RU2763695C1 - Porous iron-potassium oxide composite with a bidisperse structure and a method for its production - Google Patents
Porous iron-potassium oxide composite with a bidisperse structure and a method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763695C1 RU2763695C1 RU2021118238A RU2021118238A RU2763695C1 RU 2763695 C1 RU2763695 C1 RU 2763695C1 RU 2021118238 A RU2021118238 A RU 2021118238A RU 2021118238 A RU2021118238 A RU 2021118238A RU 2763695 C1 RU2763695 C1 RU 2763695C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite
- potassium
- oxide
- nitrate
- iron
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
- B82B3/0028—Forming specific nanostructures comprising elements which are movable in relation to each other, e.g. slidable or rotatable
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/009—Characterizing nanostructures, i.e. measuring and identifying electrical or mechanical constants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/08—Alloys with open or closed pores
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1094—Alloys containing non-metals comprising an after-treatment
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения пористых композиционных материалов с бидисперсной субмикроструктурой, которые могут найти применение в медицинской, химической и нефтехимической промышленности.The invention relates to the production of porous composite materials with a bidisperse submicrostructure, which can be used in the medical, chemical and petrochemical industries.
Применение оксидов железа в качестве основных компонентов композиционных материалов ограничено сложностью получения развитой пористой структуры [Комаров В.С., Бесараб С. В. Синтез бипористых металлосиликатных адсорбентов и катализаторов // Весцi нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Серыя хiмiчных навук. 2013. № 1. С. 36-39]. Формирование композитов с бидисперсной пористой структурой является принципиальной проблемой их синтеза [Комаров В.С., Бесараб С. В. Синтез бипористых металлосиликатных адсорбентов и катализаторов // Весцi нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Серыя хiмiчных навук. 2013. № 1. С. 36-39]. Преимущества такой структуры по сравнению с монодисперсной заключаются в наибольшей степени использования внутренней поверхности материала [Анциферов В.Н., Порозова С.Е. Высокопористые алюмосиликатные материалы: получение, свойства, применение. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 1995. 120 с.].The use of iron oxides as the main components of composite materials is limited by the complexity of obtaining a developed porous structure [Komarov V.S., Besarab S.V. Synthesis of biporous metal silicate adsorbents and catalysts // Vesciyanalnaya academy of sciences of Belarus. Gray chemical sciences. 2013. No. 1. S. 36-39]. The formation of composites with a bidisperse porous structure is a fundamental problem of their synthesis [Komarov V.S., Besarab S.V. Synthesis of biporous metallosilicate adsorbents and catalysts // Vesti natsyyanalnaya akademii navuk Belarusi. Gray chemical sciences. 2013. No. 1. S. 36-39]. The advantages of such a structure compared to a monodisperse one lie in the greatest use of the inner surface of the material [Antsiferov V.N., Porozova S.E. Highly porous aluminosilicate materials: preparation, properties, application. Perm: Publishing House Perm. state tech. un-ta, 1995. 120 p.].
Для решения указанной проблемы использовали способ формирования пористых текстурированных структур керамических материалов путем введения в шихту выгорающих добавок. Известно, что получение таких материалов происходит в основном методами сухого перемешивания [Ратько А. И., Иванец А. И., Азаров С.М. Влияние добавок на пористую структуру керамики на основе кристаллического SiO2 // Неорг. матер. 2008. Т. 44. № 7. С. 883-889. DOI: 10.1134/S0020168508070182], с использованием способов соосаждения солей и золь-гель [Бугаева А.Ю., Лоухина И.В., Казакова Е.Г., Назарова Л.Ю., Рябков Ю.И. Влияние порошковой целлюлозы и способа получения шихты на фазовый состав и характеристики железо-калиевооксидного материала // ЖПХ. 2019. Т. 92. Вып. 10. С. 1271-1282. DOI: 10.1134/S0044461819100062].To solve this problem, a method was used to form porous textured structures of ceramic materials by introducing burnable additives into the charge. It is known that the production of such materials occurs mainly by dry mixing methods [Ratko A.I., Ivanets A.I., Azarov S.M. Influence of additives on the porous structure of ceramics based on crystalline SiO 2 // Neorg. mater. 2008. V. 44. No. 7. S. 883-889. DOI: 10.1134/S0020168508070182], using salt coprecipitation and sol-gel methods [Bugaeva A.Yu., Loukhina I.V., Kazakova E.G., Nazarova L.Yu., Ryabkov Yu.I. Influence of powdered cellulose and the method of obtaining a charge on the phase composition and characteristics of iron-potassium oxide material // ZhPKh. 2019. V. 92. Issue. 10. S. 1271-1282. DOI: 10.1134/S0044461819100062].
