. Изучены люминесцентные свойства носителей (TiО2, Al2O3, SiO2, ZrO2, MgO) и катализаторов (Pt, Co, Cr, Mo-содержащие)
носитель, катализатор, люминесценция, лазерное излучение
В качестве носителей катализаторов широко используются дисперсные образцы оксидов металлов (TiО2, Al2O3, SiO2, ZrO2, MgO) и цеолиты, на которые при синтезе наносятся такие металлы, как платина, кобальт, хром, молибден.
В данной работе приводятся результаты совместных исследований люминесцентных и каталитических характеристик синтетических образцов. Установлено, например, что для всех модификаций оксида алюминия (α, γ, η, θ) характерна фотолюминесценция в полосах с λ=410, 430 и 750 нм при возбуждении лазерным УФ-излучением (337 нм).
Как показал анализ, полоса с λ=750 нм связана с примесными ионами железа (Fe63+), которые в результате высокотемпературного твердофазного замещения в решётке ионов алюминия (Al3+) внедрились в октаэдрические позиции. Интересной особенностью является тот факт, что в образце α-Al2O3 наряду с люминесценцией в полосе с λ=750 нм наблюдается свечение в дублетной полосе с λ=675 и 690 нм. Показано, что это красное свечение связано с ионами железа (Fe43+), заместившими ионы алюминия в тетраэдрической позиции. Фотолюминесценция в полосах с λ=410 и 430 нм, по всей вероятности, связана с излучением автолокализованных экситонов (О*AL) и дефектами решётки [1].
Нанесение металла (Pt, Co, Mo, Cr) на носители при синтезе катализатора трансформирует контур полос люминесценции, изменяя её интенсивность, ширину и максимум, что свидетельствует о взаимодействии металла с решёткой. Для ряда катализаторов установлена корреляция люминесцентных и каталитических свойств, которая положена в основу лазерно-люминесцентного способа оценки величины каталитической активности диоксидов титана.
Установлено, что интенсивность свечения, величины каталитической активности и кислотности в хромсодержащих катализаторах имеют экстремальную зависимость от концентрации алюминия в решётке цеолита. Наблюдается максимум этих величин при концентрации алюминия, близкой к 2,8%.
|
λ, нм |
|
J, отн. ед. |
|
370 |
|
430 |
|
410 |
|
525 |
|
750 |
|
2 |
|
3 |
|
3 |
|
2 |
|
1 |
|
1 |
|
300 |
|
400 |
|
500 |
|
600 |
|
700 |
|
800 |
|
|
|
10 |
|
20 |
|
30 |
|
40 |
|
50 |
|
720 |
|
640 |
|
400 |
|
6 |
|
6 |
|
460 |
|
420 |
|
4 |
|
4 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
735 |
Обнаружено фото- и термоиндуцированное изменение хромофорных характеристик молибден- и кобальтсодержащих катализаторов, синтезированных на основе оксида титана и алюминия. Это явление объясняется изменением валентности титана Ti4+→Ti3+, кобальта Co2+→Co3+ и образованием соответствующих центров окраски (рисунок 1).
Таким образом, лазерно-люминесцентная методика позволяет получить информацию о взаимодействии носителя с металлом, особенностях фото- и термической обработки, оценить каталитическую активность образцов, что имеет как теоретическое, так и прикладное значение.
1. Яровой, П.Н., Скорникова, С.А., Чистофорова, Н.В. Люминесценция катализаторов при лазерном возбуждении. – Иркутск, 2003. – 104 с.
