наблюдается повышение частоты валентного колебания νСО адсорбированного оксида углерода относительно значения для газообразной молекулы (2143 см^-1). Величина смещения полосы νСО в область высоких частот характеризует силу ЛКЦ, так как связана с теплотой образования комплексов по формуле Q_[CO]=10.5+0.5(ν_co-2143). Концентрация льюисовских центров измерялась по интегральной интенсивности полос адсорбированного  СО (в спектральной области 2185-2240 см^-1) по формуле:

                       N[μmol/g] = A/A₀, 

где А интегральная интенсивность полосы адсорбированного СО, а А₀ –

коэффициент интегрального поглощения взятый из работы ( Паукштис Е.А. ИК спектроскопия в гетерогенном кислотно-основном катализе. Новосибирск. Наука. 1992. 256 с.).

     Для регистрации спектров образцы прессовали в таблетки без связующего

плотностью (10-20)х10^-3 г/см². Таблетку помещали в кювету, позволяющую 

проводить адсорбцию СО и регистрировать спектр при температуре жидкого

азота. Перед адсорбцией образец прогревали в вакууме при 500⁰С 1.5 часа. Адсорбцию СО проводили при температуре жидкого азота (-190С) в интервале давлений 0,1 – 10 торр.

     ИК-спектры сняты на Фурье спектрометре Shimadzu 8300 с разрешением 4 см^-1 и числом накопления спектров 50. Спектры представлены после обработки в программном пакете ORIGIN. Точность измерений концентрации  ± 15%. На рисунках представлены спектры поглощения нормализованные относительно плотности таблетки.

Результаты

     На рис.1 представлены спектры образцов в области валентных колебаний  гидроксильных групп. Видно, что при введении  модифицирующих катионов интенсивность гидроксильных групп оксида алюминия значительно снижается.  При взаимодействии СО с ОН группами наблюдается уменьшение интенсивности полос гидроксильных групп (видны на спектре как минимумы) и появляются широкие полосы в области 3200-3600 см^-1, относящихся к водородно-связанным ОН группам (рис. 2). Широкая полоса в области 3430 см^-1 в спектре Al₂O₃   и ААБ-48-2 ,может указывать на присутствие Бренстедовских кислотных центров, концентрацию которых не возможно оценить из-за сильного перекрывания полос.     На рис. 3  приведены спектры адсорбированного СО в области νСО при  давлении СО 10 торр. Полосы в области 2185-2188 см^-1 характеризуют адсорбцию СО  на Льюисовских центрах. Полоса 2162 см^-1 обусловлены взаимодействием СО с OH группами водородной связью .

     В таблице 1 приведены концентрации Льюисовских кислотных центров.  Наибольшиее количество сильных льюисовских центров наблюдается для образца Al₂O₃.

Таблица 1. Положение максимумов полос поглощения адсорбированного СО на льюисовских кислотных центрах в см^-1 и их концентрация N в мкмоль/г.

Образец	Тип 1 ЛКЦ 2204-2185 см-1	Тип 2 ЛКЦ 2220-2210 см-1	Тип 3 ЛКЦ 2220-2230 см-1	Тип 4 ЛКЦ 2230-2240 см-1
Al2O3	760	25	2.5	1.4 (2239)
AAB-48-2	665	34	1	0.8 (2237)
AAB-49-2	520	2.5	1.5	-
AAB-50-2	520	8.4	1.3	0.6 (2240)

   Рис.1. ИК спектры образцов  в области гидроксильных групп. 1- Al₂O₃ , 2 – ААБ-48-2,

3 - ААБ-49-2, 4 - ААБ-50-2.

Рис. 2. Изменения в области гидроксильных групп при взаимодействии с СО при давлении 10 торр.

Рис.3.  ИК-спектры СО, адсорбированого  при давлении 10 торр.