1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал физической химии
  4. T. 97, № 7, 2023

Журнал физической химии, 2023, T. 97, № 7, стр. 1038-1044

Механизм формирования наноразмерных оксидов в среде сверхкритического флюида СО2

Д. В. Голубев a, А. С. Сигов a, А. И. Колобанов a, В. В. Фомичев a, *

a МИРЭА – Российский технологический университет
Москва, Россия

* E-mail: valeryfom@rambler.ru

Поступила в редакцию 29.09.2022
После доработки 15.01.2023
Принята к публикации 20.01.2023

Аннотация

Рассмотрен возможный механизм формирования наноразмерных оксидов в среде сверхкритического флюида СО2 исходя из изопропоксидов титана и алюминия. Показано, что сверхкритический флюид в силу межмолекулярных взаимодействий и высокого давления в системе приобретает свойства конденсированной среды, главная роль которой состоит в “сдерживании” процессов гидролиза. На первом этапе гидролиза изопропоксида титана, молекула воды координируется во внешней сфере центрального атома за счет образования межмолекулярных водородных связей, затем следует координация ее во внутреннюю сферу с образованием пятикоординационного переходного состояния и его разрушение с образованием замещенного на гидроксо-группу продукта. Дальнейшие стадии протекают аналогично. Описанный механизм согласуется с экспериментом и приводит к образованию наноразмерного рентгеноаморфного оксида титана, в то время как в случае изопропоксида алюминия, может быть, образуется только гидролизованная гидроксо-форма. Полученные результаты позволяют предполагать, что получение наноразмерных оксидов исходя из изопропоксидов в среде сверхкритического флюида СО2 возможно для переходных d-элементов.

Ключевые слова: сверхкритический флюид CO2, гидролиз, механизм реакции, квантово-химическое моделирование, модель поляризуемого континуума

Список литературы

  1. Воробей А.М., Покровский О.И., Устинович К.Б. и др. // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2015. Т. 10. № 2. С. 51–59.

  2. Lemasson E., Bertin S., West C. // J. of Separation Science. 2016. V. 39. № 1. P. 212. https://doi.org/10.1002/jssc.201501062

  3. Gomes P.B., Mata V.G., Rodrigues A.E. // The J. of Supercritical Fluids. 2007. V. 41. № 1. P. 50. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2006.08.018

  4. King J.W. // Annual Review of Food Science and Technology. 2014. V. 5. № 1. P. 215. https://doi.org/10.1146/annurev-food-030713-092447

  5. Kaleva A., Heinonen S., Nikkanen J.P., Levänen E. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. V. 175. № 1. P. 120. https://doi.org/10.1088/1757-899X/175/1/012034

  6. Da Silva E.P., Guilherme M.R., Tenório-Neto E.T. et al. // Materials Letters. 2015. V. 136. P. 133 https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.07.156

  7. Zhu C., Zhou Y., Fu S. et al. // ECS Transactions. 2015. V. 69. № 17. P. 631. https://doi.org/10.1149/06917.0631ecst

  8. Kim D.S., Shin Y.H., Lee Y.W. // Chemical Engineering Communications. 2015. V. 202. № 1. P. 78. https://doi.org/10.1080/00986445.2013.825611

  9. Permana A.D.C., Nugroho A., Chung K.Y. et al. // Chemical Engineering Journal. 2014. V. 241. P. 216. https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.12.029

  10. Кузьмичева Г.М. Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 6. С. 5.

  11. Alekseev E.S., Alentiev A.Y., Belova A.S. et al. // Russ. Chem. Rev. 2020. V. 89. P. 1337. https://doi.org/10.1070/RCR4932?locatt=label:RUSSIAN

  12. Коновалов И.А., Маврин Б.Н., Прокудина Н.А. и др. Изв. академии наук. Серия Химическая. 2016. № 12. С. 2795.

  13. Смирнова К.А., Фомичев В.В., Дробот Д.В. и др. Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 1. С. 76.

  14. Sokolov I.E., Konovalov I.A., Zakalyukin R.M. et al. MRS communication. 2018. V. 8. № 1. P. 59. https://doi.org/10.1557/mrc.2018.3

  15. Oskam G., Nellore A., Penn R.L. et al. // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. P. 1734. https://doi.org/10.1021/jp021237f

  16. Park Jin-Koo, Myoung Jung-Jae, Kyong Jin-Burm et al. // Bull. Korean Chem. Soc. 2003. V. 24. № 5. P. 671. https://doi.org/10.5012/bkcs.2003.24.5.671

  17. Zhang Y., Yang J., Yu Y.-X. // The Journal of Physical Chemistry B. 2005. V. 109. № 27. P. 133575. https://doi.org/10.1021/jp045741r

  18. Teymourtash A.R., Khonakdar D.R., Raveshi M.R. // The of Supercritical Fluids. 2013. V. 74. P. 115. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2012.12.010

  19. Lebedev A.E., Katalevich A.M., Menshutina N.V. // J. of Supercritical Fluids. 2015. V. 106. P.122. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2015.06.010

  20. Borjan D., Gracnar M., Knez Z. et al. // Processes. 2022. V. 10. P. 2275. https://doi.org/10.3390/pr10112275

  21. Pierotti R.A. // Chem. Rev. 1976. V. 76. P. 717. https://doi.org/10.1021/cr60304a002

  22. Emsley J. The Elements, third ed. Oxford: Oxford University Press, 1998.

  23. Barca G.M.J., Bertoni C., Carrington L. et al. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 154102. https://doi.org/10.1063/5.0005188

  24. Adamo C. // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. P. 6158. https://doi.org/10.1063/1.478522

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал физической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал