Получение порошковых материалов термолизом гетерополивольфрамосиликатов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Синтезированы органические производные вольфрамосиликатов состава [(C2H5)4N]4[SiW12O40]∙2H2O, (C6H12N4)3.9Na0.1[SiW12O40]∙7H2O, [(C5H5)2Fe]2H2[SiW12O40]∙H2O и [(C2H5)4N]3Na3[SiW11O39Co(H2O)]× ×15H2O со структурой аниона Кеггина. Их термообработкой на воздухе и в среде инертного газа получены порошки вольфрамосиликатов и композитов на основе WO2 и NaWO3. Соединения и порошковые материалы охарактеризованы методами атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой, электронной и ИК-спектроскопии, рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, дифференциально-сканирующей калориметрии, измерения сопротивления переменному току и гравиметрического анализа. Установлено, что изменение состава катионов во внешней сфере гетерополивольфрамосиликатов приводит к изменению морфологии частиц получаемых порошков вольфрамосиликатов. Показано, что продукты термолиза, полученные в среде инертного газа, обладают высокой электропроводностью, а вольфрамосиликат ферроцения является катализатором микроволнового синтеза углеродных наноматериалов.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Николай Степанович Лозинский

Институт физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко

Email: jaroslavchem@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6119-6359

к.т.н., с.н.с.

Russian Federation, 283048, г. Донецк, ул. Р. Люксембург, д. 70

Александр Николаевич Лопанов

Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова

Email: jaroslavchem@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2509-3250

д.т.н., проф.

Russian Federation, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46

Ярослав Анатольевич Мороз

Институт физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко

Author for correspondence.
Email: jaroslavchem@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7312-2653

к.х.н., с.н.с.

Russian Federation, 283048, г. Донецк, ул. Р. Люксембург, д. 70

References

  1. Tao Y., De Luca O., Singh B., Kamphuis A. J., Chen J., Rudolf P., Pescarmona P. P. WO3–SiO2 nanomaterials synthesized using a novel template-free method in supercritical CO2 as heterogeneous catalysts for epoxidation with H2O2 // Mater. Today Chem. 2020. V. 18. ID 100373. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2020.100373
  2. Jamil A. A novel study of tungsten oxide nanocrystallites as fuel additive for diesel oil // J. Taibah Univ. Sci. 2021. V. 15. N 1. P. 248–256. https://doi.org/10.1080/16583655.2021.1954795
  3. Помогайло А. Д., Джардималиева Г. И. Металлополимерные гибридные нанокомпозиты. М.: Наука, 2015. С. 136–149.
  4. Поляков Е. В., Красильников В. Н., Тютюнник А. П., Хлебников Н. А., Швейкин Г. П. Прекурсорный синтез нанодисперсного карбида вольфрама WC и нанокомпозитов WC:nCo // Докл. АН. 2014. Т. 457. № 2. С. 189–192. https://doi.org/10.7868/S0869565214200171 [Polyakov E. V., Krasilʹnikov V. N., Tyutyunnik A. P., Khlebnikov N. A., Shveikin G. P. Precursor-based synthesis of nanosized tungsten carbide WC and WC:nCo nanocomposites // Dokl. Phys. Chem. 2014. V. 457. N 1. P. 104–107. https://doi.org/10.1134/S0012501614070033].
  5. Мороз Я. А., Лозинский Н. С., Заритовский А. Н., Лопанов А. Н., Бурховецкий В. В., Глазунова В. А. Железосодержащие полиоксовольфрамофосфаты и продукты их термолиза // Журн. общ. химии. 2023. T. 93. № 7. С. 1139–1148. https://doi.org/10.31857/S0044460X23070193 [Moroz Ya. A., Lozinskii M. S., Zaritovskii A. N., Lopanov A. N., Burkhovetskii V. V., Glazunova V. A. Iron-containing polyoxotungstophosphates and products of their thermolysis // Russ. J. Gen. Chem. 2023. V. 93. N 7. P. 1774–1782. https://doi.org/10.1134/S1070363223070198].
  6. Berradi O., Elyoubi M. S. Theoretical and vibrationnal study of tetraethylammonium hexafluorosilicate of [(C2H5)4N]2SiF6 // Int. J. Eng. Res. Technol. (IJERT). 2014. V. 3. N 5. P. 1780–1783. https://doi.org/10.17577/IJERTV3IS050892
  7. Klaiber A., Kollek T., Cardinal S., Hug N., Drechsler M., Polarz S. Electron transfer in self-assembled micelles built by conductive polyoxometalate-surfactants showing battery-like behavior // Adv. Mater. Interfaces. 2018. V. 5. N 8. ID 1701430. https://doi.org/10.1002/admi.201701430
  8. Tabong Ch. D., Ondoh A. M., Yufanyi D. M., Foba J. Cobalt(II) and zinc(II) complexes of hexamethylenetetramine as single source precursors for their metal oxide nanoparticles // J. Mater. Sci. Res. 2015. V. 4. N 4. P. 70–81. http://dx.doi.org/10.5539/jmsr.v4n4p70
  9. Agwara M. O., Yufanyi M. D., Foba-Tendo J. N., Atamba M. A., Ndinteh D. T. Synthesis, characterisation and biological activities of Mn(II), Co(II) and Ni(II) complexes of hexamethylenetetramine // J. Chem. Pharm. Res. 2011. V. 3. N 3. P. 196–204.
  10. Ruslin F., Yamin B. M. Oxidation of ferrocene by thiocyanic acid in the presence of ammonium oxalate // AIP Conf. Proc. 2014. 1614. P. 283–287. https://doi.org/10.1063/1.4895209
  11. Fernandes D. M., Simões S. M. N., Carapuça H. M., Brett Ch. M. A., Cavaleiro A. M. V. Novel poly(hexylmethacrylate) composite carbon electrodes modified with Keggin-type tungstophosphate tetra-butylammonium salts // J. Electroanal. Chem. 2010. V. 639. N 1–2. P. 83–87. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2009.11.020
  12. Metzger Ch., Dolai R., Reh S., Kelm H., Schmitz M., Oelkers B., Sawall M., Neymeyr K., Krüger H.-J. A new type of valence tautomerism in cobalt dioxolene complexes — temperature-induced transition from a cobalt(III) catecholate to a low-spin cobalt(II)semiquinonate state // Chem. Eur. J. 2023. V. 29. ID e202300091. https://doi.org/10.1002/chem.202300091
  13. Жапиева Б. Н., Туленбаева М. А., Алтыбаева Д. Т. Строение комплексного соединения иодида магния с гексаметилентетрамином // Вестн. науки и образования. 2017. Т. 1. № 3 (27). C. 26–29.
  14. Grimm S., Hemberger P., Kasper T., Atakan B. Mechanism and kinetics of the thermal decomposition of Fe(C5H5)2 in inert and reductive atmosphere: A synchrotron-assisted investigation in a microreactor // Adv. Mater. Interfaces. 2022. V. 9. ID 2200192. https://doi.org/10.1002/admi.202200192
  15. Moon S. Y., Jeon S.-Y., Lee S.-H., Lee A., Kim S. M. High purity single wall carbon nanotube by oxygen-containing functional group of ferrocene-derived catalyst precursor by floating catalyst chemical vapor deposition // Nanomaterials. 2022. V. 12. ID 863. https://doi.org/10.3390/nano12050863
  16. Chatterjee R., Mandal A. Synthesis and structural elucidation of POM based hybrid with a common cobalt centre: Itʹs antibacterial activity and future perspectives // Int. J. Multidiscip. Res. (IJFMR). 2023. V. 5. N 2. P. 1–14. https://doi.org/10.36948/ijfmr.2023.v05i02.2650
  17. Hanifah Yu., Mohadi R., Mardiyanto, Ahmad N., Suheryanto, Lesbani A. Photocatalytic of anionic dyes on Congo red with M2+ / Al (M2+ = Ni, Mg, and Zn) layered double hydroxide intercalated polyoxometalate // Commun. Sci. Technol. 2023. V. 8. N 1. P. 43–49. https://doi.org/10.21924/cst.8.1.2023.1170

