Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата

Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии изучено изоморфное замещение ионов стронция ионами гадолиния в соответствии со схемой Sr²⁺ + OH⁻ → Gd³⁺ + O²⁻ в синтетическом гидроксиапатите, что отвечает составу системы Sr₅₋ₓGdₓ(VО₄)₃(ОН) ₁₋ₓOₓ (0 ≤ х ≤ 0.32). Установлено, что твердые растворы...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Гетьман, Е.И., Яблочкова, Н.В., Канюка, Ю.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2010
Schriftenreihe:	Украинский химический журнал
Schlagworte:	Неорганическая и физическая химия
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186060
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата / Е.И. Гетьман, Н.В. Яблочкова, Ю.В. Канюка // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 7. — С. 28-32. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-186060
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1860602025-02-09T14:03:29Z Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата Визначення меж ізоморфного заміщення стронцію гадолінієм у структурі гiдроксованадату Identification of isomorphous substitution range of gadolinium for strontium in the structure of hydroxyvanadate Гетьман, Е.И. Яблочкова, Н.В. Канюка, Ю.В. Неорганическая и физическая химия Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии изучено изоморфное замещение ионов стронция ионами гадолиния в соответствии со схемой Sr²⁺ + OH⁻ → Gd³⁺ + O²⁻ в синтетическом гидроксиапатите, что отвечает составу системы Sr₅₋ₓGdₓ(VО₄)₃(ОН) ₁₋ₓOₓ (0 ≤ х ≤ 0.32). Установлено, что твердые растворы на основе гидроксиапатита стронция, синтезированные при температуре 800 °С, образуются в области х = 0—0.06. ИК-спектры полученных образцов свидетельствуют о том, что параллельно с основной схемой замещения происходит дегидратация гидроксиапатита в соответствии со схемой 2ОH⁻ → O²⁻ + •. Методами рентгенофазового аналізу та ІЧ-спектроскопії досліджено ізоморфне заміщення йонів стронцію йонами гадолінію згідно зі схемою Sr²⁺+ OH⁻ → Gd³⁺ + O²⁻ у синтетичному гідроксиапатиті, що відповідає складу системи Sr₁₀₋ₓGdₓ(VО₄)₆(ОН)₂₋ₓOₓ (0 ≤ х ≤ 0.32). Встановлено, що тверді розчини на основі гідроксиапатиту стронцію, синтезовані при температурі 800 °С, утворюються в межах х = 0—0.06. ІЧ-спектри отриманих зразків свідчать про те, що паралельно з основною схемою заміщення відбувається дегідратація гідроксиапатиту згідно зі схемою 2ОH⁻ → O²⁻ + • . Occurring under the Sr²⁺ + OH⁻ → Gd³⁺ + O²⁻ scheme, isomorphous substitution in the structure of hydroxyapatite has been investigated by X-ray powder diffraction and IR spectroscopy. The composition of the studied system corresponds to the following formula: Sr₁₀₋ₓGdₓ(VО₄)₆(ОН)₂₋ₓOₓ (0 ≤ х ≤ 0.32). The samples were synthesized at temperature of 800 °C. It was shown that the solid solutions of strontium hydroxyapatite modified by gadolinium are formed in the range of x = 0—0.06. The hydroxyapatite dehydration occurring under the 2ОH⁻ → O²⁻ + • scheme was confirmed by IR spectra of obtained samples. 2010 Article Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата / Е.И. Гетьман, Н.В. Яблочкова, Ю.В. Канюка // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 7. — С. 28-32. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186060 546.165 ru Украинский химический журнал application/pdf Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия
spellingShingle	Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Гетьман, Е.И. Яблочкова, Н.В. Канюка, Ю.В. Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата Украинский химический журнал
description	Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии изучено изоморфное замещение ионов стронция ионами гадолиния в соответствии со схемой Sr²⁺ + OH⁻ → Gd³⁺ + O²⁻ в синтетическом гидроксиапатите, что отвечает составу системы Sr₅₋ₓGdₓ(VО₄)₃(ОН) ₁₋ₓOₓ (0 ≤ х ≤ 0.32). Установлено, что твердые растворы на основе гидроксиапатита стронция, синтезированные при температуре 800 °С, образуются в области х = 0—0.06. ИК-спектры полученных образцов свидетельствуют о том, что параллельно с основной схемой замещения происходит дегидратация гидроксиапатита в соответствии со схемой 2ОH⁻ → O²⁻ + •.
