Formation of compounds with alunite-like structure in the bi2o3–al2o3–fe2o3–p2o5–h2o system under hydrothermal conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Under hydrothermal conditions in the Bi2O3-Al2O3–Fe2O3–P2O5–H2O system, variable-composition compounds Bi(Al1–xFex)3(PO4)2(OH)6 with an alunite-like structure were obtained. Based on experimental data on the miscibility limits of components in the (1–x)BiAl3(PO4)2(OH)6–xBiFe3(PO4)2(OH)6 system, the parameters of the subregular solution model (Q1 = 6.395, Q2 = 8.987 kJ/mol) were determined, and spinodal and binodal decomposition curves of solid solutions with an alunite-like structure were calculated. Thermodynamic calculations showed that individual BiAl3(PO4)2(OH)6 and BiFe3(PO4)2(OH)6 can form at temperatures above 122 and 170°C, respectively, which is consistent with the experimental data obtained in this study, indicating the absence of compounds with alunite-like structure at 160°C in the range 0.8 < x ≤ 1.

About the authors

D. P. Elovikov

Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute named by B.P. Konstantinov of National Research Centre "Kurchatov Institute" — Institute of Silicate Chemistry; St. Petersburg Electrotechnical University “LETI”

Email: syncdima@mail.ru
St. Petersburg, 199034 Russia; St. Petersburg, 197022 Russia

O. V. Proskurina

Ioffe Institute; St. Petersburg State Technological Institute

Email: syncdima@mail.ru
St. Petersburg, 194021 Russia; St. Petersburg, 190013 Russia

V. V. Gusarov

Branch of Petersburg Nuclear Physics Institute named by B.P. Konstantinov of National Research Centre "Kurchatov Institute" — Institute of Silicate Chemistry; Ioffe Institute

Author for correspondence.
Email: syncdima@mail.ru
St. Petersburg, 199034 Russia; St. Petersburg, 194021 Russia

References

  1. Sunyer A., Currubí M., Viñals J. // J. Hazar. Mater. 2013. V. 261. P. 559. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.08.011
  2. Kolitsch U. // Can. Mineral. 2015. V. 53. № 5. P. 833. https://doi.org/10.3749/canmin.1400103
  3. Jones F. // Minerals. 2017. V. 7. № 6. P. 90. https://doi.org/10.3390/min7060090
  4. Wang L., Xue N., Zhang Y., Hu P. // Minerals. 2021. V. 11. № 8. P. 892. https://doi.org/10.3390/min11080892
  5. Cruells M., Roca A. // Metals. 2022. V. 12. № 5. P. 802. https://doi.org/10.3390/met12050802
  6. Luo Z., Mu W., Zhou X., Chen Z. // Environ.Technol. 2022. V. 43. № 19. P. 2881. https://doi.org/10.1080/09593330.2021.1908428
  7. Kolitsch U., Ping A. // J. Mineral. Petrol. Sci. 2001. V. 96. P. 67. https://doi.org/10.2465/jmps.96.67
  8. Monteagudo J.M., Durán A., Martín I.S. et al. // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2005. V. 81. P. 262. https://doi.org/10.1002/jctb.1368
  9. Aguilar-Carrillo J., Villalobos M., Pi-Puig T. et al. // Environ. Sci.: Processes. Impacts. 2018. V. 20. № 2. P. 354. https://doi.org/10.1039/C7EM00426E
  10. Owen D.N., Cook N.J., Rollog M. et al. // J. Am. Mineral. 2019. V. 104. P. 1806. https://doi.org/10.2138/am-2019-7116
  11. Hudson-Edwards K.A. // Am. Mineral. 2019. V. 104. № 5. P. 633. https://doi.org/10.2138/am-2019-6591
  12. Luo W., Kelly S.D., Kemner K.M. et al. // Environ. Sci. Technol. 2009. V. 43. № 19. P. 7516. https://doi.org/10.1021/es900731a
  13. Lee S., ul Hassan M., Ryu H.J. // Sustainable Mater. Technol. 2021. V. 30. P. e00356. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2021.e00356
  14. Rakhimova N. // Sustainability. 2022. V. 15. № 1. P. 689. https://doi.org/10.3390/su15010689
  15. Zhou Y., Wang T., Fan F. et al. // Adv. Explor. Indicat. Mineral. 2022. V. 12. № 8. P. 958. https://doi.org/10.3390/min12080958
  16. Morales-Leal J.E., Campos E., Kouzmanov K. et al. // Miner. Deposita. 2023. V. 58. P. 593. https://doi.org/10.1007/s00126-022-01149-5
  17. Bouvart T., Poot J., Dekoninck A. et al. // Geochemistry. 2024. V. 84. № 4. P. 126204. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2024.126204
  18. Brophy G.P., Scott E.S., Snellgrove R.A. // Am. Mineral.: J. Earth Planetary Mater. 1962. V. 47. № 1–2. P. 112.
  19. Stoffregen R.E., Alpers C.N., Jambor J.L. // Rev. Мineral. Geochem. 2000. V. 40. № 1. P. 453. https://doi.org/10.2138/rmg.2000.40.9
  20. Kim Y., Wolf A.S., Becker U. // Geochim. Cosmochim. Acta. 2019. V. 248. P. 138. https://doi.org/10.1016/j.gca.2018.11.017
  21. Grigg A.R.C., Notini L., Kaegi R. et al. // ACS Earth Space Chemistry. 2024. V. 8. № 2. P. 194. https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.3c00174
  22. Gilkes R.J., Palmer B. // J. Mineral. Mag. 1983. V. 47. P. 221. https://doi.org/10.1180/minmag.1983.047.343.13
  23. Hikichi Y., Ohsato H., Miyamoto M. // J. Mineral. Soc. Jpn. 1989. V. 19. P. 67. https://doi.org/10.2465/gkk1952.19.67
  24. Schwab R.G., Pimpl T., Schukow H. et al. // Neues Jahrbuch für Mineralogie. 2004. V. 9. P. 385. https://doi.org/10.1127/0028-3649/2004/2004-0385
  25. Enikeeva M.O., Zhidomorova K.A., Danilovich D.P. et al. // Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2024. V. 15. № 6. P. 781. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-6-781-792
  26. Филиппова А.Д., Румянцев А.А., Баранчиков А.Е. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 6. С. 706. https://doi.org/10.31857/S0044457X22060083
  27. Svinolupova A.S., Lomakin M.S., Kirillova S.A. et al. // Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2020. V. 11. № 3. P. 338. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2020-11-3-338-344
  28. Бачина А.К., Альмяшева О.В. Попков В.И. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 6. С. 761. https://doi.org/10.31857/S0044457X22060022
  29. Enikeeva M.O., Proskurina O.V., Danilovich D.P. et al. // Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2020. V. 11. P. 705. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2020-11-6-705-715
  30. Ломакин М.С., Проскурина О.В., Левин А.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 6. С. 750. https://doi.org/10.31857/S0044457X22060149
  31. Еникеева М.О., Кенес К.М., Проскурина О.В. и др. // Журн. прикл. химии. 2020. Т. 93. № 4. С. 529. https://doi.org/10.31857/S0044461820040076
  32. Zlobin V., Nevedomskiy V., Tomkovich M. et al. // Nano- Structures & Nano-Objects. 2024. V. 37. P. 101076. https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2023.101076
  33. Егорышева А.В., Голодухина С.В., Либерман Е.Ю. и др. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 7. С. 947. https://doi.org/10.31857/S0044457X24070018
  34. Nikolaev A.I., Gerasimova L.G., Maslova M.V. et al. // Synthesis and application, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2019. V. 704. https://doi.org/10.1088/1757-899X/704/1/ 012003
  35. Gavryushkin P.N., Thomas V.G., Bolotina N.B. et al. // J. Cryst. Growth. 2016. V. 16. № 4. P. 1893. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.5b01398
  36. Thomas V.G., Demin S.P., Foursenko D.A. et al. // J. Cryst. Growth. 1999. V. 206. № 3. P. 203. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(99)00312-7
  37. Еловиков Д.П., Томкович М.В., Левин А.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 6. С. 782. https://doi.org/10.31857/S0044457X2206006X
  38. Elovikov D.P., Proskurina O.V., Tomkovich M.V. et al. // Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2022. V. 13. № 6. P. 662. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2022-13-6-662-667
  39. Van Wambeke L. // Bull. Minéral. 1975. V. 98. № 6. P. 351. https://doi.org/10.3406/bulmi.1975.7016
  40. Morimitsu Y., Shirose Y., Enju S. et al. // J. Mineral. Petrol. Sci. 2021. V. 116. № 2. P. 104. https://doi.org/10.2465/jmps.201130d
  41. Elovikov D.P., Nikiforova K.O., Tomkovich M.V. et al. // Inorg. Chim. Acta. 2024. V. 561. P. 121856. https://doi.org/10.1016/j.ica.2023.121856
  42. Liu Y., Li Z., You Y. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 51281. https://doi.org/10.1039/C7RA09186A
  43. Guo L., Li L., Guo Y. et al. // IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., IOP Publishing. 2018. V. 382. № 5. P. 382. https://doi.org/10.1088/1757-899X/382/5/052018
  44. Eremin O.V., Yurgenson G.A., Solodukhina M.A. et al. // Mineralogy of Technogenesis. 2018. V. 19. P. 103.
  45. Gaboreau S., Vieillard P. // Geochim. Cosmochim. Acta. 2004. V. 68. P. 3307. https://doi.org/10.1016/j.gca.2003.10.040.
  46. Baloch A.A., Alqahtani S.M., Mumtaz F. et al. // Phys. Rev. Mater. 2021. V. 5. № 4. P. 043804. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.5.043804
  47. Торопов Н.А., Барзаковский В.П., Лапин В.В. и др. Диаграммы состояния силикатных систем: Справочник. АН СССР. Ин-т химии силикатов им. И.В. Гребенщикова. Двойные системы / 22 см. 2-е изд., доп. Ленинград: Наука, 1969.
  48. Elovikov D.P., Osminina A.A. // Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2024. V. 15. № 3. P. 361. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-3-361-368
  49. Phu N.D., Ngo D.T., Hoang L.H. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V. 44. № 34. P. 345002. https://doi.org/10.1088/0022-3727/44/34/345002
  50. Machala L., Zboril R., Gedanken A. // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. № 16. P. 4003. https://doi.org/10.1021/jp064992s
  51. Drüppel K., Hösch A., Franz G. // Am. Mineral. 2007. V. 92. № 10. P. 1695. https://doi.org/10.2138/am.2007.2487
  52. Barros I.R., Benincá C., Zanoelo E.F. // Environ. Technol. 2024. V. 45. № 21. P. 4266. https://doi.org/10.1080/09593330.2023.2246643

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».