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Additional material
Download (332KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. IR spectra of air-dried tungsten silicates. 1 — [(C2H5)4N]4[SiW12O40] 2H2O (I), 2 — (C6H12N4)3.9Na0.1× ×[SiW12O40] 7H2O (II), 3 — [(C5H5)2Fe]2H2[SiW12O40]× ×H2O (III), 4 — [(C2H5)4N]3Na3[SiW11O39Co(H2O)]× ×15H2O (IV).

Download (118KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Electronic absorption spectra of cobalt complexes. 1 — [(C2H5)4N]3Na3[SiW11O39Co(H2O)]·15H2O (IV) 0.03 mol l–1, 2 — [(C2H5)4N]3Na3[SiW11O39Co(H2O)]·15H2O (IV) 0.01 mol l–1, 3 — CoCl2·6H2O 0.1 mol l–1.

Download (79KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Thermal analysis curves of tungsten silicates. a — [(C2H5)4N]4[SiW12O40] 2H2O (I) (in air), b — (C6H12N4)3.9Na0.1[SiW12O40] 7H2O (II) (in air), c — [(C5H5)2Fe]2H2[SiW12O40] H2O (III) (in air), d — [(C5H5)2Fe]2H2[SiW12O40] H2O (III) (in argon), d — [(C2H5)4N]3Na3[SiW11O39Co(H2O)] 15H2O (IV) (in air).

Download (257KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Diffraction patterns of thermolysis products of tungsten silicates (1–5) and line X-ray diffraction patterns of oxide compounds of tungsten according to ICDD data (6–9). 1 — (C6H12N4)3.9Na0.1[SiW12O40] 7H2O (II), calcined at 650°C in air; 2 — [(C2H5)4N]4[SiW12O40] 2H2O (I), calcined at 650°C in air; 3 — [(C2H5)4N]4[SiW12O40] 2H2O (I), calcined at 800°C in air; 4 — (C6H12N4)3.9Na0.1[SiW12O40] 7H2O (II), calcined at 800°C in argon; 5 — [(C2H5)4N]3Na3[SiW11O39Co(H2O)] × 15H2O (IV), calcined at 800°C in argon. Bar X-ray diffraction patterns: 6 — WO3, ICDD 01-089-4476; 7 — PW12O39.5, ICDD 00-041-0369; 8 — WO2, ICDD 00-032-1393; 9 — NaWO3, ICDD 01-075-0228.

Download (139KB)
Indexing metadata
7. Fig. 5. Morphology of thermolysis products of tungsten silicates calcined at 650°C in air. Scanning electron microscopy: a, b — [(C2H5)4N]4[SiW12O40] 2H2O (I); c, d — [(C5H5)2Fe]2H2[SiW12O40]∙H2O (III); d, f — [(C2H5)4N]3Na3[SiW11O39Co(H2O)] 15H2O (IV); g, h — (C6H12N4)3.9Na0.1[SiW12O40] 7H2O (II).

Download (686KB)
Indexing metadata
8. Fig. 6. Carbon nanomaterials obtained by microwave heating of a mixture of thermally expanded graphite and [(C5H5)2Fe]2H2[SiW12O40] H2O (III), transmission electron microscopy ×30,000. a, b — carbon nanotubes; c, d — scrolls (scrolls of carbon nanosheets).

Download (197KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences