збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2022, том 20, випуск 2
Русский English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски Автори PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2022

 / 

том 20 / 

випуск 2

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

O. Sachuk, V. Zazhigalov, S. Shcherbakov, K. Wieczorek-Ciurowa, and I. Bacherikov
«Mechanochemical Synthesis of Nanodispersed Compositions on the Base of Zn, Ce and Mo Oxides»
0359–0384 (2022)

PACS numbers: 68.37.Hk, 68.37.Lp, 78.67.Qa, 81.16.Pr, 81.20.Wk, 82.33.Pt, 82.65.+r

Досліджено вплив механохемічного оброблення (МХО) на фізико-хемічні властивості (РФА, ДTA, СEM, TEM тощо) оксиду Молібдену та бінарних систем на основі оксидів Цинку, Церію та Молібдену з еквімолекулярним співвідношенням реаґентів. Визначено зміну фазового складу, кристалічної структури, електронних і каталітичних властивостей сумішей MoO3, ZnO/CeO2, ZnО/МоО3 та СеО2/МоО3 в результаті механічного подрібнення. Показано, що механохемічне оброблення системи ZnO/MoO3 веде до утворення нанорозмірного оксиду Молібдену MoO3·0,5H2O з подальшим утворенням фази ZnMoO4 моноклінної модифікації у вигляді нанострижнів. В процесі механохемічного оброблення системи CeO2/MoO3 спостерігалося утворення нанорозмірних частинок вихідних оксидів і частинок типу «ядро–оболонка» з шаром аморфного оксиду Молібдену на ядрі з нанокристалічного оксиду Церію. Показано, що MoO3-вмісні системи після механохемічної активації їх демонструють високу активність і селективність до ацетальдегіду в процесі окиснення етанолу (при 205°C з максимальним виходом цього продукту у 94–96%). Також спостерігається висока фотокаталітична активність активованих зразків Zn–Ce–O за опромінення видимим світлом у процесі деґрадації органічного барвника (сафраніну T) у водному розчині. Одержані результати демонструють збільшення константи швидкости від 0,01·10-4 до 3,7·10-4 с-1 в результаті оброблення і свідчать про перспективність використання їх у процесах захисту навколишнього середовища.

Keywords: механохемічне оброблення, оксидна суміш, молібдат Цинку, нанострижні, етанол, оцтовий альдегід, фотокаталізатор.


References
 1. C. Suryanarayana, Mechanochemical Alloying and Milling (Marcel–New York: Dekker: 2004).
2. V. V. Boldyrev, Thermochimica Acta, 110: 303 (1987); https://doi.org/10.1016/0040-6031(87)88239-4
3. P. Balaz, Extractive Metallurgy of Activated Minerals (Amsterdam: Elsevier Science B.V.: 2000).
4. E. Avvakumov, M. Senna, and N. Kosova, Soft Mechanochemical Synthesis: a Basis for New Chemical Technologies (Boston: Kluwer Academic Publishers: 2002).
5. V. Zazhigalov and K. Wieczorek-Ciurowa, Mechanochemiczna Aktywacja Katalizatorow Wanadowych (Krakow, Polsca: Wyd. Polytechn. Krakowska: 2014) (in Polish).
6. V. Molchanov and R. Buyanov, Russian Chemical Reviews, 69, Iss. 5: 435 (2000); https://doi.org/10.1070/RC2000v069n05ABEH000555
7. S. A. Mitchenko, Theor. Exp. Chem., 43: 211 (2007); https://doi.org/10.1007/s11237-007-0025-z
8. P. Butyagin, Uspekhi Khimii, 63: 1031 (1994) (in Russian).
9. V. Boldyrev, Treatise on Materials Science & Technology (Ed. Herbert Herman) (Elsevier: 1983), vol. 19, pt. B, p. 185; https://doi.org/10.1016/B978-0-12-341842-5.50008-1
10. E. Avvakumov, Mechanical Methods for Activation of Chemical Processes (Novosibirsk: Nauka: 1986) (in Russian).
11. V. Zyryanov, Russian Chemical Reviews, 77, Iss. 2: 105 (2008); https://doi.org/10.1070/RC2008v077n02ABEH003709
12. V. Molchanov and R. Buyanov, Kinetic and Catalysis, 42: 366 (2001); https://doi.org/10.1023/A:1010465315877
13. V. Dzisko, A. Karnaukhov, and D. Tarasova, Physicochemical Basis for the Synthesis of Oxide Catalysts (Novosibirsk: Nauka: 1978) (in Russian).
14. V. Dzisko, Bases of Preparation Methods of Catalyst (Novosibirsk: Nauka: 1983) (in Russian).
15. J. Huang, X. Wang, S. Li, and Y. Wang, Applied Surface Science, 257: 116 (2010); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.06.046
16. Y. Hong, D. Chen, Z. Zhan, X. Chen, P. Lv, F. Yan, F. Huang, and J. Liang, Journal of Alloys and Compounds, 482: 49 (2009); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.04.045
17. N. Sotani, T. Suzuki, K. Nakamura, and K. Eda, Journal of Materials Science, 36: 703 (2001); https://doi.org/10.1023/A:1004893025739
18. Y. Keereeta, T. Thongtem, and S. Thongtem, Superlattices and Microstructures, 69: 253 (2004); https://doi.org/10.1016/j.spmi.2014.02.011
19. N. Enjamuri, S. Hassan, A. Auroux, J. Pandey, and B. Chowdhury, Applied Catalysis. A: General, 523: 21 (2016); https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.05.003
20. C. Li, X. Zhang, W. Dong, and Y. Liu, Materials Letters, 80: 145 (2012); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.04.105
21. C.-F. Tseng and W.-Y. Hsu, Thin Solid Film, 544: 44 (2013); https://doi.org/10.1016/j.tsf.2013.05.008
22. M. Mohamed and S. Katib, Applied Catalysis. A: General, 287: 236(2005); https://doi.org/10.1016/j.apcata.2005.04.005
23. Y. Peng, R. Qu, X. Zhang, and J. Li, Chemical Communications, 49: 6215 (2013); https://doi.org/10.1039/C3CC42693A
24. Y. Jin, N. Li, H. Liu, X. Hua, Q. Zhang, M. Chen, and F. Teng, Dalton Transactions, 43: 12860 (2014); https://doi.org/10.1039/c4dt01012d
25. A. Sobhani-Nasab, M. Maddahfar, and S. Hosseinpour-Mashkani, Journal of Molecular Liquids, 216: 1 (2016); https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.12.104
26. Y. Matsuoka, M. Niwa, and Y. Murakami, J. Phys. Chem., 94: 1477 (1990); https://doi.org/10.1021/j100367a051
27. B. Rao, P. Sudarsanam, A. Rangaswamy, and B. Reddy, Catalysis Letters, 145: 1436 (2015); https://doi.org/10.1007/s10562-015-1545-0
28. O. Laguna, M. Centeno, F. Romero-Sarria, and J. Odriozola, Catalysis Today, 172: 118 (2011); https://doi.org/10.1016/j.cattod.2011.02.015
29. N. Enjamuri, S. Hassan, A. Auroux, J. Pandey, and B. Chowdhury, Applied Catalysis. A: General, 523: 21 (2016); https://doi.org/10.1016/j.apcata.2016.05.003
30. M. Faisal, S. Khan, M. Rahman, A. Jamal, A. Asiri, and M. Abdullah, Chemical Engineering Journal, 173: 178 (2011); https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.07.067
31. K. Kaviyarasu, X. Fuku, G. Mola, E. Manikandan, J. Kennedy, and M. Maaza, Materials Letters, 183: 351 (2016); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.07.143
32. J. Fonseca de Lima, R. Martins, and O. Serra, Optical Materials, 35: 56 (2012); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.06.016
33. Y. Yoon, W. Ueda, and Y. Moro-oka, Catalysis Letters, 35: 57 (1995); https://doi.org/10.1007/BF00807004
34. G.-R. Li, Z.-L. Wang, F.-L. Zheng, and Y.-N. Ou, J. Mater. Chem., 21: 4217 (2011); https://doi.org/10.1039/C0JM03500A
35. K. Nakamura, K. Eda, S. Hasegawab, and N. Sotani, Applied Catalysis. A: General, 178: 167 (1999); https://doi.org/10.1016/S0926-860X(98)00291-9
36. K. Kaviyarasu, X. Fuku, G. Mola, E. Manikandan, J. Kennedy, and M. Maaza, Materials Letters, 183: 351 (2016); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.07.143
37. X. Fan, Z. Yang, W. Long, and B. Yang, Electrochimica Acta, 108: 741 (2013); https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.07.031
38. M. Zdujic and O. Milosevic, Materials Letters, 13: 125 (1999); https://doi.org/10.1016/0167-577X(92)90122-Z
39. M. Thakare, C. Dighavkar, and J. Aher, IJSEAS, 2: 137 (2016).
40. H. Castricum, H. Bakker, and E. Poels, Materials Science and Engineering, 304–306: 418 (2001); https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01485-4
41. Z. Marinkovic, L. Mancic, P. Vulic, and O. Milosevic, Journal of the European Ceramic Society, 25: 2081 (2005); https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2005.03.085
42. Z. Kesic, I. Lukic, M. Zdujic, H. Liu, and D. Scala, Procedia Engineering, 42: 1278 (2012); https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.07.509
43. O. Torabi, S. Naghibi, M.-H. Golabgir, and A. Jamshidi, JCCS, 63: 379 (2016); https://doi.org/10.1002/jccs.201500479
44. A. Firsova, O. Morozova, A. Leonov, and A. Streletskii, Kinetic and Catalysis, 55: 777 (2014); https://doi.org/10.1134/S0023158414060068
45. K. Milenova, K. Zaharieva, Z. Cherkezova-Zheleva, B. Kunev, A. Eliyas, V. Blaskov, I. Stambolova, and I. Mitov, Materials, Methods & Technologies, 8: 241 (2014); https://doi.org/10.1080/09593330.2011.572919
46. L. Morozova, A. Lapshin, T. Panova, and V. Glushkova, Inorganic Materials, 38: 153 (2002); https://doi.org/10.1023/A:1014017211450
47. G. Mestl, B. Herzog, R. Schlogl, and H. Knozinger, Langmuir, 11: 3027 (1995); https://doi.org/10.1021/la00008a030
48. S. V. Khalameida, Mekhanokhimichna Modyfikatsia i Syntez V i Mo Vmisnykh Katalizatoriv dlya Okysnennya Nyz‘kykh Vuglevodniv [Mechanochemical Modification and Synthesis of Catalysts Containing V and Mo for Oxidation Reaction of Lower Hydrocarbons] (Thesis of Disser. for Dr. Phys.-Chem. Sci.) (Kyiv: L. V. Pisarzhevskii Institute of Physical Chemistry, N.A.S.U.: 2000) (in Ukrainian).
49. V. Poluboyarov, Z. Korotaeva, and O. Andryushkova, Inorganic Materials, 37: 469 (2001); https://doi.org/10.1023/A:1017585018929
50. N. S. Litvin, Mekhanokhimiya Skladnykh Oksydnykh System na Osnovi Molibdena i Vanadiyu [Mechanochemistry of Complex Oxide Systems Based on Molybdenum and Vanadium] (Thesis of Disser. for Dr. Phys.-Chem. Sci.) (Kyiv: L. V. Pisarzhevskii Institute of Physical Chemistry, N.A.S.U.: 2011) (in Ukrainian).
51. K. Wieczorek-Ciurowa, N. Litvin, and V. Zazhigalov, Przemysl Chemiczny, 90: 1404 (2011).
52. V. A. Poluboyarov, Vliyanie Mekhanicheskikh Ehffektov na Oksidnyye Sistemy Redkostnykh Metallov [The Influence of Mechanical Effects on the Oxide Systems of Rare Metals] (Thesis of Disser. for Dr. Phys. Chem. Sci.) (Novosibirsk: Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry of the Siberian Branch of the Academy of Science: 2004) (in Russian).
53. V. Poluboyarov, N. Chumachenko, and E. Avvakumov, JSBAS, 6: 130 (1989).
54. О. V. Andrushkova, Issledovaniya Protsessov, Proiskhodyashchikh pri Mekhanokhimicheskoy Aktivatsii Oksidov Metallov II–VIII Grupp [The Study of the Processes Occurring at the Mechanochemical Activation of Metal Oxides of Groups II–VIII] (Thesis of Disser. for Dr. Phys. Chem. Sci.) (Novosibirsk: Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry of the Siberian Branch of the Academy of Science: 1993) (in Russian).
55. V. Zazhigalov, L. Bogutskaya, L. Lyashenko, and S. Khalameida, Mechanochemical Processes (Odesa: Votum: 1997).
56. V. Poluboyarov, I. Pauli, S. Kiselevich, and Z. Korotaeva, Mechanochemical Processes (Odesa: Votum: 1997), p. 15.
57. V. Poluboyarov, S. Kiselevich, O. Kirichenko, I. Pauli, Z. Korotaeva, S. Dektyarov, and A. Ancharov, Inorganic Materials, 34: 1365 (1998).