format	Article
author	Гетьман, Е.И. Яблочкова, Н.В. Канюка, Ю.В.
author_facet	Гетьман, Е.И. Яблочкова, Н.В. Канюка, Ю.В.
author_sort	Гетьман, Е.И.
title	Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата
title_short	Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата
title_full	Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата
title_fullStr	Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата
title_full_unstemmed	Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата
title_sort	определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата
publisher	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Неорганическая и физическая химия
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/186060
citation_txt	Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата / Е.И. Гетьман, Н.В. Яблочкова, Ю.В. Канюка // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 7. — С. 28-32. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Украинский химический журнал
work_keys_str_mv	AT getʹmanei opredeleniepredelovizomorfnogozameŝeniâstronciâgadoliniemvstrukturegidroksovanadata AT âbločkovanv opredeleniepredelovizomorfnogozameŝeniâstronciâgadoliniemvstrukturegidroksovanadata AT kanûkaûv opredeleniepredelovizomorfnogozameŝeniâstronciâgadoliniemvstrukturegidroksovanadata AT getʹmanei viznačennâmežízomorfnogozamíŝennâstroncíûgadolíníêmustrukturígidroksovanadatu AT âbločkovanv viznačennâmežízomorfnogozamíŝennâstroncíûgadolíníêmustrukturígidroksovanadatu AT kanûkaûv viznačennâmežízomorfnogozamíŝennâstroncíûgadolíníêmustrukturígidroksovanadatu AT getʹmanei identificationofisomorphoussubstitutionrangeofgadoliniumforstrontiuminthestructureofhydroxyvanadate AT âbločkovanv identificationofisomorphoussubstitutionrangeofgadoliniumforstrontiuminthestructureofhydroxyvanadate AT kanûkaûv identificationofisomorphoussubstitutionrangeofgadoliniumforstrontiuminthestructureofhydroxyvanadate
first_indexed	2025-11-26T15:48:48Z
last_indexed	2025-11-26T15:48:48Z
_version_	1849868559893659648
fulltext	medium is investigated. This reaction is considered to be modelling in respect to the earlier studied processes of the silver nanoparticle production with the use of synthetic ful- vic acids in the quality of reducing agents. The hypothetical mechanism of the primary metallic cluster formation is pro- posed, that corresponds to the found stoichiometry. Spec- troscopic research in the UV-visible region of the reaction process of the nanocluster formation is performed. For support of the proposed mechanism of the primary silver cluster formation the quantum-chemical calculations of some structures, which simulate the initial stages of process, are carried out. The density functional theory (DFT) method with the B3LYP functional and the LANL2DZ basis set are implemented, which usually provides structure and energy of molecules with chemically significant accuracy. 1. Баранова Е.К., Мулюкин А.Л., Козлова А .Н . и др. // Наукоемкие технологии. -2005. -6, № 5. -С. 103—108. 2. Rentz E.J. // J. Nutritional & Environmental Medicine. -2003. -№ 13(2). -Р. 109—118. 3. Литвин В.А , Галаган Р.Л. // Наук. записки Тер- нопільського націон. пед. ун-ту. Сер. Хімія. -2008. -№ 13. -С. 47—50. 4. Пат . № 80074 України, МПК6 А61К 33/38, МПК7 А61К 31/765, С07F 1/00. -Опубл. 10.08.2007; Бюл. № 12. 5. Мищенко Г.Л., Вацуро К.В. Синтетические мето- ды органической химии. Справочник. -М .: Химия, 1982. -С. 118—120. 6. Нay P.I., Wadt W.R. // J. Chem. Phys. -1985. -82, № 1. -Р. 299. 7. Вurke A.D. // Ibid. -1993. -98, № 7. -Р. 5648. 8. Lee C., Y ang W ., Parr R.G. // Phys. Rev. -1988. -37, № 2. -P. 785. 9. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 03, rev. C.02, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2004. Черкаський національний університет Надійшла 25.11.2009 УДК 546.165 Е.И. Гетьман, Н.В. Яблочкова, Ю.