Морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло
X-ray phase and thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and energy-dispersion spectroscopy were used to study the products of phase formation during the precipitation of lanthanum and cerium salts in the presence of silver nitrate and recipients of precipitators, nucleating agents...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/608 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543933103865856 |
|---|---|
| author | Lavrynenko, O, M. Pavlenko, O. Yu. Zahornyi, M. N. Korichev, S. F. |
| author_facet | Lavrynenko, O, M. Pavlenko, O. Yu. Zahornyi, M. N. Korichev, S. F. |
| author_sort | Lavrynenko, O, M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:01:33Z |
| description | X-ray phase and thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and energy-dispersion spectroscopy were used to study the products of phase formation during the precipitation of lanthanum and cerium salts in the presence of silver nitrate and recipients of precipitators, nucleating agents and hydrolysis regulators. Thermogravimetric analysis shows the completion of the La(OH)3 lattice dehydroxylation process at a temperature of ~ 300 °С and probable destruction of sulfates at a temperature of ~ 340 °С. The phase interaction of lanthanum oxide(III) with silver ends at T ~ 400 °C. The DTG curve shows a two-stage weight loss, which characterizes the destruction of lanthanum and silver hydroxides (250 °C) and the removal of sulfates (~ 340 °C), respectively. According to the TG, the total weight loss is 21.6 %. For the cerium-containing system the only endothermic effect of dehydroxylation of cerium hydroxide at T = 250 °C with its conversion into cerium dioxide is observed. The destruction of nitrates (anionic component of solutions) takes place at the temperature of 400 °C. Weight loss takes place at T = 150 °C and is 53.9 %. Thus, on the basis of TG-DTA data, it can be assumed that the formation of composites particles based on lanthanum and cerium oxides, modified with silver, ends at the temperature of 400 °C. The X-ray diffraction data shows that at the initial stage the system undergoes the formation of cerium and lanthanum hydroxides, and during lyophilization of the precipitate (T = 160 °C) the crystal lattice of hydroxides partial dehydroxylation takes place with the formation of trigonal oxides La2O3 and Ce2O3. It has been found that the presence of silver cations in the solution can affect the phase composition of lyophilized structures and the formation of the CeO2 phase. It is shown that the hydroxylamine chloride injection into the system can initiate the silver restoration on the lanthanum oxide surface and also partially restore it to the LaO phase. Temperature treatment of the samples (T = 400 °С) promotes homogenization of the precipitate composition: formation of 30 nm cerium dioxide particles with silver clusters evenly distributed on its surface, and hexagonal lanthanum oxide plates with individual silver particles as the second phase. In three-component systems, two modifications of lanthanum oxides (trigonal and cubic), cerium dioxide and metallic silver are formed. It is found that the chemical composition of the precipitates contains the main elements – La, Ce, O, Ag and impurity – S or Cl, as the anionic component of the initial solutions, N and K in the composition of the initial suspension. It is shown that the morphology of the samples is represented by hexagonal structures of lanthanum hydroxide and oxide, spherical and pseudocubic particles of cerium dioxide and lanthanum oxide, spherical clusters of silver. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:29Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-608 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:22Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6082022-06-29T10:01:33Z Morphology, phase and chemical composition of the nanostructures formed in the systems containing lanthanum, cerium, and silver Морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло Lavrynenko, O, M. Pavlenko, O. Yu. Zahornyi, M. N. Korichev, S. F. trigonal lanthanum oxide cerium dioxide doping of REE oxides with silver phase formation morphology of cerium and lanthanum oxides silver тригональний оксид лантану діоксид церію допування