Синтез наноразмерного пентаборида димолибдена при взаимодействии аморфного бора с молибденом в ионных расплавах

А. А. Винокуров; Винокуров А. А.; Н. Н. Дремова; Дремова Н. Н.; А. В. Иванов; Иванов А. В.; С. П. Шилкин; Шилкин С. П.

doi:10.31857/S0002337X24070135

Синтез наноразмерного пентаборида димолибдена при взаимодействии аморфного бора с молибденом в ионных расплавах

Authors: Винокуров А.А.¹, Дремова Н.Н.¹, Иванов А.В.¹, Шилкин С.П.¹
Affiliations:
1. Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
Issue: Vol 60, No 7 (2024)
Pages: 889-895
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/288170
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X24070135
EDN: https://elibrary.ru/LQPIZT
ID: 288170

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Разработана новая методика синтеза наноразмерного пентаборида димолибдена взаимодействием активированных в аргоне механохимическим способом порошка молибдена с аморфным бором, взятых в мольном соотношении 2 : 5, в ионных расплавах солей различного состава при температурах 750, 800 и 850°С в атмосфере водорода. Методами рентгенофазового, рентгеноспектрального, синхронного термического и элементного анализов, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии, измерения удельной поверхности показано, что применение ионных расплавов позволяет получать однофазные, близкие к сферическим частицы Mo₂B₅ со средним диаметром ~30 нм только при времени взаимодействия не менее 28 ч. Частицы кристаллизуются в ромбоэдрической сингонии с параметрами элементарной ячейки a = 0.3007–0.3015 нм, с = 2.090–2.095 нм.

Keywords

пентаборид димолибдена, наночастица, аморфный бор, молибден, водород, механохимическая активация, ионный расплав, реактор-автоклав

