Научный журнал
ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ.
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Главная » Архив » 2019 » Выпуск 3, сентябрь 2019 » ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ФЕРРИТА И ХРОМИТА ЦИНКА И ИХ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. 2019; 3: 57-64

 

http://dx.doi.org/10.17213/0321-2653-2019-3-57-64

 

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ФЕРРИТА И ХРОМИТА ЦИНКА И ИХ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Н.П. Шабельская, Р.П. Медведев, Е.Н. Волошина, Е.В. Васильева, Е.А. Яковенко, А.Н. Яценко, А.А. Яковенко

Шабельская Нина Петровна – д-р техн. наук, профессор, кафедра «Общая химия и технология силикатов», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: nina_shabelskaya@mail.ru

Медведев Роман Петрович – соискатель, кафедра «Общая химия и технология силикатов», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Волошина Елена Николаевна – инженер, ЦКП «Нанотехнологии», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Васильева Елена Викторовна – канд. техн. наук, доцент, кафедра «Общеинженерные дисциплины», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Яковенко Елена Александровна – канд. техн. наук, доцент, кафедра «Общеинженерные дисциплины», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Яценко Алексей Николаевич – инженер, ЦКП «Нанотехнологии», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Яковенко Анастасия Андреевна – студентка, кафедра «Общая химия и технология силикатов», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

 

Аннотация

Изучен процесс формирования структуры феррита и хромита цинка. Полученные материалы охарактеризованы с применением рентгенофазового анализа, ИК-спектрометрии, электронной микроскопии, метода БЕТ. Обсужден механизм формирования однофазных образцов, включающий стадию образования хелатных комплексов катионов переходных элементов с лимонной кислотой и их последующего термического разложения. Установлена каталитическая активность синтезированных материалов в процессе окислительной деструкции метилового оранжевого в присутствии пероксида водорода. Показано, что процесс существенно ускоряется при повышении температуры и понижении значения кислотности среды. Отмечено, что хромит цинка проявляет большую каталитическую активность при комнатной температуре, феррит цинка – при повышенной температуре в кислой среде. Последнее объяснено формированием системы Фентона. Результаты могут быть использованы для получения материалов, пригодных в процессах очистки сточных вод промышленных предприятий, применяющих в производственных циклах органические красители.

 

Ключевые слова: феррит цинка; хромит цинка; наноструктурированные материалы; окислительная деструкция красителя; очистка водных растворов; формирование шпинели.

 

Полный текст: [in elibrary.ru]

 

Ссылки на литературу

  1. Ghobadifard M., Farhadi S., Mohebbi S. Catalytic performance of ZnFe2O4 nanoparticles prepared from the [ZnFe2O(CH3COO)6(H2O)3] center dot 2H2O complex under microwave irradiation // Research On Chemical Intermediates. 2019. Vol. 45. no 2. P. 379 – 400.
  2. Kharazi P., Rahimi R., Rabbani M. Study on porphyrin/ ZnFe2O4@polythiophene nanocomposite as a novel r adsorbent and visible light driven photocatalyst for the removal of methylene blue and methyl orange // Materials Research Bulletin. 2018. Vol. 103. P. 133 – 141.
  3. Patil S.B., Naik H.S.B., Nagaraju G., Viswanath R., Rashmi S.K., Kumar M.V. Sugarcane juice mediated eco-friendly synthesis of visible light active zinc ferrite nanoparticles: Application to degradation of mixed dyes and antibacterial activities // Materials Chemistry And Physics. 2018.
    Vol. 212. P. 351 – 362.
  4. Cai A.J., Guo A.Y., Du L.Q., Chang Y.F., Wang X.P. Nanofibrillated Cellulose-Assisted Synthesis of Fiber-Like ZnO-ZnFe2O4 Composites with Enhanced Visible-Light-Driven Photocatalytic Activity // JOM. 2018. Vol. 70. no 10. P. 2169 – 2172.
  5. Salla S., Ankem N.R., Kumar P.S., Renita A.A., Micheal K. Enhanced photocatalytic activity of environment-friendly C/ZnFe2O4 nanocomposites: application in dye removal // Desalination And Water Treatment. 2019. Vol. 137. P. 395 – 402.
  6. Li Z.Z., Chen H.B., Liu W.X. Full-Spectrum Photocatalytic Activity of ZnO/CuO/ZnFe2O4 Nanocomposite as a PhotoFenton-Like Catalyst // Catalysts. 2018. Vol. 8. no 11. P. 557.
  7. Ma Y., Wang Q., Xing S.T. Insight into the catalytic mechanism of gamma-Fe2O3/ZnFe2O4for hydrogen peroxide activation under visible light // Journal Of Colloid And Interface Science. 2018. Vol. 529. P. 247-254.
  8. Cherif K., Rekhila G., Omeiri S., Bessekhouad., Trari M. Physical and photoelectrochemical properties of the spinel ZnCr2O4 prepared by sol gel^ Application to Orange II degradation under solar light // Journal of Photochemistry & Photobiology A: Chemistry. 2019. Vol. 368. Р. 290 – 295.
  9. Behera A., Kandi D., Majhi S.M., Martha S., Parida K. Facile synthesis of ZnFe2O4 photocatalysts for decolourization of organic dyes under solar irradiation. Beilstein Journal of Nanotechnology, 2018, Vol. 9, pp. 436 – 446.
  10. Koga Y., Okada R., Kobayashi S., Yamada H., Watanabe T. Substitution effects on frustrated magnetism of chromite spinel ACr2O4 // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2019. Vol. 476. P. 464 – 468.
  11. Granone L.I., Ulpe A.C., Robben L., Klimke S., Jahns M., Renz F., Gesing T.M., Bredow T., Dillert R., Bahnemann D.W. Effect of the degree of inversion on optical properties of spinel ZnFe2O4 // Physical Chemistry Chemical Physics. 2018. Vol. 20. no 44. P. 28267 – 28278.
  12. Шабельская Н.П., Кухарева В.П., Михайличенко С.Н., ШилкинаЛ.А., Таланов М.В., Ульянов А.К. Особенности синтеза и фазообразование в системе NiO-FeO-Fe2O3-Cr2O3 // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2015. № 2. С. 91 – 95.
  13. Litvishkov Y.N., Zul'fugarova S.M., Aleskerova Z.F., Gasangulieva N.M., Shakunova N.V., Aleskerov A.G. Microwave Synthesis of Co, Ni, Cu, Zn Ferrites // Russian Journal Of Applied Chemistry. 2018. Vol. 91. no 5. P. 793 – 801.
  14. Qu F.D., Shang W.N., Thomas T., Ruan S.P., Yang M.H. Self-template derived ZnFe2O4 double-shell microspheres for chemresistive gas sensing // Sensors And Actuators B-Chemical. 2018. Vol. 265. P. 625 – 631.
  15. Yu M., Huang Y., Wang K., Han X.P., Wang M.Y., Zhu Y.D., Liu L. Complete hollow ZnFe2O4 nanospheres with huge internal space synthesized by a simple solvothermal method as anode for lithium ion batteries // Applied Surface Science. 2018. Vol. 462. P. 955 – 962.
  16. Wang X.T., Zhao M.G., Song Y.W., Liu Q.Y., Zhang Y.X., Zhuang Y.P., Chen S.G. Synthesis of ZnFe2O4/ZnO heterostructures decorated three-dimensional graphene foam as peroxidase mimetics for colorimetric assay of hydroquinone // Sensors And Actuators B-Chemical. 2019. Vol. 283. P. 130 – 137.
  17. Liu P.X., Ren Y.M., Ma W.J., Ma J., Du Y.C. Degradation of shale gas produced water by magnetic porous MFe2O4 (M = Cu, Ni, Co and Zn) heterogeneous catalyzed ozone // Chemical Engineering Journal. 2018. Vol. 345. P. 98 – 106.
  18. Priyadharsini P., Pradeep A., Chandrasekaran G. Novel combustion route of synthesis and characterization of nanocrystalline mixed ferrites of Ni–Zn // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2009. Vol. 321. P. 1898 – 1903.
  19. Шабельская Н.П. Процессы фазообразования в системе NiO–CuO–Fe2O3–Cr2O3 при разложении солей // Неорга-нические материалы. 2014. Т. 55. № 11. С. 1205-1209.
  20. Шабельская Н.П., Чернышев В.М., Постников А.А., Сулима С.И., Таранушич В.А.Синтез наноразмерного феррита цинка с 3d-структурой как носителя СоО // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2017. № 2. С. 116 – 121.
  21. Roy S., Ghose J. Superparamagnetic nanocrystalline CuFe2O4 // Journal of applied physics. 2000. Vol. 87. no. 9. Р. 6226 – 6229.
  22. Xu H.Y., Li B., Li P. Morphology dependent photocatalytic efficacy of zinc ferrite probed for methyl orange degradation // Journal Of The Serbian Chemical Society. 2018. Vol. 83. no. 11. P. 1261 – 1271.
  23. Gao Y., Yin L., Kim S.J., Yang H., Jeon I., Kim J.P., Jeong S.Y., Lee H.W., Cho C.R. Enhanced lithium storage by ZnFe2O4 nanofibers as anode materials for lithium-ion battery // Electrochimica Acta. 2019. Vol. 296. P. 565 – 574.
  24. Zhu J., Cen H., Nan Z. Investigation on interaction induced cluster-shaped Zn-doped Fe3O4 formation by in situ calorimetry // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. Vol. 132. P. 1481 – 1488.
Яндекс.Метрика

© НовоЦНИТ ЮРГПУ(НПИ), 2024