Наиболее близким аналогом способа получения пористого железо-калиевооксидного композита с бидисперсной структурой является способ получения композита на основе железо-калиевооксидной системы [Бугаева А.Ю., Лоухина И.В., Казакова Е.Г., Назарова Л.Ю., Рябков Ю.И. Влияние порошковой целлюлозы и способа получения шихты на фазовый состав и характеристики железо-калиевооксидного материала // ЖПХ. 2019. Т. 92. Вып. 10. С. 1271-1282. DOI: 10.1134/S0044461819100062], в котором композит получают с использованием способов соосаждения/золь - гель и импрегнированием выгорающей добавки (1-3 мас. %), обладающий гомогенностью состава; содержащий в качестве активной фазы моноферрит калия; имеющий средний радиус пор не более 50 нм. В качестве выгорающей добавки используют порошковую целлюлозу со следующими характеристиками: молярное соотношение С/О 1.2, удельная поверхность 6.00 м2/г, общий объем пор 0.007 см3/г, средний диаметр пор 4.8 нм, средний диаметр частиц ~2.5 мкм.The closest analogue of the method for producing a porous iron-potassium oxide composite with a bidisperse structure is a method for producing a composite based on an iron-potassium oxide system [Bugaeva A.Yu., Loukhina I.V., Kazakova E.G., Nazarova L.Yu., Ryabkov Yu .AND. Influence of powdered cellulose and the method of obtaining a charge on the phase composition and characteristics of iron-potassium oxide material // ZhPKh. 2019. V. 92. Issue. 10. S. 1271-1282. DOI: 10.1134/S0044461819100062], in which the composite is obtained using co-precipitation/sol-gel methods and impregnation of a burnable additive (1-3 wt.%), having a homogeneous composition; containing potassium monoferrite as an active phase; having an average pore radius of not more than 50 nm. The additive is used as a burnable cellulose powder having the following characteristics: molar ratio C / O 1.2, specific surface area 6.00 m 2 / g, a total pore volume 0.007 cm 3 / g, average pore diameter 4.8 nm, the average particle diameter of 2.5 ~ m.
Недостатками использованной выгорающей добавки являются низкие значения молярного соотношения С/О и текстурных характеристик, незначительное количество моноферрита калия и отсутствие сведений о микроструктуре композита, полученного в следствии использования выгорающей добавки.The disadvantages of the used burnable additive are low values of the C/O molar ratio and texture characteristics, a small amount of potassium monoferrite, and the lack of information about the microstructure of the composite obtained as a result of the use of a burnable additive.
Наиболее близким аналогом композита с бидисперсной структурой является пористая керамика на основе диоксида кремния с образованием полидисперсной структуры с мезопорами диаметром до 30 нм и макропорами диаметром 10 мкм и ультрамакропорами диаметром 50 мкм [Ратько А.И., Иванец А.И., Азаров С.М. Влияние добавок на пористую структуру керамики на основе кристаллического SiO2 // Неорг. матер. 2008. Т. 44. №7. С. 883-889 DOI: 10.1134/S0020168508070182]. Композит получен с использованием в качестве выгорающих добавок: муки (длиной частиц 10–20 мкм и их диаметром 2 мкм) или крахмала (диаметром частиц 5–70 мкм) или микроцеллюлозы (длиной волокон 10–30 мкм, диаметром ~2–5 мкм) или технической сажи (диаметром частиц - 50 нм).The closest analogue of a composite with a bidisperse structure is porous ceramics based on silicon dioxide with the formation of a polydisperse structure with mesopores up to 30 nm in diameter and macropores 10 μm in diameter and
Недостатком применения указанных выгорающих добавок является их значительное количество (2-25 мас. %), которое повышает риск разрушения материала за счет большого количества и размера макропор и ульрамакропор.The disadvantage of using these burnable additives is their significant amount (2-25 wt.%), which increases the risk of material destruction due to the large number and size of macropores and ultramacropores.
