Анализ ИК спектров, полученных при адсорбции формальдегида клиноптилолитовым наполнителем клеевых композиций

ИК спектр клиноптилолита описывается наличием характеристических частот с максимумами: 3577; 3406; 1616,9; 1193,7; 1052,6; 718,6; 523,9; 466,1 см'1. Последние две частоты относятся к миграционным колебаниям (маятниковым, веерным, крутильным).

Поглощение при высоких частотах дает специфическую картину, в которой валентные колебания свободной ОН группы проявляются в виде высокочастотного спектра 3577 см'1 на фоне более чистой полосы поглощения при 3406 см'1, возникающей за счет групп ОН, связанных межмолекулярными взаимодействиями молекул Н20 со структурными элементами (пустотами) матрицы клиноптилолита. Формы этой полосы поглощения позволяют сделать вывод, что это взаимодействие реализуется в открытых полостях и каналах цеолита.

Деформационные колебания связанной ОН группы проявляются в виде четкой полосы поглощения при 1637 см'1 средней интенсивности.

Область 1200-1000 см'1 характеризуется наложением нескольких полос поглощения колебаний в группах Al-O-Al, Si-0-Al, но четкая форма результирующего поглощения свидетельствует о небольшом наборе вариантов колебаний в этих структурных группах.

Миграционные колебания в клиноптилолите проявляются в виде четких полос при 466,1 и 524 см'1.

Воздействие ЭМП СВЧ на клиноптилолит значительно меняет спектральную картину, особенно в области валентных колебаний ОН групп: усиливается и уширяется, захватывая интервал 3150-3500 см'1, при этом вся область поглощения смещается в коротковолном направлении. Максимумы полос практически не идентифицируются, что возможно за счет большого набора межмолекулярных взаимодействий.

Влияние воздействия ЭМП СВЧ на клиноптилолит характеризуется:

  • 1. тепловым эффектом: СВЧ поле взаимодействует с молекулами воды (свободными и связанными); происходят разрывы межмолекулярных связей ОН групп с активными центрами;
  • 2. большая часть молекул Н20 (связанных и свободных) на

поверхности граней, в каналах по всему объему - испаряются (идет термодиффузия). В спектрах проявляются полосы

поглощения ОН групп Vs ОНСВОб ~ 3700 см'1;

3. возможно, структура матрицы (в ее ближнем порядке) несколько меняется за счет упомянутых эффектов: активные центры становятся открытыми (обнажаются) для участия во взаимодействиях с адсорбированными молекулами воды и формальдегида.

Уширение полосы поглощения деформационных колебаний групп ОН подтверждает предположение об изменениях в структуре цеолита, приводящих к открытию новых активных центров для возможных реакций с адсорбатом.

Поглощение в области 1100 - 1200 см'1 - уширенное и очень интенсивное - является следствием уже обозначенных причин.

ИК спектры образцов клиноптилолита получены на образцах после адсорбции паров формальдегида для природного цеолита и для цеолита после обработки в ЭМП СВЧ (табл. 4.6).

Интенсивность поглощения в этой области максимальна, но структура поглощения не прослеживается, область поглощения от 3200 до 3500 см'1.

Предполагается, что ЭМП СВЧ разрывает межмолекулярные связи воды с активными центрами матрицы клиноптилолита, включая открытые полости и каналы (по механизму термодиффузии). Увеличение числа активных центров позволяет сорбироваться большему числу молекул формальдегида. Полосы поглощения Vs ОНСВОб (1636 см'1) и V Al-O-Al, Si-0-Al (1000-1230 см'1) имеют максимальную интенсивность, что подтверждает вывод о значительном наборе вариантов взаимодействия активных центров с формальдегидом.

Спектральная картина цеолита, обработанного ЭМП СВЧ, после адсорбции Н20 характеризуется наличием четких полос поглощения связанных ОН групп при 3755 и 3580 см'1 и связанных межмолекулярными взаимодействиями - уширенной размытой полосы без идентификации молекул в интервале 2560-3070 см'1. Поглощения при 1630 см'1 (деформационные колебания связанных ОН групп) отсутствуют либо просто не проявляются.

Полоса поглощения за счет колебаний в структурных элементах А1-0-А1, Si-0-Al четкая по форме, средней интенсивности, смещена в низкочастотную область, имеет максимум при 1022 см'1. Специфично проявляются и

миграционные колебания: структура полос, как имеет место для всех других образцов, не проявляется, полоса широкая в интервале 400-600 см'1. Вероятно, обработка ЭМП СВЧ создает возможность для увеличения числа степеней свободы для колебательных движений групп ОН.

Таблица 4.6

ПК спектры клиноптилолита К95

Колебания см'1 Образец

Миграционные

колебания:

магнитные

веерные

крутильные

VSiOH

внепл.

связ.

VO-

Ме

Al-O-

Al

Si-O-

A1

VC-0

VCBB3

OH

VCBB3

OH

VOH своб.

К95 нат

466,1

523,9

718,5

1052,6

1193,7

1636,9

3406,4

3577,1

К95 ЭМП СВЧ

458,6

599,7

785,3

  • 1052,6
  • 1022,9

1636,9

3413,7

3629,1

К95 нат + Н20

466,1

599,7

777,6

1052,6

1193,7

1644,4

3428,6

3569,7

К95 ЭМП СВЧ + Н20

466,1

525,5

792,8

1022,4

  • 2804,4
  • 2968,3

3428,6

3591,9

3770,2

К95 нат + СН20

466,1

525,5

779,4

1052,6

1193,7

1629,5

3413,8

3554,9

К95 ЭМП СВЧ + СН20

458,4

599,7

785,3

  • 852.9
  • 1022.9
  • 2797,5
  • 2879.2
  • 2968.3

3428,6

3577,1

3755,3

В табл. 4.6 используются следующие обозначения: К95 нат - натуральный клиноптилолит без адсорбции на минерале; К95 ЭМП СВЧ - клиноптилолит, активированный в электромагнитном поле СВЧ, без адсорбции на минерале; К95 нат + н2о - натуральный клиноптилолит с адсорбцией воды, К95 эмп свч + сн20 - клиноптилолит К95, обработанный в ЭМП СВЧ, на котором адсорбирован СН20.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >