КАТАЛІТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СИНТЕТИЧНОГО ГАУСМАНІТУ В РЕАКЦІЇ РОЗКЛАДАННЯ ОЗОНУ

Автор(и)

  • А.С. Труба Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, кафедра неорганічної хімії та хімічної екології
  • Т.Л. Ракитська Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, кафедра неорганічної хімії та хімічної екології

DOI:

https://doi.org/10.18524/2304-0947.2021.1%20(77).226025

Анотація

Синтезовано зразки IS-Mn і IIS-Mn, які охарактеризовані методами РФА, ІЧ-спектроскопії та рН-метрії. Методом РФА встановлено, що обидва зразки є кристалічними і монофазними: IS-Mn містить фазу Mn3O4, а зразок IIS-Mn – Mn2O3. Спектри синтезованих зразків особливо відрізняються в області валентних коливань Mn-ОН і Mn-O. Встановлено, що отримані зразки характеризуються різними значеннями рН суспензії: Mn3O4 формує лужне середовище, а Mn2O3 – слабкокисле. Тестування зразків в реакції розкладання озону показало, що активність гаусманіту значно вища ніж для біксбіїту.

Посилання

Fritsch S., Sarrias J., Rousset A., Kulkarni G.U. Low-temperature oxidation of Mn3O4 hausmanite. Mater. Res.Bull., 1998, vol. 33, no 8, pp. 1185-1194. https://doi.org/10.1016/S0025-5408(98)00108-1

Gibot P., Laffont L. Hydrophilic and hydrophobic nano-sized Mn3O4 particles // J. Solid State Chem., 2007,vol. 180, no 2, pp. 695-701. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2006.11.024

Phuong T.M. Bui, Jin-Ho Song, Zhen-Yu Li, M. Shaheer Akhtar, O-Bong Yang. Low temperature solution processed Mn3O4 nanoparticles: Enhanced performance of electrochemical supercapacitors. J. Alloys and Compounds, 2016, vol. 694, pp. 560-567. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.10.007

Jansi Rani B., Ravina M., Ravi G., Ravichandran S., Ganesh V., Yuvakkumar R. Synthesis and characterization of Hausmannite (Mn3O4) Nanostructures. Surf. Interfaces, 2018, vol. 11, pp. 28-36. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2018.02.007

Yang Z., Zhang Y., Zhang W., Wang X., Qian Y., Wen X., Yang S. Nanorods of manganese oxides: Synthesis,characterization and catalytic application. J. Solid State Chem., 2006, vol. 179, no 3, pp. 679-684. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2005.11.028

Rabiei S., Miser D. E., Lipscomb J. A., Saoud K., Gedevanishvili S., Rasouli F. Conversion of hausmanite (Mn3O4) particles to nano-fibrous manganite (MnOOH) at ambient conditions. J. Mater. Sci., 2005, vol. 40,pp. 4995-4998. https://doi.org/10.1007/s10853-005-2497-3

Kirillov S.A., Aleksandrova V.S., Lisnycha T.V., Dzanashvili D.I., Khainakov S.A., Garcнa J.R., Visloguzova N.M., Pendelyuk O.I. Oxidation of synthetic hausmannite (Mn3O4) to manganite (MnOOH). J. Molec. Struct.,2009, vol. 928, no 1-3, pp. 89-94. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2009.03.018

Xing S., Zhou Z., Ma Z., Wu Y. Facile synthesis and electrochemical properties of Mn3O4 nanoparticles with a large surface area. Mater. Lett., 2011, vol. 65, no 3, pp. 517-519. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2010.10.082

Ardizzone S., Bianchi C.L., Tirelli D. Mn3O4 and -MnOOH powders, preparation, phase composition and XPScharacterization. Coll. Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects., 1998, vol. 134, pp. 305-312. https://www.academia.edu/28026653

Luo Y., Tan W., Suib S. L., Qiu G., Liu F. Dissolution and phase transformation processes of hausmannite in acidic aqueous systems under anoxic conditions. Chem. Geology, 2018, vol. 487, pp. 54-62. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2018.04.016

McKenzie R. M. The synthesis of birnessite, cryptomelane, and some other oxides and hydroxides of manganese. Mineralog. Magazine, 1971, vol. 38, no 296, pp. 493-502. https://doi.org/10.1180/minmag.1971.038.296.12

