Buy (625 RUB)
Generate QR code
Open Access
Subscription or Fee Access
Variation of Conditions of ZrO2•nH2O Precipitation and Aging as a Method for Controlling the Phase Composition and Texture of ZrO2
https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-5-335-343
Abstract
The effect exerted by precipitation method, temperature and duration of ZrO2·nH2O aging on the porous texture, phase composition and thermal transformations of ZrO2·nH2O and ZrO2 has been studied. It was found that variation of precipitation method makes it possible to change the specific surface area, volume and mean pore size of ZrO2·nH2O and ZrO2, increase the contribution of mesopores to the pore space of ZrO2·nH2O, and alter the particle size of ZrO2. An increase in the aging temperature of ZrO2·nH2O led to a considerable development of the mesoporous structure, an increase in the specific surface area of ZrO2·nH2O and ZrO2, and a decrease in the ZrO2 particle size. However, the ratio of ZrO2 phases changed non-monotonically with extending the aging time. Selection of precipitation and aging conditions provided a twofold increase in the pore volume of ZrO2 as compared to the sulfated zirconia isomerization catalyst and allowed extending the surface area without the introduction of additional components. The best characteristics of the ZrO2 pore structure – Ssp = 140 m2/g and Vpore = 0.404 cm3/g – are achieved when precipitation is performed at a constant pH and is followed by ZrO2·nH2O aging at 90 °С for 12 h.
Keywords
About the Authors
Sh. O. Omarov
Saint-Petersburg State Institute of Technology (Technical University); Ioffe Physico-Technical Institute RAS, Saint-Petersburg
Russian Federation
Russian Federation
N. A. Pakhomov
Saint-Petersburg State Institute of Technology (Technical University)
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Уржунцев Г.А., Ечевский Г.В. // Катализ в промышленности. 2018. Т. 18. № 1. С. 60—66.
2. Бугрова Т.А., Мамонтов Г.В. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. № 2. С. 169—176.
3. Otroshchenko T., Radnik J., Schneider M., Rodemerck U., Linke D., Kondratenko E.V. // Chem. Commun. 2016. V. 52. P. 8164—8167.
4. Abdullah B., Abd Ghani N.A., Vo D.-V.N. // J. Clean Prod. 2017. V. 162. P. 170—185.
5. Charisiou N.D., Papageridis K.N., Siakavelas G., Tzounis L., Kousi K., Baker M.A., Hinder S.J., Sebastian V., Polychronopoulou K., Goula M.A. // Top. Catal. 2017. V. 60. № 15-16. P. 1226—1250.
6. Omarov Sh.O., Vlasov E.A., Sladkovskiy D.A., Semikin K.V., Matveyeva A.N., Fedorov S.P., Oganesyan G.V., Murzin D.Yu. // Appl. Catal. B. 2018. V. 230. P. 246—259.
7. Лавренов А.В., Перелевский Е.В., Финевич В.П., Зайковский В.И., Паукштис Е.А., Дуплякин В.К., Бальжинимаев Б.С. // Журнал прикладной химии. 2003. Т. 76. № 4. С. 570—578.
8. Smirnova M.Yu., Toktarev A.V., Ayupov A.B., Echevsky G.V. // Catal. Tod. 2010. V. 152. № 1-4. P. 17—23.
9. Карпова Т.Р., Булучевский Е.А., Лавренов А.В., Леонтьева Н.Н., Гуляева Т.И., Савельева Г.Г. // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия. 2012. Т. 5. № 4. С. 376—387.
10. Breysse M., Afanasiev P., Geantet C., Vrinat M. // Catal. Tod. 2003. V. 86. № 1-4. P. 5—16.
11. Иванова А.С., Мороз Э.М., Литвак Г.С. // Кинетика и катализ. 1992. Т. 33. № 5-6. С. 1208—1214.
12. Иванова А.С., Федотов М.А., Литвак Г.С., Мороз Э.М. // Неорганические материалы. 2000. Т. 36. № 4. С. 440—446.
13. Charisiou N.D., Siakavelas G., Tzounis L., Dou B., Sebastian V., Hinder S.J., Baker M.A., Polychronopoulou K., Goula M.A. // Int. J. Hyd. Energ. 2020. V. 45. № 17. P. 10442—10460.
14. Nichele V., Signoretto M., Pinna F., Menegazzo F., Rossetti I., Cruciani G., Cerrato G., Di Michele A. // Appl. Catal. B. 2014. V. 150-151. P. 12—20.
15. Смоликов М.Д., Шкуренок В.А., Яблокова С.С., Кирьянов Д.И., Паукштис Е.А., Леонтьева Н.Н., Белый А.С., Дроздов В.А. // Катализ в промышленности. 2016. Т. 16. № 5. С. 51—59.
16. Иванова А.С. // Кинетика и катализ. 2012. Т. 56. № 4. С. 446—460.
17. Matveyeva A.N., Pakhomov N.A., Murzin D.Yu. // Ind. Eng. Chem. Res. 2016. V. 55. № 34. P. 9101—9108.
18. Bedilo A.F., Klabunde K.J. // J. Catal. 1998. V. 176. № 2. P. 448—458.
19. Yang P., Zhao D., Margolese D.I., Chmelka B.F., Stucky G.D. // Chem. Mater. 1999. V. 11. № 10. P. 2813—2826.
20. Urzhuntsev G.A., Ovchinnikova E.V., Chumachenko V.A. // Chem. Eng. J. 2014. V. 238. P. 148—156.
21. Tichit D., El Alami D., Figueras F. // Appl Catal. A. 1996. V. 145. № 1-2. P. 195—210.
22. Chuah G.K., Jaenicke S., Pong B.K. // J. Catal. 1998. V. 175. № 1. P. 80—92.
23. Chuah G.K., Jaenicke S., Cheong S.A., Chan K.S. // Appl. Catal. A. 1996. V. 145. № 1-2. P. 267—284.
24. Гаврилов В.Ю., Зенковец Г.А. // Кинетика и катализ. 2000. Т. 41. № 4. С. 617—621.
25. Thommes M., Kanenko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing S.W. // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. P. 1051—1069.
26. Toraya H., Yoshimura M., Somiya S. // J. Am. Chem. Soc. 1984. V. 67. № 6. P. 119—121.
27. Yamaguchi T. // Catal. Tod. 1994. V. 20. № 2. P. 199—218.
28. Sato T. // J. Therm. Anal. Calorim. 2002. V. 69. P. 255—265.
29. Buyanov R.A., Krivoruchko O.P. // React. Kinet. Cat. Lett. 1987. V. 35. № 1-2. P. 293—302.
30. Denkewicz R.P., Tenhuisen K.S., Adair J.H. // J. Mater. Res. 1990. V. 5. № 11. P. 2698—2705.
31. Пожидаева О.В., Корыткова Э.Н., Романов Д.П., Гусаров В.В. // Журн. общей химии. 2002. Т. 72. № 6. С. 910—914.
32. Clearfield A., Serrette G.P.D., Khazi-Syed A.H. // Catal. Tod. 1996. V. 20. № 1-4. P. 295—312.
33. Bokhimi X., Morales A., Novaro O., Portilla M., Lopez T., Tzompantzi F., Gómez R. // J. Sol. State Chem. 1998. V. 135. P. 28—35.
34. Srinivasan R., Harris M.B., De Angelis R.J., Burton D.H. // J. Mater. Res. 1988. V. 3. № 4. P. 787—797.
35. Kobayashi Y., Sasaki T., Takagi I., Moriyama H. // J. Nucl. Sci. Technol. 2007. V. 44. № 1. P. 90—94.
36. Пахомов Н.А. Научные основы приготовления катализаторов. 2011. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 262 с.
37. Sato S., Takahashi R., Sodesawa T., Tanaka S., Oguma K., Ogura K. // J. Catal. 2000. V. 196. № 1. P. 190—194.
Review
For citations:
Omarov Sh.O., Pakhomov N.A. Variation of Conditions of ZrO2•nH2O Precipitation and Aging as a Method for Controlling the Phase Composition and Texture of ZrO2. Kataliz v promyshlennosti. 2020;20(5):335-343. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2020-5-335-343
Views:
441
Email this article 