Изучение адсорбционных свойств мезопористых силикагелей, допированных тербием, диспрозием, лантаном и модифицированных никелем, методом обращенной газовой хроматографии

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

С помощью газовой хроматографии изучены адсорбционные свойства синтезированного темплатным методом мезопористого силикагеля, модифицированного мезопористого силикагеля, допированного тербием, диспрозием, лантаном и модифицированного никелем (Tb–Ni/MC, Dy–Ni/MC, La–Ni/MC). Текстурные характеристики полученных материалов исследованы методами низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, атомно-эмиссионной спектроскопии (ICP), рентгено-фазового анализа (РФА), рентгено-структурного анализа (РСА), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Методом обращенной газовой хроматографии получены термодинамические характеристики адсорбции (дифференциальные теплоты и энтропии) тестовых органических соединений. Установлено, что природа допанта приводит к изменениям теплот адсорбции для соединений, склонных к различным типам специфических взаимодействий. Показано, что мезопористые силикагели, допированные диспрозием, тербием и модифицированные никелем, усиливают дисперсионные взаимодействия линейных углеводородов с поверхностью сорбента; теплоты адсорбции соединений, склонных к специфическим взаимодействиям выше на мезопористом силикагеле, допированном лантаном и модифицированном никелем.

About the authors

А. А. Токранов

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С. П. Королева

Email: fileona@mail.ru
Russian Federation, ул. Московское шоссе, д.34, Самара, 443086

Е. О. Токранова

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С. П. Королева

Author for correspondence.
Email: fileona@mail.ru
Russian Federation, ул. Московское шоссе, д.34, Самара, 443086

Р. В. Шафигулин

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С. П. Королева

Email: fileona@mail.ru
Russian Federation, ул. Московское шоссе, д.34, Самара, 443086

А. В. Буланова

Самарский национальный исследовательский университет им. академика С. П. Королева

Email: fileona@mail.ru
Russian Federation, ул. Московское шоссе, д.34, Самара, 443086

