Способ металлизации кремнезема Советский патент 1983 года по МПК C01B33/12 

Ьл

kl

4

;о

Изобретение относится к технологии сорбентов, наполнителей и других активных твердых веществ, которые широко используются в химическо промышленности в различных процес сах сорбции, очистки газов, катализа.

Известен способ металлизации кремнезема, включающий его обработку парами хлорида металла, обработку водой, сушку и восстановление l

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ металлизации кремнезема, включающий его обработку парами хлорида металла в токе сухого азота, восстановление водородом при ЗОО-ЗЗО С. и обработку парами сухого аммиака С2

К недостаткам известных способов относится невысокая стабильность частиц нанесенного металла. Вследствие слабого взаимодействия между кремнеземом и металлическими частицами металлизированного кремнезема может происходить спекание активной компоненты на носителе, приводящее к уменьшению металлической поверхноти на единицу веса образца.

Цель изобретения - повышение стабильности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу металлизации кремнезема,, включающему его обработку парами хлорида металла с последующим восстановлением водородом при повышенной температуре, перед обработкой кремнезема парами хлорида металла его обрабатывают последовательно парами хлорида вольфрама и воды и сушат, обработку парами хлорида металла ведут в токе водорода, а восстановление проводят при 400-бООс.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Перед металлизацией в газовой фазе (обработкой парами хлорида металла) на поверхность кремнезема наносят вольфрамоксидный слой, приводящий впоследствии к стабилизации частиц металла на поверхности кремнезема. Для нанесения вольфрамоксидного слоя кремнезем обрабатывают парами хлорида вольфрама, с поверхности кремнезема удалйют физически сорбированный хлорид, гидролизуют парами воды и сушат в инертном газе. Обработку вольфрамсодержащего кремнезема парами хлорида металла, удсшение физически сорбированного хлорида и восстановление проводят в токе водорода при температуре ниже температуры восстановления хлорида металла водородом в газовой фазе

Весь процесс металлизации кремнезем осуществляют в газовр фазе. В газовой фазе модифицирующий крёмнезем - элементооксидный слой - целесообразно наносить из хлорида вольфрама, пары которого наиболее плотно реагируют с ОН-группами кремнезема при относительно низкой температуре (200°С). Низковалентные ионы вольфрама наилучшим образом стабилизируют частицы таких практически важных металлов, как железо, медь и другие.

Обработка парами хлорида металла в токе водорода позволяел;. интенсифицировать процесс металлизации. Если проводить обработку при температуре ниже температуры восстановления хлорида металла в газовой фазе молекулярным водородом, то водород будет служить инертным газом-носителем для паров-хлорида металла. Вместе с тем он может восстанавливать хлорид металла, вступивший в реакцию с ОНгруппами поверхности вольфрам йодер-. жащего кремнезема. С другой сторсйкл, избыток хлорида металла, не вступивший во взаимодействие с кремнеземом, будет удс1ляться в токе водорода. При этом в течение времени, необходимого для вступления всех ОН-групп поверхности в реакцию с хлоридом металла, происходит одновременно и удаление физически сорбированного хло-г рида и восстановление хлорида, хемосорбировсшного на поверхности вольфрамсодер)жащего кремнезема, т.е. частично совмещаются во времени три стадии обработки.

Получение на поверхности кремнезема низковалентных ионов вольфрама согласно предлагаемом способу осуществляют изменением температурного режима (400-бОО°С) обработки твердого продукта в водороде. При температурах ниже вольфрам не полностью переходит в низковалентное состояние, а при температурах выше 600°С частично переходит в нуль-валентное состояние.

П р и м е р, В проточный реактор помещают 3 г силикагеля ШСК, который при.200С обрабатывают парами гексахлоЕ ида вольфрама, подаваемыми из испарителя током сухого и очищенного от кислорода инертного газа. Время обработки 2 ч. Далее проводят удаление непрореагировавшего гексахлорида вольфрама в токе инертного газа при той же температуре в течение 2 ч. Затем обрабатывают полученный продукт парами воды (гидролиз) 1 ч и сушат 1%5 ч в токе инертного газа при подъеме температуры от 200 до 275°С.

Гидролизованный и высушенный продукт подвергают обработке парами треххлористого железа в токе сухого и очищенного от киалорода водорода при (при этой температуре пары хлорида железа обладают хоретаей

летучестью и твердый хлорид практически возгоняется в токе водорода, так как восстановление может происходить только при температурах выше 300°С). Затем подачу паров треххлористого железа прекращают и образец 1 ч выдерживают при той же температуре в токе водорода до удаления избытка трёххлорйстого железа. Далее продукт в течение 1-2 ч выдерживают в водороде при тё мпературе соответственно 600-400 С до полного перехода железа в нуль-валентное

300 400 600

300 400 600

Из таблицы видно, что металлическая поверхность по предполагаемому способу находится на уровне способапрототипа (290 ) и практически не Изменяется при повьлиении температуры восстановления до 600°С..Металлический контакт, полученный по способу-прототипу, не содержащий стабилизирующего слоя низковалентных ионов вольфрама, менее стабилен: при повышении температуры восстановления от 300 до металлическая поверх ность снижается почти в 3 раза (290 м2/г Fe° и 100 Fe° соответ ственно).

состояние и до получения закрепленных на поверхности, кремнезема низковалентных ионов вольфрама. Образец содержит 7,3 вес. % Fe . Если полученный продукт не используется сразу, то его обрабатывают 0,5 ч сухим аммиаком при комнатной температуре.

Данные о величине металлической поверхности металлизированного кремнезема и о продолжительности процесса металлизации приведены в таблице.

10 9 8

10 11 9,5

Интенсификация процесса метал лизации незначительно увеличивается по сравнению со способом-прототипом Несмотря на введение нескольких дополнительных операций обработки кремнезема (11 и 9 ч, 9,5 и 8ч при температурах восстановления 400 .40 и соответственно) .

Использование полученного метал. лизированнбго кремнезема в процессах химической технологии, проходя 45 1ЧИХ при повьпаенных температурах,

позволит увеличить производительност процессов.