Способ получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения трёхмерной структуры на основе терефталевой кислоты



Способ получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения трёхмерной структуры на основе терефталевой кислоты
Способ получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения трёхмерной структуры на основе терефталевой кислоты

 


Владельцы патента RU 2613976:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения формулы La2(ВDС)32O)4 трехмерной структуры на основе терефталевой кислоты, которое можно использовать в качестве катализатора различных процессов, в том числе фотокатализатора. Способ получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения включает взаимодействие терефталевой кислоты с нитратом лантана в течение 8-9 часов при температуре 150-155°С в растворителе в качестве которого используют диметилформамид, охлаждение реакционной смеси до комнатной температуры, фильтрацию образовавшейся твердой фазы, промывку твердой фазы последовательно в диметилформамиде и в этаноле и сушку при температуре 140-160°С. Изобретение обеспечивает упрощение условий синтеза, повышение экономичности процесса и повышение выхода продукта. 1 ил., 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения формулы La2(BDC)3(H2O)4 трехмерной структуры (3D) на основе терефталевой кислоты, которое можно использовать в качестве катализатора различных процессов, в том числе фотокатализатора.

Известен способ получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения формулы La2(ВDС)32O)4 (Y. Wan, L. Jin, К. Wang, L. Zhang, X. Zheng, S. Lu // New J. Chem., 2002, Vol. 26. P. 1590-1596), который реализуется следующим образом. Соль лантана, а именно хлорид лантана (LnCl3⋅7Н2O, 0.3 ммоль) и терефталевую кислоту (H2BDC, 0.45 ммоль) растворяют в воде. С помощью добавок гидроксида натрия рН раствора доводят до значения 3.5. Далее полученную смесь перемешивают, помещают в закрытый сосуд из нержавеющей стали и выдерживают при температуре 170°С в течение 80 часов. Затем реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, образовавшуюся твердую фазу отфильтровывают, промывают водой и этанолом. Выход продукта составляет 24%.

Недостатками этого способа являются:

- недостаточно высокий выход целевого продукта;

- плоская двухмерная структура (2D) продукта;

- низкая экономичность, обусловленная высокой энергоемкостью процесса из-за большой длительности синтеза, осуществляемого при высокой температуре;

- необходимость обеспечивать определенное значение рН.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения трехмерной структуры на основе терефталевой кислоты [P. Gil-Mateo, X. Wang, A.J. Jacobson // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2008. Vol. 1148], в котором соль лантана, а именно нитрат лантана (Ln(NО3)3⋅5Н2O, 1 ммоль), терефталевую кислоту (H2BDC, 1 ммоль), гидроксид натрия (NaOH 1 М, 1.5 ммоль) и нитрат натрия (NaNO3, 1.5 ммоль) растворяют в воде, рН раствора составляет 3.5. Далее полученную смесь перемешивают, помещают в закрытый сосуд и выдерживают при температуре 250°С в течение 3 дней при строгом контроле рН реакционной смеси. Затем реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, образовавшуюся твердую фазу отфильтровывают, промывают водой и этанолом, высушивают на воздухе.

Недостатками этого способа являются:

- низкая экономичность, обусловленная высокой энергоемкостью процесса из-за большой длительности синтеза, осуществляемого при высокой температуре;

- необходимость строгого контроля рН реакционной смеси;

- недостаточно высокий выход целевого продукта.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности процесса с одновременным упрощением условий синтеза и повышением выхода продукта.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения трехмерной структуры на основе терефталевой кислоты, заключающемся во взаимодействии терефталевой кислоты с нитратом лантана в растворителе при нагревании и перемешивании, охлаждении реакционной смеси до комнатной температуры, фильтрации образовавшейся твердой фазы, промывке в этаноле, сушке, согласно изобретению, взаимодействие проводят в течение 8÷9 часов при температуре 150÷155°С, в качестве растворителя используют диметилформамид, а промывку твердой фазы дополнительно производят в диметилформамиде, сушку - при температуре 140-160°C.

Изобретение позволяет:

- повысить экономичность процесса за счет значительного снижения энергозатрат путем существенного сокращения длительности и снижения температуры синтеза;

- упростить условия синтеза за счет исключения операции контроля рН;

- повысить выход продукта.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена дифрактограмма полученного каркасного соединения формулы La2(BDC)3(H2O)4.

Пример осуществления способа по прототипу

Нитрат лантана (Ln(NO)3)3⋅5Н2O, 1 ммоль), терефталевую кислоту (H2BDC, 1 ммоль), гидроксид натрия (NaOH 1 М, 1.5 ммоль) и нитрат натрия (NaNO3, 1.5 ммоль) растворяют в воде, рН раствора составляет 3.5, которую постоянно строго контролируют. Далее полученную смесь перемешивают, помещают в закрытый сосуд и выдерживают при температуре 250°С в течение 3 дней. Затем реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры, образовавшуюся твердую фазу отфильтровывают, промывают водой и этанолом, высушивают на воздухе.

Выход продукта 24.3%.

Примеры осуществления заявляемого способа

Пример 1.

В 500 мл диметилформамида загружают 16,6 г (0,1 М) терефталевой кислоты и нагревают реакционную массу до кипения при перемешивании. После полного растворения кислоты к раствору добавляют 43,2 г (0,1 М) нитрата лантана (Ln(NO3)3⋅6H2O) и выдерживают смесь при температуре 150°С в течение 8 часов. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры, образовавшуюся твердую фазу отфильтровывают, промывают последовательно диметилформамидом и этанолом и высушивают при температуре 140°С.

Данные элементного анализа:

Вычислено для La2(BDC)3(H2O)4, %: C - 34.7, Н - 0.96, О - 30.9, La - 33.5. Найдено, %: С - 34.5, Н - 0.92, О - 30.2, La - 33.3. ИК спектр, ν, см-1: 3442 (О-Н), 2900 (С-Н), 1653, 1542 (С=O), 1384 (С=С).

Пример 2.

В 500 мл диметилформамида загружают 16,6 г (0,1 М) терефталевой кислоты и нагревают реакционную массу до кипения при перемешивании. После полного растворения кислоты к раствору добавляют 43,2 г (0,1 М) нитрата лантана (Ln(NO3)3⋅6Н2O) и выдерживают смесь при температуре 155°С в течение 9 часов. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры, образовавшуюся твердую фазу отфильтровывают, промывают последовательно диметилформамидом и этанолом и высушивают при температуре 160°С.

Данные элементного анализа:

Вычислено для La2(BDC)3(H2O)4, %: С - 34.7, Н - 0.96, О - 30.9, La - 33.5. Найдено, %: С - 34.2, Н - 0.94, О - 30.2, La - 33.4. ИК спектр, ν, см-1: 3440 (О-Н), 2905 (С-Н), 1655, 1543 (С=O), 1387 (С=С).

Результаты проведения операций заявляемого способа и прототипа приведены в таблице.

Из таблицы видно, что использование предлагаемого способа получения лантансодержащего каркасного соединения позволяет получить продукт с более высоким (в два раза) выходом при меньших энергетических и временных затратах (температуры и времени ведения процесса), упростить условия синтеза, исключив необходимость строгого контроля рН реакционной смеси.

Способ получения лантансодержащего металлоорганического каркасного соединения трехмерной структуры на основе терефталевой кислоты, заключающийся во взаимодействии терефталевой кислоты с нитратом лантана в растворителе при нагревании при перемешивании, охлаждении реакционной смеси до комнатной температуры, фильтрации образовавшейся твердой фазы, промывке в этаноле, сушке, отличающийся тем, что взаимодействие проводят в течение 8÷9 часов при температуре 150÷155°С, а в качестве растворителя используют диметилформамид, а промывку твердой фазы дополнительно производят в диметилформамиде, а сушку - при температуре 140-160°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения высокодисперсного массивного сульфидного катализатора для гидропереработки нефтяных фракций.

Изобретение относится к области нефтехимии. Нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов представляет собой нанокристаллическую форму аэрогеля оксида алюминия.

Изобретение относится к способу получения катализатора на основе частиц, с размером поперечного сечения в диапазоне 1-50 мм и соотношением размеров в диапазоне 0,5-5, с использованием слоя добавки, полученного технологией трехмерной печати, причем способ включает в себя: (i) формирование слоя порошкового материала-носителя катализатора, содержащего оксид алюминия, алюминат металла, диоксид кремния, алюмосиликат, диоксид титана, диоксид циркония, диоксид цинка или их смесь, (ii) связывание порошка в упомянутом слое согласно заданному шаблону, (iii) повторение пунктов (i) и (ii) слой за слоем, с образованием формованного блока, и (iv) нанесение каталитического материала на упомянутый формованный блок.

Изобретение относится к способу получения металлического листа с блокирующим диффузию слоем, используемого в устройстве для очистки отработавшего газа (ОГ), способу изготовления устройства для очистки ОГ, устройству для очистки ОГ и автомобилю, содержащему двигатель внутреннего сгорания, выпускной трубопровод для выпуска отработавшего газа и устройство для очистки ОГ.
Изобретение раскрывает зернистый десульфирующий материал для десульфирования потока технологической текучей среды, содержащий одно или более соединений меди, нанесенных на зернистый оксид цинка как материал носителя, причем данный десульфирующий материал присутствует в форме гранул, которые составляют одно или более порошкообразных соединений меди, оксид цинка, оксид цинка, полученный прокаливанием одного или более предшественников оксида цинка, и одно или более связующих веществ, и имеет содержание меди, в пересчете на CuO, составляющее от 0,1 до 5,0 масс.

Изобретение относится к способу получения синтетических базовых масел, включающему окислительную и восстановительную активации катализатора Cr/SiO2, охлаждение до температуры олигомеризации, олигомеризацию альфа-олефинов C6-C10 с получением олигомеризата, ректификацию продуктов реакции для удаления непрореагировавшего мономера и легкой побочной димерной фракции, гидрирование и последующую ректификацию олигомеризата для отделения легкой масляной фракции При этом окислительную активацию катализатора проводят поэтапно: сначала при температуре 500-540°C в течение 3-5 ч в токе воздуха с объемной скоростью подачи воздуха 167 ч-1 с последующим охлаждением катализатора в токе осушенного от влаги воздуха до температуры 350°C, затем в токе осушенного от влаги азота катализатор охлаждают до температуры 300-340°C, а восстановительную активацию катализатора проводят монооксидом углерода при температуре 300-340°C в течение 2-3 ч с последующей продувкой азотом и проведением олигомеризации при давлении 0,1-1,5 МПа, причем при олигомеризации скорость подачи мономера устанавливают 18-36 мл/ч.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления гидрофобизированного катализатора, используемого в электродах топливного элемента (ТЭ) для прямого преобразования химической энергии в электрическую.

Изобретение относится к катализатору на основе молекулярного сита и способу его получения. Описан катализатор на основе молекулярного сита для применения в реакторе с неподвижным слоем или в реакторе с псевдоожиженным слоем.

Изобретение относится к комплексному оксидному катализатору, применяемому для реакции каталитического аммоксидирования в паровой фазе пропана или изобутана, где данный катализатор содержит комплексный оксид, представленный приведенной ниже формулой в которой компонент Z представляет собой один или несколько элементов, выбранных из La, Ce, Pr и Yb; каждый индекс из a, b, c, d, e и n представляет собой атомную долю элемента в расчете на один атом Mo; 0,1≤a≤0,24, 0,1≤b≤0,25, 0,01≤c≤0,3, 0≤d≤0,2, и 0≤e≤0,1; атомное отношение a/b составляет 0,85≤a/b<1,0, и атомное отношение a/c составляет 1,4<a/c<2,3.

Изобретение относится к области гомогенного катализа и касается производства катализатора метатезисной полимеризации дициклопентадиена. Рутениевый катализатор полимеризации дициклопентадиена представляет собой [1,3-бис-(2,4,6-триметилфенил)-2-имидазолидинилиден]хлоро(2-((2-(диметиламиноэтилметиламино)метил))бензилиден)рутений хлорид в катионной форме формулы (1).

