1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 10, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 10, стр. 1094-1100

Моделирование процесса охлаждения расплава Bi2O3·SiO2 и продуктов его затвердевания в различных условиях

Т. В. Бермешев 1, *, В. П. Жереб 1, 2, М. П. Бундин 1, А. Н. Залога 1, А. С. Ясинский 1, 3, О. В. Юшкова 1, Д. С. Ворошилов 1, Е. Ю. Подшибякина 1, И. Ю. Губанов 1, Е. В. Мазурова 4, А. Б. Набиулин 5, В. П. Ченцов 6, В. В. Рябов 6, О. В. Якивьюк 1

1 Сибирский федеральный университет
660041 Красноярск, пр. Свободный, 79, Россия

2 Сибирский университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва
660037 Красноярск, пр. им. газеты “Красноярский рабочий”, 31, Россия

3 IME, Institute for Process Metallurgy and Metal Recycling, RWTH Aachen University
52056 Aachen, Intzestraße, 3, Germany

4 Институт химии и химической технологии СО Российской академии наук
660036 Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24, Россия

5 ООО “Красноярский котельный завод”
660013 Красноярск, ул. Кишинёвская, 16, Россия

6 Институт металлургии УрО Российской академии наук
620016 Екатеринбург, ул. Амундсена, 101, Россия

* E-mail: irbis_btv@mail.ru

Поступила в редакцию 10.02.2022
После доработки 15.08.2022
Принята к публикации 19.08.2022

Аннотация

Выполнено компьютерное моделирование процесса охлаждения расплава состава Bi2O3·SiO2 и метастабильной фазы Bi2SiO5 в разных условиях охлаждения с помощью программного комплекса ProCAST. С использованием взятых из литературы (теплопроводность, теплоемкость, плотность) и экспериментально определенных (коэффициент температуропрводности метастабильного соединения Bi2SiO5 в интервале температур 299–700°С) теплофизических характеристик расплава и метастабильной фазы, рассчитаны величины скоростей охлаждения, которые показали хорошую сходимость с определенными экспериментально значениями, что подтверждает адекватность допущений, принятых при моделировании.

Ключевые слова: расплав Bi2O3·SiO2, силикат висмута, метастабильное соединение Bi2SiO5, компьютерное моделирование, время охлаждения, затвердевание

Список литературы

  1. Zhang Q., Ravindra, Xia H., Zhang L., Zeng K., Xu Y., Xin C. Microwave Hydrothermal Synthesis of a Bi2SiO5/Bi12SiO20 Heterojunction with Oxygen Vacancies and Multiple Charge Transfer for Enhanced Photocatalytic Activity // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 581. № 152337. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152337

  2. Dou L., Li J., Long N., Lai C., Zhong J., Li J., Huang S. Fabrication of 3D Flower-Like OVs-Bi2SiO5 Hierarchical Microstructures for Visible Light-Driven Removal of Tetracycline // Surf. Interfaces. 2022. V. 29. № 101787. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2022.101787

  3. Xie Y., Zhang H., Lv J., Zhao J., Jiang D., Zhan Q. Synthesis and Characterization of Bi2SiO5-Coated Ag/AgBr Photocatalyst with Highly Efficient Decontamination of Organic Pollutants // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 578. № 152074. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152074

  4. Belik Y.A., Vodyankin A.A., Fakhrutdinova E.D., Svetlichnyi V.A., Vodyankina O.V. Photoactive Bismuth Silicate Catalysts: Role of Preparation Method // J. Photochem. Photobiol., A. 2022. V. 425. № 113670. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2021.113670

  5. Shafafi S., Habibi-Yangjeh A., Feizpoor S., Chand H., Krishnan V., Wang C. Impressive Visible-Light Photocatalytic Performance of TiO2 by Integration with Bi2SiO5 Nanoparticles: Binary TiO2/Bi2SiO5 Photocatalysts with n-n Heterojunction // Colloids Surf., A. 2021. V. 629. № 127392. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.127392

  6. Dou L., Zhong J., Li J., Pandian R., Burda C. In-Situ Construction of 3D Nanoflower-Like BiOI/Bi2SiO5 Heterojunctions with Enhanced Photocatalytic Performance for Removal of Decontaminants Originated from a Step-Scheme Mechanism // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 544. № 148883. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148883

