Способ получения металлоуглеродных кластерных композиций

(5)5 С 01 В КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯ ОСУДАРСТВЕНО ИЗОБРЕТЕНИРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ БРЕТЕН АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТ Изобретение учения углеродн способу получени позиций, и може мической промы могут быть испол ных материалов(71) Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева и Институт химической физики им. Н.Н.Семенова(56) Р.Воаеп, М/,Эопез, З.М.ТЬоЬтаз,Я,ЗсЬ 1 оде. НУ.ВоЬв. РгерагаМоп апб СЬагасфегзабоп о 1 йеа 1 мегеааез огвебЬееиееп О га р Ыте ап бгоп Са гЬопйзСовроцпдз. З.С,З. СЬев, Соввип, 1981,й. 14, р,676-68 О. относится к способу пол. ых материалов, а именно к я металлоуглеродиых комт быть иополвзовано в хишленности; а соединения ьэованы в качестве магнит- и катализаторов. Известны способы получения металлоеродных кластерных композиций, в которых кластеры располагаетвя междч углеродными слоями, звкаочающиеся во внедрении в слоистые соединения графита хлорида металла и его последующее восстановление.Подобными методами получают слоистые угяеродные соединения, содержащие кластеры двух металлов - Ге-Мо и Ре-МЧ.(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 карбонила 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 ОС до температуры плавления соответствующего металла. Продолжительность процесса составляет 0,5-1,5 ч,Существенными недостатками данных в способов являются сложность получения 4 металлоуглеродных композиций, многоста- (АЭ дийность процессов их получения, невоз- Ос 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- Ьфф истых кластерных соединений железа в в матрице графита. Этот способ заключается в том, что частицы природного графита пропитывают растворамв железопентакарбонила, динатрийжелезотетракарбонила или трижелеэододекакарбонила в тетрагидрофуране, после чего подвергают карбонильные соединения фотохимическоф10 20 25 30 35 40 45 50 55 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. ф(,. Композиции с содержанием металла менее чем 0,1 вес.; по своим свойствам не отличаются от свойств карбонизуемого исходного органического сырья. При содержании металла более 70 вес,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,П р и м е р 1. Смесь 24,6 г (1:1 вес.) фенантренас трифениленом и 0,15 г 1,4-дифенилбутадиен,3-жел езотрикарбонила 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. П р и м е р 2, Аналогично примеру 1 смесь 1,9 г (1:1 вес.) фенантрена с трифениленом и 0,8 г 1,4-дифенилбутадиен,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)ь железа. П р и м е р 3, К 9,0 г пека пиролиза бензина с т.раэм,93 С (по Кий), разогретому до 250 С в атмосфере аргона, прикапывают при перемешивании 21 г 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).П р и м е р 4. Смесь 15,9 г пека с т.разм.97 С (по Кий), полученного ожижением угля, и 20,0 г 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).П р и м е р 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 (по данным элементного анализа, магнитных измерений и ГРС).П р и м е р 6. Аналогично примеру 2 к 9,0 г пека пиролиза бензина а т,разм,93 С (по Кий), разогретому до 250 С в атмосфере аргона, прикапывают 21 г пентакарбонила железа в течение 30 мин. Полученную смесь нагревают до 1500 С за 40 мин в атмосфере аргона. В результате получают композицию, содержащую а-железо и его карбиды (по данным магнитных измерений и ГРС).Заказ 1866 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, 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 изобретен ия Способ получения металлоуглеродных кластерных композиций, включающий смешение карбонилов металлов с углеродсодержащим компонентом и последующую обработку полученной смеси, о т л и ч а ющ и й с я 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.