сріблом оксидів РЗЕ фазоутворення морфологія оксидів церію і лантану срібло X-ray phase and thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and energy-dispersion spectroscopy were used to study the products of phase formation during the precipitation of lanthanum and cerium salts in the presence of silver nitrate and recipients of precipitators, nucleating agents and hydrolysis regulators. Thermogravimetric analysis shows the completion of the La(OH)3 lattice dehydroxylation process at a temperature of ~ 300 °С and probable destruction of sulfates at a temperature of ~ 340 °С. The phase interaction of lanthanum oxide(III) with silver ends at T ~ 400 °C. The DTG curve shows a two-stage weight loss, which characterizes the destruction of lanthanum and silver hydroxides (250 °C) and the removal of sulfates (~ 340 °C), respectively. According to the TG, the total weight loss is 21.6 %. For the cerium-containing system the only endothermic effect of dehydroxylation of cerium hydroxide at T = 250 °C with its conversion into cerium dioxide is observed. The destruction of nitrates (anionic component of solutions) takes place at the temperature of 400 °C. Weight loss takes place at T = 150 °C and is 53.9 %. Thus, on the basis of TG-DTA data, it can be assumed that the formation of composites particles based on lanthanum and cerium oxides, modified with silver, ends at the temperature of 400 °C. The X-ray diffraction data shows that at the initial stage the system undergoes the formation of cerium and lanthanum hydroxides, and during lyophilization of the precipitate (T = 160 °C) the crystal lattice of hydroxides partial dehydroxylation takes place with the formation of trigonal oxides La2O3 and Ce2O3. It has been found that the presence of silver cations in the solution can affect the phase composition of lyophilized structures and the formation of the CeO2 phase. It is shown that the hydroxylamine chloride injection into the system can initiate the silver restoration on the lanthanum oxide surface and also partially restore it to the LaO phase. Temperature treatment of the samples (T = 400 °С) promotes homogenization of the precipitate composition: formation of 30 nm cerium dioxide particles with silver clusters evenly distributed on its surface, and hexagonal lanthanum oxide plates with individual silver particles as the second phase. In three-component systems, two modifications of lanthanum oxides (trigonal and cubic), cerium dioxide and metallic silver are formed. It is found that the chemical composition of the precipitates contains the main elements – La, Ce, O, Ag and impurity – S or Cl, as the anionic component of the initial solutions, N and K in the composition of the initial suspension. It is shown that the morphology of the samples is represented by hexagonal structures of lanthanum hydroxide and oxide, spherical and pseudocubic particles of cerium dioxide and lanthanum oxide, spherical clusters of silver. Методами рентгенофазового і термогравіметричного аналізу, скануючої електронної мікроскопії та енерго-дисперсійної спектроскопії проведено дослідження продуктів фазоутворення при осадженні солей лантану і церію в присутності нітрату срібла і допоміжних речовин осадників, зародкоутворювачів і регуляторів гідролізу. Термогравіметричний аналіз свідчить про те, що процес дегідроксилювання кристалічної ґратки La(OH)3 закінчується за температури ~ 300 °С, а вірогідна деструкція сульфатів відбувається за температури ~ 340 °С. Фазова взаємодія оксиду лантану(III) з сріблом закінчується за T ~ 400 °C. На кривій ДТГ спостерігається два рефлекси втрати маси, які характеризують руйнування структури гідроксидів лантану та срібла (250 °C) та видалення сульфатів (~ 340 °C), відповідно. Згідно з даними ТГ, сумарна втрата маси становить 21.6 %. Для церієвмісної системи простежується єдиний ендотермічний ефект дегідроксилювання гідроксиду церію за T = 250 °C та його перетворення на фазу діоксиду церію. Руйнування нітратів (аніонна складова розчину) відбувається за температури 400 °C. Втрата маси простежується за T = 150 °C та становить 53.9 %. Таким чином, на підставі даних ТГ-ДТА встановлено, що утворення частинок композитів на основі оксидів лантану і церію, модифікованих сріблом, закінчується за температури 400 °C. Згідно даних РФА, на вихідному етапі в системі триває формування