ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СПЛАВОВ АЛЮМИНИЙ–КОБАЛЬТ И АЛЮМИНИЙ-НИКЕЛЬ, АКТИВИРОВАННЫХ ЖИДКОЙ ЭВТЕКТИКОЙ ГАЛЛИЙ-ИНДИЙ, С ТРЕТ-БУТИЛХЛОРИДОМ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ МЕТАЛЛ-АЛЮМОХЛОРИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Аннотация
Бинарные сплавы алюминия и металлов группы железа (кобальт, никель) после их активирования жидкометаллической эвтектикой галлий-индий за счет удаления пассивирующих оксидных слоев резко повышают реакционную способность по отношению к хлорорганическим соединениям. Соответствующие реакции приводят к образованию в качестве неорганических продуктов металл-алюмохлоридных комплексов, активных во многих практически важных каталитических реакциях жидкофазного превращения углеводородов: алкилирования, олигомеризации, изомеризации. Данный подход, ранее разработанный авторами для поликристаллического алюминия, представляет интерес в металлокомплексном катализе, так как формирование каталитических алюмохлоридных и металл-алюмохлоридных комплексов можно осуществлять непосредственно в реакционной среде, т.е. in situ. В настоящей работе методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии изучен локальный состав, структура и морфология приповерхностных слоев сплавов алюминий-кобальт и алюминий-никель, активированных жидкой эвтектикой галлий-индий, для установления физико-химических закономерностей динамики их взаимодействия при комнатных температурах с трет-бутилхлоридом. Методом инфракрасной спектроскопии многократно нарушенного полного внутреннего отражения in situ исследовано формирование металл-хлоридных комплексов в межфазной области гетерогенной системы «активированный сплав – трет-бутилхлорид». Полученные результаты указывают на образование моно- и биядерных алюмохлоридных анионов, стабилизированных катионами кобальта и никеля. Предположено, что формируемые ионные комплексные пары являются активными центрами в жидкофазных реакциях превращения углеводородов при невысоких температурах. Эти структуры существенно изменяют селективность каталитических процессов по сравнению с катализаторами на основе хлорида алюминия.
Для цитирования:
Арбузов А.Б., Дроздов В.А., Шляпин Д.А., Лавренов А.В. Взаимодействие сплавов алюминий–кобальт и алюминий-никель, активированных жидкой эвтектикой галлий-индий, с трет-бутилхлоридом для формирования каталитических металл-алюмохлоридных комплексов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 9-10. С. 64-69
Литература
Shilina M.I., Bakharev R.V., Smirnov V.V. Two Routes of Low-Temperature Conversion of Alkanes on Promoted Aluminum Chloride. Doklady Physical Chemistry. 2005. V. 401. N 2. P. 63-66. DOI: 10.1007/s10634-005-0027-2.
Olivier-Bourbigou H., Magna L., Morvan D. Ionic liquids and catalysis: Recent progress from knowledge to applications. Applied Catalysis A: General. 2010. V. 373. N 1-2. P. 1-56. DOI: 10.1016/j.apcata.2009.10.008.
Belov G.P. Catalytic Synthesis of Higher Olefins from Ethylene. Catalysis in Industry. 2014. V. 6. N 4. P. 266-272. DOI: 10.1134/S2070050414040047.
Huang C., Liu Z., Xu C. et. al. Effects of additives on the properties of chloroaluminate ionic liquids catalyst for alkylation of isobutane and butene. Applied Catalysis A: General. 2004. V. 277. N 1-2. P. 41-43. DOI: 10.1016/j.apcata.2004.08.019.
Trenikhin M.V., Kozlov A.G., Nizovskii A.I. et. al. Activated Aluminum: Features of Production and Application in the Synthesis of Catalysts for Pertochemistry and Oil Processing. Russian Journal of General Chemistry. 2007. V. 77. N 12. P. 2320-2327. DOI: 10.1134/S1070363207120377.
Shilina M.I., Bakharev R.V., Smirnov V.V. Aluminum halide—cobalt halide polynuclear complexes active in low-temperature conversion of alkanes: formation, molecular structures, and IR spectra. Russian Chemical Bulletin. 2008. V. 57. N 11. P. 2251-2260. DOI: 10.1007/s11172-008-0316-0.
Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Kazakov M.O. et. al. Liquid-phase isobutene alkylation with butenes over aluminum chloride complexes synthesized in situ from activated aluminum and tert-butyl chloride. Kinetics and Catalysis. 2012. V. 53. N 3. P. 357-362. DOI: 10.1134/S0023158412030020.
Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Trenikhin M.V. et. al. Features of the surface of Al-Cu alloys before and after reaction with liquid Ga-In eutectic. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2015. V. 51. N 4. P. 587-592. DOI: 10.1134/S2070205115040024.
Arbuzov A.B., Kudrya E.N., Trenikhin M.V. and Drozdov V.A. In situ formation of Al(Fe)/Cl metal chloride complexes and evaluation of their catalytic properties in the reaction of ethylene oligomerization. Russian Journal of Applied Chemistry. 2017. V. 90. N 12. P. 1926-1930. DOI: 10.1134/S1070427217120059.
Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Trenikhin M.V. et. al. Interaction of aluminum/cobalt alloys with liquid gallium/indium eutectic. Russian Journal of Applied Chemistry. 2017. V. 90. N 12. P. 1998-2003. DOI: 10.1134/S1070427217120163.
Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Leont’eva N.N. et. al. Elemental and phase composition, morphology and chemical reatures of the Al-Ni alloys in contact with liguid Ga-In Eutectic. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2016. V. 52. N 4. P. 653-657. DOI: 10.1134/S2070205116040043.
Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Trenikhin M.V. et. al. Structure and Composition of Aluminum Oxide Films in Contact with the Liquid In–Ga Eutectic. Inorganic Materials. 2009. V. 45. N 12. P. 1346-1350. DOI: 10.1134/S0020168509120073.
Arbuzov A.B., Drozdov V.A., Likholobov V.A. et. al. In Situ Study of the Interaction between tert-Butyl Chloride and Aluminum Activated with Liquid In–Ga Eutectic. Kinetics and Catalysis. 2010. V. 51. N 3. P. 354-358. DOI: 10.1134/S0023158410030043.
Fung Y.S., Chau S.M. Investigation of Lithium Chloride/Ambient-Temperature 1-Methyl-3-ethylimidazolium Chloride- Aluminum Chloride Ionic Liquids. 1. Ion Interactions in a Neutral Tetrachloroaluminate Melt. Inorganic Chemistly. 1995. V. 34. N 9. P. 2371-2376. DOI: 10.1021/ic00113a018.
Drozdov V.A., Arbuzov A.B., Trenikhin M.V. et. al. Activated Aluminium Oxide: New Aspects of the Formation and Application of the in situ Synthesis of Aluminium Chloride Catalysts for Hydrocarbon Conversion. Chemistry for Sustainable Development. 2011. V. 19. N 1. P. 45-52.
Klaeboe P., Rytter E., Sjøgren C.E. Infrared high temperature spectra of aluminium chloride and related species. Journal of Molecular Structure. 1984. V. 113. P. 213-226. DOI: 10.1016/0022-2860(84)80146-5.
Arbuzov A.B., Shilova A.V., Trenikhin M.V. et. al. Activation of Al-Fe Alloys by Liquid Ga-In Eutectics for the in situ Formation of Catalytic Aluminium Chloride Complexes. Chemistry for Sustainable Development. 2017. V. 25. N 2. P. 133-137. DOI: 10.15372/KhUR20170203.
Shilina M.I., Bakharev R.V., Petukhova A.V. et. al. Generation and IR spectra of ionic and molecular complexes of aluminum chloride with tert- and sec-butyl chlorides. Russian Chemical Bulletin. 2005. V. 54. N 1. P. 149-158. DOI: 10.1007/s11172-005-0231-6.
Shilina M.I., Bakharev R.V., Kuramshina G.M. et. al. Cryosynthesis, structure, and spectroscopic properties of aluminum chloride—cobalt(II) chloride complexes: experiment and calculations. Russian Chemical Bulletin. 2004. V. 53. N 2. P. 297-305. DOI: 10.1023/B:RUCB.0000030801.37941.0d.
Lever A.B.P. Inorganic Electronic Spectroscopy. Amsterdam: Elsevier. 1984. 938 p.
