ДОСЛІДЖЕННЯ КИСЛОТНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОВЕРХНІ ЦИНК ОРТОФОСФАТУ ЯК ПОТЕНЦІЙНОГО КАТАЛІЗАТОРА
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2025.2.102-109Ключові слова:
каталіз; каталізатор; складні оксиди; гетерогенний каталіз; фосфати; поверхнева кислотність, активні центри поверхні, окиснення; н-алкани; вуглеводніАнотація
Розроблено нову методику синтезу та вперше одержано 8 нових зразків ортофосфату цинку Zn3(PO4)2. Вони володіють прогнозованими кислотними властивостями поверхні, високою концентрацією слабих та середньої сили бренстедівських активних кислотних центрів, оптимальною структурою та відповідними фізико-хімічними параметрами. Досліджено вплив умов синтезу на склад та структуру одержаного цинквмісного каталізатора, природу і характер формування активних кислотних центрів на його поверхні та інших фізико-хімічних властивостей. Встановлено особливості зміни складу, структури, кислотних властивостей поверхні, концентрації та розподілу активних центрів по силі на ній для одержаних зразків ортофосфатного каталізатора в залежності від умов синтезу та температури процесу. Виявлені закономірності впливу температури, умов синтезу на кислотність та фізико-хімічні властивості Zn3(PO4)2, які дозволяють прогнозувати покращені каталітичні параметри: активність і селективність у реакції окиснення н-алканів. Це може бути використано для створення нових каталітичних систем із заздалегідь заданими властивостями та розробки теорії прогнозованого підбору каталізаторів. Він може бути використаний для дослідження в якості потенційного активного і високоселективного каталізатора для процесу парціального окиснення н-алканів в цінні продукти, зокрема, етану в етилен.
Посилання
Topilnytskyi P.I. Pervynna pererobka pryrodnykh i naftovykh haziv ta hazokondensativ: navch. posibnyk. 2 vyd., Lviv: Vyd-vo Lvivskoi politekhniky, 2008. S. 260. (in Ukr.).
Gomonai V.I. Shliakhy partsialnoho peretvorennia C1-C4 vuhlevodniv. Nauk. visnyk Uzhhorodskoho u-tu. Seriia «Khimiia». 1997, 2. 81–86. (in Ukr.).
Gomonaj V., Toulhoat H. Selective Oxidation of Methane to Formaldehyde Catalyzed by Phosphates: Kinetic Description by Bond Strengths and Specific Total Acidities. ACS Catal. 2018, 8(9). 8263–8272.
Doi: 10.1021/acscatal.8b02629.
Golub N., Gomonay V., Gomonay P., Szekeresh K. Synthesis and Modification of Catalysts of the Partial Oxidation of n-Alkanes. Adsorp. Sci. Technol. 1999, 17(5). 403‒406. Doi: 10.1177/026361749901700505.
Golub N.P., Gomonai V.I., Sekeresh K.Yu., Golub Ye.O., Barenblat I.O. Osoblyvosti heterohennoho peretvorennia n-alkaniv na deiakykh skladnykh oksydnykh katalizatorakh Nauk. visnyk Uzhhorodskoho u-tu. Seriia «Khimiia». 2013, 1(29). 64‒66. (in Ukr.).
Golub N.P., Golub Ye.O., Gomonai V.I., Sekeresh K.Yu., Barenblat I.O. Vplyv poverkhnevykh vlastyvostei skladnoi oksydnoi systemy typu xAl2O3·uR2O5 na katalitychnu aktyvnist v reaktsii partsialnoho okysnennia lehkykh vuhlevodniv Nauk. visnyk Uzhhorodskoho u-tu. Seriia «Khimiia». 2014, 2(32). 59‒63. (in Ukr.).
Golub N.P., Golub Ye.O., Kozma A.A., Kuznietsova A.O., Hurch A.V., Herneshii Ya.M. Doslidzhennia kyslotnykh vlastyvostei skladnoho oksydnoho katalizatora 50%Cu3(PO4)2•50%Ni3(PO4)2. Nauk. visnyk Uzhhorodskoho u-tu. Seriia «Khimiia». 2022, 2(48). 108‒115. Doi: 10.24144/2414-0260.2022.2.108-115. (in Ukr.).
Golub N.P., Golub Ye.O., Kozma A.A., Homonai V.I. Doslidzhennia kyslotnykh vlastyvostei skladnoi manhan-nikelfosfatnoi katalitychnoi systemy. Nauk. visnyk Uzhhorodskoho u-tu. Seriia «Khimiia». 2019, 42(2). 81‒90. Doi: 10.24144/2414-0260.2022.2.108-115. (in Ukr.).
Muthuvel I., Thirunarayanan G., Thangaraj V., Sundaramurthy N., Rajalakshmi S., Usha V. Study of catalytic activity of Zn3(PO4)2 on the synthesis of some pyrenyl enones. Mater. Today Proceed. 2021, 43(2). 2203‒2207. Doi: 10.1016/j.matpr.2020.12.169.
Song Y., Ji H., Wang M., He L., Song R., Zhang Zh. Feasible synthesis of protein-templated zinc phosphate-supported Pt nanoparticle with enhanced electrocatalysis for methanol oxidation. Appl. Surf. Sci. 2017, 422. 228238. Doi: 10.1016/j.apsusc.2017.06.018.
Zhang B., Li P., Zhang H., Li X., Tian L., Wang H., Chen X., Ali N., Ali Z., Zhang Q. Red-blood-cell-like BSA/Zn3(PO4)2 hybrid particles: Preparation and application to adsorption of heavy metal ions. Applied Surface Science. 2016, 366. 328338. Doi: 10.1016/j.apsusc.2016.01.074.
Xue X.-Z., Tang Sh., Yuan X.-Y., Yue Y.-B., Liu J.-K., Yang X.-H. One-step crushing & cladding technology and enhanced anticorrosion activity of Zn3(PO4)2@AlH2P3O10 pigment. J. Alloys Compd. 2018, 744. 837848. Doi: 10.1016/j.jallcom.2018.02.130.
Xie T., Guo H., Zhang J., Odetola Ch., He Y., Lin H., Chen G., Zheng Z.. Phosphorescence behavior and photoluminescence mechanism of Dy3+ sensitized β-Zn3(PO4)2: Mn2+ phosphor. J. Alloys Compd. 2015, 642. 225231. Doi: 10.1016/j.jallcom.2015.04.091.
Zhang S., Sun Y., Yan S., Chen G., Zheng Z. Effects of Mg2+ on enhancing luminescence efficiency for a red long persistent phosphor γ-Zn3(PO4)2: Mn2+. Inorg. Chem. Commun., 2022, 144. 109890. Doi: 10.1016/j.inoche.2022.109890.
Xie T., Guo H., Zhang J., He Y., Lin H., Chen G., Zheng Z.. Effects of oxygen vacancies on luminescent properties of green long-lasting phosphorescent (LLP) material α-Zn3(PO4)2: Mn2+, K+. J. Lumin. 2016, 170. 150154. Doi: 10.1016/j.jlumin.2015.10.044.
Calvo C. The crystal structure and luminescence of gamma-zinc orthophosphate. J. Phys. Chem. Sol. 1963, 24. 141‒149. Doi: 10.1016/0022-3697(63)90049-0.
Zinc phosphate. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Zinc_phosphate.
Jonson O. Acidity and Polymerization Activity of Solid Acid Catalysts. J. Phys. Chem. 1955, 59 (9). 827‒831. doi: 10.1021/j150531a007.
Satyavathi K., Subba Rao M., Nagabhaskararao Y., Sandhya Cole. Structural and spectral properties of undoped and tungsten doped Zn3(PO4)2ZnO nanopowders. J. Phys. Chem. Sol. 2018, 112. 200208. Doi: 10.1016/j.jpcs.2017.09.004.
Leśniak-Ziółkowska K., Kacek-Kęsik A., Rokosz K., Raaen S., Stolarczyk A., Krok-Borkowicz M., Pamuła E., Gołda-Cępa M., Brzychczy-Włoch M., Simka W. Electrochemical modification of the Ti-15Mo alloy surface in solutions containing ZnO and Zn3(PO4)2 particles. Mater. Sci. Eng. C, 2020, 115. 111098. Doi: 10.1016/j.msec.2020.111098.
Gu W., Zhai S., Liu Zh., Teng F. Effect of coordination interaction between water and zinc on photochemistry property of Zn3(PO4)2·2H2O. Chem. Phys. 2020, 536. 110811. Doi: 10.1016/j.chemphys.2020.110811.
Kozma A., Golub N., Golub Ye., Sidey V., Solomon A., Kuznietsova A., Herneshii Ya. Thermodynamic and thermochemical properties of Cu3(PO4)2·3H2O. Chemija, 2023, 34(1). 19‒31. Doi: 10.6001/chemija.2023.34.1.3.
Said S., Aman D., Riad M., Mikhail S. MoZn/AlPO4-5 zeolite: Preparation, structural characterization and catalytic dehydration of ethanol. J. Sol. State Chem. 2020, 287. 121335. Doi: 10.1016/j.jssc.2020.121335.
Otsuka K., Said A.-A.A. Role of lattice oxygen atoms in partial oxidations of metane, ethane and ethylene over samarium oxigens. Inorg. Chim. Acta, 1987, 132(1). 123–128. Doi: 10.1016/S0020-1693(00)84001-3.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Н.П. Голуб , Є.О. Голуб , А.А. Козьма , А.О. Кузнєцова , Г.М. Михальчук , В.М. Савко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Ліцензування
Стаття та будь-який пов’язаний з нею опублікований матеріал поширюється за ліцензією Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
Умови цієї ліцензії не впливають на права автора чи іншого творчого виконавця захищати цілісність і право власності на свою роботу.
Авторське право на макет журналу та обкладинки повністю належить ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Весь контент публікується добросовісно, і думки, висловлені авторами, є тільки їхніми та не обов’язково відображають точку зору ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Автори надають редакційно-видавничому відділу ДВНЗ "Ужгородський національний університет" ліцензію на публікацію статті та ідентифікують себе як першовидавця.
Авторське право
Авторські права на будь-яку статтю зберігаються за автором(ами).
Публікацію статті мають схвалити всі автори та відповідальні органи інститутів, в яких виконувалося дослідження, якщо такі є.
Автори можуть уповноважити одного зі своїх співавторів діяти від їхнього імені та бути автором-кореспондентом, який відповідає за листування з редакційною командою журналу.
Автори можуть надати будь-якій третій стороні право вільно використовувати статтю за умови зазначення авторів та належного оформлення цитування.
