Новые электрокаталитические системы на основе бисорбентов из рисовой

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

192 

 

При  этом  может  наблюдаться  увеличение  эффективности  каталитической  реакции  в 

несколько раз. 

Известно, что более эффективными катализаторами являются бинарные системы по 

сравнению с индивидуальными металлами.  

 

Эксперимент 

 

Исходная  рисовая  шелуха  после  промывки  проточной  водой  подвергалась 

карбонизации при температурах 500 – 700°С в инертной среде (Ar) в течение 2-4-х часов. 

Полученные  образцы  БС  исследовались  на  содержание  влаги  (W,  %),  золы  (A,  %)    и 

углерода  (С,  %).  Данные  представленные  в  таблице  1.  Установлено,  что  температура  и 

время  карбонизации  существенно  влияют  на  состав  и,  следовательно,  на  сорбционную 

характеристику и электропроводность БС [1]. 

 

Таблица 1 – Результаты технического анализа карбонизированных образцов РШ 

 

№ 

образца 

Условие карбонизации 

W,% 

A, % 

С, % 

t 

0

C 

 

1 

500 

2 

1,58 

42,20 

57,80 

2 

500 

3 

2,29 

42,05 

57,95 

3 

500 

4 

1,52 

42,16 

57,84 

4 

600 

2 

1,74 

44,49 

55,51 

5 

600 

3 

2,16 

44,08 

55,92 

6 

600 

4 

0,65 

41,11 

58,89 

7 

700 

2 

0,62 

44,06 

55,94 

8 

700 

3 

0,65 

44,58 

55,42 

9 

700 

4 

0,67 

44,40 

55,60 

 

Адсорбционная активность полученных образцов БС определялась по метиленовому 

синему (ГОСТ 4453-74) и результаты анализов приведены в таблице 2. 

 

Таблица 2 – Результаты адсорбционной активности по йоду и метиленовому синему 

 

 

Установлено,  что  наибольшей  адсорбционной  активностью  по  йоду  [2], 

соответственно,  и  наибольшим  количеством  микропор  обладает  образец  №3  -  69,20  %. 

№  

Образца 

Условие карбонизации 

Адсорбц. активность 

по йоду 

Адсобц. активность 

по метиленовому 

синему 

t 

0

C 

 

1 

500 

2 

33,41 

0,46 

2 

500 

3 

40,09 

0,44 

3 

500 

4 

69,20 

0,42 

4 

600 

2 

48,59 

0,59 

5 

600 

3 

11,27 

0,58 

6 

600 

4 

12,65 

0,46 

7 

700 

2 

33,96 

0,88 

8 

700 

3 

33,25 

1,1 

9 

700 

4 

26,22 

0,68 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

193 

 

Образец  №  8  обладает  максимальной  удельной  площадью  поверхности,  определенной 

методом БЭТ – 295, 048 м

2

/г и удельным объемом пор – 0,126 см

3

/г.  

Были  определены  удельные  поверхности,  объемы  пор  БС  и  их  распределение  по 

размерам методом БЭТ [3].  

 

Таблица 3 – Результаты БЭТ анализа 

 

№ 

образца 

Условие 

карбонизации 

Удельная площадь 

поверхности Sуд, 

м

2

/г 

Удельный объем пор, 

Vп, см

3

/г 

Средний 

размер 

пор, нм 

t 

0

C 

 

4 

600 

2 

127,501 

0,055 

1,713 

7 

700 

2 

247,238 

0,106 

1,713 

8 

700 

3 

295,048 

0,126 

1,713 

9 

700 

4 

229,881 

0,098 

1,713 

 

В  качестве  модифицирующего  соединения  было  выбрано  гетерополисоединение 

(ГПС)  (NH

4

)

3

[Co

3

O

6

Mo

6

O

18

H

6

]  ·  nH

2

O,  содержащий  в  своем  составе  биметалл  из  Co

+3

  и 

Mo

+6

, с массовой долей: Co-6% и Mo- 53%.  

Электрохимические исследования проводились на потенциостате  AUTOLAB серии 

PGSTAT101/M101  с  компьютерной  обработкой  данных,  с  программным    обеспечением 

«NOVA».  Применялась  стандартная  трех-электродная  ячейка,  рабочими  электродами 

служили  -  стеклоуглеродный  электрод  (СУЭ),  импрегнированный  модифицированным 

композитом (бисорбентом и оксидами Co,Mo), электрод из спектрально чистого графита, 

а  также  угольно-пастовый  электрод  на  основе  синтезированного  композиционного 

материала  -  БС.  Электродом  сравнения  являлся  насыщенный  хлорсеребряный  электрод 

(ХСЭ)  (Е  =  0,222В)  [4],  в  качестве  вспомогательного  электрода  был  использован 

платиновый  электрод.  Все  измерения  проведены  при  комнатной  температуре.  Значения 

потенциалов  во  всех  электрохимических  измерениях  приведены  относительно  ХСЭ  без 

пересчета на водородный электрод сравнения. 

На  рисунке  1  приведены  ЦВА  -  кривые  гетерополисоединения  (ГПС)  – 

(NH

4

)

3

[CoO

6

Mo

6

O

18

H

6

]nH

2

O  в  дифференциальной  форме  (ДВА).  Исследуемый    образец  - 

ГПС  (не  восстановленная  соль)  в  растворе  фонового  электролита  0,1М  Na

2

SО

4

,  при 

рН=6,22.  

Измерения  проводились  при  следующих  условиях:  диапазон  потенциалов  -

1,2В;÷1,2В,  начальный  потенциал  соответствовал  его  стационарному  значению. 

Начальная развертка была направлена в катодную область от Е

станд 

= -0.3В  до  значения  -

1,2В.  Вольтамперограммы  характеризуются  наличием  ряда  электрохимических  волн, 

которые  соответствуют  анодным  (А)  и  катодным  (К)  процессам  окисления  и 

восстановления активных частиц, присутствующих в исходной соли ГПС.  

В  работах  [5-7],  посвященных  электрохимическим  исследованиям  молибдатов  при 

присутствии в электролите ионов металлов группы Fe,  сделаны предположения о природе 

анодно-катодных сигналов.  

Нами  установлено,  что  металлы  внедренные  на  поверхность  инертного  электрода 

сохранили  присущие  им  электрохимические  свойства,  а  их  количество  указывает  на 

наличие разнообразных форм существования молибдена и кобальта. 

Например, волны А1, А2, А3, А4 и А5, вероятно, являются следствием ступенчатого 

процесса окисления Мо и Со, которые образуются при катодной задержке (-1,2В) [8,9]. 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

194 

 

 

Обозначение: образец СУ+(NH

4

)

3

[CoO

6

Mo

6

O

18

H

6

]nH

2

O, Фон- 0,1М Na

2

SО

4

. 

 

Рисунок 1 – Циклическая вольтамперная кривая в дифференциальной форме 

 

Анализ катодной ветви ДВА кривых характеризуются наличием 3-х пиков К1, К2 и 

К3.  Природа  пика  К1,  вероятно,  связана  с  переходом  Mo

3+

Mo

2+

,  а  волну  К2  можно 

отнести к конечным реакциям восстановления, с образованием металлического молибдена 

и кобальта.  

Таким  образом,  нами  установлено,  что  в  0,1  М  Na

2

SO

4

  в  области    изменения 

рассмотренных  потенциалов  от  –  1,2  до  1,2В  полученные  композиты  проявляют 

электрохимическую активность и характеризуются стабильностью редокс-свойств. 

На  рисунке  2  изображены  ЦВА  кривые  образца  4,  модифицированного  с  5%  ГПС. 

На  основе  данных  экспериментов  установлено,  что  восстановление  Мо  происходит  с 

высокими  выходами  через  образование  активных  форм  водорода,  что,  также  было 

отмечено рядом авторов; Кузнецов В.В., Пшеничкина А.В. и др.  [9].  На ЦВА композита 

видна  полуволна  К4,  где  выделяется  сравнительно  небольшое  количество  Мо, 

значительная  часть  его  образуется  при  значении  потенциала  отрицательнее  Е=-0,8В,  т.е 

при потенциалах разложения воды с выделением водорода. 

На  основании  проведенных  исследований  можно  заключить,  что  в  0,1  М  растворе 

Na

2

SO

4

 при рН=6,22 в рабочей области  потенциалов от – 1,0 до 0,2В полученные образцы 

проявляют электрохимическую активность и все окислительные реакции идут с обратным 

восстановлением. 

