Одержання, дослідження властивостей та застосування оксометансульфонату цирконію(IV)

Автор(и)

  • Victor Vereschak Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0003-0914-6527

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150771

Ключові слова:

метансульфонова кислота, метансульфонат, оксиметансульфонат цирконію(IV), комплексна сполука, нанокристалічні порошки, оксид цирконію, поверхневі плівки

Анотація

Досліджено процес одержання оксометансульфоната цирконію(IV) шляхом взаємодії метансульфонової кислоти (CH3SO3H) (МСК)) з цирконій(IV) оксокарбонатом (ZrOCO3.nH2O), вивчені його основні фізико-хімічні та технологічні властивості. Проведення досліджень було обумовлено відсутністю даних по хімії цього класу органічних сполук цирконій(IV) та їх можливого застосування в сучасному матеріалознавстві.

Методами елементного, рентгенофазового, термічного та ІЧ-спектроскопічного  аналізів підтверджено, що продуктом взаємодії цирконію(IV) оксокарбонату (ZrOCO3.nH2O) з метансульфоновою кислотою є цирконію(IV) оксометансульфонат складу ZrO(CH3SO3)2.4H2O. 

Встановлено, що синтезований оксометансульфонат цирконію(IV) представляє собою білий кристалічний порошок, добре розчинний у воді і слоборозчинний в етанолі та ізопропиловому спирті. На повітрі поглинає вологу. Термічно розкладаєтся в інтервалі температур 390–410 оС з утворенням низькотемпературної кубічної модифікації діоксиду цирконію, яка при температурі вище 750 оС послідовно переходить в моноклінну структуру діоксиду цирконію. При термолізі оксометансульфонату Цирконію(IV) формуються нанодисперсні порошки діоксиду цирконію з розміром первинних часток 20–50 нм, які під дією дисперсійних сил агломеруются в агрегати 200–400 нм. Питома поверхня порошків визначена за методикою БЕТ становить 32 м2/г. Показано, що водно-спиртові розчини ZrO(CH3SO3)2.4H2O активно взаємодіють з твердими поверхнями, утворючи надтонкі приповерхневі полімерізовані плівки, з яких при термічній обробці формуються поверхневі покриття з діоксиду цирконію. Таким чином, отримані нові дані щодо хімії комплексних сполук цирконію(IV). Показана перспективність застосування оксометансульфоната цирконію(IV) для потреб сучасного матеріалознавства

Біографія автора

Victor Vereschak, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології неорганічних речовин та екології

Посилання

  1. Wincewicz, K., Cooper, J. (2005). Taxonomies of SOFC material and manufacturing alternatives. Journal of Power Sources, 140 (2), 280–296. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2004.08.032
  2. Vasylyev, O. D., Brodnikovskyi, Y. M., Brychevskyi, M. M. et. al. (2018). From Powder to Power: Ukrainian Way. SF Journal of Material and Chemical Engineering, 1. Available at: https://scienceforecastoa.com/Articles/SJMCE-V1-E1-1001.pdf
  3. Puzyrev, I. S., Alyabyshev, A. V., Lipilin, A. S., Ivanov, V. V., Yatluk, Yu. G. (2009). Sintez poliolatov cirkonila s ih posleduyushchim prevrashcheniem v nanorazmernyy dioksid cirkoniya. Izvestiya AN. Ser.: Himiya, 6, 1078–1085.
  4. Collins, D. E., Bowman, K. J. (1998). Influence of atmosphere on crystallization of zirconia from a zirconium alkoxide. Journal of Materials Research, 13 (05), 1230–1237. doi: https://doi.org/10.1557/jmr.1998.0175
  5. Yoldas, B. E. (1977). Preparation of glasses and ceramics from metal-organic compounds. Journal of Materials Science, 12 (6), 1203–1208. doi: https://doi.org/10.1007/bf02426858
  6. Gernon, M. D., Wu, M., Buszta, T., Janney, P. (1999). Environmental benefits of methanesulfonic acid. Green Chemistry, 1 (3), 127–140. doi: https://doi.org/10.1039/a900157c
  7. Tuszhinskiy, V. Dzh. (1990). Svoystva metansul'fokisloty i ee primenenie v elektrohimicheskih sistemah. Elektrohimiya, 26 (2), 249–251.
  8. Kapoor, R., Wadhawan, P., Kapoor, P. (1987). Preparation, properties, and characterization of methanesulfonato complexes of arsenic(III), antimony (III), and bismuth(III). Canadian Journal of Chemistry, 65 (6), 1195–1199. doi: https://doi.org/10.1139/v87-200
  9. Wang, R., Li, R., Jiang, H., Gong, H., Bi, Y. (2017). Crystal structure, thermal decomposition mechanism and catalytic performance of hexaaquaaluminum methanesulfonate. Journal of Coordination Chemistry, 70 (8), 1327–1338. doi: https://doi.org/10.1080/00958972.2017.1287907
  10. Trella, T., Frank, W. (2012). Hexaaquaaluminium(III) tris(methanesulfonate). Acta Crystallographica Section E Structure Reports Online, 68 (8), m1136–m1137. doi: https://doi.org/10.1107/s1600536812033235
  11. Preda, A. M., Kitschke, P., Rüffer, T., Lang, H., Mehring, M. (2016). Synthesis and Characterization of the Germanium Sulfonate Ge(CH3SO3)2- a 3D Coordination Network Solid. Zeitschrift Für Anorganische Und Allgemeine Chemie, 642 (6), 467–471. doi: https://doi.org/10.1002/zaac.201600023
  12. Vereshchak, V. G. (2015). Metansulfonaty perspektyvni organichni precursory dlia otrymannia nanodyspersnykh oksydnykh poroshkovykh materialiv. Zbirnyk materialiv VII Mizhnarodnoiyi naukovo-praktychnoiyi konferentsiyi “Suchasni problemy technologiyi neorganichnykh rechovyn ta resursozberezhennia”. Dnipropetrovsk, 52.
  13. Vereshchak, V. H., Sorochkina, K. O., Vlieiev, D. V. (2018). Metansulfonaty yak perspektyvni orhanichni spoluky dlia oderzhannia funktsionalnykh oksydnykh nanomaterialiv. XX Ukrainska konf. z neorh. khimiyi. Dnipro, 183.
  14. Givan, A., Loewenschuss, A., Nielsen, C. J. (2005). Infrared spectrum and ab initio calculations of matrix isolated methanesulfonic acid species and its 1:1 water complex. Journal of Molecular Structure, 748 (1-3), 77–90. doi: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2005.03.015

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-12-12

Як цитувати

Vereschak, V. (2018). Одержання, дослідження властивостей та застосування оксометансульфонату цирконію(IV). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6 (96), 14–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150771

Номер

Том 6 № 6 (96) (2018): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Victor Vereschak

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.