Full Text

References

Серебрякова Т.И., Неронов В.А., Пешев П.Д. Высокотемпературные бориды. Челябинск: Металлургия, 1991. 368 с.
Carenco S., Portehault D., Boissiere C., Mezailles N., Sanchez C. Nanoscaled Metal Borides and Phosphides: Recent Developments and Perspectives // Chem. Rev. 2013. V. 113. № 10. P. 7981–8065. https://doi.org/10.1021/cr400020d
Andrievski R.A., Khatchoyan A.V. Nanomaterials in Extreme Environments, Fundamentals and Applications. Berlin: Springer, 2016. 107 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-25331-2
Jothi P.R., Zhang Y., Scheifers J.P., Park H., Fokwa B.P.T. Molybdenum Diboride Nanoparticles as a highly Efficient Electrocatalyst for the Hydrogen Evolution Reaction // Sustainable Energy Fuels. 2017. V. 1. P. 1928–1934. https://doi.org/10.1039/c7se00397h
Самсонов Г.В., Серебрякова Т.И., Неронов В.А. Бориды. М.: Атомиздат, 1975. 376 с.
Yamauchi A., Yoshimi K., Kurokawa K., Hanada S. Synthesis of Mo–Si–B in Situ Composites by Mechanical Alloying // J. Alloys Compd. 2007. V. 434–435. P. 420–423. 10.1016/j.jallcom.2006.08.218' target='_blank'>https://doi.org/doi: 10.1016/j.jallcom.2006.08.218
Kuznetsov S.A., Rebrov E.V., Mies Martijn J.M., de Croon Mart H.J.M., Jaap Schouten Jaap C. Synthesis of Protective Mo–Si–B Coatings in Molten Salts and Theiroxidation Behavior in an Air–Water Mixture // Surface Coat. Technol. 2006. V. 201. P. 971–978. 10.1016/j.surfcoat.2006.01.003' target='_blank'>https://doi.org/doi: 10.1016/j.surfcoat.2006.01.003
Портной К.И., Ромашов В.М. Бинарные диаграммы состояния ряда элементов с бором // Порошковая металлургия. 1972. № 5. С. 48–56.
Портной К.И., Левинский Ю.В., Ромашов В.М., Мордвин О.А., Левинская М.Х. Диаграмма состояния системы молибден–бор // Изв. АН СССР. Металлы. 1967. № 4. С.171–178.
Li Y., Fan Y., Chen Y. A Novel Route to Nanosized Molybdenum Boride and Carbide and/or Metallic Molybdenum by Thermo-Synthesis Method from MoO3, KBH4, and CCl4 // J. Solid State Chem. 2003. V. 170. P. 135–141.
Camurlu H.E. Preparation of Single Phase Molybdenum Boride. // J. Alloys Compd. 2011. V. 509. P. 5431–5436. https://doi. org/10.1016/j.jallcom.2011.02.083
Klesnar H., Aselage T.L., Morosin B., Kwei G.H., Lawson A.G. The Diboride Compounds of Molybdenum: MoB2–x and Mo2B5–y // J. Alloys Compd. 1996. V. 241. P. 180–186.
Горшков В.А., Сачкова Н.В., Хоменко Н.Ю. Получение литого Mo2B5 методом СВС-металлургии // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 11. С. 1256–1262. https://doi.org/10.1134/S0002337X18120059
Kudaka K., Iizumi K., Sasaki T., Okada S. Mechanochemical Synthesis of MoB2 and Mo2B5 // J. Alloys Compd. 2001. V. 315. P. 104–107.
Макаренко Г.Н., Крушинская Л.А., Тимофеева И.И., Мацера В.Е., Васильковская М.А., Уварова И.В. Особенности формирования диборидов переходных металлов IV–VI в процессе механохимического синтеза // Порошковая металлургия. 2014. № 9/10. С. 24–32.
Wang Y., Mayorga-Martinez C.C., Chia X., Sofer, Latiff N.M., Pumera M. Bipolar Electrochemistry as a Simple Synthetic Route toward Nanoscale Transition of Mo2B5 and W2B5 for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction // ACS Sustainable Chem. Eng. 2019. V. 7. № 14. P. 12148–12159. https://doi. org/10.1021/acssuschemeng.9b01251
Malyshev V.V., Kushkhov H.B., Shapoval V.I. High-Temperature Electrochemical Synthesis of Carbides, Silicides and Borides of VI-Group Metals in Ionic Melts // J. Appl. Electrochem. 2002. V. 32. P. 573–579.
Илющенко Н.Г., Анфиногенов А.И., Шуров Н.И. Взаимодействие металлов в ионных расплавах. М.: Наука, 1991. 176 с.
Винокуров А.А., Ковалев Д.Ю., Нигматуллина Г.Р., Коробов И.И., Дремова Н.Н., Калинников Г.В., Иванов А.В., Шилкин С.П. Образование наночастиц диборида тантала при взаимодействии аморфного бора с танталом в ионных расплавах // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 6. С. 597–602. https://doi.org/10.31857/S0002337X23060052
Фокин В.Н., Троицкая С.Л., Фокина Э.Э., Румынская З.А., Шилкин С.П. О взаимодействии гидрида титана с кислородом // Журн. общ. химии. 1992. Т. 62. Вып. 8. С. 1719–1725.
Фокин В.Н., Фокина Э.Э., Шилкин С.П. Синтез гидридов некоторых металлов в крупнокристаллическом состоянии // Журн. общ. химии. 1996. Т. 66. Вып. 8. С. 1249–1252.
Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярной хроматографии / Под ред. Киселева А.В. и Древинга В.П. М.: Изд-во МГУ, 1973. 447 с.
Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy / Eds. Wagner C.D. et al. Minnesota: Eden Prairie,1979. 192 p.
Baltrusaitis J., Mendoza-Sanchez B., Fernandez V., Veenstra R., Dukstiene N., Roberts A., Fairley N. Generalized Molybdenum Oxide Surface Chemical State XPS Determination Via Informed Amorphous Sample Model // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 326. P. 151–161. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.11.077
Алешин В.Г., Харламов А.Н., Чудинов М.Г. Изучение поверхностного состояния тугоплавких соединений методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии// Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1979. Т. 15. № 4. С. 672–676.