Комплексные соединения никеля(II), меди(II) и титана(IV) с α-гидроксиароматическими кислотами как прекурсоры наноразмерных оксидов металлов

Использование в качестве прекурсоров наноразмерных катализаторов комплексных соединений металлов с органическими лигандами имеет значительное преимущество перед другими возможными способами получения. В этой связи разработаны методы синтеза комплексных прекурсоров никеля(II), меди(II) и титана(IV) с рядом карбо- и гетероциклических α-гидроксиароматических кислот, которые при термическом разложении переведены в смешанные наноразмерные оксидные фазы на основе титанатов никеля и меди. Согласно результатам элементного анализа, состав комплексных прекурсоров наноразмерных оксидов соответствует общей формуле ML₂×nH₂O, где M = Cu, Ni, Ti; n = 0-2. Совокупностью методов с привлечением рентгеноструктурного анализа установлено, что в процессе комплексообразования реализуется бидентатно хелатная координация лигандов с участием соседних карбоксильной и гидроксильной групп или гидроксильной группы и атома азота пиридинового цикла. Установлено, что термическое разложение комплексных соединений начинается уже при температурах 120-260 ^оС и начинается с удаления молекул воды и частичного декарбоксилирования, характерного для гидрокси-ароматических кислот. Выгорание органической массы происходит в интервале температур 350-800 ^оС, причем в инертной атмосфере при нагревании до 1000 ^оС не происходит полного удаления органического остатка. Идентификация состава оксидных фаз, полученных в результате термического разложения комплексных прекурсоров, проведена методом рентгенофазового анализа. Установлено, что эквимолярные смеси комплексных прекурсоров титана(IV) и двухвалентных 3d-металлов (никеля и меди) при термическом разложении образуют перовскитоподобный титанат никеля с примесью диоксида титана в аллотропной модификации анатаза и рутила. Наименьший размер частиц оксидных фаз отмечается для прекурсоров на основе комплексных прекурсоров на основе 3,5-динитросалициловой кислоты.

The use of complex metal compounds with organic ligands as precursors of nanosized catalysts has a significant advantage over other possible production methods. In this regard, the synthetic method has been developed for complex precursors of nickel(II), copper(II) and titanium(IV) with a number of carbo- and heterocyclic α-hydroxyaromatic acids, which, upon thermal decomposition, are converted into mixed nano-sized oxide phases based on nickel and copper titanates. According to the results of elemental analysis, the composition of complex precursors of nanosized oxides corresponds to the general formula ML₂×nH₂O, where M = Cu, Ni, Ti; n = 0-2. A set of methods involving X-ray diffraction analysis has established that in the process of complexation, bidentate chelate coordination of ligands is realized with the participation of neighboring carboxyl and hydroxyl groups or the hydroxyl group and the N -pyridine atom. It has been established that the thermal decomposition of complex compounds starts in the interval of 120-260 ^oC and begins with the removal of water molecules and partial decarboxylation, which is characteristic for hydroxyaromatic acids. Burnout of the organic mass occurs in the temperature range of 350-800 ^oC, and in an inert atmosphere when heated to 1000 ^oC, complete removal of organic residue does not occur. Identification of the composition of oxide phases obtained by thermal decomposition of complex precursors was carried out by X-ray phase analysis. It has been established that equimolar mixtures of complex titanium(IV) and divalent 3d metals (nickel and copper) precursors upon thermal decomposition form perovskite-like nickel titanate with an admixture of titanium dioxide in the anatase allotropic modification and a complex mixture of copper titanates that could not be identified. The smallest particle size of oxide phases is observed for precursors based on complexes of metals with 3,5-dinitrosalicylic acid.