References

  1. Salimian S., Zadhoush A., Mohammadi A. A review on new mesostructured composite materials: Part I. synthesis of polymer-mesoporous silica nanocomposite // J. Reinf. Plast. Compos. 2018. V. 37. P. 441–459.
  2. Карпов С.И., Roessner F., Селеменев В.Ф. и др. Перспективы синтеза и использования упорядоченных мезопористых материалов при сорбционно-хроматографическом анализе, разделении и концентрировании физиологически активных веществ (обзор). Сорбционные и хроматографические процессы. 2013. Т. 13. № 2. С. 125–140.
  3. Мазанов С. В., Амирханов Р. Д. Влияние воды на рост частиц диоксида титана, получаемых золь-гель методом // Вестн. Казанского технолог.ун-та. 2015. Т. 18. № 10. С. 34–38.
  4. Kumar S., Malik M.M., Purohit R. Synthesis Methods of Mesoporous Silica Materials // Materialstoday: proceedings. 2017. V.4. P. 350–357.
  5. Фаустова Ж.В., Слижов Ю.Г. Влияние pH среды на морфологию поверхности силикагеля, полученного золь-гель синтезом // Неорг. материалы. 2017. Т. 53, № 3. С. 276–280.
  6. Carraro P. M., Eimer G. A., Oliva M. I. Influence of the Synthesis Time in the Textural and Structural Properties of Ni-Containing Mesoporous Materials // Procedia Materials Science. 2015. V. 8. P. 561–566.
  7. Сухарева Д.А., Гайнуллина Ю.Ю., Салихова Г.Р. Исследование свойств мезоструктурированного силиката МСМ-41 // Современные тенденции развития науки и технологий. 2016. № 2–1. С. 41–44.
  8. Nistico R., Scalarone D., Magnacca G. Sol-gel chemistry, templating and spin-coating deposition: A combined approach to control in a simple way the porosity of inorganic thin films/coatings // Microporous and Mesoporous Materials. 2017. V. 248. P. 18–29.
  9. Pagar N. S. et al. Synthesis, characterization and catalytic study of mesoporous carbon materials prepared via mesoporous silica using non-surfactant templating agents //Journal of Porous Materials. 2021. Т. 28. № 2. С. 423–433.
  10. Snyder L.R., Ward J.W. The surface structure of porous silica. // J. Phys. Chem. 1966. V. 70. P. 3941–3952.
  11. Nawrocki J. The silanol group and its role in liquid chromatography // J. Chromatogr. A. 1997. V. 779. P. 29–71.
  12. Zhu J., Peng X., Yao L., et al. The promoting effect of La, Mg, Co and Zn on the activity and stability of Ni/SiO2 catalyst for CO2 reforming of methane // International Journal of Hydrogen Energy. 2011. V. 36. P. 7094–7104.
  13. Yang X., Wei Y., Jiang Y., et al. High Efficiency Phosphate Removal Was Achieved by Lanthanum-Modified Mesoporous Silica Aerogels with Cellulose-Guided Templates. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2021. V. 60. № 15. P. 5352–5363.
  14. Wang Z., Yu S. Synthesis of high-stability acidic Ce3+(La3+ or Sm3+)~ β/Al-MCM-41 and the catalytic performance for the esterification of oleic acid. // Catalysis Communications. 2016. V. 84. P. 108–111.
  15. Zheng, J., Chen, Z., Fang, J. et al. MCM-41 supported nano-sized CuO-CeO2 for catalytic combustion of chlorobenzene //J. of Rare Earths. 2020. V. 38. № 9. P. 933–940.
  16. Cheng Z., Feng B., Chen Z., Zheng J., Li J., Zuo S. La2O3 modified silica-pillared clays supported PtOx nanocrystalline catalysts for catalytic combustion of benzene //Chemical Engineering J. 2020. V. 392. Р. 741–747.
  17. Han Y, Wen B, Zhu M, Dai B. Lanthanum incorporated in MCM-41 and its application as a support for a stable Ni-based methanation catalyst // J. of Rare Earths. 2018. V. 36. № 4. P. 367–373.
  18. Wangcheng Z.H.A.N., Guanzhong L.U., Yanglong G. et al. Synthesis of Ln-doped MCM-41 mesoporous materials and their catalytic performance in oxidation of styrene. // J.Of Rare Earths. 2008. V. 26. № 1. P. 59–65.
  19. Dakhel A.A. Defect-induced ferromagnetic properties of Tb-doped CdO synthesized via Cd Hydroxychloride: Effect of hydrogen post treatment // Materials Research. 2016. V. 19. P. 379–383.
  20. Shafigulin R.V., Filippova E.O., Shmelev A.A., & Bulanova A.V. Mesoporous silica doped with dysprosium and modified with nickel: a highly efficient and heterogeneous catalyst for the hydrogenation of benzene, ethylbenzene and xylenes // Catalysis Letters. 2019. V. 149. № 4. P. 916–928.
  21. Abdullah H., Kuo D.H., Gultom N.S. N=N bond cleavage of azobenzene via photocatalytic hydrogenation with Dy-doped Zn (O, S): the progress from hydrogen evolution to green chemical conversion // Catal. Sci. Technol. 2019. V. 9. № 10. P. 2651–2663.