Ling F. T., Post J. E., Heaney P. J., Kubicki J. D., Santelli C. M. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis of triclinic and hexagonal birnessites. Spectrochim. Acta Part A: Molec. Biomolec. Spectroscopy, 2017, vol. 178, pp. 32-46. http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2017.01.032

Boumaiza H., Coustel R., Medjahdi G., Ruby C., Bergaou L. Conditions for the formation of pure birnessite during the oxidation of Mn(II) cations in aqueous alkaline medium. J. Solid State Chem., 2017, vol. 248, pp. 18-25. http://dx.doi.org/10.1016/j.jssc.2017.01.014

Selvakumar S., Nuns N., Trentesaux M., Batra V.S., Giraudon J.-M., Lamonier J.-F. Reaction of formaldehyde over birnessite catalyst: a combined XPS and ToF-SIMS study. Appl. Catal. B, Environ., 2018, vol. 223, pp.192-200. http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.05.029

Ye Q., Lu H., Zhao J., Cheng S., Kang T., Wang D., Dai H. A comparative investigation on catalytic oxidation of CO, benzene, and toluene over birnessites derived from different routes. Appl. Surf. Sci., 2014, vol. 317, pp. 892-901. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.08.126

Ahmed K.A.M., Zeng Q., Wu K., Huang K. Mn3O4 nanoplates and nanoparticles: Synthesis, characterization, electrochemical and catalytic properties. J. Solid State Chem., 2010, vol. 183, no 3, pp. 744-751. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2010.01.015

Kulkarni S., Puthussery D., S. Thakur, Banpurkar A., Patil S. Hausmannite Manganese oxide cathodes for supercapacitors: Surface Wettability and Electrochemical Properties. Electrochim. Acta, 2017, vol. 231, pp. 460-467. http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2017.01.165

Jia J., Zhang P., Chen L. Catalytic decomposition of gaseous ozone over manganese dioxides with different crystal structures. Appl. Catal. B: Environ., 2016, vol. 189, pp. 210-218.https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.02.055

Raj B.G.S., Asiri A.M., Wu J.J., Anandan S. Synthesis of Mn3O4 Nanoparticles via Chemical Precipitation Approach for Supercapacitor Application. J. Alloys and Compounds, 2015, vol. 636, pp. 234-240. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.02.164

Godunov E. B. Influence of the stoichiometric composition of manganese oxides on the rate of interaction with sulfuric acid solutions containing oxalic and citric acids: dis. … Candidate chem. Sciences: 02.00.04 “Physicalchemistry”. Moscow, 2014, 236 p.

Mansournia M., Azizi F., Rakhshan N. A novel ammonia-assisted method for the direct synthesis of Mn3O4 nanoparticles at room temperature and their catalytic activity during the rapid degradation of azo dyes. J. Phys. Chem. Solids, 2015, vol. 80, pp. 91-97. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpcs.2015.01.001

Herrera-Miranda D., Ponrouch A., Pons J., Domingo C., Palacín M.R., Ayllón J.A. High surface area nanocrystalline hausmannite synthesized by a solvent-free route. Mater. Res. Bull., 2012, vol. 47, no 9, pp. 2369-2374. http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2012.05.050

Ristić M., Musić S., Popović S., Dragčević D., Marciuš M., Ivanda M. Synthesis and long-term phase stability of Mn3O4 nanoparticles. J. Mol. Structure, 2013, vol. 1044, pp. 255-261. http://dx.doi.org/10.1016/j.molstruc.2012.11.023

Julien C.M., Massot M., Poinsignon C. Lattice vibrations of manganese oxides. Part I. Periodic structures.Spectrochim. Acta Part A, 2004, vol. 60, no 3, pp. 689-700. https://doi.org/10.1016/S1386-1425(03)00279-8

Lucas E., Decker S., Khaleel A., Seitz A., Fultz S., Ponce A., Li W., Carnes C., Klabunde K.J. Nanocrystalline Metal Oxides as Unique Chemical Reagents/Sorbents. Chem. Eur. J., 2001, vol. 7, no 12, pp. 2505-2510. https://doi.org/10.1002/1521-3765(20010618)7:12<2505::AID-CHEM25050>3.0.CO;2-R

Rakitskaya T.L., Truba A.S., Ennan AA. Ozone. Physicochemical properties and catalytic decomposition methods: monograph. Odessa: Astroprint, 2020, 224 р.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-13

Номер

Розділ

Статті