Doklady ChemistryDoklady ChemistryДоклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах2686-95353034-5111The Russian Academy of Sciences65193610.31857/S2686953523700255BIUMSJCHEMISTRYХИМИЯPHASE FORMATION IN ALKALINE TITANOSILICATE SYSTEMS DURING HYDROTHERMAL SYNTHESISФазообразование в щелочных титаносиликатных системах при гидротермальном синтезеGerasimovaL. G.ГерасимоваЛ. Г.l.gerasimova@ksc.ruShchukinaE. S.ЩукинаЕ. С.l.gerasimova@ksc.ruMaslovaM. V.МасловаМ. В.l.gerasimova@ksc.ruNikolaevA. I.НиколаевА. И.l.gerasimova@ksc.ruTananaev Institute of Chemistry – Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, Science Centre of Russian Academy of SciencesИнститут химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ Российской академии наук011120235131869202022025Copyright ©; 2023, Л.Г. Герасимова, Е.С. Щукина, М.В. Маслова, А.И. НиколаевCopyright ©; 2023, Л.Г. Герасимова, Е.С. Щукина, М.В. Маслова, А.И. Николаев2023Л.Г. Герасимова, Е.С. Щукина, М.В. Маслова, А.И. НиколаевЛ.Г. Герасимова, Е.С. Щукина, М.В. Маслова, А.И. Николаевhttps://journals.eco-vector.com/2686-9535/article/view/651936

The investigations in the polycomponent high alkaline systems – TiO2–H2SO4–Na2SiO3–NaOH–H2O and TiO2–H2SO4–(NH4)2SO4–Na2SiO3–NaOH–H2O under hydrothermal synthesis conditions have been carried out to provide new products with the given technical properties. It has been shown that by directed selection of structure-forming components, in particular titanium compounds, together with optimal parameters of hydrothermal treatment of the obtained precursor, it is possible to form compounds with the given phase and chemical composition, morphology and particle size. It was found that the rate of structural transformations during synthesis depends on the phase composition of titanosilicate precursors. During their hydrothermal treatment, alkaline and thermal hydrolysis with subsequent dehydration of hydrolyzed phases of titanium (IV) and silicon take place. The process is accompanied by localization of free bonds providing formation of Ti–O–Si–O-bridges and their subsequent transformation into structured new formations.

Проведены исследования в поликомпонентных высоко щелочных системах – TiO2–H2SO4–Na2SiO3–NaOH–H2O и TiO2–H2SO4–(NH4)2SO4–Na2SiO3–NaOH–H2O в условиях гидротермального синтеза, обеспечивающего получение новых продуктов с заданными техническими свойствами. Показано, что посредством направленного подбора структурообразующих компонентов, в частности соединений титана, совместно с оптимальными параметрами гидротермальной обработки полученного прекурсора возможно формирование соединений с заданным химическим составом, размером и морфологией частиц. Установлено, что при синтезе скорость структурных преобразований зависит от фазового состава титаносиликатных прекурсоров. При их гидротермальной обработке протекает щелочной и термический гидролиз с последующей дегидратацией гидролизованных фаз титана (IV) и кремния. Это сопровождается локализацией свободных связей, обеспечивающих образование Ti–O–Si–O-мостиков и их последующую трансформацию в структурированные новообразования.

hydrothermal synthesisphase formationcrystalline compoundsmineral-like titanosilicatesmorphological propertiessorptionгидротермальный синтезфазообразованиекристаллические соединенияминералоподобные титаносиликатыморфологические свойствасорбцияYakovenchuk V.N., Krivovichev S.V., Pakhomovsky Y.A., Selivanova E.A., Ivanyuk G.Y. Microporous titanosilicates of the lintisite-kukisvumite group and their transformation in acidic solutions. In: Minerals as advanced materials II. Krivovichev S.V. (Ed.). Springer, Berlin, Heidelberg, 2012. P. 229–238. https://doi.org/10.1007/978-3-642-20018-2_23Folli A., Pochard I., Nonat A., Jakobsen U.H., She-pherd A.M., Macphee D.E. // J. Am. Ceram. Soc. 2010. V. 93 (10). P. 3360–3369. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.03838.xYoung D.A. Crystalline titano-silicate zeolites. Patent US3329481A. 1967.Taramasso M., Perego G., Notari B. Preparation of porous crystalline synthetic material comprised of silicon and titanium oxides. Patent US4410501A. 1983.Kuznicki S.M. Large-pored crystalline titanium mole-cular sieve zeolites. Patent US5011591A. 1991.Ferraris G., Khomyakov A.P., Belluso E., Soboleva S. Polysomatic relationships in some titanosilicates occurring in the hyperagpaitic alkaline rocks of the Kola Peninsula, Russia. In: Mineralogy. Proc. 30th Int. Geol. Cong., V. 16. Huang Yunhui, Cao Yawen (Ed.). London: CRC Press. 1998. P. 17–27. https://doi.org/10.1201/9781003079569Liu L., Tan W., Xiao P., Zhai Y. // Int. J. Miner. Metall. Mater. 2012. V. 19. P. 675–678. https://doi.org/10.1007/s12613-012-0612-4Xu H., Zhang Y., Navrotsky A. // Micropor. Mesopor. Mat. 2001. V. 47. P. 285–291. https://doi.org/10.1016/S1387-1811(01)00388-2Mann N.R., Todd T.A. // Sep. Sci. Technol. 2005. V. 39. № 10. P. 2351–2371. https://doi.org/10.1081/SS-120039321Спиридонова Д.В., Кривовичев С.В., Яковенчук В.Н., Пахомовский Я.А. // ЗРМО. 2010. № 5. С. 79–88.Gerasimova L.G., Nikolaev A.I., Shchukina E.S., Mas-lova M.V. // Dokl. Chem. 2020. V. 491. № 1. C. 49–53. https://doi.org/10.1134/S0012500820030039Щукина Е.С., Герасимова Л.Г., Маслова М.В. // Фундаментальные исследования. 2018. № 11–1. С. 18–23. https://doi.org/10.17513/fr.42294Wei M., Zhang L., Xiong Y., Li J., Peng P. // Microporous Mesoporous Mater. 2016. V. 227. P. 88–94. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2016.02.050De Boer J.H., Lippens B.C., Linsen B.G., Broekhoff J.C.P., van den Heuvel A., Osinga Th.J. // J. Colloid Interface Sci. 1966. V. 21. № 4. P. 405–414. https://doi.org/10.1016/0095-8522(66)90006-7Neimark A.V., Ravikovitch P.I., Vishnyakov A. // J. Phys. Condens. Matter. 2003. V. 15. № 3. P. 347–367. https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/3/303Samburov G.O., Kalashnikova G.O., Panikorovskii T.L., Bocharov V.N., Kasikov A., Selivanova E., Bazai A.V., Bernadskaya D., Yakovenchuk V.N., Krivovichev S.V. // Crystals. 2022. V. 12. № 3. P. 311. https://doi.org/10.3390/cryst12030311Perovskiy I., Yanicheva N.Yu., Stalyugin V.V., Paniko-rovskii T.L., Golov A.A. // Microporous Mesoporous Mater. 2021. V. 311. P. 110716. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110716