Interaction of thermally activated aluminum hydroxide with aqueous solutions of nickel and cobalt nitrate salts

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The paper studies the interaction processes of the product of centrifugal thermal activation of gibbsite (CTA-GB) with aqueous solutions of nickel or cobalt nitrate in a wide range of active component concentrations (15–50 wt. %). Using X-ray phase and thermal analysis methods, it was found that the synthesis products are layered double hydroxides and pseudoboehmite. The interaction of CTA-GB in an aqueous medium without nickel or cobalt leads to the formation of pseudoboehmite only. The effect of nickel in solutions is expressed in the complete absence of pseudoboehmite formation. In the case of cobalt, pseudoboehmite formation occurs up to its concentration of 30 wt. %, and above that (40, 50 wt. %) they are also not formed. According to the results of temperature-programmed reduction with hydrogen, the products of heat treatment at 350–850°C are mixed compositions of NiO/nickel aluminate and Co3O4/cobalt aluminate, the transformation of which into spinels of the NiAl2O4 and CoAl2O4 type occurs almost completely at 850°C, and their synthesis based on CTA-GB products is possible without using classical coprecipitation stages (sol-gel technology).

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Zhuzhgov

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Author for correspondence.
Email: zhuzhgov@catalysis.ru
Russian Federation, Novosibirsk, 630090

L. А. Isupova

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: zhuzhgov@catalysis.ru
Russian Federation, Novosibirsk, 630090

References

  1. Li F., Duan X. // Struct. Bond. 2006. V. 119. P. 193. https://doi.org/10.1007/430_007
  2. Tian Li., Huang K., Liu Y. et al. // J. Solid State Chem. 2011. V. 184. P. 2961. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2011.08.026
  3. Meng Xi., Yang Yu., Chen Li. et al. // ACS Catal. 2019. V. 9. P. 4226. https://doi.org/10.1021/acscatal.9b00238
  4. Veronesi P., Leonelli C., Bondioli F. // Technologies. 2017. V. 5. P. 42. https://doi.org/10.3390/technologies5030042
  5. Deng Li., Cai J., Chen Hu. et al. // Catal. Commun. 2019. V. 122. P. 24. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2019.01.014
  6. Tang Y., Liu Y., Yu S. et al. // J. Power Sources. 2014. V. 256. P. 160. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.01.064
  7. Khodakov A.Y., Chu W., Fongarland P. et al. // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 1692. https://doi.org/10.1021/cr050972v
  8. Jacobs G., Das T.K., Zhang Y. et al. // Appl. Catal., A: General. 2002. V. 233. P. 263. https://doi.org/10.1016/S0926-860X(02)00195-3
  9. Narayanan S., Unnikrishnan R. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1998. V. 94. P. 1123. https://doi.org/10.1039/A708124C
  10. Gandia L.M., Montes M. // J. Mol. Catal. 1994. V. 94. P. 347. https://doi.org/10.1016/0304-5102(94)00154-5
  11. Ragupathi С., Vijaya J.D., Narayanan S. et al. // Ceram. Int. 2015. V. 41. P. 2069. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.10.002
  12. Choya A., Rivas B., Gutiérrez-Ortiz J.I. et al. // Chem. Eng. Transact. 2023. V. 99. P. 1. https://doi.org/10.3303/CET2399090
  13. Moraz-Lazaro J.P., Blanco O., Rodriguez-Betancourtt V.M. et al. // Sens. Actuators, B: Chemical. 2016. V. 226. P. 518. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.12.013
  14. Yang He., Goldbach A., Shen W. // Int. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 51. P. 1360. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.07.278
  15. Das T., Kweon S., Nah In. et al. // Cryogenics. 2015. V. 69. P. 36. https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2015.03.003
  16. Жужгов А.В., Криворучко О.П., Исупова Л.А. и др. // Катализ промышленности. 2017. Т. 17. № 5. С. 346. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2017-5-346-358
  17. Буянов Р.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2017. Т. 17. № 5. С. 390. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2017-5-390-398
  18. Жужгов А.В., Криворучко О.П., Исупова Л.А. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 1. С. 50. https://doi.org/10.31857/S0044453719120379
  19. Aasadni M., Mehrpooya M., Ghorbani B. // J. Cleaner Production 2021. V. 278. P. 123872. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123872
  20. Боресков Г.К., Слинько М.Г. // Химическая промышленность. 1956. № 2. С. 69.
  21. Wang C., Lui S., Lui L. et al. // J. Mater. Chem. Phys. 2006. V. 96. P. 361. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2005.07.066
  22. Casado P.G., Rasines I. // J. Solid State Chem. 1984. V. 52. P. 187. https://doi.org/10.1016/0022-4596(84)90190-7
  23. Li W., Li J., Guo J. // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 2289. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(03)00081-5
  24. Криворучко О.П., Тарабан Е.А., Буянов Р.А. // Журн. неорган. химии. 1987. Т. 32. № 3. С. 551.
  25. Агафонов А.В., Шибаева В.Д., Краев А.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 1. С. 4. https://doi.org/10.31857/S0044457X22600967
  26. Bai C.S., Soled S., Dwight K. // J. Solid State Chem. 1991. V. 91. P. 148. https://doi.org/10.1016/0022-4596(91)90068-S
  27. Небыков Д.Н., Панов А.О., Разваляева А.В. и др. // Журн. общ. химии. 2023. Т. 93. № 8. С. 1151. https://doi.org/10.31857/S0044460X23080012
  28. Афинеевский А.В., Прозоров Д.А., Никитин К.А. и др. // Журн. общ. химии. 2021. Т. 91. № 3. С. 439. https://doi.org/ 10.31857/S0044460X21030100
  29. Fogg A.M., Williams G.R., Chester R. et al. // J. Mater. Chem. 2004. V. 14. P. 2369. http://doi.org/10.1039/B409027F
  30. Williams G.R., Moorhouse S.J., Timothy J.P. et al. // Dalton Trans. 2011. V. 40. P. 6012. https://doi.org/10.1039/c0dt01790f
  31. Криворучко О.П., Буянов Р.А., Парамзин С.М. и др. // Кинетика и катализ. 1988. Т. 29. № 1. С. 252.
  32. Буянов Р.А., Криворучко О.П., Золотовский Б.П. // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1986. Вып. 4. № 11. С. 39.
  33. Ingram-Jones V.J., Davies R.C.T., Southern J.C. et al. // J. Mater. Chem. 1996. V. 6. P. 73. https://doi.org/10.1039/JM9960600073
  34. Танашев Ю.Ю., Мороз Э.М., Исупова Л.А. и др. // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 1. С. 161.
  35. Жужгов А.В., Кругляков В.Ю., Супрун Е.А. и др. // Журн. прикл. химии. 2022. Т. 95. № 4. С. 450. https://doi.org/10.31857/S0044461822040053
  36. Zhuzhgov A.V., Isupova L.A., Suprun E.A. et al. // Chem. Eng. 2023. V. 7. № 4. P. 71. https://doi.org/10.3390/chemengineering7040071
  37. Ivanova Y., Zhuzhgov A., Isupova L. // Inorg. Chem. Commun. 2024. V. 162. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2024.112287
  38. Федотов M.A., Тарабан Е.А., Криворучко О.П. и др. // Журн. неорган. химии. 1990. Т. 35. № 5. С. 1226.
  39. Буянов Р.A., Криворучко О.П. // Кинетика и катализ. 1976. Т. 17. № 3. С. 765.
  40. Исупова Л.А., Иванова Ю.А. // Докл. РАН. 2023. Т. 511. № 1. С. 60. https://doi.org/10.31857/S2686953522600453
  41. Lin H.K., Wang C.B., Chiu H.C. et al. // Catal. Lett. 2003. V. 86. P. 63. https://doi.org/10.1023/A:1022659025068
  42. Shafiee P., Alavi S.M., Rezaei M. // Res. Chem. Intermed. 2022. V. 48. P. 1923. https://doi.org/10.1007/s11164-022-04700-1
  43. He Z., Wang Xi., Liu R. et al. // Appl. Petrochem. Res. 2016. V. 6. P. 235. https://doi.org/10.1007/s13203-016-0160-3
  44. Hu D., Gao G., Ping Y. et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2012. V. 51. P. 4875. https://doi.org/10.1021/ie300049f
  45. Gil-Calvo M., Jiménez-González C., de Rivas B. et al. // Appl. Catal., B: Environmental. 2017. V. 209. P. 128. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.02.063

