Способ получения металлокомплексного соединения угля Советский патент 1989 года по МПК C01B31/08 

1

Изобретение относится к технологии материалов неорганической химии, а именно к синтезу комплексных соединений угля, которые могут быть использованы в катализе и электрокатализе.

Цель изобретения - упрощение процесса получения металлокомплексного соединения угля и расширение его сырьевой базы.

Пример 1 . Порошок полимета-i крилонитрила в количестве 20 г смешивают с карбонатом кобальта СоС03 в количестве 0,82 г. Смесь тщательно перемешивают в ступке и подвергают карбонизации в кварцевом реакторе в атмосфере аргона в следующем температурном режиме: от 250 до 350°С скорость нагрева 0,4° С/мин, от 350 до 850°С - 8,0° С/мин.

Рентгеноструктурным анализом установлено, что кристаллическая решетка соли полностью разрушается. Химическим анализом установлен

дуюиий состав соединения, мас.%: С - основа; N 17,1; Со 12,0; Н 2,1.

Пример 2 В условиях примера 1 ведут карбонизацию смеси 20 г полиэтилнитрила с 0,82 г СоС03.

Состав полученного продукта, мас.%: С - основа; К7 19,5; Со 12,1; Н 2,2.

Пример 3. В условиях приме- pa 1 ведут карбонизацию смеси 16 г полиакрилонитрила с 0,65 г соли МпСЦ.

Состав полученного продукта, мас.%: С - основа; N 17,4; Мп 8,7,- Н 2,23.

Пример 4. В условиях примера 1 ведут карбонизацию смеси 20 г акрилонитрила с 0,82 г нитрата кальция Ca(NO j).j .

Состав полученного продукта, мас.%: С основа; N 21,1; Са 7,7; Н 1,8.

Пример 5.В условиях примера 1 ведут карбонизацию смеси 20 г акрилонитрила и 0,61 г ацетата натрия NaCCH COO).

Состав полученного продукта, мас.%: С - основаj N 17,3; Ка 4,2; Н 2,1.

Пример 6. Ведут карбонизацию смеси 16 г полиакрилонитрила с 0,65 г соли MnCl., в следующих температурных условиях: от 250 до 35С С скорость нагрева 0,6 С/мин, от 350 до 850°С - 6,6 С/мин.

Состав полученного подукта такой же, как в примере 3.

Пример 7. Карбонизацию смеси 16 г полиакрилонитрила с 0,65 г соли ведут в следующем температурном режиме: от 250 до 350 С скорость нагррва 0,6 С/мин, от 350 до 850 ° С 7,2 °С/мин.

Состав продукта такой же, как в примере 2.

Пример 8. Карбонизацию смеси 16 г полиакрилонитрила с 0,65 г соли MnClг ведут в следующих условиях: от 250 до 350°С скорость нагрева 0,5°С/мин, от 350 до 850°С - 6,6° С/мин.

Состав полученного продукта такой же, как в примере 3.

Пример 9. Карбонизацию смеси 16 г полиакрилонитрила с 0,65 г соли MnCl-j ведут в следующих условиях: от 250 до 350 С скорость

Q

f

0

5

0

0

5

0

5

нагрева 0,5°С/мин, от 350 до 850°С - 7,2°С/мин.

Данные рентгенофазового анализа аналогичны примеру 1.

Состав полученного продукта, мас.%: С - основа; N 17,4; Мп 8,7, Н 2,2.

Пример 10. Ведут карбонизацию смеси 20 г полиакрилонитрила с 0,2 г MnCl2 (соотношение акрилонит- рил: соль 100:1) в условиях примера 1

Состав полученного продукта; мас.%: С - основа; N 18,76; Мп 2,3, Н 2,4.

Пример 11. Ведут карбонизацию смеси 5 г полиакрилонитрила с 10 г MnCl2 (соотношение полимер:соль 0,5:1) в условиях примера 1.

Данные рентгенофазового анализа аналогичны примеру 1.

Состав получения продукта, мас.%: С 26,24; N 5,4; Мп 66,56, Н 0,8.

