RU2525543C1 - Method of obtaining of nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on coal material - Google Patents

Method of obtaining of nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on coal material Download PDF

Info

Publication number
RU2525543C1
RU2525543C1 RU2013127541/04A RU2013127541A RU2525543C1 RU 2525543 C1 RU2525543 C1 RU 2525543C1 RU 2013127541/04 A RU2013127541/04 A RU 2013127541/04A RU 2013127541 A RU2013127541 A RU 2013127541A RU 2525543 C1 RU2525543 C1 RU 2525543C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mol
cathode
melt
coal
carbon
Prior art date
Application number
RU2013127541/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Вакарин
Ольга Леонидовна Семерикова
Владимир Степанович Кондратюк
Сергей Александрович Сурат
Александр Алексеевич Панкратов
Сергей Владимирович Плаксин
Юрий Павлович Зайков
Лев Алексеевич Петров
Олег Николаевич Чупахин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук
Priority to RU2013127541/04A priority Critical patent/RU2525543C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525543C1 publication Critical patent/RU2525543C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of obtaining nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on a coal material, in which electrolysis is carried out in a pulse potentiostatic mode with overvoltage of 300 mW in melt, which contains 30 mol. % K2WO4, 25 mol. % Li2WO4 and 45 mol. % WO3, with the application of a platinum anode, and electroprecipitation is carried out on a cathode from the coal material with the high specific surface, before supplying on the electrode of an overvoltage impulse the cathode is soaked with melt during the time, sufficient for soaking, but insufficient for active burning-out of carbon from the coal cathode.
EFFECT: application of the claimed method makes it possible to obtain nanowhisker structures of tungsten bronzes on the coal material, which can be applied as high-activity catalysts, possessing technological properties for processes of organic and petrochemical synthesis.
3 ex, 1 tbl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области высокотемпературной электрохимии, в частности к электролитическому получению нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз (ОВБ) на угольном материале, и может быть использовано, в частности, для формирования каталитических систем окислительно-восстановительных процессов технологий органического и нефтехимического синтеза, к которым относятся получение витаминов, органических кислот, обессеривание нефтепродуктов и др.The invention relates to the field of high-temperature electrochemistry, in particular to the electrolytic production of nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes (OVB) on carbon material, and can be used, in particular, to form catalytic systems of redox processes of organic and petrochemical synthesis technologies, which include obtaining vitamins, organic acids, desulfurization of petroleum products, etc.

Известна высокая каталазная активность, проявленная нанокристаллическими ОВБ (Вакарин С.В., Меляева А.А., Семерикова О.Л., Кондратюк B.C., Панкратов А.А., Плаксин С.В., Поротникова Н.М., Зайков Ю.П., Петров Л.А., Микушина Ю.В., Шишмаков А.Б. А.Б., Чупахин О.Н. Каталазная активность крупнозернистых и наноразмерных оксидных вольфрамовых бронз, полученных электролизом расплавленных солей. Известия Академии Наук. Серия химическая. 2011, №10, 1951-1954) [1]. Известна также способность поливольфраматного расплава в процессе электролитического нанесения ОВБ окислять поверхность помещенных в него материалов.Known for high catalase activity exhibited by nanocrystalline OVB (Vakarin S.V., Meliaeva A.A., Semerikova O.L., Kondratyuk VS, Pankratov A.A., Plaksin S.V., Porotnikova N.M., Zaikov Yu .P., Petrov LA, Mikushina Yu.V., Shishmakov AB, AB, Chupakhin ON The catalase activity of coarse-grained and nanoscale oxide tungsten bronzes obtained by electrolysis of molten salts. Izvestiya Akademii Nauk. Series Chemical. 2011, No. 10, 1951-1954) [1]. Also known is the ability of a polytungstate melt in the process of electrolytic deposition of OVD to oxidize the surface of materials placed in it.