Изобретение относится к каталитической композиции для дегидрирования углеводородов, содержащей наноразмерный комплекс, содержащий элемент VIII группы; элемент IVA группы и серосодержащее защитное средство; щелочной элемент; элемент-галоген, выбранный из группы, включающей фтор, хлор, бром и йод; и подложку с внутренним ядром из альфа-оксида алюминия и внешним слоем, содержащим смесь гамма-оксида алюминия и дельта-оксида алюминия, причем указанная подложка имеет площадь поверхности, которая находится в диапазоне 20-200 м2/г; при этом указанная каталитическая композиция способна обеспечивать дегидрированный углеводородный продукт, характеризующийся бромным числом по меньшей мере 19.

Изобретение относится к выхлопной системе для автомобильного двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, при этом система включает: (1) катализируемую монолитную подложку, содержащую катализатор, расположенный по потоку до монолитной подложки, при этом указанный катализатор содержит, по меньшей мере, один металл платиновой группы (PGM) и который содержит платину (Pt) и палладий (Pd) в весовом отношении Pt:Pd≥1,25:1, и (2) монолитную подложку, имеющую длину L и включающую первую зону, по существу, постоянной длины, ограничиваемую на одном конце первым концом монолитной подложки, при этом первая зона содержит катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), предназначенный для восстановления оксидов азота азотистым восстановителем в выхлопном газе, выбрасываемом двигателем внутреннего сгорания, и вторую зону, по существу, постоянной длины, меньше L, ограничиваемую на одном конце вторым концом монолитной подложки, при этом второй конец монолитной подложки ориентирован в направлении верхней по потоку стороны и при этом: (а) вторая зона состоит из, по меньшей мере, одного оксида металла в форме частиц или смеси любых двух или более оксидов металлов, предназначенных для улавливания газофазного металла платиновой группы (PGM), при этом указанный, по меньшей мере, один оксид металла в форме частиц выбирают из группы, состоящей из необязательно стабилизированного оксида алюминия, аморфного алюмосиликата, необязательно стабилизированного оксида циркония, оксида титана и смесей из любых двух или нескольких из них, при этом указанный, по меньшей мере, один оксид металла в форме частиц не выполняет функцию подложки для какого-либо другого каталитического компонента; или (b) вторая зона содержит компонент, способный улавливать и/или сплавляться с газофазным металлом платиновой группы (PGM) и который содержит: (i) металл, выбранный из группы, состоящей из золота и серебра, или (ii) смесь или сплав палладия и золота.

Изобретение относится к улучшенному катализатору для окисления н-бутана в малеиновый ангидрид. Способ получения промотированного VPO-катализатора, который содержит смешанные оксиды ванадия и фосфора и который промотирован по меньшей мере одним из ниобия, кобальта, железа, цинка, молибдена или титана.

Изобретение относится к способу повышения селективности при получении акриловой кислоты с помощью оболочечного катализатора для частичного газофазного окисления акролеина до акриловой кислоты, состоящего из полой цилиндрической несущей подложки длиной от 2 до 10 мм, наружным диаметром от 4 до 10 мм и толщиной стенок от 1 до 4 мм, а также нанесенной на наружную поверхность несущей подложки оболочки из каталитически активной оксидной массы общей формулы (I): в которой X1 означает один или несколько элементов из группы щелочных и щелочно-земельных металлов, X2 означает один или несколько элементов из группы кремния, алюминия, титана и циркония, и n означает стехиометрический коэффициент элемента кислорода, который определяется стехиометрическими коэффициентами отличающихся от кислорода элементов, а также их зарядовым числом в формуле (I).
Изобретение относится к способу приготовления предшественника кобальтсодержащего катализатора синтеза углеводородов, который включает прокаливание загруженного катализатором носителя, представляющего собой носитель катализатора для нанесения на него соли кобальта, нанесение на носитель соли кобальта и последующее разложение соли кобальта и/или реакцию соли кобальта с кислородом; таким образом, что при прокаливании соль кобальта превращается в оксид кобальта, причем прокаливание включает нагревание носителя катализатора с нанесенной солью в интервале температур 90-220°С, с использованием одного или нескольких периодов быстрого нагревания в определенном интервале температур, причем нагревание носителя катализатора с нанесенной солью протекает со скоростью по меньшей мере 10°С/мин при скорости потока газа через носитель катализатора с нанесенной солью по меньшей мере 5 м3 н/кг соли кобальта/час; одного или нескольких периодов медленного нагревания в определенном интервале температур, причем нагревание носителя катализатора с нанесенной солью протекает со скоростью менее 6°С/мин для прокаливания соли кобальта и приготовления предшественника кобальтсодержащих катализаторов синтеза углеводородов.

