Гетерометалічний комплекс [col][mn(c2o4)2]cl.3h2o (l=n,n,n-{триc[(2-аміноетил)аміно]метил}амін) як прекурсор для одержання електрокаталізатора відновлення кисню

Корисна модель відноситься до області хімічних джерел струму (ХДС) і може бути використана при одержанні електрокаталізаторів відновлення кисню, які застосовують у повітряних електродах ХДС. Відомо застосування гетерометалічних комплексів складу [Со(НТеа)Н2Теа]2·М(СН3СОО)2 (Н3Теа=триетаноламін ), М=Mn, Ni, Cu, Zn) [Журнал прикладной химии - 2001. Т.74, №7. - С.1116-1119] як прекурсорів для одержання електрокаталізаторів відновлення кисню в ХДС. Недоліком аналогу є невисока активність одержаних електрокаталізаторів у реакції відновлення кисню (при потенціалі 0,1В величина струму не перевищує 0,50мА/см2). Найбільш близькими за складом та призначенням до запропонованого є гетерометалічний комплекс [Co(En)(Detm)OH]2Ni(NO3)2 (En - етилендіамін, Detm - діетаноламін) [Український хімічний журнал - 2003. Т.69, №3. - С.77-80]. Недоліком прототипу також є невисока каталітична активність у реакції електровідновлення кисню (при потенціалі 0,1 В величина струму не перевищує 0,79мА/см2). В основу корисної моделі поставлено задачу пошуку нових гетерометалічних комплексів, придатних для одержання електрокаталізаторів відновлення кисню, з більш високою каталітичною активністю. Поставлена задача вирішена шляхом синтезу гетерометалічного комплексу [CoL][Mn(C2O4)2]Cl·3H2O (L=N,N,N-{трис[(2-аміноетил)аміно]метил}амін) і застосуванням його як електрокаталізатора. Саме такий склад сполуки виражає сукупність суттєвих ознак, необхідних і достатніх для досягнення технічного результату - підвищення каталітичної активності електрокаталізатора. Одержання цільового продукту в лабораторних умовах проводять, як правило, в реакторі, обладнаному мішалкою та нагрівачем. В реактор вносять вихідні речовини і реакційну суміш нагрівають при постійному перемішуванні до закінчення реакції. Температуру процесу вибирають з врахуванням температури кипіння розчинника. Цільовий продукт вилучають з реакційної суміші відомими прийомами. Корисна модель ілюструється прикладом. В реактор вносять 0,07г (0,00125моль) порошку металічного кобальту, 0,20г (0,00125моль) перманганату калію, 0,36г (0,0025моль) оксалату амонію, 0,33г (0,0025моль) етилендіаміну гідрохлориду та приливають 20мл СН3ОН і нагрівають при постійному перемішуванні та температурі 50-60°С протягом 5год. 30хв. Кристалічний осад кремового кольору, який починає утворюватися під час взаємодії, відфільтровують, промивають ізопропіловим спиртом і висушують. Вихід цільового продукту 0,50г (67%). Знайдено, %: Со=9,7; Мn=9,0; Сl=5,9; С=25,6; N=16,1; Н=5,6. Розраховано, %: Со=9,62; Мn=8,97; Сl=5,79; С=24,48; N=16,00; Н=5,43. Для одержання електрокаталізатору гетерометалічний комплекс механохімічно в середовищі диметилформаміду наносили на високопористе вугілля (СИТ-1 з дисперсністю не більше, ніж 50мкм і питомою поверхнею 850м2/г) і висушували при кімнатній температурі. Наважку вугілля 0,2г з нанесеним гетерометалічним комплексом поміщали в трубчату кварцову піч і витримували при температурі 600°С в атмосфері аргону протягом 1год. Одержаний таким чином каталізатор використовували в реакції електрохімічного відновлення кисню. Електрохімічні характеристики, одержаного каталізатору в реакції відновлення кисню досліджували в електрохімічній комірці з 1М розчином КОН і розділеними катодним та анодним просторами методом "плаваючого" газодифузійного електроду при температурі 20°С в атмосфері кисню. На поверхню електроду наносили тонкий шар (моношар частинок діаметром не більше 20мкм) дрібнодисперсного досліджуваного матеріалу в кількості не більше, ніж 1мг/см2, який пресували під тиском 50-60кгс/см2. Електродом порівняння служив хлорсрібний електрод. Поляризаційні криві знімали при постійному потенціалі, який задавали потенціостатом з кроком 10мВ. Значення струму реєстрували міліамперметром. Активність електрокаталізатора характеризували за значенням струму відновлення при потенціалі 0,10В. Результати дослідження каталітичної активності одержаного електрокаталізатора в порівнянні з прототипом наведені в таблиці і свідчать про підвищення каталітичної активності при використанні як прекурсора гетерометалічного комплексу [СоL][Мn(С2О4)2]Сl·3Н2О. Таблиця Каталітична активність електрокаталізаторів, одержаних за прототипом та із гетерометалічного комплексу [СоL][Мn(С2О4)2]Сl·3Н2О, у реакції відновлення кисню. Прекурсор [Co(En)(Detm)OH]2Ni(NO3)2 (прототип) [СоL][Мn(С2О4)2]Сl·3Н2О Струм відновлення кисню при потенціалі 0,10В, j, мА/см2 0,79 2,12