При этом нанесенные катализаторы (Кт) на основе активных углей (АУ) в течение последних лет привлекают внимание исследователей. Существуют различные методы осаждения активного материала (X) на носитель: пропитка, адсорбция, ионный обмен и др. (Стайлз Э.Б., Носители и нанесенные катализаторы. Теория и практика, Москва: Химия, 1991) [2]; (Тарковская И.А. Окисленный уголь, Киев: Наук. думка, 1981) [3]; (Семиколенов В.А. Успехи химии, 1992, 61(2), 320-331) [4]; (Катализ и нефтехимия, 2003, №11, С.51) [5]. Однако с позиций возможности применения таких систем важным является формирование активной фазы с высокой степенью дисперсности и требуемым составом и строением поверхности носителя, поскольку эти факторы определяют активность и селективность получаемых Х/АУ-контактов (Журн. физ. химии, 1993, 67 (11), 2328-2332) [6]. Однако среди многочисленных способов нанесения различных материалов на поверхность угля в мировой научной и патентной литературе нет сведений о высокотемпературном электрохимическом способе формирования нанокристаллических ОВБ на угольном материале.At the same time, supported catalysts (CT) based on active carbon (AC) over the past few years have attracted the attention of researchers. There are various methods for the deposition of active material (X) on a carrier: impregnation, adsorption, ion exchange, etc. (Stiles EB, Carriers and supported catalysts. Theory and practice, Moscow: Chemistry, 1991) [2]; (Tarkovskaya I.A. Oxidized Coal, Kiev: Nauk. Dumka, 1981) [3]; (V. Semikolenov. Advances in Chemistry, 1992, 61 (2), 320-331) [4]; (Catalysis and petrochemistry, 2003, No. 11, p. 51) [5]. However, from the standpoint of the possibility of using such systems, it is important to form an active phase with a high degree of dispersion and the required composition and structure of the carrier surface, since these factors determine the activity and selectivity of the obtained X / AC contacts (Zh. Phys. Chemistry, 1993, 67 (11) , 2328-2332) [6]. However, among the numerous methods for applying various materials to the surface of coal in the world scientific and patent literature there is no information about the high-temperature electrochemical method of forming nanocrystalline OVB on a coal material.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения наноигольчатых катализаторов окислительно-восстановительных процессов на основе оксидных вольфрамовых бронз (RU 2456079, опубл. 20.07.2012, бюл. №20) [7]. В известном способе электролиз ведут в импульсном потенциостатическом режиме при перенапряжении 170-300 мВ в расплаве, содержащем 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2WO4 и 45 мол.% WO3, с использованием платинового анода, при этом процесс электроосаждения ведут на вольфрамовом катоде. Способ позволяет получать нанокристаллический порошок бронзы гексагональной структуры, состоящий из микрокристаллов, где каждый микрокристалл - ориентированная наноигольчатая структура. Все иглы имеют одну ориентацию и вытянуты в направлении <0001>. Толщина игл составляет порядка 30-100 нм. Удельная поверхность наработанного порошка, полученного при перенапряжении 200 мВ, составляет 0.92 м2/г. Каталазная активность (разложение пероксида водорода - тестовая реакция на активность гетерогенных катализаторов в пероксидных процессах окисления) образцов, полученных данным способом, в 5 и 10 раз выше, чем у порошков бронз кубической и тетрагональной структур соответственно. Однако для формирования более эффективной каталитической системы предпочтительно активный материал нанести на какой либо носитель.The closest in technical essence to the claimed method is a method for producing nano-needle catalysts of redox processes based on oxide tungsten bronzes (RU 2456079, publ. 20.07.2012, bull. No. 20) [7]. In the known method, the electrolysis is carried out in a pulsed potentiostatic mode with an overvoltage of 170-300 mV in a melt containing 30 mol.% K 2 WO 4, 25 mol.% Li 2 WO 4 and 45 mol.% WO 3 , using a platinum anode, This process of electrodeposition is carried out on a tungsten cathode. The method allows to obtain a nanocrystalline bronze powder of hexagonal structure, consisting of microcrystals, where each microcrystal is an oriented nano-needle structure. All needles have the same orientation and are elongated in the <0001> direction. The thickness of the needles is about 30-100 nm. The specific surface of the accumulated powder obtained at an overvoltage of 200 mV is 0.92 m 2 / g. Catalase activity (decomposition of hydrogen peroxide - a test reaction to the activity of heterogeneous catalysts in peroxide oxidation processes) of samples obtained by this method is 5 and 10 times higher than that of powders of bronze of cubic and tetragonal structures, respectively. However, in order to form a more efficient catalyst system, it is preferable to apply the active material to any carrier.