  22. Uttamaprakrom W., Reubroycharoen P., Charoensiritanasin P., et al. Development of Ni–Ce/Al-MCM-41 catalysts prepared from natural kaolin for CO2 methanation // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. V. 9. № 5. P.106150.
  23. de la Iglesia O., Sarango M., Munárriz M., et al. Mesoporous Sn-In-MCM-41 Catalysts for the Selective Sugar Conversion to Methyl Lactate and Comparative Life Cycle Assessment with the Biochemical Process // ACS sustainable chemistry & engineering. 2022. V. 10. № 9. P. 2868–2880.
  24. Sheng H., Zhang H., Ma H., et al. An effective Cu-Ag/HMS bimetallic catalyst for hydrogenation of methyl acetate to ethanol // Catalysis Today. 2020. V. 358. P. 122–128.
  25. Feng Y., Li W., Meng M., Yin H., Mi J. Mesoporous Sn (IV) doping MCM-41 supported Pd nanoparticles for enhanced selective catalytic oxidation of 1, 2-propanediol to pyruvic acid //Applied Catalysis B: Environmental. 2019. V. 253. P. 111–120.
  26. Carraro P., García A. Blanco, Soria F., Lener G., Sapag K., Eimer G., Oliva M. Understanding the role of nickel on the hydrogen storage capacity of Ni/MCM-41 materials // Microporous and Mesoporous Materials. 2016. V. 231. P. 31–39.
  27. Chew T.-L., Ahmad A.L., Bhatia S. Ordered mesoporous silica (OMS) as an adsorbent and membrane for separation of carbon dioxide (CO2) // Advances in Colloid and Interface Science. 2010. V. 153. P. 43–57.
  28. Гуськов В.Ю., Сухарева Д.А., Салихова Г.Р. и др. Термодинамические характеристики адсорбции органических молекул на модифицированных адсорбентах MCM-41 // Журнал физической химии. 2017. Т. 91. № 7. C. 1218–1222.
  29. Hartmann M., Vinu A., Chandrasekar G. Adsorption of Vitamin E on Mesoporous Carbon Molecular Sieves // Chemistry of Materials. 2005. V. 17. P. 829–833.
  30. Mal N.K., Fujiwara M., Tanaka Y. Photocontrolled reversible release of guest molecules from coumarin-modified mesoporous silica // Nature. 2003. V. 421. P. 350–353.
  31. Эюбова С.М., Амирбеков Э.Н., Алиев Ф.В., Ягодовский В.Д. Каталитическое превращение бутена-1 и бутена-2 на ферритсодержащих катализаторах шпинелевой структуры // Журнал физической химии. 2003. Т. 77. № 7. С. 1195–1199.
  32. Lehmann T., Wolff T., Hamel C. et al. Physico-chemical characterization of Ni/MCM-41 synthesized by a template ion exchange approach // Microporous and Mesoporous Materials. 2012. V. 151. P. 113–125.
  33. Филиппова Е.О., Виноградов К.Ю., Шафигулин Р.В., Буланова А.В. Сравнение адсорбционных свойств мезопористых кремнеземов, допированных диспрозием, модифицированных медью и серебром, методом обращенной газовой хроматографии // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20. №. 6. С. 696–706.
  34. Liu J., Fang S., Jian R. et. al. Silylated Pd/Ti-MCM-41 catalyst for the selective production of propylene oxide from the oxidation of propylene with cumene hydroperoxide // Powder Technology. 2018. V. 329. P. 19–24.
  35. Han Y, Wen B, Zhu M, Dai B. Lanthanum incorporated in MCM-41 and its application as a support for a stable Ni-based methanation catalyst // J. of Rare Earths. 2018. V. 36. № 4. P. 367–373.
  36. Номенклатура в хроматографии. / Под ред. Онучак Л.А. Самара: Изд-во “Самарский университет”, 1999. 36 с.
  37. Filippova E.O., Shafigulin, R. V., Tokranov A.A. et.al. Study of adsorption properties of synthesized mesoporous silica doped with dysprosium and modified with nickel // J. Chin. Chem. Soc. 2020. V. 67, P. 1167–1173.
  38. Filippova E.O., Shafigulin R.V., Bulanova A.V. Kinetic characteristics of catalysts based on mesoporous silica gel doped with dysprosium and modified with Ni, Cu, Ag in xylene hydrogenation reactions // Russian J. of Physical Chemistry. 2021. T. 95. № 4. P. 690–695.
  39. Tokranova, E. O., Tokranov, A. A., K.Yu Vinogradov, et.al. Mesoporous silica gel doped with dysprosium and modified with copper: A selective catalyst for the hydrogenation of 1‐hexyne/1‐hexene mixture // International J. of Chemical Kinetics. 2022. V. 54. № 11. P. 647–658.
  40. Токранов А.А., Токранова Е.О., Шафигулин Р.В., Буланова А.В. Изучение адсорбционных свойств мезопористых силикагелей, допированных лантаном, модифицированных никелем и серебром, методом газовой хроматографии// Физикохимия поверхности и защита материалов. 2022. Т. 58. № 6. С. 623–629.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences