Синтез сложных алюмокобальтовых систем с применением термоактивированного продукта гиббсита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С использованием методов рентгенофазового, термического, микроскопического, адсорбционного и химического анализов изучена и показана возможность получения высокопроцентных смешанных алюмокобальтовых шпинелей путем гидрохимической обработки при комнатных или гидротермальных условиях суспензий порошка продукта центробежной термической активации гиббсита в водных растворах азотнокислого кобальта. Установлено, что термообработка продуктов гидрохимического взаимодействия – ксерогелей в диапазоне 350–850°С приводит к образованию фаз шпинелей Co3O4 и CoAl2O4 c различным их соотношением в зависимости от условий синтеза. Так, гидрохимическая обработка суспензий при комнатной температуре обеспечивает после прокаливания преимущественное образование фазы Co3O4, в то время как гидротермальная обработка при 150°С приводит к более глубокому взаимодействию компонентов суспензии на стадии обработки, что обеспечивает после термической обработки формирование CoAl2O4. Отмечено, что максимальное содержание шпинели типа CoAl2O4 (90% по данным ТПВ-H2) наблюдается для гидротермального продукта, прокаленного при температуре 850°С. Сделан вывод, что рассмотренный способ позволяет получать сложные алюмокобальтовые соединения с различным соотношением фаз, сократить количество исходных реагентов, стадий приготовления, полностью исключить стоки, а также сократить суммарное количество нитратов на 75 мас. %, по сравнению с нитратной классической схемой соосаждения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Жужгов

Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhuzhgov@catalysis.ru
Россия, Новосибирск

А. С. Горкуша

Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: zhuzhgov@catalysis.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Е. А. Супрун

Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Email: zhuzhgov@catalysis.ru
Россия, Новосибирск

А. И. Лысиков

Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: zhuzhgov@catalysis.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Л. А. Исупова

Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Email: zhuzhgov@catalysis.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Li F., Duan X. // Struct. Bond. 2006. V. 119. P. 193.
  2. Tian Li., Huang K., Liu Y. et al. // J. Solid State. Chem. 2011. V. 184. P. 2961.
  3. Merikhi J., Jungk H., Feldmann C. // J. Mat. Chem. 2002. V. 10. P. 1311.
  4. Veronesi P., Leonelli C., Bondioli F. // Technologies. 2017. V. 5. P. 42.
  5. Rangappa D., Ohara S., Naka T. et al. // J. Mat. Chem. 2007. V. 17. P. 4426.
  6. Tang Y., Liu Y., Yu S. et al. // J. Power Sour. 2014. V. 256. P. 160.
  7. Khodakov A.Y., Chu W., Fongarland P. et al. // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 1692.
  8. Jacobs G., Das T.K., Zhang Y. et al. // App. Catal. A: General. 2002. V. 233. P. 263.
  9. Narayanan S., Unnikrishnan R. // J. Chemical Society, Faraday Transactions. 1998. V. 94. P. 1124.
  10. Gandia L.M., Montes M. // J. Molecular Catal. 1994. V. 94. P. 347.
  11. Ragupathi С., Vijaya J.D., Narayanan S. et al. // Ceram. Intern. 2015. V. 41. P. 2069.
  12. Choya A., Rivas B., Gutiérrez-Ortiz J.I. et al. // Materials. 2019. V. 19. P. 1.
  13. Moraz-Lazaro J.P., Blanco O., Rodriguez-Betancourtt V.M. et al. // Sensor and Actuators B: Chemical. 2016. V. 226. P. 518.
  14. Yang He., Goldbach A., Shen W. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 51. P. 1360.
  15. Das T., Kweon S., Nah In. et al. // Cryogenics. 2015. V. 69. P. 36.
  16. Жужгов А.В., Криворучко О.П., Исупова Л.А. и др. // Катализ промышленности. 2017. Т. 17. № 5. С. 346.
  17. Буянов Р.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2017. Т. 17. № 5. С. 390.
  18. Жужгов А.В., Криворучко О.П., Исупова Л.А. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 1. С. 50.
  19. Boeva O., Antonov A., Zhavoronkova K. // Catal. Comm. 2021. V. 148. P. 106173.
  20. Lu H.T., Li W., Miandoab E.S. et al. // Front. Chem. Sci. Eng. 2021. V. 15. P. 464.
  21. Aasadni M., Mehrpooya M., Ghorbani B. // J. Cleaner Production. 2021. V. 278. P. 123872.
  22. Wang C., Lui S., Lui L. et al. // J. Mater. Chem. Phys. 2006. V. 96. P. 361.
  23. Casado P.G., Rasines I. // J. Solid state Chem. 1984. V. 52. P. 187.
  24. Li W., Li J., Guo J. // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 2289.
  25. Федотов M.A., Тарабан Е.А., Криворучко О.П. и др. // Журн. неорган. химии. 1990. Т. 35. № 5. С. 1226.
  26. Bai C.S., Soled S., Dwight K. // J. Solid State Chem. 1991. V. 91. P. 148.
  27. Fogg A.M., Williams G.R., Chester R. et al. // J. Mater. Chem. 2004. V. 14. P. 2369.
  28. Williams G.R., Moorhouse S.J., Timothy J.P. et al. // Dalton Trans. 2011. V. 40. P. 6012.
  29. Криворучко О.П., Буянов Р.А., Парамзин С.М. и др. // Кинетика и катализ. 1988. Т. 29. № 1. С. 252.
  30. Буянов Р.А., Криворучко О.П., Золотовский Б.П. // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1986. № 11. Вып. 4. С. 39.
  31. Ingram-Jones V.J., Davies R.C.T., Southern J.C. et al. // J. Mat. Chem. 1996. V. 6. P. 73.
  32. Танашев Ю.Ю., Мороз Э.М., Исупова Л.А. и др. // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 1. С. 161.
  33. Zhuzhgov A.V., Kruglyakov V.Y., Glazneva T.S. et al. // Chemistry. 2022. V. 4. P. 316.
  34. Жужгов А.В., Кругляков В.Ю., Супрун Е.А. и др. // Журн. прикл. химии. 2022. Т. 95. № 4. С. 450.
  35. Zhuzhgov A.V., Isupova L.A., Suprun E.A. et al. // Chem. Engineering. 2023. V. 7. № 4. 71:1–16.
  36. Ivanova Y., Zhuzhgov A., Isupova L. // Inorganic Chemistry Communications. 2024. V. 162. P. 1.
  37. Чукин Г.Д. Строение оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. Механизмы реакций. М.: Типография Паладин, ООО “Принта”, 2010. 288 с.
  38. Косенко Н.Ф. // Изв. высших учебных заведений. 2011. Т. 54. № 5. С. 3.
  39. Krivoruchko O.P., Plyasova L.M., Zolotovskii B.P. et al. // React. Kinet. Catal. Lett. 1983. V. 22. № 3–5. P. 375.
  40. Van Nordstrand R.A., Hettinger W.P., Keith C.D. // Nature. 1956. V. 177. P. 713.
  41. Шефер К.И., Черепанова С.В., Мороз Э.М. и др. // Журн. структур. химии. 2010. Т. 51. № 1. С. 137.
  42. Danilevich V., Isupova L., Parmon V. // Cleaner Engineering and Technology. 2021. V. 3. P. 1.
  43. Исупова Л.А., Иванова Ю.А. // Докл. РАН. Химия, науки о материалах (Докл. Академии наук до 2019 года). 2023. Т. 511. С. 60.
  44. Lin H.K., Wang C.B., Chiu H.C. et al. // Catal. Lett. 2023. V. 86. P. 63.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Порошковые дифрактограммы образцов сравнения гидроксидов и оксидов алюминия: a – псевдобемит, синтезированный классическим методом осаждения по нитратной технологии; б – хорошо окристаллизованный бемит (1), хорошо окристаллизованный байерит (2); в – Al(150)-110 продукт гидратации ЦТА-ГБ в водной среде (без присутствия катионов Co2+), представляющий собой псевдобемит; г – продукты термообработки при 550°С бемита/псевдобемита и байерита, представляющие собой низкотемпературные модификации γ-Al2O3 (1) и η-Al2O3 (2), соответственно.

