МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ДИСУЛЬФИДА ВОЛЬФРАМА: СИНТЕЗ И СВОЙСТВА
Аннотация
В данной работе исследованы физико-химические свойства механоактивированных композитов (далее по тексту механокомпозитов), полученных при механической активации коммерческого порошка дисульфида вольфрама в планетарной мельнице. Механоактивация проводилась в течение 2, 4 и 8 ч, однако в данной работе представлены результаты для последних двух экспериментов. Ускорение мелющих тел контролировалось через регулировку частоты, значение частоты в 15,5 Гц, согласно расчетам, соответствует ускорению мелющих тел в 50 м/с2 или 5G. Материал, из которого изготовлены размольные шары – нержавеющая сталь. Из-за относительно малых значений ускорения, загрязнения образца компонентами нержавеющей стали в результате эрозии поверхности, возникающей при соударении шаров между собой и со стенками размольного стакана, не происходит. Механоактивация проводилась в инертной среде аргона, поскольку это были предварительные исследования, и поэтому была необходимость максимального сокращения учитываемых параметров среды. Тем не менее, процесс окисления будет происходить в процессе выгрузки образца из размольного стакана планетарной мельницы. Полученные механокомпозиты являются предшественниками для синтеза монокомпонентных катализаторов для переработки тяжелого нефтяного остатка. Для этой цели необходимо получение механокомпозитов, содержащих в своем составе триоксид вольфрама, а также дисульфид вольфрама. Представлены результаты влияния продолжительности механоактивации и поверхностно активных добавок на свойства полученных механокомпозитов. Полученные соединения охарактеризованы методами рентгенофазового анализа (РФА), ИК-спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ, термогравиметрии (ТГ), синхронного термического анализа (СТА).
Для цитирования:
Акимов Ал.С., Жиров Н.А., Сударев Е.А., Акимов А.С. Механоактивированные композиты на основе дисульфида вольфрама: синтез и свойства. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 8. С. 36-43. DOI: 10.6060/ivkkt.20246708.2t.
Литература
Choi W. Recent Development of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides and Their Applications. Mater. Today. 2017. V. 20. P. 116−130. DOI: 10.1016/j.mattod.2016.10.002.
Tehrani M. Synthesis of WS2 nanostructures from the reaction of WO3 with CS2 and mechanical characterization of WS2 nanotube composites. Nanotechnology. 2011. V. 22. N 28. P. 285714. DOI: 10.1088/0957-4484/22/28/285714.
Zhu Y. Shock-absorbing and failure mechanisms of WS2 and MoS2 nanoparticles with fullerene-like structures under shock wave pressure J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 16263–16272. DOI: 10.1021/ja054715j.
Singh R. Ultrasmall Ni-Promoted WS2 Nanocatalyst with Enhanced Number of Edge Atoms for Hydrodesulfurization. Energy Fuels. 2020. V. 34. N 1. P. 749–757. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b03305.
Yin C. Effect of sulfidation process on catalytic performance over unsupported Ni-Mo-W hydrotreating cata-lysts. Korean J. Chem. Eng. 2017. V. 34. P. 1004–1012. DOI: 10.1007/s11814-017-0016-2.
Yang L. Synergistic WO3·2H2O Nanoplates/WS2 Hybrid Catalysts for High Efficiency Hydrogen Evolution. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. N 22. P. 13966–13972. DOI: 10.1021/acsami.6b04045.
Kournikova A.A., Rumyantsev R.N., Afineevsky A.V., Borisova T.N., Severgina E.S., Gordina N.E. Soft mechanochemical synthesis of CuO/ZnO/Al2O3 catalyst for methanol production. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 2. P. 21-29 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6866.
Lysenko E.N., Surzhikov A.P., Vlasov V.A., Nikolaev E.V., Minina Yu.S., Sheveleva E.A. Effect of mechanical activation of reagents on synthesis of Li-Sm ferrite. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 3. P. 63-72. DOI: 10.6060/ivkkt.20246703.6931.
Baklanova O. N., Lavrenov A.V., Vasilevich A.V. The influence of mechanical activation on the properties of oil refining carriers and catalysts. Ross. Khim. Zhurn. 2019. V. 62. N 1-2. P. 131-140 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2018621-2.11.
