Phase Transformations of Electrochemically Prepared Precursors of the TiO2–ZrO2–Y2O3 and TiO2–Al2O3–ZrO2–Y2O3 Oxide Systems
- 作者: Dresvyannikov A.F.1, Petrova E.V.1, Kashfrazyeva L.I.1, Khairullina A.I.1
-
隶属关系:
- Kazan National Research Technological University
- 期: 卷 59, 编号 7 (2023)
- 页面: 772-779
- 栏目: Articles
- URL: https://medjrf.com/0002-337X/article/view/668217
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23070035
- EDN: https://elibrary.ru/PUHRDG
- ID: 668217
如何引用文章
详细
This paper reports on the preparation of precursors of mixed oxide systems by an electrochemical process based on anodic dissolution of titanium in an electrolyte containing Cl–, NO3–, Al3+, Zr4+, and Y3+ ions in the presence of OH– ions electrogenerated on a cathode, interaction of electrode reaction products, their hydrolysis, and coprecipitation of hydrolyzed species. Synthesis was carried out in a coaxial diaphragmless electrochemical reactor having electrodes differing considerably in area and resulted in the formation of primary particles of precursors to oxide phases through hydrolysis, polycondensation, and crystallization. The proposed approach allows complex titania-based systems to be prepared in the form of anatase and brookite phases stable in the temperature range 80–550°C, and the addition of Al3+ ions leads to the formation of the boehmite phase, which undergoes no changes up to 550°C. Heat treatment of the precipitates at 1100°C raised the degree of crystallinity of the samples, and all of the synthesized oxide systems were found to contain the rutile phase (TiO2) and the mixed oxide TiZrO2. The formation of Ti2Y2O7 makes it possible to stabilize the cubic zirconia phase formed during the electrolysis process, which ensures high mechanical strength, corrosion resistance, and sinterability of ceramic particles based on alumina- and yttria-modified titania and zirconia.
作者简介
A. Dresvyannikov
Kazan National Research Technological University
Email: alfedr@kstu.ru
420015, Kazan, Russia
E. Petrova
Kazan National Research Technological University
Email: a.dresvyannikov@mail.ru
420015, Kazan, Tatarstan, Russia
L. Kashfrazyeva
Kazan National Research Technological University
Email: a.dresvyannikov@mail.ru
420015, Kazan, Tatarstan, Russia
A. Khairullina
Kazan National Research Technological University
编辑信件的主要联系方式.
Email: a.dresvyannikov@mail.ru
420015, Kazan, Tatarstan, Russia
参考
- Nadeem M., Tungmunnithum D., Hano Ch., Haider Abbasi B., Salman Hashmi S., Ahmad W., Zahir A. The Current Trends in the Green Syntheses of Titanium Oxide Nanoparticles and Their Applications // Green Chem. Lett. Rev. 2018. V. 11. № 4. P. 492–502. https://doi.org/10.1080/17518253.2018.1538430
- Степанов А.Ю., Сотникова Л.В., Владимиров А.А. и др. Синтез и исследование фотокаталитических свойств материалов на основе TiO2 // Вестн. Кемеровского гос. ун-та. 2013. Т 54. № 2–1. С. 249–255.
- Василевская А.К., Альмяшева О.В. Особенности фазообразования в системе ZrO2–TiO2 в гидротермальных условиях // Наносистемы: физика, химия, математика. 2012. Т. 3. № 4. С. 75–81.
- Flegler A.J., Burye Th.E., Yang Q., Nicholas J.D. Cubic Yttria Stabilized Zirconia Sintering Additive Impacts: A Comparative Study // Ceram. Int. 2014. V. 40. № 10B. P. 16323–16335. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.07.071
- Curioni M., Scenini F. The Mechanism of Hydrogen Evolution During Anodic Polarization of Aluminium // Electrochim. Acta. 2015. V. 180. P. 712–721. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.08.076
- Бардаханов С.П., Ким А.В., Лысенко В.И., Номоев А.В. Свойства керамики, полученной из нанодисперсных порошков // Неорган. материалы. 2009. Т. 45. № 3. С. 379–384.
- Коленько Ю.В., Бурухин А.А., Чурагулов Б.Р., Олейников Н.Н. Фазовый состав нанокристаллического диоксида титана, синтезированного в гидротермальных условиях из различных соединений титанила // Неорган. материалы. 2004. Т. 40. № 8. С. 942–949.
- Kolen’ko Yu.V., Maximov V.D., Garshev A.V., Meskin P.E., Oleynikov N.N., Churagulov B.R. Hydrothermal Synthesis of Nanocrystalline and Mesoporous Titania from Aqueous Complex Titanyl Oxalate Acid Solutions // Chem. Phys. Lett. 2004. V. 388. № 4–6. P. 411–415. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2004.03.042
- Мурашкевич А.Н., Алисиенок О.А., Жарский И.М., Коробко Е.В., Журавский Н.А., Новикова З.А. Физико-химические и электрореологические свойства диоксида титана, модифицированного оксидами металлов // Коллоид. журн. 2014. Т. 76. № 4. С. 506–512. https://doi.org/10.7868/S0023291214040119
- Xiaojing Xu, Xiqing Xu, Jiachen Liu, Wenhu Hong, Haiyan Du, Feng Hou Low-Temperature Fabrication of Al2O3–ZrO2 (Y2O3) Nanocomposites through Hot Pressing of Amorphous Powders // Ceram. Int. 2016. V. 42. № 1. P. 15065–15071. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.06.168
- Хайруллина А.И., Кашфразыева Л.И., Петрова Е.В., Дресвянников А.Ф., Ахметова А.Н. Электрохимическое получение прекурсоров оксидных систем на основе титана // Вестн. технол. ун-та. 2022. Т. 25. № 6. С. 33–37. https://doi.org/10.55421/1998-7072_2022_25_6_33
- Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы. М.: Металлургия, 1986. 350 с.
- Петрова Е.В., Дресвянников А.Ф., Хайруллина А.И., Межевич Ж.В. Физико-химические свойства оксида алюминия, синтезированного с использованием электрогенерированных реагентов // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 7. С. 1103–1110. https://doi.org/10.1134/S0044453719070227
- Дресвянников А.Ф., Петрова Е.В., Хайруллина А.И. Синтез высокодисперсных образцов системы Al2O3–ZrO2–MgO с использованием электрогенерированных реагентов // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 3. С. 264–270. https://doi.org/10.1134/S0002337X19030060
- Дресвянников А.Ф., Петрова Е.В., Хайруллина А.И. Физико-химические закономерности SPS-компактирования алюмоциркониевых высокодисперсных оксидов, полученных электрохимическим способом // Физика и химия обраб. материалов. 2017. № 3. С. 56–63.
- Иванов-Павлов Д.А., Конаков В.Г., Голубев С.Н., Ануфриков Ю.А. Исследование взаимосвязи фазового состава керамик Y2O3–TiO2–ZrO2 и их электрохимических характеристик // Вестн. Санкт-Петербургского ун-та. 2010. Т. 4. № 1. С. 142–148.
- Zhang D., Zeng F. Structural, Photochemical and Photocatalytic Properties of Zirconium Oxide Doped TiO2 Nanocrystallites // Appl. Surf. Sci. 2010. V. 257. № 3. P. 867–871. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.083
- Leverkoehne M., Janssen R., Claussen C. Phase Development of ZrxAly–Al2O3 Composites during Reaction Sintering of Al/ZrO2/Al2O3 Powder Mixtures // J. Mater. Sci. Lett. 2002. V. 21. № 2. P. 179–183. https://doi.org/10.1023/A:1014213719402
- Jerebtsov D., Mikhailov G., Sverdina S. Phase Diagram of the System Al2O3–ZrO2 // Ceram. Int. 2000. V. 26. № 8. P. 821–830. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(00)00023-7
- Yasin A.S., Obaid M., El-Newehy M.H., Al-Deyab S.S., Barakat Nasser A.M. Influence of TixZr(1−x)O2 Nanofibers Composition on the Photocatalytic Activity toward Organic Pollutants Degradation and Water Splitting // Ceram. Int. 2015. V. 41. № 9. P. 11876–11885. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.05.156
- Yu G., Zhu L., Zhang G., Qin G., Fu H., Ji F., Zhao J. Preparation and Characterization of the Continuous Titanium-Doped ZrO2 Mesoporous Fibers with Large Surface Area // J. Porous Mater. 2014. V. 21. P. 105–112. https://doi.org/10.1007/s10934-013-9753-8
- Song J., Wang X., Yan J., Yu J., Sun G., Ding B. Soft Zr-Doped TiO2 Nanofibrous Membranes with Enhanced Photocatalytic Activity for Water Purification // Sci. Rep. 2017. V. 7. https://doi.org/10.1038/s41598-017-01969-w
- Barakat N.A.M., Hassan A.A.Y., Matar S.M.E.-S., Awad M.O.A., Ali A.S.Y. ZrO2/TiO2 Nanofiber Catalyst for Effective Liquefaction of Agricultural Wastes in Subcritical Methanol // Sep. Sci. Technol. 2018. V. 53. P. 2628–2638. https://doi.org/10.1080/01496395.2018.1458876
- Manan Dholakia, Sharat Chandra, Mathi Jaya S. Properties of Y2TiO5 and Y2Ti2O7 Crystals: Development of Novel Interatomic Potentials // J. Alloys Compd. 2018. V. 739. P. 1037–1047. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.12.244
补充文件
