Preview

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕАКЦИИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТА (III) КАЛИЯ В ПРИСУТСТВИИ КОМПОЗИТНЫХ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН

https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-1-15-24

Полный текст:

Аннотация

Данная работа посвящена исследованию кинетических и термодинамических характеристик процесса разложения неорганического загрязнителя сточных вод гексацианоферрата (III) калия (ГЦФК) в присутствии композитных катализаторов на основе полимерных трековых мембран (ТМ) и наночастиц (НЧ) меди. Композитные катализаторы были получены методом химического темплатного синтеза с использованием нетоксичного восстановителя - аскорбиновой кислоты. Проведено систематическое исследование процесса химического осаждения НЧ меди в зависимости от рН, времени осаждения и количества активаций полимерного темплата. Структура композитных катализаторов была исследована методами растровой электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии. Каталитические свойства полученных композитов были изучены в диапазоне температур 1025 °С для серии образцов, полученных с различным временем осаждения. Показано, что кинетика реакции разложения ГЦФК соответствует реакции первого порядка. Рассчитаны такие термодинамические характеристики как энергия активации, энтропия и энтальпия активации. Изучена стабильность свойств катализаторов.

Об авторах

Л. Ш. Алтынбаева
Институт ядерной физики РК; Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Алматы, Нур-Султан



А. Ж. Мендибаева
Институт ядерной физики РК; Карагандинский технический университет
Казахстан

Алматы, Караганда



Н. А. Айманова
Институт ядерной физики РК; Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Алматы, Нур-Султан



А. Е. Нурмахан
Институт ядерной физики РК; Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Алматы, Нур-ДжакуповаСултан



Ж. Е. Джакупова
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Нур-Султан



Б. И. Тулеуов
Карагандинский технический университет
Казахстан

Караганда



А. А. Машенцева
Институт ядерной физики РК; Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Алматы, Нур-Султан



Список литературы

1. Ghosh S. Electroless copper deposition: A critical review // Thin Solid Films. 2019. Vol. 669. P. 641-658.

2. Sharma A., Cheon C.-S., Jung J.P. Recent Progress in Electroless Plating of Copper // J. Microelectron. Packag. Soc. 2016. Vol. 23, No. 4. P. 1-6.

3. Bercu B., Enculescu I., Spohr R. Copper tubes prepared by electroless deposition in ion track templates // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. 2004. Vol. 225, No. 4. P. 497-502.

4. Mashentseva A.A., Kozlovskiy A.L., Zdorovets M. V. Influence of deposition temperature on the structure and catalytic properties of the copper nanotubes composite membranes // Mater. Res. Express. 2018. Vol. 5, No. 6. P. 065041.

5. Mashentseva A.A. et al. Cu/CuO Composite Track-Etched Membranes for Catalytic Decomposition of Nitrophenols and Removal of As(III) // Nanomaterials. 2020. Vol. 10, No. 8. P. 1552.

6. Lu Z.-L. et al. Electroless plating of copper on AkO3 and its heat treatment behaviour // Surf. Eng. 2015. Vol. 31, No. 3. P. 240-244.

7. Arai S. et al. Fabrication of copper/single-walled carbon nanotube composite film with homogeneously dispersed nanotubes by electroless deposition // Mater. Today Commun. 2016. Vol. 7. P. 101-107.

8. Shao Z. et al. Preparation and Research of Electroless Copper on Carbon Fibers // Mater. Manuf. Process. 2016. Vol. 31, No. 1. P. 12-17.

9. Liu Q. et al. Preparation of Cu nanoparticles with ascorbic acid by aqueous solution reduction method // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2012. Vol. 22, No. 9. P. 21982203.

10. Valenzuela K. et al. Formation of Copper Nanowires by Electroless Deposition Using Microtubules as Templates // J. Nanosci. Nanotechnol. 2008. Vol. 8, No. 7. P. 34163421.

11. Honma H. Electroless Copper Deposition Process Using Glyoxylic Acid as a Reducing Agent // J. Electrochem. Soc. 1994. Vol. 141, No. 3. P. 730.