гідроксидів церію і лантану, а при ліофілізації осаду (Т = 160 °С) часткове дегідроксилювання кристалічної ґратки гідроксидів з утворенням оксидів тригонального La2O3 і Ce2O3. Встановлено, що наявність в розчині катіонів срібла може впливати на фазовий склад ліофілізованих структур і сприяти утворенню фази CeO2. Показано, що введення в систему хлориду гідроксиламіну може не тільки ініціювати відновлення срібла на поверхні оксиду лантану, але також частково відновлювати його до фази LaO. Температурна обробка зразків (Т = 400 °С) сприяє гомогенізації складу осадів: формування 30 нм частинок діоксиду церію із рівномірно розподіленими на його поверхні кластерами срібла, та лусочока тригонального оксиду лантану з наночастинками срібла як другої фази. В трикомпонентних системах утворюються дві модифікації оксидів лантану (тригонального і кубічного), діоксид церію і металічне срібло. Встановлено, що в осадах наявні головні елементи – La, Ce, O, Ag і домішні – S або Cl, як аніонна складова вихідних розчинів. До складу вихідної суспензії входять також слідові кількості N і K. Показано, що морфологія зразків представлена гексагональними структурами гідроксиду лантану і тригональними – його оксиду, сферичними та псевдокубічними частинками діоксиду церію і оксиду лантану, сферичними кластерами срібла Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2021-11-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/608 10.15407/hftp12.04.382 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 12 No. 4 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 382-392 Химия, физика и технология поверхности; Том 12 № 4 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 382-392 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 12 № 4 (2021): Хімія, фізика та технологія поверхні; 382-392 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp12.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/608/616 Copyright (c) 2021 O, M. Lavrynenko, O. Yu. Pavlenko, M. N. Zahornyi, S. F. Korichev |
| spellingShingle | тригональний оксид лантану діоксид церію допування сріблом оксидів РЗЕ фазоутворення морфологія оксидів церію і лантану срібло Lavrynenko, O, M. Pavlenko, O. Yu. Zahornyi, M. N. Korichev, S. F. Морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло |
| title | Морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло |
| title_alt | Morphology, phase and chemical composition of the nanostructures formed in the systems containing lanthanum, cerium, and silver |
| title_full | Морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло |
| title_fullStr | Морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло |
| title_full_unstemmed | Морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло |
| title_short | Морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло |
| title_sort | морфологія, фазовий і хімічний склад наноструктур, утворених в системах, які містять лантан, церій і срібло |
| topic | тригональний оксид лантану діоксид церію допування сріблом оксидів РЗЕ фазоутворення морфологія оксидів церію і лантану срібло |
| topic_facet | trigonal lanthanum oxide cerium dioxide doping of REE oxides with silver phase formation morphology of cerium and lanthanum oxides silver тригональний оксид лантану діоксид церію допування сріблом оксидів РЗЕ фазоутворення морфологія оксидів церію і лантану срібло |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/608 |
| work_keys_str_mv | AT lavrynenkoom morphologyphaseandchemicalcompositionofthenanostructuresformedinthesystemscontaininglanthanumceriumandsilver AT pavlenkooyu morphologyphaseandchemicalcompositionofthenanostructuresformedinthesystemscontaininglanthanumceriumandsilver AT zahornyimn morphologyphaseandchemicalcompositionofthenanostructuresformedinthesystemscontaininglanthanumceriumandsilver AT korichevsf morphologyphaseandchemicalcompositionofthenanostructuresformedinthesystemscontaininglanthanumceriumandsilver AT lavrynenkoom morfologíâfazovijíhímíčnijskladnanostrukturutvorenihvsistemahâkímístâtʹlantanceríjísríblo AT pavlenkooyu morfologíâfazovijíhímíčnijskladnanostrukturutvorenihvsistemahâkímístâtʹlantanceríjísríblo AT zahornyimn morfologíâfazovijíhímíčnijskladnanostrukturutvorenihvsistemahâkímístâtʹlantanceríjísríblo AT korichevsf morfologíâfazovijíhímíčnijskladnanostrukturutvorenihvsistemahâkímístâtʹlantanceríjísríblo |