  7. Guan X., Zhang X., Zhang C., Li R., Liu J., Wang Y., Wang Y., Fan C., Li Z. In Situ Hydrothermal Synthesis of Metallic Bi Self-Deposited Bi2SiO5 with Enhanced Photocatalytic CO2 Reduction Performance // Sol. RRL. 2022. № 2200346. https://doi.org/10.1002/solr.202200346

  8. Sarkar D., Paliwal K.S., Ganguli S., Praveen A.E., Saha D., Mahalingam V. Engineering of Oxygen Vacancy as Defect Sites in Silicates for Removal of Diverse Organic Pollutants and Enhanced Aromatic Alcohol Oxidation // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. № 105134. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105134

  9. Жереб В.П. Метастабильные состояния в оксидных висмутсодержащих системах. М.: МАКС Пресс, 2003. 162 с.

  10. Qureshi Z.S., Tanimu G., Aitani A.M., Asaoka S. Alasiri H. Production of Butadiene and Lower Olefins via Oxidative Conversion of n-Butane Over Ni-Bi-O/Zeolite Catalysts // Mol. Catal. 2022. V. 522. № 112224. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2022.112224

  11. Haldar T., Ravi Kanth Kumar V.V. Coexistence of Ferromagnetism and Superconductivity in MWCNT/Bi2SiO5 Nanocomposites // Phys. Scr. 2021. V. 96. № 12. № 125859. https://doi.org/10.1088/1402-4896/ac39ba

  12. Haldar T., Kumar U., Yadav B.C., Ravi Kanth Kumar V.V. Hierarchical Flower-Like Bi2SiO5/MWCNT Nanocomposites for Highly Sensitive LPG Sensor at Room Temperature // J. Alloys Compd. 2021. V. 856. № 158157. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158157

  13. Sakamoto K., Hagiwara M., Taniguchi H., Fujihara S. Fabrication of Bismuth Silicate Bi2SiO5 Ceramics as a Potential High-Temperature Dielectric Material // J. Mater. Sci. 2021. V. 56. P. 8415–8426.

  14. Haldar T., Kumar U., Yadav B.C., Ravi Kanth Kumar V.V. Effect of Direct–Current Biasing on the Adjustable Radio-Frequency Negative Permittivity Characteristics of Bi2SiO5/Multiwall Carbon Nanotube Metacomposites // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 1389–1398.

  15. Chen D., Liang Y., Miao S., Bi J., Sun K. Nd3+-Doped Bi2SiO5 Nanospheres for Stable Ratiometric Optical Thermometry in the First Biological Window // J. Lumin. 2021. V. 234. № 117967. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.117967

  16. Каргин Ю.Ф., Жереб В.П., Скориков В.М. Стабильное и метастабильное фазовые равновесия в системе Bi2O3–SiO2 // Журн. неорган. химии. 1991. Т. 36. № 10. С. 2611–2616.

  17. Жереб В.П. Физико-химические исследования метастабильных равновесий в системах Bi2O3 – ЭO2, где Э – Si, Ge, Ti: Автореф. дис. … канд. хим. наук. М.: ИОНХ АН СССР, 1980. 22 с.

  18. Бермешев Т.В., Жереб В.П., Тас-Оол Р.Н., Мазурова Е.В., Метелица С.И. Расслаивание в системе Bi2O3–SiO2. Влияние условий охлаждения расплава на фазовый состав и микроструктуру продуктов затвердевания // Изв. Академии наук. Сер. хим. 2021. Т. 70. № 8. С. 1462–1470.

  19. Жереб В.П. Физико-химические исследования метастабильных равновесий в системах Bi2O3 – ЭO2, где Э – Si, Ge, Ti: Дис. … канд. хим. наук. М.: ИОНХ АН СССР, 1980.

  20. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Денисов В.М. Теплоемкость оксидов системы Bi2O3–SiO2 // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 10. С. 2076–2078.

  21. Golyshev V.D., Gonik M.A., Tsvetovsky V.B. Spectral Absorptivity and Thermal Conductivity of BGO and BSO Melts and Single Crystals // Int. J. Thermophys. 2008. V. 29. P. 1480–1490. https://doi.org/10.1007/s10765-008-0499-5

  22. Зиновьев В.Е. Справочник теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1989. С. 381.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал