2.4.2 Физико-химические исследования композитов на основе спс

бе и бе

По вышеприведённым методикам были синтезированы следующие образцы магнитных композитов: Fe₃O₄/СПС MN270-Fe(NO₃)₃, Fe₃O₄/СПС MN270 и 3% Ru-Fe₃O₄/СПС MN270.

В таблице 10 представлены данные по удельной поверхности полученных образцов. Показано, что использование в качестве прекурсора нитрата железа (III) оказалось неприемлемым из-за образования кислорода в ходе термодеструкции Fe(NO₃)₃:

что приводит к разрушению пористой структуры СПС.

Из данных таблицы видно, что удельная поверхность такого образца (№ 4) меньше в 45-50 раз, по сравнению с образцом, синтезированным с использованием в качестве прекурсора FeCl₃ (№ 2).

Таблица 10 – Данные по удельной поверхности образцов

№	Образец	Модель БЭТ	Модель Ленгмюра	t-график
1	СПС MN270	1075	1191	265; 807; 1072
2	Fe3O4/СПС MN270	450	480	160; 289; 449
3	3% Ru-Fe3O4/СПС MN270	364	392	175; 189; 364
4	Fe3O4/СПС MN270-Fe(NO3)3	11	9	30; 0; 30

Очевидно, что существенное влияние на удельную площадь поверхности оказывает введение в матрицу СПС НЧ магнетита и рутения (образцы № 2 и № 3). Было предположено, что формирование НЧ происходит в основном на поверхности полимера и в устьях пор, что приводит закупорке последних и, как следствие, уменьшению удельной площади поверхности. Данное предположение было подтверждено результатами ПЭМ. Показано, что формирование Fe₃O₄ и Ru-содержащих наночастиц действительно происходит в основном на поверхности, в устьях пор полимерной матрицы СПС. При этом размер частиц магнетита составляет 40±5 нм, а размер Ru-содержащих НЧ – 2,0±0,5 нм (рисунок 14).

а) НЧ магнетита со средним диаметром 40 ± 5 нм;

б) Ru-содержащие НЧ со средним диаметром 2,0 ± 0,5 нм

Рисунок 14 – ПЭМ-изображения наночастиц на поверхности СПС

Анализ данных по распределению пор по размерам (рисунок 15) показал, что характер распределения пор не изменился в процессе синтеза магнитных композитов и структура СПС MN270 до и после модификации является преимущественно микропористой.

Также были проведены исследования магнитных свойств 3% Ru-Fe3O4/СПС MN270. Показано, что образец обладает высокой намагниченностью насыщения (порядка 4,0±0,5 э.м.е./г), что позволяет легко отделять катализатор от реакционной массы после реакции (рисунок 16).

Рисунок 15 – Диаграммы распределения пор по размерам для исходного СПС MN270 и магнитного композита на его основе

Рисунок 16 – Кривые намагниченности 3 % Ru-Fe₃O₄/СПС MN270

По данным РФА, представленным в таблице 11, содержание рутения в катализаторе составляет 2,6%, железа – 19,6%. Таким образом, можно заключить, что разработанная методика позволяет синтезировать катализаторы с заданным содержанием рутения.

Таблица 11 – Результаты элементного анализа образцов

Образец:	Содержание, %
	Fe	Ru
Fe3O4-СПС MN270	19,6	-
3 % Ru/Fe3O4-СПС MN270	19,8/19,4 (19,6)	2,7/2,5 (2,6)