В. Канюка ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗОМОРФНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ СТРОНЦИЯ ГАДОЛИНИЕМ В СТРУКТУРЕ ГИДРОКСОВАНАДАТА Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии изучено изоморфное замещение ионов стронция ионами гадолиния в соответствии со схемой Sr2+ + OH– → Gd3+ + O2– в синтетическом гидроксиапатите, что отвечает составу системы Sr5–хGdx (VО4)3(ОН)1–xOx (0 ≤ х ≤ 0.32). Установлено, что твердые растворы на основе гидроксиапатита стронция, синтезированные при температуре 800 oС, образуются в области х = 0—0.06. ИК- спектры полученных образцов свидетельствуют о том, что параллельно с основной схемой замещения проис- ходит дегидратация гидроксиапатита в соответствии со схемой 2ОН– → O2– + •. ВВЕДЕНИЕ. Возросший в последнее время ин- терес к проблеме изоморфных замещений обус- ловлен тем, что многие важные для практики ма- териалы (полупроводники, сегнетоэлектрики, лю- минофоры и т.д.) модифицируют, вводя в их стру- ктуру различные изоморфные примеси, что по- зволяет значительно изменять и регулировать их свойства. Для соединений класса апатитов харак- терен широкий спектр изовалентных и гетерова- лентных замещений, благодаря чему повыша- ется эффективность использования таких веществ в качестве биоактивных материалов, катализато- ров, сенсоров, сорбентов и т.п. Это явление более подробно изучено для фосфатных апатитов. Что же касается ванадатных аналогов, то такие соеди- нения остаются малоизученными, несмотря на то, что подобие их структур апатитам может способ- ствовать и сходству некоторых физико-химичес- ких характеристик. Ванадаты со структурой апа- тита, допированные различными элементами, могут найти применение как люминесцентные и лазерные материалы, катализаторы [1—3]. Поэто- му актуальным является определение областей су- ществования однофазных твердых растворов на основе таких соединений, поскольку только гомо- генные материалы характеризуются закономерны- ми изменениями свойств в зависимости от состава. В данной работе было исследовано замеще- ние стронция на гадолиний в структуре стронцие- вого гидроксованадата по схеме: Неорганическая и физическая химия © Е.И. Гетьман, Н.В. Яблочкова, Ю.В. Канюка , 2010 28 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т. 76, № 7 Sr2+ + OH– → Gd3+ + O2–. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Для изуче- ния системы Sr10–хGdx(VО4)6(ОН)2–xOx были син- тезированы образцы, в которых величина х изме- нялась от 0 до 0.32. Для синтеза гидроксованада- та стронция и твердых растворов на его основе использовали нитрат стронция Sr(NO3)2 и мета- ванадат аммония NH4VO3 квалификации ч.д.а., оксид гадолиния Gd2O3 марки ГдО-1. Образцы по- лучали в предположении протекания взаимодей- ствия по реакции: (10–x )Sr(NO3)2 + x /2⋅Gd2O3 + 6NH 4VO3 O2 Sr10–xGdx(VO4)6(OH)2–xOx + ... . Как показали предыдущие исследования [4, 5], для систем на основе гидроксованадата строн- ция протекание замещения затруднено ввиду ни- зкой температуры синтеза (получение однофаз- ных образцов при 800 oС по твердофазной техно- логии происходит в течение большого промежут- ка времени). Снизить временной интервал синте- за можно путем улучшения гомогенизации ком- понентов, уменьшения их дисперсности и увеличе- ния площади их взаимодействия. Этого можно до- стичь получением образцов из растворов. Дан- ный способ синтеза включает три этапа — приго- товление раствора, его выпаривание и дополни- тельную термическую обработку сухого остатка. Приготовление растворов осуществляли раство- рением нитрата стронция в воде, оксида гадоли- ния — в минимальном количестве азотной кисло- ты, а метаванадата аммония — в водном раство- ре перекиси водорода. Полученные растворы сме- шивали и полностью выпаривали, образующиеся сухие остатки измельчали в течение 10—15 мин в агатовой ступке, а затем прокаливали в интерва- ле температур 600—800 oС. Для установления фазового состава образ- цов и пределов замещений использовали рентге- нофазовый анализ (РФА), который проводили на дифрактометрах УРС-50IМ и ДРОН-2.0 в непре- рывном режиме съемки с использованием СuКα- излучения и Ni-фильтра. Скорость перемещения счетчика