Способ получения металлоуглеродных кластерных композиций

Способ получения металлоуглеродных кластерных композиций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии получения металлоуглеродных кластерных композиций, используемых в качестве магнитных материалов и катализаторов. Цель - сокращение продолжительности процесса. Сущность способа заключается в смешении карбонила металла 6.7 или 8 групп или их смеси с органическим соединением, имеющим полисопряженные ароматические ядра , и нагревают полученную смесь в интервале температур от 400°С до температуры плавления соответствующего металла. Продолжительность процесса составляет 0.5-1,5 ч. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (И) Оц (5()5 С 01 В 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ1ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755632/26 (22) 01.11,89 (46) 30.05.92. Бюл. N. 20 (71) Институт нефтехимического синтеза им.

А.В.Топчиевв и Институт химической физики им. Н.Н.Семенова (72) H.À.Ïëàòý, Ю.Б,Америк, В.В.Трусов, И П.Семенов, A,Ю.Дьяконов, А;А.батурин, Н,В;Матвеева, И.П.Суздалев, Ю.B.Ìàêñèмов и Р,А,Арейц (533 661,666. 1(088,8) (56) P.Bîwån, W.Jonåç, J.М.ТЬо(паз, R.Schloge. Н.P.Bohm. Preparatton and CharacterIsatlon of New IntereaIates formed

between GraphIte апб Iron СагЬопйз

Compounds. J.С,S. Chem. Commun. 1981, й. 14, р,676-680.

Изобретение относится к способу получения углеродных материалов, а именно к способу получения металлоуглеродных композиций. и может быть иополвзовано в химической промышленности; а соединения могут быть использованы в качестве магнитных материалов и катализаторов.

Известны способы получения металлоуглеродных кластерных композиций, в которых кластеры располагаетвя междч углеродными слоями, звквочающиеся во внедрении в слоистые соединения графжа хлоридв металла и его последующее восстановление.

Подобными методами получают слоистые угяеродные соединения, содержащие кластеры двух металлов — Fe-Мо и Fe W. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОУГРЕРОДНЫХ КЛАСТЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ (57) Изобретение относится к технологии получения металлоуглеродных кластерных композиций; используемых в качестве магнитных материалов и катализаторов. Цель— сокращение продолжительности процесса.

Сущность способа заключается в смешении кврбонила металла 6,7 или- 8 групп или их смеси с оргайическим соединением, имеющим полисопряженные ароматические ядра, и нагревают полученную смесь в интервале температур от 400 С до температуры плавления соответствующего металла.

Продолжительность процесса составляет

0.5-1,5 ч, Существенными недостатками данных способов являются сложность получения 4 металлоуглеродных композиций, многоста- (,д) дийность процессов их получения, невоз- { можность .регулирования содержания ., © металла в кластерах путем изменения тех- р нологических параметров синтеза.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности.и достигаемому результату является способ получения сло- И истых кластерных соедэиений железа в матрице графита. Этот способ заключается в том, что частицы природного графита flpoпитывают растворамв железопентакарбонила, динатрийжелезотетракарбонила или трижелеэододекакарбонила в тетрагидрофуране, после чего подвергают карбонильные соединения фотохимическа

1736921 деструкции, получая межслоевые соединения графита, содержащие в зависимости от используемого карбонила 3,8: 4,2; 6,2 (, железа соответственно, Однако известный способ характеризуется длительностью процесса фотодеструкции карбонилов, достигающей несколько десятков часов.

Цель изобретения — сокращение длительности процесса, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения металлоуглеродных кластерных композиций, включающему смешение карбонильных соединений металлов с углеродсодержащим компонентом и термообработку полученной смеси, в качестве углеродсодержащего компонента используют органические соединения, имеющие полисопряженные ароматические ядра — продукты вторичных процессов переработки нефти и угля или индивидуальные органические соединения и йх смеси. А в качестве карбонильных соединений используются соединения металлов 6,7 или 8 групп или их смеси.

Содержание металла в получаемых композициях определяется его содержанием в карбониэуемом сырье и находится в пределах от 0,1 до 70 вес.0(,. Композиции с содержанием металла менее чем 0,1 вес.% no своим свойствам не отличаются от свойств карбонизуемого исходного органического сырья. При содержании металла более 70 вес.7; свойства композиции будут определять свойства продуктов разложения исходного комплексного соединения.