Задача изобретения заключается в разработке высокотемпературного электрохимического способа получения системы «нанокристаллическая ОВБ - носитель» с целью создания катализаторов с высокими активностью, технологическими свойствами для процессов органического и нефтехимического синтеза.The objective of the invention is to develop a high-temperature electrochemical method of obtaining a system of "nanocrystalline OVB - media" in order to create catalysts with high activity, technological properties for processes of organic and petrochemical synthesis.

Для решения поставленной задачи предложен способ, в котором электролиз ведут в импульсном потенциостатическом режиме при перенапряжении 300 мВ в расплаве, содержащем 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2WO4 и 45 мол.% WO3, с использованием платинового анода, при том, что электроосаждение ведут на катоде из угольного материала с высокой удельной поверхностью, перед подачей на электрод импульса перенапряжения катод пропитывают расплавом в течение времени, достаточного для пропитки, но не достаточного для активного выгорания углерода из угольного катода.To solve this problem, a method is proposed in which electrolysis is carried out in a pulsed potentiostatic mode with an overvoltage of 300 mV in a melt containing 30 mol.% K 2 WO 4, 25 mol.% Li 2 WO 4 and 45 mol.% WO 3 , using platinum anode, while the electrodeposition is carried out on a cathode of coal material with a high specific surface, before applying an overvoltage pulse to the electrode, the cathode is impregnated with a melt for a time sufficient for impregnation, but not sufficient for active burning of carbon from the carbon cathode.

Использованный в заявленном способе режим электролиза позволяет из расплава солей нанести ОВБ непосредственно на угольную подложку. В процессе исследований обнаружено, что при осаждении ОВБ в среде кислородсодержащего расплава на углеродную подложку происходит образование активных кислотных центров Бернстеда и Льюиса, в результате чего каталитическая активность системы «ОВБ - подложка» повышается в электрофильных процессах органического синтеза. Однако использование угольного материала в качестве катода требует соблюдения некоторых определенных условий. Например, угольная ткань представляет собой волокнистую структуру, и при опускании ее в расплав в начальный момент времени она может оказаться недостаточно хорошо смоченной электролитом, что сделает неэффективным процесс электролиза. С другой стороны, слишком длительная выдержка в кислородсодержащем расплаве может привести к значительному выгоранию угольных волокон из катода.Used in the inventive method, the electrolysis mode allows the melt of salts to apply OVB directly to the carbon substrate. In the process of research, it was found that during the deposition of BIA in an oxygen-containing melt on a carbon substrate, the formation of active acid centers of Bernsted and Lewis occurs, as a result of which the catalytic activity of the BIA-substrate system increases in electrophilic organic synthesis processes. However, the use of carbon material as a cathode requires certain certain conditions to be met. For example, coal fabric is a fibrous structure, and when it is lowered into the melt at the initial time, it may not be well moistened with electrolyte, which will make the electrolysis process ineffective. On the other hand, too long exposure in an oxygen-containing melt can lead to significant burnout of carbon fibers from the cathode.

Таким образом, при осаждении ОВБ в вышеописанных условиях на угольную ткань одновременно будут протекать два процесса: электролитическое образование наноструктур ОВБ и окисление угля. Это явление может привести к получению новых высокоактивных каталитических систем.Thus, during the deposition of BFB under the above conditions on coal fabric, two processes will proceed simultaneously: the electrolytic formation of FBN nanostructures and the oxidation of coal. This phenomenon may lead to new highly active catalytic systems.

Использование в качестве носителя угольного материала, обладающего высокими электропроводностью и удельной поверхностью, позволит создать новый полифункциональный катализатор, содержащий центры ОВБ с окислительно-восстановительными свойствами и обладающий дополнительно кислородными кислотными центрами.The use of carbon material as a carrier, which has high electrical conductivity and a specific surface, will make it possible to create a new multifunctional catalyst containing SFA sites with redox properties and additionally possessing oxygen acid centers.

Новый технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в повышении активности и технологических свойств катализаторов для процессов органического и нефтехимического синтеза.A new technical result achieved by the claimed method is to increase the activity and technological properties of the catalysts for the processes of organic and petrochemical synthesis.

