ПОЛУЧЕНИЕ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ТИТАНОФОСФАТА В УСЛОВИЯХ ГЕТЕРОГЕННОГО СИНТЕЗА
Аннотация
Авторы исследовали синтез композиционных материалов, полученных не простым механическим смешением компонентов, а химическим путем, основываясь на том, что совместное действие полезных свойств таких композиций существенно превосходит действие каждого компонента за счет синергетического эффекта. Для этого использовали титаносиликатный прекурсор – TiO2∙nSiO2(ТСО), синтезированный из доступного техногенного отхода, содержащего минерал титанит (CaSiTiO5), который является техногенным отходом обогащения апатито-нефелиновой руды. Проведены исследования в гетерогенной системе TiO2∙SiO2-H3PO4-H2O и разработан инновационный способ получения кремнийсодержащего титанофосфата состава TiOHPO4∙2H2O или TiO(H2PO4)2·2H2O в зависимости от структурных особенностей ТСО, а также от условий синтеза - концентрации фосфорной кислоты и температуры. Изучено влияние структурных особенностей титаносиликатного осадка на его химическую активность при гетерогенном синтезе кремнийсодержащего титанофосфата. Синтезированный мезопористый материал представляет собой порошок с размером частиц 5-15 мкм. Показана корреляция между фазовым составом синтезированных композиций и поверхностными свойствами их частиц. Определена сорбционная емкость полученных титанофосфатов в статическом режиме. В частности, чем больше в составе композиции титанофосфатной фазы, тем выше показатели – Sуд и Vпор частиц и соответственно выше их сорбционная емкость. При сравнении сорбционных свойств синтезированных и традиционных сорбентов, ионообменных смол и фосфатов титана, используемых для очистки жидких стоков от катионов Sr2+, Cs+, Со2+, были получены сопоставимые показатели. Полученные результаты показали, что использование кремнийсодержащего титанофосфата для очистки жидких стоков, содержащих катионы цветных металлов, а также радионуклидов, может быть перспективным.
Для цитирования:
Герасимова Л.Г., Щукина Е.С., Маслова М.В. Получение кремнийсодержащего титанофосфата в условиях гетерогенного синтеза. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 12. С. 96-104. DOI: 10.6060/ivkkt.20226512.6636.
Литература
Shishmakov A.B., Koryakova O.V., Mikushina Yu.V., Petrov L.A., Molochnikov L.S., Antonov D.O. Synthesis of TiO2-SiO2 and TiO2-SiO2-Cu(II) xerogels by cohydrolysis of precursors in the absence of a solvent and redox cata-lysts. Russ. J. Inorg. Chem. 2014. Т. 59. N 3. С. 159-165. DOI: 10.7868/S0044457X14030209.
Poddenezhny E.N., Boyko A.A., Stotskaya O.A., Bogatyrev V.M., Petrus L.V., Semashko V.N. Composites containing nanoscale particles of titanium and chromium oxides formed by solgel method. Vestn. Gomel. Gos. Tekhn. Univ. im. P.O. Sukhoi. 2006. N 2 (25). P. 25-30 (in Russian).
Shishmakov A.B., Koryakova O.V., Seleznev A.S., Pe-trov L.A., Melkozerov S.A. Synthesis of double oxides TiO2–SiO2 with low titanium content by hydrolysis of tetrabutoxytitanium–tetraethoxysilane mixture in an atmosphere of water vapor and ammonia. Russ. J. Appl. Chem. 2013. V. 86. N 2. С. 151-155. DOI: 10.1134/S1070427213020043.
Suchita Kalele, Ravi Dey, Neha Hebalkar, Urban J., Gosavi S.W., Kulkarni S.K. Synthesis and characterization of silicatitania core-shell particles. PRAMANA J. Phys. 2005. V. 65. N 5. P. 787–791. DOI: 10.1007/BF02704076.
Siavash Haghighi. Preparation of TiO2/SiO2 double layer nanofilm using solgel spin coating technique on quartz substrate for self-cleaning applications. J. Sci. Today's World. 2013. V. 2. N 4. P. 423–430.
Myronyuk I.F., Chelyadyn V.L. Obtaining methods of titanium dioxide (Review). Phys. Chem. Solid State. 2010. V. 11. N 4. P. 815–831.
Shchelokova E.A., Tyukavkina V.V., Tsyryatyeva A.V., Kasikov A.G. Synthesis and characterization of SiO2-TiO2 nanoparticles and their effect on the strength of self-cleaning cement composites. Construct. Build. Mater. 2021. V. 283. P. 122769. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.122769.
Nikolaeva M.A., Pimenov A.A., Bykov D.E., Vasiliev A.V. Dolomite flour is a new sorbent for the purification of oil–contaminated wastewater. Izv. Samar. Nauch. Tsentra RAN. 2014. V. 16. N 1(7). P. 1880-1882 (in Russian).
Maslova M., Mudruk N., Ivanets A. The effect of pH on removal of toxic metal ions from aqueous solutions using composite sorbent based on Ti-Ca-Mg phosphates. J. Water Proc. Eng. 2021. 40. P. 101830. DOI: 10.1016/j.jwpe.2020.101830.
Ivanets A.I., Shashkova I.L., Kitikova N.V., Maslova M.V., Mudruk N.V. New heterogeneous synthesis of mixed Ti-Ca-Mg phosphates as efficient sorbents of Cs-137, Sr-90 and Co-60 radionuclides. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2019. V. 104. P. 151-159. DOI: 10.1016/j.jtice.2019.09.00.
Jones D.J., Aptel G., Brandhorst M. High surface area mesoporous titanium phosphate: synthesis and surface acidity determination. J. Mater. Chem. 2000. 10. P. 1957–1963. DOI: 10.1039/b002474k.
Parida K.M., Sahu B.B., Das D.P. A comparative study on textural characterization: cation-exchange and sorption prop-erties of crystalline α-zirconium(IV), tin(IV), and titanium(IV) phosphates. J. Colloid Interface Sci. 2004. 270. P. 436–445. DOI: 10.1016/j.jcis.2003.09.045.
Lin R, Ding Y. A review on the synthesis and applications of mesostructured transition metal phosphates. Materials (Basel). 2013. 6. P. 217–243. DOI: 10.3390/ma6010217.
Trublet M., Rusanova D., Antzutkin O.N. Revisiting syntheses of Ti(IV)/H2PO4-HPO4 functional ion-exchangers, properties and features. New J. Chem. 2018. 42. P. 838–845. DOI: 10.1039/c7nj03065g.
Gerasimova L.G., Shchukina E.S., Kiselev Yu.G. Obtaining functional materials from raw materials with a low titanium content. Khim. Tekhnol. 2021. N 9. P. 399-406 (in Russian). DOI: 10.31044/1684-5811-2021-22-9-399-406.
Tigunov L.P., Bykhovsky L.Z., Zubkov L.B. Titanium ores of Russia: state and prospects of development. Mineral. raw materials. Ser. geol.- economy. M.: Izd-vo VIMS. 2005. N 17. 104 p. (in Russian).
Lazareva I.V., Gerasimova L.G., Okhrimenko R.F., Maslova M.V. Reaction of sphene with sulfuric acid solution. Russ. J. Appl. Chem. 2006. V. 79. N 1. P. 16-19. DOI: 10.1134/S1070427206010046.
Gerasimova L.G., Maslova M.V., Shchukina E.S. Synthesis of Sorption Materials from Low Grade Titanium Raw Materials. Materials(Basel). 2022. 15(5). P. 1922. DOI: 10.3390/ma15051922.
Politaeva N.A., Slugin V.V., Taranovskaya E.A., Alferov I.N., Soloviev M.A., Zakharevich A.M. Granulated sorp-tion materials for waste waters purufucation from zink ions (Zn2+). ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 7. P. 85−90 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.2017607.5575.
Gusev G.I., Gushchin A.A., Grinevich V.I., Filippov D.V., IzvekovaT.V. Physical and chemical properties of sorbents used for wastewater purification from oil products. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 7. P. 137-143. DOI: 10.6060/ivkkt.20186107.5686.