составляла 1—2 o/мин для проведения фа- зового анализа. Для определения относительных интенсивностей по высоте пика находили рас- стояние от линии фона до вершины пика, приняв наибольшую на изучаемой рентгенограмме интен- сивность за 100 %. Для определения межплоскост- ных расстояний проводили повторную запись рентгенограмм, при этом для повышения точнос- ти скорость вращения счетчика уменьшали до 0.5—0.2 o/мин. Параметры а и с элементарной гек- сагональной ячейки рассчитывали методом наи- меньших квадратов по семи однозначно индици- руемым линиям (Si использовали в качестве вне- шнего эталона). Метод ИК-спектроскопии при- меняли для определения содержания ОН–-групп при гетеровалентных замещениях в структуре апа- тита. ИК-спектроскопический анализ проводили на приборе THERMONICOLET. Инфракрасные спектры регистрировали в интервале волновых чи- сел 4000—400 см–1, образцы готовили в виде таб- леток методом прессования с КBr. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. Рентгенофа- зовый анализ полученных образцов показал, что постоянство фазового состава твердых растворов данной системы достигается прокаливанием при температуре 800 оС в течение 90 ч. Результаты рент- генофазового анализа образцов системы Sr10–х- Gdx(VО4)6(ОН)2–xOx представлены в таблице. Для определения времени прокаливания об- разцы системы нагревали до 800 оС, выдержива- ли при этой температуре 5—10 ч, перетирали и проводили фазовый анализ. Затем образцы пов- торно прокаливали 5—10 ч, составы снова анали- зировали и так поступали до тех пор, пока их фа- зовый состав не изменился с течением времени. Как видно из таблицы, однофазные твердые растворы гидроксованадата стронция, модифици- рованного гадолинием, образуются в довольно уз- ком интервале составов, а именно х = 0—0.06. На Фазовый состав образцов системы Sr10–хGdx(VО4)6- (ОН)2–xOx после 90 ч синтеза при 800 оС х I/I0, %* х I/I0, % Sr3(VO4)2 (hkl 015) Gd2O3 (hkl 222) Sr3(VO4)2 (hkl 015) Gd2O3 (hkl 222) 0 — — 0.16 21 9 0.02 — — 0.20 27 6 0.04 — — 0.24 28 10 0.06 — — 0.28 50 9 0.08 13 7 0.32 55 12 0.12 18 7 * Для образца Sr10–хGdx(VО4)6(ОН)2–xOx (hkl 211) I/I0=100 % для всех значений х . ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 7 29 рентгенограммах последующих образцов данной системы, начиная с состава х = 0.08, помимо реф- лексов фазы гидроксованадата стронция, присут- ствуют также рефлексы фаз ортованадата строн- ция Sr3(VO4)2 и оксида гадолиния Gd2O3. Относи- тельная интенсивность этих дополнительных фаз на рентгенограммах возрастает с увеличением зна- чения х (рис. 1). Замещение стронция на гадолиний в структу- ре апатита сопровождается изменением парамет- ров а и с и объема гексагональной элементарной ячейки, которые представлены на рис. 2, но это изменение невелико. Это обусловлено небольши- ми пределами замещения. Как и ожидалось, в го- могенной области параметры элементарной ячей- ки уменьшаются. В гетерогенной области для дан- ной системы на концентрационной зависимости имеет место большой разброс точек, соизмеримый с изменением параметров ячеек в гомогенной об- ласти, поэтому гетерогенная область не показана. Пониженная точность измерения параметров в ге- терогенной области вызвана тем, что на рентге- нограммах происходит наложение некоторых ли- ний, соответствующих фазе Sr3(VO4)2, на линии фа- зы со структурой апатита. Поскольку область гомогенности исследуемой системы не удалось определить по перегибу на за- висимости параметров элементарной ячейки от со- става, данная система также была изучена методом исчезающей фазы [6], для чего была построена зависимость абсолютной интенсивности (в отно- сительных единицах) линии Sr3(VO4)2 (hkl 015) от состава. Результаты такого исследования при- ведены на рис. 3. Экстраполяция полученной пря- мой на ось абсцисс дает величину х ≈ 0.06 (r = =0.846, σ = 0.01), что соответствует данным фазо- вого анализа. Исследование методом ИК-спектроскопии проводилось для образцов, находящихся в преде- лах области гомогенности, так как отнесение по- лос