ПРОЦЕССЫ ГЕТЕРОФАЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ TiO2 ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЦЕПНЫХ ГАЗОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ ОКИСЛЕНИЯ И ХЛОРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ И ВОДОРОДА С ПОЛУЧЕНИЕМ ЦЕЛЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И МАТЕРИАЛОВ

Abstract

На основе гетерофазного химического превращения диоксида титана (TiO2) под воздействием цепных газофазных реакций (метод ВЦР) предложен и развит принципиально новый способ получения целевых катализаторов, а также синтеза соединений и материалов с особыми свойствами. Работа является продолжением разноплановых исследований в новой области радикально-цепных гетерофазных химических ВЦР-процессов, посвященных изучению модификации и восстановления TiO2 под воздействием различных цепных газофазных реакций, а также получению высокоселективных катализаторов. На основе экспериментальных данных выявлены новые закономерности и определены перспективы практических возможностей по разработке технологий получения целевых катализаторов и материалов с заданными ха¬рактеристиками для осуществления промышленно важных процессов. Установлено несомненное преимущество сопряженного ВЦР-процесса перед традиционными гетерофазными способами переработки и восстановления оксидов титана. Показано, что в режиме воздействия цепных газофазных реакций окисления и хлорирования углеводородов (RH) и водорода (H2) порошкообразный TiO2 различной кристаллической структуры (сингонии) и химической чистоты подвергается эффективной и интенсивной модификации и активации. Установлено, что в случае воздействия на “технический” диоксид титана с примесью железа цепной реакцией хлорирования RH наблюдается интенсивное модифицирование и превращение, а образец одновременно полностью очищается от примесей, сублимирующих и удаляе¬мых в газовом потоке в виде ценных продуктов. В случае ВЦР-переработки тонкодисперсного TiO2 марки “ОСЧ” (смесь анатаза и рутила) под воздействием активной газовой смеси углеводородов и кислорода (O2), а также смеси H2+O2 (режим ВЦР) обнаруживается существенное уменьшение содержания кислорода в модифицированном образце против стехиометрического с образованием TiO2-x и ощутимое изменение кристаллической структуры. Модифицированные образцы в зависимости от условий ВЦР-воздействия проявляют выраженную парамагнитность. Изменение важных физико-химических свойств образцов было исследовано при их применении в качестве целевых катализаторов на примере реакции низко-температурного окисления RH. Изучение каталитической активности исходных и модифицированных ВЦР-способом образцов в реакции окисления изо-бутана показало значительное преимущество ВЦР-синтезированного катализатора. В присутствии модифицированных образцов каталитический процесс протекает с понижением выхода нецелевых продуктов реакции: CO (в 6 раз), CO2 (в 3 раза) и побочных углеводородов (в 10 раз), в результате повышается селективность процесса по целевым продуктам (альдегиды и спир¬ты).