Скачать (291KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Порошковые дифрактограммы алюмокобальтовых систем после низкотемпературной сушки при 110°С и термообработки в диапазоне 350–850°С: a – образец сравнения CoAl-CОГ-110, синтезированный традиционным методом соосаждения по нитратной технологии; б – образец сравнения CoAl-CОГ-550, полученный путем термообработки CoAl-CОГ-110 при 550°С; в – продукты гидротермальной обработки ЦТА-ГБ в растворах Co2+ в диапазоне концентраций 10–20 мас. %: 1 – 1°СoAl(150)-110, 2 – 15CoAl(150)-110, 3 – 2°СoAl(150)-110; г – продукты комнатной и гидротермальной обработки ЦТА-ГБ в растворах Co2+ со стехиометрической концентрацией в ~33 мас. %: 1 – 33CoAl(150)-110, 2 – 33CoAl(25)-110; д – продукты термообработки образцов в диапазоне 350–850°С гидрохимического взаимодействия ЦТА-ГБ в растворах Co2+ со стехиометрической концентрацией в ~33 мас. %: 1 – CoAl(25)-350, 2 – CoAl(25)-550, 3 – CoAl(25)-850, 4 – CoAl(150)-550, 5 – CoAl(150)-850.

Скачать (538KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Данные термического анализа: a – исходный ЦТА-ГБ, б – Al(150)-110, в – 1°СoAl(150)-110, г – 15CoAl(150)-110, д – 2°СoAl(150)-110, е – 33CoAl(25)-110, ж – 33CoAl(150)-110.

Скачать (530KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кривые ТПВ-H2: a – 33CoAl(25)-350, б – 33CoAl(25)-550, в – 33CoAl(150)-550, г – 33CoAl(25)-850, д – 33CoAl(150)-850.

Скачать (337KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Десорбционные кривые распределения пор по размерам: а – 33CoAl(25)-350 (1), 33CoAl(150)-350 (2); б – 33CoAl(25)-550 (1), 33CoAl(150)-550 (2); в – 33CoAl(25)-850 (1), 33CoAl(150)-850 (2).

Скачать (187KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Электронные снимки частиц образца 33CoAl(25)-850 при разных увеличениях: 50 (a), 10 (б), 5 (в), 2 мкм (г).

Скачать (187KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Электронные снимки частиц образца 33CoAl(150)-850 при разных увеличениях: 50 (a), 10 (б), 5 (в), 2 мкм (г).

Скачать (303KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».