неоднофазных образцов вряд ли возможно с достаточной надежностью. В ИК-спектрах изучен- ных твердых растворов регистрируются полосы в областях 560 и 3568 см–1, обусловленные соответ- ственно либрационными и валентными колебани- ями ОН–-групп, входящих в состав Sr10(VO4)6(ОН)2 [7], а также полосы, соответствующие колебани- ям ванадат-иона VO4 3–, что подтверждает резуль- Неорганическая и физическая химия Рис. 1. Рентгенограммы образцов системы Sr10–хGdx- (VО4)6(ОН)2–xOx: х = 0 (1); 0.04 (2); 0.08 (3); 0.12 (4). Рис. 2. Зависимость параметров a, c (а) и объема эле- ментарной ячейки (б) от состава для образцов систе- мы Sr10–хGdx(VО4)6(ОН)2–xOx . а б 30 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т. 76, № 7 таты рентгенофазового анализа состава об обра- зовании фаз со структурой апатита. ИК-спектры указанных образцов данной системы представле- ны на рис. 4. Из рисунка видно, что ни интенси- вность, ни расположение фундаментальных ко- лебаний тетраэдра VO4 3– практически не меняет- ся с ростом значения х . Замещение по схеме Sr2+ + OH– → Gd3+ + O2– сопровождается уменьшени- ем интенсивности полос либрационных (560 см–1) и валентных (3568 см–1) колебаний иона гидрок- сила, что согласуется с результатами работ по изо- морфным замещениям в гидроксиапатите каль- ция [8, 9] и подтверждает, что количество ОН–- групп в структуре уменьшается. Полученная область замещения для иссле- дованной системы примерно в 5 раз меньше, чем для аналогичной фосфатной системы Sr10–xGdx- (РO4)6(OH)2–xOx, которая была получена ранее в работе [10]. Это объясняется тем, что температура синтеза твердых растворов в ванадатных систе- мах существенно ниже (800 оС), чем в фосфатных (1100 оС), что согласуется с влиянием температуры на пределы замещений в теории изоморфной сме- симости [11]. Кроме того, исходя из данных пре- дыдущих исследований, наблюдается уменьшение пределов замещения в ряду La—Gd и возрастание трудности достижения постоянства фазового сос- тава в системах в этом же ряду. Это объясняется тем, что при переходе от лантана к гадолинию ион- ный радиус РЗЭ уменьшается, и таким образом становится все большей разница между ионным радиусом стронция и замещающего его РЗЭ. РЕЗЮМЕ. Методами рентгенофазового аналізу та ІЧ-спектроскопії досліджено ізоморфне заміщення йо- нів стронцію йонами гадолінію згідно зі схемою Sr2+ + OH– → Gd3+ + O2– у синтетичному гідроксиапатиті, що відповідає складу системи Sr10–хGdx(VО4)6(ОН)2–xOx (0 ≤ х ≤ 0.32). Встановлено, що тверді розчини на основі гідроксиапатиту стронцію, синтезовані при температурі 800 oС, утворюються в межах х = 0—0.06. ІЧ-спектри отриманих зразків свідчать про те, що паралельно з ос- новною схемою заміщення відбувається дегідратація гідроксиапатиту згідно зі схемою 2ОН– → O2– + • . SUMMARY. Occurring under the Sr2+ + OH– → Gd3+ + O2– scheme, isomorphous substitution in the struc- ture of hydroxyapatite has been investigated by X-ray powder diffraction and IR spectroscopy. The composition of the studied system corresponds to the following formula: Sr10–хGdx(VО4)6(ОН)2–xOx (0 ≤ х ≤ 0.32). The samples we- re synthesized a t temperature of 800 oC. It was shown that the solid solutions of strontium hydroxyapatite mo- dified by gadolinium are formed in the range of x = 0— 0.06. The hydroxyapatite dehydration occurring under the 2ОН– → O2– + • scheme was confirmed by IR spectra of obtained samples. 1. Ouenzerfi R.El., Kbir-Ariguib N., Trabelsi-Ayedi M ., Piriou B. // J. Luminescence. -1999. -85. -P. 71—77. 2. Ternane R., Trabelsi-Ayedi M ., Kbir-Ariguib N., Piriou B. // Ibid. -1999. -85. -P. 165—170. 3. Hara Т ., Kanai S ., M ori K. et al. // J. Org. Chem. -2006. -71. -P. 7455—7462. 4. Гетьман Е.И ., Марченко В.И ., Лобода С.Н ., Грицен- ко Н .В. // Вісн. Донецького ун-ту. Сер. А. Природ- Рис. 3. Зависимость интенсивности линии (hkl 015) фазы Sr3(VO4)2 от состава образцов системы Sr10–хGdx- (VО4)6(ОН)2–xOx . Рис. 4. ИК-спектры образцов системы Sr10–хGdx (VO4)6(OH)2–xOx: х = 0 (1); 0.06 (2). ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 7 31 ничі науки. -2005. -Вип. 1. -С. 279—283. 5. Гетьман Е.И ., Марченко В.И., Лобода С.Н ., Ябло- чкова Н .В. // Укр. хим. журн. -2007. -73, -№ 7. -С. 6—9. 6. Качанов Н .Н . Рентгеноструктурный анализ (полик- ристаллов) / Под ред. Н .Н . Качанова, Л.И . Мирки- на. -М .: Гос. науч.-техн. изд-во машиностроит. лит., 1960. 7. Плюснина И .И. Инфракрасные спектры минералов. -М .: Изд-во МГУ, 1976. 8. Serret A ., Cabanas M .V., Vallet-R egi M . // Chem. Mater. -2000. -12. -P. 3836—3841. 9. Get’man E.I., L oboda S.N., Tkachenko T.V . et al. // Fanctional materials. -2005. -№ 1. -P. 6—10. 10. Гетьман Е.И., Лобода С.Н ., Игнатов А .В. и др. // Доп. НАН України. -2006. -№ 2. -С. 130—134. 11. Урусов В.С. Теория изоморфной смесимости. -М .: Наука, 1977. Донецкий национальный университет Поступила 11.12.2009 УДК 544.47:544.344 А.Ю. Капран ПАРЦІАЛЬНЕ ОКИСНЕННЯ І РОЗКЛАД МЕТАНОЛУ НА СТРУКТУРОВАНИХ МЕТАЛООКСИДНИХ Cu–Zn–Ce-ВМІСНИХ КАТАЛІЗАТОРАХ * Показано, що металооксидні каталізатори Cu–ZnO і Cu–ZnO–CeO2 на структурованих монолітних носіях Al2O3/кордієрит забезпечують утворення водню з селективністю і виходом близько 90 % і вище в процесах парціального окиснення і, відповідно , розкладу метанолу. Роль ключового каталітичного компоненту (бінарних Cu–ZnO композицій) щодо парціального окиснення субстрату відіграє оксид цинку, який забезпечує високі показники селективності і виходу по водню. Стосовно розкладу метанолу оксиди міді та цинку (в складі CuO–ZnO–CeO2/Al2O3/кордієрит) виконують функцію промотуючих добавок, що знижують температуру повної конверсії субстрату, мінімізують утворення побічного продукту метану. Натомість роль ключового компоненту відіграє діоксид церію, що стабілізує роботу каталізатора — перешкоджає відкладенню вуглецю на поверхні, сприяючи утворенню водню з виходом 85—96 %. Виявлено неадитивний ефект зниження селективності по СО (побічного продукту парціального окиснення метанолу) в присутності каталізатора Cu–ZnO/Al2O3/ кордієрит у зіставленні зі зразками на основі індивідуальних активних компонентів — міді і оксиду цинку. ВСТУП. Інтерес до водню як високоефектив- ного і екологічно чистого джерела енергії зумов- лює необхідність пошуку зручних і безпечних засобів його зберігання. Зважаючи на те, що зада- ча розроблення абсорбентів, зворотньо поглина- ючих і десорбуючих водень без зміни своїх фізи- ко-хімічних характеристик, на сьогодні не виріше- на, оптимальною практикою вважається викори- стання водневого палива, яке отримують шля- хом риформінгу in situ [1]. До найперспективні- ших носіїв водню відноситься метанол, що харак- теризується високою енергетичною густиною (H:C= =4:1), відносною простотою отримання (з природ- ного газу, вугілля, біомас), низькою вартістю та ін. Риформінг метанолу здійснюють шляхом роз- кладу (РМ), парової конверсії (ПКМ), парціаль- ного окиснення (ПОМ ) і комбінації ПКМ та ПОМ за умов автотермічного режиму (КАТР) [2]. Перший із зазначених процесів (РМ) є аль- тернативним способом застосування метанолу в якості палива двигунів внутрішнього згоряння — використання синтез-газу (продукту реакції) як такого або його добавки до горючої суміші на основі бензину [1]. Реакція розкладу, внаслідок ендотермічності, може бути застосована при ути- лізації тепла в промисловості, а також як джерело водню для високотемпературних твердооксидних паливних елементів [3]. Стосовно ж низькотемпе- ратурних паливних комірок на основі протонооб- мінних мембран, якими обладнують електромобі- Неорганическая и физическая химия © А.Ю . Капран, 2010 * Роботу виконано в рамках проекту "Розвиток наукових засад отримання водневого палива шляхом рифор- мінгу нижчих вуглеводнів і оксигенатів на структурованих каталізаторах" цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми водневої енергетики". 32 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т. 76, № 7

Определение пределов изоморфного замещения стронция гадолинием в структуре гидроксованадата

Institution

Ähnliche Einträge