LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Різнолігандні та багатоядерні комплексні сполуки Co (III) з етаноламінами: синтез, структура та каталітичні властивості

2006. – P. 71-72


АНОТАЦІЯ

Потаскалов В.А. Різнолігандні та багатоядерні комплексні сполуки Со (III) з етаноламінами: синтез, структура та каталітичні властивості. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 – неорганічна хімія. Інститут загальної та неорганічної хімії НАН України ім. В.І.Вернадського, Київ, 2007.

Дисертаційна робота присвячена синтезу багатоядерних комплексних сполук кобальту (III) з етаноламінами, встановленню їх складу, особливостей будови, фізико-хімічних властивостей. Синтезовано різнолігандні триетаноламін-гліцинові комплекси кобальту (III), досліджено їх фізико-хімічні властивості та взаємні перетворення. З використанням низки фізико-хімічних методів встановлено будову синтезованих сполук. Методом рентгеноструктурного аналізу досліджено структуру комплексних сполук кобальту (III) з моно-, ді- та триетаноламіном. Встановлено каталітичну активність продуктів піролізу поліядерних гетерометальних етаноламінових комплексів в процесі електровідновлення кисню та сформовано ряди каталітичної активності. Зроблено висновки, про можливість значного поліпшення електрохімічних характеристик графітового матеріалу негативного електроду літій-іонного акумулятора, внаслідок модифікування його поверхні продуктами піролізу поліядерних 2Co-Ni комплексів.

Ключові слова: поліядерні комплекси, кобальт, етаноламіни, електрокаталіз, продукти піролізу, вуглецеві матеріали, літій-іонні акумулятори.


АННОТАЦИЯ

Потаскалов В.А. Разнолигандные и многоядерные комплексные соединения Со (III) с этаноламинами: синтез, структура и каталитические свойства. – Рукопись. Диссертация на соискание учёной ступени кандидата химических наук по специальности 02.00.01 – неорганическая химия. Институт общей и неорганической химии НАН Украины им. В.И.Вернадского, Киев, 2007.

Диссертационная работа посвящена синтезу гетерометалльных полиядерных комплексных соединений, полученных на основе комплексов кобальта (III) с этилендиамином и диэтаноламином, а также триэтаноламином, при взаимодействии с солями 3d-металлов (Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+), определению их состава и физико-химических свойств. По результатам элементного анализа и спектральных исследований установлено, что в зависимости от природы металла и условий проведения синтеза образуются соединения с различным соотношением Со:Ме.

Получены разнолигандные триэтаноламин-глициновые комплексы кобальта (III), проведено исследование их физико-химических свойств и превращений в растворах. Результаты анализа спектров ЯМР 13С и 14N позволили установить строение комплексов и сделать вывод о тридентатной координации триэтаноламина.

Проведеное рентгеноструктурное исследование соединения [CoHtetmH2tetm]6H2O позволило подтвердить высказанное ранее предположение о транс-расположении донорных атомов азота координированного триэтаноламина. Исследование структуры полученного комплекса кобальта с диэтаноламином [Co(CoDetm2)3(CoСO3)3]17H2O методом рентгеноструктурного анализа позволило определить цис-координацию атомов азота диэтаноламина и показало, что атомы кобальта имеют три разных типа строения координационного узла.

Пиролизом адсорбированных на углеродную подложку полиядерных комплексов в атмосфере аргона в интервале температур 300-800оС получены катализаторы электровосстановления кислорода. Установлено, что оптимальной температурой пиролиза для нанесенных комплексов является 600оС. Активность катализаторов возрастает при изменении природы металла в ряду Сu-Co < Zn-Co < Ni-Co. Установлено, что активность зависит от соотношения Со:Ni и возрастает в ряду: {Со3+-Ni2+}(1:2) < {Со3+-Ni2+}(1:1) < {Со3+-Ni2+}(2:1).

В результате проведенных исследований впервые установлено, что полиядерные 2Со:Ni комплексы с этаноламинами, после нанесения на поверхность графита с последующим пиролизом, способны катализировать реакцию интеркаляции лития в графит из апротонных электролитов, улучшая при этом удельные характеристики графита, как материала отрицательного электрода литий-ионного аккумулятора, что выражается в существенном улучшении ёмкости материала и увеличении его стабильности при длительной эксплуатации. Были сделаны выводы о кинетической природе данного эффекта.

Ключевые слова: полиядерные комплексы, кобальт, этаноламины, электрокатализ, продукты пиролиза, углеродные материалы, литий-ионные аккумуляторы.


Summary

Potaskalov V.A. Heteroligand and Polynuclear Complex Compounds of Со (III) with Ethanolamines: Synthesis, Structure, Catalytic Properties. - Manuscript

Thesis for a Ph.D (Candidate) degree by speciality 02.00.01 – Inorganic Chemistry. – V.I.Vernadskii Institute of General and Inorganic Chemistry of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2007.

The conditions of formation of heteroligand and polynuclear complex compounds of Со (III) with di- and triethanolamine in solutions have been studied and new complex compounds synthesized in solid state.

X-ray investigation on the monocrystal of [CoHtetmH2tetm]6H2O was performed and octahedral structure of the coordination unit was established for trans-configuration of the coordinated nitrogen atoms of triethanolamine.

Cis-coordination of the diethanolamine nitrogen atoms in new polynuclear compound of cobalt with dietanolamine [Co(CoDetm2)3(CoСO3)3]17H2O was established by X-ray diffraction studies. Each of the oxygen atoms of deprotonated OH groups in this complex was found to form three bonds with cobalt atoms.

Catalysts for electrochemical reduction of oxygen were obtained by pyrolysis of the obtained heterometal complexes on carbon layer in argon atmosphere at temperature range 300-800оС. The pyrolysis temperature 600оС was found to be the optimal. Activity of the catalysts increases in the order Сu-Co < Zn-Co < Ni-Co. The activity depends also on the Со:Ni ratio and increases in the order {Со3+-Ni2+}(1:2) < {Со3+-Ni2+}(1:1) < {Со3+-Ni2+}(2:1).

It was also discovered that the polynuclear 2Co:Ni complexes, after been adsorbed onto the graphite surface and pyrolyzed, could catalyze the electrochemical reaction of lithium intercalation into graphite from aprotic electrolytes, thus improving the efficiency of graphite as the material of negative electrode of Li-ion cells. The specific capacity and cycling stability of such modified graphite materials, are essentially higher.

The conclusion was made that this effect has a kinetic origin, that is, the rests of pyrolyzed complexes behave as catalysts for electrochemical Li intercalation. The modification effect almost vanishes at very slow rates of charge and discharge. That is why the modification of graphite by pyrolysis products can be recommended for production of negative electrode materials intended for the batteries, which must work in the conditions of heavy current loads.

Keywords: polynuclear complexes, cobalt, ethanolamines, electrocatalysis, pyrolysis products, carbon materials, Li-ion batteries.