 

 

Образначения: УПЭ-Со;Мо.(восстановл.)  Фон- Na

2

SO

4

 0,1М pH=6,22 

 

Рисунок 2 – Циклическая вольтамперная кривая в дифференциальной форме 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

195 

 

На  рисунке  3  приведены  данные  ЦВА  кривых  в  промежутках  изменения 

потенциалов  от  Е=  -1,0В  до  Е=  0,2В  для  2-х  значений  задержки  при 

  соответственно,  снятые  в  буферном  растворе  с 

рН=4,45,  0,1М.  KC

8

H

5

O

4

.  Наблюдается,  что  с  ростом  времени  задержки,  при 

  чувствительность аналитического сигнала повышается.  

На  ЦВА  присутствуют  плохо  разделенные  пики,  отвечающие  окислительно-

восстановительным  процессам.  Заметным  фактом  является  существенное  смещение 

значений  потенциалов  поляризационных  волн,  как  в  катодной,  так  и  в  анодной  области 

изменения поляризации. 

 

 

Обозначения:  УПЭ-Со;Мо.(восстановл)  Фон  -  0,1М.  KC

8

H

5

O

4

,  рН=4,45.  Время 

задержки: 1- 

; 2- 

. 

 

Рисунок 3 – Циклическая вольтамперная кривая в дифференциальной форме 

 

Выводы 

 

Синтезирован  бисорбент  SiO

2

/С,  на  основе  рисовой  шелухи,    пригодный  для 

биметаллического  модифицирования.  Современными  методами  анализа  определены 

аморфная  структура  матрицы,  также  определены  ее  основные  компоненты  –  кислород, 

кремний  и  углерод  (фотометрия,  иодометрия,  «Раман»  спектроскопия  и  циклическая 

вольтамперометия).  

На  основе  БС  получены  композиционные  материалы  модифицированные 

молибденом  и  кобальтом,  которые  проявляют  высокие  обратимые  электрохимические 

активности в широкой области рабочих потенциалов. 

 

Список литературы 

 

1  ГОСТ  4453-74.  Уголь  активный  осветляющий  древесный  порошкообразный. 

Технические  условия.  П.  4.4.  «Определение  адсорбционной  активности  по  индикатору 

метиленовому голубому или метиленовому синему» 

2 ГОСТ 6217-74. Уголь древесный дробленный. Технические условия. П.4.4. «Метод 

определения сорбционной емкости по йоду». П.4.5. «Определение прочности». 

3 Вячеславов А.С., Померанцева Е.А. Измерение площади поверхности и пористости 

методом капиллярной конденсации азота. Методическая разработка. – М.: МГУ, 2006. – С. 

30-35. 

4  Волков,  А.И.,  Жарский,  И.М.  Большой  химический  справочник  –  Современная 

школа, 2005. – 494 с. 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

196 

 

5  Кузнецов  В.В.  Электроосождение  сплавов  железо  –  молибден  из  аммонийно  – 

цитратных растворов // Электрохимия. – 2015. Т. 51. Вып. 8. – С. 846-855. 

6  Храменкова  А.В.  Получение  композиционных  и  полимер-иммобилизованных 

каталитически активных оксидных покрытий методом нестационарного электролиза: дис. 

хим. наук. – Новочеркаск, 2014. – С. 43-54 

7  Кузнецов  В.  В.  Электрокаталитические  свойства  осадков  сплава  кобальт  - 

молибден в реакции выделения водорода // Электрохимия. – 2008. – С. 1449 -1457. 

8  Пшеничкина  Т.В  Получение  сплава  кобольт-молибден    электрохимическим 

методом и его свойства: дис. хим. наук. – Москва, 2010.-С. 24-27 

9 

Калинкина 

А.А. 

Электрохимический 

синтез 

электрокатализаторов 

с 

использованием соединений молибдена: дис. хим. наук. – Москва, 2009. – С. 100-106. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

197 

 

УДК 544.77 

 

А. И. Сыдықова, Г. Құрманғажы, С. М. Тәжібаева*, Д.Қ. Болатова, Қ. Б. Мұсабеков 

 

Әл-Фараби Казақ ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан 

*E-mail:sagdat.tazhibaeva@kaznu.kz 

 

Бентониттің магниттік бөлшектерін алу 

 

Fe(II) және  Fe(III) тұздарын  конденсациялау әдісімен магнетит бөлшектері  алынды. 

Бентонит қатысында магнетитті алу оның пакетаралық кеңістігінде темір оксидтері түзілуі 

негізінде  магнетит-бентонит  композиттерін  синтездеуге  мүмкіндік  берді.  Электрондық 

микроскопия  әдісімен  алынған  магнетит  және  магнетит-бентонит  композиттерінің 

өлшемдері 0,2-1,0 мкм-нан аспайтындығы көрсетілді. Электрофорез әдісімен магнетиттің 

және  оның  композитінің  заряды  анықталды.  Магнетит  бетінің  оң  зарядты,  ал  магнетит-

бентонит композитінің теріс зарядты екендігі көрсетілді.  