Ozolin A.V., Sokolov E.G. The influence of mechanical activation of tungsten powder on the structure and properties of the sintered material Sn-Cu-Co-W. Obrabotka metallov: Tekhnologiya, Oborudovanie, Instrumenty. 2022. V. 24. N 1. P. 48-60 (in Russian). DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.1-48-60.
Akimov Al.S., Zhirov N.A., Barbashin Ya.E., Gerasimov E.Yu., Akimov A.S. Synthesis and properties of systems based on Ni- and isopolymolybdate-containing compounds and metastable aluminum oxides. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 11. P. 85-91. DOI: 10.6060/ivkkt.20236611.16t.
Tang H. Effects of Defect and Temperature on the Me-chanical Performance of WS2: A Multiscale Analysis. J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. N 4. P. 2680–2690. DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c09897.
Falin A. Properties of atomically thin tungsten dichalco-genides: WS2, WSe2, and WTe2. ACS Nano. 2021. V. 15. N 2. P. 2600–2610. DOI: 10.1021/acsnano.0c07430.
Zong L. Hydrogels with WS2 Nanosheets for Biomimetic Cellular Structures and Steerable Prompt Deformation. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. N 37. P. 32280–32289. DOI: 10.1021/acsami.7b10348.
Cao S. The WO3/WS2 nanostructures: Preparation, characterization and optical absorption properties. Physica E: Low-Dimensional Syst. Nanostruct. 2016. V. 81. P. 235–239. DOI: 10.1016/j.physe.2016.03.027.
Shen Z. Carbon-coated three-dimensional WS2 film con-sisting of WO3@WS2 core-shell blocks and layered WS2 nanostructures as counter electrodes for efficient dye-sensitized solar cells. Electrochim. Acta. 2018. V. 266. P. 130–138. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.02.009.
Zheng B. WO3-WS2 Vertical Bilayer Heterostructures with High Photoluminescence Quantum Yield. J. Am. Chem. Soc. 2019. V. 141. P. 11754-11758. DOI: 10.1021/jacs.9b03453.
Singh S. Tungsten disulfide (WS2) nanosheets: synthesis, characterization, adsorption studies and application for remediation of groundwater samples with high prevalence of uranium from Faridkot district of SW-Punjab. J. Radioanalyt. Nuclear Chem. 2021. V. 330. P. 1425–1436. DOI: 10.1007/s10967-021-07939-x.
Yin W. Synthesis of tungsten disulfide quantum dots for high-performance supercapacitor electrodes. J. Alloys Compd. 2019. V. 786. P. 764-769. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.02.030.
Hazarika S. Inorganic fullerene-type WS2 nanoparticles: processing, characterization and its photocatalytic performance on malachite green. Appl. Phys. A. 2017. V. 123. N 5. DOI: 10.1007/s00339-017-0965-7.
Liu N. Synthesis of functional hollow WS2 particles with large surface area for Near-Infrared (NIR) triggered drug delivery. J. Alloys Compd. 2021. V. 875. P. 1-8. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.160034.
Garg M. Lysine-functionalized tungsten disulfide quantum dots as artificial enzyme mimics for oxidative stress biomarker sensing. ACS Omega. 2020. V. 5. N. 4. P. 1927-1937. DOI: 10.1021/acsomega.9b03655.
Nishiyama K. Solid state tungsten oxide hydrate/tin oxide hydrate electrochromic device prepared by electrochemical reactions. AIP Adv. 2017. V. 7. N 3. P. 035004. DOI: 10.1063/1.4977963.
Sun H. Lattice-water-induced acid sites in tungsten oxide hydrate for catalyzing fructose dehydration. Catal. Commun. 2021. V. 149. P. 106254. DOI: 10.1016/j.catcom.2020.106254.
Wu C.-M. Recent Advances in Tungsten-Oxide-Based Materials and Their Applications. Front. Mater. 2019. V. 6. P. 1-17. DOI: 10.3389/fmats.2019.00049.
Zhang X. A facile synthesis and characterization of graphene-like WS2 nanosheets. Mater. Lett. 2015. V. 159. P. 399–402. DOI: 10.1016/j.matlet.2015.07.044.
Fan Y. Synthesis, characterization and electrostatic properties of WS2 nanostructures. AIP Adv. 2014. V. 4. N 5. P. 057105. DOI: 10.1063/1.4875915.
Kang K. The growth scale and kinetics of WS2 monolayers under varying H2 concentration. Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 1-9. DOI: 10.1038/srep13205.
