Каталітичні властивості синтетичного гаусманіту в реакції розкладання озону
Loading...
Files
Date
2021
Advisor
Compiler
Editor
Journal Title
ISSN
E-ISSN
Volume Title
Publisher
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Abstract
Синтезовано зразки IS-Mn і IIS-Mn, які охарактеризовані методами РФА,
ІЧ‑спектроскопії та рН‑метрії. Методом РФА встановлено, що обидва зразки є
кристалічними і монофазними: IS-Mn містить фазу Mn3O4, а зразок IIS-Mn – Mn2O3.
Спектри синтезованих зразків особливо відрізняються в області валентних коливань
Mn-ОН
і Mn-O.
Встановлено, що отримані зразки характеризуються різними
значеннями рН суспензії: Mn3O4 формує лужне середовище,
а Mn2O3 – слабкокисле.
Тестування зразків в реакції розкладання озону показало, що активність гаусманіту
значно вища ніж для біксбіїту.
Синтезированы образцы IS-Mn и IIS-Mn, которые охарактеризованы методами РФА, ИК‑спектроскопии и рН‑метрии. Методом РФА установлено, что оба образца являются кристаллическими и монофазными: IS-Mn содержит фазу Mn3O4, а образец IIS-Mn – Mn2O3. Спектры синтезированных образцов особенно отличаются в области валентных колебаний Mn-ОН и Mn-O. Установлено, что полученные образцы характеризуются разными значениями рН суспензии: Mn3O4 формирует щелочную среду, а Mn2O3 – слабокислую. Тестирование образцов в реакции разложения озона показало, что активность гаусманита значительно выше чем для биксбиита.
Samples of IS-Mn and IIS-Mn were synthesized and characterized by X‑ray diffraction, IR spectroscopy and pH‑metry. The X‑ray diffraction method revealed both samples to be crystalline and single-phase. IS-Mn sample contains a phase of gausmannite (Mn3O4) with the parameters of the crystal lattice of tetragonal symmetry and the crystallites sized 43 nm. IIS-Mn sample, obtained by calcination of Mn3O4 sample in air under the condition of 600 oC for 4 hours, contains a phase of bixbyite Mn2O3 with a cubic crystal lattice and the crystallites sized 66 nm. The spectra of the Mn3O4 and Mn2O3 samples are particularly different in the region of Mn-OH and Mn-O valence vibrations. For gausmannite, the absorption band for Mn2+ in Td- coordination at 631 cm‑1 and the absorption band for Mn3+ in Oh-coordination at 523 and 407 cm‑1 were clearly shown. In the IR spectrum of bixbyite, several intense absorption bands were observed at 674; 658; 606 and 542 cm‑1, which correlate with the literature data and correspond to the valence oscillations of Mn-O in Mn2O3. The pH measurement of the aqueous suspension of the synthesized samples showed that Mn3O4 forms an alkaline medium, and Mn2O3 – weakly acidic upon contact with water molecules. Testing of Mn3O4 and Mn2O3 samples in the ozone decomposition reaction at the initial concentration of 100 mg/m3 showed that the kinetic curves profiles were determined by the phase composition. The testing of the samples was completed and it was established that the same degree of ozone decomposition, namely 50%, was achieved. For hausmannite, the values of the ozone half-life (t1/2) and the amount of ozone (Qexp), which reacted at the end of the experiment, are greater than Mn2O3 sample. The presence of manganese in two oxidation states Mn2+ and Mn3+ in the Mn3O4 structure promotes the redox process, and the alkaline medium contributes to the radical-chain reaction, which affects values t1/2 of and Qexp, which reacted.
Синтезированы образцы IS-Mn и IIS-Mn, которые охарактеризованы методами РФА, ИК‑спектроскопии и рН‑метрии. Методом РФА установлено, что оба образца являются кристаллическими и монофазными: IS-Mn содержит фазу Mn3O4, а образец IIS-Mn – Mn2O3. Спектры синтезированных образцов особенно отличаются в области валентных колебаний Mn-ОН и Mn-O. Установлено, что полученные образцы характеризуются разными значениями рН суспензии: Mn3O4 формирует щелочную среду, а Mn2O3 – слабокислую. Тестирование образцов в реакции разложения озона показало, что активность гаусманита значительно выше чем для биксбиита.
Samples of IS-Mn and IIS-Mn were synthesized and characterized by X‑ray diffraction, IR spectroscopy and pH‑metry. The X‑ray diffraction method revealed both samples to be crystalline and single-phase. IS-Mn sample contains a phase of gausmannite (Mn3O4) with the parameters of the crystal lattice of tetragonal symmetry and the crystallites sized 43 nm. IIS-Mn sample, obtained by calcination of Mn3O4 sample in air under the condition of 600 oC for 4 hours, contains a phase of bixbyite Mn2O3 with a cubic crystal lattice and the crystallites sized 66 nm. The spectra of the Mn3O4 and Mn2O3 samples are particularly different in the region of Mn-OH and Mn-O valence vibrations. For gausmannite, the absorption band for Mn2+ in Td- coordination at 631 cm‑1 and the absorption band for Mn3+ in Oh-coordination at 523 and 407 cm‑1 were clearly shown. In the IR spectrum of bixbyite, several intense absorption bands were observed at 674; 658; 606 and 542 cm‑1, which correlate with the literature data and correspond to the valence oscillations of Mn-O in Mn2O3. The pH measurement of the aqueous suspension of the synthesized samples showed that Mn3O4 forms an alkaline medium, and Mn2O3 – weakly acidic upon contact with water molecules. Testing of Mn3O4 and Mn2O3 samples in the ozone decomposition reaction at the initial concentration of 100 mg/m3 showed that the kinetic curves profiles were determined by the phase composition. The testing of the samples was completed and it was established that the same degree of ozone decomposition, namely 50%, was achieved. For hausmannite, the values of the ozone half-life (t1/2) and the amount of ozone (Qexp), which reacted at the end of the experiment, are greater than Mn2O3 sample. The presence of manganese in two oxidation states Mn2+ and Mn3+ in the Mn3O4 structure promotes the redox process, and the alkaline medium contributes to the radical-chain reaction, which affects values t1/2 of and Qexp, which reacted.
Description
Keywords
гаусманіт, біксбіїт, фазовий склад, розкладання озону, гаусманит, биксбиит, фазовый состав, разложение озона, hausmannite, bixbyite, phase composition, ozone decomposition
Citation
Вісник Одеського національного університету = Odesa National University Herald