SYNTHESIS AND COMPARATIVE ANALYSIS OF POROUS BINARY OXIDES ZrO2 – SiO2 SYNTHESIZED BASED ON ZIRCONIUM (IV) OXYCHLORIDE AND TETRABUTOXYZIRCONIUM USING CELLULOSE AS A MATRIX
Abstract
The technique of synthesis of porous binary xerogels ZrO2 – SiO with use as precursors of zirconium (IV) oxychloride and tetrabutoxyzirconium was developed. Hydrolysis of theprecursorsis carried outin a desiccatorin the atmosphereNH3 + H2Oin steady state conditionsinthe absence of organicsolvents. The technique of synthesis of binary material based onzirconium (IV) oxychloride includes the following stages: impregnation of cellulose plates with aqueous solutions of zirconium (IV) oxychloride;hydrolysis of the salt in the atmosphere NH3 + H2O followed by drying the cellulose oxide composite; impregnation of composite withtetraethoxysilane and a stage of burning out the cellulose constituent. In the case where the tetrabutoxyzirconium acts as precursor, impregnation ofcelluloseis carried out with premixedtetrabutoxyzirconium and tetraethoxysilane. The developed technique allows to obtain ZrO2 – SiO2 xerogels with ZrO2 content up to 50 wt.%. The influence of theprecursorsZrO2to theporosity andspecific surface areaof binary material was studied. Conditions that provide the formation of Zr–O–Si groups in ZrO2 – SiO2xerogels were determined.
Downloads
Metrics
References
El-Naggar I.M., Mowafy E.A., El-Aryan Y.F., Abd El-Wahed M.F. Sorption mechanism for Cs+, Co2+ and Eu3+ on amorphous zirconium silicate as cation exchanger // Solid State Ionics. 2007. Vol. 178, N11–12. Pp. 741–747.
Zhuang Q., Miller J.M. ZrO2/SiO2 mixed oxides as catalysts for alcohol dehydration // Applied Catalysis A: General. 2001. Vol. 209, N1-2. Pp. 1–6.
Комаров В.С. Научные основы синтеза абсорбентов. Минск, 2013. 182 с.
Грязнов Р.В. Технология и свойства тонкопленочных материалов ZrO2-SiO2 : автореф. дис. … канд. техн. наук. Томск, 2003. 21 с.
Crisan M., Gartner M., Predoana L., Scurtu R., Zaharescu M., Gaurila R. Sol-gel ZrO2-SiO2 coatings for optical appli-cation // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2004. Vol. 32, N1–3. Pp. 167–172.
Shalliker R.A., Rizk M., Stocksiek C., Sweeney A.P. Retention behavior of basica solutes on zirconia-silica composite stationary phase supports in normal phase liquid chromatography // Journal of Liquid Chromatography and Related Technologies. 2002. Vol. 25, N4. Pp. 561–572.
Dun H., Zhang W., Wei Y., Xiuqing S., Li Y., Chen L. Layer-by-layer self-assembly of multilayer zirconia nanoparti-cles on silica spheres for HPLS packings // Analytical Chemistry. 2004. Vol. 76, N17. Pp. 5016–5023.
Rubio F., Rubio J., Oteo J.L. Analysis by DSC of the drying and sintering processes of alkoxide-derived SiO2–ZrO2 gels // Thermochimica Acta. 1998. Vol. 320, N1–2. Pp. 231–238.
Takahashi R., Nakanishi K., Soda N. Morphology control of macroporous zirconia-silica gel based on phase separation // Journal of the ceramic Society of Japan. 1998. Vol. 106, N1236. Pp. 772–777.
Kytokivi A., Lakomaa E.-L., Root A. Osterholm H., Jacobs J.-P., Brongersma H.H. Sequential saturating reactions of ZrCl4 and H2O vapors in the modification of silica and alumina with ZrO2 // Langmuir. 1997. Vol. 13, N10. Pp. 2717–2725.
Gomez R., Lopez T., Tzompantzi T., Carciafigueroa T., Acosta D. W., Novaro O. Zirconia/silica sol-gel catalysts: effect of surface heterogeneity on the selectivity 2-propanol decomposition // Langmuir. 1997. Vol. 13, N5. Pp. 970–973.
Альмяшева О. В. Гидротермальный синтез, структура и свойства нанокристаллов и нанокомпозитов на основе системы ZrO2–Al2O3–SiO2 : дис. ... канд. хим. наук. СПб., 2007. 263 c.
Витер В.Н. Золь-гель синтез мезопористых смешанных оксидов ZrO2-SiO2 // Журнал прикладной химии. 2010. Т. 83, №2. С. 198–202.
Шишмаков А.Б., Микушина Ю.В., Корякова О.В., Валова М.С., Агеев М.А., Петров Л.А. Карбонизация по-рошковой целлюлозы, модифицированной диоксидами кремния и циркония // Химия растительного сырья. 2009. №1. C. 49–52.
Шишмаков А.Б., Еранкин С.В., Микушина Ю.В., Корякова О.В, Валова М.С., Петров Л.А. Активный уголь и углерод-оксидные композиционные материалы на основе порошковой целлюлозы // Журнал прикладной химии. 2010. T. 83, №2. C. 308–312.
Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. М., 1963. 590 c.
Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М., 1966. 410 с.
Еремяшев В.Е. Поведение воды в модельных и природных алюмосиликатных стеклах по данным исследования методами колебательной спектроскопии : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 2007. 47 с.
Эмралиева С.А. Ультрадисперсные пуццолановые добавки для гидроизоляционных растворов : автореф. дис. … докт. хим. наук. Челябинск, 2009. 22 с.
Горбань О.А., Кулик Ю.О., Кононенко Е.Г., Константинова Т.Е. Влияние основности осадителя на характери-стики наночастиц гидрооксида циркония // Научные труды Донецкого национального технического университе-та. Сер. : Химия и химическая технология. 2008. №134 (10). С. 70–76.
Давыдов А.А. ИК-спектроскопия в химии поверхности окислов. Новосибирск, 1984. 245 с.
Шишмаков А.Б., Микушина Ю.В., Корякова О.В., Валова М.С., Петров Л.А. Синтез дисперсных диоксидов кремния, титана и циркония пиролизом целлюлозно-неорганических композитов // Журнал прикладной химии. 2012. T. 85, №10. C. 1577–1581.
Шишмаков А.Б., Микушина Ю.В., Валова М.С., Корякова О.В, Петров Л.А., Минакова А.Р. Синтез бинарных ксерогелей ZrO2/SiO2 и TiO2/SiO2 с использованием в качестве кремнеземной матрицы делигнифицированной рисовой шелухи // Химия растительного сырья. 2011. №3. C. 69–74.
Шишмаков А.Б., Корякова О.В., Селезнев А.С., Петров Л.А., Мелкозеров С.А. Синтез бинарных композитов TiO2–SiO2 с использованием в качестве подложки целлюлозы // Журнал неорганической химии. 2013. T. 58, №10. C. 1298–1304.
Шишмаков А.Б., Корякова О.В., Микушина Ю.В., Антонов Д.О., Петров Л.А. Синтез сферических гранул TiO2–SiO2 совместным гидролизом тетрабутоксититана и тетраэтоксисилана с использованием в качестве мат-рицы полимерного катионита КУ-23 // Журнал прикладной химии. 2014. Т. 87, №9. С. 1233–1238.
Шишмаков А.Б., Корякова О.В., Микушина Ю.В., Петров Л.А. Синтез пористых диоксидов циркония и титана гидролизом тетрабутоксициркония (тетрабутоксититана) атмосферной влагой в отсутствии кислотно-основных катализаторов с использованием в качестве матриц целлюлозы и активного угля // Журнал неорганической хи-мии. 2014. Т. 59, № 9. С. 1210–1217.
Шишмаков А.Б., Микушина Ю.В., Корякова О.В, Валова М.С., Петров Л.А., Мелкозеров С.А. Синтез бинар-ных ксерогелей TiO2-SiO2 гидролизом тетрабутоксититана и тетраэтоксисилана в водно-аммиачной и соляно-кислой атмосфере // Журнал неорганической химии. 2012. T. 57, №6. C. 857–863.
Шишмаков А.Б., Молочников Л.С., Антонов Д.О., Корякова О.В., Микушина Ю.В., Петров Л.А. Синтез ксе-рогелей TiO2-SiO2 и TiO2-SiO2-Cu (II) совместным гидролизом прекурсоров в отсутствии растворителя и кис-лотно-основных катализаторов // Журнал неорганической химии. 2014. Т. 59, №3. С. 297–304.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
The authors, which are published in this journal, agree to the following conditions:
1. Authors retain the copyright to the work and transfer to the journal the right of the first publication along with the work, at the same time licensing it under the terms of the Creative Commons Attribution License, which allows others to distribute this work with the obligatory indication of the authorship of this work and a link to the original publication in this journal .
2. The authors retain the right to enter into separate, additional contractual agreements for the non-exclusive distribution of the version of the work published by this journal (for example, to place it in the university depository or to publish it in a book), with reference to the original publication in this journal.
3. Authors are allowed to post their work on the Internet (for example, in a university repository or on their personal website) before and during the review process of this journal, as this may lead to a productive discussion, as well as more links to this published work.