Верхняя температура карбонизации определяется температурой плавления металла или температурой разрушения графитовой матрицы. Одна должна быть не менее 400 С, так как при этой температуре деструкция углеродсодержащей компонен-. ты и карбонильных соединений начинает .протекать со значительной скоростью.

В известном способе кластеры металла формируются непосредственно в графитовой матрице путем фотодеструкции карбонильных соединений железа.

В предлагаемом способе формирование кластеров металла происходит путем термического разложения карбонильных соединений металлов с одновременным образованием углеродной матрицы при карбониэации углеводородной части исходного сырья, Регулирование содержания металла в исходной смеси позволяет изменять его содержание в получаемой композиции.

Пример 1. Смесь 24,6 г (1:1 вес.) фенантрена с трифениленом и 0,15 г 1,4-дифенилбутадиен-1,3-жел езотрикарбонила

55 нагревают до 900 С эа 20 мин в атмосфере азота и получают композицию, содержащую кластеры железа, стабилизированные графитовой матрицей, что подтверждается данными спектров ядерного гамма-резонанса (ГРС), По данным магнитных измерений и нейтронно-активационного анализа компо,зиция диамагнитна и содержит 0,1;(желеэа.

Пример 2, Аналогично примеру 1 смесь 1,9 r (1:1 вес.) фенантрена с трифениленом и 0,8 r 1,4-дифенилбутадиен-1,3-железотрикарбонила нагревают до 900 С за

20 мин в атмосфере азота и получают композицию, содержащую кластеры железа, что подтверждается данными ГРС, По магнитным измерениям и данным нейтронно-активационного анализа композиция ферромагнитна. и содержит 5,5% железа.

Пример 3. К 9,0 r пека пиролиза бензина с т.раэм,93 С (по КиШ), разогретому до 250 С в атмосфере аргона, прикапывают при перемешивании 21 r пентакарбонила железа в течение 30 мин.

Полученную смесь нагревают до 400 С и выдерживают 60 мин при этой температуре, В результате получают ферромагнитную композицию, содержащую 70 железа в виде кластеров(по данным магнитных измерений, ГРС и нейтронно-активационного анализа).

Пример 4. Смесь 15,9 г пека с т.разм.97 С (по КиШ), полученного ожижением угля, и 20,0 r циклопентадиенилмарганецтрикарбонила нагревают до 1200 С эа

40 мин в атмосфере аргона и получают композицию, содержащую 37 металла в кластерном состоянии (по данным ГРС, элементного анализа и магнитных измерений).

Пример 5. Аналогично примеру 2 к 7,6 г перилена, разогретому до 250 С, прикапывают раствор 3,5 г карбонила вольфрама в

20,0 г пентакарбонила железа в течение

30 мин. Карбонизацией полученной смеси при 1000 С в инертной атмосфере получают композицию, содержащую 28% вольфрама и 7,5,(, железа в виде кластеров (rto данным элементного анализа, магнитных измерений и ГРС).

Пример 6. Аналогично примеру 2 к

9,0 r пека пиролиза бензина с т,разм.93 С (по КиШ), разогретому до 250 С в атмосфере аргона, прикапывают 21 г пентакарбонила железа в течение 30 мин. Полученную смесь нагревают до 1500 C за 40 мин в атмосфере аргона. В результате получают композицию, содержащую а-железо и его карбиды (по данным магнитных измерений и ГРС).

1736921

Составитель И. Семенов

Редактор М, Бандура Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 1866 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Как видно из приведенных примеров, при термообработке исходных смесей снижается продолжительность процесса и получают металлоуглеродные кластерные композиции, обладающие магнитными свойствами. А изменение содержания металла в исходной смеси позволяет менять его содержание в получаемой композиции и ее свойства.

Формула изобретения

Способ получения металлоуглеродных кластерных композиций, включающий смешение карбонилов металлов с углеродсодержащим компонентом и последующую обработку полученной смеси, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса, в качестве

5 карбонилов металлов используют карбонилы металлов 6, 7 или 8 групп или их смеси, в качестве углеродсодержащего компонента — органические соединения, имеющие полисопряженные ароматические ядра, и

10 полученную смесь обрабатывают путем нагрева в инертной атмосфере в интервале температур от 400 С до температуры плавления соответствующего металла.