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Powder diffractograms of initial CTA-GB (a) and products of its interaction with Ni2+ and Co2+: b - 15%Ni-Al-110 (1), 30%Ni-Al-110 (2), 40%Ni-Al-110 (3); c - 15%Co-Al-110 (1), 30%Co-Al-110 (2), 40%Co-Al-110 (3); d - 30%Ni-Al-110 (1), 30%Co-Al-110 (2) after washing and drying stage at 110°C; e - interaction product of CTA-GB in aqueous medium without nickel or cobalt cations.

Download (119KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Powder diffractograms of samples after heat treatment: a - 30%Ni-Al-350 (1), 30%Ni-Al-550 (2), 30%Ni-Al-850 (3); b - 30%Co-Al-350 (1), 30%Co-Al-550 (2), 30%Co-Al-850 (3).

Download (56KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Thermal analysis data of initial GB (a), CTA-GB after thermal activation (b) and the product of CTA-GB interaction in aqueous medium without nickel or cobalt cations (c).

Download (81KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Thermal analysis data: a - 15%Ni-Al-110; b - 15%Co-Al-110; c - 20%Ni-Al-110; d - 20%Co-Al-110; e - 30%Ni-Al-110; f - 30%Co-Al-110; g - 40%Ni-Al-110; h - 40%Co-Al-110; i - 50%Ni-Al-110; j - 50%Co-Al-110.

Download (141KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. TPV-H2 curves: a - 30%Co-Al-350 (1), 30%Co-Al-550 (2), 30%Co-Al-850 (3); b - 30%Ni-Al-350 (1), 30%Ni-Al-550 (2).

Download (75KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Block diagram of the main technological stages of synthesis of complex Ni-Al or Co-Al systems by the classical co-precipitation method (a) and using the CTA-GB product (b).

Download (150KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 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».