ИСТИНА

Особый интерес для каталитических применений представляют церий-содержащие пористые координационные полимеры (MOF), из-за способности церия изменять степень окисления между +3 и +4 – это свойство позволяет ему быть активным участником окислительно-восстановительных реакций, а веществам на его основе, в частности MOF’ам – эффективными катализаторами. Однако, в реакциях аэробного окисления, таких как окисление угарного газа, каталитическая активность MOF часто требует дальнейшего улучшения. Особую актуальность приобретают анионные MOF с отрицательно заряженным каркасом, заряд которого компенсируется катионами в полостях. Их ключевое преимущество – возможность проведения ионного обмена, что позволяет целенаправленно заменять катионы в порах на катионы будущего активного центра, создавая катализаторы с заданными свойствами. В данной работе была разработана методика синтеза нового анионного металл-органического каркаса на основе церия (III) и натрия – Na[Ce(BDC)2(DMF)2] (H2BDC – терефталевая кислота, DMF – N,N-диметилформамид). Кристаллическая структура каркаса была определена по данным порошковой рентгеновской дифракции (при 25оС). Было установлено, что координационный полимер состоит из анионных слоев [Ce(BDC)2]-, связанных катионами натрия в трёхмерный каркас, в полостях которого расположены молекулы ДМФА. Установлено, что каркас сохраняет свои структуру и параметры элементарной ячейки при термической активации (250оC, 5·10-2 мм рт.ст., 14 часов) и удалении координационно связанного ДМФА, что подтверждено данными термогравиметрического анализа, политермической рентгеновской дифракции и метода полного рентгеновского рассеяния с анализом функции парного распределения. Для создания катализатора была проведена модификация каркаса катионами меди путем его пропитки раствором Cu(NO3)2 в метаноле с получением Cu@Na[Ce(BDC)₂(DMF)₂]. Содержание меди составило 3.3 масс.% по данным энергодисперсионного анализа. Установлено, что материал сохраняет структуру после модификации. Каталитическая активность Na[Ce(BDC)2(DMF)2] была исследована в реакции окисления угарного газа. Показано, что модификация ионами меди приводит к существенному повышению каталитической активности и снижению температуры 50% конверсии (T50%) с 420ºC для Na[Ce(BDC)2(DMF)2], до 320ºC для Cu@Na[Ce(BDC)2(DMF)2], а после термотренировки температура T50% снижается до 260оC.