Золь-гель синтез, структура и адсорбционные свойства оксидов LiMgxMn(2–x)O4 (0 ≤ x ≤ 0.7)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Осуществлен золь-гель синтез оксидов лития-марганца со структурой шпинели LiMgxMn(2–x)O4, допированных ионами Mg2+ в интервале 0 ≤ x ≤ 0.7. Методами рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии изучен фазовый состав и морфология полученных оксидов. Показано, что в интервале 0 ≤ x ≤ 0.7 Mg-допированные оксиды лития-марганца LiMgxMn(2–x)O4 сохраняют структуру исходной кубической шпинели LiMn2O4, при этом с увеличением содержания магния наблюдается рост параметра а от 8.175 до 8.309 Å при близких значениях среднего размера кристаллитов (30–36 нм). Образцы исходной LiMn2O4 и Mg-допированных шпинелей представлены частицами призматической формы субмикронного (0.1–0.2 мкм) и микронного (1.0–3.0 мкм) размеров соответственно. Изучено влияние дозы адсорбента (0.05–0.3 г/л) и рН раствора (3.0–13.0) на эффективность адсорбции. Изотермы адсорбции ионов Li+ образцом LiMg0.3Mn1.7O4 описываются уравнением мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Увеличение температуры модельного раствора от 25 до 45°С сопровождается ростом максимальной адсорбции образца LiMg0.3Mn1.7O4 от 10.50 до 10.98 ммоль/г, что свидетельствует об эндотермической природе процесса адсорбции. Кинетика адсорбции хорошо описывается уравнением псевдовторого порядка, что свидетельствует о протекании химического взаимодействия в процессе адсорбции.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ш. А. Бегимкулова

Самаркандский государственный университет им. Ш. Рашидова

Автор, ответственный за переписку.
Email: bshahnoza0206@gmail.com
Узбекистан, Университетский бульвар, 15, Самарканд, 140100

А. М. Насимов

Самаркандский государственный университет им. Ш. Рашидова

Email: bshahnoza0206@gmail.com
Узбекистан, Университетский бульвар, 15, Самарканд, 140100

О. Н. Рузимурадов

Туринский политехнический университет в г. Ташкенте

Email: bshahnoza0206@gmail.com
Узбекистан, ул. Кичик халка йули, 17, Ташкент, 100095

В. Г. Прозорович

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Email: bshahnoza0206@gmail.com
Белоруссия, ул. Сурганова, 9/1, Минск, 220072

А. И. Иванец

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Email: bshahnoza0206@gmail.com
Белоруссия, ул. Сурганова, 9/1, Минск, 220072

Список литературы

  1. Liu D.-F., Sun Sh.-Y., Yu J.-G. // Chem. Eng. J. 2019. V. 377. P. 119825. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.08.211
  2. Ryu J.Ch., Shin J., Lim Ch. et al. // Hydrometallurgy. 2022. V. 209. P. 105837. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2022.105837
  3. Zhang G., Zhang J., Zeng J. et al. // Coll. Surf. A. 2021. V. 629. P. 127465. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.127465
  4. Tan L., Li Zh., Tong Zh. et al. // Ceram. Int. 2024. V. 50. № 4. P. 5877. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.11.386
  5. Tomon Ch., Sarawutanukul S., Phattharasupakun N. et al. // Commun. Chem. 2022. V. 5. P. 54. https://doi.org/10.1038/s42004-022-00670-y
  6. Qiu Y., Peng X., Zhou L. et al. // Batteries. 2023. V. 9. № 2. P. 123. https://doi.org/10.3390/batteries9020123
  7. Weng D., Duan H., Hou Y. et al. // Prog. Nat. Sci.: Mater. Int. 2020. V. 30. № 2. P. 139. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2020.01.017
  8. Cheng M., Yao Ch., Su Y. et al. // Chemosphere. 2021. V. 279. P. 130487. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130487
  9. Gao Y., Wang Sh., Gao F. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2023. V. 351. P. 112492. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2023.112492
  10. Gao J.-M., Du Z., Zhao Q. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2021. V. 13. P. 228. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.04.073
  11. Liu Zh., Chen K., Ding J. et al. // Hydrometallurgy. 2023. V. 219. P. 106078. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2023.106078
  12. Siekierka A. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 236. P. 116234. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116234
  13. Tian G., Gao J., Wang M. et al. // Electrochim. Acta. 2024. V. 475. P. 143361. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.143361
  14. Singh G., Gupta S.L., Prasad R. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2009. V. 70. № 8. P. 1200. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2009.07.001
  15. Llusco A., Grageda M., Ushak S. // Nanomaterials. 2020. V. 10. № 7. P. 1409. https://doi.org/10.3390%2Fnano10071409
  16. Ross N., Willenberg Sh., Juqu Th. et al. // J. Nanotechnol. 2024. V. 2024. P. 7020995. https://doi.org/10.1155/2024/7020995
  17. Zhan H., Qiao Y., Qian Zh. et al. // J. Ind. Eng. Chem. 2022. V. 114. P. 142. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2022.07.003
  18. Park S. H., Yan Y.-Zh., Kim J. et al. // Hydrometallurgy. 2022. V. 208. P. 105812. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2021.105812
  19. Bao L.-R., Zhang J.-Z., Tang W.-P. et al. // Desalination. 2023. V. 546. P. 116196. https://doi.org/10.1016/j.desal.2022.116196
  20. Sun Y., Wang Q., Wang Y. et al. // Sep. Purif. Technol. 2021. V. 256. P. 117807. https://doi.org/10.1016//j.seppur.2020.117807
  21. Karshyga Z., Yersaiynova A., Yessengaziyev A. et al. // Materials. 2023. V. 16. № 24. P. 7548. https://doi.org/10.3390%2Fma16247548
  22. Иванец А.И., Печенка Д.В., Прозорович В.Г. и др. // Докл. НАН Беларуси. 2023. Т. 67. № 1. С. 27. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2023-67-1-27-37
  23. Бузанов Г.А., Нипан Г.Д., Жижин К.Ю. и др. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 5. С. 551.
  24. Ivanets A., Prozorovich V., Kouznetsova T. et al. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 411. P. 124902. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.1249023
  25. Tran H.N., You Sh.-J., Hosseini-Bandegharaei A. et al. // Water Res. 2017. V. 120. P. 88. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.04.014

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы образцов шпинелей LiMn2O4 и LiMgxMn(2–x)O4 (0 ≤ x ≤ 0.7).

Скачать (200KB)
Метаданные
3. Рис. 2. СЭМ-изображения образцов шпинелей: а – LiMn2O4 (×5000), б–г – LiMgxMn(2–x)O4 (×6000) при х = 0.1 (б), 0.3 (в), 0.7 (г).

Скачать (431KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние дозы адсорбента (а) и pH (б) модельного раствора на адсорбционную емкость адсорбентов на основе LiMn2O4 и LiMg0.3Mn1.7O4.

Скачать (106KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изотермы адсорбции ионов Li+ образцами адсорбентов на основе LiMn2O4 (а, в, д) и LiMg0.3Mn1.7O4 (б, г, е) при температурах модельного раствора 25 (а, б), 35 (в, г) и 45°С (д, е).

Скачать (341KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кинетические кривые адсорбции ионов Li+ (а, б) образцами адсорбентов на основе LiMn2O4 и LiMg0.3Mn1.7O4, а также аппроксимационные кривые уравнений псевдопервого (в, г) и псевдовторого порядка (д, е).

Скачать (331KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024