Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
Ярославль, Ярославская область, Россия
УДК 546.723 Трехвалентное железо
Выяснен механизм твердофазного взаимодействия моноферрита калия с гематитом. Определена роль оксида железа как матрицы для создания дальнейшей структуры катализатора. В процессе эксперимента готовились таблетированные образцы моноферрита калия и гематита. Таблетки помещались в специальный зажим и подвергались термообработке. Методом искусственной метки был исследован механизм твердофазного взаимодействия в системе KFeO2-Fe2O3. Для оценки соотношения продуктов твердофазного взаимодействия моноферрита калия с гематитом использовали параметры q, рассчитываемые по данным рентгенографии. Представлена столбчатая диаграмма параметров q[β"(0111)], q[β(017)] и q[Fe2O3(110)] в зависимости от глубины проникновения калия в объем гематита. Анализ структур гематита и полиферритов калия позволяет предположить, что ионы щелочного металла диффундируют в решетку гематита. В образовавшемся полиферрите движение катионов продолжается между блоками состава {Fe11O17}. Ионы K+ занимают правильные позиции в решётке образовавшегося полиферрита. Ближе к границе соприкосновения таблеток располагается слой, богатый β″-полиферритом калия. По мере удаления от границы контакта таблеток образуются полиферриты щелочного металла со структурами β"-глинозема и β-глинозема. По мере удаления от границы соприкосновения таблеток содержание β″-полиферрита уменьшается с возрастание доли β- фазы. Образующиеся полиферриты по своей сути являются твердыми электролитами, способными обеспечивать транспорт ионов щелочного металл по определенным каналам в структуре полиферрита. Приведена зависимость фактора f(β″), описывающего соотношение β- и β″-фаз в продуктах ферритообразования, от степени превращения моноферрита калия в полиферриты при термообработке смесей KFeO2+2Fe2O3 при температуре 1150 К. При увеличении степени превращения f(β″) уменьшается, достигая определенного соотношения β- и β″-полиферритов. Стабилизация в этом случае быстрее всего достигается за счет энергии когерентного срастания β- и β″-фаз.
моноферрит калия, гематит, твердофазное взаимодействие, полиферриты со структурой β-глинозема и β"-глинозема
1. Дворецкая А.Н., Аниканова Л.Г., Судзиловская Т.Н., Малышева З.Г., Дворецкий Н.В. Электропроводность полиферрита калия, легированного двухзарядными катионами. От химии к технологии шаг за шагом, 2024, 5(2), 70-77. URL: https://chemintech.ru/ru/nauka/issue/5176/view (дата обращения 24.12.2024).
2. Дворецкая А.Н., Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В. Влияние прекурсора и режима синтеза на свойства гематита для приготовления промотированных железооксидных катализаторов. Катализ в промышленности, 2022, 22(5), 6-14. DOI:https://doi.org/10.18412/1816-0387-2022-5-6-14.
3. Lamberov A.A., Dementyeva E.V., Vavilov D.I., Kuzmina O.V., Gilmullin R.R., Pavlova E.A. The influence of ceric oxide on phase composition and activity of iron oxide catalysts. Adv. Chem. Eng. Sci., 2012, 2(1), 28-33. URL: https://www.scirp.org/journal/paperinformation?paperid=16714 (дата обращения 24.12.2024).
4. Дворецкий Н.В., Аниканова Л.Г., Малышева З.Г. Типы активных центров на поверхности промотированного железооксидного катализатора. Изв. вузов. Химия и хим. технология, 2018, 61(6), 61-68. DOIhttps://doi.org/10.6060/tcct.20186106.5658.
5. Kotarba A., Rożek W., Serafin I., Sojka Z. Reverse Effect of Doping on Stability of Principal Components of Styrene Catalyst: KFeO2 and K2Fe22O34. Journal of Catalysis, 2007, 247(2), 238-244. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jcat.2007.02.009.
6. Joseph Y., Ketteler G., Kuhrs C., Ranke W., Weiss W., Schlögl R. On the Preparation and Composition of Potassium Promoted Iron Oxide Model Catalyst Films. Phys. Chem. Chem. Phys., 2001, 18(3), 4141-4153. DOI:https://doi.org/10.1039/B104263G.
7. Li Zh., Shanks B.H. Role of Cr and V on the stability of potassium-promoted iron oxides used as catalysts in ethylbenzene dehydrogenation. Appl. Catal., A, 2011, 405(1–2), 101-107. DOI:https://doi.org/10.1016/j.apcata.2011.07.036.
8. do Carmo Rangel M., Mayer F.M., de Oliveira S.J., Marchetti S.G., Faita F.L., Ruiz D., Saboia G., Dagostini M.K., Morais J., Alves M.D.C.M. Dehydrogenation of ethylbenzene to styrene over magnesium-doped hematite catalysts. Appl. Catal., A, 2024, 669, 119514. DOI:https://doi.org/10.1016/j.apcata.2023.119514.
9. Shijie L., Tong C., Changxi M., Weimin Y., Zaiku X., Qingling C. Deactivation of the Industrial Catalyst for Ethylbenzene Dehydrogenation to Styrene. Chin. J. Catal., 2008, 29(2), 179-184. URL: https://www.cjcatal.com/EN/Y2008/V29/I2/179.
10. de Souza Ramos M., de Santana Santos M., Gomes L. P., Albornoz A., do Carmo Rangel M. The influence of dopants on the catalytic activity of hematite in the ethylbenzene dehydrogenation. Appl. Catal., A, 2008, 341(1–2), 12-17. DOI:https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.12.035.
11. Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В. Стабилизация щелочных промоторов в структуре железооксидных катализаторов дегидрирования. Катализ в промышленности, 2016, 16(1), 29-36. DOI:https://doi.org/10.18412/1816-0387-2016-1-29-36.
12. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа, 1984, 376 с.
13. Chen M., Zhao E., Yan Q., Hu Z., Xiao X., Chen D. The Effect of Crystal Face of Fe2O3 on the Electrochemical Performance for Lithium-ion Batteries. Sci. Rep., 2016, 6(1), 29381. URL: https://www.nature.com/articles/srep29381
14. Аниканова Л.Г., Дворецкий Н.В. Распределение щелочных промоторов в структуре железооксидного катализатора дегидрирования. Катализ в промышленности, 2012, 4, 18-23.