Изобретение раскрывает способ получения предшественника кобальтсодержащего катализатора для синтеза углеводородов, где способ включает прокаливание нагруженной катализатором подложки, содержащей подложку катализатора с нанесенной солью кобальта, при этом прокаливание включает разложение соли кобальта и/или осуществление взаимодействия соли кобальта с кислородом, причем прокаливание превращает соль кобальта в оксид кобальта и прокаливание включает предоставление нагруженной катализатором подложки для тепловой обработки путем нагревания нагруженной катализатором подложки до температуры Т по меньшей мере 220°С при скорости нагревания ниже 10°С/минуту, и пропускание потока газа при объемной скорости по меньшей мере 19 м3 n/кг соли кобальта/час через нагруженную катализатором подложку в течение, по меньшей мере, части нагревания до температуры Т 220 ºС с получением таким образом предшественника кобальтсодержащего катализатора.

Изобретение относится к способу получения композитов, содержащих оксид алюминия и смешанные оксиды церия и циркония (и необязательно редкоземельного элемента), включающему следующие стадии: (a) приготовление суспензии, содержащей бемит в качестве предшественника оксида алюминия, и установление значения рН в диапазоне от 8 до 11,5; (b) приготовление водного раствора солей металлов, содержащего соли металлов церия и циркония; (c) объединение суспензии из стадии (а) с раствором солей металлов из стадии (b) при температурах от 5°C до 95°C или при воздействии на полученную взвесь такими температурами; (d) извлечение твердого вещества из стадии (с); и (e) кальцинирование твердого вещества из стадии (d), причем i) бемиты, полученные в суспензии на стадии (а), находятся в водной суспензии и модифицированы органическими соединениями, которые содержат по меньшей мере одну карбоксигруппу (-СОО или -СООН) и одну или более дополнительных групп, выбранных из гидрокси- (-ОН), оксо- (О), карбокси (-СОО или -СООН) и/или амино- (-NH или NH2) групп; или ii) суспензию из стадии (с) в водной среде гидротермически состаривают при температуре, равной по меньшей мере 90°C, и в течение по меньшей мере 1 ч, или iii) используют оба действия согласно i) и ii).

Изобретение относится к катализатору, способу его получения и к способам гидрирования органического соединения в присутствии указанного катализатора. Предложен дисперсный катализатор для гидрирования и дегидрирования в форме частиц, имеющих минимальный размер по меньшей части 0,8 мм, включающий переходный металл или его соединение, диспергированный на материале пористого носителя.

Изобретение относится к способу получения катализатора, пригодного для применения в способе парового риформинга. Способ включает стадии: (i) распыление взвеси, содержащей измельченное соединение-катализатор, содержащее один или большее количество каталитических металлов, выбранных из группы, включающей Ni, Cu, Pt, Pd, Rh, Ru и Au, на поверхность сформованной подложки, содержащей оксид подложки, выбранный из группы, включающей оксид алюминия, диоксид церия, оксид магния, диоксид титана или диоксид циркония, алюминат кальция или алюминат магния и их смеси, в баковом устройстве для нанесения покрытий с получением формованного материала подложки с покрытием, содержащего каталитический металл в поверхностном слое, в котором содержание твердых веществ во взвеси находится в диапазоне 10-60 масс.

Изобретение относится к способу реформинга с использованием катализатора. Описан способ реформинга с водяным паром углеводородов, включающий контактирование подаваемого газа в реакторе каталитического частичного окисления или установке для автотермического реформинга.

Изобретение относится к мезопористому композитному материалу "углерод на оксиде алюминия" C/Al2O3 для использования в качестве сорбента или носителя для катализатора.
Наверх