Экспериментальную проверку способа осуществляли следующим образом. Использовали расплав K2WO4 - 30 мол.%; Li2WO4 - 25 мол.%; WO3 - 45 мол.%. Электролиз проводили в трехэлектродной ячейке с использованием импульсного потенциостатического режима. Анодом служила платиновая проволока, электродом сравнения - платиновая фольга площадью 1 см2, полупогруженная в расплав, а катодом - угольная ткань марки «Бусофит Т-1». Контейнером являлся платиновый тигель. Температуру процесса поддерживали постоянной, равной 700°C. Равновесный потенциал устанавливали равным 760 мВ, величину катодного импульса перенапряжения устанавливали равным 300 мВ, время импульса - 0.1 с.An experimental verification of the method was carried out as follows. Used melt K 2 WO 4 - 30 mol.%; Li 2 WO 4 - 25 mol.%; WO 3 - 45 mol.%. Electrolysis was carried out in a three-electrode cell using a pulsed potentiostatic mode. A platinum wire served as the anode, a 1 cm 2 platinum foil half-immersed in the melt served as a reference electrode, and Busofit T-1 carbon fabric was the cathode. The container was a platinum crucible. The process temperature was kept constant at 700 ° C. The equilibrium potential was set equal to 760 mV, the cathode overvoltage pulse was set to 300 mV, and the pulse time was 0.1 s.

Для проведения эксперимента электрохимическую ячейку помещали в шахтную печь, температуру в которой поддерживали с помощью терморегулятора «Варта ТП 703». Вблизи электродов (в электролите) температуру измеряли с помощью платина-платинородиевой термопары.For the experiment, the electrochemical cell was placed in a shaft furnace, the temperature in which was maintained using a Warta TP 703 temperature regulator. Near the electrodes (in the electrolyte), the temperature was measured using a platinum-platinum-rhodium thermocouple.

Источником питания являлся потенциостат ПИ50-1.1. Величина и длительность зарождающего импульса задавались с помощью программатора ПР-8.The power source was a potentiostat PI50-1.1. The magnitude and duration of the nucleating impulse were set using the PR-8 programmer.

По окончании опыта катодный осадок отмывали в щелочном растворе, затем промывали в дистиллированной воде и сушили при комнатной температуре. Полученные покрытия исследовали на электронном микроскопе JSM-5900 LV, на котором проследили влияние электрохимических параметров на морфологию осадков, а также рентгеновским методом. Рентгеноструктурный анализ проводили на установке “RIGAKU” DNAX 2200РС в монохроматизированном Cu Kα излучении.At the end of the experiment, the cathode deposit was washed in an alkaline solution, then washed in distilled water and dried at room temperature. The resulting coatings were studied using a JSM-5900 LV electron microscope, which examined the effect of electrochemical parameters on the morphology of precipitation, as well as by the X-ray method. X-ray diffraction analysis was performed on a RIGAKU DNAX 2200RS setup in monochromatized Cu K α radiation.

Для установления связи состава, строения и дисперсности образцов оксидных вольфрамовых бронз (ОВБ), в том числе нанокристаллических, с каталитическими свойствами использовали модельную реакцию разложения пероксида водорода (каталазная активность). Этот тест, характеризующий участие материалов в окислительно-восстановительных процессах, удобен для скрининговых исследований потенциально эффективных каталитических систем перекисного окисления органических субстратов (ароматических, карбонильных, гетероциклических и др. соединений), (В.Р. Пен, Н.В. Каретникова, И.Л. Шапиро, И.В. Мирошниченко. Успехи современного естествознания, 2010, №9, С.212) [8]; (В. Zapata, F. Pedraza, М.А. Valenzuela, Catal. Today 106 (2005) 219-221) [9].To establish the relationship between the composition, structure, and dispersion of oxide tungsten bronze (OVB) samples, including nanocrystalline ones, with catalytic properties, we used a model decomposition reaction of hydrogen peroxide (catalase activity). This test, characterizing the participation of materials in redox processes, is convenient for screening studies of potentially effective catalytic systems for the peroxidation of organic substrates (aromatic, carbonyl, heterocyclic and other compounds), (V.R. Pen, N.V. Karetnikova, I. . L. Shapiro, IV Miroshnichenko. Advances in modern natural sciences, 2010, No. 9, P.212) [8]; (B. Zapata, F. Pedraza, M.A. Valenzuela, Catal. Today 106 (2005) 219-221) [9].