Пример 12. В условиях примера 1 ведут карбонизацию смеси 20 г акрилоннтрила и 0,82 г карбоната железа.

Состав полученного продукта, мас.%: С - основа; N 17,9$ Fe 11,5; Н 1,7.

Пример 13. В условиях примера 1 проводят карбонизацию смеси 20 г акрилонитрила и 0,82 г ,нитрата натрия.

Состав продукта, мас.%: С - основа; N 21,0; Na 8,1 ,- Н 1 ,8.

Пример 14. В условиях примера 1 проводят карбонизацию смеси 10 г полиакрилонитрила и 0,8 г СоС1 1.

Состав продукта, мас.%: С - основа, N 18,0-, Со 12,1 ; Н 1 ,6.

Металлокомплексное соединение угля (МКСУ) обладает каталитическими свойствами.

Например, при пропускании тока через одномолярный раствор серной кислоты при 60°С с использованием электрода на основе ZnCl-j и полимера по прототипу максимальная плотность тока составляет 37 мА/см2, а с использованием электродов, изготовленных из МКСУ по изобретению - 44 мА/см2.

Кроме того, на поверхности продукта, полученного по предлагаемому способу адсорбируется кислород с

51

теплотой адсорбции 15-60 ккал/моль и образует активные состояния кислорода, например и 0 . Это свидетельствует об активности данных соединений в гетерогенно-каталити- ческих реакциях окисления органических соединений.

Термостойкость МКСУ как катализатора составляет 850°С.

Ухудшение каталитической активности наблюдается при термообработке МКСУ в атмосфере аргона, так как с увеличением температуры выше 850°С уменьшается содержание азота в угле.

Изобретение позволяет упростить процесс получения МКСУ за счет использования соли металла в виде порошка, так как при этом исключается необходимость предварительного растворения полимера в концентрированных солях металлов, при этом расширяется ассортимент МКСУ за счет более широкого диапазона исходных солей металлов .

14 Формула

изобретения

5

0

5

1.Способ получения металлокомп- лексного соединения угля, включающий приготовление смеси из азотсодержащего полимера и неорганической соли металла и последующую карбонизацию смеси путем нагревания от 250 до , причем от 350 до 850СС со скоростью 6,6-8,00С/мин, о т л и - чающийс я тем, что, с целью упрощения процесса и расширения сырьевой базы, на карбонизацию подают смесь порошков полимера и соли металла, а нагревание от 25С до 350°С ведут со скоростью 0,4-0,6°С/мин.

2.Способ поп.1, отличающийся тем,что в качестве соли используют хлориды, нитриды, карбонаты или ацетаты металлов, температура плавления которых выше 250°С,

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что азотсодержащий полимер и соль берут в весовом соотношении 0,5-100:1.

Изобретение относится к технологии металлокомплексных соединений угля (МКСУ), которые могут быть использованы в катализе и электрокатализе. Цель изобретения - упрощение процесса получения металлокомплексного соединения угля и расширение его сырьевой базы. Способ получения металлокомплексного соединения угля включает приготовление смеси из азотсодержащего полимера и неорганической соли металла, хлориды, нитриды, карбонаты или ацетаты которого имеют температуру плавления выше 250°с при в массовом соотношении полимера и соли (0,5-100):1. Смесь подвергают карбонизации нагреванием от 250 до 350°с со скоростью 0,4-0,6°С/мин и далее до 850°С со скоростью 6,6-8,0 °с/мин. Полученное МКСУ является каталитически активным. Например, при пропускании тока через одномолярный раствор серной кислоты при 60°с с использованием электрода из МКСУ максимальная плотность тока составляет 44 мА/см₂. Термостойкость МКСУ как катализатора составляет 850°С. Способ получения МКСУ упрощается за счет возможности использования соли металла в виде порошка, т.к. при этом исключается необходимость предварительного растворения полимера в концентрированных солях металлов, что присуще прототипу, также расширяется ассортимент МКСУ за счет большего выбора исходных солей металлов. 2 з.п. ф-лы.