Механизм формирования наноразмерных оксидов в среде сверхкритического флюида СО2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрен возможный механизм формирования наноразмерных оксидов в среде сверхкритического флюида СО2 исходя из изопропоксидов титана и алюминия. Показано, что сверхкритический флюид в силу межмолекулярных взаимодействий и высокого давления в системе приобретает свойства конденсированной среды, главная роль которой состоит в “сдерживании” процессов гидролиза. На первом этапе гидролиза изопропоксида титана, молекула воды координируется во внешней сфере центрального атома за счет образования межмолекулярных водородных связей, затем следует координация ее во внутреннюю сферу с образованием пятикоординационного переходного состояния и его разрушение с образованием замещенного на гидроксо-группу продукта. Дальнейшие стадии протекают аналогично. Описанный механизм согласуется с экспериментом и приводит к образованию наноразмерного рентгеноаморфного оксида титана, в то время как в случае изопропоксида алюминия, может быть, образуется только гидролизованная гидроксо-форма. Полученные результаты позволяют предполагать, что получение наноразмерных оксидов исходя из изопропоксидов в среде сверхкритического флюида СО2 возможно для переходных d-элементов.

Об авторах

Д. В. Голубев

МИРЭА – Российский технологический университет

Email: valeryfom@rambler.ru
Россия, Москва

А. С. Сигов

МИРЭА – Российский технологический университет

Email: valeryfom@rambler.ru
Россия, Москва

А. И. Колобанов

МИРЭА – Российский технологический университет

Email: valeryfom@rambler.ru
Россия, Москва

В. В. Фомичев

МИРЭА – Российский технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: valeryfom@rambler.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Воробей А.М., Покровский О.И., Устинович К.Б. и др. // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2015. Т. 10. № 2. С. 51–59.
  2. Lemasson E., Bertin S., West C. // J. of Separation Science. 2016. V. 39. № 1. P. 212. https://doi.org/10.1002/jssc.201501062
  3. Gomes P.B., Mata V.G., Rodrigues A.E. // The J. of Supercritical Fluids. 2007. V. 41. № 1. P. 50. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2006.08.018
  4. King J.W. // Annual Review of Food Science and Technology. 2014. V. 5. № 1. P. 215. https://doi.org/10.1146/annurev-food-030713-092447
  5. Kaleva A., Heinonen S., Nikkanen J.P., Levänen E. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. V. 175. № 1. P. 120. https://doi.org/10.1088/1757-899X/175/1/012034
  6. Da Silva E.P., Guilherme M.R., Tenório-Neto E.T. et al. // Materials Letters. 2015. V. 136. P. 133 https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.07.156
  7. Zhu C., Zhou Y., Fu S. et al. // ECS Transactions. 2015. V. 69. № 17. P. 631. https://doi.org/10.1149/06917.0631ecst
  8. Kim D.S., Shin Y.H., Lee Y.W. // Chemical Engineering Communications. 2015. V. 202. № 1. P. 78. https://doi.org/10.1080/00986445.2013.825611
  9. Permana A.D.C., Nugroho A., Chung K.Y. et al. // Chemical Engineering Journal. 2014. V. 241. P. 216. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.12.029
  10. Кузьмичева Г.М. Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 6. С. 5.
  11. Alekseev E.S., Alentiev A.Y., Belova A.S. et al. // Russ. Chem. Rev. 2020. V. 89. P. 1337. https://doi.org/10.1070/RCR4932?locatt=label:RUSSIAN
  12. Коновалов И.А., Маврин Б.Н., Прокудина Н.А. и др. Изв. академии наук. Серия Химическая. 2016. № 12. С. 2795.
  13. Смирнова К.А., Фомичев В.В., Дробот Д.В. и др. Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 1. С. 76.
  14. Sokolov I.E., Konovalov I.A., Zakalyukin R.M. et al. MRS communication. 2018. V. 8. № 1. P. 59. https://doi.org/10.1557/mrc.2018.3
  15. Oskam G., Nellore A., Penn R.L. et al. // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. P. 1734. https://doi.org/10.1021/jp021237f
  16. Park Jin-Koo, Myoung Jung-Jae, Kyong Jin-Burm et al. // Bull. Korean Chem. Soc. 2003. V. 24. № 5. P. 671. https://doi.org/10.5012/bkcs.2003.24.5.671
  17. Zhang Y., Yang J., Yu Y.-X. // The Journal of Physical Chemistry B. 2005. V. 109. № 27. P. 133575. https://doi.org/10.1021/jp045741r
  18. Teymourtash A.R., Khonakdar D.R., Raveshi M.R. // The of Supercritical Fluids. 2013. V. 74. P. 115. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2012.12.010
  19. Lebedev A.E., Katalevich A.M., Menshutina N.V. // J. of Supercritical Fluids. 2015. V. 106. P.122. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2015.06.010
  20. Borjan D., Gracnar M., Knez Z. et al. // Processes. 2022. V. 10. P. 2275. https://doi.org/10.3390/pr10112275
  21. Pierotti R.A. // Chem. Rev. 1976. V. 76. P. 717. https://doi.org/10.1021/cr60304a002
  22. Emsley J. The Elements, third ed. Oxford: Oxford University Press, 1998.
  23. Barca G.M.J., Bertoni C., Carrington L. et al. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 154102. https://doi.org/10.1063/5.0005188
  24. Adamo C. // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. P. 6158. https://doi.org/10.1063/1.478522

Дополнительные файлы


© Д.В. Голубев, А.С. Сигов, А.И. Колобанов, В.В. Фомичев, 2023