Каталитические системы на основе наночастиц ε-Fe₂O₃

Исследование магнитостатических и магниторезонансных свойств нанесенных частиц ε-Fe₂O₃/SiO₂ с характерным размером ~4 нм показало, что, несмотря на рентгенофазовую однородность, в системе существует несколько магнитных подсистем. Сопоставление наблюдаемых магнитных свойств с данными электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, ферромагнитного резонанса (ФМР) и мессбауэровской спектроскопии, позволили понять условия образования монофазных образцов и предложить непротиворечивую модель формирования магнитного порядка в нанесенных наноразмерных частицах ε-Fe₂O₃. Показано, что метод воспроизводимого синтеза монодисперсной системы наноразмерных (2-6 нм) нанесенных магнитных частиц ε-Fe₂O₃ позволяет создать катализаторы, содержащие до 8 масс. % Fe, которые наряду с термической устойчивостью до 900°С, проявляет устойчивость к сульфидированию в условиях проведения реакции селективного окисления сероводорода, обеспечивая тем самым высокую селективность конверсии сероводорода в серу. Методом ФМР in-situ обнаружена высокая чувствительность магнитных свойств частиц ε-Fe₂O₃ к адсорбции H₂S, что проявляется в обратимом изменении спектров магнитного резонанса. Полученные данные свидетельствуют о формировании магнитного момента наночастиц во многом за счет поверхностных ионов железа. Показано, что система нанесенных железосодержащих частиц на силикагеле проявляет каталитическую активность в реакции алкилирования бензола бензилхлоридом. Наибольшая активность наблюдается в образцах, прокаленных при Т=400°C – температуре, выше которой начинается формирование фазы ε-Fe₂O₃. Получены доказательства протекания реакции на поверхности гетерогенного катализатора, предложен способ его регенерации, обеспечивающий высокую активность при повторном использовании.