Известны требования, предъявляемые к выгорающим добавкам: они должны обладать пластифицирующим действием, а размер их частиц должен быть соизмерим с размером образующихся пор.Known requirements for burnable additives: they must have a plasticizing effect, and the size of their particles must be commensurate with the size of the resulting pores.
Задача настоящего изобретения - синтез пористого многокомпонентного композита состава: гематит α-Fe2O3, ферриты калия KFeO2 и KFe11O17, церианит CeO2, молибдат калия K2MoO4, полученного с применением диоксанлигнина березы с целью повышения эффективности использования активной поверхности в различных химических и физических процессах.The objective of the present invention is the synthesis of a porous multicomponent composite composition: hematite α-Fe 2 O 3 , potassium ferrites KFeO 2 and KFe 11 O 17 , cerianite CeO 2 , potassium molybdate K 2 MoO 4 , obtained using birch dioxane lignin in order to increase the efficiency of using active surfaces in various chemical and physical processes.
Поставленная задача решается разработкой технологии приготовления исходного состава шихты: выбора способа получения и выгорающей добавки, количества и способа ее введения, что позволяет сформировать оптимальную пористую структуру.The task is solved by developing a technology for preparing the initial composition of the charge: choosing the method of obtaining and burning additive, the amount and method of its introduction, which makes it possible to form an optimal porous structure.
Технический результат способа состоит в том, что способ с использованием выгорающей микродобавки диоксанлигнина березы позволяет получить композит с усовершенствованной активной поверхностью, обеспечивающей повышение эффективности использования в различных химических и физических процессах.The technical result of the method is that the method with the use of birch dioxane lignin burnable microadditives makes it possible to obtain a composite with an improved active surface, which improves the efficiency of use in various chemical and physical processes.
Структура и характеристики полученного композита обеспечивают эффективность применения и расширение функциональных возможностей в медицинской, химической и нефтехимической промышленности.The structure and characteristics of the obtained composite ensure the efficiency of application and the expansion of functionality in the medical, chemical and petrochemical industries.
Технический результат способа достигается тем, что способ получения пористого железо-калиевооксидного композита включает приготовление шихты, содержащей кристаллогидрат нитрат железа, кристаллогидрат нитрат церия, нитрат калия, оксид молибдена, оксид титана, карбонат кальция, тетраэтоксисилан, взятые в стехиометрическом соотношении, импрегнирование в шихту выгорающей микродобавки продуктами гидролиза солей, полученных с использованием способов соосаждения или золь-гель, формование образцов композита методом полусухого прессования, согласно изобретения, в качестве выгорающей добавки используют диоксанлигнин березы в количестве 0.125-0.250 мас. %, обжиг проводят в интервале температур 20-700°С со скоростью нагрева 10°/мин и изотермической выдержкой в течение 3 часов, при этом в получаемом композите формируется бидисперсная структура.The technical result of the method is achieved by the fact that the method of obtaining a porous iron-potassium oxide composite includes the preparation of a charge containing hydrated iron nitrate, crystalline hydrate cerium nitrate, potassium nitrate, molybdenum oxide, titanium oxide, calcium carbonate, tetraethoxysilane, taken in a stoichiometric ratio, impregnation into the mixture of burnable microadditives with products of hydrolysis of salts obtained using coprecipitation or sol-gel methods, molding of composite samples by semi-dry pressing, according to the invention, birch dioxanlignin is used as a burnable additive in an amount of 0.125-0.250 wt. %, firing is carried out in the temperature range of 20-700°C with a heating rate of 10°/min and isothermal exposure for 3 hours, while a bidisperse structure is formed in the resulting composite.
Технический результат пористого железо-калиевооксидного композита достигается тем, что композит содержит фазы оксида железа α-Fe2O3, оксида церия CeO2, молибдата калия K2MoO4, ферритов калия состава KFeO2 и KFe11O17, имеет бидисперсную структуру, полученную за счет введения в шихту диоксанлигнина березы в качестве выгорающей добавки, при этом характеризуется: общим объемом пор от 0.006 до 0.013 см3/г; диаметром мезопор в диапазоне от 16 до 40 нм; диаметром макропор от 75 до 130 нм при удельной поверхности от 2 до 5 м2/г.The technical result of the porous iron-potassium oxide composite is achieved by the fact that the composite contains phases of iron oxide α-Fe 2 O 3 , cerium oxide CeO 2 , potassium molybdate K 2 MoO 4 , potassium ferrite composition KFeO 2 and KFe 11 O 17 , has a bidisperse structure, obtained by introducing birch dioxanlignin into the mixture as a burnable additive, and is characterized by: total pore volume from 0.006 to 0.013 cm 3 /g; mesopore diameter in the range from 16 to 40 nm; macropore diameter from 75 to 130 nm with a specific surface area from 2 to 5 m 2 /g.