12. Qin W., Guo R. Metallization of polyester fabric by autocatalytic copper plating process using glyoxylic acid as a reducing agent // Fibers Polym. The Korean Fiber Society, 2015. Vol. 16, No. 8. P. 1671-1675.

13. Shacham-Diamand Y.Y. Electroless Copper Deposition Using Glyoxylic Acid as Reducing Agent for Ultralarge Scale Integration Metallization // Electrochem. Solid-State Lett. 1999. Vol. 3, No. 6. P. 279.

14. Feng H. et al. Nano Cu-catalyzed efficient and selective reduction of nitroarenes under combined microwave and ultrasound irradiation. // Sustain. Chem. Process. 2014. Vol. 2, No. 1. P. 14/1-14/6, 6 pp.

15. Li J., Kohl P.A. The Deposition Characteristics of Accelerated Nonformaldehyde Electroless Copper Plating // J. Electrochem. Soc. 2003. Vol. 150, No. 8. P. C558.

16. Zhang W., Ding D. Electroless Copper Plating on Liquid Crystal Polymer Films Using Dimethylamine Borane as Reducing Agent // J. Chinese Chem. Soc. 2016. Vol. 63, No. 2. P. 222-228.

17. Liao Y., Zhang S., Dryfe R. Electroless copper plating using dimethylamine borane as reductant // Particuology. Chinese Society of Particuology, 2012. Vol. 10, No. 4. P. 487-491.

18. Xiong J. et al. Synthesis of highly stable dispersions of nanosized copper particles using l-ascorbic acid // Green Chem. 2011. Vol. 13, No. 4. P. 900.

19. Bhakya S. et al. Biogenic synthesis of silver nanoparticles and their antioxidant and antibacterial activity // Appl. Nanosci. Springer Berlin Heidelberg, 2016. Vol. 6, No. 5. P. 755-766.

20. Солдатенко Е., Доронин С. Химические способы получения наночастиц меди // Бутлеровские сообщения.

21. Valenzuela K. et al. Formation of Copper Nanowires by Electroless Deposition Using Microtubules as Templates // J. Nanosci. Nanotechnol. 2008. Vol. 8, No. 7. P. 34163421.

22. Mashentseva A.A. et al. Determination of Optimal Conditions for Electoless Synthesis of Copper Nanotubes in the Polymer Matrix // Russ. J. Gen. Chem. 2018. Vol. 88, No. 6. P. 1213-1218.

23. Muench F. et al. Templated synthesis of pure and bimetallic gold/platinum nanotubes using complementary seeding and plating reactions // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. Elsevier, 2016. Vol. 508. P. 197204.

24. Mashentseva A.A. Effect of the Oxidative Modification and Activation of Templates Based on Poly(ethylene terephthalate) Track-Etched Membranes on the Electroless Deposition of Copper and the Catalytic Properties of Composite Membranes // Pet. Chem. 2019. Vol. 59, No. 12. P. 1337-1344.

25. Sut M., Repmann F., Raab T. Stability of Prussian Blue in Soils of a Former Manufactured Gas Plant Site // Soil Sediment Contam. An Int. J. 2014. Vol. 23, No. 5. P. 504522.

26. Pearce J. Studies of any toxicological effects of Prussian blue compounds in mammals—A review // Food Chem. Toxicol. 1994. Vol. 32, No. 6. P. 577-582.

27. Hantson P. et al. Suicide Attempt by Ingestion of Potassium Ferricyanide // J. Toxicol. Clin. Toxicol. 1996. Vol. 34, No. 4. P. 471-473.

28. Veerakumar P. et al. Simple Preparation of Porous Carbon-Supported Ruthenium: Propitious Catalytic Activity in the Reduction of Ferrocyanate(III) and a Cationic Dye: research-article // ACS Omega. American Chemical Society, 2018. Vol. 3, No. 10. P. 12609-12621.

29. Paolella A. et al. A review on hexacyanoferrate-based materials for energy storage and smart windows: challenges and perspectives // J. Mater. Chem. A. 2017. Vol. 5, No. 36. P. 18919-18932.

30. Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition. 2nd ed. / ed. Caballero B., Toldra P., Fidel F. Academic Press Inc., 2003. 6000 p.

31. Berker K.I. et al. Comparative evaluation of Fe(III) reducing power-based antioxidant capacity assays in the presence of phenanthroline, batho-phenanthroline, tripyridyltriazine (FRAP), and ferricyanide reagents // Talanta. 2007. Vol. 72, No. 3. P. 1157-1165.

32. Cheong Y.H. et al. Ion selective electrodes utilizing a ferrocyanide doped redox active screen-printed solid contact - impact of electrode response to conditioning // J. Electroanal. Chem. 2020. Vol. 870. P. 114262.

33. Gautam M. et al. Prussian blue nanoparticles: Synthesis, surface modification, and application in cancer treatment // Int. J. Pharm. 2018. Vol. 549, No. 1-2. P. 31-49.

34. Yang N. et al. In Situ Generation of Prussian Blue with Potassium Ferrocyanide to Improve the Sensitivity of Chemiluminescence Immunoassay Using Magnetic Nanoparticles as Label // Anal. Chem. 2019. Vol. 91, No. 7. P. 4906-4912.

35. Liu S. et al. Determination and elimination of hazardous pollutants by exploitation of a Prussian blue nanoparticles-graphene oxide composite // Anal. Chim. Acta. 2019. Vol. 1054. P. 17-25.

36. Li X. et al. Prussian blue/TiO2 nanocomposites as a heterogeneous photo-Fenton catalyst for degradation of organic pollutants in water // Catal. Sci. Technol. 2015. Vol. 5, No. 1. P. 504-514.

37. Susana C.R. et al. Colloidal gold-catalyzed reduction of ferrocyanate (III) by borohydride ions: A model system for redox catalysis // Langmuir. 2010. Vol. 26, No. 2. P. 1271 -1277.

38. Yen C.W., El-Sayed M.A. Plasmonic field effect on the hexacyanoferrate (III)-thiosulfate electron transfer catalytic reaction on gold nanoparticles: Electromagnetic or thermal? // J. Phys. Chem. C. 2009. Vol. 113, No. 45. P. 19585-19590.

39. Ilunga A.K., Mamba B.B., Nkambule T.T.I. Ferricyanide reduction to elucidate kinetic and electrochemical activities on the metal nanocatalysts surface // Chem. Eng. J. Elsevier, 2020. Vol. 398, February. P. 125623.

40. Hu Q. et al. Temperature effect on the photocatalytic degradation of methyl orange under UV-vis light irradiation // J. Wuhan Univ. Technol. Sci. Ed. 2010. Vol. 25, No. 2. P. 210-213.

41. Russakova A.V. et al. Kinetic and isotherm study of As(III) removal from aqueous solution by pet track-etched membranes loaded with copper microtubes // Membranes (Basel). 2021. Vol. 11, No. 2.


Для цитирования:


Алтынбаева Л.Ш., Мендибаева А.Ж., Айманова Н.А., Нурмахан А.Е., Джакупова Ж.Е., Тулеуов Б.И., Машенцева А.А. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕАКЦИИ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТА (III) КАЛИЯ В ПРИСУТСТВИИ КОМПОЗИТНЫХ ТРЕКОВЫХ МЕМБРАН. Вестник НЯЦ РК. 2021;(1):15-24. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-1-15-24

For citation:


Altynbaeva L.S., Mendibaeva A.Z., Aimanova N.A., Nurmakhan A.E., Dzhakupova Z.E., Tuleuov B.I., Mashentseva A.A. KINETIC AND THERMODYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE POTASSIUM HEXATIONOFERRATE (III) DECOMPOSITION CATALYTIC REACTION IN THE PRESENCE OF COMPOSITE TRACK-ETCHED MEMBRANES. NNC RK Bulletin. 2021;(1):15-24. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-1-15-24

Просмотров: 31


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7516 (Print)
ISSN 1729-7885 (Online)