Synthesis OF Bi1.5CoSb1.5O7 pyrochlore under hydrothermal conditions and its catalytic properties in the CO oxidation

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The pyrochlore solid solution region in the Bi2O3–CoO–Sb2O5 system is determined. A previously unknown ternary oxide Bi3Co2/3Sb7/3O11 with cubic KSbO3 structure (sp. gr. Pn-3, a = 9.5801(1) Å, wR =0.0132) is found. An isothermal section of the system is constructed in the region of CoO-Bi3SbO7-CoSb2O6-BiSbO4 at 650°C. It is shown that cobalt state in pyrochlore crystal lattice is Co2+. For pyrochlore composition Bi1.5CoSb1.5O7, the synthetic methods under hydrothermal conditions of both without microwave-assisted treatment and with it have been developed. Based on the data of X-ray diffraction analysis, local energy-dispersive X-ray analysis, scanning microscopy and IR spectroscopy, a mechanism for the pyrochlore phase formation under hydrothermal condition is proposed. The dispersed Bi1.5CoSb1.5O7 samples (SCD = 30 nm) are synthesized and the prospects of their use as catalysts for CO oxidation are shown.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Egorysheva

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: anna_egorysheva@rambler.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

S. V. Golodukhina

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: anna_egorysheva@rambler.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

E. Yu. Liberman

D.Mendeleev University of Chemical Technology of Russia

Email: anna_egorysheva@rambler.ru
Russian Federation, Moscow, 125047

L. S. Razvorotneva

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences; National Research University Higher School of Economics

Email: anna_egorysheva@rambler.ru
Russian Federation, Moscow, 119991; Moscow, 101000

D. I. Kirdyankin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: anna_egorysheva@rambler.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

E. F. Popova

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: anna_egorysheva@rambler.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

References

  1. Егорышева А.В., Голодухина С.В., Плукчи К.Р. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 12. С. 1702. https://doi.org/10.31857/S0044457X23601220
  2. Gadgil M.M., Kulshreshtha S.K. // J. Mol. Catal. A: Chem. 1995. V. 95. P. 211. https://doi.org/10.1016/1381-1169(94)00027-1
  3. Carrazán S.R.G., Cadus L., Dieu P. et al. // Catal. Today. 1996. V. 32. P. 311. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(96)00184-8
  4. Egorysheva A.V., Plukchi K.R., Golodukhina S.V. et al. // Mend. Comm. 2023. V. 33. P. 608. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.09.005
  5. Эллерт О.Г., Егорышева А.В., Либерман Е.Ю. и др. // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 12. С. 1335. https://doi.org/10.1134/S0002337X19120030
  6. Zhang Y.Q., Xuan Y., Qian S.S. et al. // J. Mater. Sci. 1999. V. 34. P. 4475. https://doi.org/10.1023/A:1004685104797
  7. Korf S.J., Koopmans H.J.A., Lippens B.C. et al. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1. 1987. V. 83. P. 1485. https://doi.org/10.1039/F19878301485
  8. Xu J., Xi R., Xu X. et al. // J. Rare Earths. 2020. V. 38. P. 840. https://doi.org/10.1016/j.jre.2020.01.002
  9. Sellami M., Bekka A., Bettahar N. et al. // Comptes Rendus Chimie. 2009. V. 12. P. 276. https://doi.org/10.1016/j.crci.2008.01.002
  10. Simonot L., Garin F., Maire G. // Appl. Catal. B. 1997. V. 11. P. 167. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(96)00046-X
  11. Royer S., Duprez D., Kaliaguine S. // Catal. Today. 2006. V. 112. P. 99. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2005.11.020
  12. Miles G.C., West A.R. // J. Am. Ceram. Soc. 2006. V. 89. P. 1042. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00799.x
  13. Khaw C.C., Tan K.B., Lee C.K. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32. P. 671. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2011.10.012
  14. Daniels L.M., Playford H.Y., Grenèche J.-M. et al. // Inorg. Chem. 2014. V. 53. P. 13197. https://doi.org/10.1021/ic502411z
  15. Egorysheva A.V., Gajtko O.M., Rudnev P.O. et al. // Eur. J. Inorg. Chem. 2016. V. 13–14. P. 2193. https://doi.org/10.1002/ejic.201501159
  16. Lomakin M.S., Proskurina O.V., Levin A.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. P. 820. https://doi.org/10.1134/S0036023622060134
  17. Saiduzzaman M., Takei T., Kumada N. // Inorg. Chem. Frontiers. 2021. V. 8. P. 2918. https://doi.org/10.1039/d1qi00337b
  18. Elovikov D.P., Tomkovich M.V., Levin A.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. P. 850. https://doi.org/10.1134/S0036023622060067
  19. Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганическая химия. М.: Академия, 2007. Т. 3.
  20. Ismunandar, Kennedy B.J., Hunter B.A. // J. Solid State Chem. 1996 V. 127. P. 178. https://doi.org/10.1006/jssc.1996.0374
  21. Ramesha K., Prakash A.S., Sathiya M. et al. // Bull. Mater. Sci. 2011. V. 34. P. 271. https://doi.org/10.1007/s12034-011-0090-8
  22. Egorysheva A.V., Ellert O.G., Zubavichus Y.V. et al. // J. Solid State Chem. 2015. V. 225. P. 97. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2014.12.001
  23. Ливер Э. Электронная спектроскопия неорганических соединений. М.: Мир, 1987. 445 с.
  24. Minervini L., Grimes R.W., Sickafus K.E. // J.Am. Ceram. Soc. 2000. V. 83. P. 1873. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2000.tb01484.x
  25. Накамото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений / Пер с англ. Христенко Л.В. под ред. Пентина Ю.А. М.: Мир, 1991. 536 с.
  26. Jana Y.M., Halder P., Ali Biswas A. et al. // Vib. Spectrosc. 2016. V. 84. P. 74. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2016.03.004

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Isothermal cross section of Bi2O3-CoO-Sb2O5 system at temperature 650С. P-region of the solid solution with pyrochlore structure.

Download (222KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the lattice parameter a of pyrochlore (Bi1.5-HCo0.5+x)Co0.5Sb1.5O7-δ on x.

Download (55KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Absorption spectrum of Bi1.5CoSb1.5O7.

Download (84KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Diffractograms of samples obtained under hydrothermal conditions at different synthesis times (a). Fragments of diffractograms at large angles 2θ (b).

Download (186KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Diffractograms of samples obtained at different NaOH concentrations (a). Fragments of diffractograms at large angles 2θ (b).

Download (184KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Microphotographs of samples obtained after co-precipitation (a) and hydrothermal treatment at 200С for 1 (b), 2 (c), 4 (d), 16 (e) and 24 h (f).

Download (1MB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. IR spectra of samples obtained at different synthesis times under hydrothermal conditions.

Download (153KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Diffractograms of Bi1.5CoSb1.5O7 samples synthesized in hydrothermal conditions under microwave exposure for different times (a). Microphotograph of the sample synthesized under hydrothermal-microwave conditions at 220С for 3 h (b).

Download (316KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Temperature dependence of CO conversion (α, %) in the presence of Bi1.5CoSb1.5O7 obtained by the hydrothermal method. Roman numerals indicate the cycle number.

Download (64KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».