Сравнительные кинетические исследования по изучению распада пероксида водорода в присутствии образцов бронз проводили в термостатируемом реакторе, снабженном обратным холодильником, при перемешивании водного раствора H2O2 посредством барботажа воздухом. Температура реакции 50°C. Начальная концентрация H2O2 - 0.64 моль/л, навеска образцов - 0.1 г. С целью минимизации ошибок при работе с наноразмерными катализаторами по истечении определенного времени процесс прекращали, раствор декантировали и центрифугировали при 6000 об/мин. Содержание оставшегося пероксида водорода определяли иодометрическим методом (Справочник химика. М.: ГОСХИМИЗДАТ. 1962) [10]. Каталазную активность оценивали по величине начальной скорости каталитичекого разложения пероксида водорода (W0).Comparative kinetic studies on the decomposition of hydrogen peroxide in the presence of bronze samples were carried out in a thermostatically controlled reactor equipped with a reflux condenser with stirring of an aqueous solution of H 2 O 2 by air sparging. The reaction temperature is 50 ° C. The initial concentration of H 2 O 2 was 0.64 mol / L, and the sample weight was 0.1 g. In order to minimize errors when working with nanosized catalysts, the process was stopped after a certain time, the solution was decanted and centrifuged at 6000 rpm. The content of the remaining hydrogen peroxide was determined by the iodometric method (Handbook of a chemist. M: GOSHIMIZDAT. 1962) [10]. Catalase activity was evaluated by the value of the initial rate of catalytic decomposition of hydrogen peroxide (W 0 ).

Продолжительность каждого процесса составляла 5, 10, 20 и 30 минут.The duration of each process was 5, 10, 20, and 30 minutes.

На фиг.1-2 приведена структура исходной угольной ткани. Для определения времени, необходимого для пропитки расплавом всей поверхности угольной ткани, был проведен ряд экспериментов. Перед подачей импульса тока катод выдерживали в расплаве от 0 до 150 с, после чего поднимали над расплавом на время, необходимое для замерзания расплава, и вновь погружали в расплав на 2 с для равномерного прогрева. После этого на катод накладывали импульс напряжения прямоугольной формы, затем вынимали электрод из расплава, отмывали от электролита в растворе 10-15 мас.% KOH, дистиллированной воде и сушили при комнатной температуре.Figure 1-2 shows the structure of the original coal fabric. To determine the time required for melt impregnation of the entire surface of the coal fabric, a series of experiments was carried out. Before applying a current pulse, the cathode was kept in the melt from 0 to 150 s, after which it was raised above the melt for the time required for the melt to freeze, and again immersed in the melt for 2 s for uniform heating. After that, a rectangular voltage pulse was applied to the cathode, then the electrode was removed from the melt, washed from the electrolyte in a solution of 10-15 wt.% KOH, distilled water and dried at room temperature.

На угольной ткани протекают параллельно два процесса - обгорание угля в кислородсодержащем расплаве (фиг.3) и электроосаждение гексагональной ОВБ (фиг.4-5). На фиг.5 видно, что осадок ОВБ состоит из вискеров нанометровой толщины. Толщина вискеров лежит в интервале 30-150 нм, а длина достигает 5000 нм. Наблюдения показали, что при времени бестоковой выдержки менее 2 мин катод из угольной ткани оказывается недостаточно пропитанным расплавом, а при времени более 2 мин слишком активно протекает процесс выгорания угольных волокон. На фиг.6 приведена рентгенограмма осадка ОВБ на угольной ткани. Проведенный РФА показал наличие гексагональной ОВБ изоструктурной K0,33W0,94O3. Установлено, что угольная ткань с нанесенными на нее нановискерными ОВБ проявляет существенную активность в каталитическом разложении пероксида водорода.On the coal fabric two processes proceed in parallel - the burning of coal in an oxygen-containing melt (Fig. 3) and the electrodeposition of hexagonal OVB (Figs. 4-5). In Fig. 5 it is seen that the OVB precipitate consists of whiskers of nanometer thickness. The thickness of the whiskers lies in the range of 30-150 nm, and the length reaches 5000 nm. Observations showed that at a current without exposure of less than 2 minutes, the cathode from the coal fabric is not sufficiently saturated with the melt, and at a time of more than 2 minutes, the process of burning of carbon fibers proceeds too actively. Figure 6 shows the x-ray precipitate BWA on coal fabric. The performed XRD showed the presence of a hexagonal OWB isostructural K 0.33 W 0.94 O 3 . It has been established that coal fabric coated with nanovisker BFVs is active in the catalytic decomposition of hydrogen peroxide.

Пример 1. Нановискерные каталитические системы «оксидная вольфрамовая бронза - угольный материал» получали из расплава, содержащего 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2WO4 и 45 мол.% WO3, с использованием платинового анода, процесс электроосаждения вели на угольном катоде. Угольный электрод предварительно выдерживали в расплаве в течение 1 минуты. На ячейку подавали одиночный импульс перенапряжения прямоугольной формы величиной 300 мВ и длительностью 0,1 с. При этом на электроде осадок ОВБ не образуется, что можно объяснить тем, что материал угольного катода оказывается недостаточно пропитанным расплавом.Example 1. Nano-viscous catalyst systems "oxide tungsten bronze - carbon material" was obtained from a melt containing 30 mol.% K 2 WO 4, 25 mol.% Li 2 WO 4 and 45 mol.% WO 3 , using a platinum anode, process electrodeposition was carried out on a carbon cathode. The carbon electrode was previously kept in the melt for 1 minute. A single rectangular surge voltage pulse of 300 mV and a duration of 0.1 s was applied to the cell. In this case, no OBB precipitate forms on the electrode, which can be explained by the fact that the material of the carbon cathode is insufficiently saturated with the melt.

Пример 2. Нановискерные каталитические системы «оксидная вольфрамовая бронза - угольный материал» получали из расплава, содержащего 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2WO4 и 45 мол.% WO3, с использованием платинового анода, процесс электроосаждения вели на угольном катоде. Угольный электрод предварительно выдерживали в расплаве в течение 2 минут. На ячейку подавали одиночный импульс перенапряжения прямоугольной формы величиной 300 мВ и длительностью 0,1 с. При этом на электроде образуется осадок нановискерных ОВБ (фиг. 4-5).Example 2. Nano-viscous catalyst systems "oxide tungsten bronze - carbon material" was obtained from a melt containing 30 mol.% K 2 WO 4, 25 mol.% Li 2 WO 4 and 45 mol.% WO 3 , using a platinum anode, process electrodeposition was carried out on a carbon cathode. The carbon electrode was previously kept in the melt for 2 minutes. A single rectangular surge voltage pulse of 300 mV and a duration of 0.1 s was applied to the cell. In this case, a precipitate of nanovisker OWB is formed on the electrode (Fig. 4-5).

Полученную систему «ОВБ - носитель» исследовали в реакции разложения пероксида водорода (каталазная активность). В таблице приведены начальные скорости (W0, моль/л·ч) распада, а также удельные конверсии (Kуд, ммоль H2O2/г образца) пероксида водорода за 30 минут в присутствии образцов ОВБ на вольфрамовом и на угольном материале. Как следует из данных таблицы, удельная конверсия, а также начальная скорость разложения пероксида водорода в случае каталитической системы «ОВБ - носитель» почти в тридцать раз превышает аналогичные показатели для порошка гексагональной ОВБ.The resulting “OVB – carrier” system was investigated in the decomposition of hydrogen peroxide (catalase activity). The table shows the initial decomposition rates (W 0 , mol / L · h), as well as the specific conversions (K beats , mmol H 2 O 2 / g of the sample) of hydrogen peroxide in 30 minutes in the presence of AFB samples on tungsten and coal material. As follows from the data in the table, the specific conversion, as well as the initial rate of decomposition of hydrogen peroxide in the case of the “OVB – carrier” catalytic system, is almost thirty times higher than the same values for the hexagonal OVD powder.

Пример 3. Нановискерные каталитические системы «оксидная вольфрамовая бронза - угольный материал» получали из расплава, содержащего 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2WO4 и 45 мол.% WO3, с использованием платинового анода, процесс электроосаждения вели на угольном катоде. Угольный электрод предварительно выдерживали в расплаве в течение 2,5 минут. На ячейку подавали одиночный импульс перенапряжения прямоугольной формы величиной 300 мВ и длительностью 0,1 с. При этом происходит разрушение угольных волокон вследствие их выгорания в кислородсодержащем расплаве. Каталитическая система «ОВБ - угольная ткань» не образуется.Example 3. Nano-viscous catalyst systems "oxide tungsten bronze - carbon material" was obtained from a melt containing 30 mol.% K 2 WO 4, 25 mol.% Li 2 WO 4 and 45 mol.% WO 3 , using a platinum anode, process electrodeposition was carried out on a carbon cathode. The carbon electrode was previously kept in the melt for 2.5 minutes. A single rectangular surge voltage pulse of 300 mV and a duration of 0.1 s was applied to the cell. In this case, the destruction of coal fibers occurs due to their burnout in an oxygen-containing melt. The catalytic system "OVB - coal fabric" is not formed.

Таким образом, приведенные данные подтверждают, что совокупность существенных признаков заявленного способа позволяет высокотемпературным электрохимическим способом получить систему «нанокристаллическая ОВБ - углерод», как катализатор с высокими активностью и технологическими свойствами для процессов органического и нефтехимического синтеза.Thus, the data presented confirm that the combination of essential features of the claimed method allows the high-temperature electrochemical method to obtain a system of "nanocrystalline OVB-carbon" as a catalyst with high activity and technological properties for processes of organic and petrochemical synthesis.

Начальные скорости (W0, моль/л·ч) распада, а также удельные конверсии (Kуд, ммоль H2O2/г бронзы) пероксида водорода за 30 минут в присутствии нанокристаллической ОВБ и каталитической системы «нанокристаллическая ОВБ - угольный носитель»Initial decomposition rates (W 0 , mol / l · h), as well as specific conversions (K beats , mmol H 2 O 2 / g of bronze) of hydrogen peroxide in 30 minutes in the presence of nanocrystalline redox and the nanocrystalline redox - carbon support catalyst system Состав, изоструктурное соединениеComposition, isostructural compound СтруктураStructure ОбразецSample Удельная поверхность м2Specific surface m 2 / g Удельная конверсия H2O2 за 30 мин ммоль/г бронзыThe specific conversion of H 2 O 2 for 30 min mmol / g of bronze Начальная скорость W0 моль/л·часInitial speed W 0 mol / l · h KxLiyWO3 K x Li y WO 3 ГексагональнаяHexagonal Нанокристаллическая ОВБ - угольный носительNanocrystalline OVB - carbon carrier -- 14001400 89,389.3 K0.33W0,94O3 K 0.33 W 0.94 O 3 KxLiyWO3 K x Li y WO 3 ГексагональнаяHexagonal Нанокристаллический порошок ОВБNanocrystalline OVB powder 0,920.92 47,847.8 3,003.00 K0.26WO3 K 0.26 WO 3

Claims (1)

Способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале, в котором электролиз ведут в импульсном потенциостатическом режиме при перенапряжении 300 мВ в расплаве, содержащем 30 мол. % K2WO4, 25 мол. % Li2WO4 и 45 мол. % WO3, с использованием платинового анода, отличающийся тем, что электроосаждение ведут на катоде из угольного материала с высокой удельной поверхностью, перед подачей на электрод импульса перенапряжения катод пропитывают расплавом в течение времени, достаточного для пропитки, но недостаточного для активного выгорания углерода из угольного катода. A method of producing nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on carbon material, in which electrolysis is carried out in a pulsed potentiostatic mode with an overvoltage of 300 mV in a melt containing 30 mol. % K 2 WO 4 , 25 mol. % Li 2 WO 4 and 45 mol. % WO 3 , using a platinum anode, characterized in that the electrodeposition is carried out on a cathode of carbon material with a high specific surface, before applying an overvoltage pulse to the electrode, the cathode is impregnated with a melt for a time sufficient for impregnation, but not sufficient for active burning of carbon from coal cathode.
RU2013127541/04A 2013-06-17 2013-06-17 Method of obtaining of nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on coal material RU2525543C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127541/04A RU2525543C1 (en) 2013-06-17 2013-06-17 Method of obtaining of nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on coal material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127541/04A RU2525543C1 (en) 2013-06-17 2013-06-17 Method of obtaining of nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on coal material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2525543C1 true RU2525543C1 (en) 2014-08-20

Family

ID=51384519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013127541/04A RU2525543C1 (en) 2013-06-17 2013-06-17 Method of obtaining of nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on coal material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525543C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706006C1 (en) * 2019-04-15 2019-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Electrochemical method of forming oxide tungsten bronze crystals from nanowhiskers (versions)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060141335A1 (en) * 2004-12-06 2006-06-29 Honda Motor Co., Ltd. Platinum and tungsten containing electrocatalysts
WO2006124959A2 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 Brookhaven Science Associates Electrocatalyst for oxygen reduction with reduced platinum oxidation and dissolution rates
RU2354753C2 (en) * 2007-05-02 2009-05-10 Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук Method for making needle oxide tungsten bronzes
RU2456079C1 (en) * 2010-11-02 2012-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Method of producing nano-needle-like catalysts for redox processes based on tungsten oxide bronzes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060141335A1 (en) * 2004-12-06 2006-06-29 Honda Motor Co., Ltd. Platinum and tungsten containing electrocatalysts
WO2006124959A2 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 Brookhaven Science Associates Electrocatalyst for oxygen reduction with reduced platinum oxidation and dissolution rates
RU2354753C2 (en) * 2007-05-02 2009-05-10 Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук Method for making needle oxide tungsten bronzes
RU2456079C1 (en) * 2010-11-02 2012-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Method of producing nano-needle-like catalysts for redox processes based on tungsten oxide bronzes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706006C1 (en) * 2019-04-15 2019-11-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Electrochemical method of forming oxide tungsten bronze crystals from nanowhiskers (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grimes et al. TiO2 nanotube arrays: synthesis, properties, and applications
Bloor et al. Low pH electrolytic water splitting using earth-abundant metastable catalysts that self-assemble in situ
Kecsenovity et al. Decoration of ultra-long carbon nanotubes with Cu 2 O nanocrystals: a hybrid platform for enhanced photoelectrochemical CO 2 reduction
JP5905839B2 (en) Hydroxylation catalyst
JP4997454B2 (en) Semiconductor electrode and energy conversion system using the same
Basiriparsa et al. High-efficiency ozone generation via electrochemical oxidation of water using Ti anode coated with Ni–Sb–SnO 2
JP6525816B2 (en) Process for oxidizing water, cell for oxidizing water, water oxidation catalyst, and electrode for electrochemical water oxidation
JP5999548B2 (en) Photocatalyst and method for producing the same
Ali et al. A novel photoelectrode from TiO2-WO3 nanoarrays grown on FTO for solar water splitting
CN112962115A (en) Foamed nickel loaded sulfide electrocatalyst and preparation method and application thereof
CN109046423A (en) A kind of three-dimensional hierarchical composite material and its preparation method and application
Qarechalloo et al. Simply tuned and sustainable cobalt oxide decorated titania nanotubes for photoelectrochemical water splitting
CN109589993A (en) Pucherite-molybdenum sulfide-cobaltosic oxide catalysis electrode of electrochemical modification and its preparation method and application
CN104694991A (en) Method for preparing platinum-gold double metal doped TiO2 nanotube electrode
Li et al. Homogeneous nanosheet Co 3 O 4 film prepared by novel unipolar pulse electro-deposition method for electrochemical water splitting
CN110670089B (en) Preparation method of C-N co-doped titanium dioxide electrode and application of C-N co-doped titanium dioxide electrode in electrolysis of aquatic hydrogen peroxide in acidic solution
Zubimendi et al. The influence of Pt crystallite surface morphology on oxygen electroreduction
Milczarek et al. Optimization of a two-compartment photoelectrochemical cell for solar hydrogen production
KR102070920B1 (en) Catalyst for electro-fenton reaction system, electrode comprising the same and electro-fenton reaction system using the same
CN102534718B (en) Method for preparing PbO2-modified TiO2 nanotube electrode
Hosseini et al. Evaluation of the Performance of Platinum Nanoparticle–Titanium Oxide Nanotubes as a New Refreshable Electrode for Formic Acid Electro‐oxidation
RU2525543C1 (en) Method of obtaining of nanowhisker structures of oxide tungsten bronzes on coal material
CN106191945A (en) A kind of pulse electrodeposition prepares the method for titania nanotube immobilized platinum nickel bimetal combination electrode
CN103255457B (en) A kind of pulse electrodeposition prepares the method for the TiO 2 nanotubes modified electrode of nano platinum/ruthenium
Zhang et al. Hybrid TiNb oxides/nitrides nanotube arrays as active catalyst supports