Изобретение поясняется фигурой 1 и таблицами. На фиг. 1 представлены электронно-микроскопические изображения образцов, полученных с использованием способа соосаждения с импрегнированием микродобавки ДЛБ в мас.%: а - 0, б - 0.125, в - 0.250; с использованием способа золь-гель с импрегнированием микродобавки ДЛБ в мас.%: г - 0, д - 0.125, е - 0.250.The invention is illustrated by figure 1 and tables. In FIG. Figure 1 shows electron microscopic images of samples obtained using the coprecipitation method with impregnation of the DLB microadditive in wt.%: a - 0, b - 0.125, c - 0.250; using the sol-gel method with impregnation of the DLB microadditive in wt %: d - 0, e - 0.125, f - 0.250.
В таблице 1 показан фазовый состав пористых композитов, полученных с использованием способов соосаждения/золь-гель с импрегнированием микродобавки ДЛБ. В таблице 2 - область когерентного рассеяния (ОКР) образовавшихся фаз пористых композитов, полученных с использованием способов соосаждения/золь-гель с импрегнированием микродобавки ДЛБ. В таблице 3 представлены характеристики образцов пористого железо-калиевооксидного композита.Table 1 shows the phase composition of porous composites obtained using codeposition/sol-gel methods with DLB microadditive impregnation. Table 2 shows the region of coherent scattering (CSR) of the formed phases of porous composites obtained using coprecipitation/sol-gel methods with impregnation of DLB microadditives. Table 3 presents the characteristics of samples of porous iron-potassium oxide composite.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
В качестве исходных прекурсоров использованы кристаллогидрат нитрат железа (III) марки «хч», кристаллогидрат нитрат церия (III) марки «хч», нитрат калия марки «хч», оксид молибдена (VI) марки «хч», оксид титана (IV) марки «осч», карбонат кальция марки «ч», тетраэтоксисилан (ТУ6-09-11 053-94) и диоксанлигнин березы (ДЛБ), взятые в стехиометрическом соотношении. ДЛБ выделен и очищен по методике [Pepper J.M., Siddiqueullah M. The effect of initial acid concentration on the lignin isolated by the acidolysis of aspen wood. Canad. // J. Chem. 1961. 39, P.1454–1461. DOI: 10.1139/v61-185.], имеет следующие характеристики: молярное соотношение С/О 2.4, удельная поверхность 30.00 м2/г, общий объем пор 0.055 см3/г, средний диаметр пор 1.8 нм, средний диаметр частиц 3 мкм и использован в качестве выгорающей добавки в количестве 0.125-0.250 мас.%.The initial precursors used were hydrated iron (III) nitrate grade “chemically pure”, crystalline hydrated cerium (III) nitrate grade “chemically pure”, potassium nitrate grade “chemically pure”, molybdenum (VI) oxide grade “chemically pure”, titanium oxide (IV) grade "high purity", calcium carbonate grade "h", tetraethoxysilane (TU6-09-11 053-94) and birch dioxane lignin (DLB), taken in a stoichiometric ratio. DLB isolated and purified according to the method [Pepper JM, Siddiqueullah M. The effect of initial acid concentration on the lignin isolated by the acidolysis of aspen wood. Canada. // J. Chem. 1961. 39, P.1454–1461. DOI: 10.1139/v61-185.], has the following characteristics: C/O molar ratio 2.4, specific surface 30.00 m 2 /g, total pore volume 0.055 cm 3 /g, average pore diameter 1.8 nm, average particle diameter 3 µm and used as a burnable additive in the amount of 0.125-0.250 wt.%.
Шихта приготовлена с импрегнированием выгорающей микродобавки ДЛБ продуктами гидролиза солей, полученных с использованием способов соосаждения или золь-гель. Образцы шихты в виде таблеток сформованы методом полусухого прессования и обожжены на воздухе в интервале температур 20-700°С, со скоростью нагрева (Vнагр) 10 /мин и изотермической выдержкой в течение 3 ч.The charge was prepared by impregnating the burnable DLB microadditive with the hydrolysis products of salts obtained using co-precipitation or sol-gel methods. Samples of the charge in the form of tablets were molded by semi-dry pressing and fired in air in the temperature range of 20-700°C, with a heating rate ( Vload ) of 10/min and isothermal exposure for 3 hours.
Фазовый состав композита определен методом рентгеновской дифракции (XRD-6000 Shimadzu, излучение CuKα). Оценка размера областей когерентного рассеяния (ОКР) проведена по уширению дифракционных линий с использованием формулы Селякова-Шеррера [Егоров-Тисменко Ю.К. Кристаллография / под редакцией Урусова В.С. М.: КДУ, 2005, 592 с.]. Морфология, структура образцов композита и их элементный состав исследованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на приборе VEGA3 TESСAN 3 LMH с энергодисперсионным спектрометром X-Max 50 Oxford Instruments. Измерение площади удельной поверхности (Sуд), общего объема пор (Vпор), среднего диаметра пор (dпор) ДЛБ и образцов композита проведено методом низкотемпературной физической сорбции азота на приборе Quantachrome Nova 1200a. Оценка размера частиц (dср) в порошках выполнена по результатам определения величины их удельной поверхности [Гаврилова Н.Н. Анализ пористой структуры на основе адсорбционных данных. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2015, 132 с.].The phase composition of the composite was determined by X-ray diffraction (XRD-6000 Shimadzu, Cu Kα radiation). Estimation of the size of coherent scattering regions (CSR) was carried out by broadening of diffraction lines using the Selyakov-Scherrer formula [Egorov-Tismenko Yu.K. Crystallography / edited by Urusov V.S. M.: KDU, 2005, 592 p.]. The morphology, structure of the composite samples, and their elemental composition were studied using scanning electron microscopy (SEM) on a VEGA3 TESCAN 3 LMH instrument with an
В качестве параметров, характеризующих полученный композит, рассматриваются его фазовый состав (таблица 1), ОКР частиц образовавшихся фаз пористого композита (таблица 2), микроструктура (фиг. 1), характеристики (таблица 3).As parameters characterizing the resulting composite, its phase composition (Table 1), CSR of the particles of the resulting porous composite phases (Table 2), microstructure (Fig. 1), and characteristics (Table 3) are considered.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1Example 1
Растворили рассчитанные навески солей в пересчете на оксиды металлов. Гидролиз солей, полученных с использованием способа соосаждения, проводили водным раствором аммиака концентрации 0.1224÷2.0601 моль/л при 20°C и интенсивном перемешивании до рН=4. Добавили оксиды молибдена (VI) и титана (IV). Полученную шихту перемешивали в интервале температур 50÷80°С и сушили на воздухе по технологическому режиму в интервале температур 50÷300°С. Образцы формовали в виде таблеток методом полусухого прессования с использованием технической связки ПВС (1.5%). Обжиг провели при температуре 700°С с Vнагр 10 С/мин с изотермической выдержкой 3 ч. Характеристики композита № 1 указаны в таблицах 1-3, фиг. 1 (а).Dissolved the calculated sample of salts in terms of metal oxides. The hydrolysis of salts obtained using the coprecipitation method was carried out with an aqueous solution of ammonia with a concentration of 0.1224÷2.0601 mol/l at 20°C and vigorous stirring until pH=4. Added oxides of molybdenum (VI) and titanium (IV). The mixture obtained was mixed in the
Пример 2Example 2
Приготовление шихты, как указано в примере 1. Изменено стехиометрическое соотношение смеси [Fe2O3:K2O:MоO3:CeO2:CaO:TiO2:MgO:SiO2] и ДЛБ в пересчете на (100-х)[56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]:х, где х=0.125. Импрегнирование диоксанлигнина березы продуктами гидролиза солей, полученных с использованием способа соосаждения, проводилось при постоянном перемешивании. Характеристики композита № 2 указаны в таблицах 1-3, фиг. 1 (б).Preparation of the mixture, as indicated in example 1. Changed the stoichiometric ratio of the mixture [Fe 2 O 3 :K 2 O:MoO 3 :CeO 2 :CaO:TiO 2 :MgO:SiO 2 ] and DLB in terms of (100-x)[ 56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]:x, where x=0.125. The impregnation of birch dioxanlignin with the products of hydrolysis of salts obtained using the coprecipitation method was carried out with constant stirring. The characteristics of composite No. 2 are indicated in tables 1-3, Figs. 1(b).
Пример 3Example 3
Приготовление шихты, как указано в примере 1. Изменено стехиометрическое соотношение смеси [Fe2O3:K2O:MoO3:CeO2:CaO:TiO2:MgO:SiO2] и ДЛБ в пересчете на (100-х)[56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]:х, где х=0.250. Импрегнирование диоксанлигнина березы продуктами гидролиза солей, полученных с использованием способа соосаждения, проводилось при постоянном перемешивании. Характеристики композита № 3 указаны в таблицах 1-3, фиг.1 (в).Preparation of the mixture, as indicated in example 1. Changed the stoichiometric ratio of the mixture [Fe 2 O 3 :K 2 O:MoO 3 :CeO 2 :CaO:TiO 2 :MgO:SiO 2 ] and DLB in terms of (100-x)[ 56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]:x, where x=0.250. The impregnation of birch dioxanlignin with the products of hydrolysis of salts obtained using the coprecipitation method was carried out with constant stirring. The characteristics of composite No. 3 are shown in tables 1-3, figure 1 (c).
Пример 4Example 4
Исходный 0.5 М раствор нитрата железа отфильтровали. Золь оксида железа (золь I), частицы которого сформировали матрицу композита, синтезирован контролируемым гидролизом кристаллогидрата нитрата железа водным раствором аммиака концентрации 0.1224÷2.0601 моль/л при 20°C и интенсивном перемешивании до рН=4. Исходные 0.5 М растворы нитрата церия, нитрата калия и нитрата магния отфильтровали. Золь II получен гидролизом смешанного раствора нитратов церия, калия и магния, взятых в количествах, соответствующих требуемому составу, водным раствором аммиака с интервалом концентраций 0.1224÷2.0601 моль/л при 20°C и интенсивном перемешивании до рН=9.46. Добавили рассчитанное количество золя диоксида кремния, синтезированного гидролизом спиртового раствора тетраэтоксисилана. Смешение золей I и II и оксидов молибдена (VI), титана (IV) и кальция провели в стехиометрическом соотношении в пересчете на [Fe2O3:K2O:MoO3:CeO2:CaO:TiO2:MgO:SiO2]=[56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]. Полученную смесь перемешивали в интервале температур 50÷80°С и сушили на воздухе в интервале температур 50÷300°С. Образцы формовали в виде таблеток методом полусухого прессования с использованием технической связки ПВС (1.5%). Обжиг провели при температуре 700oC с Vнагр 10oC/мин с изотермической выдержкой 3 ч. Характеристики композита № 4 указаны в таблицах 1-3, фиг.1 (г).The initial 0.5 M solution of iron nitrate was filtered off. Iron oxide sol (sol I), the particles of which formed the matrix of the composite, was synthesized by controlled hydrolysis of iron nitrate crystalline hydrate with an aqueous solution of ammonia with a concentration of 0.1224÷2.0601 mol/l at 20°C and vigorous stirring to pH=4. The initial 0.5 M solutions of cerium nitrate, potassium nitrate, and magnesium nitrate were filtered off. Sol II was obtained by hydrolysis of a mixed solution of cerium, potassium and magnesium nitrates, taken in amounts corresponding to the required composition, with an aqueous ammonia solution with a concentration range of 0.1224÷2.0601 mol/l at 20°C and vigorous stirring until pH=9.46. The calculated amount of silica sol synthesized by hydrolysis of an alcoholic solution of tetraethoxysilane was added. The mixing of sols I and II and oxides of molybdenum (VI), titanium (IV) and calcium was carried out in a stoichiometric ratio in terms of [Fe 2 O 3 :K 2 O:MoO 3 :CeO 2 :CaO:TiO 2 :MgO:SiO 2 ]=[56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]. The resulting mixture was stirred in the
Пример 5Example 5
Приготовление смеси золей оксидов и оксидов металлов, как указано в примере 4. Изменено стехиометрическое соотношение смеси [Fe2O3:K2O:MoO3:CeO2:CaO:TiO2:MgO:SiO2] и ДЛБ в пересчете на (100-х)[56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]:х, где х=0.125. Импрегнирование диоксанлигнина березы продуктами гидролиза солей, полученных с использованием способа золь-гель, проводилось при постоянном перемешивании. Характеристики композита № 5 указаны в таблицах 1-3, фиг.1 (д).Preparation of a mixture of sols of oxides and metal oxides, as indicated in example 4. Changed the stoichiometric ratio of the mixture [Fe 2 O 3 :K 2 O:MoO 3 :CeO 2 :CaO:TiO 2 :MgO:SiO 2 ] and DLB in terms of ( 100-x)[56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]:x, where x=0.125. Birch dioxanelignin was impregnated with hydrolysis products of salts obtained using the sol-gel method, was carried out with constant stirring. The characteristics of composite No. 5 are shown in tables 1-3, figure 1 (d).
Пример 6Example 6
Приготовление смеси золей оксидов металлов и оксидов металлов, как указано в примере 4. Изменено стехиометрическое соотношение смеси [Fe2O3:K2O:MoO3:CeO2:CaO:TiO2:MgO:SiO2] и ДЛБ в пересчете на (100-х)[56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]:х, где х=0.250. Импрегнирование диоксанлигнина березы продуктами гидролиза солей, полученных с использованием способа золь-гель, проводилось при постоянном перемешивании. Характеристики композита № 6 указаны в таблицах 1-3 и фиг.1 (е).Preparation of a mixture of sols of metal oxides and metal oxides, as indicated in example 4. Changed the stoichiometric ratio of the mixture [Fe 2 O 3 :K 2 O:MoO 3 :CeO 2 :CaO:TiO 2 :MgO:SiO 2 ] and DLB in terms of (100x)[56.71:20.88:11.55:6.38:3.68:0.58:0.11:0.11]:x, where x=0.250. Birch dioxanelignin was impregnated with hydrolysis products of salts obtained using the sol-gel method, was carried out with constant stirring. The characteristics of Composite No. 6 are shown in Tables 1-3 and Figure 1(e).
Таблица 1Table 1
Таблица 2table 2
Таблица 3Table 3
В микроструктуре образцов композитов, синтезированных с использованием способов соосаждения (рис. а, б, в) и золь-гель (рис. г, д, е), наблюдается высокая однородность распределения всех компонентов материала. С введением микродобавки ДЛБ в состав шихты получили структуру мелкозернистой керамики с сетчато-ячеистым каркасом, аналогичной структуре пенокерамики [Gibson L.J., Ashby M F. Cellular solids: structure and properties. Cambridge University Press. 1997. 510 p.]. Результаты рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии подтвердили результаты измерения текстурных характеристик и расчета среднего размера частиц образцов, полученных с применением ДЛБ. В образцах обнаружено наличие мезопор диаметром до 40 нм и макропор диаметром до 130 нм, что соответствует бидисперсной структуре композита.In the microstructure of composite samples synthesized using the coprecipitation (Figs. a , b, c ) and sol-gel (Figs. d , e, f ) methods, a high uniformity of distribution of all material components is observed. With the introduction of DLB microadditives into the composition of the mixture, a structure of fine-grained ceramics with a mesh-cellular framework was obtained, similar to the structure of ceramic foam [Gibson LJ, Ashby M F. Cellular solids: structure and properties. Cambridge University Press. 1997. 510 p.]. The results of X-ray phase analysis and scanning electron microscopy confirmed the results of measuring the texture characteristics and calculating the average particle size of the samples obtained using DLB. The samples were found to contain mesopores up to 40 nm in diameter and macropores up to 130 nm in diameter, which corresponds to the bidisperse structure of the composite.
Таким образом, полученный композит имеет усовершенствованную структуру за счет использования внутренней поверхности и улучшенные эксплуатационные характеристики (сорбционные, каталитические, фильтрующие, прочностные, теплоизоляционные и звукопоглощающие), и обеспечивается возможность применения композита в качестве сорбентов, носителей катализаторов, фильтрующих и теплозащитных материалов, пламегасителей и звукопоглотителей.Thus, the resulting composite has an improved structure due to the use of the inner surface and improved performance characteristics (sorption, catalytic, filtering, strength, heat-insulating and sound-absorbing), and it is possible to use the composite as sorbents, catalyst carriers, filtering and heat-shielding materials, flame arresters and sound absorbers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021118238A RU2763695C1 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Porous iron-potassium oxide composite with a bidisperse structure and a method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021118238A RU2763695C1 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Porous iron-potassium oxide composite with a bidisperse structure and a method for its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2763695C1 true RU2763695C1 (en) | 2021-12-30 |
Family
ID=80040039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021118238A RU2763695C1 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Porous iron-potassium oxide composite with a bidisperse structure and a method for its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2763695C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2812432C1 (en) * | 2023-07-11 | 2024-01-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Method for producing porous stainless steel support for solid oxide fuel cells and porous support made by said method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2232141C1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-07-10 | Максимов Борис Александрович | Method of preparing light filler |
GB2426756A (en) * | 2005-06-03 | 2006-12-06 | Huntercombe Consultancy Ltd | Porous body containing within its pores a chemically bonded phosphate ceramic |
WO2018077764A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | IFP Energies Nouvelles | Method for preparing a composite porous material |
-
2021
- 2021-06-23 RU RU2021118238A patent/RU2763695C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2232141C1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-07-10 | Максимов Борис Александрович | Method of preparing light filler |
GB2426756A (en) * | 2005-06-03 | 2006-12-06 | Huntercombe Consultancy Ltd | Porous body containing within its pores a chemically bonded phosphate ceramic |
WO2018077764A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | IFP Energies Nouvelles | Method for preparing a composite porous material |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БУГАЕВА А.Ю. и др. Влияние порошковой целлюлозы и способа получения шихты на фазовый состав и характеристики железо-калиевооксидного материала. Журнал прикладной химии, 2019. Т. 92, вып. 10, стр. 1271-1282. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2812432C1 (en) * | 2023-07-11 | 2024-01-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Method for producing porous stainless steel support for solid oxide fuel cells and porous support made by said method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6565825B2 (en) | Porous alumina fabrication procedures | |
US4367166A (en) | Steam reforming catalyst and a method of preparing the same | |
US5610109A (en) | Porous ceramic material | |
US3108888A (en) | Colloidal, anisodiametric transition aluminas and processes for making them | |
RU2509725C2 (en) | Composition based on cerium oxide and zirconium oxide having specific porosity, method of production and use in catalysis | |
KR101223370B1 (en) | Method for synthesising a supported catalyst with a view to the production of carbon nanotubes | |
Zhao et al. | Kinetic analysis for cyclic CO 2 capture using lithium orthosilicate sorbents derived from different silicon precursors | |
JP2009173535A (en) | Molded porous article and method for production thereof, and catalyst carrier and catalyst | |
US4598062A (en) | Iron oxide-chromium oxide catalyst and process for high temperature water-gas shift reaction | |
US4224302A (en) | Process for producing an alumina catalyst carrier | |
US5983488A (en) | Sol-casting of molten carbonate fuel cell matrices | |
Ho et al. | Meso-and macro-porous Pd/Ce x Zr 1− x O 2 as novel oxidation catalysts | |
Duchet et al. | Preparation and stabilization of high specific area zirconia carriers | |
JP3417490B2 (en) | Calcium oxide porous granular composite and method for producing the same | |
RU2763695C1 (en) | Porous iron-potassium oxide composite with a bidisperse structure and a method for its production | |
Khalil | Synthesis of short fibrous boehmite suitable for thermally stabilized transition aluminas formation | |
US5100841A (en) | Porous glass and process for its production | |
Kumar et al. | Pore-structure stabilization by controlling particle coordination | |
JPH0435220B2 (en) | ||
CN110128163A (en) | A method of porous cordierite ceramics material is prepared using waste catalyst | |
Ermakova et al. | Synthesis of high surface area silica gels using porous carbon matrices | |
RU2017523C1 (en) | Method for manufacture of carrier for catalyst serving for hydrocarbon steam conversion | |
RU2549878C1 (en) | Catalyst of gaseous hydrocarbon raw material reforming (versions) | |
KR102436299B1 (en) | Composite comprising nickel supported on porous alumina carrier and manufacturing method thereof | |
Sutormina et al. | Effect of various admixtures on the properties of Mn-substituted cordierite |