Түйін сөздер: магнетит, магниттік бөлшектер, магниттік композициялар. 

 

А. И. Сыдыкова, Г. Курмангажи, С. М. Тажибаева, Д.К. Болатова, К. Б. Мусабеков 

Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Алматы, Казахстан 

 

Получение магнитных частиц бентонита 

 

Методом  конденсации  солей  Fe(II)  и  Fe(III)  получены  частицы  магнетита.  Путем 

синтеза  магнетита  в  суспензии  бентонита  получены  магнитные  композиты  бентонита. 

Методом электронной микроскопии показано, что размеры частиц магнетита и композита 

магнетит-бентонит находятся в пределах 0,2-1,0 мкм. Методом электрофореза определены 

заряды  частиц  бентонита  и  композита  магнетит-бентонит.  Показано,  что  частицы 

магнетита имеют положительный заряд, а композит магнетит-бентонит – отрицательный.  

Ключевые слова: магнетит, магнитные частицы, магнитные композиции. 

 

S.M.Tazhibayeva, A.I. Sydykova,  G.Kurmangazhy, D.K. Bolatova, K.B.Musabekov 

Al-Farabi Kazakh national university, Almaty, Kazakhstan 

 

Obtaining of magnetic particles of bentonite  

 

By method of Fe(II) and Fe(III)  salts condensation method magnetite particles have been  

obtained.  In  the  interlayer  packet  of  bentonite    magnetic  composites  synthesised.  By  electron 

microscopy  shows  that  the  particle  size  of  magnetite  and  magnetite  composite  of  bentonite  is 

within  0.2-1.0  mµ.  The  charges  of  bentonite  particles  and  magnetite  composite  of  bentonite 

determied by electrophoresis. It is shown that the magnetite particles have a positive charge, and 

the composite of magnetite-bentonite charged negatively.  

Key words: magnetite, magnetic particles, magnetic compositions. 

 

Кіріспе 

 

Кәзіргі  заманда  нанотехнологияның  дамуы  медицина  мен  биология  салаларына 

арналған  әр  түрлі  магнитті  нанобөлшектер  негізінде  қасиеті  алдын-ала  болжанған  жаңа 

материалдар  жасауға  мүмкіндік  береді.  Олар  әсіресе  онкоаурулардың  терапиясы  мен 

диагностикасында  көп  сұранысқа  иеленеді.  Биогендік  металдардың  нанобөлшектерімен 

өңделген  саздар  көптеген  терапевтік  материалдардың  бактерицидтігін  жоғарылатады. 

Әдебиетте магниттік жүйелерге арналған мәліметтер жеткілікті, ал нанобөлшектер ретінде 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

198 

 

онда  магнетиттер  жиі  қолданылады  [1-3].  Дегенмен,  бұл  жүйелердің  алынуы  мен 

практикалық  маңызды  қасиеттерін  реттеу  жолдары  ерекше  қызығушылық  туғызады. 

Осыған  орай  бұл  жұмыстың  мақсаты  –  магниттік  бөлшектерді  алуға  арналған 

жұмыстарды шолу. 

 Магнетиттің  ерекше  қасиеттері  оның  алу  жолдарын  дамытуды  және  жеңілдетуді 

қажет  етеді.  Магнетитті  алудың  әдістеріне  тоқталатын  болсақ,  темірді  оттекпен 

тотықтыру арқылы әр түрлі құрамды оксидтердің қоспасын алуға болады. 



  -  Fe

2 

O

3   

пен 

Fe

3

O

4

-тің  синтезі  температуралық  режимді  қатаң  қадағалау  керек  болғандықтан  қиынға 

соғады.  

Дегенмен, олардың ішінен келесідей аса қарапайымдарын көрсетуге болады. 

Лабораториялық жағдайда  жоғары температурада  



-FeO(ОН)–ты  қыздыру  арқылы 

алу ыңғайлы. Өз кезегінде 



- FeO(ОН) –ті алудың бірнеше жолдары бар [4]: 

 

2FeCl

2

∙4H

2

O + (CH

2

)

6

N

4 

+ 2H

2

O2Fe(OH)

2 

+ 4NH

4

Cl + 6(CH

2

O) 

Fe(OH)

2 

+ NaNO

2 

+ HCl 



-FeO(ОН) + NO + NaCl + H

2

O 

 

0,1М FeCl

2 

және 0,1МВа(ОН)

2

ерітінділерін араластыру арқылы тұнба алып, оны ауа 

құрамындағы  оттекпен  бөлме  температурасында  тотықтыру  арқылы  синтездеуге  болады 

[4].    FeCl

2

–нің  сілтілі  ерітіндісін  0,1М  КIO

3 

және  0,1М  Na

2

S

2

O

3

-тің  ерітіндісімен 

араластырып,  тұнба  алу  арқылы  алады  [5].  Ал  [6]  жұмыста 



-Fe

2

O

3   

нанобөлшектерін 

марганец  (3+)-ті  легирлеу  арқылы  алуға  болатыны  жазылған.  Fe

2

O

3

-тің  аморфты 

нанобөлшектерін 500

0

Стемпературада 3 сағат бойы 8,5%-ды  марганец (3+) пен легирлеу 

арқылы 



-Fe

2

O

3 

(кубтық фаза) түзілетіні анықталған.  



-Fe

2

O

3

-ны  карбоксилат-гидразинаттарынан  алуға  да  болады:  FeC

4

H

2

O

4

∙2N

2

H

4

, 

FeC

4

H

4

O

4

∙2N

2

H

4

, 

FeC

4

H

2

O

5

∙2N

2

H

4

, 

FeC

3

H

2

O

4

∙1,5N

2

H

4

∙H

2

O, 

FeC

4

H

4

O

6

∙N

2

H

4

∙H

2

O.Қосылыстар  автокаталитикалық  түрде 



-Fe

2

O

3

-ге  дейін  ыдырайды. 

Қыздыру кезінде бөлінетін гидразин ауадағы оттекпен әрекеттеседі: N

2

H

4 

+ О

2 

N

2 

+ H

2

О 

және реакция жылудың бөлінуімен жүреді. Бұл процесс дегидразинирленген комплекстің 



-Fe

2

O

3

-ке дейін тотығып, ыдырауына апарады. 

Магнетит  алудың  келесі  әдісі  темірдің  екі  валентті  гидроксидінің  түзілуімен  және 

оның  ары  қарай  тотығуымен  байланысты.  Реакция  барысында  темір  гидроксидінің  бір 

бөлігін  0,4-0,6  %  CuSO

4

-тің  ерітіндісімен  тотықтырады.  Содан  кейін  түзілген  тұнбаны 

магниттік кеңістікті қолдана отырып, жуады. Түзілу механизмін сипаттайтын болсақ, екі 

валентті темір ерітінділеріне сілті қосу барысында темір гидроксиді түзіледі. Ол ауадағы 

оттек қатысында тотықтырылады. Процесс ұзақ  уақыт  жоғары температурада  (50-100

0

С) 

үрдісті  жылдамдататын  NH

4

NO

3 

катализаторы  қатысында  жүргізіледі.  Әдістің 

артықшылығына 

магнетит 

алудың 

қарапайымдылығы, 

жылдамдығы, 

ал 

кемшілігі қосымша  реактивтердің  қолданылуы,  алынған  магнетиттің  сипаттамаларын 

реттеудің қиындығы. Негізгі реакциялар:  

 

CuSO

4 

+ NH

4

OН  Cu(OН)

2 

Fe(OH)

2 

+ Cu(OН)

2 

 Fe(OH)

3 

+ CuOН 

2Fe(OH)

3 

+ Fe(OH)

2 

 Fe

3

O

4

∙4H

2

O 

 

Процесте темір гидроксидінің тотығуына CuSO

4

-тің  концентрациясы  әсер  етеді.  Ең 

жақсы нәтижелер 0,4-6,0 % CuSO

4 

ерітінділерін қолданғанда алынған [7]. 

Магнетит алудың осы әдіске ұқсастағы бір жолы – темірдің екі валентті сульфатын 

сілтімен  өңдеп,  алынған  Fe(OH)

2 

темір  гидроксидінің  суспензиясын  құрамында  темірдің 

мөлшері  бастапқы  ерітіндідегі  темір  сульфатының  құрамындағы  темірдің  мөлшеріне 

қарағанда  0,1-2,0 % -ға дейін төмендететін лепидокротитпен 



-FeOОН өңдейді. Қалыпты 

жүктеу/скачать 31,15 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: