Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Формирование гидроксосиликата кобальта в матрице аморфного кремнезема

И.С. Медянкина1, К.И. Светлакова2, Л.А. Пасечник1

1 ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
2 Химико- технологический институт ФГАОУ ВО «Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.800

Оригинальная статья

Аннотация: Предложено получение гидроксосиликата кобальта Co3(Si2O5)2(OH)2 в матрице высокодисперсного аморфного кремнезема. Показано, что образование гидроксосиликата, сочетающего в структуре координированные кремнезем- и кобальт-кислородные полиэдры, а также наличие поверхностных гидроксильных групп способствуют сохранению высокой удельной площади поверхности, характерной для аморфного SiO2, и эффективному проявлению фотокаталитических свойств благодаря наличию кобальта (2+), обладающего высокой реакционной способностью. В качестве
методов синтеза композитов SiO2/Co предложены гидрохимические методы путем пропитки и автоклавной обработки золя кремнезема в растворе формиата кобальта. Прослежено влияние изменения количества вводимого кобальта на состав, структуру и свойства композитного материала на основе SiO2. Композиты SiO2/Co апробированы в реакции фотоокисления гидрохинона при воздействии ультрафиолетового излучения. Наибольшая степень разложения гидрохинона, составляющая 84% за 18 часов, достигнута для SiO2/Co с молярным соотношением компонентов Co: Si = 0,01:1.

Ключевые слова: аморфный кремнезем, силикат кобальта, гидротермальный синтез, механосинтез, микроструктура, фотокатализ, гидрохинон

  • Медянкина Ирина Сергеевна – младший научный сотрудник лаборатории химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
  • Светлакова Ксения Игоревна – магистрант 2 года обучения кафедры аналитической химии, Химико- технологический институт ФГАОУ ВО «Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
  • Пасечник Лилия Александровна – к.х.н., ведущий научный сотрудник лаборатории химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»

Ссылка на статью:

Медянкина, И.С. Формирование гидроксосиликата кобальта в матрице аморфного кремнезема / И.С. Медянкина, К.И. Светлакова, Л.А. Пасечник // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 800-810. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.800.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Won, J.M. Electrochemical properties of core-shell structured NiO@SiO2 ultrafine nanopowders below 10 nm for lithium-ion storages / J.M. Won, J.H. Young, H.K. Jong, Y.J. Choi, Y.C. Kang // Electrochimica Acta. – 2016. – V. 190. – P. 835-842. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.12.197.
2. Rahimabady, Z. SiO2@NiO core/ shell nanoparticles as high-performance anode materials: Synthesis and characterizations of structural, optical and magnetic properties / Z. Rahimabady, M.M. Bagheri – Mohagheghi, A. Shirpay // Surfaces and Interfaces. – 2022. – V. 29. – Art. № 101801. – 10 p. DOI: 10.1016/j.surfin.2022.101801.
3. Somboonthanakij, S. Characteristics and catalytic properties of Pd/SiO2 synthesized by one-step flame spray pyrolysis in liquid-phase hydrogenation of 1-heptyne / S. Somboonthanakij, O. Mekasuwandumrong, J. Panpranot, et al. // Catalysis Letters. – 2007. – V. 119. – I. 3-4. – P. 346-352. DOI: 10.1007/s10562-007-9242-2.
4. Sotiriou, G.A. Optically stable biocompatible flame-made SiO2-coated Y2O3:Tb3+ nanophosphors for cell imaging / G.A. Sotiriou, D. Franco, D. Poulikakos, A. Ferrari // ACS Nano. – 2012. – V. 6. – I. 5. – P. 3888-3897. DOI: 10.1021/nn205035p.
5. Zhang, S. Superior adsorption capacity of hierarchical iron oxide@magnesium silicate magnetic nanorods for fast removal of organic pollutants from aqueous solution / S. Zhang, J.W. Xu, M. Zeng et al. // Materials Chemistry A. – 2013. – V. 1. – I. 38. – P. 11691-11697. DOI: 10.1039/c3ta12767b.
6. Wang, Q.Q. Growth of nickel silicate nanoplates on reduced graphene oxide as layered nanocomposites for highly reversible lithium storage / Q.Q. Wang, J. Qu, Y. Liu et al. // Nanoscale. – 2015. – V. 7. – I. 40. – P. 16805-16811. DOI: 10.1039/c5nr05719a.
7. Loaiza, L.C. Si and Ge‐based anode materials for Li+, Na+, and K+ ion batteries: A perspective from structure to electrochemical mechanism / L.C. Loaiza, L. Monconduit, V. Seznec // Small. – 2020. – V. 16. – Art. № 1905260. – 29 p. DOI: 10.1002/smll.201905260.
8. Li, X. N,S co-doped 3D mesoporous carbon–Co3Si2O5(OH)4 architectures for high-performance flexible pseudo-solid-state supercapacitors / X. Li, S. Ding, X. Xiao et al. // Materials Chemistry A. – 2017. – V. 5. – I. 25. – P. 12774-12781. DOI: 10.1039/C7TA03004E.
9. Huang, X. Efficient conversion of CO2 to methane using thin-layer SiOx matrix anchored nickel catalysts / X. Huang, P. Wang, Z. Zhang et al. // New Journal of Chemistry. – 2019. – V. 43. – P. 13217-13224. DOI: 10.1039/C9NJ03152A.
10. Liu, Q. Size-tailored porous spheres of manganese oxides for catalytic oxidation via peroxymonosulfate activation / Q. Liu, X. Duan, H. Sun, Y. Wang, M.O. Tade, S. Wang // The Journal of Physical Chemistry C. – 2016. – V. 120. – I. 30. – P. 16871-16878. DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b05934.
11. Shabalina, A.V. Electrochemical study of semiconductor properties for bismuth silicate-based photocatalysts obtained via hydro-/solvothermal approach / A.V. Shabalina, E.Y. Gotovtseva, Y.A. Belik et al. // Materials. – 2022, – V. 15. – I. 12. – Art. № 4099. – 18 p. DOI: 10.3390/ma15124099.
12. Водянкин, А.А. Синтез и фотокаталитические свойства материалов на основе силикатов висмута / А.А. Водянкин, И. П. Ушаков, Ю. А. Белик, О. В. Водянкина // Кинетика и катализ. – 2017. – Т. 58. – № 5. – С. 606-316. DOI: 10.7868/S0453881117050264.
13. Kozhevnikova, N.S. Janus ZnS nanoparticles: synthesis and photocatalytic properties / N.S. Kozhevnikova, M.A. Melkozerova, A.N. Enyashin, A.P. Tyutyunnik et al. // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2022. – V. 161. – Art. № 110459, 9 p. DOI:10.1016/j.jpcs.2021.110459.
14. Al-Mamun, M.R. Photocatalytic activity improvement and application of UV-TiO2 photocatalysis in textile wastewater treatment: a review / M.R. Al-Mamun, S. Kader, M.S. Islam, M.Z.H. Khan // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2019. – V. 7. – Art. № 103248. – 17 p. DOI: 10.1016/j.jece.2019.103248.
15. Kozhevnikova, N.S. Study of structural, spectroscopic and photo-oxidation properties of in-situ synthesized Sc-doped titania / N.S. Kozhevnikova, E.S. Shalaeva, E.V. Enyashin, A.N. Vorokh, A.S. Ulyanova // Journal of Molecular Liquids. – 2019. – V. 284. – P. 29-38. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.03.163.
16. Gyrdasova, О.I. Effect of Cu+ ions on the structure, morphology, optical and photocatalytic properties of nanostructured ZnO / О.I. Gyrdasova, E.V. Shalaeva, V.N. Krasil’nikov et al. // Materials Characterization. – 2021. – V. 179. – Art. № 111384. – 12 p. DOI: 10.1016/j.matchar.2021.111384.
17. Гырдасова, О.И. Сорбционная и фотокаталитическая активность Zn1-xCuxO (x=0,05 и 0,15) к As (III) в щелочной среде / О.И. Гырдасова, Л.А. Пасечник, В.Н. Красильников, В.Т. Суриков, М.В. Кузнецов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 792-804. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.792.
18. Pishch, I.V. Silica based pigments / I.V. Pishch, G.N. Maslennikova, K.B. Podbolotov, Yu.A. Karizna, I.V. Belyakovich // Glass and Ceramics. – 2019. – V. 68. – I. 1-2. – P. 71-75. DOI: 10.1007/s10717-011-9324-x.
19. Медянкина, И. С. Кинетика гидрохимического фторирования кремнийсодержащих отходов титаномагнетитовых руд / И.С. Медянкина, В.М. Скачков, Л.А. Пасечник // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 900-909. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.900.
20. Nguyen, P.Q.H., Room temperature facile synthesis of olivine-Co2SiO4 nanoparticles utilizing a mechanochemical method / P.Q.H. Nguyen, D. Zhang, R. Rapp, J.P. Bradley, P. Dera // RSC Advances. – 2021. – V. 11. – I. 34. – P. 20687-20690. DOI: 10.1039/d1ra02760c
21. Powder Diffraction File JCPDSD-ICDD PDF-2 (Release, 2016). – Режим доступа: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2/. – 15.08.2020.
22. Zhu, Z.-S. Preforming abundant surface cobalt hydroxyl groups on low crystalline flowerlike Co3(Si2O5)2(OH)2 for enhancing catalytic degradation performances with a critical nonradical reaction / Z.-S. Zhu, X.-J. Yu, J. Qu et al. // Applied Catalysis B: Environmental. – 2020. – V. 261. – Art. № 118238. – 12 p. DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.118238.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