58. V. Zazhigalov, K. Wieczorek-Ciurowa, I. Bacherikova, and L. Depero, 2nd International Congress on Green Process Engineering - GPE 2009 (14–17 June 2009, Venice, Italy), p. 103.
59. V. Zazhigalov, I. Bacherikova, S. Khalameida, N. Litvin, K. Wieczorek-Ciurowa, L. Depero, and A. Kowal, 6th World Congr. Oxid. Catal. (Lille: 2009), p. 54.
60. V. Zazhigalov, Theoretical and Experimental Chemistry, 49: 178 (2013); https://doi.org/10.1007/s11237-013-9312-z
61. J. Tatibouet, Ch. Phichitkul, and J. Germain, Journal of Catalysis, 99: 231 (1986); https://doi.org/10.1016/0021-9517(86)90216-2
62. J. Vedrine, G. Coudurier, M. Forissier, and J. Volta, Catalysis Today, 1: 261 (1987); https://doi.org/10.1016/0920-5861(87)80011-1
63. A. Baiker, P. Dollenmeier, and A. Reller, Journal of Catalysis, 103: 394 (1987); https://doi.org/10.1016/0021-9517(87)90130-8
64. W. Farneth, E. McCarron, A. Sleight, and R. Staley, Langmuir, 3: 217 (1987); https://doi.org/10.1021/la00074a013
65. G. Mestl, N. Verbrunggen, and H. Knozinger, Langmuir, 11: 3035 (1995); https://doi.org/10.1021/la00008a031
66. V. Zazhigalov, L. Bogutskaya, L. Lyashenko, and S. Khalameida, TOCAT-3–Adv. Catal. Sci. Techn. (Tokyo: 1998), p. 348.
67. L. Bogutskaya, S. Khalameida, V. Zazhigalov, A. Kharlamov, L. Lyashenko, and O. Byl’, Theoretical and Experimental Chemistry, 35: 242 (1999); https://doi.org/10.1007/BF02511524
68. V. A. Zazhigalov, S. V. Khalameida, and L. V. Bogutskaya, DGMK (Erlangen: 1999), p. 215.
69. V. Zazhigalov, A. Kharlamov, S. Khalameida, I. Bacherikova, and L. Depero, Dutch–Ukrainian Intern. Colloq. Catal. (Kiev: 2000), p. 46.
70. B. Krebs, Acta Cryst., 28: 2222 (1972); https://doi.org/10.1107/S0567740872005849
71. G. Centi, F. Cavani, and F. Trifiro, Selective Oxidation by Heterogeneous Catalysis (New York: Kluwer: 2001), p. 505.
72. E. Smolentseva, A. Simakov, S. Beloshapkin, M. Estrada, E. Vargas, V. Sobolev, R. Kenzhin, and S. Fuentes, Applied Catalysis. B: Environmental, 115–116: 117 (2012); https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2011.12.010
73. Y. Dimitriev, R. Iordanova, and M. Markova-Velichkova, Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 46: 249 (2011).
74. V. Zazhigalov, E. Sachuk, N. Kopachevskaya, I. Bacherikova, K. Wieczorek-Ciurowa, and S. Shcherbakov, Theoretical and Experimental Chemistry, 52: 97 (2016); https://doi.org/10.1007/s11237-016-9456-8
75. O. Sachuk, V. Zazhigalov, L. Kuznetsova, and M. Tsyba, CICS, 7: 309 (2016) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/hftp07.03.309
76. L. Damonte, M. Hernandez, and B. Mari, Journal of Alloys and Compounds, 434–435: 813 (2007); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.08.202
77. A. M. Glushenkov, H. Z. Zhang, and Y. Chen, Materials Letters, 62: 715 (2008); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.06.002
78. V. Boldyrev, Process Metallurgy, 10: 1 (2000); https://doi.org/10.1016/S1572-4409(00)80002-4
79. Y. Liang, P. Liu, H. Li, and G. Yang, Cryst. Growth Des., 12: 4487 (2012); https://doi.org/10.1021/cg3006629
80. J. Rou, S.-M. Koo, J.-W. Yoon, C. Lim, and K. Shim, Materials Letters, 60: 1702 (2006); https://doi.org/10.1016/j.matlet.2005.12.018
81. M. Markova-Velichkova, R. Iordanova, and Y. Dimitriev, Physica Status Solidi C, 8: 3159 (2011); https://doi.org/10.1002/pssc.201000752
82. D. Agarwal, D. Avasthi, S. Varma, F. Kremer, M. Ridgway, and D. Kabiraj, Journal of Applied Physics, 115: 163506 (2014); https://doi.org/10.1063/1.4872259
83. G. Boreskov, Heterogennyy Cataliz (Moscow: Nauka: 1986) (in Russian).
84. V. Zazhigalov, A. Kharlamov, L. Depero, A. Marino, I. Bacherikova, S. Khalameida, and E. Stokch, Theoretical and Experimental Chemistry, 36: 98 (2000); https://doi.org/10.1007/BF02529026
85. N. Li, Y. Li, and W. Li, J. Phys. Chem. C, 120: 3341 (2016); https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b10752
86. V. Zazhigalov, K. Wieczorek-Ciurowa, O. Sachuk, E. Diyuk, and I. Bacherikova, Theoretical and Experimental Chemistry, 54: 225 (2018); https://doi.org/10.1007/s11237-018-9567-5
87. S. Warule, N. Chaudhari, B. Kale, K. Patil, P. Koinkar, M. More, and R. Murakami, J. Mater. Chem., 22: 8887 (2012); https://doi.org/10.1039/C2JM30226H
Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2022 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача