catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2018-6-14-19catal-567Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ КАТАЛИЗАGENERAL PROBLEMS OF CATALYSISКаталитическая активность покрытий из FeCrNiWMoCoCB металлических стекол на металлическом носителе в реакциях окисления в водной фазеCatalytic Activity of FeCrNiWMoCoCB Metallic Glass Coatings on a Metal Support in Dye Wastewater TreatmentБурковА. А.BurkovA. A.ctls@kalvis.ruЗайцевА. В.ZaitsevA. V.ctls@kalvis.ruИнститут материаловедения Хабаровского НЦ ДВО РАНРоссияInstitute of Materials of Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, KhabarovskRussian Federation2018201120181861419Copyright © LLC "KALVIS", 20182018LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/567

Работа посвящена изучению каталитической активности покрытий на основе FeCrNiWMoCoCB металлических стекол (МС) на подложке из стали 35, предназначенных для разложения модельного раствора метиленового синего. По технологии осаждения покрытий из МС электроискровой обработкой в среде гранул из кристаллических сплавов было синтезировано пять композиций покрытий различного состава c преимущественно аморфной структурой. Шероховатость покрытий по критерию Ra составляла от 9 до 14 мкм, что значительно повышало площадь взаимодействия МС с раствором метиленового синего. Присутствие никеля и кобальта в составе металлического стекла способствовало повышению каталитической активности покрытий в отличие от вольфрама и молибдена. Лучшие каталитические свойства показали покрытия на основе состава Fe33Cr8Ni8W8Mo8Co8C16B11: на них энергия активации саморазложения раствора метиленового синего в присутствии перекиси водорода снижается в 8 раз. Показано, что эффективность данной каталитической системы можно повысить почти в 3 раза путем ее травления в 30 %-ной HNO3 в течение 380 с за счет увеличения пористости и повышения удельной поверхности покрытия. Предложенный подход позволяет значительно снизить себестоимость производства каталитических элементов реакторов путем одностадийного нанесения покрытий из МС на металлические материалы.

Catalytic activity of FeCrNiWMoCoCB metallic glass (MG) coatings deposited on steel 1035 was studied in decomposition of the model solution of methylene blue. Five samples with different compositions and predominantly amorphous structure were synthesized by depositing MG coatings using the electrospark treatment in the crystalline alloy granule medium. The Ra criterion characterizing the coatings roughness was 9 to 14 mm that indicated the considerable area of interaction between MG and methylene blue. The presence of nickel and cobalt but not tungsten and molybdenum in the metallic glass favored an increase in the catalytic activity of the coatings. The best catalytic properties were inherent in the coatings consisted of Fe33Cr8Ni8W8Mo8Co8C16B11 which provided a decrease in the activation energy of self-decomposition of methylene blue to one eighth in the presence of hydrogen peroxide. It was shown that the efficiency of this catalytic system could be increased by a factor of 3 upon etching in 30 % HNO3 for 380 s due to an increase in the porosity and in the specific surface area of the coating. The suggested approach makes it possible to decrease considerably the prime cost of the catalytic units of the reactor owing to application of one-stage supporting of MG coating on the metals.

металлические стекла на основе железа (Fe-based metallic glasses)покрытияэлектроискровая обработка в гранулахметиленовый синийсталь 35катализэлектроискровое легированиеFe-based metallic glassescoatingselectrospark granules depositionmethylene bluesteel 1035catalysiswastewaterReferencesLin B., Bian X.F., Wang P., Luo G.P. // Mat. Sci. Eng. B. 2012. V. 177. P. 92-95.Lin B., Bian X.F., Wang P., Luo G.P. // Mat. Sci. Eng. B. 2012. V. 177. P. 92-95.Wang J.Q., Liu Y.H., Chen M.W., Xie G.Q., Louzguine-Luzgin D.V., Inoue A., Perepezko J.H. // Adv. Funct. Mater. 2012. V. 22. P. 2567-2570.Wang J.Q., Liu Y.H., Chen M.W., Xie G.Q., Louzguine-Luzgin D.V., Inoue A., Perepezko J.H. // Adv. Funct. Mater. 2012. V. 22. P. 2567-2570.Brower Jr., W.E., Matyjaszczyk, M.S., Pettit, T.L., Smith, G.V. // Nature. 1983. V. 301. P. 497-499 .Brower Jr., W.E., Matyjaszczyk, M.S., Pettit, T.L., Smith, G.V. // Nature. 1983. V. 301. P. 497-499 .Zhang C., Zhang H., Lv M., Hu Z. // J. Non-Cryst. Solids. 2010. V. 356. P. 1703-1706.Zhang C., Zhang H., Lv M., Hu Z. // J. Non-Cryst. Solids. 2010. V. 356. P. 1703-1706.Wang P., Wang J.-Q., Li H., Yang, H., Huo, J., Wang, J., Chang, C., Wang, X., Li, R.-W., Wang, G. // J. Alloys Compd. 2017. V. 701. P. 759-767.Wang P., Wang J.-Q., Li H., Yang, H., Huo, J., Wang, J., Chang, C., Wang, X., Li, R.-W., Wang, G. // J. Alloys Compd. 2017. V. 701. P. 759-767.Qin X.D., Zhu Z.W., Liu G., Fu, H.M., Zhang H.W., Wang A.M., Li H., Zhang H.F. // Sci Rep. 2015. V. 5. P. 1-8.Qin X.D., Zhu Z.W., Liu G., Fu, H.M., Zhang H.W., Wang A.M., Li H., Zhang H.F. // Sci Rep. 2015. V. 5. P. 1-8.Ramya M., Karthika M., Selvakumar R., Raj B., Ravi K.R. // J. Alloys Compd. 2017. V. 696. P. 185-192.Ramya M., Karthika M., Selvakumar R., Raj B., Ravi K.R. // J. Alloys Compd. 2017. V. 696. P. 185-192.Wang X., Pan Y., Zhu Z., Wu J. // Chemosphere. 2014. V. 117. P. 638-643.Wang X., Pan Y., Zhu Z., Wu J. // Chemosphere. 2014. V. 117. P. 638-643.Бурков А.А. // Письма о материалах. 2017. Т. 7. № 3. С. 254—259.Бурков А.А. // Письма о материалах. 2017. Т. 7. № 3. С. 254—259.Cheng J., Wang B., Liu Q., Liang X. // J. Alloys Compd. 2017. V. 716. P. 88-95.Cheng J., Wang B., Liu Q., Liang X. // J. Alloys Compd. 2017. V. 716. P. 88-95.Бурков А.А., Пячин С.А., Зайцев А.В., Кириченко Е.А., Теслина М.А., Сюй Н.А. // Письма о материалах. 2016. Т. 6. № 3 (23). С. 163—167.Бурков А.А., Пячин С.А., Зайцев А.В., Кириченко Е.А., Теслина М.А., Сюй Н.А. // Письма о материалах. 2016. Т. 6. № 3 (23). С. 163—167.Wu P., Li X., Ji S., Lang B., Habimana F., Li C. // Catal. Today 2009. V. 146. P. 82-86.Wu P., Li X., Ji S., Lang B., Habimana F., Li C. // Catal. Today 2009. V. 146. P. 82-86.Sun X., Kurokawa T., Suzuki M., Takagi M., Kawase Y. // J. Environ. Sci. Health A. 2015. V. 50. P. 1057-1071.Sun X., Kurokawa T., Suzuki M., Takagi M., Kawase Y. // J. Environ. Sci. Health A. 2015. V. 50. P. 1057-1071.Deng Z., Zhang X.H., Chan K.C., Liu L., Li T. Chemosphere. 2017. V. 174. P. 76-81.Deng Z., Zhang X.H., Chan K.C., Liu L., Li T. Chemosphere. 2017. V. 174. P. 76-81.Wang X., Pan Y., Zhu Z., Wu J. // Chemosphere. 2014. V. 117. P. 638-643.Wang X., Pan Y., Zhu Z., Wu J. // Chemosphere. 2014. V. 117. P. 638-643.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.